电机五六章答案
第五章 异步电机
5．1 什么叫转差率？如何根据转差率来判断异步机的运行状态？ 转差率为转子转速n 与同步转速
1n 之差对同步转速1n 之比值11
n n n s -=
0s <
为发电机状态。 01s <<为电动机状态，1s >为电磁制动状态。
5．2 异步电机作发电机运行和作电磁制动运行时，电磁转矩和转子转向之间的关系是否一
样？怎样区分这两种运行状态？ 发电机运行和电磁制动运行时，电磁转矩方向都与转向相反，是制动转矩；但发电机
的转向与旋转磁场转向相同，转子转速大于同步速，电磁制动运行时，转子转向与旋转磁场转向相反。
5．3 有一绕线转子感应电动机，定子绕组短路，在转子绕组中通入三相交流电流，其频率
为1f ，旋转磁场相对于转子以p f n /6011=（p 为定、转子绕组极对数）沿顺时针
方向旋转，问此时转子转向如何？转差率如何计算？
假如定子是可转动的，那么定子应为顺时针旋转（与旋转磁场方向相同）但因定子固
定不动不能旋转，所以转子为逆时针旋转。11
n n n s +=
（n 为转子转速）
5．4 为什么三相异步电动机励磁电流的标幺值比变压器的大得多？
在额定电压时异步机空在电流标么值为30﹪左右，而变压器的空载电流标么值为50
﹪左右。这是因为异步机在定子和转子之间必须有空隙，使转子能在定子内圆内自动转动，这样异步机的磁路磁阻就较大，而变压器磁路中没有气隙，磁阻小，因此，相对变压器而言，异步电动机所需励磁磁动势大，励磁电流大。 5．5 三相异步电机的极对数p 、同步转速1n 、转子转速n 、定子频率1f 、转子频率2f 、
转差率s 及转子磁动势2F 相对于转子的转速2n 之间的相互关系如何？试填写下表中的空格。
1601f P
n =
11
n n n s -=
21f sf =
2F 相对于转子的转速21n n n =- 2F 相对于定子的转速1n
5．6 试证明转子磁动势相对于定子的转速为同步速度1n 。
转子磁势是由转子三相（或多相）对称绕组感应的三相（或多相）对称电流产生的一个
旋转磁势，这个磁势相对转子的转速由转子电流的频率决定，当转子的转速为2
F 相对于转子的转速n ，转差率为s 时，转子电流的频率21f sf =，则这个磁动势相对转子的转速为1sn ，它相对定子的转向永远相同，相对定子的转速为
11
111n n n sn n n n n -+=
+=，即永远为同步速。
5．7 试说明转子绕组折算和频率折算的意义，折算是在什么条件下进行的？
绕组折算：将异步电机转子绕组折算成一个相数为1m ，匝数为1N ，绕组系数为1N k 的等效转子绕组来替代原来的转子绕组，保持极对数不变。
频率折算：用一个等效的静止转子来代替原来的旋转的转子，在该静止转子回路中串入一个
12s
s
R -的模拟电阻，而定子方各物理量不变。
折算的条件：保持转子磁动势不变，及转子上有功，无功率不变。
5．8 异步电动机定子绕组与转子绕组没有直接联系，为什么负载增加时，定子电流和输入
功率会自动增加，试说明其物理过程。从空载到满载，电机主磁通有无变化？ 电磁势平衡方程式：知101L I I I =+ 当负载时，定子电流只有一个分量0I ，用以产生
磁时来抵消转子磁势的作用，∴虽然定转子无直接电联系，定子电流会自动增加的原因。
从空载到满载，由电势平衡方程式1111U E I Z =-+ ∵1U 基本不变，1I ↑ ，11
I Z 略有↑∴1E 略有下降，故主磁通m
Φ略为下降。 5．9 异步电动机的等效电路有哪几种？等效电路中的()[]2
/1R s s '-代表什么意义？能否用电感或电容代替？
等效电路 T 形等效电路
Γ形 准确P 形等效电路（σ为复数） 换准确P 形等效电路（σ为实数） 简化Γ形等效电路（σ=1）
消耗在12s
s
R -'上的电功率就是电动机所产生的机械功率m ec P ，它是有功功率，不能用电容或电感代替。
5．10 异步电动机带额定负载运行时，若电源电压下降过多，会产生什么严重后果？试说
明其原因。如果电源电压下降，对感应电动机的max T 、st T 、m Φ、2I 、s 有何影响？
∵20em T T T =+负载不变 ∴em T 不变 22cos em M m T C I ?=Φ如电压下降过多m Φ↓，
为保持em T 不变，21I I ↑→↑易烧毁电机。
2
max T = ∴1U ↓ m
a x
T ↓ 2
m ax 1T U ∝
2
'
112'2'2112121
()()m U R st R R x x T σσ
Ω+++=
∴1U ↓ st T ↓ 21st T U ∝ 1111
U E I Z =-+ ∴11E U ≈ 11114.44N m E f N k =Φ ∴1m U ↓Φ↓ 转矩22cos em M m T C I ?=Φ不变，2m I Φ↓↑ ∵1
em P em T Ω= 1Ω为常数 em T 不变
em R 不变 2cu em
P p s =
∵22122cu P m I R = ∵2I ↑ ∴2cu P ↑ ∴s ↑（或者1U ↓，em T 成平
方下降，而负载转矩不变∴n s ↓↑）
5．11 漏电抗大小对异步电动机的运行性能，包括起动电流、起动转矩、最大转矩、功率
因数等有何影响？为什么？
2
st I = 2'
112'2'2
112121
()()m U R st R R X X T σσ
Ω+++=
2
max T =
'
12'2
11cos t t R S
x x R σσ??+
≈
∴漏电抗与m ax ,,st st I T T 成反比，与1cos ?成正比
5．12 某绕线转子异步电动机，如果（1）转子电阻增加一倍；（2）转子漏电抗增加一倍；
（3）定子电压的大小不变，而频率由50Hz 变为60Hz ，各对最大转矩和起动转矩有
何影响？
（1）2R 增加一倍，st T 增加，m ax T 不变
（2）'
2x x σσ+增加一倍，st T 减小，m ax T 减小
（3）1f 由50Hz 变为60Hz ，相当于'
2x x σσ+增加，且分母增大了∴st T ，m ax T 减小
5．13 一台笼型异步电动机，原来转子是插铜条的，后因损坏改为铸铝的，在输出同样转矩的情况下，下列物理量将如何变化？
（1）转速n ； 2R ↑'22
11
'2'
2
1
2
1121()()
R s
R s
m U em R X X T σσΩ+
++=
m e T ↓ 而负载转矩不变，∴n 下降
（2）转子电流2I ；
负载转矩不变，m e T 基本不变，∵m 22cos e m m T C I ?=Φ∴2I 基本不变。 （3）定子电流1I ；
'
12I I =∴1I 基本不变。
（4）定子功率因数1cos ?；
（5）输入功率1P ；
2T 基本不变∴1P 基本不变。 （6）输出功率2P ；
2P ↓（∵22cu R P ↑增大） （7）效率η； η↓∵损耗减小 （8）起动转矩st T ； st T ↑
（9）最大电磁转矩max T 。 m a x T 不变
5．14 绕线式三相异步电动机转子回路串人适当的电阻可以增大起动转矩，
串入适当的电抗时，是否也有相似的效果？
转子侧串入电抗，不能增大起动转矩∵串如电抗后2I ↓虽然m Φ增大了，但2cos ? 下降∴总起来起动转矩22cos st m m T C I ?=Φ仍然不能增大。
5．15 普通笼型异步电动机在额定电压下起动时，为什么起动电流很大而起动转矩不大？但深槽式或双笼电动机在额定电压下起动时，起动电流较小而起动转矩较大，为什
么？
st I 大的原因是：在刚启动时，转子处于静止状态，旋转磁场以较大的转速切割转子
导环，在转子中产生较大的电势，因而产生较大的电流，由磁势平衡关系，定子中也将流过较大的电流。
st T 不大的原因是：在刚起动时，n =0 ,s =1，转子频率较高，转子电抗较大，转子
边的功率因数很低，由'
22cos em m m T C I ?=Φ 1212
E U ≈ 12m st m Φ=Φ 知，最初起
动时，虽然2I 较大，但因2cos ?很低，∴st T 仍然不大。
对深槽和双鼠笼异步电动机在起动时21f f =，有明显的集肤效应，即转子电流在转
子导体表面流动，相等于转子导体截面变小，电阻增大，即相等于转子回路串电阻，使,st st I T ↓↑当起动完毕后，21f sf =很小，没有集肤效应，转子电流流过的导体截面积增大，电阻减小，相当于起动时转子回路所串电阻去掉，减小了转子铜损耗，
提高了电机的效率。
5．16 绕线转子异步电动机在转子回路中串人电阻起动时，为什么既能降低起动电流又能
增大起动转矩？试分析比较串入电阻前后起动时的m Φ、2I 、2cos ?、st I 是如何变化的？串入的电阻越大是否起动转矩越大？为什么？
绕线式转子串入电阻R Ω后，转子电流减小，定子电流也减小，但起动转矩增大，这
是因为：在起动时，1s =，虽然串入R Ω导致2I 减小，但却使得11E U ≈设串电阻前
由于'12R R ≈，'
12x x σσ≈∴1112
E U ≈ ②m Φ较大，接近正常运行时的主磁通，转子回路功率因数 ③'
'
2cos ?=
st T ↑
一般情况下，串入电阻后，2I 和1I 将变小，m Φ基本不变，严格地讲，随1I 变小，m
Φ会大一点（∵1111E U I Z -=- 变小，m
Φ↑），2c o s ?将明显提高st T 明显增加，st I ↓
因为2cos ?最大为1，接近1时变化不大了，相反，电阻率大了，电流明显减小，st T 反而会变小，∴并不是串电阻越大，起动转矩越大。
5．17 两台同样的笼型异步电动机共轴连接，拖动一个负载。如果起动时将它们的定子绕
组串联以后接至电网上，起动完毕后再改接为并联。试问这样的起动方法，对起动电流和转矩的影响怎样？ 通过串联起动，使每台电动机定子绕组电压为并联起动时候的12
因此st T 为并联时的14，st I 为并联起动时的12，而电网供给的起动电流为并联时的14（∵电网供给的电流并联是一台起动电流的2倍）
5．18 绕线式三相异步电动机拖动恒转矩负载运行，试定性分析转子回路突然串入电阻后
降速的电磁过程。 5．19 绕线式三相异步电动机拖动恒转矩负载运行，在转子回路接入一个与转子绕组感应
电动势同频率、同相位的外加电动势，试分析电动机的转速将如何变化？ 5．20 单绕组变极调速的基本原理是什么？一台四极异步电动机，采用单绕组变极方法变
为两极电机时，若外加电源电压的相序不变，电动机的转向将会这样？ 5．21 为什么在变频恒转矩调速时要求电源电压随频率成正比变化？若电源的频率降低，而电压的大小不变，会出现什么后果。
5．22 如果电网的三相电压显著不对称，三相异步电动机能否带额定负载长期运行？为什么？
5．23 已知某一台三相异步电动机在额定电压下直接起动时，起动电流等于额定电流的6
倍，试计算当电网三相电压不对称、负序电压分量的大小等于额定电压10%、电机带额定负载运行时，定子相电流可能出现的最大值是额定电流的多少倍？这样的运行情况是否允许？为什么？
5．24 三相异步电动机在运行时有一相断线，能否继续运行？当电机停转之后，能否再起动？
5．25 怎样改变单相电容电动机的旋转方向？对罩极式电动机，如不改变其内部结构，它
的旋转方向能改变吗？
5．26 试画出三相笼型异步电动机由单相电网供电、当作单相电动机应用时的接线原理图。 5．27 感应调压器与自耦变压器相比，有何优缺点？ 5．28 已知一台型号为JO 2-82-4的三相异步电动机的额定功率为55kW ，额定电压为380V ，
额定功率因数为0.89，额定效率为91.5%，试求该电动机的额定电流
cos
N N N N N P I ?η=
∴ 3
102.62()
N I A =
=
=
5．29 已知某异步电动机的额定频率为50Hz ，额定转速为970r/min ，问该电机的极数是多
少？额定转差率是多少？
∵min 970r N n = m in 11000r n = 601f P
n = ∴6050
1000
3p ?=
=极数为6极。
11
1000970
1000
0.3n n n s --=
=
=
5．30 一台50Hz 三相绕线式异步电动机，定子绕组Y 联接，在定子上加额定电压。当转
子开路时，其滑环上测得电压为72V ，转子每相电阻Ω=6.02R ，每相漏抗
Ω=42σ
X
。忽略定子漏阻抗压降，试求额定运行04.0=N s ，时，
（1）转子电流的频率；
转子电流的频率210.04502()N f s f Hz ==?=
（2）转子电流的大小；
滑环上测得电压为72V ，这是线电压，相电压为抗压降，说明转子上的电压为
2v ='22e i R k k R = '
22e i X k k X σσ=
∴'
'
2.68
2i
k I =
=
=
=
∴'
22 2.68()i I k I A ==
（3）转子每相电动势的大小；
∵转子开路时测得的转子感应电势为
241.57()E V =
=此时转子不转，即
1S =，当0.04N S =时 220.0441.57 1.66()s E SE V ==?=
（4）电机总机械功率。
''22
1110.04
1222220.04
32.680.6310.3()
s
s m ec s
s
P m R I m I R V ---===??
?= 5．31 已知一台三相异步电动机的数据为：V U N 380=，定子?联接，50Hz ，额定转速
min /1426r n N =，Ω=865.21R ，Ω=71.71σX ，Ω='82.22
R ，Ω='75.112σX ，m R 忽略不计，Ω=202m X 。试求：
（1）极数；
解：∵min 1426r N n = ∴m in 11500r n = ∴P=2，即2P=4 （2）同步转速； m i n 11500r n =
（3）额定负载时的转差率和转子频率； 11
1500
1426
1500
0.0493N
n n n s --=
=
= 210.049350 2.467()f sf Hz ==?=
（4）绘出T 型等效电路并计算额定负载时的1I 、1P 、1cos ?和2
I '。 '
2'
'
2.822
20.0493
11.7557.211.7558.411.61R S Z jX j j σ=
+=
+=+=
'
2'
2
20258.411.6111796.8101.6111796.8101.61'2
20257.211.25
57.2213.75
221.2775
53.3126.59m m X Z j m j j j X
Z X Z ?++++=
=
=
=
=
'
112 2.8657.7147.6723.8650.53531.5759.5931.99
m Z R jX X Z j j j σ=++=+++=+=
∴13800159.5931.99
6.33731.99U Z
I ==
=-
111.04()A =
1111cos 38011.04cos(31.99)6162.7()P I W ?=
=
??-=
1cos cos(31.99)0.848?=-=
（滞后）
1111
380 6.33731.998.22569.6238052.4537.63E U I Z =-=--=- =38041.5432.02338.4632.02339.97 5.404j j --=-=-
∴1
'2
339.97 5.405'
258.411.61
5.8217.014()E Z I A -=
=
=-
5．32 已知JO 2-92-4三相异步电动机的数据为：kW P 752=，V U N 380=（定子?联接），
min /1480r n N =，Ω=088.01R ，Ω=404.01σX ，Ω='073.02R ，Ω='77.02σX ，Ω=75.2m R ，Ω=26m
X
，机械损耗kW p mec 1.1=。试用T 型、较准确Г型和简
化Г型三种等效电路计算额定负载时的定子电流、功率因数和效率，并对计算结果进行分析比较。
T 型等效电路： 11
15001480
1500
0.01333n n n s --==
=
'
2'
'
0.073220.01333
0.77 5.4750.77 5.5298R S
Z jX j j σ=
+=
+=+=
2.752626.1458
3.96()
m m m Z R j X j =+=+=Ω
'
2
'
2
26.14583.69 5.5298
'
2
2872.92
5.16319.04()m m Z Z m Z Z Z Z ?+=
=
=Ω
13800
1
5.38922.8
70.51422.8()U Z
I A ==
=-
即1
70.514()I A = 1c o s 0.9219
?=（滞后）为了求 功率，要计算'2I ，m I
'1211138070.522.80.41377.71380 5.31228.63386.37 4.249()
E E U I Z j A ==-=-?=+-=-
∴2
'386.37
386.372 5.52969.9()Z I A =
=
= 1386.3726.145
14.78()
E m Zm
I A =
=
= ∴221113370.50.0881312()cu P I R W ==??=2'22223369.90.0731073()cu P I R W ==??=
2
2
3314.78 2.751802()Fe m m P I R W ==??= 1100()mec P W = ad P 忽略。
1
111
1312107318021100
5287003cos 74101
11(1)92.9P
P U I ?η∑+++=-
=-
=-
=
较准确P 型电路
5．33 某三相异步电动机，kW P N 10=，V U N 380=（线电压），A I N 8.19=，4极，Y 联接，Ω=5.01R 。空载试验数据为：V U 3801=（线电压），A I 4.50=，kW p 425.00=，机械损耗kW p mec 08.0=。短路试验中的一点为：V U k 120=（线电压），A I k 1.18=，
kW p k 92.0=。试计算出忽略空载附加损耗和认为σ
σ21X X =时的参数2
R '、σ1X 、m R 和m X 。
空载试验：100
040.63()U I Z =
=
=Ω 忽略ad P
2
2
01014253 5.40.580301.26()Fe m ec P P m I R P W =--=-??-=
2
2
10
301.263 5.4
3.444()Fe
P m m I R ?==
=Ω或者2
425803 5.4
0.5m k -?=
-
040.34()X =
=
=Ω
短路试验：
3.828()k k
U k I Z =
=
=Ω 2
1920318.12
0.936)k k P k m I R ?=
=
=Ω
3.712()k X =
=
=Ω
00'
40.342140.34 3.712
()
(0.9360.5)0.48K
X k X X R R R --=-=-?
=Ω
'12040.34 1.9()X X X σσ==-
=-
=Ω
0140.34 1.938.44()m X X X σ=-=-=Ω
5．34 一台三相异步电动机的输入功率为10.7kW ，定子铜耗为450W ，铁耗为200W ，转
差率为s=0.029，，试计算电动机的电磁功率、转子铜耗及总机械功率。
111070045020010050()em cu Fe P P P P W =--=--=电磁功率 2
0.029********
.45C U e m P S P W ==?= (1)10050
291.45
975
m
e c
e m P S P W =-=-= 5．35 一台JO 2-52-6异步电动机，额定电压为380V ，定子Δ联接，频率50Hz ，额定功率
7.5kW ，额定转速960r/min ，额定负载时824.0cos 1=?，定子铜耗474W ，铁耗231W ，机械损耗45W ，附加损耗37.5W ，试计算额定负载时，
（1）转差率；
（2）转子电流的频率； （3）转子铜耗； （4）效率；
（5）定子电流。 （1） 16030001000min
3
f r
n p
=
=
=
∴11
10009600.041000
n n S n --==
=
（2） 0.04502f Sf H Z ==?=
（3） 2mec mec ad P p p p =++=7500+45+37.5=7582.5W (1)m ec em P S P =-
1
206.8210360
1317.21500
em em p T N M
π??=
=
=Ω?
2
7582.5
0.04316110.04
m e c C
U e m P P S P S W S ==?=?=--
（4）2CU CU Fe mec ad P P P P P P =++++∑=474+316+213+45+37.5=1103.5W
221
2P 7500=
87.17%P 75001103.5
P P P
η=
=
=+
+∑
（5
）11111cos 3800.824P I I ?==?
115.86I A ∴=
=
5．36 一台4极中型异步电动机，kW P N 200=，V U N 380=，定子Δ联接，定子额定
电流A I N 385=，频率50Hz ，定子铜耗kW p Cu 12.52=，转子铜耗kW p Cu 85.22=，铁耗kW p Fe 8.3=，机械损耗kW p mec 98.0=，附加损耗kW p ad 3=，Ω=0345.01R ，Ω=9.5m X 。正常运行时Ω=202.01σX ，Ω='022.02
R ，Ω='195.02
σX ；起动时，由于磁路饱和与趋肤效应的影响，Ω=1375.01σX ，Ω='0715.02
R ，Ω='11.02σX 。试求： （1）额定负载下的转速、电磁转矩和效率；
（2）最大转矩倍数（即过载能力）和起动转矩倍数。 解：（1）2mec mec ad P p p p =++=200+0.98+3=203.98kw 2CU em P SP = (1)m ec em P S P =-
21cu m ec
p S p S
∴=
- 即
2.8520
3.98
1S S
=
-
S=0.01378
1(1)(10.01378)15001479min n S n r =-=-?= 2 2.85206.820.01378
cu em p P kw S
=
=
=
1
206.8210360
1317.21500
em em p T N M π??=
=
=Ω?
221
2P 200
=
92.7%P 200 5.12 2.85 3.80.983
P P P
η=
=
=+
+++++∑
（2
）2
m ax T =
2
603380
3186.21500
N m π?=?
=?
3
20010601291.97.21479
N N P T N m π??=
=
=Ω
?
max 3186 2.4661292
m N
T k T =
=
=
()2
112
2
2112
122()st m PU R T f R R X X σσπ'=
??''+++??
2
10.0430.3420.510287.720.04
W
-=?
??=()()2
2
2
323800.0715
2721.5.2500.03450.07150.13750.11N m π???=
=????+++??
2721.5 2.111292
st st N
T k T =
=
=
5．37 一台三相8极异步电动机的数据为：kW P N 200=，V U N 380=，Hz f 50=，
min /722r n N =，过载能力13.2=M k 。试求：
（1）产生最大电磁转矩时的转差率； （2）s=0.02时的电磁转矩。 （1）
(m N m S S k =+ 推倒如下：
m ax
21N N m m
m
N
T S S T k S S =
=
+（即em N T T =时）
22
20m m N m N S k S S σ-+= 求一元二次方程即可
11
7507220.03733750
N n n S n --=
=
=
0.03733(2.130.1497m S =?+
=
（2） 3
20010602646.6.2722
N N p T N m π??=
=
=Ω
?
max 2.132646.65637.2.m N T k T N m ==?=
max
2em m m
T S S T S S =
+
2
2
0.26250.14970.025637.2
7.4850.1336
0.02
0.1497
em T =
=
=++
5637.20.26251480.em T N m =?=
5．38 一台三相 4 极异步电动机额定功率为28kW ，V U N 380=，%90=N η，
88.0cos =?，定子为三角形联接。在额定电压下直接起动时，起动电流为额定电流
的6倍，试求用Y -Δ起动时，起动电流是多少？
解：
3
53.72N I A =
=
=
直接起动时的起动电流：
6653.72322.3st N I I A ==?=
用Y-△起动时：
107.43
st st I I A '=
=
5．39 一台三相绕线转子异步电动机，kW P N 155=，A I N 294=，42=p ，
V U N 380=，Y 联接。其参数为Ω='=012.02
1R R ，Ω='=06.021σσX X ，11≈σ，电动势及电流的变比2.1==i e k k 。现要求把起动电流限制为3倍额定电流，试计算应在转子
回路每相中接入多大的起动电阻？这时的起动转矩为多少？
解：
33294882st N I I A ==?= 起动时阻抗：
0.249st E =
=
=Ω
st E =
120.218st R R R ''∴++=
=Ω
0.2180.01220.194st R '∴=-?=Ω
∴每相接入的起动电阻为：
2
0.1940.13471.2
st st e i
R R k k '=
=
=Ω]
()
2
11
2
2
2
112122()()st
st st m pu R R T f R R R X X σσπ''+=
??
'''++++??
2
2
2
3803059.7.2 3.14500.2180.12N m =
=???+
5．40 一台4极绕线型异步电动机，50Hz ，转子每相电阻Ω=02.02R ，额定负载时
min /1480r n N =，若负载转矩不变，要求把转速降到1100r/min ，问应在转子每
相串入多大的电阻？
解： 16060501500min
2
f r
n p
?=
==
11
15001480
0.013331500
N
N n n S n --=
=
=
11
15001100
0.26671500
n n S n --=
=
=
∵负载转矩不变 ∴电磁转矩不变
22N
R R R S S
Ω
+=
20.2667
1(1)0.020.380.01333N S R R S Ω??=-=-?=Ω
???
5．41一台三相4极异步电动机，V U N 3801=，定子Y 接法，83.0cos =N ?（滞后），
Ω=35.01R ，Ω='34.02
R ，04.0=N s ，机械损耗和附加损耗之和为288W ，设 A I I N N 5.202
1='=，试求： （1）额定运行时输出功率、电磁功率和输入功率；
（2）额定运行时的电磁转矩和输出转矩。 （1）2P=4， 11500r
n m in
=
（2）11
15001426
0.04931500
N
N n n S n --=
=
=
210.049350 2.47f sf H Z ==?= 与5.31一样
（4）2em cu P sp =
2222233 5.82 2.82286cu p I R W ''==??=
22865812.60.0493
cu em p p W s
∴=
=
=
1
5812.66037.21500
em em p T N m π-=
=
=Ω?
5．42 一台三相4极绕线式异步电动机，Hz f 501=，转子每相电阻Ω=015.02R ，额定
运行时转子相电流为200A ，转速min /1475r n N =，试求： （1）额定电磁转矩； 1500
1475
1500
0.01667N S -=
=
2
22
0.015220.01667
320010800()R em S
P m I W ==??
=
1
1080021500
688()em P em T N m πΩ?=
=
=?
（2）在转子回路串入电阻将转速降至1120r/min ，求所串入的电阻值（保持额定电磁转
矩不变）；
1500
1120
1500
0.2533N S -==
22N
R R R S S
Ω
+=
0.253320.01667
(1)(1)0.0150.213()
N
S S R R Ω=-=
-?=Ω （3）转子串入电阻前后达到稳定时定子电流、输入功率是否变化，为什么？ ∵保持电磁转矩em T 不变，而1
em P em T Ω=
∴em P 不变
11em cu Fe P P P P =-- 电压不变 ∴F e P 不变， 1E 不变（11E U ≈）
11111U E R jX I σ
-+=
不变， ∴1cu P 不变，∴1P 不变。
5．43 一台三相6极笼型异步电机，kW P N 3=，V U N 380=，定子绕组Y 接法，
Ω=08.21R ，Ω=12.31σX ，Ω='525.12
R ，Ω='25.42σX ，Ω=12.4m R ，
Ω=62m
X
。当转差率s 从1变化到0时，假设电机参数不变，试计算电磁转矩的
大小并画出()s f T em =曲线。
29999.7260221440
66.3()P T N m π?Ω
?==
= 260n
πΩ=
m i n 1(1)1440()
r n s n =-=
第六章 同步电机
6．1 同步电机和异步电机在结构上有哪些区别？
同步电机：转子直流励磁，产生主磁场，包括隐极和凸极
异步电机：转子隐极，是对称绕组，短路，绕组是闭合的，定子两者都一样。
6．2 什么叫同步电机？怎样由其极数决定它的转速？试问75r/min 、50Hz 的电机是几极的？
同步电机：频率与电机转速之比为恒定的交流电机601f p
n =，1
60605075
40f n P ?=
=
=（极）
6．3 为什么现代的大容量同步电机都做成旋转磁极式？
∵励磁绕组电流相对较小，电压低，放在转子上引出较为方便，而电枢绕组电压高 ，电流大，放在转子上使结构复杂，引出不方便，故大容量电机将电枢绕组作为定子，磁极作为转子，称为旋转磁极式。
6．4汽轮发电机和水轮发电机的主要结构特点是什么？为什么有这样的特点？
气轮发电机：转速高，一般为一对极，min 3000r n =，考虑到转子受离心力的作用，为很好的固定励磁绕组，转子作成细而长的圆柱形，且为隐极式结构。转子铁心一般由高机械强度和磁导率较高的合金钢锻成器与转轴做成一个整体，铁心上开槽，放同心式励磁绕组。 水轮发电机：n 低，2P 较多，直径大，扁平形，且为立式结构，为使转子结构和加工工艺简单，转子为凸极式，励磁绕组是集中绕组，套在磁极上，磁极的极靴行装有阻尼绕组。 6．5 伞式和悬式水轮发电机的特点和优缺点如何？试比较之。
6．6 为什么水轮发电机要用阻尼绕组，而汽轮发电机却可以不用？
水轮发电机一般为凸极结构，为使转子产生异步转矩，即能异步起动，加阻尼绕组。 汽轮发电机一般为隐极结构，它起动时的原理与异步机相同，∴不必加起动绕组。 6．7 一台转枢式三相同步发电机，电枢以转速n 逆时针方向旋转，对称负载运行时，电枢反应磁动势对电枢的转速和转向如何？对定子的转速又是多少？
对电枢的转速为n ，为定子的转速为0，方向为顺时针。原因是：要想产生平均转矩，励磁磁势与电枢反应磁势必然相对静止，而现在励磁磁势不变。∴电枢反应磁势对定子也是相对静止的，而转子逆时针转，∴它必须顺时针转，方能在空间静止。 6．8 试分析在下列情况下电枢反应的性质。 （1）三相对称电阻负载；
（2）纯电容性负载8.0=*C X ，发电机同步电抗0.1=*
t X ；
（3）纯电感性负载7.0=*
L
X
；
（4）纯电容性负载2.1=*C X ，同步电抗0.1=*
t X 。
6．9 三相同步发电机对称稳定运行时，在电枢电流滞后和超前于励磁电动势0E 的相
位差大于?90的两种情况下（即?<>?-18090ψ），
电枢磁动势两个分量ad F 和aq F 各起什么作用？
6．10 在凸极同步电机中，如果ψ为一任意锐角，用双反应理论分析电枢反应磁通a
Φ 和电枢反应磁动势a F 两个矢量是否还同相？a Φ 与它所感应的电动势a
E 是否还差?90？ 6．11 试述交轴和直轴同步电抗的意义。为什么同步电抗的数值一般较大，不可能做得很小？请分析下面几种情况对同步电抗有何影响？
（1）电枢绕组匝数增加； （2）铁心饱和程度提高； （3）气隙加大；
（4）励磁绕组匝数增加。
d X ，q X 表征了当对称三相直轴或交轴电流每相为1A 时，
三相联合产生的总磁场（包括在气隙中的旋转电枢反应磁场和漏磁场）在电枢绕组中每相感应的电动势气隙大，同步电
抗大，短路比大，运行稳定性高，但气隙大或同步电抗小，转子铜量大，成本增加，∴同步电抗不能太小。d ad X X X σ=+ q a q X X X σ=+
（1）电枢绕组匝数增加，产生的直轴交轴电枢反应磁通增大，∴d X ，q X 增加，（∵
E N ∝∴,ad aq E E ↑电流不变,ad aq X X ↑）
（2）铁心饱和程度提高，μ↓磁阻增大，∴d X ，q X 减小。 （3）气隙加大，磁阻增大，d X ，q X 减小。
（4）同步电抗反应的是电枢电流产生的磁场性质与励磁绕组无关，不管什么电抗都
有，2a l
X W N
μ=
6．12 试根据不饱和时的电动势相量图证明下列关系式。 （1）隐极同步发电机
?
?ψc o s s i n t a n
U IR U IX a t ++=
ψψθs i n c o s c o s
0t a IX IR U E ++= （2）凸极同步发电机
?
?
ψcos sin tan U IR U IX
a q
++=
ψψθs i n c o s c o s
0d a IX IR U E ++= 其中，?为I 滞后于U 的夹角，即功率因数角；ψ为I 滞后于0E 的夹角；θ为U 滞后于0
E 的夹角，且有?ψθ-=。
6．13 试证明不考虑饱和时ad X 和aq
X
的公式为
d N ad k p
k N k l mf X 2
12
04δ
πτμδ=
q N aq k p
k N k l mf
X 212
04δ
πτμδ=
6．15 为什么d X 在正常运行时应采用饱和值，而在短路时却采用不饱和值？为什么q X 一般总只采用不饱和值？
正常运行时d 轴是饱和的，∴用d X 的饱和值，而在短路时，由于d I 的去磁作用，使d 轴不饱和，∴用不饱和值。
6．16 测定同步发电机空载特性和短路特性时，如果转速降为N n 95.0，对实验结果将有什么影响？如果转速降为N n 5.0，则实验结果又将如何？
∵0E n ∝，当0.95N n n =，则'
000.95E E =同步电抗与频率成正比也降为0.95倍，∴
短路电流0d
E k X I =
不变。当0.05N n n =时，∵0E 和d X 都与转速成正比减小，而a R 与转速
无关，∴a IR 在电动势方程中所占分量已较大，不能忽略∴随n ↓，k I ↓
6．17 为什么同步发电机三相对称稳态短路特性为一条直线？
∵短路时，电极磁势基本上是一个纯去磁作用的直轴磁势，即'
'
f ad F F F δ=-合成电动
势E jIx σσ= 所以起对应的气隙合成磁通很大，电机磁路不饱和，而'F E I δδ∝∝ ad
F I ∝ ∴''
f ad F F F I δ=+∝ ∴()k f I f I =是一条直线。
6．18 什么叫短路比？它的大小与电机性能及成本的关系怎样？为什么允许汽轮发电机的短路比比水轮发电机的小一些？
同步发电机在额定转速下运行时，产生空载额定电压与产生额定稳态短路电流所需的励磁电流之比，它等于在产生空载额定电压的励磁电流下三相稳态短路电流的标么值，即
000()()
f N k fk k N N
I U U I c I I I I k ===
=
c k 小，U ?大，稳定度较差，但电机造价较便宜，增大气隙，可减小
d X
使短路比增大，电机性能变好，但转子用铜量增大，造价高。
气轮机的c k 小一些，水轮机0.8 1.8c k = ∵水电站输电距离长，稳定问题较严重。
6．19 一台同步发电机的气隙比正常气隙的长度偏大，d X 和U ?将如何变化？
δ↑ d X ↓ U ?↓
6．20 同步发电机发生三相稳态短路时，它的短路电流为何不大？
同步稳态短路时，短路电流主要由直轴同步电抗d X 限制，而d X 值一般较大，即去磁作用的电枢反应磁动势较大，使气隙合成磁动势较小，气隙电动势较小，∴短路电流不是很大。
6．21 同步发电机供给一对称电阻负载，当负载电流上升时，怎样才能保持端电压不变？
电阻负载，说明输出为有功功率，要增大负载电流，端电压不变，而增大有功功率输出，∴应增加原动机的输入功率。
6．22 为什么从开路特性和短路特性不能测定交轴同步电抗？
凸极同步发电机的电势平衡方程式：0a d d q
q E U I R j I X j I X =+++ 当0U =时，a R X ∴ 0d d q q
E jI X jI X =+ 是纯感性的，即90ψ= 0q I = d I I = ∴0d d d E jI X jIX =+ ∴由空载特性测出0E 和短路特性测出I 可求出直轴同步电抗d
X （不饱和值），而此时0q I = ∴不能从空载和短路特性求出q X
6．23 低转差法测量d X 和q X 的原理是什么？如果在实验时转差太大，对测量结果会造成什么影响？
6．24 三相同步发电机投入并联运行的条件是什么？如果不满足条件会产生什么后
果？
①相序一致②频率相同③电压大小相等，相位相同。如不满足条件，在发电机和电网间产生环流，导致发生电磁冲击和机械冲击。
6．27 并联于无穷大电网的隐极同步发电机，当调节有功功率输出时欲保持无功功率输出不变，问此时θ角及励磁电流f I 是否改变，此时I 和0E 各按什么轨迹变化？
6．28 一台同步发电机单独供给一个对称负载（R 及L 一定）且转速保持不变时，定子电流的功率因数?cos 由什么决定？当此发电机并联于无穷大电网时，定子电流的?cos 又由什么决定？还与负载性质有关吗？为什么？此时电网对发电机而言相当于怎样性质的电源？
6．29 画出凸极同步发电机失去励磁（00=E ）时的电动势相量图，并推导其功角特性，此时θ角代表什么意义？
6．30 为何在隐极电机中定子电流和定子磁场不能相互作用产生转矩，但是在凸极电机中却可以产生？
6．33 试证明在计及定子电阻时，隐极发电机的输出功率2P 、电磁功率em P 和功率角θ的关系式各为 ()ρρθs i n s i n
2
02t
t
Z U
m Z U mE P -+=
()ρρθs i n s i n
2
00t
t
em Z E m Z U mE P +-=
式中，t
a X R arctan
=ρ；t Z 为同步阻抗的模，即2
2t a t X R Z +=。
6，37 同步电动机带额定负载时，如1cos =?，若在此励磁电流下空载运行，?cos 如何变？
6．38 从同步发电机过渡到电动机时，功率角θ、电流I 、电磁转矩em T 的大小和方向有何变化？
6．39 为什么当?cos 滞后时电枢反应在发电机的运行里为去磁作用而在电动机中却为助磁作用？
6．40 一水电厂供应一远距离用户，为改善功率因数添置一台调相机，此机应装在水电厂内还是在用户附近？为什么？
6．41 有一台同步电动机在额定状态下运行时，功率角θ为?30。设在励磁保持不变的情况下，运行情况发生了下述变化，问功率角有何变化（定子电阻和凸极效应忽略不计）： （1）电网频率下降5%，负载转矩不变；
（2）电网频率下降5%，负载功率不变；
（3）电网电压和频率各下降5%，负载转矩不变。
6．42 同步电动机为什么没有起动转矩？其起动方法有哪些？
6．43 为什么变压器的正、负序阻抗相同而同步电机的却不同？同步电机的负序阻抗与感应电机相比有何特点？
6．44 负序电抗-X 的物理意义如何？它和装与不装阻尼绕组有何关系？
6．45 有两台同步发电机，定子完全一样，但一个转子的磁极用钢板叠成，另一个为实心磁极（整块锻钢），问哪台电机的负序阻抗要小些？
6．46 为何单相同步发电机通常都在转子上装阻尼作用较强的阻尼绕组？ 6．55 步进电动机的原理是怎样的？步进电动机的相数与极数有何联系？
6．56 有一kW P N 25000=、kV U N 5.10=、Y 联接、8.0cos =N ?（滞后）的汽
轮发电机，13.2=*t X ，电枢电阻略去不计，试求额定负载下发电机的励磁电动势0E 及0
E 与I 的夹角ψ。
6．57 有一kW P N 72500=、kV U N 5.10=，Y 联接、8.0cos =N ?（滞后）的水
轮发电机，0≈*
a R ，1=*d
X
，554.0=*q X ，试求额定负载下发电机的励磁电动势0E 及0
E 与U
的夹角。 6．58 有一台三相1500kW 水轮发电机，额定电压为6300V ，Y 联接，额定功率因数
8.0cos =N ?（滞后），已知它的参数Ω=2.21d X ，Ω=7.13q
X
，电枢电阻可略去不计，
自学考试：控制电机试题及答案(14)
. 浙江省2009年10月自学考试控制电机试题 课程代码：02614 一、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，共20分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1.励磁式电磁减速同步电动机分为永久磁钢励磁和_________励磁两种。( ) A.电容 B.电脉冲 C.直流电 D.交流电 2.交流伺服电动机转子的结构常用的有_________形转子和非磁性杯形转子。( ) A.磁性杯 B.圆盘 C.圆环 D.鼠笼 3.步进电动机常用于_________系统中作执行元件，以有利于简化控制系统。( ) A.高精度 B.高速度 C.开环 D.闭环 4.无力矩放大作用，接收误差稍大，负载能力较差的自整角机是_________式自整角机。 ( ) A.力矩 B.控制 C.差动 D.单机 5.旋转变压器由_________两大部分组成。( ) A.定子和换向器 B.集电环和转子 C.定子和电刷 D.定子和转子 6.有一台四极交流伺服电动机，电源频率为400Hz，其同步速为( ) min min min min 7.在各类步进电机中，结构比较简单，用得也比较普遍的是_________步进电动机。( ) A.永磁式 B.反应式 C.感应子式 D.混合式 8.理论上交流异步测速发电机转速为0时输出电压应为( ) B.最大值 C.平均值 D.有效值 9.堵转电流通常是交流伺服电动机绕组电流的( ) A.最小值 B.最大值 C.额定值 D.平均值 10.直流电机可以做成多对极，而控制用的直流电机一般做成( ) A.一对极 B.二对极
交流电动机习题解答
习 题 有一台四极三相电动机，电源频率为50Hz ，带负载运行时的转差率为，求同步转速和实际转速。 解：由于四极电机对应的同步转速为:750r/min 当s=时，727 )03.01(750)1(0=-?=-=s n n （r/min ） 两台三相异步电动机的电源频率为50Hz ，额定转速分别为1430r/min 和2900r/min ，试问它们的磁极对数各是多少额定转差率分别是多少 解：当额定转速分别为1430r/min 和2900r/min 时，电动机的同步转速分别为： 1500r/min 和3000r/min 所以：它们的磁极对数分别是：2和1，对应的额定转差率分别是： 047.01500 1430 150000=-=-= n n n s N ，033.03000 2900 300000=-=-= n n n s N 在额定工作情况下的三相异步电动机，已知其转速为960r/min ，试问电动机的同步转速是多少有几对磁极对数转差率是多大 解：∵ n N =960(r/min) ∴n 0=1000(r/min) p=3 04.01000 960 100000=-=-= n n n s N Y180L —6型异步电动机的额定功率为15kW ，额定转速为970r/min ，额定频率为50Hz ，最大转矩为295N ?m ，试求电动机的过载系数m λ。如st 1.6λ=，则起动转矩为多少 解：7.147970 101555.955.93 2=??=?=N N N n P T 0.27 .147295 === N m m T T λ 3.2367.1476.1=?==N st st T T λ 有一台六极三相绕线式异步电动机，在f =50Hz 的电源上带额定负载运行，其转差率为，求此电动机的同步转速。 解：六极电动机，p =3 定子磁场的转速即同步转速n 0=(60×50)/3=1000(r/min) Y180L —4型电动机的额定功率为22kW ，额定转速为1470r/min ，频率为50Hz ，起动电磁转矩为?。试求电动机的起动系数st λ如果2.2=m λ，则最大转矩为多少 解：1431470 102255.955.93 2=??=?=N N N n P T 2.2143 6.314=== N st st T T λ 6.3141432.2=?==N m m T T λ
微特电机试卷.doc
一.选择 1.少进电动机静态转矩与失调角的关系称为矩角特性，在0 =±90时有最人静转矩，他是步进电机的主要性能指标之一。提高的数值是.?（ C ） （A）增高电压（B）增大电流（C）增加通电相数 2.交流异步伺服电动机相对于普通的异少电动机，异步伺服电动机具柯：（B ） （A）电流、电压较高（B）较人的转子电阻（C）功率比普通电机人 3.多台A整角接收机并联起来使用可以将M—转角信号传输到几个不的地点，但必须限制并联台数，否则就会：（A ） （A）降低系统精度（B）多消耗电能（C）发送带不起來 4.H流电动机采用降低电源电压的方法起动，目的是：（B） （A）为了使启动过程平稳（B）为丫减小起动电流（C）为了起动转矩 二.填空 1.直流伺服电动机冇（磁极控制）和（电枢控制）两种控制方式，其中以（电枢控制）应川较多。 2.根椐转子结构特点，交流同步伺服电动机可分为（永磁忒）（磁肌式）和（磁滞式） 三种。 3.在电机转子体积、电枢电流、电流密度和气隙磁通密度相同的条件下，电枢直径增人1倍，电磁转矩也增大（1 ）倍。 4.表征异步测速发电机性能的主要技术指标奋（线性误差）（相位误差）和（剩余误差）。 5.测速发电机在自动控制系统屮是一个非常重要的原件，它可作为（测兒元件）（校正元件）（阻尼元件）、解算元件和角加速度信号元件等。 6.反应式步进电动机的工作原理是建立在磁力线力图通过磁阻最小的路径，产生（反应转矩）來驱动转子转动。 7.fi整角机必须成对或成组使用，主令轴上装得是（A整角发送机），从动轴上装的是（fi 整角接收机）。 8.旋转变压器在结构上与绕线式异步电动机相似，定、转子均为（隐级结构），并分别放置两ffl （正交绕组）。 9.无刷直流电动机使用（功率电了开关）及（位置传感器）代替传统直流电动机的（电刷）和（换向器）。 10.丌关磁阻电机的基木控制方法是（电流斩波控制）和（角位置控制）。前者适用于（低速）运行，后者适用于（高速）运行。 三.判断 1.与直流伺服电动机相比，交流异步伺服电动机的机械特性和调节特性都是非线性的。（X ） 2.异步伺服电动机当控制电压发生变化吋，电机转速也发生相应变化，因而达到控制转速的目的。（V） 3.采用双叫控制时，即控制电压和励磁电压人小相等、相位差90°电角度，电机不能丁.作在圆形旋转磁场下。（X ） 4./十:使用异步测速发单机时，电机的工作转速不应超过规定的转速范围。（V ） 5.测速发电机的输入电压的人小与转速成正比，同时K频率与转速也成正比。（X） 6.步进电动机输出的角位移S与脉冲数成正比，转速与脉冲的频率成正比，转向取决于控制线路中得通电顺序。（V ） 7.单相串励电动机的功率因数低，一般在0.9以下。（X） 8.无刷直流电动机通过改变电源电压实现无极调速，改变电枢绕飢导通相序川*以改变电机
控制电机第三版课后习题答案
第二章 1. 为什么直流发电机电枢绕组元件的电势是交变电势而电刷电势是直流电势 P25 2. 如果图2 - 1中的电枢反时针方向旋转， 试问元件电势的方向和 A 、 B 电刷的极性如何 P7 3. 为了获得最大的直流电势， 电刷应放在什么位置 的电刷放在磁极轴线上 P 9-10 4. 为什么直流测速机的转速不得超过规定的最高转速 5. 如果电刷通过换向器所连接的导体不在几何中性线上， 上, 如图2 - 29 输出特性的影响。 6. 具有16个槽， (1) (2) (3) (4) 会出现什么问题 为什么端部对称的鼓形绕组 负载电阻不能小于给定值 而在偏离几何中性线 分析在此情况下对测速机正、 （见图2 - 3） P23 a 角的直线 反转的 所示，试综合应用所学的知识， (提示：在图中作一辅助线。)正反向特性不一致。 16个换向片的两极直流发电机结构如图 2 - 30所示。 试画出其绕组的完整连接图； 试画出图示时刻绕组的等值电路图； 若电枢沿顺时 针方向旋转， 试在上两图中标出感应电势方向和电刷极性； 如果电刷不是位于磁极轴线上， 例如顺时针方向移动一个换向片的距离, ~魚、—_A 2~A__4<5~~p- L 5 卫 J _臂駅 --- W.——Wv ~_W J _Wv ~VA _■- 第三章 7 8 9 10 11 12 1.直流电动机的电磁转矩和电枢电流由什么决定 答 电也电渝嘉的农示式： / _匕一凤小 直流电动机的电枢电流不仅取决于外加电压和本身的内阻，而且还取决于与转速成 正比的反电势(当=常数时) 根据转矩平衡方程式， 当负载转矩不变时， 电磁转矩不变； 加上励磁电流If 不 变，磁通①不变， 所以电枢电流Ia 也不变，直流电动机的电磁转矩和电枢电流由直流电 动机的总阻转矩决定。 T 二T 厂兀 2.如果用直流发电机作为直流电动机的负载来测定电动机的特性 当其他条件不变，而只是减小发电机负载电阻 么原因 RL 时，电动机的转速就下降。 (见图3 - 33),就会发现, 试问这是什 ^发 —— 如果励磁电流和被拖动的负载转矩都不变, 转速变化怎样 n 而仅仅提高电枢端 尺发 1 a 发 3. 一台他励直流电动机， 电压，试问电枢电流、 答：最终电枢电流不变，转速升高 4.已知一台直流电动机， 其电枢额定电压 Ua=110 V ，额定运行时的电枢电流 la= A ,转 速n=3600 r/m in,它的电枢电阻 Ra=50 Q, 空载阻转矩T0=15 mN m 。 试问该电动机额定 负载转矩是多少
三相异步电动机的部分习题及答案
5.1 有一台四极三相异步电动机，电源电压的频率为50H Z ，满载时电动机的转差率为0.02求电动机的同步转速、转子转速和转子电流频率。 n 0=60f/p S=(n -n)/ n =60*50/2 0.02=(1500-n)/1500 =1500r/min n=1470r/min 电动机的同步转速1500r/min.转子转速1470 r/min, 转子电流频率.f 2=Sf 1 =0.02*50=1 H Z 5.2将三相异步电动机接三相电源的三根引线中的两根对调，此电动机是否会反转？为什么？ 如果将定子绕组接至电源的三相导线中的任意两根线对调,例如将B,C 两根线对调,即使B相遇C相绕组中电流的相位对调,此时A相绕组内的电流导前于C相绕组的电流2π/3因此旋转方向也将变为A-C-B向逆时针方向旋转,与未对调的旋转方向相反. 5.3 有一台三相异步电动机，其n N =1470r/min,电源频率为50H Z 。设在额定负载 下运行，试求： ①定子旋转磁场对定子的转速； 1500 r/min ②定子旋转磁场对转子的转速； 30 r/min ③转子旋转磁场对转子的转速； 30 r/min ④转子旋转磁场对定子的转速； 1500 r/min ⑤转子旋转磁场对定子旋转磁场的转速。 0 r/min 5.4当三相异步电动机的负载增加时，为什么定子电流会随转子电流的增加而增加？
因为负载增加n 减小,转子与旋转磁场间的相对转速( n0-n)增加,转子导体被磁感线切割的速度提高,于是转子的感应电动势增加,转子电流特增加,.定子的感应电动使因为转子的电流增加而变大,所以定子的电流也随之提高. 5.5 三相异步电动机带动一定的负载运行时，若电源电压降低了，此时电动机的转矩、电流及转速有无变化？如何变化？ 若电源电压降低, 电动机的转矩减小, 电流也减小. 转速不变. 5.6 有一台三相异步电动机，其技术数据如下表所示。 试求：①线电压为380V 时，三相定子绕组应如何接法？ ②求n 0,p,S N ,T N ,T st ,T max 和I st ； ③额定负载时电动机的输入功率是多少？ ① 线电压为380V 时，三相定子绕组应为Y 型接法. ② T N =9.55P N /n N =9.55*3000/960=29.8Nm Tst/ T N =2 Tst=2*29.8=59.6 Nm T max / T N =2.0 T max =59.6 Nm I st /I N =6.5 I st =46.8A 一般n N =(0.94-0.98)n 0 n 0=n N /0.96=1000 r/min SN= (n 0-n N )/ n 0=(1000-960)/1000=0.04 P=60f/ n 0=60*50/1000=3 ③ η=P N /P 输入 P 输入=3/0.83=3.61 5.7 三相异步电动机正在运行时，转子突然被卡住，这时电动机的电流会如何变化？对电动机有何影响？ 电动机的电流会迅速增加,如果时间稍长电机有可能会烧毁.
微特电机作业
微特电机论文 题目：步进电机 课程：微特电机 专业：电气工程及其自动化 班级：电气 学号： 姓名： 指导教师： 完成日期： 2013/4/21
步进电机 杜中华 摘要步进电机是一种纯粹的数字控制电动机，又称为阶跃电机或脉冲电机。是一种受电脉冲信号控制的无刷式直流电动机，也可以看作是在一定频率范围内转速与控制脉冲频率同步的同步电动机。它能将输入电脉冲信号转换成机械的运动量加以输出。每一个主令脉冲都可以使步进电机的转轴前进一个步距角，并依靠它特有的定位转矩将转轴准确地锁定在空间位置上，在实际工程中有着广泛的应用，文章主要探讨了步进电动机原理、驱动电路的特点及其在各个领域的应用。 1.步进电动机的种类 目前常用的有三种步进电动机： (1)反应式步进电动机(VR)。反应式步进电动机结构简单，生产成本低，步 距角小；但动态性能差。 (2)永磁式步进电动机(PM)。永磁式步进电动机出力大，动态性能好；但步 距角大。 (3)混合式步进电动机(HB)。混合式步进电动机综合了反应式、永磁式步进 电动机两者的优点，它的步距角小，出力大，动态性能好，是目前性能最高的步进电动机。它有时也称作永磁感应子式步进电动机。 2.步进电机的系统结构
3.步进电动机的工作原理 图1 三相反应式步进电动机的结构示意图 1——定子2——转子3——定子绕组{{分页}} 图1是最常见的三相反应式步进电动机的剖面示意图。电机的定子上有六个均布的磁极，其夹角是60o。各磁极上套有线圈，按图1连成A、B、C三相绕组。转子上均布40个小齿。所以每个齿的齿距为θE=360o/40=9o，而定子每个磁极的极弧上也有5个小齿，且定子和转子的齿距和齿宽均相同。由于定子和转子的小齿数目分别是30和40，其比值是一分数，这就产生了所谓的齿错位的情况。若以A相磁极小齿和转子的小齿对齐，如图1，那么B相和C相磁极的齿就会分别和转子齿相错三分之一的齿距，即3o。因此，B、C极下的磁阻比A磁极下的磁阻大。若给B相通电，B相绕组产生定子磁场，其磁力线穿越B相磁极，并力图按磁阻最小的路径闭合，这就使转子受到反应转矩（磁阻转矩）的作用而转动，直到B磁极上的齿与转子齿对齐，恰好转子转过3o；此时A、C磁极下的齿又分别与转子齿错开三分之一齿距。接着停止对B相绕组通电，而改为C相绕组通电，同理受反应转矩的作用，转子按顺时针方向再转过3o。依次类推，当三相绕组按A→B→C→A顺序循环通电时，转子会按顺时针方向，以每个通电脉冲转动3o的规律步进式转动起来。若改变通电顺序，按A →C→B→A顺序循环通电，则转子就按逆时针方向以每个通电脉冲转动3o的规
控制电机答案
课后答案网，用心为你服务！ 第2章直流测速发电机 1. 为什么直流发电机电枢绕组元件的电势是交变电势而电刷电势是直流电势? 答：电枢连续旋转，导体ab和cd轮流交替地切割N极和S极下的磁力线，因而ab和cd中的电势及线圈电势是交变的。 由于通过换向器的作用，无论线圈转到什么位置，电刷通过换向片只与处于一定极性下的导体相连接，如电刷A始终与处在N极下的导体相连接，而处在一定极性下的导体电势方向是不变的，因而电刷两端得到的电势极性不变，为直流电势。 2. 如果图2 - 1 中的电枢反时针方向旋转，试问元件电势的方向和A、B电刷的极性如何? 答：在图示瞬时，N极下导体ab中电势的方向由b指向a，S极下导体cd中电势由d指向c。电刷A 通过换向片与线圈的a端相接触，电刷B与线圈的d端相接触，故此时A电刷为正，B电刷为负。 当电枢转过180°以后，导体cd处于N极下，导体ab处于S极下，这时它们的电势与前一时刻大小相等方向相反，于是线圈电势的方向也变为由a到d，此时d为正，a为负，仍然是A刷为正，B 刷为负。 4. 为什么直流测速机的转速不得超过规定的最高转速? 负载电阻不能小于给定值? 答：转速越高，负载电阻越小，电枢电流越大，电枢反应的去磁作用越强，磁通被削弱得越多，输出特性偏离直线越远，线性误差越大，为了减少电枢反应对输出特性的影响，直流测速发电机的转速不得超过规定的最高转速，负载电阻不能低于最小负载电阻值，以保证线性误差在限度的范围内。而且换向周期与转速成反比，电机转速越高，元件的换向周期越短；e L 正比于单位时间内换向元件电流的 变化量。基于上述分析，e L 必正比转速的平方，即e L ∝n2。同样可以证明e a ∝n2。因此，换向元件的附 加电流及延迟换向去磁磁通与n2成正比，使输出特性呈现非线性。所以，直流测速发电机的转速上限要受到延迟换向去磁效应的限制。为了改善线性度，采用限制转速的措施来削弱延迟换向去磁作用，即规定了最高工作转速。 第3章直流伺服电动机 1. 直流电动机的电磁转矩和电枢电流由什么决定? 答：直流电动机的电磁转矩表达式：T=C T φI a (1) 电枢电流的表达式：I a =（U a -E a ）/R a =（U a - C e φn）/R a (2) 由表达式（1）知道，电磁转矩在φ不变的情况下，由电枢电流I a 决定。 由表达式（2）知道，在φ不变的情况下，电枢电流由外加电压，电枢内阻及电动机转速共同决定， 且稳态时T=T S ，由表达式（1）得到，电枢电流由负载总阻转矩决定。 3. 一台他励直流电动机，如果励磁电流和被拖动的负载转矩都不变，而仅仅提高电枢端电压，试问电枢电流、转速变化怎样? 答：当直流伺服电动机负载转矩、励磁电流不变时，仅将电枢电压增大，此时由于惯性，转速来不及 变化，E a =C e φn，感应电势不变，电枢电压增大，由电压平衡方程式：I a =（U a -E a ）/R a =（U a -C e φn）/R a 可知，电枢电流I a 突然增大；又T=C T φI a ，电磁转矩增大；此时，电磁转矩大于负载转矩，由T=T L +T j =T L +Jd Ω/dt知道，电机加速；随着转速n的增加，感应电势E a增加，为保持电压平衡，电枢电流I a将减少，电磁转矩T也将减少，当电磁转矩减小到等于总的负载阻转矩时，电机达到新的稳态，相对提高电枢电压之前状态，此时电机的转速增加、电磁转矩、电枢电流不变。 4. 已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110 V，额定运行时的电枢电流Ia=0.4 A，转速n=3600 r/m in, 它的电枢电阻Ra=50 Ω，空载阻转矩T0=15 m N·m。试问该电动机额定负载转矩是多少? 解：由E a =U a -I a R a (1) E a =C e φn (2) C T =60*C e /(2*π) (3) T=T s =T +T L (4)
电机学考试试题及其答案
电机原理试题及答案（仅供参考） 一、填空(每空1分，共25分) 1. 单相异步电动机可分为________、________两大类型。 2. 6极异步电动机电源频率f=50Hz，额定转差率S N=，则额定转速为n N=_____、额定工作时， 将电源相序改变，则反接瞬时的转差率S=_____。 ~ 3. 同步补偿机实际上是一台_________的同步电动机，它接到电网上的目的就是为了 ___________。 4. 直流电机的励磁方式可分为＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿。 5. 有一台极数2P＝4，槽数Z＝24的三相单层链式绕组电机，它的极距τ＝＿＿＿、每极每 相槽数ｑ＝＿＿＿、槽距角α＝＿＿＿。 6、变压器空载运行时功率因数很______。 7．________型三相异步电动机可以把外接电阻串联到转子绕组回路中去。 … 8. 直流发电机电磁转矩的方向和电枢旋转方向________。 9. 直流电动机的起动方法有____________；______________。 10. 当电动机的转速超过_______时，出现回馈制动。 11. 三相异步电动机的过载能力是指_______________。 12 . 星形—三角形降压起动时，起动电流和起动转矩各降为直接起动时的______倍。 》 13. 三相异步电动机拖动恒转矩负载进行变频调速时，为了保证过载能力和主磁通不变，则 U1应随f1按______规律调节。 14、可用下列关系来判断直流电机的运行状态。当_________时为电动机状态，当________ 时为发电机状态。 15、单迭绕组极对数为P时，则并联支路数为_______。 二、判断正误(对在括号里打√、错则打×，每小题1分，共15分) 【 1.( ) 电动机的额定功率是指额定运行时从电源输入的电功率。 2.( ) 一台并励直流电动机，若改变电源极性，则电机转向也改变 3.( ) 三相异步电动机的旋转方向决定于定子绕组中通入的三相电流的相序。 4.( ) 与同容量的变压器相比较，异步电动机的空载电流小。 5.( ) Y-D降压起动适用于正常运行时定子绕组为星形联接的笼型异步电动机。 - 6. ( ) 变极调速时必须同时改变加在定子绕组上电源的相序。 7. ( ) 变频调速过程中按U1/f1=常数的控制方式进行控制，可以实现恒功率调速。 8. ( ) 异步电动机的功率小于时都允许直接起动。 9. ( ) 变压器的二次额定电压是指当一次侧加额定电压，二次侧开路时的空载电压值。 10.( ) 变压器在原边外加额定电压不变的条件下，副边电流大，导致原边电流也大，因 此变压器的主磁通也大。 >
第七章三相交流电机答案
第七章 三相交流异步电动机答案 班级 姓名 学号 1．额定功率都是4kW 的Y112M-4型和Y160M 1-8型三相异步电动机，其额定转速分别为1440r/min 和720r/min 。它们的额定转矩各为多少请说明电动机的极数、转速和转矩三者之间的关系。 解：Y112M-4电动机： T N =9550×P N /n N =9550×4/1440=·m Y160M 1-8电动机：T N =9550×P N /n N =9550×4/720=·m 这说明电动机磁极对数越多，转速越低，而电动机的转矩越高。 2．Y112M-4型三相异步电动机，已知相关数据为U N =380V ，△接法，I N =8.8A ，P N =4kW ，ηN =，n N =1440r/min 。求：⑴在额定状态下的功率因数及额定转矩；⑵若电动机的起动转矩为额定转矩的倍时，采用Y-△降压起动时的起动转矩。 解：⑴817.0845 .08.838031043cos cos 33 =????==∴= N N N N N N N N N N I U P I U P η??η 53.261440 4 95509550 =?==n N N n P T N ·m ⑵ 06.53253.260.2=?==N st T T N ·m 69.1706.533 1 31=?== st stY T T N ·m 3．有一台四极、50Hz 、1425r/min 的三相异步电动机，转子电阻R 2=Ω，感抗X 20=Ω，E 20=20V 。求：⑴电动 机在起动瞬间（n =0，s =1）时转子电流I 20，功率因数cos ?20；⑵额定转速时的E 2、I 2和cos ?2。比较上述两种情况能得出什么结论 解：⑴ 24108 .002.0202 2 220 22 2020=+= += X R E I A 241.008 .002.002.0cos 2 2 220 22 220=+= += X R R ? ⑵ 05.01500 1425 150011=-=-= n n n s N N 所以 12005.0202=?==sE E V 49)08.005.0(02.02005.0)(2 2 2 2022 202=?+?= += sX R sE I A 98.0) 08.005.0(02.002 .0) (cos 2 2 2 2022 2 2=?+= += sX R R ? 4．Y180L-6型三相异步电动机的额定电压为660/380V ，Y/△接法，接到工频线电压为380V 的电源上运行，测得I l =30A ，P 1=。若此时转差率s=，输出转矩T=150N ·m 。问：⑴电动机应采用什么接法⑵此时电动机的额定转速和额定功率为多少⑶电动机的功率因数和电动机的效率是多少⑷运行中如果电源电压降低，最低能降至多少伏 解：⑴为保证电动机绕组得到额定电压380V ，此时应采用Δ接法。 ⑵因为是6极电动机，所以其同步转速为1000r/min 9601000)04.01()1(1=?-=-=n s n N r/min 08.159550 150 96095502=?== N N N T n P kW
《微特电机及其控制》(电机本体部分)课程重点内容
绪论1．微特电机的分类。 2．微特电机新的发展趋势。
第二章伺服电动机与伺服系统1．从结构上，直流伺服电动机的分类。 分为两大类，传统型直流伺服电动机，低惯量型直流伺服电动机。 传统型直流伺服电动机其结构与普通直流电动机基本相同，只是功率和容量小 得多，它可以再分为电磁式和永磁式两种；
低惯量型直流伺服电动机可分为空心杯电枢直流伺服电动机，盘式电枢直流伺服电动机，无槽电枢直流伺服电动机2．直流伺服电机的静态特性 1．机械特性：给出机械特性n=f(T e)的方程，绘制机械特性的曲线。 机械特性： 控制电压恒定时，电机转速随电磁转矩的变化关系n=f (Te) 2．调节特性：给出调节特性n=f(U a)的方程，绘制调节特性的曲线，结合调节特性曲线，掌握失灵区的 概念。 调节特性 负载转矩恒定时，转速随控制电压变化n=f (Ua)
3．直流伺服电机的动态特性 1．机电时间常数的计算公式，影响因素及相应的减小机电时间常数的方法。 机电时间常数与转动惯量成正比； 与电机的每极气隙磁通的平方成反比，为了减小电机机械时间常数，应增加每极气隙磁通； 与电枢电阻Ra的大小成正比，为减小时间常数，应尽可能减小电枢电阻，当伺服电动机用于自动控制系统，并由放大器供给控制电压时，应计入放大器的内阻 Ri，Ra+Ri；
直流伺服电动机的机电时间常数一般<30ms，低惯量直流伺服电机的时间常数<10ms。 4．交流异步伺服电动机 1．不同转子电阻对机械特性的影响，分析为什么异步伺服电动机的转子电阻较普通异步电动机大。 增大转子电阻的三个好处： 1. 可以增大调速范围 由电机学原理知，异步电机 的稳定运行区仅在： 0 控制电机复习题答案111 一、填空题 1. 控制电机主要是对控制信号进行传递和变换，要求有较高的控制性能，如要求运行可靠 动作迅速准确度高等。 2. 单相异步电动机的类型主要有反应式永磁式磁滞式 3. 磁滞式同步电动机最突出的优点是能够自启动而且启动转矩很大。 4. 40齿三相步进电动机在双三拍工作方式下步距角为3，在单、双六拍工作方式下步距角为 1.5。 5. 交流伺服电动机的控制方式有变极变频变转差率。 6. 自整角机是一种能对角度偏差自动整步的感应式控制电机，旋转变压器是一种输出电 压随角度变化的信号元件，步进电动机是一种把脉冲信号转换成角位移或直线位移的执行元件，伺服电动机的作用是将输入电压信号转换为轴上的角位移或角速度输出。 7. 无刷直流电动机转子采用永磁体，用电子开关线路和位置传感器组成的电子换向器 取代有刷直流电动机的机械换向器和电刷。 8. 直线电机按照工作原理来区分，可分为直线感应电机、直线直流电机和直线同步电机 三类。 9. 自整角机是一种能对角度偏差自动整步的感应式控制电机，它通过电的方式在两个或 两个以上无电联系的转轴之间传递角位移或使之同步旋转。 10.光电编码器按编码原理分有绝对式和增量式两种。 11.异步测速发电机性能技术指标主要有线性误差、相位误差、剩余电压和输出斜率。 12 同步电动机转子上的鼠笼绕组可起启动和阻尼作用。 13.小功率同步电动机可分为反应式永磁式磁滞式等。 14.反应式电磁减速同步电动机定转子齿数应满足_______，转速公式为_______；励磁式电 磁减速同步电动机定转子齿数应满足_______，转速公式为_____。 15. 电机产生过度过程的主要原因是电机中存在两种惯性：机械电磁。 16. 罩极式单相异步电动机的旋转方向总是固定不变的由罩住的部分向未罩住的方向旋转。 17.直流伺服电动机的电气制动有能耗回馈反接。 二、选择题 1．伺服电动机将输入的电压信号变换成（ D ），以驱动控制对象。 A.动力 B.位移 C.电流 D.转矩和速度 2.交流伺服电动机的定子铁芯上安放着空间上互成（ B ）电角度的两相绕组，分别为励磁绕组和控制绕组。 A.0o B. 90o C. 120o D.180o 3.为了减小（ C ）对输出特性的影响，在直流测速发电机的技术条件中，其转速不得超过规定的最高转速。 A.纹波 B.电刷 C.电枢反应 D.温度 4.在交流测速发电机中，当励磁磁通保持不变时，输出电压的值与转速成正比，其频率与转速（ D ）。 A.正比 B.反比 C.非线性关系 D.无关 5.影响交流测速发电机性能的主要原因是（ B ）。 A.存在相位误差 B.有剩余电压 C.输出斜率小 D.以上三点 6.步进电机是利用电磁原理将电脉冲信号转换成（ C ）信号。 A.电流 B.电压 C. 位移 D.功率 第四章 三相异步电动机 一、 填空（每空1分） 1. 如果感应电机运行时转差率为s ，则电磁功率，机械功率和转子铜耗之间的比例是 2:P :e Cu P p Ω= 。 答 s :s)(1:1- 2. ★当三相感应电动机定子绕组接于Hz 50的电源上作电动机运行时，定子电流的频率为 ，定子绕组感应电势的频率为 ，如转差率为s ，此时转子绕组感应电势的频率 ，转子电流的频率为 。 答 50Hz ，50Hz ，50sHz ，50sHz 3. 三相感应电动机，如使起动转矩到达最大，此时m s = ,转子总电阻值约为 。 答 1， σσ21X X '+ 4. ★感应电动机起动时，转差率=s ，此时转子电流2I 的值 ，2cos ? ,主磁通比，正常运行时要 ，因此起动转矩 。 答 1，很大，很小，小一些，不大 5. ★一台三相八极感应电动机的电网频率Hz 50，空载运行时转速为735转/分，此时转差率为 ，转子电势的频率为 。当转差率为0.04时，转子的转速为 ，转子的电势频率为 。 答 0.02，1Hz ， 720r/min ，2Hz 6. 三相感应电动机空载时运行时，电机内损耗包括 ， ， ，和 ，电动机空载输入功率0P 与这些损耗相平衡。 答 定子铜耗，定子铁耗，机械损耗，附加损耗 7. 三相感应电机转速为n ，定子旋转磁场的转速为1n ，当1n n <时为 运行状态；当1n n >时为 运行状态；当n 与1n 反向时为 运行状态。 答 电动机， 发电机，电磁制动 8. 增加绕线式异步电动机起动转矩方法有 ， 。 答 转子串适当的电阻， 转子串频敏变阻器 9. ★从异步电机和同步电机的理论分析可知，同步电机的空隙应比异步电机的空气隙要 ，其原因是 。 答 大，同步电机为双边励磁 10. ★一台频率为 160Hz f =的三相感应电动机，用在频率为Hz 50的电源上（电压不变），电动机的最大转矩为原来的 ，起动转矩变为原来的 。 第二章交流电机练习 一、判断题（对的打√，错的打×） 1、三相异步电动机不管其转速如何改变，定子绕组上的电压、电流的频率及转子绕组中电势、电流的频率总是固定不变的。（×） 2、交流电动机由于通入的是交流电，因此它的转速也是不断变化的，而直流电动机则其转速是恒定不变的。（×） 3、单相电机一般需借用电容分相方能起动，起动后电容可要可不要。（√） 4、异步电机转子的转速永远小于旋转磁场的转速。（×） 5、三相笼型异步电动机的电气控制线路，如果使用热继电器作过载保护，就不必再装设熔断器作短路保护。（×） 6、转差率S是分析异步电动机运行性能的一个重要参数，当电动机转速越快时，则对应的转差率也就越大。（×） 7、三相异步电动机在起动时，由于某种原因，定子的一相绕组断路，电动机还能起动，但是电动机处于很危险的状态，电动机很容易烧坏。（√） 8、异步是指转子转速与磁场转速存在差异。（√） 9、三相异步电动机为交流电机，同步电机为直流电机。（×） 10、正在运行的三相异步电动机突然一相断路，电动机会停下来。（×） 二、填空题 1、笼型异步电机的降压起动方法有：定子绕组串自耦变压器（电阻、电抗）、星三角、延边三角形的降压起动。 2、三相同步电动机所带的负载越轻，转子转速不变。同步电动机的常用启动方法是异步起动，同步运行。 3、电机转子转速和旋转磁场的转速的差称为转差。当三相异步电动机的转差率S=1时，电动机处于停止状态，当S趋近于零时，电动机处于同步状态。 4、三相异步电动机的调速方法有：改变电源频率调速、改变转差率调速、改变极对数调速。 5、反接制动时，当电机接近于转速为零时，应及时退出反接制动防止电机反转。 6、三相异步电动机的制动方法列举出三种方法：反馈制动、能耗制动、反接制动。 7、三相异步电动机进行变极调速时，将定子绕组串联时，磁极对数大（大或小），电动机可 1 简述特种电机的特点及发展趋势。 特点：工作原理、励磁方式、技术性能以及结构上有较大特点，且种类繁多、功能多样化，种类繁多，功能多样化，而且不断产生功能特性，性能优越的新颖电机。 发展趋势：机电一体化、智能化、大功率化、小型化、微型化、励磁材料永磁化、高功能化。 2 电机中常用的永磁材料有哪几类，各有何特点？ ①铝镍钴永磁材料：温度系数小，剩余磁场强度较高，但矫顽力很低；退磁曲线呈非线性；使用前要进行 稳磁处理。 ②铁氧体永磁材料：价格低廉，制造工艺简单，质量较轻；温度系数较大，剩磁密度不高，矫顽力较大； 退磁曲线大部分接近直线；不能进行电加工。 ③稀土永磁材料：高剩磁密度，高矫顽力，高磁能积；稀土钴永磁价格昂贵，温度系数小，退磁曲线基本 上是一条直线；钕铁硼永磁价格较便宜，温度系数较大，容易腐蚀，在高温下使用时 退磁曲线的下半部分要产生弯曲。 3.永磁直流电动机与电励磁直流电动机结构上有什么相似和不同之处？两者相比，永磁直流电动机有什么优点？ 相似之处：在电枢结构上基本相同。 不同之处：在定子侧永磁直流电动机为永磁体，而电励磁直流电动机为电励磁磁极。 优点：永磁电动机没有励磁绕组铜耗，因此相对而言效率更高；永磁电动机体积小质量轻、机械特性硬、电压调整率小。 4.永磁材料的性能对永磁直流电动机磁极结构和永磁体尺寸有什么影响？ 永磁材料的性能对磁极的结构形式和尺寸有决定性影响。由于永磁材料的性能差异很大，为达到某一要求，所选用不同材料的磁极的结构形式和尺寸不相同。 铁氧体在性能上具有Br小、Hc相对高的特点，所以常做成扁而粗的瓦片形或圆筒形的磁极结构； 铝镍钴永磁具有Br高、Hc低的特点，一般做成细而长的弧形或端面式的磁极结构； 稀土永磁的Br、Hc及（BH）max都很高，适宜做成磁极面积和磁化长度都很小的结构。 5.永磁直流电动机有极靴的磁极结构有什么优点和缺点？原因何在？ 有极靴磁极结构既可起聚磁作用，提高气隙磁通密度，还可调节极靴形状以改善空载气隙磁场波形；负载时交轴电枢反应磁通路径经极靴闭合，对永磁磁极的影响较小。缺点是漏磁系数大，负载时的气隙磁场的畸变较大。 控制电机课后答案 第二章 1.为什么直流发电机电枢绕组元件的电势是交变电势而电刷电势是直流电势?答：电枢连续旋转，导体ab和cd轮流交替地切割N极和S极下的磁力线，因而ab和cd中的电势及线圈电势是交变的。 由于通过换向器的作用，无论线圈转到什么位置，电刷通过换向片只与处于一定极性下的导体相连接，如电刷A始终与处在N极下的导体相连接，而处在一定极性下的导体电势方向是不变的，因而电刷两端得到的电势极性不变，为直流电势。 2.如果图2-1中的电枢反时针方向旋转，试问元件电势的方向和A、B电刷的极性如何? 答：在图示瞬时，N极下导体ab中电势的方向由b指向a，S极下导体cd中电势由d指向c。电刷A通过换向片与线圈的a端相接触，电刷B与线圈的d端相接触，故此时A电刷为正，B电刷为负。 3.为了获得最大的直流电势，电刷应放在什么位置?为什么端部对称的鼓形绕组(见图2-3)的电刷放在磁极轴线上? 答：放在磁极轴线上。 具体见P9-10 4.为什么直流测速机的转速不得超过规定的最高转速?负 载电阻不能小于给定值? 答：转速越高，负载电阻越小，电枢电流越大，电枢反应的 去磁作用越强，磁通被削弱得越多，输出特性偏离直线越远， 线性误差越大，为了减少电枢反应对输出特性的影响，直流 测速发电机的转速不得超过规定的最高转速，负载电阻不能 低于最小负载电阻值，以保证线性误差在限度的范围内。而 且换向周期与转速成反比，电机转速越高，元件的换向周期 越短；e L正比于单位时间内换向元件电流的变化量。基于上述分析，e L必正比转速的平方，即e L∝n2。同样可以证明e a∝n2。因此，换向元件的附加电流及延迟换向去磁磁通与n2成正比，使输出特性呈现非线性。所以，直流测速发电机的转速上限要受到延迟换向去磁效应的限制。为了改善线性度，采用限制转速的措施来削弱延迟换向去磁作用，即规定了最高工作转速。 5.如果电刷通过换向器所连接的导体不在几何中性线上，而在偏离几何中性线α角的直线上，如图2-29所示，试综合应用所学的知识，分析在此情况下对测速机正、反转的输出特性的影响。(提示：在图中作一辅助线。)正反向特性不一致。 思路：假设是逆时针转，图见P7图2-1。 本来中性面是没有切割磁感线的，但是现在偏一个角，虽然还是没有切割磁感线但是却有电流通过，根据右手定则判断在偏角直线产生的感应磁场与原来的磁场方向相比较判断影响。 6.具有16个槽，16个换向片的两极直流发电机结构如图2-30所示。 考 试 卷（ A 卷） 课程名称 电机学 考试学期 07-08/3 得分 适用专业 电气工程及其自动化 考试形式 开卷闭卷半开卷 考试时间长度 120分钟 一、 填空题：（35分） 1. 在国际单位制中，磁场强度单位是___A/m ___________。电磁感应定律的 物理意义是，当闭合的线圈中磁通发生变化时，线圈中的产生的感应电流所产生的磁场___阻碍_______原来磁通的变化。一个线圈产生的磁通所经过路径的磁阻越大，说明该线圈的电感就越______小________。 2. 变压器损耗包括绕组铜耗和___铁耗_______，后者又包括涡流和磁滞损 耗。电力变压器最大效率通常设计在负载系数为___0.5~0.6____之间。当___可变损耗等于不变损耗_（或_kN p p 0 β= ）___时，变压器效率达最大。 3. 由于铁心饱和特性，施加正弦电压时变压器激磁电流波形通常为______ 尖顶______波，而铁心的磁滞特性使之为___不对称尖顶___波。 4. 并联运行的变压器必须有相同的电压等级，且属于相同的___连接组 ___________。各变压器的负载分配与该变压器的额定容量成正比，与__短路电压（标幺值）___成反比。___短路电压（标幺值）____小的变压器先达到满载。 5. 三相变压器组不能接成Yy 的原因是励磁绕组中需要的___三次谐波 ___________电流不能流通，使磁通近似为____平顶波__________波，会在绕组中电动势波形严重畸变，产生___过电压________危害线圈绝缘。 6. 三相变压器组的零序阻抗比三相铁心式变压器的零序阻抗____大 _________。 7. 电压互感器二次侧不允许___短路_________，而电流互感器二次侧不允 许____开路____。 8. 交流电机绕组的短距和分布既可以改善磁动势波形，也可以改善__电势 ____________波形。设电机定子为双层绕组，极距为12槽，为同时削弱 1-1 、变压器电动势旋转电动势产生的原因有什么不同其大小与哪些因素有关 答： 变压器电动势产生原因：线圈与磁场相对静止，但穿过线圈的磁通大小或方向发生变化；旋转电动势产生原因：磁通本身不随时间变化，而线圈与磁场之间有相对运动，从而使线圈中的磁链发生变化。 对于变压器电动势： d d e N dt dt e的大小与线圈匝数、磁通随时间的变化率有关。 对于旋转电动势：e Blv e 的大小与磁感应强度B，导体长度l ，相对磁场运动速度v 有关。 1-2 、磁滞损耗和涡流损耗是什么原因引起的它的大小与哪些因素有关 答： 磁滞损耗产生原因：铁磁材料在外界交变磁场作用下反复磁化时，内部磁畴必将随外界磁场变化而不停往返转向，磁畴间相互摩擦而消耗能量，引起损耗。 其大小 P n与最大磁通密度B m、交变频率 f 和材料等因素有关，即P n fB a。同时，磁滞损耗与磁滞回线所包围的面积有关，面积越大，磁滞损耗也就越大。 涡流损耗产生原因：铁芯中磁通发生交变时根据电磁感应定律，铁芯中会感应涡流状的电动势并产生电流，即涡流。涡流在铁芯中流通时，会产生损耗，就称为涡流损耗。 其大小 P w与铁芯中的磁通密度幅值B m，磁通的交变频率 f 、硅钢片厚度 d 和硅钢片电阻率 等因素有关，即 P w f 2 B m2d 2 。 1-3 、如何将e N d 和 e Blv 两个形式不同的公式统一起来dt 答： 匝数 N为1、有效长度为l ，线圈宽度为 b 的线圈在恒定磁场中以速度v 运动时，由电磁感应定律可得： e N d d B l d lB dx lB ( v) Blv x b dt dt x dt 1-4 、电机和变压器的磁路通常采用什么材料制成这些材料各具有哪些主要特征 答： 三相异步电动机习题参考 1 在额定工作情况下的三相异步电动机，已知其转速为960r/min ，试问电动机的同步转速是多少有几对磁极对数转差率是多大 解：∵ n N =960(r/min) ∴n 1=1000(r/min) p=3 04.01000 960 100011=-=-= n n n s N 2 有一台六极三相绕线式异步电动机，在f=50HZ 的电源上带额定负载动运行，其 转差率为，求定子磁场的转速及频率和转子磁场的频率和转速。 解：六极电动机，p =3 定子磁场的转速即同步转速n 1=(60×50)/3=1000(r/min) 定子频率f 1=50Hz 转子频率f 2=sf 1=×50=1Hz 转子转速n =n 1(1-s )=1000=980(r/min) 3 Y180L-4型电动机的额定功率为22kw ，额定转速为1470r/min ，频率为50HZ ，最大电磁转矩为。 试求电动机的进载系数入 解：1431470 22 955095502=?=? =N N N n P T 2.2143 6.314===N m T T λ 4 已知Y180M-4型三相异步电动机，其额定数据如下表所示。 求：(1)额定电流I N ； (2)额定转差率S N ； (3)额定转矩T N ；最大转矩T M 、启动转矩Tst 。 解：（1）额定电流I N == N N N N U P η?cos 31= 91 .086.03803105.18????=(A) （2）额定转差率S N =(1500-1470)/1500= （3）额定转矩T N =9550×1470=120 最大转矩T M =×120=264 启动转矩Tst=×120=240 5 Y225-4型三相异步电动机的技术数据如下：380v 、50HZ 、△接法、定子输入功率P 1N =、 定子电流I 1N =、转差率S N =，轴上输出转矩T N =，求：(1)电动机的转速n 2，(2)轴上输出的机械功率P 2N ，(3)功率因数N ?cos （4）效率ηN 。 解：（1）从电动机型号可知电动机为4极电机，磁极对数为p =2，由 1 2 1n n n s -= 所以 1480)013.01(1500)1(12=-?=-=s n n (r/min)控制电机期考试题复习题及答案
第四章三相异步电动机试题及答案
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