“電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)（第 2版）”習(xí)題解答 i 電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ) 第一章 電機(jī)的基本原理 . 1 第二章 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) . 6 第三章 直流電機(jī)原理 . 12 第四章 直流電機(jī)拖動(dòng)基礎(chǔ) . 14 第五章 變壓器 . 29 第六章 交流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)理論 . 43 第七章 異步電機(jī)原理 . 44 第八章 同步電機(jī)原理 . 51 第九章 交流電機(jī)拖動(dòng)基礎(chǔ) . 61 第十章 電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇 . 73 “電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)（第 2版）”習(xí)題解答 1 第一章 電機(jī)的基本原理 1說明電與磁存在哪些基本關(guān)系，并列出其基本物理規(guī)律與數(shù)學(xué)公式。 答： 電與磁存在三個(gè)基本關(guān)系，分別是 （ 1）電磁感應(yīng)定律：如果在閉合磁路中磁通隨時(shí)間而變化，那么將在線圈中感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通的變化率成正比，即 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向由右手螺旋定則確定，式中的負(fù)號(hào)表示感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)試圖阻 止閉合磁路中磁通的變化。 （ 2）導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：如果磁場(chǎng)固定不變，而讓導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，這時(shí)相對(duì)于導(dǎo)體來說，磁場(chǎng)仍是變化的，同樣會(huì)在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。這種導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小由下式給出 而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向由右手定則確定。 （ 3）載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的電磁力：如果在固定磁場(chǎng)中放置一個(gè)通有電流的導(dǎo)體，則會(huì)在載流導(dǎo)體上產(chǎn)生一個(gè)電磁力。載流導(dǎo)體受力的大小與導(dǎo)體在 磁場(chǎng)中的位置有關(guān)，當(dāng)導(dǎo)體與磁力線方向垂直時(shí)，所受的力最大，這時(shí)電磁力 F 與磁通密度 B、導(dǎo)體長(zhǎng)度 電磁力的方向可由左手定則確定。 1過電路與磁路的比較，總結(jié)兩者之間哪些物理量具有相似的對(duì)應(yīng)關(guān)系（如電阻與磁阻），請(qǐng)列表說明。 答： 磁路是指在電工設(shè)備中，用磁性材料做成一定形狀的鐵心，鐵心的磁導(dǎo)率比其他物質(zhì)的磁導(dǎo)率高得多，鐵心線圈中的電流所產(chǎn)生的磁通絕大部分將經(jīng)過鐵心閉 合，這種人為造成的磁通閉合路徑就稱為磁路。而電路是由金屬導(dǎo)線和電氣或電子部件組成的導(dǎo)電“電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)（第 2版）”習(xí)題解答 2 回路，也可以說電路是電流所流經(jīng)的路徑。 磁路與電路之間有許多相似性，兩者所遵循的基本定律相似，即 任一節(jié)點(diǎn)處都遵守基爾霍夫第一定律約束； 任一回路中都遵守基爾霍夫第二定律；另外，磁路與電路都有各自的歐姆定律。兩者之間相似的物理量主要有：電路中傳輸?shù)氖请娏鳎怕分邢鄳?yīng)的為磁通；電路中的電動(dòng)勢(shì)、電壓與磁路中的磁動(dòng)勢(shì)、磁壓降類似。電路中的電阻或電導(dǎo)與磁路中的磁阻或磁導(dǎo)相似。這些對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表所示： 當(dāng)然兩者之間也有一些不同之處， 比如磁通只是描述磁場(chǎng)的物理量，并不像電流那樣表示帶電質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，磁通通過磁阻時(shí)，也不像電流通過電阻那樣要消耗功率，因而也不存在與電路中的焦耳定律類似的磁路定律；分析電路時(shí)一般不涉及電場(chǎng)問題，不考慮漏電流，而分析磁路時(shí)離不開磁場(chǎng)的概念，要考慮漏磁現(xiàn)象；在電路中電動(dòng)勢(shì)為零時(shí)，電流也為零，但在磁路中往往有剩磁，磁動(dòng)勢(shì)為零時(shí)，磁通不一定為零；磁路的歐姆定律與電路的歐姆定律也只是形式上的相似，由于鐵心的磁導(dǎo)率不是常數(shù)，它隨勵(lì)磁電流而變化，因而磁路計(jì)算不能應(yīng)用 疊加原理。 1何理解機(jī)電能量轉(zhuǎn)換原理？根據(jù)這個(gè)原理可以解決什么問題？ 答： 從能量轉(zhuǎn)換的觀點(diǎn)，可以把依靠電磁感應(yīng)原理運(yùn)行的機(jī)電設(shè)備看作是一類機(jī)電轉(zhuǎn)換裝置，比如，變壓器是一種靜止的電能轉(zhuǎn)換裝置，而旋轉(zhuǎn)電機(jī)是一種將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能（發(fā)電機(jī)）或?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換成機(jī)械能（電動(dòng)機(jī)）的運(yùn)動(dòng)裝置。因此，機(jī)電能量轉(zhuǎn)換原理是學(xué)習(xí)和研究電機(jī)理論的一個(gè)重要工具。根據(jù)這個(gè)原理，可以求得電機(jī)（發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)）和變壓器中的關(guān)鍵物理量感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩的大小，進(jìn)而分析電機(jī)和變壓器的運(yùn)行特性。 1轉(zhuǎn)電機(jī)模型的基本結(jié)構(gòu)由哪些部分組成 ，其各自有什么作用？氣隙又有何作用？ 答： 旋轉(zhuǎn)電機(jī)模型的基本結(jié)構(gòu)由定子、轉(zhuǎn)子和氣隙三個(gè)部分組成：定子是固定不動(dòng)的，轉(zhuǎn)子是運(yùn)動(dòng)的，它們之間隔著一層薄薄的氣隙。在定子和轉(zhuǎn)子上分別按需要安裝若干線“電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)（第 2版）”習(xí)題解答 3 圈，其目的是在氣隙中產(chǎn)生磁場(chǎng)。往往要求氣隙磁場(chǎng)按一定的形式分布，例如正弦分布磁場(chǎng)。電機(jī)作為一種機(jī)電能量轉(zhuǎn)換裝置，能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換為機(jī)械能，也能將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。由于機(jī)械系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)是兩種不同的系統(tǒng)，其能量轉(zhuǎn)換必須有一個(gè)中間媒介，這個(gè)任務(wù)就是由氣隙構(gòu)成的耦合磁場(chǎng)來完成的。 1兩極原型電機(jī)作為旋轉(zhuǎn)電機(jī)的物理模型 ，有何應(yīng)用意義？ 答： 兩極原型電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，原理清晰，易于擴(kuò)展，可作為旋轉(zhuǎn)電機(jī)的物理模型。通過對(duì)該模型的研究和分析，便于學(xué)習(xí)和掌握一般旋轉(zhuǎn)電機(jī)的基本原理。 1過模型電機(jī)，是如何建立電機(jī)的基本電動(dòng)勢(shì)和轉(zhuǎn)矩方程的？又怎樣將兩極電機(jī)的方程推廣到多極電機(jī)？ 答： 通過模型電機(jī)，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，可以求得旋轉(zhuǎn)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)的通用計(jì)算公式ts N 。利用該公式可以推導(dǎo)出具體電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)，比如同步電機(jī)、異步電機(jī)或直流電機(jī)。再根據(jù)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換原理，可得兩極電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩 公式0fe s r s s i 。由于電機(jī)的磁極總是成對(duì)設(shè)置的，常用極對(duì)數(shù) 表示電機(jī)的磁極數(shù)，則多極電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩為s 。 1機(jī)中存在哪些能量損耗？有哪些因素會(huì)影響電機(jī)發(fā)熱？電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)的功率傳遞有何不同？ 答： 電機(jī)進(jìn)行機(jī)電能量轉(zhuǎn)換時(shí)總是存在能量損耗的，能量損耗將引起電機(jī)發(fā)熱和效率降低。一般來說，電機(jī)的能量損耗可分為兩大類： （ 1）機(jī)械損耗： 由電機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件的機(jī)械磨擦和空氣阻 力產(chǎn)生的損耗，這類損耗與電機(jī)的機(jī)械構(gòu)造和轉(zhuǎn)速有關(guān)。 （ 2）電氣損耗： 主要包括導(dǎo)體損耗、電刷損耗和鐵耗等。導(dǎo)體損耗是由于電機(jī)的“電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)（第 2版）”習(xí)題解答 4 線圈電阻產(chǎn)生的損耗，有時(shí)又稱為銅耗，通常在電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子上都會(huì)產(chǎn)生銅耗；電刷損耗是由于電刷的接觸電壓降引起的能量損耗，因?yàn)橹挥性谥绷麟姍C(jī)中安裝電刷，所以電刷損耗僅僅出現(xiàn)在直流電機(jī)中；鐵耗是由于電機(jī)鐵磁材料的磁滯效應(yīng)和渦流效應(yīng)產(chǎn)生的一種損耗，主要取決于磁通密度、轉(zhuǎn)速和鐵磁材料的特性。 電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)的功率傳遞過程如下圖所示：電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，而發(fā)動(dòng)機(jī)是將機(jī)械能 轉(zhuǎn)換為電能。 電功率 電磁功率 機(jī)械功率 P 1 P 2 p p p m e c 機(jī)械功率 電磁功率 電功率 P 1 P P 2 p m e c p p 電 動(dòng) 機(jī) 與 發(fā) 電 機(jī) 的 功 率 傳 遞 過 程a ) 電 動(dòng) 機(jī) b ) 發(fā) 電 機(jī)a )b )m m 硅鋼作為導(dǎo)磁材料，現(xiàn)已知 ，試根據(jù)圖 1示的 曲線求取在此磁場(chǎng)條件下硅鋼的磁導(dǎo)率 r 。 解： 根據(jù)圖 1B 曲線，查得 時(shí)， 2 2 0 0 A / 41 . 6 7 . 2 7 1 0 ( H / m )220 4r 707 . 2 7 1 0 5 7 8 . 84 10 1一導(dǎo)體，長(zhǎng)度 m3l ，通以電流 i ，放在 的磁場(chǎng)中，試求： （ 1）導(dǎo)體與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)的電磁力； （ 2）導(dǎo)體與磁場(chǎng)方向平行時(shí)的電磁力； （ 3）導(dǎo)體與磁場(chǎng)方向?yàn)?30時(shí)的電磁力。 解： “電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)（第 2版）”習(xí)題解答 5 載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中電磁力的一般計(jì)算公式為 （ 1）導(dǎo)體與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)， ， 0 . 5 3 2 0 0 3 0 0 ( N )F （ 2）導(dǎo)體與磁場(chǎng)方向平行時(shí)， 0 ， 0F （ 3）導(dǎo)體與磁場(chǎng)方向?yàn)?30時(shí)， 5 3 2 0 0 s i n 3 0 1 5 0 ( N )F 1有一磁路的鐵心形 狀如圖 1心各邊的尺寸為： A、 度為 17面積為 7面積為 14隙長(zhǎng)度 g 。兩邊各有一個(gè)線圈，其匝數(shù)為 10021 分別通以電流 1i 和 2i ，所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)由 A、 邊，且方向一致。試求：在氣隙中產(chǎn)生 時(shí)所需的電流值，及此時(shí)氣隙中儲(chǔ)存的能量 并計(jì)算電感 L 。 圖 1 - 2 0 習(xí) 題 1 - 1 0 圖1 設(shè)12i i i，12 100N N N ， 由m 1 m 2 g m R，得g 0 所以，所需的電流值 2c 01 . 2 0 . 4 1 0 1 9 . 1 ( A )2 2 2 1 0 0 4 1 0g N 氣隙磁通 4 . 2 1 4 1 0 0 . 0 0 1 6 8 ( W b ) 根據(jù)電感的定義， 1 0 0 0 . 5 0 . 0 0 1 6 8 0 . 0 0 4 4 ( H )1 9 . 1NL “電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)（第 2版）”習(xí)題解答 6 氣隙中儲(chǔ)存的能量 222 2 0 . 0 0 4 4 1 9 . 1 1 . 6 1 ( J )2W W L i 第二章 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 2么是電力拖動(dòng)系統(tǒng)？它包括哪些部分？ 答： 拖動(dòng)就是由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，以電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的拖動(dòng)方式，稱為電力拖動(dòng)。如圖 2力拖動(dòng)系統(tǒng)一般由電動(dòng)機(jī)、生產(chǎn)機(jī)械的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、工作機(jī)構(gòu)、控制設(shè)備和電源組成，通常又 把傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和工作機(jī)構(gòu)稱為電動(dòng)機(jī)的機(jī)械負(fù)載。 電源 控制設(shè)備 電動(dòng)機(jī) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 工作機(jī)構(gòu) 圖 2 - 1 電 力 拖 動(dòng) 系 統(tǒng) 組 成2力拖動(dòng)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方程式中各量的物理意義是什么？它們的正負(fù)號(hào)如何確定？ 答： 電力拖動(dòng)系統(tǒng)經(jīng)過化簡(jiǎn)，都可視為如圖 2示的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸與生產(chǎn)機(jī)械的工作機(jī)構(gòu)直接相連的單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)，各物理量的方向（正負(fù)號(hào)）標(biāo)示如圖 2 T L T e T L 生產(chǎn) 機(jī)械 電動(dòng)機(jī) a)b)圖2- 單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)a) 單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng) b) 系統(tǒng)各物理量的方向標(biāo)示根據(jù)牛頓力學(xué)定律，該系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程為 “電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)（第 2版）”習(xí)題解答 7 式中，各量的物理意義分別是：電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩（ N m），L T生產(chǎn)機(jī)械的阻轉(zhuǎn)矩（ N m）， J 電動(dòng)機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ 電動(dòng)機(jī)的角速度（ s）。 2矩的動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系與靜態(tài)平衡關(guān)系有什么不同？ 答： 轉(zhuǎn)矩的靜態(tài)平衡是指電力拖 動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩而轉(zhuǎn)矩的動(dòng)態(tài)平衡是指 電力拖動(dòng)系統(tǒng)在擾動(dòng)作用下，從原來的平衡狀態(tài)達(dá)到新的平衡狀態(tài)的過渡過程中，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩t相平衡，即。由于 過渡過程中 轉(zhuǎn)速 是變化的， 電磁轉(zhuǎn)矩保持轉(zhuǎn)矩的動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系。 2動(dòng)系統(tǒng)的飛輪慣量 2轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J 是什么關(guān)系？ 答： 在 拖動(dòng)系統(tǒng)的 工程計(jì)算中，習(xí)慣用飛輪慣量 2替轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J ， 2 J 的 關(guān)系為 式中， m 系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的質(zhì)量（ G 系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重力（ N）， r 系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的回轉(zhuǎn)半徑（ m）， D 系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的回轉(zhuǎn)直徑（ m）， g 重力加速度（可取 g = 2多軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化為單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算原則是什么？各軸飛輪慣量的折算原則是什么？ 答： 對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的多軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)，比較簡(jiǎn)單而且實(shí)用的分析方法是用折算的方法“電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)（第 2版）”習(xí)題解答 8 把它等效成一個(gè)簡(jiǎn)單的單軸拖動(dòng)系統(tǒng)來處理，并使兩者的動(dòng)力學(xué)性能保持不變，其基本思想是通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的力學(xué)折算把實(shí)際的多軸系統(tǒng)表示成等效的單軸系統(tǒng)。 在電力拖動(dòng)系統(tǒng)中折算一般是把負(fù)載轉(zhuǎn)矩和各軸飛輪慣量折算到電動(dòng)機(jī)軸上，而中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳送比在折算中就相當(dāng)于變壓器的匝數(shù)比。系統(tǒng)等效的的原則是：保持兩個(gè)系統(tǒng)傳遞的功率及儲(chǔ)存的動(dòng)能相同。 2重機(jī)提升和下放重物時(shí)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的損耗是由電動(dòng)機(jī)還是重物負(fù)擔(dān)？提升和下放同一重物時(shí)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)損耗的大小是否相同？傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率是否相等？ 答： 起重機(jī)提升重物時(shí)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的損耗由電動(dòng)機(jī)負(fù)擔(dān)；下放重物時(shí)，則由重物負(fù)擔(dān)。提升和下放同一重物時(shí)，可以認(rèn)為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的損耗是相同的，但其效率不相等。設(shè)提升重物時(shí)的效率為c，下放重物時(shí)的效率為c，兩者之間的關(guān)系為 2產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性歸納起來，可以分為哪幾種基本類型？ 答： 生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性歸納起來可以分為三種基本類型： （ 1）恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性： 負(fù)載轉(zhuǎn)矩n 無 關(guān)，當(dāng)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性又可分為反抗性負(fù)載特性和位能性負(fù)載特性兩種，如下圖所示。 n T L O 圖2抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性n T L O 圖 2 - 4 位 能 性 恒 轉(zhuǎn) 矩 負(fù) 載 特 性（ 2）通風(fēng)機(jī)負(fù)載特性： 負(fù)載轉(zhuǎn)矩n 大小有關(guān)，基本上與轉(zhuǎn)速 n 的平方成正比，即 2LT 屬于通風(fēng)機(jī)負(fù)載的生產(chǎn)機(jī)械有通風(fēng)機(jī)、水泵、油泵等，其中空氣、“電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)（第 2版）”習(xí)題解答 9 水、油等介質(zhì)對(duì)機(jī)器葉片的阻力基本上和轉(zhuǎn)速的平方成正比，如下圖所示。 n O T L 圖 2 - 5 通 風(fēng) 機(jī) 負(fù) 載 特 性n O T L 圖 2 - 6 恒 功 率 負(fù) 載 特 性（ 3）恒功率負(fù)載特性： 有些生產(chǎn)機(jī)械（比如車床），在粗加工時(shí)，切削量大，切削阻力大，此時(shí)開低速；在精加工時(shí)，切削量小，切削阻力小，往往開高速。因此，在不同轉(zhuǎn)速下，負(fù)載轉(zhuǎn)矩n 成反比，即L kT n。由于負(fù)載功率，表明在不同轉(zhuǎn)速下，電力拖動(dòng)系統(tǒng)的功率保持不變，負(fù)載轉(zhuǎn)矩n 的持性曲線呈現(xiàn)恒功率的性質(zhì)，如上圖所示。 2力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件是什么？請(qǐng)舉例說明。 答： 對(duì)于一個(gè)電力拖動(dòng)系統(tǒng)，穩(wěn)定運(yùn)行的充分必要條件 是 0其中，表示電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性必須存在交點(diǎn)，是系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件；而 e Ld d 0表示電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的硬度必須小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性的硬度，是系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的充分條件。 例如，對(duì)于帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的電力拖動(dòng)系統(tǒng)，只要電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的硬度是負(fù)值，系統(tǒng)就能穩(wěn)定運(yùn)行。而各類電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的硬度大都是負(fù)值或具有 負(fù)的區(qū)段，因此，在一定范圍內(nèi)電力拖動(dòng)系統(tǒng)帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載都能穩(wěn)定運(yùn)行。 2圖 2知飛輪慣量 2e GD，21 2L 傳動(dòng)效率 ， ，負(fù)載轉(zhuǎn)矩“電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)（第 2版）”習(xí)題解答 10 T ，轉(zhuǎn)速 r/n ， r/n ， r/n 。試求：折算到電動(dòng)機(jī)軸上的系統(tǒng)總飛輪慣量 2負(fù)載轉(zhuǎn)矩 解： e - 1 6 三 軸 拖 動(dòng) 系 統(tǒng)2 2 2 2 2 21 ) ( )7 5 0 1 5 01 5 ( ) 1 6 ( ) 1 0 01 5 0 0 1 5 0 02 0 ( N m ) G D G D G D 折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為 L c 1 c 272 5 ( N m )1 5 0 0 1 5 0 0 0 . 9 0 . 87 5 0 1 5 0j j 2有一起重機(jī)的電力拖動(dòng)系統(tǒng)如圖 2示，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 1000r/輪減速箱的傳動(dòng)比 221 卷筒直徑 ；滑輪的減速比 53j；空鉤重量 G；起重負(fù)荷 ；電動(dòng)機(jī)的飛輪慣量 22e ，放大系數(shù) 。試求提升速度 折算到電動(dòng)機(jī)軸上的靜轉(zhuǎn)矩 及折算到電動(dòng)機(jī)軸上整個(gè)拖動(dòng)系統(tǒng)的飛輪慣量 2 解： “電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)（第 2版）”習(xí)題解答 11 - 1 8 提 升 機(jī) 構(gòu)n（ 1）提升速度n 經(jīng)過三級(jí)減速后，再轉(zhuǎn)換成直線速度的關(guān)系，得 Ln ， 321 ， 3j j j j n 2 3 3 . 1 4 0 . 2 1 0 0 0 3 1 . 4 ( m / m i n )2 2 5 n nj j j （ 2）折算到電動(dòng)機(jī)軸上的靜轉(zhuǎn)矩算到電動(dòng)機(jī)軸上的靜轉(zhuǎn)矩為 這里，0，0j ， 260n ，所以 0 (1 5 0 0 1 0 0 ) 0 . 12 1 0 ( N m )2 2 5 0 . 8j （ 3）折算到電動(dòng)機(jī)軸上整個(gè)拖動(dòng)系統(tǒng)的飛輪慣量 2題中未給出系統(tǒng)中間傳動(dòng)軸和卷筒的飛輪慣量，可用放大系數(shù) 近似估計(jì)。 ，則折算到電動(dòng)機(jī)軸上整個(gè)拖動(dòng)系統(tǒng)的飛輪慣量為 2 2 2 5 ( ) ( )3 1 . 41 . 2 1 0 3 6 5 (1 5 0 0 1 0 0 ) ( )6 0 1 0 0 01 2 . 1 6 ( N m ) G D G “電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)（第 2版）”習(xí)題解答 12 第三章 直流電機(jī)原理 3向器在直流電機(jī)中起什么作用？ 答： 換向器 是 直流電機(jī) 最重要的部件之一，對(duì)于直流 發(fā)電機(jī) ，是將 電樞繞組 元件中的交變 電動(dòng)勢(shì) 轉(zhuǎn)換為 電刷 間的 直流電 動(dòng)勢(shì)；對(duì)于直流 電動(dòng)機(jī) ，則是將輸入的 直流電流 轉(zhuǎn)換為電樞繞組 元件中的 交變電流 ，以產(chǎn)生恒定方向的 電磁轉(zhuǎn)矩 。 3明下列情況下空載電動(dòng)勢(shì)的變化： （ 1）每極磁通減少 10%，其他不變； （ 2）勵(lì)磁電流增大 10%，其他不變； （ 3）電機(jī)轉(zhuǎn)速增加 20%，其他不變。 答： 根據(jù)直流電機(jī)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（即空載電動(dòng)勢(shì)）的基本計(jì)算公式 n（ 1）若每極磁通 減少 10%，則空載電動(dòng)勢(shì)0%； （ 2）若勵(lì)磁電流f增大 10%，因電機(jī)磁路存在非線性的磁飽和效應(yīng)，空載電動(dòng)勢(shì)低于 10%； （ 3）如電機(jī)轉(zhuǎn)速 n 增加 20%，則空載電動(dòng)勢(shì)0%。 3磁通既鏈著電樞繞組又鏈著勵(lì)磁繞組，為什么卻只在電樞繞組里感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？ 答： 因?yàn)橹鞔磐ㄊ怯啥ㄗ觿?lì)磁繞組通入直流勵(lì)磁電流而產(chǎn)生，是一恒定的磁場(chǎng)，它與勵(lì)磁繞組間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以只在轉(zhuǎn)子電樞繞組里感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 3勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電磁功率指什么？ 答： 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電磁功率以由“電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)（第 2版）”習(xí)題解答 13 定子方的輸入電功率1計(jì)算，也可以由轉(zhuǎn)子方的輸出機(jī)械功率2機(jī)械摩擦損耗附加損耗計(jì)算，即 e m 1 C u a 2 F e m a d p P p p p 3勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在額定狀態(tài)，負(fù)載為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，如果減小磁通，電樞電流是增大、減小還是不變？ 答： 根據(jù)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電壓平衡方程和轉(zhuǎn)矩平衡方程 a a a a e a I R C n I R ，e L T C I如果減小磁通 ，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)樞電流保持轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系。 3他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)為N 17，N 220，N 1 5 0 0 r m /，N 83% 。計(jì)算額定電樞電流 、額定轉(zhuǎn)矩 和額定負(fù)載時(shí)的輸入電功率。 解： 額定負(fù)載時(shí)的輸入電功率 7 2 0 . 4 8 ( k W )0 . 8 3 額定電樞電流 31 . 4 8 1 0 9 3 . 0 9 ( A )220 額定轉(zhuǎn)矩 3 1 09 . 5 5 9 . 5 5 1 0 8 . 2 3 ( N m )1500PT n 3一他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)為N 5，N 220，N 1 0 0 0 r m /，p ， 0 395 ，計(jì)算額定運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)的 0T ， 1P ， N ， 解： “電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)（第 2版）”習(xí)題解答 14 負(fù)載轉(zhuǎn)矩 3 09 . 5 5 9 . 5 5 4 7 . 7 5 ( N m )1000PT n 空載轉(zhuǎn)矩00 5 5 9 . 5 5 3 . 7 7 ( N m )1000PT n 電磁轉(zhuǎn)矩e L 0 4 7 . 7 5 3 . 7 7 5 1 . 5 2 ( N m )T T T 輸入功率1 e m C u a N 0 C u a 5 0 . 3 9 5 0 . 5 5 . 8 9 5 ( k W )P P p P P p 額定效率 0 % 1 0 0 % 8 4 . 8 %5 . 8 9 5 電樞電阻C u a C u 221 . 6 9 6 ( )5895()()220 3一他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的額定數(shù)據(jù)為：N 46，N 230，N 1 0 0 0 r m /，a ，已知 P， 求額定負(fù)載下的1 N。 解： 電樞電流 . 2 ( A )230 定子銅耗 22C u a N a 0 . 2 0 . 1 4 ( k W )p I R 輸入功率1 N C u a 0 a d d 4 6 4 1 0 . 0 1 4 6 5 1 . 4 6 ( k W )P P p P p 電磁功率e m N C u a 4 6 4 5 0 ( k W )P P p 第四章 直流電機(jī)拖動(dòng)基礎(chǔ) 4流電動(dòng)機(jī)一般為什么不允許直接起動(dòng)？可采用什么方法起動(dòng)比較好？ 答： 所謂起動(dòng)就是指電動(dòng) 機(jī)接通電源后，由靜止?fàn)顟B(tài)加速到某一穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速的過程。他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，必須先加額定勵(lì)磁電流建立磁場(chǎng)，然后再加電樞電壓。他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)當(dāng)忽略電樞電感時(shí)，電樞電流為 “電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)（第 2版）”習(xí)題解答 15 在起動(dòng)瞬間，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 0n ，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)a e N 0n，電樞回路只有電樞繞組電阻時(shí)電樞電流為起動(dòng)電流應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩為起動(dòng)轉(zhuǎn)矩有 ，由于電樞繞組電阻此起動(dòng)電流約為 (1020)么大的起動(dòng)電流使電機(jī)換向困難，在換向片表面產(chǎn)生強(qiáng)烈 的火花，甚至形成環(huán)火；同時(shí)電樞繞組也會(huì)因過熱而損壞；另外，由于大電流產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩過大，將損壞拖動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，這都是不允許的。因此除了微型直流電動(dòng)機(jī)由于量較小可以直接起動(dòng)外，一般直流電動(dòng)機(jī)都不允許直接起動(dòng)。這樣，就需要增加起動(dòng)設(shè)備和采取措施來控制電機(jī)的起動(dòng)過程。 由 a/I U R可知，限制起動(dòng)電流的措施有兩個(gè)：一是增加電樞回路電阻，二是降低電源電壓，即直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法有電樞串電阻和降壓兩種。串電阻起動(dòng)操作較簡(jiǎn)單、可靠，但起動(dòng)電阻要消耗大量電能，效率較低。因此，目前已較少使用，只在應(yīng)用串電阻調(diào)速的電力拖動(dòng)系統(tǒng)中才使用這種起動(dòng)方法；降壓起動(dòng)需要可調(diào)的直流電源，可采用基于電力電子器件的可控整流器向直流電機(jī)供電。采用降壓起動(dòng)方法，可使整個(gè)起動(dòng)過程既快又平穩(wěn)，同時(shí)能量損耗也小。此外，可控直流電源還可用于調(diào)速，因而在電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。 4什么要考慮調(diào)速方法與負(fù)載類型的配合？怎樣配合才合理？試分析恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速拖動(dòng)恒功率負(fù)載，以及恒功率調(diào)速拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載兩種情況的機(jī)械特性。 答： 為了使電機(jī)得到充分利用，根 據(jù)不同的負(fù)載，應(yīng)選用相應(yīng)的調(diào)速方式。通常，恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載應(yīng)采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，恒功率負(fù)載應(yīng)采用恒功率調(diào)速方式，這樣可使調(diào)速方式與負(fù)載類型相匹配，電動(dòng)機(jī)可以被充分利用。 例如初軋機(jī)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在轉(zhuǎn)速比較低時(shí)，壓下量較大，即負(fù)載轉(zhuǎn)矩大，可采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式；轉(zhuǎn)速高時(shí)，壓下量減小，即負(fù)載轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速的升高而減小，為恒功“電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)（第 2版）”習(xí)題解答 16 率負(fù)載，因此，要與恒功率調(diào)速方式相配合。所以，在采用他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的初軋機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)中，在額定轉(zhuǎn)速樣的配合較恰當(dāng)。如圖 4 nm a x 變電壓調(diào) 速 弱磁調(diào)速 P P n O 2 1 圖4勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速時(shí)的容許輸出轉(zhuǎn)矩和功率反之，假如恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載采用恒功率調(diào)速方式，或者恒功率負(fù)載采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，則調(diào)速方式與負(fù)載類型就不匹配，電動(dòng)機(jī)不能被充分利用。 例如用轉(zhuǎn)矩調(diào)速方法去拖動(dòng)恒功率負(fù)載（如下圖），因調(diào)速時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩化，故電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)地變化。 由于勵(lì)磁磁通并不變，那么電樞電流就隨之在果令則低速時(shí)電機(jī)過載、過熱；高速時(shí)，電機(jī)為輕載，沒被充分利用。 下圖），因?yàn)檎{(diào)速時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩以電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩公式知 ，隨著磁通 的減小，電樞電流 I 一定會(huì)變大。 如果令則弱磁高速時(shí)電機(jī)會(huì)過熱；強(qiáng)磁低速時(shí)，電機(jī)沒被充分利 用。 “電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)（第 2版）”習(xí)題解答 17 何區(qū)別電動(dòng)機(jī)是處于電動(dòng)狀態(tài)還是制動(dòng)狀態(tài)？ 答： 直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)主要分為電動(dòng)狀態(tài)和制動(dòng)狀態(tài)兩大類。 電動(dòng)狀態(tài)是電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的基本工作狀態(tài)。電動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩n 方向相同，此時(shí)機(jī)從電源吸收電功率，向負(fù)載傳遞機(jī)械功率。電動(dòng)機(jī)電動(dòng)狀態(tài)運(yùn) 行時(shí)的機(jī)械特性如圖 4 電動(dòng)機(jī)在制動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，其電磁轉(zhuǎn)矩n 方向相反，此時(shí)動(dòng)機(jī)吸收機(jī)械能并轉(zhuǎn)化為電能，該電能或消耗在電阻上，或回饋電網(wǎng)。電動(dòng)機(jī)制動(dòng)狀態(tài)的機(jī)械特性處在第二、四象限。 O 正向電 動(dòng)運(yùn) 行 - 反 向電 動(dòng)運(yùn) 行 圖4勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)4臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的卷?yè)P(yáng)機(jī)，當(dāng)電樞所接電源電壓為額定電壓 、電樞回路串入電阻時(shí)拖動(dòng)著重物勻速上升，若把電源電壓突然倒換極性，電動(dòng)機(jī)最后穩(wěn)定運(yùn)行于什么狀態(tài)？重物提升還是下放？畫出機(jī)械特性圖，并說明中間經(jīng)過了什么運(yùn)行狀態(tài)？ “電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)（第 2版）”習(xí)題解答 18 答 ： 電機(jī)開始運(yùn)行于正向電動(dòng)狀態(tài)。若把電源電壓突然倒換極性，電動(dòng)機(jī)最后穩(wěn)定運(yùn)行于反向回饋制動(dòng)狀態(tài)，重物勻速下放，其機(jī)械特性如下圖所示。 T 3O 1 B A C D E 2 圖中曲線 1 為固有機(jī)械特性，曲線 2 為電樞電壓等于額定值、電樞回路串電阻的人為機(jī)械特性，曲線 3 為電樞電壓反接后電樞回 路串電阻的人為機(jī)械特性。反接電壓之前，勻速提升重物的工作點(diǎn)為 A，反接后穩(wěn)定運(yùn)行的工作點(diǎn)為 E。從 A 到 E 中間經(jīng)過： （ 1） BC，反接制動(dòng)過程； （ 2） CD，反向升速，屬反向電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)； （ 3） DE，繼續(xù)反向升速，屬反向回饋制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。 4臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)一臺(tái)電動(dòng)車行駛，前進(jìn)時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為正。當(dāng)電動(dòng)車行駛在斜坡上時(shí)，負(fù)載的摩擦轉(zhuǎn)矩比位能性轉(zhuǎn)矩小，電動(dòng)車在斜坡上前進(jìn)和后退時(shí)電動(dòng)機(jī)可能工作在什么運(yùn)行狀態(tài)？請(qǐng)?jiān)跈C(jī)械特性上標(biāo)出工作點(diǎn)。 答： 如圖 4電動(dòng)車在斜坡上前進(jìn)時(shí)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩電動(dòng)車前進(jìn)，電動(dòng)機(jī)工作在第一象限的正向電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，如圖中的 電動(dòng)車在斜坡上后退時(shí)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩于摩擦轉(zhuǎn)矩比位能性轉(zhuǎn)矩小，所以2電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩， 抑制電動(dòng)車后退速度，同時(shí)將電能回饋給電網(wǎng)， 電動(dòng)機(jī)工作在 第二象限的正向回饋制動(dòng)運(yùn)行狀“電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)（第 2版）”習(xí)題解答 19 態(tài)，如圖中的 O T e n T L 1 正向回 饋 制動(dòng)運(yùn) 行 n 0 A T L 2 B 正向 電動(dòng) 運(yùn)行 圖4向回饋制動(dòng)運(yùn)行4一他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)為：N 60，N 220，N 305，N 1000r/，估算額定運(yùn)行時(shí)的n，最后畫出固有機(jī)械特性。 解： 認(rèn)為額定運(yùn)行時(shí)電樞銅耗近似等于總損耗的 50%，即 2N a N N 5 ( )I R U I P這樣電樞電阻 3N N 2 0 3 0 5 6 0 1 00 . 5 0 . 5 0 . 0 3 8 ( )305U I a N N N a 2 2 0 3 0 5 0 . 0 3 8 2 0 8 . 4 1 ( V )E U I R 8 . 4 1 0 . 2 0 8 ( V m i n / r )1000EC n 3 1 09 . 5 5 9 . 5 5 5 7 3 ( N m )1000PT n 0 5 7 . 7 ( r / m i n )0 . 2 0 8 固有機(jī)械特性方程為 a0 a a 0 3 81 0 5 7 . 7 1 0 5 7 . 7 0 . 1 8 2 70 . 2 0 8Rn n I I 因?yàn)門 N e 5 5 9 . 5 5 0 . 2 0 8 1 . 9 8 6 ( N m / A ) ，所以該方程又可寫成 e T 1 8 2 71 0 5 7 . 7 1 0 5 7 . 7 0 . 0 9 21 . 9 8 6n T 由此可畫出固有機(jī)械特性，如下圖所示 “電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)（第 2版）”習(xí)題解答 20 O T e 圖4勵(lì)電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性4出上題電動(dòng)機(jī)電樞回路串入a=50V 的兩條人為機(jī)械特性。 解： 電樞回路串入a=載轉(zhuǎn)速不變） e T 1 0 . 0 3 81 0 5 7 . 7 1 0 5 7 . 7 0 . 1 0 10 . 2 0 8 1 . 9 8 6R R Tn n T 電樞電壓降到 150性斜率不變） ae e N T . 0 9 2 7 2 1 . 2 0 . 0 9 20 . 2 0 8 C 由此可畫出這兩條人為機(jī)械特性，如下圖所示 R 1 LT - 1 4 改 變 定 子 電 壓 調(diào) 速 的 機(jī) 械 特 性9步電動(dòng)機(jī)在帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)，若保持電源電壓不變，要將頻率升高到額定頻率的 機(jī)械強(qiáng)度允許），可行嗎？為什么？若帶恒功率負(fù)載，采用同樣方法調(diào)速可行嗎？ 答： 根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)定子每相電動(dòng)勢(shì)有效值的計(jì)算公式 s 1 1 W 1 4 4E f N k 如果略去定子漏阻抗壓降，則有電源電壓 s s 1 1 W 1 4 4U E f N k 上式表明，在變頻調(diào)速時(shí)，若電源電壓隨著頻率1隙磁通m將減小。又從電磁轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式 e T m r 2c o I可知，在轉(zhuǎn)子電流m減小勢(shì)必導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩下降，使電動(dòng)機(jī)的利用率惡化，同時(shí)，電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩也將減小，在負(fù)載轉(zhuǎn)矩保持不變時(shí)有可能使電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)。所以，在帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)，這種調(diào)速方 法是不可行的。 “電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)（第 2版）”習(xí)題解答 66 若帶恒功率負(fù)載，根據(jù)輸出功率的計(jì)算公式 2 L 1隨著頻率1f（112f ）的升高，負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)可以采用升高頻率的調(diào)速方法。 9步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速時(shí)，引入轉(zhuǎn)子電路內(nèi)的電動(dòng)勢(shì)其頻率有什么特點(diǎn)？若負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，欲使轉(zhuǎn)速升高，對(duì)附加電動(dòng)勢(shì)的相位有什么要求？ 答： 異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速，就是在繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的三相轉(zhuǎn)子電路中串入一個(gè)電壓和頻率可控的交流附加電動(dòng)勢(shì)，通過控制使與轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)具有相同的頻率，其相位與相同或相反。 若負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，欲使轉(zhuǎn)速升高，要求附加電動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)同相位，此時(shí)轉(zhuǎn)子電流r 0 a d r 0()s E s X隨著附加電動(dòng)勢(shì)子電流磁轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)加速。同時(shí)，轉(zhuǎn)差率 s 將減小。而隨著 s 的減小，終達(dá)到轉(zhuǎn)矩平衡 9步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于回饋制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，是否可以把電動(dòng)機(jī)的定子出線端從接在電源上改接到負(fù)載上？ 答： 異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于回饋制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，不可以把電動(dòng)機(jī)的定子出線端從接在電源上改接到負(fù)載上。這是因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)回饋制動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子電流的無功分量方向不變，與電動(dòng)狀態(tài)時(shí)方向相同，異步電動(dòng)機(jī)的定子必須接到電網(wǎng)上，并從電網(wǎng)吸取無功功率以建立電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)。 9步電動(dòng)機(jī)異步起動(dòng)時(shí)，為什么勵(lì)磁繞 組既不能開路，又不能短路？ 答： 同步電動(dòng)機(jī)異步起動(dòng)時(shí)，勵(lì)磁繞組既不能開路，又不能短路，而是串聯(lián)一個(gè)較大阻“電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)（第 2版）”習(xí)題解答 67 值的電阻，形成閉合回路。這是因?yàn)殚]合的勵(lì)磁繞組回路可以看成類似于異步電動(dòng)機(jī)的籠型繞組，在起動(dòng)過程中可產(chǎn)生異步起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，加快起動(dòng)過程。但勵(lì)磁繞組不能直接短路，否則勵(lì)磁繞組回路將由于電阻值較小而產(chǎn)生很大的感應(yīng)電流，有可能燒毀繞組。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)，再切除串入的大電阻，通入正常的勵(lì)磁電流。 9步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速各有什么特點(diǎn)？ 答： 異步電動(dòng)機(jī)是通過定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子并不直接產(chǎn)生磁場(chǎng)。因此，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速一定是小于定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速。沒有這個(gè)轉(zhuǎn)差值，也就沒有轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流，所以稱為 “異步電機(jī) ”。而同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子本身產(chǎn)生固定方向的磁場(chǎng)（用直流電流或永磁體產(chǎn)生），定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) “拖著 ”轉(zhuǎn)子恒定磁場(chǎng)（也就是轉(zhuǎn)子）轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速一定等于同步轉(zhuǎn)速，所以稱為 “同步電機(jī) ”。 9步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)有哪些類型？各有什么特點(diǎn)？ 答： 同步電動(dòng)機(jī)是以其轉(zhuǎn)速 n 與供電電源頻率1 1 /n n f n），即只要電源頻率1步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就恒定不變而與負(fù)載大小無關(guān)。同步電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)此，要改變同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，只有通過改變其供電電源的頻率來達(dá)到，即采用變頻調(diào)速的方法。 同步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)有兩種類型： （ 1）他控式同步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)：該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便，只需一臺(tái)變頻器供電，成本低廉。既可用作變頻起動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)同步電機(jī)的軟起動(dòng)；也可用于多臺(tái)同步電動(dòng)機(jī)的群調(diào)速系統(tǒng)。但由于沒有轉(zhuǎn)速反饋，他控式變頻調(diào)速方法雖然可以實(shí)現(xiàn)同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，但就像同步電動(dòng)機(jī)接在工頻電網(wǎng)上一樣，存在轉(zhuǎn)子振蕩和失步的隱患， 這是該系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)，使之應(yīng)用范圍受到很大限制。 （ 2）自控式同步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)：與他控式同步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速相比，該系統(tǒng)的最大特點(diǎn)就是從根本上消除了同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子振蕩和失步的隱患。因?yàn)樽钥厥酵诫妱?dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)在電動(dòng)機(jī)軸端裝有一臺(tái)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器，由它發(fā)出的信號(hào)控 制給定子供電的變頻裝置電力電子器件的導(dǎo)通與關(guān)斷，使定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相等，“電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)（第 2版）”習(xí)題解答 68 始終保持同步，因此不會(huì)因負(fù)載沖擊等造成失步現(xiàn)象，可適用于快速可逆運(yùn)行和負(fù)載變化劇烈的場(chǎng)合。 9知某三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的額定值為：N 3，N 380， Y 聯(lián)結(jié)，N 957r/，其主要參數(shù)為：s ，r ，f ，s ，f 62X 。試用計(jì)算機(jī)求取： （ 1）用轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達(dá)式計(jì)算上述參數(shù)下，轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)差率 （ 2）)T f s變化值； （ 3）當(dāng)轉(zhuǎn)子電阻增大到的e ()T f s變化值。 解：（ 用計(jì)算機(jī)求解， 略） 9臺(tái)三相 8極異步電動(dòng)機(jī)額定值為：額定功率N 260，額定電壓N 380，額定頻率N 50，額定轉(zhuǎn)速N 722r/，過載能力 。求：（ 1）額定轉(zhuǎn)差率；（ 2）額定轉(zhuǎn)矩；（ 3）最大轉(zhuǎn) 矩；（ 4）最大轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差率；（ 5） 時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩。 解： （ 1） 0 5 0 7 5 0 ( r / m i n )4 1 0 7 2 2 0 . 0 3 7 3750n （ 2） 5 5 9 . 5 5 3 . 4 4 ( k N