第一章电机与拖动基础

1、第一章 交流异步电动机参考答案 第一单元 三相异步电动机结构、工作原理和电动机铭牌 二、课前自主复习 （二）知识准备：1 定子 转子 气隙 定子 转子 2 三相定子绕组在空间上互差120电角度 通入三相定子绕组中的电流大小相等且互差120相位差 3 旋转磁场 电流相序 4 同步转速 电动机转速 同步转速 5 0.02 0.07 0.09 6 表示电动机在额定工作状态下运行时，允许输出的机械功率 （三）导复平台：1填空题（1） 747.9 0.04 （2） 【解题思路】：电动机的额定转速是接近同步转速而低于同步转速，对于国产电动机的同步转速要熟练掌握，最接近720r/min且比其大的应该是750

2、r/min，求出其相应的磁极对数P，注意本题问的是磁极数应是2P。（2） 线 线 【解题思路】：电动机铭牌上标注的额定电压、额定电流均为线电压、线电流。2判断题（1） A ）（2） B）（3） B）3作图题 【解题过程】：三、课堂探析（一）探析问题【问题一】 三相异步电动机的工作原理）【解题思路】：电动机的磁路是由定子铁心、气隙和转子铁心组成；转子抽掉后，整个磁路就由定子铁心、气隙及转子铁心抽掉后的空气组成。由于空气是順磁性物质，其磁阻远远大于铁磁性物质。【解题过程】：转子抽掉后，磁路中气隙将大大增加，由于电压为额定电压，根据，可知不变仍为额定值，但主磁通气隙非常大，对应的总磁阻也很大，由磁路

3、欧姆定律，可以得到I0很大，励磁电流过大将烧毁定子绕组。【归纳总结】： 在分析交流电动机的磁路时，当电动机电压不变、电动机的结构基本不变时，其主磁通也基本保持不变。【问题二】： 转差率的概念、电动机在各种运行状态下的特点）【解题思路】：1、电动机启动瞬间电动机转速为0；2、电动机运行状态时，0nn1；3、电动机的转速不同于同步转速（同步转速又称为旋转磁场转速）【解题过程】：电动机起动瞬间S=1；电动机运行时01时，K为变压比，在上述公式中应该用1/K；如果题目中KS1；转子绕组串入电阻后，其临界转差率也会随之发生改变。【解题过程】：【归纳总结】：转子绕组中串入不同的电阻，就会对应不同的机械特性

4、曲线，但它们的最大转矩是相等的。【问题三】 【解题思路】： 从几种制动的特性搞清几种制动的工作过程和工作原理。【解题过程】：制动方法反接制动能耗制动再生发电制动正转反接正接反转工 作过程与原 理1、切断电动机电源2、将三相电源线任意两相对调，再通入电动机，产生反向的旋转磁场3、惯性转动的转子切割磁场，产生与电电机旋转方向相反的转矩，使得电动机停转。1、在转子回路中串入一个足够大的电阻，使得电动机发生反转2、反转的转子在原有旋转磁场的作用下，产生电电机旋转方向相反的转矩，使得电动机获得较低的转速下降重物。1、切断电动机电源2、在任意两相定子绕组中通入直流电，产生固定的磁场3、惯性转动的转子切割固

5、定磁场，产生与电电机旋转方向相反的转矩，使得电动机停转。1、重物下放或电动机由高速向低速转换的过程中，电动机转速高于旋转磁场转速2、电动机向电网反馈电能，转子所受力矩迫使转子转速下降特点优点：制动力强，停车迅速，所需设备简单缺点：制动过程冲击大，电能消耗多不易准确停车优点：制动力强，制动较平稳，无大冲击，对电网影响小缺点：需要一套专门的直流电源，低速时制动转矩小，电动机功率较大时，制动的直流设备投资大优点：经济性能好，可优点：将负载的机械能转换成电能反馈回电网缺点：应用范围窄，仅当电动机转速高于同步转速才能实现发电制动注：发电制动只能限速，并不能实现真正的停车。当电动机的转速低于电动机的同步转

6、速时，电动机的工作状态就由回馈制动变为电动机运行状态。转差率范围1S2n1=0S0【问题四】 【解题思路】： 求解临界转差率时，可以用求额定转差率的公式，但题目中不知道对应于临界转差率的转速，所以只能用电磁转矩的实用公式。【解题过程】：【归纳总结】：对于用转差率公式、转矩公式无法求解的要学会应用电磁转矩实用公式以及其变形公式进行求解。【问题五】 【解题思路】： 三相异步电动机的选择一般要考虑到电动机的电压和频率、电动机的工作环境、电动机的负载情况和电动机的转速及电动机种类这几个方面，对于这几个方面要综合考虑，根据具体的情况进行正确的选择。【解题过程】： 1三相异步电动机的电压和频率的选择 电动

7、机电压必须与供电电压相一致，我国Y及Y2系列笼型异步电动机的额定电压与供电电压一致，为380V。有些功率较大的三相异步电动机（100kW以上），在允许的条件下可选用310kV的高压电机。 电动机的频率必须与供电电源频率一致，我国为50HZ，国外有些国家为60 HZ。2按电动机工作环境选择防护型式一般拖动用三相异步电动机的外壳防护型式有开启式、防护式和封闭式，在比较干燥、尘土较少、不会有水滴、杂物等浸入的场合可选用防护式；如与上述使用环境不相符的作一般拖动用的则可选用封闭式；如在水中工作的可选用水密式或潜水式；特殊场合、易燃、易爆工厂及矿井应选用防爆式。3根据负载情况来选择（1）电动机功率的选择

8、 电动机的功率要满足负载的要求。一般来说，电动机的额定功率要比负载的功率大些，以留有余地，但也不能太大，以免造成大马拉小车的现象，这样会使电动机工作时效率及功率因数较低，造成浪费。反之，如果选择的电动机的功率比负载功率小，电动机长期处于过载运行，会出现因绝缘老化而容易烧毁，这更不可取。（2）电动机定额工作制的选择 电动机按其工作方式不同分为连续工作制、短时工作制和断续周期工作制三种，原则上，电动机与生产机械的工作方式应该一致，但也可用连续工作制的电动机来代替。4电动机转速的选择各种负载有一定的转速要求，选用电动机时必须满足这些要求。如电动机和负载转速要求不一致时，可用皮带轮或齿轮等变速装置变速

9、。一般情况下选用4极三相异步电动机为宜。因为在功率相同的情况下，2极电动机机械磨损大，启动电流也相应较大，而启动转矩较小；如果电动机极数多，则转速低，使电动机体积、尺寸大，价格贵，且效率也较低。5电动机种类的选择三相笼型异步电动机：在不要求调速和启动性能不高的场合，如各种机床、水泵等生产机械应优先选用。三相绕线转子异步电动机：在启动、制动比较频繁，启动、制动转矩较大，而且有一定调速要求的生产机械上，如桥式起重机、矿井提升机等优先选用。【归纳总结】： 三相异步电动机的选择要根据实际情况具体考虑，不能仅仅考虑其中的某一点。（二）巩固练习1填空题（1） 制动 （2） 位能负载下放 电动机由高速向低速

10、转换 2判断题（1） A）（2） B）（3） A）（4） B）3选择题（1） C （2） A （三）课堂总结 1. 三相异步电动机反接制动时转差率的范围是1S2,，再生制动时转差率的范围是S0。2三相异步电动机的调速有改变频率调速、改变磁极对数调速和改变转差率调速。其中改变磁极对数调速只能适用于鼠笼式异步电动机；改变转差率调速有改变电源电压调速和转子绕组串电阻调速两种，其中转子绕组串电阻调速方法只能适用于绕线式异步电动机。3电动机的选择要综合考虑，做到既经济又合理。四、课后测练（一）、填空题1 笼型异步电动机和绕线式异步电动机 笼型异步电动机 笼型异步电动机和绕线式异步电动机 绕线式异步电动机

11、 2 Y/YY /YY 恒转矩 恒功率 3 机械制动 电气制动 4 三相笼型异步电动机 （二）、判断题1 B）2 B）3. A）4. B）（三）、选择题1 C 2 B 3 B （四）、简答题 【解题过程】：不可以。启动电阻是按照短时通电设计的，所以电阻功率较小；调速电阻需要长时间通电运行，因此调速电阻功率较大。如果把启动电阻作为调速电阻使用，则会损坏启动电阻。一般启动电阻不能用作调速电阻，但调速电阻可以用作启动电阻。第五节 单相异步电动机的结构、启动原理及其反转 二、课前自主复习 （二）知识准备：1 注：工作绕组也称为主绕组，启动绕组也可称为副绕组。2 3（三）导复平台：1.填空题（1） 大小

12、 方向 轴线 脉动磁场 （2） 电容分相 电阻分相 罩极式 2选择题（1） A （2） A 3判断题（1） A （2） B 三、课堂探析（一）探析问题【问题一】 【解题思路】：短路环的作用是利用楞次定律产生一个感应磁场来阻碍原磁场的变化，使得电动机磁场的轴线不断发生偏移，从而得到一个旋转的磁场。由于穿过短路环的与不穿过短路环的磁通在空间上不同相，在时间上也不同相，因此合成磁场是个椭圆形旋转磁场。【解题过程】：若短路环断裂发生在启动前，则电动机无法启动；运行中短路环断裂电动机虽能继续转动，但电流会增大，性能变差。【归纳总结】：短路环的作用就是产生旋转磁场，短路环断裂旋转磁场就不存在。【问题二】

13、【解题思路】： 电阻分相式是利用在副绕组中增加一定的电阻，使得通入两个绕组中的电流产生一定的相位差；而电容分相式是利用在副绕组中串入合适的电容，使得通入两个绕组中的电流产生一定的相位差，目地都是得到一个旋转磁场。由于通入两个绕组中的电流的相位差不同，所以产生的磁场也不相同。【解题过程】： 相同点：都可以产生旋转磁场，使得单相异步电动机得到起动转矩。不同点：电阻分相式只能产生一个椭圆形旋转磁场，启动转矩比较小；电容分相式可以产生一个圆形的旋转磁场，启动转矩比较大。【归纳总结】：电阻分相式与电容分相式不同的地方是：在工作绕组和启动绕组中产生的电流的相位差不同。【问题三】 【解题思路】： 单相异步电

14、动机的启动必须要用启动转矩，获得启动转矩就必须要有旋转磁场。【解题过程】：单相异步电动机的磁场是脉振磁势，它可以分解成两个转速和幅值相等、转向相反的圆形旋转磁场，两者产生的电磁转矩大小相等，方向相反，所以电动机不能自行启动。将单相异步电动机的定子绕组分成两部分，一部分为启动绕组，一部分为工作绕组，两绕组在空间上互差90；在两绕组中通入互差90的交流电流。即可产生旋转磁场，使得电动机获得起动转矩。【归纳总结】：牢记获得旋转磁场的条件以及旋转磁场的产生过程。【问题四】 【解题思路】：断了一根电源线后，所产生的是脉振磁场，电动机能否转动要看电动机原来是否是转动的，如果是静止的，电动机保持静止；如果原

15、来是转动的，有可能继续转动。【解题过程】：断了一根电源线，产生的是脉动磁场，如果电动机是静止的，其合成转矩为零，电动机无法获得启动转矩；如果运行中断了一相，产生的依旧是脉振磁场，由于转子是转动的，因此合成转矩不为零，所以能够继续转动，但转速下降；第一种情况下，电动机无法启动，转子电流很大；第二种情况为缺相运行，会使其中未断一相电流过大，引起发热，两种情况如长期运行，均会损坏电机。【归纳总结】：断了一根电源线，就是一个单相，所产生的磁场就是脉振磁场，要从脉振磁场的角度进行分析。【问题五】 【解题思路】： 无法启动说明是无启动转矩，用手拨动一下，就是给了电动机一个启动转矩，电动机就能运转了。故障出

16、在产生旋转磁场的电容上。【解题过程】：故障应该是电容运转单相异步电动机的电容被击穿或电容的接头接触不良造成的。【归纳总结】：单相异步电动机无法启动，首先考虑产生旋转磁场的电器是否坏了；如果用手拨动转子就可以转动起来，故障点就确定在产生旋转磁场的电器上了。如果用手拨动转子也无法转动，故障点就应该是工作绕组和单相异步电动机的接线了。（二）巩固练习1填空题（1） 电流超前相 电流滞后相 未罩部分 被罩部分 （2） 产生相位差 （3） 隐极式 凸极式 2判断题（1） A）（2） A）（3） A）3简答题 【解题过程】：分相式电动机的反转控制方法：把主、副绕组中任意一个绕组的首端和尾端对调对于电容分相式

17、可以将主、副绕组互换使用，即电容器从一个绕组改接到另一个绕组中去。罩极式电动机的反转控制方法：对于凸极式单相异步电动机：一般情况下，不能用改变外部接线的方法改变电动机的转向。如果一定要改变转向，在允许和可能的情况下将定子铁心从机座中抽出来，调转180再装进去，这样可以是凸极式电动机反转；对于隐极式单相异步电动机：可以将定子调转180改变转向，另外还可以改变启动绕组在定子槽内的位置，改变转向，但不能随时改变转向。（三）课堂总结 1 定子 转子 端盖 轴承 三相笼型异步电动机转子铁心 2 分相式电动机 罩极式电动机 3 电流超前相 电流滞后相 未罩部分 被罩部分 四、课后测练（一）、填空题1 启动转矩为零 没有固定转向 无法自行启动 2 启动绕组 工作绕组 电容 可达到90 （二）、判断题1 B）2 B）（三）、选择题1 A 2 A （四）、简答题 【解题过程】：三相异步电动机在运行时，电源一相断线，变成单相运行，产生的是脉振磁势。如果电动机是轻载或空载，则可以继续运行；如果电动机是满载运行，电动机会发生堵转。第一章 交流异步电动机测试卷参考答案 一、填空题 1 额定电压 定子绕组 2 减小 增加 3 小 小 4 电动机运行 发电机运行 5 没有 正比 6 12