機電與控制技術答案

1、第四章4.1 有一臺四極三相異步電動機，電源電壓的頻率為 50H Z ，滿載時電動機的轉差率為0.02 求電動機的同步轉速、轉子轉速和轉子電流頻率n 0=60f/pS=(n 0 -n)/ n 0=60*50/20.02=(1500-n)/1500=1500r/minn=1470r/min電動機的同步轉速1500r/min. 轉子轉速 1470 r/min,轉子電流頻率 .f2 =Sf 1 =0.02*50=1 H Z4.2 將三相異步電動機接三相電源的三根引線中的兩根對調， 此電動 機是否會反轉？為什么？ 如果將定子繞組接至電源的三相導線中的任意兩根線對調 , 例如 將 B,C 兩根線對調 ,

2、 即使 B 相遇 C 相繞組中電流的相位對調 , 此 時 A 相繞組內的電流導前于 C 相繞組的電流 2/3 因此旋轉方 向也將變?yōu)?A-C-B 向逆時針方向旋轉 ,與未對調的旋轉方向相 反.4.3 有一臺三相異步電動機， 其 nN=1470r/min, 電源頻率為 50H Z。 設在額定負載下運行，試求： 定子旋轉磁場對定子的轉速；1500 r/min 定子旋轉磁場對轉子的轉速；30 r/min 轉子旋轉磁場對轉子的轉速；30 r/min 轉子旋轉磁場對定子的轉速；1500 r/min 轉子旋轉磁場對定子旋轉磁場的轉速。0 r/min4.4 當三相異步電動機的負載增加時， 為什么定子電流會隨

3、轉子電流 的增加而增加？因為負載增加 n 減小 ,轉子與旋轉磁場間的相對轉速 ( n0-n) 增加 , 轉子導體被磁感線切割的速度提高 , 于是轉子的感應電動勢增加 , 轉子 電流特增加 ,. 定子的感應電動使因為轉子的電流增加而變大 ,所以定 子的電流也隨之提高 .4.5 三相異步電動機帶動一定的負載運行時， 若電源電壓降低了， 此 時電動機的轉矩、電流及轉速有無變化？如何變化？若電源電壓降低 , 降低瞬間 電動機的轉矩減小 , 電流也減小 . 轉速不變 .4.6 有一臺三相異步電動機，其技術數(shù)據(jù)如下表所示。型號PN/kWUN/V滿載時Ist /I NTst /TNTmax /T N-1nN

4、/r ·minIN/AN× 100cos Y132S-63220/380960 12.8/7.2 830.756.52.02.0試求：線電壓為 380V 時，三相定子繞組應如何接法？求 n 0,p,S N,TN,Tst,T max 和 Ist ；額定負載時電動機的輸入功率是多少？ 線電壓為 380V 時，三相定子繞組應為 Y 型接法 . TN=9.55P N/n N=9.55*3000/960=29.8NmTst/ T N=2Tst=2*29.8=59.6 NmTmax / T N=2.0Tmax =59.6 NmIst /I N=6.5I st =46.8A一般 n N

5、=(0.94-0.98)n 0n 0=n N /0.96=1000r/minSN= (n 0-n N)/ n 0=(1000-960)/1000=0.04P=60f/ n 0=60*50/1000=3 =PN/P 輸入P 輸入 =3/0.83=3.614.7 三相異步電動機正在運行時，轉子突然被卡住，這時電動機的 電流會如何變化？對電動機有何影響？ 電動機的電流會迅速增加 ,如果時間稍長電機有可能會燒毀 .4.8 三相異步電動機斷了一根電源線后，為什么不能啟動？而在運 行時斷了一線， 為什么仍能繼續(xù)轉動？這兩種情況對電動機將產(chǎn) 生什么影響？三相異步電動機斷了一根電源線后，轉子的兩個旋轉磁場分別

6、 作用于轉子而產(chǎn)生兩個方向相反的轉矩， 而且轉矩大小相等。 故 其作用相互抵消， 合轉矩為零，因而轉子不能自行啟動，而在運 行時斷了一線， 仍能繼續(xù)轉動轉動方向的轉矩大于反向轉矩， 這兩種情況都會使電動機的電流增加4.9 三相異步電動機在相同電源電壓下，滿載和空載啟動時，啟動 電流是否相同？啟動轉矩是否相同？三相異步電動機在相同電源電壓下，滿載和空載啟動時，啟動電 流 和 啟 動 轉 矩 都 相 同 。 Tst =KR 2u 2 /(R 22+X220)I=4.44f 1N2/R與 U ，R2，X20 有關4.10 三相異步電動機為什么不運行在 Tmax 或接近 Tmax 的情況下 ?根據(jù)異步

7、電動機的固有機械特性在 Tmax 或接近 Tmax 的情況下 運行是非常不穩(wěn)定的，有可能造成電動機的停轉。4.11 有一臺三相異步電動機，其銘牌數(shù)據(jù)如下：PN/kWnN/r · min -1UN/V N ×100cos NIst/I NTst/T NTmax /T N接 法401470380900.96.51.22.0 當負載轉矩為 250N · m 時，試問在 U=U N 和 U=0.8U N 兩 種情況下電動機能否啟動？TN =9.55 P N/ n N=9.55*40000/1470 =260NmTst/T N=1.2Tst=312NmTst=KR 2U2/

8、 （R22+X202）=312 Nm312 Nm>250 Nm所以 U=U N 時 電動機能啟動。當 U=0.8U 時Tst=（0.82）KR2U2/ （R22+X202）=0.64*312=199 NmTst<T L 所以電動機不能啟動。 欲采用 Y-換接啟動,當負載轉矩為 0.45 T N和 0.35 T N兩種 情況下 , 電動機能否啟動？Tst Y=Tst /3=1.2* T N /3=0.4 T N當負載轉矩為 0.45 T N 時電動機不能啟動當負載轉矩為 0.35 T N 時電動機能啟動 若采用自耦變壓器降壓啟動，設降壓比為 0.64 ，求電源線路 中通過的啟動電流和

9、電動機的啟動轉矩。IN= PN/ U NN cos N 3=40000/1.732*380*0.9*0.9=75AIst/I N=6.5I st =487.5A降壓比為 0.64 時電流 =K2 Ist=0.64 2*487.5=200A電動機的啟動轉矩 T= K 2 Tst=0.64 2312=127.8 Nm4.12 雙鼠籠式、深槽式異步電動機為什么可以改善啟動性能？高轉 差率鼠籠式異步電動機又是如何改善啟動性能的？ 因為雙鼠籠式電動機的轉子有兩個鼠籠繞組，外層繞組的電阻 系數(shù)大于內層繞組系數(shù)，在啟動時 S=1 ，f2=f，轉子內外兩層繞 組的電抗都大大超過他們的電阻， 因此，這時轉子電流

10、主要決定 于轉子電抗，此外外層的繞組的漏電抗小于內層繞組的漏電抗， 因此外籠產(chǎn)生的啟動轉矩大， 內層的啟動轉矩小， 啟動時起主要 作用的是外籠。深槽式異步電動機的啟動性能得以改善的原理。 是基于電流的 集膚效應。 處于深溝槽中得導體， 可以認為是沿其高度分成很多 層。各層所交鏈漏磁通的數(shù)量不同， 底層一層最多而頂上一層最 少，因此，與漏磁通相應的漏磁抗，也是底層最大 而上面最小， 所以相當于導體有效接面積減小，轉子有效電阻增加 ，使啟動 轉矩增加。高轉差率鼠籠式異步電動機轉子導體電阻增大， 即可以限制啟 動電流，又可以增大啟動轉矩，轉子的電阻率高，使轉子繞組電 阻加大。4.13 線繞式異步電動

11、機采用轉子串電阻啟動時，所串電阻愈大，啟動轉矩是否也愈大？ 線繞式異步電動機采用轉子串電阻啟動時， 所串電阻愈大， 啟 動轉矩愈大4.14 為什么線繞式異步電動機在轉子串電阻啟動時，啟動電流減小 而啟動轉矩反而增大？Tst=KR2U2/ （R22+X202） 當轉子的電阻適當增加時，啟動 轉聚會增加。4.15 異步電動機有哪幾種調速方法？各種調速方法有何優(yōu)缺點？ 調壓 調速 這種辦法能夠無級調速，但調速范圍不大 轉子電路串電阻調速 這種方法簡單可靠， 但它是有機調速， 隨著轉速降低特性變軟， 轉子電路電阻損耗與轉差率成正比， 低速時損耗大。 改變極對數(shù)調速 這種方法可以獲得較大的啟動轉矩， 雖

12、然 體積稍大，價格稍高，只能有機調速，但是結構簡單，效率 高特性高，且調速時所需附加設備少。 變頻調速 可以實現(xiàn)連續(xù)的改變電動機的轉矩，是一種很 好的調速方法。4.16 什么叫恒功率調速？什么叫恒轉矩調速？ 恒功率調速是人為機械特性改變的條件下， 功率不變。 恒轉矩 調速是人為機械特性改變的條件下轉矩不變。4.17 異步電動機變極調速的可能性和原理是什么？其接線圖是怎樣的？假設將一個線圈組集中起來用一個線圈表示，但繞組雙速電動 機的定子每組繞組由兩各項等閑圈的半繞組組成。 半繞組串聯(lián)電 流相同，當兩個半繞組并聯(lián)時電流相反。 他們分別代表兩中極對 數(shù)。可見改變極對數(shù)的關鍵在于 使每相定子繞組中一

13、般繞組內 的電流改變方向。即改變定子繞組的接線方式來實現(xiàn)。A X改變即對數(shù)調速的原理4.18 異步電動機有哪幾種制動狀態(tài)？各有何特點？ 異步電動機有三種反饋制動 ,反接制動和能耗制動. 反饋制動當電動機的運行速度高于它的同步轉速 ,即 n1.>n 0 時一部電動機處于發(fā)電狀態(tài) . 這時轉子導體切割旋轉磁場的方向 與電動機狀態(tài)時的方向相反 . 電流改變了方向 ,電磁轉矩也隨之改 變方向 .反接制動 電源反接改變電動機的三相電源的相序 ,這就改變 了旋轉磁場的方向 ,電磁轉矩由正變到負 ,這種方法容易造成反轉 . 倒拉制動出現(xiàn)在位能負載轉矩超過電磁轉矩時候 , 例如起重機放 下重物時 ,機械

14、特性曲線如下圖 ,特性曲線由 a 到 b, 在降速最后電 動機反轉當?shù)竭_ d 時,T=T L 系統(tǒng)到達穩(wěn)定狀態(tài) ,能耗制動 首先將三項交流電源斷開 , 接著立即將一個低壓直流 電圓通入定子繞組 . 直流通過定子繞組后 ,在電動機內部建立了一 個固定的磁場 ,由于旋轉的轉子導體內就產(chǎn)生感應電勢和電流 ,該 電流域恒定磁場相互作用產(chǎn)生作用方向與轉子實際旋轉方向相反 的轉矩 , 所以電動機轉速迅速下降 ,此時運動系統(tǒng)儲存的機械能被 電動機轉換成電能消耗在轉子電路的電阻中 .4.19 試說明鼠籠式異步電動機定子極對數(shù)突然增加時，電動機的降 速過程。N 0 =60f/p p 增加定子的旋轉磁場轉速降低

15、,定子的轉速特隨 之降低 .4.20 試說明異步電動機定子相序突然改變時，電動機的降速過程。異步電動機定子相序突然改變 ,就改變了旋轉磁場的方向 ,電動機狀態(tài)下的機械特性曲線就由第一象限的曲線 1 變成了第三象限的曲線 2 但由于機械慣性的原因 ,轉速不能突變 ,系統(tǒng)運行點 a 只能 平移到曲線 2 的 b 點, 電磁轉矩由正變到負 , 則轉子將在電瓷轉矩 和服在轉矩的共同作用下迅速減速 ,在從點 b到點 c的整個第二相 限內 ,電磁轉矩和轉速 方向相反 ,.4.21 如圖 5.51 所示：為什么改變 QB 的接通方向即可改變單相異 步電動機的旋轉方向？定子上有兩個繞組 AX,BY, 一個是啟

16、動繞組 ,另一個是運行繞組 BY 上串有電容 .他們都鑲嵌在定子鐵心中 , 兩個繞組的軸線在空 間上垂直 ,繞組 BY 電路中串接有電容 C, 當選擇合適的參數(shù)使該 繞組中的電流 i A在相位上超前或滯后 iB ,從而改變 QB 的接通方 向即可改變單相異步電動機的旋轉方向4.22 單相罩極式異步電動機是否可以用調換電源的兩根線端來使 電動機反轉？為什么？不能 ,因為必須調換電容器 C 的串聯(lián)位置來實現(xiàn) ,即改變 QB 的接通位置 ,就可以改變旋轉磁場的方向 ,從而實現(xiàn)電動機的反轉 ,.4.23 同步電動機的工作原理與異步電機的有何不同？ 異步電動機的轉子沒有直流電流勵磁 ,它所需要的全部磁動

17、勢 均由定子電流產(chǎn)生 ,所以一部電動機必須從三相交流電源吸取滯 后電流來建立電動機運行時所需要的旋轉磁場 , 它的功率因數(shù)總 是小于 1 的 ,同步電動機所需要的磁動勢由定子和轉子共同產(chǎn)生 的當外加三相交流電源的電壓一定時總的磁通不變 ,在轉子勵磁 繞組中通以直流電流后 ,同一空氣隙中 ,又出現(xiàn)一個大小和極性固 定,極對數(shù)與電樞旋轉磁場相同的直流勵磁磁場 , 這兩個磁場的相 互作用 ,使轉子北電樞旋轉磁場拖動著一同步轉速一起轉動 .4.24 一般情況下，同步電動機為什么要采用異步啟動法？ 因為轉子尚未轉動時 ,加以直流勵磁 , 產(chǎn)生了旋轉磁場 ,并以同步 轉速轉動 ,兩者相吸 , 定子旋轉磁場

18、欲吸轉子轉動 ,但由于轉子的 慣性 ,它還沒有來得及轉動時旋轉又到了極性相反的方向 ,兩者又 相斥 ,所以平均轉矩為零 ,不能啟動，要采用異步啟動法。4.25 為什么可以利用同步電動機來提高電網(wǎng)的功率因數(shù)？ 當直流勵磁電流大于正常勵磁電流時 ,電流勵磁過剩 ,在交流方面 不僅無需電源供電 ,而且還可以向電網(wǎng)發(fā)出點感性電流與電感性 無功功率 ,正好補償了電網(wǎng)附近電感性負載 ,的需要 .使整個電網(wǎng) 的功率因數(shù)提高 .7.1 電動機的溫升與哪些因素有關？電動機銘牌上的溫升值其含義 是什么？電動機的溫升、溫度以及環(huán)境溫度三者之間有什么關 系？電動機的溫升與銅耗 ,鐵耗和機械損耗有關 . 電動機銘牌上的

19、溫 升值其含義是電動機絕緣許可的最高溫度 . 電動機的溫升、溫度 以及環(huán)境溫度三者之間是剛工作時電動機的溫度與周圍介質的 溫度之差很小 ,熱量的發(fā)散是隨溫度差遞增的 ,少量被發(fā)散法到空 氣中 ,大量被空氣吸收 .,因而溫度升高的較快 .隨著電動機溫度逐 漸升高 ,被電動機吸收的減少 ,而發(fā)散到空氣中的熱量增加 .7.2 電動機在運行中其電壓、電流、功率、溫升能否超過額定值？ 是何原因？ 電動機在運行中其電壓、電流、功率、溫升能超過額定值因為 保證電動機長期安全運行的必要條件是按發(fā)熱條件選擇電動機 功率的 ,只要保證max a7.3 電動機的選擇包括哪些內容？電動機的選擇包括 :1 電動機容量

20、.2 電動機電壓等級 ,3 電動額 定轉速 .4 電動機結構型式 .5 電動機的種類7.4 選擇電動機的容量時主要應考慮哪些因素？ 選擇電動機容量應根據(jù)三相基本原則進行 :1 發(fā)熱 :電動機在運 行的實際最高工作溫度等于或小于電動機的最高工作溫度 ,2 過 載能力 :短時間內承受高于額定功率的負載功率時保證 max a.當決定電動機容量的主要因素不是發(fā)熱而是電動機的過載能 力 ,即所選電動機的最大轉矩 Tmax 或最大電流 Imax 必須大于運行 過程中可能出現(xiàn)的最大負載電流 ILmax 和最大負載轉矩 Tlmax .3 啟 動能力 必須使電動機能可靠啟動 TL< stT N7.5 電動

21、機有哪幾種工作方式？當電動機的實際工作方式與銘牌上 標注的工作方式不一致時，應注意哪些問題？電動機有連續(xù)工作制 , 短時工作制 , 重復短時工作之三種方式 當電動機的實際工作方式與銘牌上標注的工作方式不一致時 , 應注意最高工作溫度是否小于電動機的最高許可工作溫度 , 啟動 轉矩是否大于負載轉矩 .7.6 一臺室外工作的電動機，在春、夏、秋、冬四季其實際允許的 使用容量是否相同？為什么？實際允許的使用容量不相同 ,周圍空氣的溫度發(fā)生了變化 , 對電 動機的散熱快慢有很大影響 .7.7 有 一抽 水站的 水 泵 向高 度 H=10m 處 送 水， 排 水量Q=500m 3/h ，水泵的效率1=0

22、.9，傳動裝置的效率2=0.78 ， 水的重度 r=1000kg/m 3 ，試選擇一臺電動機拖動水泵。PL=Q H/102 12=10*1000*500/102*0.9*0.78*3600=19.4KW查手冊選擇 Y200L2-6, 額定功率 22KW 滿載轉速是 970r/min, 最大轉矩 / 額定轉矩 =1.87.8 有一生產(chǎn)機械的實際負載轉矩曲線如題 7.8 圖所示，生產(chǎn)機械 要求的轉速 n N =1450r/min ，試選一臺容量合適的交流電動機 來拖動次生產(chǎn)機械。用等効轉矩法 ,先求初等効轉矩T= (4*20+9 2*10+4 2*40+7 2*40+12 2*6)/116=6.3 Nm等效功率是 PL =T dn/9550=6.3*1450/9550 =0.96KW查手冊選擇 Y90S-4 電動機 , 額定功率是 1.1KW. 滿載轉速1400r/min, 最大主轉矩 / 額定轉矩 =2.2 所選電動機的額定轉矩為 TN=9550P N/n N=9550*1.1/1400=7.5 Nm電動機的最大轉矩是 Tmax=2.2 T N=16.5 Nm >6.3 Nm所選電動機符合要求 .7.9 一生產(chǎn)機械需要直流電動機拖動，負載曲線如