单元练习一交流电机单元 一、名词解析： 1、异步电动机定子的作用：定子的主要作用是用来产生旋转磁场，它包括铁心、 绕细和机感 2、转子的作用：转子的主要作用是带动其它机械设备旋转，由铁心、转轴和转 子绕组构成。 3、异步电动机的转差率：电动机的旋转磁场与转子的转速之差叫做转差，转差 与同步转速（或旋转磁场转速）之比叫转差率。 4、异步电动机的转矩特性：异步电动机的转矩特性是指转矩与转差率之间的关 系」 5、变极调速：当电源频率不变时，改变电机的磁极对数（变绕组接线），电机的 转速将随之改变的调速方法为变极调速。 6、变频调速：变频调速是指改变通入定子绕组电流的频率而实现的调速。 7、反接制动：反接制动是利用改变电动机定子绕组的电源相序、产生反向的制 动转矩，而迫使电动机迅速停止转动的方法。 8、能耗制动：能耗制动是指利用转子惯性转动切割磁力线而产生制动转矩，就 是说把转子的能量消耗在转子回路的电阻上。 9、异步电动机的降压起动：降压起动是利用起动设备降低加到电动机定子绕组 上的电压，以成小起动电流。 10、断相运行：由于某种原因而使电动机缺少一相而运行 二、简答题： 1、交流异步电动机的频率、极数和同步转速之间有什么关系？ 答：交流异步电动机的频率￡、极数2P和同步转速m之间的关系可用一条公式 来描述：n=60f1P 2、解释异步电动机“异步”两字的由来？ 答：从异步电动机的工作原理可以知道，只有转子与旋转磁场之间存在相对运动， 转子绕组中才可能产生感应电流，并因此产生转矩，可见异步电动机工作的必要 条件是转子与旋转磁场不能同步旋转，它们之间必须存在一定的转差，其“异步” 二字则源于此。 3、旋转磁场形成的条件是什么？ 答：旋转磁场形成的条件是 :一是空间对称放置的三相绕组，二是通入时间上对 称的三相电流。 4、旋转磁场的转动方向是由什么决定的？如何使三相异步电动机反转？ 答：旋转磁场的旋转方向取决于绕组中三相电流的相序，如果将定子绕组的三相
单元练习——交流电机单元 一、名词解析： 1、异步电动机定子的作用：定子的主要作用是用来产生旋转磁场，它包括铁心、 绕组和机座。 2、转子的作用：转子的主要作用是带动其它机械设备旋转，由铁心、转轴和转 子绕组构成。 3、异步电动机的转差率：电动机的旋转磁场与转子的转速之差叫做转差，转差 与同步转速(或旋转磁场转速)之比叫转差率。 4、异步电动机的转矩特性：异步电动机的转矩特性是指转矩与转差率之间的关 系。 5、变极调速：当电源频率不变时，改变电机的磁极对数(变绕组接线)，电机的 转速将随之改变的调速方法为变极调速。 6、变频调速：变频调速是指改变通入定子绕组电流的频率而实现的调速。 7、反接制动：反接制动是利用改变电动机定子绕组的电源相序、产生反向的制 动转矩，而迫使电动机迅速停止转动的方法。 8、能耗制动：能耗制动是指利用转子惯性转动切割磁力线而产生制动转矩，就 是说把转子的能量消耗在转子回路的电阻上。 9、异步电动机的降压起动：降压起动是利用起动设备降低加到电动机定子绕组 上的电压，以减小起动电流。 10、断相运行：由于某种原因而使电动机缺少一相而运行。 二、简答题： 1、交流异步电动机的频率、极数和同步转速之间有什么关系？ 答：交流异步电动机的频率 f、极数 2P 和同步转速 1 n 之间的关系可用一条公式 来描述： n1 60 f / P。 2、解释异步电动机“异步”两字的由来？ 答：从异步电动机的工作原理可以知道，只有转子与旋转磁场之间存在相对运动， 转子绕组中才可能产生感应电流，并因此产生转矩，可见异步电动机工作的必要 条件是转子与旋转磁场不能同步旋转，它们之间必须存在一定的转差，其“异步” 二字则源于此。 3、旋转磁场形成的条件是什么？ 答：旋转磁场形成的条件是：一是空间对称放置的三相绕组，二是通入时间上对 称的三相电流。 4、旋转磁场的转动方向是由什么决定的？如何使三相异步电动机反转？ 答：旋转磁场的旋转方向取决于绕组中三相电流的相序，如果将定子绕组的三相
电源线中的任意两相交换，则绕组中三相电流的相序即与原来的方向相反，旋转 磁场也相应地反向旋转，电动机即反转。 5、三相异步电动机若只接两相电源，能否转动起来，为什么？ 答：三相异步电动机若只接两相电源，在电机中只能产生脉振磁场而不是旋转磁 场，无起动转矩，电动机就不能起动。 6 一般三相异步电动机的起动转矩倍数、最大转矩倍数、临界转差率及额定转 差率的大致范围怎样？ 答：起动转矩倍数：0.8-1.8，最大转矩倍数：1.6-2.8，临界转差率：0.10.2， 额定转差率：0.02-0.06。 7、一台三相异步电动机当转子回路的电阻增大时，给电动机的起动电流、起动 转矩带来什么影响 答：起动电流减小，起动转矩增大。 8、什么叫三相异步电动机的起动？三相异步电动机的直接起动有什么特点？ 答：三相异步电动机的起动就是转子转速从零开始到稳定运行为止的这一过程 在额定电压下直接起动三相异步电动机，由 最初起动瞬间主磁通约减少到额 值的一半，功率因数很低，起动电流相当大而起动转矩并不大。 9、什么叫三相异步电动机的降压起动？有哪几种常用的方法？各有何特点？ 答：降压起动是指电动机在起动时降低加在定子绕组上的电压，起动结束后加额 定电压运行的起动方式：常有：定子串接电抗器的降压起动，Y△起动，自耦变 压器起动 (1)定子串接电抗器的降压起动，定子串电抗器起动，降低了起动电流，但起 动转矩降低得更多。因此，定子串电抗器起动，只能用于空载和轻载。 (2)Y.△降压起动设备简单，成本低。但起动转矩降低很多，多用于空载或 轻载起动的设各上」 (3) 自耦变压器起动不受电动机绕组连接的影响 可以根据需要选择分接头 可以实现不同要求的降压，缺点是设备体积大，投资高。适用于不需频繁 起动的大容量电动机。 10、绕线式异步由动机常用的昆动方法有那几种？各有何特点？ 答：绕线式异步电动机常用的起动方法有转子串接电阻器起动和转子串频敏变阻 器起动两种。(1)转子串接电阻器起动：起动过程中功率因数高，但设备投资大 维修不便。(2)转子串频敏变阻器起动：频敏变阻器静止无触点，结构简单，成 本低，大大提高了转子回路功率因数，既限制了起动电流，又提高了起动转矩， 应用较为广污 11、什么叫三相异步电动机的调速？有哪几种调速方法？分别有什么优缺点 答：调速是指在生产机械负载不变的情况下，人为地改变电动机定子、转子电路 中的有关参数，来达到速度变化的目的，常用的有变极调速、变频调速和改变转 差率三种调速方法。变极调速：所需的设备简单、体积小、重量轻，具有较硬的
电源线中的任意两相交换，则绕组中三相电流的相序即与原来的方向相反，旋转 磁场也相应地反向旋转，电动机即反转。 5、三相异步电动机若只接两相电源，能否转动起来，为什么？ 答：三相异步电动机若只接两相电源，在电机中只能产生脉振磁场而不是旋转磁 场，无起动转矩，电动机就不能起动。 6、一般三相异步电动机的起动转矩倍数、最大转矩倍数、临界转差率及额定转 差率的大致范围怎样？ 答：起动转矩倍数：0.8~1.8，最大转矩倍数：1.6~2.8，临界转差率：0.1~0.2， 额定转差率：0.02~0.06。 7、一台三相异步电动机当转子回路的电阻增大时，给电动机的起动电流、起动 转矩带来什么影响？ 答：起动电流减小，起动转矩增大。 8、什么叫三相异步电动机的起动？三相异步电动机的直接起动有什么特点？ 答：三相异步电动机的起动就是转子转速从零开始到稳定运行为止的这一过程； 在额定电压下直接起动三相异步电动机，由于最初起动瞬间主磁通约减少到额定 值的一半，功率因数很低，起动电流相当大而起动转矩并不大。 9、什么叫三相异步电动机的降压起动？有哪几种常用的方法？各有何特点？ 答：降压起动是指电动机在起动时降低加在定子绕组上的电压，起动结束后加额 定电压运行的起动方式；常有：定子串接电抗器的降压起动，Y-△起动，自耦变 压器起动。 （1） 定子串接电抗器的降压起动，定子串电抗器起动，降低了起动电流，但起 动转矩降低得更多。因此，定子串电抗器起动，只能用于空载和轻载。 （2） Y- △降压起动设备简单，成本低。但起动转矩降低很多，多用于空载或 轻载起动的设备上。 （3） 自耦变压器起动不受电动机绕组连接的影响，可以根据需要选择分接头， 可以实现不同要求的降压，缺点是设备体积大，投资高。适用于不需频繁 起动的大容量电动机。 10、绕线式异步电动机常用的起动方法有哪几种？各有何特点？ 答：绕线式异步电动机常用的起动方法有转子串接电阻器起动和转子串频敏变阻 器起动两种。（1）转子串接电阻器起动：起动过程中功率因数高，但设备投资大， 维修不便。（2）转子串频敏变阻器起动：频敏变阻器静止无触点，结构简单，成 本低，大大提高了转子回路功率因数，既限制了起动电流，又提高了起动转矩， 应用较为广泛。 11、什么叫三相异步电动机的调速？有哪几种调速方法？分别有什么优缺点？ 答：调速是指在生产机械负载不变的情况下，人为地改变电动机定子、转子电路 中的有关参数，来达到速度变化的目的，常用的有变极调速、变频调速和改变转 差率三种调速方法。变极调速：所需的设备简单、体积小、重量轻，具有较硬的
机械特性，稳定性好。但这种调速是有级调速，且绕组结构复杂、引出头较多， 调速极数较少：变频调速：优点是能平滑无级调速、调速范围广、效率高，特性 硬度不变，系统稳定性好，还可以通过调频改善起动性能，缺点是系统较复杂 成本较高 12、如何改变三相异步电动机的转向？ 答：改变三相异步电动机旋转磁场的方向即可改变电动机的转向，可将电动机任 意两相绕组的电源接线互调，即可改变旋转磁场的转向，电动机的转向随即改变。 13、什么叫三相异步电动机的制动？制动方法有哪些？ 答：当电磁转矩和转速的方向相反时，电动机处于制动状态，根据转矩和转速的 不同情况，制动方法分为：回馈制动、反接制动、到拉反转及能耗制动等。 14、单相异步电动机的起动转矩为零，为什么？ 答：因为单相异步电动机只有一个绕组，只能产生脉动磁场，不能形成旋转磁场， 因此没有起动转矩。 15、三相异步电动机起动前一相断路会立生什么样的磁场，能否起动？ 答：产生类似单相异步电动机的脉动磁场，不能形成旋转磁场，没有起动转矩 因此不能起动。 16、绘出电容分相式与电容运转式单相异步电动机的接线图，并说明如何改变其 转向。 (转子 单相分相式异步电动机的转向取决于旋转磁场的方向，只要将主绕组或副绕组 的两个出线端对调，使旋转磁场反向旋转，电动机即可反转。 17、根据什么情况决定异步电动机可以全压起动还是应该采取降压措施？ 答： 一般对于经常起动的电动机来说，如果它的容量不大于供电变压器容量的 20%都可以直接起动。否则应采取降压措施。 18、异步电动机低压云行的帝害是什么？应怎样采取相应错施？ 答：电动机低压运行时，转速下降 ,电压越低 ,电流反会越大。电机温升增高影 响寿命，严重时会烧坏电机。当电压下降10%时，电动机负载应诚小20%左右， 如电网电压下降过多，应停止使用电动机
机械特性，稳定性好。但这种调速是有级调速，且绕组结构复杂、引出头较多， 调速极数较少；变频调速：优点是能平滑无级调速、调速范围广、效率高，特性 硬度不变，系统稳定性好，还可以通过调频改善起动性能，缺点是系统较复杂， 成本较高。 12、如何改变三相异步电动机的转向？ 答：改变三相异步电动机旋转磁场的方向即可改变电动机的转向，可将电动机任 意两相绕组的电源接线互调，即可改变旋转磁场的转向，电动机的转向随即改变。 13、什么叫三相异步电动机的制动？制动方法有哪些？ 答：当电磁转矩和转速的方向相反时，电动机处于制动状态，根据转矩和转速的 不同情况，制动方法分为：回馈制动、反接制动、到拉反转及能耗制动等。 14、单相异步电动机的起动转矩为零，为什么？ 答：因为单相异步电动机只有一个绕组，只能产生脉动磁场，不能形成旋转磁场， 因此没有起动转矩。 15、三相异步电动机起动前一相断路会产生什么样的磁场，能否起动？ 答：产生类似单相异步电动机的脉动磁场，不能形成旋转磁场，没有起动转矩， 因此不能起动。 16、绘出电容分相式与电容运转式单相异步电动机的接线图，并说明如何改变其 转向。 答： 转子 A B . IA . IB 转子 A B . IA . IB 单相分相式异步电动机的转向取决于旋转磁场的方向，只要将主绕组或副绕组 的两个出线端对调，使旋转磁场反向旋转，电动机即可反转。 17、根据什么情况决定异步电动机可以全压起动还是应该采取降压措施 ？ 答：一般对于经常起动的电动机来说，如果它的容量不大于供电变压器容量的 20％都可以直接起动。否则应采取降压措施。 18、异步电动机低压运行的危害是什么？应怎样采取相应措施？ 答：电动机低压运行时，转速下降，电压越低，电流反会越大。电机温升增高影 响寿命，严重时会烧坏电机。当电压下降 10％时，电动机负载应减小 20％左右， 如电网电压下降过多，应停止使用电动机
19、单相交流电动机在一个绕组产生的脉动磁场下能否使单相电动机起动？在什 么条件下才能使由动机起动？ 答：只有一个绕组产生的脉动磁场不会旋转，所以不能使单相电动机起动。只要 有 个外力使转子转动一下，则转子就能继续转动，为了解决单相电动机起动问 题，常用的办法是在定子上安装两套绕组。 20、二相异步申动机合闸后噙哈响，转不起来的原因有那些？ 答：外部原因：()电源缺相：2电源电压过低：()负载过重 异步电动机内部故障：(4)定子绕组一相断线；（⑤）转子断线或断条：(6)气隙不均 匀造成扫膛。 三、问答题： 1、简述三相异步电动机的主要结构及各部分的作用 答：三相异步电动机主要由定子和转子两大部分组成，定子与转子之间是气隙。 定子：定子由机座、定子铁心和定子绕组三部分组成。 1)机座的作用主要是固定与支撑定子铁心： 2)定子铁心是异步电动机磁路的一部分，铁心内圆上冲有均匀分布的槽，用于 嵌放定子绕组 3)定子绕组是对称的三相绕组，当通入三相对称的交流电时，产生旋转磁场， 并与转子绕组相互作用，实现能量的转换与传递。 转子：转子是电动机的转动部分，由转子铁心、转子绕组及转轴等部件组成，它 的作用是带动其它机械设备旋转。 1)转子铁心的作用和定子铁心的作用相同，也是电动机磁路的一部分，且用来 嵌放转子绕组 2)转子绕组的作用是切割磁力线产生感应电流，并因此产生电磁转矩。根据结 构不同可分为绕线式爪子和鼠笼式转子两种。 2、三相异步电动机铭牌上标明：“额定电压380/220V,接法Y/△”。当电源电压 为380伏时，能否采用Y -△起动器起动？为什么？ 答：不能采用 因这种异步电动机定子每相绕组的额定电压为220伏，而供电的电网电压是 380伏。若采用Y一△起动器降压起动，则在起动时定子绕组接成Y形，每相绕 组实际承受电压恰与每相绕组的额定电压相符，这时异步电动机被直接起动，得 不到降压起动的效果。 而当转换为运行时，定子绕组接成△形， 这时异步电动机 每相绕组承受的电压即为电网线电压380伏，超过其定子绕组的额定电压220 伏，将使定子绕组中的电流大幅度上升，导致异步电动机绕毁。 3、三相异步电动机新开一相电源时，会出现哪些现象？为什么电动机不允许长 时间缺相标行？ 答：三相异步电动机断开一相电源时， 会出现下列现象： (1)声音异常：(2)转子转速下降：(3)输出功率减小：(4)断相电流表无指示，其它 两相电流升高：（⑤）绕组过热使异步电动机温度升高。 长时间缺相运行的后果：当异步电动机缺相运行时，定子三相旋转磁场变为
19、单相交流电动机在一个绕组产生的脉动磁场下能否使单相电动机起动？在什 么条件下才能使电动机起动？ 答：只有一个绕组产生的脉动磁场不会旋转，所以不能使单相电动机起动。只要 有一个外力使转子转动一下，则转子就能继续转动，为了解决单相电动机起动问 题，常用的办法是在定子上安装两套绕组。 20、三相异步电动机合闸后嗡嗡响，转不起来的原因有哪些？ 答：外部原因：(1)电源缺相；(2)电源电压过低；(3)负载过重。 异步电动机内部故障：(4)定子绕组一相断线；(5)转子断线或断条；(6)气隙不均 匀造成扫膛。 三、问答题： 1、简述三相异步电动机的主要结构及各部分的作用。 答：三相异步电动机主要由定子和转子两大部分组成，定子与转子之间是气隙。 定子：定子由机座、定子铁心和定子绕组三部分组成。 1）机座的作用主要是固定与支撑定子铁心； 2）定子铁心是异步电动机磁路的一部分，铁心内圆上冲有均匀分布的槽，用于 嵌放定子绕组； 3）定子绕组是对称的三相绕组，当通入三相对称的交流电时，产生旋转磁场， 并与转子绕组相互作用，实现能量的转换与传递。 转子：转子是电动机的转动部分，由转子铁心、转子绕组及转轴等部件组成，它 的作用是带动其它机械设备旋转。 1）转子铁心的作用和定子铁心的作用相同，也是电动机磁路的一部分，且用来 嵌放转子绕组； 2）转子绕组的作用是切割磁力线产生感应电流，并因此产生电磁转矩。根据结 构不同可分为绕线式爪子和鼠笼式转子两种。 2、三相异步电动机铭牌上标明：“额定电压 380/220V，接法 Y/△”。当电源电压 为 380 伏时，能否采用 Y—△起动器起动？为什么？ 答：不能采用。 因这种异步电动机定子每相绕组的额定电压为 220 伏，而供电的电网电压是 380 伏。若采用 Y—△起动器降压起动，则在起动时定子绕组接成 Y 形，每相绕 组实际承受电压恰与每相绕组的额定电压相符，这时异步电动机被直接起动，得 不到降压起动的效果。而当转换为运行时，定子绕组接成△形，这时异步电动机 每相绕组承受的电压即为电网线电压 380 伏，超过其定子绕组的额定电压 220 伏，将使定子绕组中的电流大幅度上升，导致异步电动机绕毁。 3、三相异步电动机断开一相电源时，会出现哪些现象？为什么电动机不允许长 时间缺相运行？ 答：三相异步电动机断开一相电源时，会出现下列现象： (1)声音异常；(2)转子转速下降；(3)输出功率减小；(4)断相电流表无指示，其它 两相电流升高；(5)绕组过热使异步电动机温度升高。 长时间缺相运行的后果：当异步电动机缺相运行时，定子三相旋转磁场变为
单相脉动磁场，使异步电动机的转矩显著减小，从而转速下降。由于未熔断相电 流增大，将使其绕组温度急骤上升，最后导致异步电动机绕组烧毁。因此不允许 长时间缺相运行。 四、计算题： 1、若某地交流电的频率为60赫，那么一对磁极和二对磁极的三相交流电动机的 同步转速各为多少？ 解：根据公式m=60f1P 则有：一对磁极电机的同步转速n1=3600(rmin) 二对磁极电机的同步转速n2=1800(rmin) ，一台三相六极电动机，频率为50赫，转子转速为970转/分，其转差率是多 解：六极电动机有3对磁极，即P=3,因此同步转速m,=60f1P=60x50/3=1000 (r/min) 所以转差率5=”-_1000-970-003 21 1000 3、已知一台有两对磁极的三相异步电动机，额定转速nv=1760rmi,电源频率 ∫=60Hz,试求额定运行时，定子旋转磁场的同步转速和额定转差率。 解：定子旋转磁场的同步转速：n=60f/P=60x60/2=1800(c/min): 额定转差率S=”-”_1800-1760=0.02 1800 4、一台三相八极异步电动机参数为：额定容量P、=260KW,额定电压Uw=380V 额定频率，=50Hz,额定转速nw=722 r/min,过载能力1=2.13。求(1)额定转 差率；(2)最大转矩对应的转差率；(3)额定转矩；(4)最大转矩。 解：同步转速m,=60f1/P=60×50/4=750(r/min) 额定转差率5，=”-m=0.037 n. 颜定转矩，=9302=950 ny 260=3439(N·m 最大转矩T=T=2.13x3439=7325(N·m)
单相脉动磁场，使异步电动机的转矩显著减小，从而转速下降。由于未熔断相电 流增大，将使其绕组温度急骤上升，最后导致异步电动机绕组烧毁。因此不允许 长时间缺相运行。 四、计算题： 1、若某地交流电的频率为 60 赫，那么一对磁极和二对磁极的三相交流电动机的 同步转速各为多少？ 解：根据公式 n1 60 f / P 则有：一对磁极电机的同步转速 n1＝3600(r/min) 二对磁极电机的同步转速 n2＝1800(r/min) 2、一台三相六极电动机，频率为 50 赫，转子转速为 970 转/分，其转差率是多 少？ 解：六极电动机有 3 对磁极，即 P=3，因此同步转速 n1 60 f / P =60x50/3=1000 (r/min) 所以转差率 S＝ 1 1 n n n = 1000 1000 970 =0.03 3、已知一台有两对磁极的三相异步电动机，额定转速 N n =1760r/min，电源频率 1 f =60Hz，试求额定运行时，定子旋转磁场的同步转速和额定转差率。 解：定子旋转磁场的同步转速： n1 60 f / P =60x60/2=1800 (r/min)； 额定转差率 S＝ 1 1 n n n = 1800 1800 1760 =0.022 4、一台三相八极异步电动机参数为：额定容量 PN =260KW，额定电压 U N =380V， 额定频率 N f =50Hz，额定转速 N n =722r/min，过载能力 =2.13。求（1）额定转 差率；（2）最大转矩对应的转差率；（3）额定转矩；（4）最大转矩。 解：同步转速 n1 60 f / P 6050/ 4 =750（r/min） 额定转差率 N s = 1 1 n n nN =0.037 额定转矩 TN = N N n P 9550 = 722 260 9550 =3439（N·m） 最大转矩 Tm =TN =2.13 x 3439 = 7325（N·m）
7325-339(hmn 最大转矩时对应的转速”-9502-950： 最大转矩对应的转差率；=”-”0.548
最大转矩时对应的转速 ' n = 7325 260 9550 9550 m N T P =339（r/min） 最大转矩对应的转差率 ' s = 1 ' 1 n n n =0.548