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电机学习题集 异步电机习题二十五 异步电机的基本工作原理一、 思考题1 试述异步电动机的基本工作原理。异步电机和同步电机的基本差别是什么？2 什么叫转差率？为什么异步电机运行必须有转差？如何根据转差率来判断异步电机的运行状态？3 一台接在电网上的异步电机，假如用其他原动机拖动，使它的转速高于旋转磁场的速度，示意图如图39所示。试画上转子导条中感应电动势和有功电流的方向。以及这时转子有功电流与磁场作用产生的转矩方向。说明如把原动机去掉，异步电机的转速能否继续大于，为什么？ 图392 为什么异步电动机的空气隙必须很小？为什么异步电机的定子铁心和转子铁心要用导磁性能良好的硅钢片制成？一、 分析、计算题1 为什么有人提出电压为380V的小型异步电动机的额定电流安培数约等于它的额定功率数的两倍？（一般小型异步电动机的功率因数与效率的乘积为0.70.82）2 设有一台50Hz八极的三相异步电动机，额定转差率为4.3%，问该机的同步转而速是多少？额定转速是多少？当该机以150r/min反转时，转差率是多少？当该机运行在800r/min时，转差率是多少？当该机在起动时，转差率是多少？3 有一绕线转子异步电动机，定子绕组短路，在转而子绕组通入三相交流电流，其频率为，旋转磁场相对转子以=r/min（p为定、转子绕组极对数）沿顺时针旋转，问此时转而子的转向如何？转差率如何计算？习题二十六 异步电动机运行分析一、 思考题1 有一台绕线转子异步电动机，转子静止且开路，定子绕组加额定电压，测得定子电流为0.3；然后把转子绕组短接仍保持不转，在定子绕组上从小到大地增加电压使定子电流为。问这两种情况下，主磁通哪一个大？为什么？漏磁通呢？2 若在一异步电机定子绕组上加以频率为的下序电压产生下转而旋转磁场，在转子绕组上加以频率为的负序电压，产生反转旋转磁场，问这时转子转向、转速之大小？其转速是否会随负载之增加而降低？3 将变压器的分析方法应用到异步电机中，二者有哪些相同之点和哪些不同之点？异步电动机的电压变比，电流变比和阻抗变比各等于什么？4 异步电机的激磁电抗和定子漏抗与同步电机里哪个电抗相对应，它们的和是否是一个单独的相绕组的自感电抗。一、 作图、计算题1 异步电动机转子开路，+a轴领先+A轴,如图（a），t=0时，位置与+A轴重合，在时间相量图上画出、及、的位置。如果，+a轴落后+A轴，如图40（b），t=0时，与+a轴重合，在时间相量图上画出、及、的位置。(a) (b)图402 一台异步电动机转子绕组短路并堵转，已知t=0时，气隙磁密在空间位置如图41。当转子a相轴线处在图41（a）、（b)两种情况下，在时间相量图上画出、的位置，在空间矢量图上画出转而子磁动势的位置。（已知转子阻抗角）(a) (b)图413 有一台3000V、50Hz、90kW、1475r/min、Y联接三相绕线转子异步电动机。在额定运行情况下的功率因数为0.86；效率为0.895；定子内径=0.35m ；铁心轴向长度l=0.18m，定子上共有18槽；定子绕级为双层短矩绕组；每槽有40根导体；线圈跨距为10槽；转子绕组为双层整距绕组； 每一线圈一匝；转而子共有60槽。定、转子绕组支路=1，试求：（1） 该机的极数、同步速及额定运行情况下的转而差率；（2） 额定输入功率及额定输入电流；（3） 定、转子电压变比、电流变比及阻抗变比；（4） 当在额定电流流过时，定子基波旋转磁动势的幅值；（5） 设在额定运行情况下，定子感应电动势为额定电压的0.9倍，求每极基波磁通及气隙中基波旋转磁场的最高磁通密度；（6） 同上情况，转子每相感应电动势及频率；习题二十七 异步电动机运行分析一、 思考题1 试说明异步电机在发电机状态（）以及电磁制动状态(0)时定、转子的磁动势波和仍是同速率、同转向的。并说明在电动机状态和之间的空间相位差是到电角度之间，还是到电角度之间顺着电机转向何者在前，何者在后？2 为什么异步电动机的功率因数总是滞后的？为什么空载时功率因数很低，负载增大，功率因数随之增大，当负载增大到一定程度后，功率因数又开始下降？3 试说明转子绕组归算和频率归算的意义，归算是在什么条件下进行的？4 异步电动机定子绕组与转子绕组没有直接联系，为什么负载增加时，定子电流和输入功率会自动增加，试说明其物理过程。从空载到满载，电机主磁通有无变化？5 异步电动机的等效电路有哪几种？它们有何区别？等效电路中的代表什么意义？能否用电感或电容代替？一、 计算题1 设有一台三相异步电机数据如下：6极、50Hz，转子绕组开路，不转时每相绕组感应电动势为110V，额定转速为980r/min，并且转向与旋转磁场一致。问：（1） 此异步电机运行于何状态（发电机、电动机、电磁制动）？（2） 这时转子电动势=？（3） 如果转子堵住时参数为=0.1,=0.5,试求在980r/min的速度旋转时=？2 一台三相绕线转而子异步电机当定子加额定 电压而转而子开路时，滑环上电压为60V，转子绕组为Y接，转子静止每相漏阻抗为0.6+j4.0, 若=且忽略激磁电流。计算：（1） 当转子接入一个Y接的起动电阻，每相电阻值为5.0，在额定电压下起动时，转子中电流的大小。（2） 转而子绕组短接，电机在s=0.04运转时，转子电流的大小和频率，这时转子上总机械功率。3 有一台三相380V，Y接法，50Hz，=1444r/min的绕线转子异步电动机，其每相参数为：=0.4,0.4,=1,=1,=40,略去不计，设转子为三相，定转子的有效匝比为4，试求：（1） 满载时的转差率；（2） 根据等效电路解出、和；（3） 满载时转子每相电动势及其频率的大小？（4） 总的机械功率。习题二十八 异步电动机的功率和转矩一、 思考题1 异步电动机运行时，内部有哪些损耗？当电机从空载变化到额定负载运行时，这些损耗中哪些基本不变？哪些是随负载变化的？2 一台绕线转子异步电动机，当负载转矩不变时，在转子回路中串入一个附加电阻，它的大小等于转子绕组电阻，问这时电机的转差率将会怎样变化（近似认为不变）？3 如果异步电机转子的电阻不是常数，而是频率的函数，设=（为一已知数）。在分析过程中采用频率归算后，其等效转子阻抗是多少？4 如果异步电机转子的电阻不是常数，而是频率的函数，设=（为一已知数）。找出它的电磁功率，机械功率和转子铜耗来，此时以下的公式是不否成立？二、计算题1 一台三相异步电动机的输入功率为60kW，定子总损耗为1. 0 kW，转差率为0.03，计算总的机械功率和转子每相铜耗。2 一台三相六级异步电动机，额定电压为380V，电源频率为=50Hz，额定容量 =28kW,额定转速=950r/min，额定负载时定子边功率因数0.88，定子铜耗、铁耗共为2.2kW，机械损耗为1.1kW，忽略附加损耗。试计算在额定负载时的下列各值：（1）转差率；（2）转子铜损；（3）效率；（4）定子电流；（5）转子电流频率。3 一台六级工频绕线转子异步电动机，=3，带额定负载运行时测得转子电流频率为2Hz,，转子总铜耗为400W，求：（1）额定转速为多少：（2）若保持转矩不变，在转子回路串入电阻运行，此时量得转子总铜耗为900W，问此时转子转速为多少？（3）若转子回路串入电阻起动，起动时，转子总铜耗为12kW,试求起动转矩与额定电磁转矩之比值。4 设有一台三相、380V，Y接法，50Hz，1440r/min的异步电动机，；额定电压时空载电流=12A，0.11，机械损耗为空载输入功率的8.7%，附加损耗为额定输入功率的1%；试用等效电路求出满载时的，及效率，并绘出功率流程图表明它们的相互关系。习题二十九 异步电动机的机械特性一、 思考题1 异步电动机带额定负载运行时，若电源电压下降过多，会产生什么严重后果？试说明其原因。如电源电压下降5%，而负载转矩不变，对、和等有何影响？2 某异步电机如果（1）转子电阻加倍；（2）定子漏电抗加倍；（3）外加电压上升；（4）频率由50 Hz变为60 Hz。各对最大转矩有何影响？3 什么电抗对同步电机的最大转矩起主要影响？什么电抗对异步电机转矩起主要影响？二、计算题1 有一Y接三相四极绕线转子异步电动机=50Hz，=150 kW，=380V，额定负载时测得转子铜耗=2210W，机械损耗=2640W，附加损耗=1000W，已知该电机参数如下：，；C=1，试求：（1）额定工作时之、s、n、；（2）产生最大转矩时之；（3）当负载转矩不变时，在转子中串入电阻=0.1，此时之s、n、；（4）欲使起动时产生最大转矩，问就在转子电路中串入若干电阻？（归算到定子边的值）。2 一台三相绕线转子异步电机=7.5kW，=1430r/min，=0.06，今将此电机用在超重装置上，加在电机轴上的静转矩，要求电机以500r/min，的转速将重物降落，问此时在转子回路中每相应串入多大的电阻？（忽略和）3 一台三相8极异步电动机的数据为：=260kW，=380V， f=50Hz, =722r/min，过载能力=2.13，试求：（1）产生最大电磁转矩时的转差率；（2）s =0.02时的电磁转矩；4 一台626.13 kW异步电动机，=380V，三角形接法，额定运行时=274A，=970r/min，在转矩不变在情况下，因电网电压下降使得转子转速为900 r/min，求此时转子电流为多少？习题三十 异步电动机的机械特性1 已知一台三相Y接四极异步电机的额定容量=14 kW在额定运行时的数据为：额定转差=0.05，转子电阻=100和机械损耗=0.7kW，附加损耗=0.3kW，今在转子中串入附加电阻=0.19，并把转子卡住不转。问：（1） 隙磁通转子磁动势和定子磁动势的大小及相对位置与额定运行时比较有没有变化？（2） 此时的电磁功率、转子铜耗，输出功率和电磁转矩是多少？2 一台三相异步电机的数据为=50kW，=380V，f=50Hz,，极对数p=4，额定负载时的转而差率为0.025，最大转矩为额定转矩的二倍。求求最大转矩时的转速为多少？（用转矩实用公式）3 一台三相六极异步电机的定子及转子总数的电抗为每相0.1，归算到定子边的转子电阻为每相0.02.求产生最大转矩时的转速？已知电源的频率为50Hz。又如在起动时需要产生2/3最大转矩，问须在转子中接入多大电阻（归算到定子边的值，并忽略定子电阻的影响）？习题三十一 异步电动机的起动一、 思考题1 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，但起动转矩并不大？但学槽型或双笼型电动机在额定电压下起动时，起动电流较小而起动转矩较大，为什么？2 绕线转子异步电动机在转子回路串入电阻起动时，为什么既能降低起动电流又能增大起动转矩？试分析比较串入电阻前后起动时的、是如何变化的？串入的电阻愈大是否起动转矩愈大？为什么？3 两台同样的笼型异步电动机共轴联接，拖动一个负载。如果起动时将它们的定子绕组串联以后接到电网上，起动完毕后再改接为并联试问这样的起动方法，对最初起动电流和最初起动转转矩的影响怎样？二、 计算题1 一台三相四极异步电动机额定容量为28kW,额定电压为380V，额定负载时的效率为90%，为0.88，定子绕组为三角形联接，在额定电压下的堵转电流为宝宝电流的5.6倍，问若用“星三角形”起动时，最初起动电流是多少？2 一台绕线转子三相异步电动机p=2，；=1470r/min，不计，C1，。（1） 把最初起动电流限制在额定电流的两倍，问每相应串多大的电阻？（2） 求串入电阻后的=？3 一台416 型三相50Hz笼型异步电动机，额定功率3kW,额定电压380V，额定电流5.7A，定子绕组Y接法。起动时电机参数：=2.08,=2.36,=1.735,=2.8,C=1.03。试求：（1） 全压起动时的最初起动电流倍数和最初起动转矩倍数；（2） 若用自耦变压器的变比=2，此时的最初起动电流倍数和最初起动转而矩倍数是多少？（3） 若定子串电抗器起动降压与（2）相同，其最初起动电流倍数和最初起动转而矩倍数是多少？（4） 该电机能否应用“星三角形”起动？为什么？4 一台笼型异步电动机由自耦变压器起动，已知自耦变压器变比为2:1，并知自耦变压器内阻抗欧姆值（从高压边看）等于异步电机短路阻抗欧姆值（从低压边看）。认为两短路阻抗角相等，忽略励磁电流影响，问此时电网供给的最初起动电流和电机的最初起动转矩为全压起动时的多少倍？习题三十二 异步电动机的调速一、 思考题1 变极调速电动机当改变极数时，如果气障磁密最大值保持不变，则电机的和激磁电流将如何变化？何故？2 为什么变频恒转矩调速时要求电源电压随频率成正比变化？若电源的频率降低，而电压大小不变，会出现什么后果？3 试分析绕线转子异步电动机在转子回路程串入电阻调速时，电机内部发生的物理过程，如果不串入电阻，而是接入一个与转子电流频率相同、相位一致的外加电动势，则电动机的转速将如何变化？4 一倍级比的双速异步电动机，如果从低速改变到调整，而通入尿床的相序不变，这时电动机的旋转方向如何？为什么？二、 计算题1 绕线转子异步电机=2，f=50Hz，=0.02,额定负载时n=1465r/min，若频率不变，转矩不变，求：（1） 必须在转子内串入多大电阻使n=1050r/min；（2） 若转子未串电阻时=0.2，问有可能用降压法使其运行于1050r/min吗？2 一台三相50Hz、6极绕线转子异步电动机，当有额定输出功率100kW时，转速为98r/min，若轴上的负载转矩保持不变，在转子回路中接入电阻调速，把转速降低到750r/min，试求消耗在调速电阻上的功率和减速后的输出功率？设电动机的机械损耗为宝宝输出功率的1%，不计附加损耗。3 一台三相四极绕线转子异步电动机带动一重物升降（图42）。已知绞车半径R=0.2m，重物的重量G=500N，转子Y接，每相电阻=0.05。当重物上升时，电动机转速为1440r/min，忽略机械摩擦力矩。今欲使电动机以750r/min的转速把重物放下。问转子每相需串入多少附加电阻Rs？附加电阻需要多大的电流容量？并证明。在重物下降时，转子铜耗是来自所做的机械功与来自重物所做的机械功率之和。图42V 直流电机习题三十三一、 思考题1 单层绕组和单波绕组的联结规律有何不同？同样极对数P的单层、单波绕组的支路对数为什么相差P倍？2 叠绕组或波绕组元件的第一节距为什么应该接近于一个极距，如果大于或小于一个极距时有何影响？3 放置电刷的原则是什么？若元件端接对称时，电刷应放在换向器的什么位置？若元件端接不对称，如图43所示，电刷应放在换向器的什么位置？图434 何谓换向器上的几何中性线？它的位置由什么决定？实际电机中它的位置应在何处？为什么电刷安放在换向器上的几何中性线上时，能够获得最大的感应电动势？二、作图题1 一单叠右行绕组的数据为：S=K=24，2p=4，试画出绕组展开图画出主磁极和电刷，支路对数为什么?2 一左行单波绕组数据为：S=K=19，2p=4，（1） 求出各节距、及；（2） 画出绕组展开图；（3） 在展开图上画出磁极位置；（4） 画上电刷位置。习题三十四 直流电机的电枢反应一、 思考题1 何谓电枢反应？电枢反应的性质由什么决定？电枢反应对气隙磁场有何影响？2 在直流发电机中，如果电刷偏离几何中性线后，则其电枢反应将对端电压产生什么影响？3 为什么交轴电枢反应会产生附加去磁作用？二、 计算题1 一台四极直流电动机的额定电枢电流为43A，电枢绕组为单波绕组，共有378根导体，电枢外径=0.138m，极弧系数（主极极面宽度与极距之比）=0.63，电刷放在几何中性线上，在额定运行情况下，励磁磁支势为1100安/极，试求：（1） 电枢电负荷；（2） 电枢反应磁动势幅值；（3） 后极尖处磁通密度与前极尖的磁通密度之比（不计磁路饱和的影响）。2 若题1中电动机的电刷逆电枢旋转方向移过电角度，试求电枢反应的直轴分量和交轴分量。直轴电枢反应为去磁作用还是加磁作用？这时后极尖处的磁密与前极尖的磁密这比为多少（不计磁路饱和的影响）？3 一台四极直流并励电动机数据为：110V、1500r/min，额定电枢电流为33.3A，电枢绕组为单波绕组，共计有540根导体，电枢处径=0.138m，电枢电阻=0.3,电刷在几何中性线上。由于饱和现象，电枢反应的等效去磁安匝数为交轴电枢磁动势安匝的12%。该机在1500r/min时，测得的空载曲线有如下数据：（V）6080100120140（A）0.721.050.361.722.44在额定运行情况下，励磁绕组中的电流为1.5。试求：（1） 电枢的电负荷；（2） 电枢反应的交轴电枢安匝数；（3） 电枢反应的等效駢磁安匝数；（4） 励磁绕组的每极匝数。（注：直流电动伯电动势议程式为=U）习题三十五 直流电机的感应电动势和电磁转矩一、 思考题1 直流发电机负载运行下电枢电动势与空载时是否相同？计算电动势是用什么磁通计算的？2 直流发电机 的感应电动势与哪些因素有关？若一台直流发电机的空载电动势是230V，试问在下列情况下电动势如何变化？（1） 磁通减少10%；（2） 励磁电流减少10%；（3） 磁通不变，转速增加20%；3 电磁转矩是怎样变化的？它的大小与哪些因素有关？4 为什么说电枢磁动势的交轴分量与气隙磁场相互作用产生电磁转而矩？直轴分量为什么不产生？二、 计算题1 一直流发电机，2p=4，2a=2，Z=35，每槽内嵌有10根导体，如欲在1450r/min下产生230V电动势，则每极磁通应为多少？2 一直流发电机，2p=4，2a=2，S=21，每元件匝数=3，当=1.825 Wb、n=1500r/min时，试求正、负电刷间的电压。3 一直流发电机，2p=8，当n=600r/min时，每极磁通= Wb时，=230V，试求：（1） 若为单叠绕组，则电枢绕组应有多少导体？（2） 若为单波绕组，则电枢绕组应有多少导体？4 一台四极，82kW、230V、970r/min的他励直流发电机，如果额定运行时的磁通比空载电压为额定电压时的磁通多5%，试求电机的额定电磁转而矩（设从空载到额定运行维持转速不变）。习题三十六 直流电机的换向思考题1 换向元件在换向过程中可能出现哪些电动势？是什么原因引起的？它对换向各大有什么影响？2 换向极的作用是什么？它装在什么位置？它的绕组应如何连接？如果将已调整好的换向极绕组的极性接反，则运行会出现什么现象？3 换向极已设计好的电机，在额定负载时可得到直线换向，现电机过载，换向极磁路相当饱和问换向情况会有什么变化？4 接在电网上运行的并励电动机，如用改变电枢极性来改变旋转方向，换向极绕组不改变，签名册向极绕组不改变，换向情况是否有变化？5 小容量两两极直流电机，只装一只换向极，是否会造成一刷换向好，另一刷换向不好？6 为了保证换向良好，对换向极的磁路系统和电路系统有何要求？如有一直流发电机在额定负载时出现延迟性火花，在换向极匝数不变的情况下，欲得良好换向，换向极气隙应如何调整？习题三十七 直流发电机一、 思考题1 负载时直流发电机中有哪些损耗？是什么原因引起的？铁耗和机械损耗在什么情况下可以看成是不变损耗？2 如果没有磁路饱和现象，并励直流发电机能否自励？作图说明。3 并励直流发电机正转而能自励，反转能否自励？假若不能自励，应怎么办？4 同一台直流发电机，当转速相同时，把它作为他励和并励时的电压调整率是否相同，为什么？二、 计算题1 一台四极、82kW、230V、970r/min的他励直流发电机，如果每极的合成磁通等于空载额定转速下具有额定电压时每极的磁通，试求当电机输出额定电流时的电磁转矩。2 一台四极、82kW、230V、970r/min的并励发电机，在时的电枢回路=0.0259 ， 并励绕组每极有78.5匝，四极串联后的总电阻=22.8 ，额定负载时，并励回路串入3.5 的调节电阻，电刷压降=2V，基本铁耗及机械损耗=4.3 kW，附加损耗=0.005。试求额定负载时发电机的输入功率、电磁功率、电磁转矩和效率。3 已知上题发电机的空载特性为：（A）23245556582117（V）100150198220244260280若空载时产生额定电压，励磁电路应串入多大调节电阻？在额定转速下的临界电阻是多少？4 一台并励发电机在600r/min时空载电压为125V，假如将转速提高到1200r/min，同时将励磁回路电阻增加一倍，问电机的空载电压应为多少？习题三十八 直流电动机一、 思考题1 如何判别直流电机运行于发电机状态还是电动机状态，它们的与，与的方向关系怎样？能量转换关系有何不同？2 并励直流发电机 在电网上运行，今要将发电机改为电动机运行，若只改变励磁电流，使减小以使减小，其它不变，能不能成为电动机运行？3 一台正在运行的并励直流电动机，转速为1450r/min。现将它停下来用改变励磁绕组的极性改变转向后（其它未变），当电枢电流 的大小与正转而时相同时，发现转速为1500r/min，试问这可能是什么原因引起的？4 拖动某生产机械的直流电动机正转而和反转时轴上输出转矩相同，但正转时电枢电流比反转时大，试分析其原因？二、 计算题1 已知一他励直流电机，接在220V的电网上运行，并知电机为单波绕组，2p=4，N=370，n=1500r/min，=Wb，电枢回路总电阻（包括电刷接触电阻）=0.208,=362W, =240W,试问：（1） 此直流电机是发电机还是电动机？（2） 电磁转矩、输入功率、效率各为多少？2 一台并励电动机，=5.5kW、=110V、=58A，（从电网来的总电流），=1470r/min，=138，=0.15。在额定负载时突然在电枢回路中串0.5电阻，若不计电枢回路中的电感和略去电枢反应的影响，试计算此瞬间有下列项目：（1） 电枢反电动势；（2） 电枢电流；（3） 电磁转矩；（4） 若总制动转矩不变，试求大致稳定状态后的转速。3 一台50 kW的直流并励发电机，=0.08，如果把这台发电机改为电动机运行，端压为220V，且励磁回路电阻与发电机额定运行时一样，求电动机额定负载时的转速、电磁转矩、电磁功率以及额定负载时的输入功率。4 并励电动机铭牌如下：=96kW、=440V、=255A，=5 A，=500r/min，已知电枢电阻为0.078，若忽略电枢反应的影响，试求：（1） 电动机的额定输出转矩；（2） 在额定电流时的电磁转矩；（3） 电机的理想空载转速（即=0时之转速）（4） 在总制动转矩不变的情况下当电枢回路串入0.1电阻后的稳定转速。习题三十九 直流电动机一、 思考题1 要改变（1）并励电动机，（2）串励电动机，（3）复励电动机的旋转方向，应该怎么办？2 试从电动势平衡的关系上说明，为什么直流电动机起动过程中电枢电流是由大变小的？使电流下降的直接原因是什么？3 并励电动机在运行时突然励磁绕组断开，试问电机有剩磁或没有剩磁时，后果如