第9章思考題與習(xí)題簡述三相感應(yīng)電機的各種運行狀態(tài)及其特點。答：電動機運行狀態(tài)：，，為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，吸收電功率，輸出機械功率；發(fā)電機運行狀態(tài)：，，為制動轉(zhuǎn)矩，吸收機械功率，輸出電功率；制動運行狀態(tài)：，，為制動轉(zhuǎn)矩，既吸收電功率，又吸收機械功率。感應(yīng)電動機定子繞組通電產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速與電動機的極對數(shù)有什么關(guān)系？為什么感應(yīng)電動機工作時的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是小于同步轉(zhuǎn)速？答：定子繞組通電產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速，即同步轉(zhuǎn)速，其大小由電網(wǎng)的頻率和電機極對數(shù)決定。感應(yīng)電動機工作時的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是小于同步轉(zhuǎn)速，這是因為，如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速等于同步轉(zhuǎn)速，則轉(zhuǎn)子繞組與旋轉(zhuǎn)磁場就沒有相對運動，也就不能切割磁力線，因此轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電動勢和電流為零，轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為零，也就無法拖動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)．所以感應(yīng)電動機工作時的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是小于同步轉(zhuǎn)速。為什么感應(yīng)電機空載電流的標(biāo)幺值比變壓器大得多？答：空載電流的主要成分是勵磁電流，勵磁電流的大小與主磁路的磁阻密切相關(guān)。變壓器的主磁路全部用導(dǎo)磁性能良好的鐵磁材料做成，而異步電機是旋轉(zhuǎn)電機，主磁路里除了有用導(dǎo)磁性能良好的硅鋼片疊壓而成的定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心外，還有空氣氣隙，氣隙長度盡管很小，但磁阻很大，這樣異步電機主磁路的磁阻比相應(yīng)的變壓器大，所以異步電機勵磁電流的標(biāo)幺值（約為0.2~0.5）要比變壓器（標(biāo)幺值約為0.02~0.1）大很多。三相感應(yīng)電機的轉(zhuǎn)速變化時，轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的磁動勢在空間的轉(zhuǎn)速是否改變?為什么?答：不變。設(shè)氣隙磁場旋轉(zhuǎn)速度為，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為，轉(zhuǎn)差率為，則轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢和電流的頻率為，由此電流產(chǎn)生的磁動勢相對于轉(zhuǎn)子的速度為，則相對于定子的轉(zhuǎn)速為，與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速無關(guān)。即轉(zhuǎn)速變化時，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁動勢在空間的轉(zhuǎn)速不變。感應(yīng)電動機運行時，若定子電流頻率為，極對數(shù)為，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為，則轉(zhuǎn)子的電流頻率為多少？定子電流產(chǎn)生的基波磁動勢以什么轉(zhuǎn)速切割定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組？定、轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的基波磁動勢在空間的相對轉(zhuǎn)速為多少？答：；定子電流產(chǎn)生的基波磁動勢切割定子繞組的轉(zhuǎn)速為，切割轉(zhuǎn)子繞組的轉(zhuǎn)速為；在空間相對靜止，相對運動速度為0。感應(yīng)電機在建立等效電路時，應(yīng)進行哪些歸算？為什么？歸算前后電機內(nèi)部的磁動勢平衡關(guān)系和功率損耗有什么變化？答：異步電機時旋轉(zhuǎn)電機，定、轉(zhuǎn)子繞組不僅匝數(shù)不同，而且感應(yīng)電動勢的頻率也不相同，定、轉(zhuǎn)子合成一等效電路時，需要把轉(zhuǎn)子繞組的實際相數(shù)、繞組匝數(shù)、繞組因數(shù)，歸算成與定子繞組相同的相數(shù)、繞組匝數(shù)、繞組因數(shù)的轉(zhuǎn)子繞組，稱繞組歸算；此外，轉(zhuǎn)子電路的頻率也要歸算成與定子電路相同頻率，稱頻率歸算。歸算前后電機內(nèi)部的磁動勢平衡關(guān)系和功率損耗保持不變。感應(yīng)電動機中的主磁通是如何產(chǎn)生的？異步電動機定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組之間沒有直接聯(lián)系，為什么負(fù)載增加時，定子電流和輸入功率會自動增加？試說明其物理過程。從空載到滿載，電機主磁通有無變化？答：異步電機三相定子繞組流入三相對稱電流將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，該定子磁動勢為，轉(zhuǎn)速為同步速。帶負(fù)載時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不等于同步速，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中有感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁動勢為，轉(zhuǎn)速仍為同步速，故定轉(zhuǎn)子磁動勢在空間無相對運動，合成磁動勢為，產(chǎn)生主磁通。負(fù)載增加時，電機轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)差率上升，轉(zhuǎn)子繞組切割磁力線的速度增加，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流相應(yīng)增加，轉(zhuǎn)子磁動勢也增加。由磁動勢平衡關(guān)系可知，定子磁動勢也增加，定子電流上升，從電網(wǎng)吸收的電功率增加，這一過程直到轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩重新平衡為止。當(dāng)電機帶負(fù)載時，，一般可認(rèn)為定子漏阻抗上的壓降很小，故由可知近似不變。若考慮增加，略有減小，則略有減小。感應(yīng)電動機在空載運行、額定負(fù)載運行及堵轉(zhuǎn)運行三種情況下的等效電路有什么不同？當(dāng)定子外加電壓一定時，三種情況下轉(zhuǎn)子電流、轉(zhuǎn)子功率因數(shù)角有什么不同？答：這三種情況下等效電路中的附加電阻不同：在空載運行時，，該附加電阻近似為∞；在額定負(fù)載運行時，；在堵轉(zhuǎn)運行時，，該附加電阻為0。當(dāng)定子外加電壓一定時，在空載運行狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子電流最小，近似為零；轉(zhuǎn)子功率因數(shù)角最小，約為零。在額定負(fù)載運行下，轉(zhuǎn)子電流和轉(zhuǎn)子功率因數(shù)角都比空載運行時的大。在堵轉(zhuǎn)情況下，轉(zhuǎn)子電流最大；轉(zhuǎn)子功率因數(shù)角最大。對于三相感應(yīng)電動機的機械特性，為什么當(dāng)時，電磁轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)差率增大而增加，當(dāng)時，隨增大而減??？答：由，可知，隨轉(zhuǎn)差率增大，轉(zhuǎn)子繞組中電動勢和轉(zhuǎn)子電流增大，而轉(zhuǎn)子功率因數(shù)降低。當(dāng)時，定子電流較小，近似不變，由于此時轉(zhuǎn)差率較小，轉(zhuǎn)子漏抗比轉(zhuǎn)子電阻小的多，轉(zhuǎn)子電流隨轉(zhuǎn)差率增大而增加較快，轉(zhuǎn)子功率因數(shù)隨轉(zhuǎn)差率增大而減小較慢，所以，由可知，電磁轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)差率增大而增加。當(dāng)時，由于此時轉(zhuǎn)差率較大，轉(zhuǎn)子漏抗相對轉(zhuǎn)子電阻越來越大，轉(zhuǎn)子電流增加較慢而轉(zhuǎn)子功率因數(shù)減小較快，又由于定子電流較大，較小較明顯，所以，由可知，電磁轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)差率增大而減小。對于繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機，為什么可以通過在轉(zhuǎn)子回路中串聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娮鑱頊p小起動電流和增大起動轉(zhuǎn)矩？在什么條件下可獲得最大起動轉(zhuǎn)矩？答：從等效電路來看，轉(zhuǎn)子電阻增大，回路阻抗增大，則起動時定、轉(zhuǎn)子電流均減??；從其機械特性曲線來看，增大轉(zhuǎn)子電阻，不變，增大，起動轉(zhuǎn)矩增大。當(dāng)時，可獲得最大起動轉(zhuǎn)矩，即為。繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機，若=1\*GB3①轉(zhuǎn)子電阻增加；=2\*GB3②定子電阻增加；=3\*GB3③定子電壓減小；=4\*GB3④電源頻率增大，試問這四種情況下、、和會有什么變化？答：1）最大電磁轉(zhuǎn)矩不變，臨界轉(zhuǎn)差率增加，起動轉(zhuǎn)矩增加（先增加后減?。?，起動電流減小；2）最大電磁轉(zhuǎn)矩減小，臨界轉(zhuǎn)差率減小，起動轉(zhuǎn)矩減小，起動電流減?。?）最大電磁轉(zhuǎn)矩減小，臨界轉(zhuǎn)差率不變，起動轉(zhuǎn)矩減小，起動電流減?。?）最大電磁轉(zhuǎn)矩減小，臨界轉(zhuǎn)差率減小，起動轉(zhuǎn)矩減小，起動電流減小。一臺籠型感應(yīng)電動機，原來轉(zhuǎn)子是插銅條的，后因損壞改為鑄鋁的。電動機的、、和有什么變化？如輸出同樣轉(zhuǎn)矩，運行轉(zhuǎn)速和效率有什么變化？答：轉(zhuǎn)子由銅條改為鋁條后，相當(dāng)于轉(zhuǎn)子回路電阻增大，使得電動機起動電流減小、起動轉(zhuǎn)矩增大，最大電磁轉(zhuǎn)矩不變，臨界轉(zhuǎn)差率增大。在負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變的情況下，增大，轉(zhuǎn)速下降，效率降低。感應(yīng)電動機帶負(fù)載運行，若電源電壓下降過多，會產(chǎn)生什么嚴(yán)重后果？如果電源電壓下降，對、、、和有什么影響（設(shè)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變）？答：最大電磁轉(zhuǎn)矩和起動轉(zhuǎn)矩與電壓平方成正比。如果電源電壓下降過多，當(dāng)起動轉(zhuǎn)矩下降到小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩時，電動機不能起動。當(dāng)最大電磁轉(zhuǎn)矩下降到小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩時，原來運行的電動機將停轉(zhuǎn)。電源電壓下降，則最大電磁轉(zhuǎn)矩下降到原來的，起動轉(zhuǎn)矩也下降到原來的。氣隙主磁通下降到原來的，不考慮飽和的影響時，空載電流下降到原來的。在負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變的情況下，電磁轉(zhuǎn)矩近似不變，電動機的轉(zhuǎn)速有所降低，轉(zhuǎn)差率上升，轉(zhuǎn)子電流上升，定子電流相應(yīng)上升。試簡述三相感應(yīng)電動機在起動過程中，、和的變化。答：起動瞬間，定子旋轉(zhuǎn)磁場以同步速切割轉(zhuǎn)子繞組，感應(yīng)較大電動勢和電流，此時定子電流較大，為起動電流，由于轉(zhuǎn)子的有功分量并不大，且漏阻抗壓降較大導(dǎo)致每極磁通也有所減小，電磁轉(zhuǎn)矩即起動轉(zhuǎn)矩較小。隨著轉(zhuǎn)速的升高，轉(zhuǎn)差率減小，定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子相對運動速度減小，轉(zhuǎn)子電動勢減小，所以轉(zhuǎn)子電流減小，定子電流也隨之減小直到轉(zhuǎn)速達到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，但轉(zhuǎn)子的功率因數(shù)變化會導(dǎo)致電磁轉(zhuǎn)矩先增大后減小，當(dāng)轉(zhuǎn)差率為臨界轉(zhuǎn)差率時，電磁轉(zhuǎn)矩為最大電磁轉(zhuǎn)矩。一臺三相4極籠型感應(yīng)電動機，，，，定子繞組三角形聯(lián)結(jié)，等效電路參數(shù)為：，，，，，，機械損耗，雜散損耗。額定負(fù)載時，取，試求：1）定子電流。2）定子功率因數(shù)。3）電磁轉(zhuǎn)矩。4）電動機軸上的輸出轉(zhuǎn)矩。解：1）定子電流2）定子功率因數(shù)3）總機械功率電磁轉(zhuǎn)矩或或4）輸出轉(zhuǎn)矩一臺三相感應(yīng)電動機，，，，定子繞組三角形聯(lián)結(jié)，等效電路中參數(shù)為：，，，，，試求：1）若電源電壓及頻率降低到額定值的，電動機的為多少？2）在額定電壓及額定頻率下欲使轉(zhuǎn)速為，電動機的為多少？解：1）若電源電壓及頻率降低到額定值的，由題意可得最大電磁轉(zhuǎn)矩為或：2）在額定電壓及額定頻率下欲使轉(zhuǎn)速為，則轉(zhuǎn)差率電磁轉(zhuǎn)矩為或一臺Y聯(lián)結(jié)、380V、、額定轉(zhuǎn)速為1444r/min的三相繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機，其參數(shù)為，，，略去不計。試用T形等效電路求額定工作狀態(tài)下：1）轉(zhuǎn)差率。2）定子電流、轉(zhuǎn)子電流。3）轉(zhuǎn)子頻率。4）定、轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢、。解：1）2）每相總阻抗定子相電流3）轉(zhuǎn)子頻率4）一臺三相籠型感應(yīng)電動機，，，Y聯(lián)結(jié)，額定轉(zhuǎn)速，定子電阻，定子漏電抗，轉(zhuǎn)子電阻歸算值，轉(zhuǎn)子漏抗歸算值，取，試計算：1）額定轉(zhuǎn)差率。2）額定電磁轉(zhuǎn)矩。3）最大電磁轉(zhuǎn)矩和臨界轉(zhuǎn)差率（忽略）；4）起動轉(zhuǎn)矩。解：1）根據(jù)，可判斷同步轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)差率：2）額定電磁轉(zhuǎn)矩（3）3）最大電磁轉(zhuǎn)矩臨界轉(zhuǎn)差率4）起動轉(zhuǎn)矩有一臺三相感應(yīng)電動機，2極，，50Hz，Y聯(lián)結(jié)，額定運行時：效率，定子側(cè)功率因數(shù)，定子銅耗，轉(zhuǎn)子銅耗，鐵耗，機械損耗，雜散損耗，試求：1）額定電流。2）額定電磁功率、轉(zhuǎn)差率和轉(zhuǎn)速。3）額定總機械功率、電磁轉(zhuǎn)矩和輸出轉(zhuǎn)矩。解：1）額定輸入電流2）額定電磁功率額定轉(zhuǎn)差率額定轉(zhuǎn)速3）額定總機械功率額定電磁轉(zhuǎn)矩額定輸出轉(zhuǎn)矩一臺三相感應(yīng)電動機，已知：，，，，，，，試求：1）額定電流和起動電流2）額定轉(zhuǎn)矩；3）當(dāng)電機帶額定負(fù)載運行時，如電網(wǎng)電壓突然降到時，電機能否繼續(xù)運行？并說明理由。解：（1）由得額定電流則起動電流為2）額定轉(zhuǎn)矩為3）電網(wǎng)電壓突然降到時，最大電磁轉(zhuǎn)矩為因為，所以電機不能繼續(xù)運行。一臺三相4極異步籠型感應(yīng)電動機，Y聯(lián)結(jié)，，，，額定負(fù)載時測得轉(zhuǎn)子銅損耗，機械損耗，雜散損耗，并已知電機參數(shù)為，，取，忽略激磁電流。試求：1）額定運行時的電磁功率、轉(zhuǎn)差率、轉(zhuǎn)速及電磁轉(zhuǎn)矩。2）臨界轉(zhuǎn)差率和最大電磁轉(zhuǎn)矩。3）起動轉(zhuǎn)矩和起動電流。4）電源電壓降低20%，最大電磁轉(zhuǎn)矩和臨界轉(zhuǎn)差率為多少？若負(fù)載轉(zhuǎn)矩保持額定值不變，電機是否能穩(wěn)定運行？5）在問題4）中，如能正常運行，此時轉(zhuǎn)速是多少？6）欲使堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大，應(yīng)在轉(zhuǎn)子回路串多大的電阻（歸算到定子側(cè)）?解：1）額定電磁功率額定轉(zhuǎn)差率額定轉(zhuǎn)速額定電磁轉(zhuǎn)矩2）臨界轉(zhuǎn)差率最大電磁轉(zhuǎn)矩3）起動轉(zhuǎn)矩起動電流4）電源電壓降低20%，最大電磁轉(zhuǎn)矩臨界轉(zhuǎn)差率保持不變因為，所以能持續(xù)運行。5）電源電壓降低20%，轉(zhuǎn)差率為此時，轉(zhuǎn)速為或由得：6）設(shè)轉(zhuǎn)子回路串入的電阻為，此時，則有或一臺三相籠型感應(yīng)電動機，，，△聯(lián)結(jié)，額定轉(zhuǎn)速為，，電機參數(shù)如下：，，，，，。試用T形等效電路求：1）在額定情況下的定子相電流、勵磁電流及歸算到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子電流。2）功率因數(shù)和效率。3）額定電磁轉(zhuǎn)矩和輸出轉(zhuǎn)矩。解：1）額定轉(zhuǎn)差率取，則在額定情況下的定子相電流折算到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子電流勵磁電流2）在額定情況下的功率因數(shù)輸入功率輸出功率效率3）額定電磁轉(zhuǎn)矩額定輸出轉(zhuǎn)矩一臺三相6極感應(yīng)電動機，額定電壓，額定頻率，△聯(lián)結(jié)，額定功率，額定轉(zhuǎn)速，額定負(fù)載時，定子銅耗，鐵耗，機械損耗，雜散損耗，試計算額定負(fù)載時：1）轉(zhuǎn)差率。2）轉(zhuǎn)子電流的頻率。3）轉(zhuǎn)子銅耗。4）效率。5）定子電流。解：1）同步轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)差率2）轉(zhuǎn)子電流的頻率3）額定總機械功率轉(zhuǎn)子銅耗4）額定輸入功率效率5）額定定子電流一臺三相繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機，，，△聯(lián)結(jié)，，電機參數(shù)如下：，，，。額定運行時，試用Γ形等效電路求：1）定子相電流和歸算到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子電流。2）電磁功率和輸入功率。3）獲得最大起動轉(zhuǎn)矩時在轉(zhuǎn)子回路中串入的電阻值（歸算到定子側(cè)）。解：1）由題意得：；；，則額定轉(zhuǎn)差率由Γ形等效電路可得2）額定輸入功率額定電磁功率3）要想起動時得到最大電磁轉(zhuǎn)矩，則應(yīng)使則設(shè)有一臺的三相4極感應(yīng)電動機，在某一運行情況下，輸入的功率為，定子銅耗為，轉(zhuǎn)子銅耗為，鐵心損耗為，機械損耗為，雜散損耗為，計算該運行情況下：1）電磁功率、總機械功率和輸出機械功率；2）電機效率、轉(zhuǎn)差率和轉(zhuǎn)速；3）電磁轉(zhuǎn)矩、輸出機械轉(zhuǎn)矩和空載轉(zhuǎn)矩。解：1）電磁功率總機械功率輸出機械功率2）效率轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)速3）電磁轉(zhuǎn)矩輸出機械轉(zhuǎn)矩空載轉(zhuǎn)矩一臺4極籠型感應(yīng)電動機，，，，△聯(lián)結(jié)，定子銅耗，轉(zhuǎn)子銅耗，鐵耗，機械損耗，雜散損耗，，，產(chǎn)生最大電磁轉(zhuǎn)矩時，，，起動時由于磁路飽和趨膚效應(yīng)的影響，，，。試求：1）額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速、電磁轉(zhuǎn)矩和效率。2）最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)（即過載能力）和起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)。解：1）額定負(fù)載下的電磁功率轉(zhuǎn)差率同步轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速電磁轉(zhuǎn)矩輸入功率效率2）最大電磁轉(zhuǎn)矩過載能力或起動時起動轉(zhuǎn)矩起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)第10章思考題與習(xí)題普通籠型感應(yīng)電動機在額定電壓下起動時，為什么起動電流很大，而起動轉(zhuǎn)矩卻不大？答：起動時，，旋轉(zhuǎn)磁場以同步速度切割轉(zhuǎn)子，在短路的轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)很大的電動勢和電流，引起與它平衡的定子電流的負(fù)載分量急劇增加，以致定子電流很大；由等效電路也可得到，起動時，很小，電動機的等效阻抗很小，所以起動電流很大。由于，當(dāng)時，使轉(zhuǎn)子功率因數(shù)角很大，很小，并不大；另外，因起動電流很大，定子繞組漏抗壓降增大，使感應(yīng)電動勢減小，與之成正比的也減小。故起動時，減小，并不大，使得起動轉(zhuǎn)矩并不大。三相感應(yīng)電動機起動電流大小主要取決于哪些因素？與電動機所帶負(fù)載是否有關(guān)？負(fù)載轉(zhuǎn)矩大小對起動過程會產(chǎn)生什么影響？答：電動機起動電流是指（）時的定子電流，它與電動機自身的參數(shù)（主要是定、轉(zhuǎn)子漏阻抗）和電源電壓及頻率的大小有關(guān)，與負(fù)載大小無關(guān)。負(fù)載轉(zhuǎn)矩大小對起動過程的影響表現(xiàn)在：如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩大于電動機的起動轉(zhuǎn)矩，電動機無法起動，此時，定轉(zhuǎn)子繞組長時間承受很大的起動電流，很快會燒壞電機；如果電動機帶重載起動，起動轉(zhuǎn)矩比負(fù)載轉(zhuǎn)矩略大，此時電動機能起動，但加速過程比較慢，起動時間較長，在這個過程中定轉(zhuǎn)子繞組承受較大的電流，會引起電機發(fā)熱嚴(yán)重。繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機在轉(zhuǎn)子回路串電阻起動時，為什么既能降低起動電流，又能增大起動轉(zhuǎn)矩？所串電阻是否越大越好？答：從等效電路可以看出，增加轉(zhuǎn)子電阻使總的阻抗增加了，所以起動電流減小。轉(zhuǎn)子電阻增加，使得轉(zhuǎn)子側(cè)功率因數(shù)提高，轉(zhuǎn)子電流減??；起動電流減小使得定子漏抗電壓降低，電勢增加，使氣隙磁通增加。起動轉(zhuǎn)矩與、和成正比，雖然減小了，但和增加，使起動轉(zhuǎn)矩增加了。如果所串電阻太大，使起動電流太小，起動轉(zhuǎn)矩也將減小。感應(yīng)電動機在輕載下運行時，試分析其效率和功率因數(shù)都較額定負(fù)載時低的原因。如定子繞組為△聯(lián)結(jié)的感應(yīng)電動機改為聯(lián)結(jié)運行，在輕載下其結(jié)果如何？此時所能負(fù)擔(dān)的最大負(fù)載必須小于多少？答：1）輕載時功率因數(shù)低的原因是由于輕載時定子負(fù)載電流小，定子電流主要取決于無功的勵磁電流，而在感應(yīng)電動機中，由于空氣隙的存在，勵磁電流較大，一般為。2）效率低的原因是由于輕載在輸入的電功率中輸出的有功功率小，而不變損耗（鐵耗和機耗）所占的分量較大，因此效率低。3）輕載時如將△聯(lián)結(jié)改為聯(lián)結(jié)，由于相電壓只為原來的，因此，勵磁電流及鐵耗都大為減少，功率因數(shù)及效率將顯著改善。此時所負(fù)擔(dān)的最大負(fù)載必須小于△聯(lián)結(jié)時電動機的最大電磁轉(zhuǎn)矩的。感應(yīng)電動機帶額定恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運行時，若電源電壓下降過多，會產(chǎn)生什么嚴(yán)重后果？試說明其原因。如果電源電壓下降，對感應(yīng)電動機的、、和有什么影響？答：感應(yīng)電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比，若電源電壓下降過多，可能導(dǎo)致其最大電磁轉(zhuǎn)矩小于總負(fù)載轉(zhuǎn)矩，從而造成電機堵轉(zhuǎn)。，電源電壓下降，減小；，減??；轉(zhuǎn)速降低，增加；增加，增加，減小，基本不變，上升。（基本不變，上升）三相感應(yīng)電動機運行時，若負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變而電源電壓下降，對電動機的同步轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、主磁通、功率因數(shù)和電磁轉(zhuǎn)矩有什么影響？答：同步轉(zhuǎn)速不變；轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下降；主磁通下降；功率因數(shù)下降；電磁轉(zhuǎn)矩不變。感應(yīng)電動機變頻調(diào)速時，通常為什么要求電源電壓隨頻率變化而變化？若頻率變化，電壓大小不變，會產(chǎn)生什么后果？答：變頻調(diào)速時，通常希望電動機的主磁通保持不變，從而使電動機磁路的飽和程度、勵磁電流和電動機的功率因數(shù)均可基本保持不變。忽略定子阻抗壓降，由可知，若要主磁通保持不變，應(yīng)使，即電壓與頻率成正比變化。若從基頻向下調(diào)時，頻率減小電壓大小不變，主磁通將會反比上升，引起磁路飽和，鐵心損耗增大，勵磁電流快速上升，使功率因數(shù)下降，定子銅耗大大增大，嚴(yán)重時燒壞電機。若從基頻向上調(diào)時，頻率增大電壓大小不變，主磁通將會反比下降，使得最大電磁轉(zhuǎn)矩和臨界轉(zhuǎn)差率減小，近似為恒功率調(diào)速。一臺三相籠型感應(yīng)電動機，已知：，，定子繞組三角形聯(lián)結(jié)，，起動電流倍數(shù)，起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)，電網(wǎng)配電變壓器容量為，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為時，驗證下面幾種起動方法是否可行？（起動轉(zhuǎn)矩應(yīng)為負(fù)載轉(zhuǎn)矩的1.1倍以上）1）直接起動。2）定子串電抗（電阻）起動。3）起動；4）采用自耦變壓器起動，其電壓抽頭為90％。解：1）直接起動所以該電機不能直接起動。2）定子串電抗（電阻）起動取，則起動電流滿足電網(wǎng)起動要求。不能滿足起動要求。3）起動不能滿足起動要求。4）采用自耦變壓器起動，其電壓抽頭為90％，則能滿足起動要求。一臺籠型感應(yīng)電動機，，，，，，。試求：1）若要保證滿載起動，電網(wǎng)電壓不得低于多少伏？2）如用起動，起動電流為多少？能否帶半載起動？3）如用自耦變壓器在半載下起動，起動電流為多少？并確定此時的變比。（起動轉(zhuǎn)矩應(yīng)為負(fù)載轉(zhuǎn)矩的1.1倍以上）解：1）若要保證滿載起動，設(shè)起動最低電壓為，此時起動轉(zhuǎn)矩為，則有由可得由解得2）所以不能半載起動。3）設(shè)用自耦變壓器在半載下起動的最大變比為，則解得此時解得有一臺380V、50Hz三相繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機，定子繞組三角形聯(lián)結(jié)，額定轉(zhuǎn)速為1455r/min，每相參數(shù)如下：，，，。忽略勵磁電流，試求：1）如果使起動轉(zhuǎn)矩有最大值，每相轉(zhuǎn)子回路中應(yīng)接入多大的電阻（歸算到定子側(cè)）？這時起動電流為多少？2）如果限制起動電流不超過350A，每相轉(zhuǎn)子回路應(yīng)接入多大的電阻（歸算到定子側(cè)）？這時起動轉(zhuǎn)矩為多少？解：1）起動時：，，則，，即解得2）若限制，則有解得此時起動轉(zhuǎn)矩為或一臺三相6極50Hz籠型感應(yīng)電動機，，，定子繞組聯(lián)結(jié)，額定電流，額定轉(zhuǎn)速，起動時電機參數(shù)：，，，，，忽略勵磁電流，試求：1）直接起動時的起動電流倍數(shù)和起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)。2）若自耦變壓器減壓起動，自耦變壓器的電壓比，此時的起動電流倍數(shù)和起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)為多少？3）若定子串電抗器減壓起動，減壓值與2）相同，起動電流和起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)時多少？4）當(dāng)采用換接減壓起動時，電網(wǎng)供給的起動電流和起動轉(zhuǎn)矩減小為直接起動的多少？該電動機能否采用起動？解：1）起動時，定子相電流定子聯(lián)結(jié)，所以起動電流倍數(shù)起動轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)2）自耦變壓器起動時，，起動電流倍數(shù)起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)3）若定子串電抗器減壓起動，減壓值與2）相同，即為額定電壓的0.5倍，，則起動電流起動電流倍數(shù)起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)（4）起動時，，。因為此時電機正常運行在Y聯(lián)結(jié)，所以不能采用起動。有一臺三相感應(yīng)電動機，，定子繞組三角形聯(lián)結(jié)，起動電流倍數(shù)為6.5，起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)為2，試求：1）采用起動時，起動電流倍數(shù)和起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)各為多少？2）采用自耦變壓器起動，使起動電流小于額定電流的3倍，起動轉(zhuǎn)矩大于額定轉(zhuǎn)矩的0.6倍，此自耦變壓器的低壓抽頭有80%、60%和40%三組，應(yīng)該選哪一組抽頭？解：1）起動時2）由題意可得解得解得即當(dāng)變壓器抽頭為80%時，當(dāng)變壓器抽頭為60%時，當(dāng)變壓器抽頭為40%時，所以應(yīng)選擇60%的抽頭一臺三相6極繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機，，，，定子和轉(zhuǎn)子繞組均為Y聯(lián)結(jié)，且定子和轉(zhuǎn)子的電阻和漏抗值分別為，，，。取，試求：1）轉(zhuǎn)子電路串電阻起動，為使起動轉(zhuǎn)矩等于最大電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子每相串入的電阻值應(yīng)為多少（歸算到定子側(cè)）？2）保持額定輸出轉(zhuǎn)矩不變，轉(zhuǎn)子電路串電阻調(diào)速，忽略空載轉(zhuǎn)矩影響，轉(zhuǎn)速調(diào)到，求轉(zhuǎn)子每相應(yīng)串入的電阻值（歸算到定子側(cè)）。解：1）起動轉(zhuǎn)矩等于最大電磁轉(zhuǎn)矩時，臨界轉(zhuǎn)差率應(yīng)等于1，則有解得2）轉(zhuǎn)速為時，轉(zhuǎn)差率為額定轉(zhuǎn)差率為電磁轉(zhuǎn)矩保持不變，則，即有解得一臺三相4極繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機，轉(zhuǎn)子每相電阻。額定運行時，轉(zhuǎn)子相電流為200A，轉(zhuǎn)速為，計算額定電磁轉(zhuǎn)矩。若保持總制動轉(zhuǎn)矩不變，在轉(zhuǎn)子回路串電阻，使轉(zhuǎn)速減低至，求轉(zhuǎn)子每相應(yīng)串入的電阻值，這時定子電流、電磁功率、輸入功率是否變化？解：1）額定運行時轉(zhuǎn)差率額定運行時電磁功率額定運行時電磁轉(zhuǎn)矩2）轉(zhuǎn)子回路串電阻后的轉(zhuǎn)差率總制動轉(zhuǎn)矩不變，則電磁轉(zhuǎn)矩不變，由可得3）由于等效電路未變，所以定子電流、電磁功率和輸入功率均未變。一臺三相4極繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機，額定功率，額定效率，額定頻率，轉(zhuǎn)子每相電阻值為。額定運行時，定子銅耗，鐵耗，機械損耗和雜散損耗之和，試求：1）額定運行時的轉(zhuǎn)速和電磁轉(zhuǎn)矩。2）當(dāng)總制動轉(zhuǎn)矩保持不變，要將轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)到，則轉(zhuǎn)子每相應(yīng)串入的電阻和轉(zhuǎn)子銅耗。解：1）額定運行時，輸入功率電磁功率轉(zhuǎn)子銅耗轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)速電磁轉(zhuǎn)矩2）當(dāng)總制動轉(zhuǎn)矩保持不變、轉(zhuǎn)速為時，轉(zhuǎn)差率由得：采用轉(zhuǎn)子電阻調(diào)速時，若總制動轉(zhuǎn)矩保持不變，則電磁功率保持不變，則轉(zhuǎn)子銅耗試填寫表10-1表10-1習(xí)題10-16表電源轉(zhuǎn)速（r/min）轉(zhuǎn)差率s（r/min）運行狀態(tài)極數(shù)正序14501500正序11506正序1.8750500定子兩相反接的反接制動10負(fù)序0.05-500-0.05反向回饋制動4解：電源轉(zhuǎn)速（r/min）轉(zhuǎn)差率s（r/min）運行狀態(tài)極數(shù)正序14500.0331500電動運行4正序1150-0.151000正向回饋制動6正序-6001.8750轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)的反接制動8負(fù)序5001.83-600定子兩相反接的反接制動10負(fù)序-4750.05-500反向電動12負(fù)序-1575-0.05-1500反向回饋制動4有一臺三相4極籠型感應(yīng)電動機，，，定子繞組星形聯(lián)結(jié)，電機參數(shù)：，，，，，不計鐵耗和空載損耗。電動機在恒轉(zhuǎn)矩變頻方式下運行，試求：1）驅(qū)動器最初調(diào)整到380V、50Hz時的最大電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)差率。2）在1）的驅(qū)動情況下，時的電磁轉(zhuǎn)矩和相應(yīng)的輸出功率。3）負(fù)載轉(zhuǎn)矩保持不變，35Hz、時的電磁轉(zhuǎn)矩和相應(yīng)的輸出功率。解：1）取，則2）時電動機的電磁轉(zhuǎn)矩不計空載損耗，則相應(yīng)的輸出功率3）負(fù)載轉(zhuǎn)矩保持不變，則電磁轉(zhuǎn)矩不變，即保持不變，即，則輸出功率一臺三相4極籠型感應(yīng)電動機，其定子繞組Y聯(lián)結(jié)，該電動機的技術(shù)數(shù)據(jù)為：，，，，，用它來拖動的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，不計空載轉(zhuǎn)矩，試求：1）電動機的轉(zhuǎn)速。2）電源電壓降低到時電動機的轉(zhuǎn)速。3）采用恒壓頻比調(diào)速，當(dāng)頻率降低到時的轉(zhuǎn)速。解：額定轉(zhuǎn)差率臨界轉(zhuǎn)差率1）設(shè)當(dāng)時，電動機的轉(zhuǎn)差率為，則或（舍去）或設(shè)當(dāng)時，電動機的轉(zhuǎn)差率為，則解得電動機的轉(zhuǎn)速2）設(shè)當(dāng)時，電動機的轉(zhuǎn)差率為，則或（舍去）或設(shè)當(dāng)時，電動機的轉(zhuǎn)差率為，則解得電源電壓降低到時電動機的轉(zhuǎn)速3）由1）可知：采用恒壓頻比調(diào)速時，不變，可得采用恒壓頻比調(diào)速，當(dāng)頻率降低到時的轉(zhuǎn)速或設(shè)當(dāng)時，電動機的轉(zhuǎn)差率為，則解得或設(shè)當(dāng)時，電動機的轉(zhuǎn)差率為，則或（舍去）某臺感應(yīng)電動機，，，，，定子繞組三角形聯(lián)結(jié)，不計空載轉(zhuǎn)矩，保持不變，試求：1）不考慮電流過載，是否可以用降低電壓的方法以轉(zhuǎn)速運行?2）如采用減壓調(diào)速，不考慮電流過載，轉(zhuǎn)速最低可以調(diào)到多少？3）如采用變頻調(diào)速，使運行，此時電壓和頻率應(yīng)作如何變化？解：額定轉(zhuǎn)差率臨界轉(zhuǎn)差率最大電磁轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的轉(zhuǎn)速1）因為，所以不可以用降低電壓的方法使運行。2）因為，所以采用降低電壓調(diào)速時，轉(zhuǎn)速最低可調(diào)到1313.4r/min。3）采用恒轉(zhuǎn)矩變頻調(diào)速時，設(shè)最大電磁轉(zhuǎn)矩為，臨界轉(zhuǎn)差率為，因為調(diào)速前，調(diào)速后所以得，又因為，則有解得相應(yīng)的電壓為某繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機拖動起重機主鉤，已知：，，，，轉(zhuǎn)子每相電阻，定子星形聯(lián)結(jié)，帶位能恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為時，忽略空載轉(zhuǎn)矩，試計算：1）該電動機的起動轉(zhuǎn)矩。2）轉(zhuǎn)速為提升重物，轉(zhuǎn)子每相應(yīng)串入多大電阻？3）轉(zhuǎn)速為下放重物，轉(zhuǎn)子回路每相串入的電阻值。解：額定轉(zhuǎn)差率額定轉(zhuǎn)矩臨界轉(zhuǎn)差率1）2）轉(zhuǎn)速為提升重物時的轉(zhuǎn)差率為對應(yīng)的臨界轉(zhuǎn)差率或?。ㄉ崛ィ┺D(zhuǎn)子回路每相串入的電阻值3）轉(zhuǎn)速為下放重物時的轉(zhuǎn)差率為對應(yīng)的臨界轉(zhuǎn)差率或取（舍去）轉(zhuǎn)子回路每相串入的電阻值或2）因為，，，所以可得3）可得某三相繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機拖動起重機主鉤，已知：，，，，，轉(zhuǎn)子每相電阻值，定子繞組Y聯(lián)結(jié)，升降某重物，忽略空載轉(zhuǎn)矩，試計算：1）在固有機械特性上運行時的轉(zhuǎn)速。2）轉(zhuǎn)子回路每相串入電阻時的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。3）轉(zhuǎn)速為時轉(zhuǎn)子回路每相串入的電阻值。解：額定轉(zhuǎn)差率額定轉(zhuǎn)矩臨界轉(zhuǎn)差率1）在固有機械特性上運行時的轉(zhuǎn)差率或0.8（舍去）在固有機械特性上運行時的轉(zhuǎn)速2）由得或11.98（舍去）轉(zhuǎn)子回路每相串入電阻時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速3）（另一值舍去）轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)子回路每相串入的電阻值或1）由得2）由，，可得3）由，，可得第11章思考題與習(xí)題為什么三相感應(yīng)電動機不宜在三相不對稱電壓下運行？答：三相不對稱電壓可分解為正序電壓和負(fù)序電壓，而電動機正常運行時轉(zhuǎn)差率很小，負(fù)序阻抗也很小，近似等于短路阻抗，因此，很小的負(fù)序電壓也會產(chǎn)生較大的負(fù)序電流。例如，設(shè)起動電流為額定電流的5~7倍，若負(fù)序電壓，則。該電流與正序電流疊加，因此負(fù)序電流的存在會使其中某一相或兩相電流很大，從而引起銅損耗增大，電機運行效率降低，滿載時甚至電機會引起電機過熱而損壞；負(fù)序磁場會在轉(zhuǎn)子上引起額外的銅損耗、鐵損耗和雜散損耗，使總損耗增加、效率降低和轉(zhuǎn)子過熱；負(fù)序磁場會產(chǎn)生負(fù)序轉(zhuǎn)矩，使合成轉(zhuǎn)矩下降，導(dǎo)致過載能力和起動能力下降。一般規(guī)定三相電壓不平衡度()正常運行不得超過1.5%。三相感應(yīng)電動機在運行中如果一相熔絲熔斷，試分析在輕載和重載情況下會如何運行？答：三相感應(yīng)電動機在運行中如果一相熔絲熔斷，如果定子繞組為Y或△聯(lián)結(jié)，將在氣隙中產(chǎn)生脈振磁場，分解為兩個幅值相等、轉(zhuǎn)速相同、轉(zhuǎn)向相反的圓形旋轉(zhuǎn)磁磁場，產(chǎn)生正、反向電磁轉(zhuǎn)矩和，在轉(zhuǎn)子上形成合成電磁轉(zhuǎn)矩。由于轉(zhuǎn)速不為零，故和不相等，，且其方向與旋轉(zhuǎn)方向相同，為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，在空載或輕載情況下，電動機轉(zhuǎn)子可以長時間旋轉(zhuǎn)；如果重載情況下，電動機繞組將會過載而燒壞。試從物理概念上說明單繞組單相感應(yīng)電動機沒有起動轉(zhuǎn)矩的原因。答：單繞組通入正弦交流電流建立一脈振磁動勢，分解為兩個幅值相等、轉(zhuǎn)速相同、轉(zhuǎn)向相反的圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢和，在轉(zhuǎn)子繞組中分別感應(yīng)出電動勢和電流，從而產(chǎn)生正、反向電磁轉(zhuǎn)矩和，在轉(zhuǎn)子上形成合成電磁轉(zhuǎn)矩。當(dāng)，時，合成電磁轉(zhuǎn)矩，故單繞組感應(yīng)電動機沒有起動轉(zhuǎn)矩，不能自起動。單相感應(yīng)電動機按起動方法如何分類？答：單相感應(yīng)電動機按起動方法可分為：1）電阻分相起動單相感應(yīng)電動機；2）電容分相起動單相感應(yīng)電動機；3）電容運行單相感應(yīng)電動機；4）電容分相起動兼運行單相感應(yīng)電動機；5）罩極起動單相感應(yīng)電動機。設(shè)單相電容電動機的工作繞組、起動