1、武漢紡織大學 第三章3 . 1 三相異步電動機的結構主要是哪幾部分?它們分別起什么作用?答: 三相異步電動機的結構分定子和轉子兩部分,定、轉子之間有空氣隙。定子是由定子鐵心、定子繞組和機座三個部分組成。定子鐵心是磁路的一部分, 同時用來嵌放定子繞組; 定子繞組通電時能產生磁場; 機座用來固定與支撐定子鐵心。轉子部分有轉子鐵心和轉子繞組。轉子鐵心也是磁路的一部分, 同時用來嵌放轉子繞組; 轉子繞組的作用是產生感應電動勢、流過電流并產生電磁轉矩。 3 . 2 異步電動機的基本工作原理是什么?為什么異步電動機在電動運行狀態時,其轉子的轉速總是低于同步轉速? 答: 異步電動機是應用通電導體在磁場中產生

2、電磁力的原理而工作的。電動機在工作時定子旋轉磁場與轉子之間要有相對切割運動,否則在轉子繞組中不能產生感應電動勢, 不能產生電流,也就沒有電磁轉矩,所以在電動運行狀態時,轉子的轉速不能等于同步轉速,只能低于同步轉速。 3 . 3 什么叫轉差率?三相異步電動機的額定轉差率為多少?為什么轉差率是異步電動機最重要的一個技術參數? 答: 旋轉磁場轉速即同步轉速與轉子轉速n之差(- n)稱為轉差。轉差(- n)與同步轉速之比,稱為轉差率,用s表示,即s= 額定轉差率很小,約為0.0150.05。轉子轉速n=( 1 - s),用轉差率s能表示轉子轉速, 轉子的感應電動勢也與轉差率相關,所以轉差率是最重要的一

3、個技術參數。 3 . 4 已知一臺三相異步電動機的額定功率=10 kW ,額定電壓 =380 V ,額定功率因數cos=0 . 75 ,額定效率=86 %,問其額定電流為多少? 解: 由 =cos× kW 則有=23.6A 3 .5 一臺異步電動機定子繞組有6根引出線,其銘牌上標明“電壓380 /220 V ,接法Y/”。如果三相電源電壓是380 V ,定子繞組應采用哪種接法?出線盒內的接線端子應如何連接?答: 應采用Y接法, 出線盒內三個繞組的末端、連接在一起,三個首端出線頭、接三相電源,3 . 6 三相異步電動機的定子繞組是如何組成的?按什么規律連接?有什么特點? 答: 三相異步

4、電動機的定子繞組由三個匝數相等、相位互差的繞組組成。三個繞組可以連接成Y聯接(星形聯接),也可以連接成聯接(三角形聯接)。其特點是對稱的三相繞組。3 .7 三相異步電動機銘牌上標注的額定功率是輸入功率還是輸出功率?是電功率還是機械功率?答: 三相異步電動機銘牌上標注的額定功率不是輸入功率,而是輸出功率, 不是電功率,而是機械功率。3 . 8 單相繞組通以單相交流電將在氣隙中產生什么性質的磁場?三相對稱繞組通以三相對稱電流將在氣隙中產生什么性質的磁場?兩種磁場之間有何內在聯系?答: 單相繞組通以單相交流電將在氣隙中產生脈動磁場。三相對稱繞組通以三相對稱電流將在氣隙中產生旋轉磁場。脈動磁場可以分解

5、為基波與高次諧波磁場, 三相對稱繞組的基波磁場疊加在一起就形成了基波旋轉磁場。3 . 9 三相旋轉磁動勢的幅值與極數及繞組系數之間有什么關系? 答: 由三相旋轉磁動勢幅值表達式 =1 .35可知, 磁動勢幅值與極對數p成反比關系,與繞組系數成正比。3 . 10 若將三相異步電動機三相電源的任何兩相引線對調,異步電動機轉子的轉向將作何變化?為什么? 答: 若將三相異步電動機三相電源的任何兩相引線對調,則電動機反轉。因為當電動機定子繞組外接電源相序變化時, 定子旋轉磁場就反向,所以電動機也就反向旋轉。3 . 11 為什么三相異步電動機空載電流的標么值要比變壓器的大? 答: 變壓器的磁路是鐵心構成的

6、磁路,磁阻小,產生一定的額定磁通所需要的勵磁電流比較小;而三相異步電動機的磁路中包含有定、轉子之間的氣隙, 氣隙的磁阻比較大,產生同樣大小的額定磁通所需要的勵磁電流就比較大,所以三相異步電動機空載電流的標么值要比變壓器的大。3 . 12 三相異步電動機轉子繞組短路并堵轉,若定子繞組加額定電壓,將會產生什么后果?并分析原因。 答: 當三相異步電動機轉子繞組短路并堵轉時,若定子繞組加額定電壓,則流過繞組的電流會很大,使電動機發熱嚴重,導致燒壞電動機。其原因是: 轉子繞組短路并堵轉時, 轉子轉速為零, 旋轉磁場與轉子的相對切割速度為最大,在轉子繞組中產生的感應電動勢最大, 轉子電流最大,定子電流也就

7、最大,約為額定電流的57倍,會燒壞電動機。3 . 13 異步電動機的轉差率s是如何定義的?電機運行時,轉子繞組感應電動勢、電流的頻率與定子頻率是什么關系?答: 轉差率s的定義是轉差(- n)與同步轉速之比,即s=電機運行時,轉子繞組感應電動勢的頻率、電流的頻率與定子頻率成成正比,即 3 . 14 異步電機的時空相量圖中,哪些是時間相量,哪些是空間相量? 答: 異步電機的時空相量圖中,表示電流、電壓、感應電動勢的相量是時間相量, 表示磁通、磁動勢的相量是空間相量。3 . 15 一臺額定電壓380 V 、星形聯結的三相異步電動機,如果誤連成三角形聯結,并接到380 V的電源上,會有什么后果?為什么

8、? 答: 一臺額定電壓380 V 、星形聯結的三相異步電動機,如果誤連成三角形聯結,并接到380 V的電源上, 電動機會被燒壞。因為額定電壓380 V 、星形聯結的三相異步電動機,其定子繞組額定電壓為220V，若將星形聯結的定子繞組誤連成三角形聯結, 并接到380 V的電源上,這時定子繞組電壓為380 V,大大超過其額定電壓,會使定子電流變得很大, 會燒壞電動機。3 . 16 一臺額定電壓380 V 、三角形聯結的三相異步電動機,如果誤連成星形聯結,并接到380 V的電源上滿載運行時,會有什么后果?為什么?答: 額定電壓380 V 、三角形聯結的三相異步電動機,如果誤連成星形聯結,并接到380

9、 V的電源上滿載運行時, 電動機不能起動,不能運行。額定電壓380 V 、三角形聯結的三相異步電動機,如果誤連成星形聯結,并接到380 V的電源上時,其一相繞組電壓降為380/=220V, 由于起動轉矩與繞組電壓的平方成正比, 這時起動轉矩降低為原來的,故而在滿載時電動機不能起動,不能運行,時間一長會燒壞電動機。3 . 17 三相異步電動機帶恒轉矩負載額定運行時,會產生哪些損耗?請畫出功率流程圖。 答: 電動機運行時的損耗有定子銅損耗,定子鐵損耗,轉子銅損耗,機械摩擦損耗,附加損耗。其功率流程圖如題3.17圖。 題3.17圖3 . 18 三相異步電動機的電磁功率、轉子銅損耗和機械功率之間在數量

10、上存在著什么關系?答: 三相異步電動機的電磁功率、轉子銅損耗和機械功率之間存在著比例關系,三者之比為1s(1-s)。3 . 19 三相異步電動機負載運行時,其T形等值電路為什么不能簡化成一字形等值電路? 答: 在電動機T形等值電路中,轉子的等值電阻為,s很小,約為0.0150.05, 就比較大, 轉子阻抗+也就比較大。勵磁阻抗與相并聯, 與相比,并沒有大到可以去掉而對電路沒有影響的程度,所以不能去掉勵磁阻抗而將T形等值電路簡化成一字形等值電路。3 . 20 異步電動機的過載倍數、起動轉矩倍數有何意義?它們是否越大越好? 答: 異步電動機的過載倍數表示電動機的過載能力,用最大轉矩與額定轉矩之比來

11、表示,即= 起動轉矩倍數表示電動機起動時帶負載的能力,等于起動轉矩與額定轉矩之比,即=較大時, 電動機的過載能力較大, 較大時, 電動機起動時帶負載的能力較大,但它們不是越大越好,因為電動機的最大轉矩是一定的, 過大時,就小, 電動機帶額定負載的能力降低,這是不可取的,一般為1.82.2, 為2左右。3 . 21 異步電動機帶負載起動,負載越大,起動電流是不是越大?為什么? 答: 異步電動機帶負載起動, 起動電流與負載大小無關,并不是負載越大,起動電流就越大。轉子電流= , 起動時s=1, 起動時的轉子電流 , 與負載無關,所以起動電流即定子電流 也與負載無關,只不過負載越大, 起動加速度就變

12、小, 起動時間變長。3 . 22 異步電動機在何種條件下的機械特性是固有機械特性? 答: 異步電動機定子繞組接額定頻率的額定電壓,定、轉子回路不串接任何元器件得到的機械特性就是固有機械特性。3 . 23 試簡述三相異步電動機的運行性能優劣主要通過哪些技術指標來反映? 答: 三相異步電動機的運行性能優劣主要通過功率因數和效率等技術指標來反映, 功率因數越高, 運行性能越優越; 效率越高, 能量利用率高,運行性能越優越。另外，最大轉矩越大，電動機帶負載能力越大; 起動轉矩越大，電動機帶負載起動能力越大。3 . 24 三相異步電動機T形等值電路的參數主要通過什么實驗來測定? 答: 三相異步電動機T形

13、等值電路的參數主要通過空載實驗和短路實驗來測定。通過空載實驗測定電動機的勵磁阻抗和鐵損耗及機械損耗。通過短路實驗測定電動機的短路阻抗,短路實驗又稱堵轉實驗。3 . 25 為什么三相異步電動機的功率因數總是滯后的? 答: 三相異步電動機要從電網吸收滯后的勵磁電流產生磁場;定子和轉子繞組都是感性負載,所以三相異步電動機的功率因數總是滯后的。3 . 26 為什么要進行頻率折算?折算應遵循什么樣的基本原則? 答: 三相異步電動機運行時,定子電流頻率為,轉子電流頻率為,定、轉子電流頻率不相等, 對不同頻率的電量列出的方程組不能聯立求解,也不能根據它們求出等值電路和相量圖。所以要把轉子的頻率折合,使定、轉

14、子有相同的頻率。頻率折算的原則是保持轉子磁動勢不變,也就是保持轉子電流不變。3 . 27 說明三相異步電動機等值電路中,參數、 、 、 、各代表什么意義?三相異步電動機轉子附加電阻( 1 - s)/ s 是如何產生的?它代表什么物理意義? 答: 、分別表示三相異步電動機定子一相繞組的電阻和電抗;、 分別表示轉子一相繞組的電阻和電抗折算到定子的折算值; 、分別表示勵磁電阻和電抗。轉子附加電阻( 1 - s)/ s 是頻率折算產生的, 它代表了電動機輸出的機械功率3 . 28 一臺三相異步電動機,額定運行時轉速=1 450 r /min,問這時傳遞到轉子的電磁功率有百分之幾消耗在轉子電阻上?有百分

15、之幾轉化成機械功率?解: 電磁功率、總機械功率、轉子銅損耗之間的比例為 =1 ( 1 - s) s,所以傳遞到轉子的電磁功率中有3.3%消耗在轉子電阻上, 有96.7%轉化成機械功率。3 . 29一臺三相異步電動機,額定功率=25 kW ,額定電壓=380 V ,額定轉速=1 470 r /min,額定效率=86% ,額定功率因數cos=0 . 86 ,求電動機額定運行時的輸入功率和額定電流。 解: = 3 . 30 一臺三相異步電動機,額定功率=7 . 5 kW ,額定電壓=380 V ,額定轉速=971 r /min,額定功率因數cos=0 . 786 ,定子三角形聯結。額定負載運行時,定

16、子銅損耗=386 W ,鐵損耗=214 .5 W ,機械損耗=100 W ,附加損耗=112 . 5 W ,求額定負載運行時: ( 1 )轉子電流頻率; ( 2 )轉子銅損耗; ( 3 )電磁功率; ( 4 )定子電流; ( 5 )效率; ( 6 )畫出功率流程圖,標明各部分功率及損耗。 解: ( 1 ) ( 2 ) 電磁功率 轉子銅損耗 ( 3 )電磁功率 ( 4 )( 5 )效率 ( 6 )功率流程圖如題3.30圖 題3.30圖3 . 31 一臺四極三相異步電動機,額定功率=55 kW ,額定電壓=380 V ,額定負載運行時,電動機的輸入功率 =59 . 5 kW ,定子銅損耗=1 09

17、1 W ,鐵損耗=972 W ,機械損耗=600 W ,附加損耗=1 100 W 。求額定負載運行時: ( 1 )額定轉速; ( 2 )電磁轉矩; ( 3 )輸出轉矩; ( 4 )空載轉矩。解: ( 1 ) = ( 2 )電磁轉矩 ( 3 )輸出轉矩 ( 4 )空載轉矩 或者 3 . 32 一臺八極三相異步電動機,額定功率=200 kW ,額定電壓=380 V ,額定轉速=735 r /min,過載倍數=2 . 2 ,求: ( 1 )該電動機轉矩的實用公式; ( 2 )當s=0. 015時的電磁轉矩; ( 3 )電動機拖動1 200 N ·m負載時的轉速。解: ( 1 ) 轉矩的實用

18、公式 = ( 2 ) ( 3 ) 利用機械特性的線性表達式,認為轉矩與轉速成成正比,即 = 3 . 33 一臺四極三相異步電動機,額定功率=25 kW ,額定電壓=380 V ,額定轉速=1 450 r /min,過載倍數=2 . 6 ,求: ( 1 )額定轉差率; ( 2 )額定轉矩; ( 3 )最大轉矩; ( 4 )臨界轉差率。 解: ( 1 )額定轉差率 ( 2 )額定轉矩 ( 3 )最大轉矩 ( 4 )臨界轉差率 3 . 34 一臺八極三相異步電動機,額定功率=10 kW ,額定電壓=380 V ,額定轉速=720 r /min,過載倍數=2 . 2 ,求: ( 1 )最大轉矩; ( 2 )臨界轉差率; ( 3 )電磁轉矩實用公式。 解: ( 1 ) 最大轉矩 ( 2 )臨界轉差率 ( 3 )電磁轉矩實用公式 3 . 35 設一臺三相異步電動機的銘牌標明其額定頻率=50 Hz ,額定轉速=965 r /min,問電動機的極對數和額定轉差率為多少?若另一臺三相異步電動機極數為2 p=10 , =50 Hz ,轉差率=0 . 04 , 問該電動機的額定轉速為多少? 答: 額定頻率=50 Hz ,額定轉速=965 r /min的電動機,其同步轉速,由 可知,額定轉差率 =當電動機極數為2 p=10 , =