《电机学》课程教学资源（复习资料）第四章异步电机习题.doc

第四章异步电机习题 (一)简答题 1. (课后题43)如何用转差率来区分二相异步电动机的各种运行状态答：根据转差率3的正负和大小，异步电机可分为电动机、发电机和电磁制动3种状态。当 0<s<1时，电机处于电动状态：当s<0时，电机处于发电机状态：当>1时，电机处于电磁制动状态。 2.(课后题44)为什么大中型交流电机的绕组大多采用双层短距绕组？答：采用双层短距绕组可以减小高次谐波绕组因数，从而削弱高次谐波，改善交流绕组的电动势和磁动势波形。 3.(课后题46)额定频率为50H2的三相异步电动机，接到60Hz的交流电源，其转速、磁通和空载电流是否变化，如何变化？答：由于UE-4.44,如果电源电压不变，则由于颊率增大，使主磁通减小，从而使空载电流变小：由于三相异步电动机的同步转速与频率成正比，而电动机的转速接近同步转速，因此，频率增大，转速变大。 4.(课后题49)为什么转子绕组自行闭合的三相异步电动机在理想空载时转子相当于开路，而在堵转时相当于转子短路？将绕线转子三相异步电动机的定子接到三相对称电源，转子开路，电机能否旋转，为什么？答：理想空载时，转差率s→0，异步电机等效电路中与转子所产生的机械功率相对应的等效电阻：三心→，因此理想空载时转子相当于开路，而在堵转时，一1，等效电阻：三风=0，因堵转时相当于转子短路。如果绕线转子异步电动机的转子开路，则定、转子绕组之间不能进行能量传递，因而转子也不能产生电磁转矩，电机就不能旋转。 5.(课后题412)异步电动机等效电路中电阻：形代表什么意义，能用电感或电容代替吗？答：电阻一三代表与转子所产生的机械功率相对应的等效电阻，消耗在此电阻中的功率 m,?。?代表实际电动机中所产生的总机械功率。这个等效电阻不能用电感或电容代替，因为电感、电容消耗无功功率，而电动机转子所产生的机械功率为有功功率。 (课后题413)如果电源电压下降，而负载转矩不变，对异步电动机的转速、定子电流、气隙磁通、功率因数各有什么影响？答：如果电源电压下降，由E=4.44可知，电机的气隙磁通将减小。因为负载转矩不变，电磁转矩也应与之平衡，转差率将增大，电机的转速会降低。由于转差率增大，转子侧阻抗减小，转子电流增大，根据磁动势平衡关系，定子电流相应增大由于磁通减小，定子的励磁电流减小，因此功率因数将升高。 7,(课后题94)普通笼型异步电动机在额定电压下起动时，为什么起动电流很大，而起动转矩并不大？

第四章异步电机习题（一）简答题 1. （课后题 4-3）如何用转差率 s 来区分二相异步电动机的各种运行状态? 答：根据转差率 s 的正负和大小，异步电机可分为电动机、发电机和电磁制动 3 种状态。当 0<s<1 时，电机处于电动状态；当 s<0 时，电机处于发电机状态；当 s>1 时，电机处于电磁制动状态。 2. （课后题 4-4）为什么大中型交流电机的绕组大多采用双层短距绕组? 答：采用双层短距绕组可以减小高次谐波绕组因数，从而削弱高次谐波，改善交流绕组的电动势和磁动势波形。 3. （课后题 4-6）额定频率为 50Hz 的三相异步电动机，接到 60Hz 的交流电源，其转速、磁通和空载电流是否变化，如何变化? 答：由于 U≈E=4.44fNΦm，如果电源电压不变，则由于频率增大，使主磁通减小，从而使空载电流变小；由于三相异步电动机的同步转速与频率成正比，而电动机的转速接近同步转速，因此，频率增大，转速变大。 4. （课后题 4-9）为什么转子绕组自行闭合的三相异步电动机在理想空载时转子相当于开路，而在堵转时相当于转子短路？将绕线转子三相异步电动机的定子接到三相对称电源，转子开路，电机能否旋转，为什么? 答：理想空载时，转差率 s→0,异步电机等效电路中与转子所产生的机械功率相对应的等效电阻  →  − 2 1 R s s ，因此理想空载时转子相当于开路，而在堵转时，s=1,等效电阻 0 1 2  = − R s s ，因堵转时相当于转子短路。如果绕线转子异步电动机的转子开路，则定、转子绕组之间不能进行能量传递，因而转子也不能产生电磁转矩，电机就不能旋转。 5. （课后题 4-12）异步电动机等效电路中电阻 2 1 R s s  − 代表什么意义，能用电感或电容代替吗? 答：电阻 2 1 R s s  − 代表与转子所产生的机械功率相对应的等效电阻，消耗在此电阻中的功率 2 2 1 1 1 R s s m I  − 代表实际电动机中所产生的总机械功率。这个等效电阻不能用电感或电容代替，因为电感、电容消耗无功功率，而电动机转子所产生的机械功率为有功功率。 6. （课后题 4-13）如果电源电压下降，而负载转矩不变，对异步电动机的转速、定子电流、气隙磁通、功率因数各有什么影响? 答：如果电源电压下降，由 U≈E=4.44fNΦm可知，电机的气隙磁通将减小。因为负载转矩不变，电磁转矩也应与之平衡，转差率将增大，电机的转速会降低。由于转差率增大，转子侧阻抗减小，转子电流增大，根据磁动势平衡关系，定子电流相应增大。由于磁通减小，定子的励磁电流减小，因此功率因数将升高。 7. （课后题 9-4）普通笼型异步电动机在额定电压下起动时，为什么起动电流很大，而起动转矩并不大?

答：笼型异步电动机在额定电压下起动时，转差率=1，从等效电路看，转子侧相当于短路因此起动电流很大，但由于普通笼型异步电动机的转子电阻远小于转子侧漏抗，故此时转子侧功率因数很低，而T-C心2cs2,即电磁转矩与转子电流和转子侧功率因数的柔积成正比，因此起动转矩并不大。 8.(课后题9-8)在电源电压不变的情况下，如果三角形联结的电动机误接成星形联结，或者星形联结误接成三角形联结，其后果如何？答：在电源电压不变的情况下，如果三角形联结的电动机误接成星形联结，则电机的起动转矩和最大转矩只有额定运行时的13，由于一般异步电动机的最大转矩倍数都小于3，因此，会导致电机停转。如果将星形联结误接成三角形联结，则电机的相电流为正常运行时的√5倍，将导致电机过热，严重时会烧毁电机。 9.(课后题91)异步电动机拖动额定负载运行时，若电源电压下降过多，会产生什么后果答：异步电动机的最大转矩和起动转矩与电源电压的平方成正比。如果电源电压下降过多，当起动转矩下降到小于负载转矩时，电机不能起动：最大转矩下降到小于负载转矩时，原来运行的电动机将停转 10.(课后题912)绕线转子异步电动机在转子回路串人电阻调速，保持负载转矩不变，待转速稳定后，其转子电流如何变化？答：保持负载转矩不变，则转速稳定后电磁转矩仍保持不变。由电磁转矩公式可见，在其他条件不变时，只有皮保持不变，才能保持电磁转矩不变。因此，转速稳定后，转子侧阻抗保持不变，转子电流也不变。 (二)简算题 1.(课本例44)一台频率为50H的三相异步电动机，定子绕组为双层短距绕组，定子槽数Q,=48, 磁极对数p一2，线圈节距”=11，每相串联匝数N=200,额定运行时定子绕组的每相电动势为 E=238V,求电动机的每磁极磁通量。解：(1)计算绕组参数 =号=智=卫 9=品m=提=4 (2)计算每极磁通量 k1=sin290°=sin(号×90)=0.991 sn9号_sn4x1) k1=k,k,1=0.991x0.958=0.950

答：笼型异步电动机在额定电压下起动时，转差率 s=1，从等效电路看，转子侧相当于短路，因此起动电流很大，但由于普通笼型异步电动机的转子电阻远小于转子侧漏抗，故此时转子侧功率因数很低，而 Te=CTΦ mI2cosφ2，即电磁转矩与转子电流和转子侧功率因数的乘积成正比，因此起动转矩并不大。 8. （课后题 9-8）在电源电压不变的情况下，如果三角形联结的电动机误接成星形联结，或者星形联结误接成三角形联结，其后果如何? 答：在电源电压不变的情况下，如果三角形联结的电动机误接成星形联结，则电机的起动转矩和最大转矩只有额定运行时的 1/3，由于一般异步电动机的最大转矩倍数都小于 3，因此，会导致电机停转。如果将星形联结误接成三角形联结，则电机的相电流为正常运行时的 3 倍，将导致电机过热，严重时会烧毁电机。 9. （课后题 9-11）异步电动机拖动额定负载运行时，若电源电压下降过多，会产生什么后果? 答：异步电动机的最大转矩和起动转矩与电源电压的平方成正比。如果电源电压下降过多，当起动转矩下降到小于负载转矩时，电机不能起动；最大转矩下降到小于负载转矩时，原来运行的电动机将停转 10. （课后题 9-12）绕线转子异步电动机在转子回路串人电阻调速，保持负载转矩不变，待转速稳定后，其转子电流如何变化 ? 答：保持负载转矩不变，则转速稳定后电磁转矩仍保持不变。由电磁转矩公式可见，在其他条件不变时，只有 s R2  保持不变，才能保持电磁转矩不变。因此，转速稳定后，转子侧阻抗保持不变，转子电流也不变。（二）简算题 1. （课本例4-4）一台频率为50Hz的三相异步电动机，定子绕组为双层短距绕组，定子槽数Q1=48，磁极对数 p=2，线圈节距 y1=11，每相串联匝数 N=200，额定运行时定子绕组的每相电动势为 E1=238V，求电动机的每磁极磁通量。解：（1）计算绕组参数 12 4 48 2 1 = = = p Q τ 4 4 3 48 2 1 =  = = pm Q q =   =  = 15 48 360 2 360 Q1 p α （2）计算每极磁通量 90 ) 0.991 12 11 sin 90 sin( 1 1 =  =   = τ y ky 0.958 2 15 4sin ) 2 15 sin(4 2 sin 2 sin 1 =    = = α q α q kq kw1 = ky1kq1 = 0.9910.958 = 0.950

0.00564Wb 4.44 50 200 0.950 238 4.44 Φ 1 1 1 =    = = w m f Nk E 2. （课后题 4-25）已知一台 Y180M-4 型异步电动机的额定功率 PN=18.5kW，额定电压 UN=380V，额定功率因数 cosφN=0.866，额定效率 ηN=89.95%，额定转速 nN=1470r/min，求电动机的额定电流和额定转矩。解：额定电流 36.08A 3 cos = = N N N N N U φ η P I 额定转矩 = 9.55 =120.2N  m N N N n P T 3. （课后题 4-27 与课本例题 4-4 同题型）计算 kw1、Φm 4. （课后题 4-28）一台绕线转子三相异步电动机，当转子堵转，且转子绕组开路时，转子绕组每相感应电动势为 110V，电动机的额定转速为 nN=975r/min，当电动机额定运行时，转子电势是多大? 解：转子堵转时的感应电动势 E20 =110V 额定转差率 0.025 1000 1000 975 = − sN = 额定运行时转子电势 E2 = sN E2 0 = 0.025110 = 2.75V 5. （课本例 9-2 与课后题 9-16 同题型）Y315S-6 型三相异步电动机的额定功率 PN=75kW，额定转速 nN=990r/min，起动转矩倍数 kst=1.6，过载能力 km=2.0。求：（1）在额定电压下起动转矩和最大转矩；（2）当电网电压降为额定电压的 80%时，该电动机的起动转矩和最大转矩。解：（1）额定转矩 723.5N m 990 75000 = 9.55 = 9.55 =  N N N n P T 最大转矩 Tm = kmTN = 2.0 723.5 =1447N  m 起动转矩 Ts t = ks tTN =1.6 723.5 =1157.6N  m （2）电压降低为额定电压的 80% 最大转矩 Tm  = 0.8 2Tm = 926.1N  m 起动转矩 Tst  = 0.8 2Tst = 740.9N  m （三）计算题 1. （课本例 4-6）一台4 极三相异步电动机，PN=90kW，UN=380V（Δ 联结），fN=50Hz，PCu1=1450.9W， PFe=1428.8W，PCu2=819.1W，机械损耗 Pfw=1800W，Pad=1000W，试求：（1）总机械功率；（2）电磁功率；（3）额定转速；（4）电磁转矩；（5）空载转矩；（6）额定效率。解：（1）总机械功率为 Pm = PN +（Pf w + Pa d ) =90000 +1800 +1000 =92.8kW

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