思考题与习题答案部分

1、思考题与习题答案部分第五章 三相异步电动机的电力拖动 5.4 答：从三相异步电动机的机械特性曲线可以看出，当电源电压下降时特性斜率增大，工作点下移，即转速下降。由公式U1E1=4.44NkW1m可知，当U1下降时，主磁通m减小。由公式Tem=CTmI2cos2可知，当负载转矩不变时，电磁转矩不变，U1下降引起m减小，而cos2不变，故转子电源I2增大，根据磁动势平衡关系可得定子电流I1也增大。 5.5 答：这是因为大多数负载类型都是恒转矩负载，且恒转矩负载特性与电动机机械特性线性段的交点为稳定工作点，而也曲线段的交点为不稳定工作点。当风机负载特性与电动机机械特性曲线段相交且在交点以上电磁转矩小

2、于负载转矩时，该交点就是稳定工作点，所以曲线段上也有稳定运行点。 5.6 答：因为三相异步电动机的最大转矩和起动转矩均与电压平方成正比，所以当电压下降时，最大转矩和起动转矩均减小，但理想空载转速n1和临界转差率sm不变，故降压后的人为机械特性曲线上的最大转矩点和起动点向左平行移动。当转子串接对称电阻时，最大转矩和理想空载转速n1不变，sm随转子总电阻正比增大，起动转矩也随转子电阻增大而增大。但应注意，当转子电阻增大到一定数值时，起动转矩将增大到最大转矩值，此后再增大转子电阻，最大转矩点将进入第四象限，起动转矩反而会减小。串电阻人为机械特性上的最大转矩点随转子电阻的增大是垂直向下移动的。 5.7

3、 答：从三相异步电动机的等效电路来看，起动瞬间n=0， s=1，附加电阻 ，相当于短路状态。起动电流为 ，由于定转子绕组的漏阻抗ZK思考题与习题答案部分012RssZUUIKstXXRR12122121很小，故直接起动电流很大。从电磁转矩公式Tem=CTmI2cos2来看，虽然起动时I2很大（起动时,I2=I1=Ist),但起动时转子功率 因数角 远大于正常运行时的功率因数角 ， 即起动时的功率因数cos2很低，加上起动时的 ，m约为额定时的一半，所以起动转矩并不大。 5.11 答：转子回路串接电阻后，使转子回路每相阻抗增大，所以起动电流会减小。另外起动时转子回路串入电阻还有两个影响，一是起动

4、时转子回路的功率因数cos2增大，二是因转子回路阻抗变大使得起动时的E11/2U1，比不串电阻直接起动时E1=1/2U1要大（可由等效电路得出此结论），也就是说起动瞬间的主磁通m比不串电阻直接起动时要大。只要串入的电阻值适当，这两个影响起主要作用时，起动转矩Tst=CTmI2cos2就会增大。但是当转子串电阻过大时，I2减小起主要作用，起动思考题与习题答案部分RX222arctanRX222arctanUE1121转矩反而会减小，这一点从转子串电阻人为机械特性上可以看出来。 如果转子串电抗器，同样增大了转子回路阻抗值，可以减小起动电流，但是起动时转子功率因数会减小，I2和cos2同时减小，这使

5、起动转矩下降。 5.12 答：可以采用能耗制动和电压反接制动两种方法进行快速停车。能耗制动时，为了增大制动转矩，可以增大直流励磁电流（参见教材中图5.3.2中曲线2），而绕线转子异步电动机还可以在转子回路中串入适当的电阻（曲线3）。反接制动时（参见教材中图5.3.3），在绕线转子回路中串入适当电阻可以可以增大制动转矩。其制动过程详见教材。 5.13 答：当拖动位能性负载时，采用能耗制动、倒拉反转、反向回馈制动均可以在第四象限出现稳定运行点，即匀速下负载。要改变负载下放的速度，只要改变制动时机械特性的斜率即可。这三种制动方法，都可以通过改变在转子回路中串入不同的电阻值来改变机械特性的斜率，从而改

6、变负载下放的速度。串入电阻值越大，负载下放的速度越大。 各种制动运行时的能量关系：能耗制动时，转子的惯性动能转变为电能后消耗在转子回路的电阻上。倒拉反转时，轴上输入的机械功率转变成电功率后，连同定子传递给转子的电磁功率一起全部消耗在转子回路电阻上。回馈制动时，轴上输入的机械能转变成电能回馈给电网。 5.19 答：根据公式 、 、 可知，当转子回路串接电抗时， sm、Tm、Tst均减小，其机械特性如图5.2中曲线胀系数。由图可见，转子回路串接电抗，速度的变化是很小的，不能达到思考题与习题答案部分XXRsm2122112114XXfpUmTm221221122112XXRRRUTfpmst调速的目

7、的。 5.20 解：（1） 思考题与习题答案部分04. 015001440150011nnnsNN166. 012 . 204. 012 . 222TTNmsssnn10SmSmTstTstTem(0,1) 21图5.2 题5.19图 （2） 机械特性实用表达式为： （3）当n=1300r/min时的转差率为： 对应的电磁转矩为： 思考题与习题答案部分133. 015001300150011nnsnmNmNssTem9 .106133. 0166. 0166. 0133. 086.218166. 0166. 086.218ssssssssTTmmmem166. 0166. 086.218166

8、. 0166. 043.10922mNmNnPTNNN74.4914405 . 795509550mNmNTTNTm43.10974.492 . 2 （2） 机械特性实用表达式为： （3）当n=1300r/min时的转差率为： 对应的电磁转矩为： 思考题与习题答案部分133. 015001300150011nnsnmNmNssTem9 .106133. 0166. 0166. 0133. 086.218166. 0166. 086.218ssssssssTTmmmem166. 0166. 086.218166. 0166. 043.10922mNmNnPTNNN74.4914405 . 795

9、509550mNmNTTNTm43.10974.492 . 2 5.22 解：（1）YD降压起动时 起动电流： 起动转矩： （2）用自耦变压器进行半载起动时，抽头比计算 抽头比： 故选取抽头比为60%，这时的起动电流为：思考题与习题答案部分AAIkIINstst67.4620731313114 . 15 . 05 . 05 . 012TkTTTkNstNstNTTTTkTTNNNNststst5 . 0467. 04 . 1313131TTkTNstst5 . 012%8 .594 . 15 . 01kAAIkIkINstst4 .5020716 . 06 . 02122 5.23 解： 校验

10、T2(1.11.2)TL=(1.11.2)98Nm=(107.8117.6) Nm 各级转子回路电阻：思考题与习题答案部分047. 075071575011nnnsNNmNmNnPTNNN9 .1467151195509550mNmNTTN4 .2649 .1468 . 18 . 1128. 24 .264047. 09 .14631TsTNNmTTTLmN1 . 196.11528. 24 .26412094. 02 .473163047. 03222IEsRNNN 各级转子回路电阻： 5.24 解： 机械特性近似公式为： 思考题与习题答案部分214. 0094. 028. 221RRP48

11、9. 0094. 028. 22222RRP114. 1094. 028. 23233RRP12. 0094. 0214. 0211RRRPst275. 0214. 0489. 0122RRRPPst625. 0489. 0114. 1233RRRPPst02. 015001470150011nnnsNN1 . 016 . 202. 016 . 222TTNmssssTTmmem2 起动时，s=1，Tst=2TN，代入上式 可求出转子串电阻人为机械特性上的临界转差率为： 转子每相应串入的起动电阻为： 5.25 解：（1）直接起动时，电源容量对电动机的起动电流倍数要求应满足下式： 而电动机的kI

12、=75.3，故不能采用直接起动方法。 思考题与习题答案部分122 sTTmNTN6 . 2Tms208. 011 . 06 . 212RssRmmst3 . 5551000341341电动机容量电源容量kI （2）当采用YD降压起动时，起动转矩为： 即 ，所以也不能采用YD降压起动方法。 （3）若采用自耦变压器降压起动则： 起动转矩： 为了使 ，自耦变压器的变比应为 ，即抽头比应为： ，取 此时电动机的起动电流为： 起动电流与额定电流比为：思考题与习题答案部分TTTkTTNNNststst67. 02313131TTNstTkTkTNstst22211TTNst2k%72.70211k%731

13、kIIIkkIkINNNstst73. 371173. 02122 可见采用抽头比为73%的自耦变压器进行降压起动时，起动转矩大于满载转矩，起动电流倍数满足电源要求，故可以采用此方法起动。 5.26 解： 转子回路串入0.8电阻时，人为机械特性上的临界转差率为： 将Tem=TN，sm=4.715，Tm=TTN代入机械特性实用表达式：思考题与习题答案部分3 . 573. 3IIkststI03. 01000970100011nnnsNN115. 0105. 203. 0105. 222TTNmss02. 0210323803. 03222IEsRNNN715. 4115. 002. 08 . 0

14、02. 022sRRsmmR 可以解出转子回路串入电阻R=0.8电阻时运行点的转差率为： 解得： 两个解中，s2=1.226sm=4.715是处在非线性段上的不稳定运行点的转差率。所以取s=1.226。对应的转速为： 电动机处于倒拉反转运行状态，即匀速下放负载。思考题与习题答案部分79. 105. 2715. 4105. 2715. 4105. 222TTmssssssTTTmmNTNem2226. 1,1 .1821ssmin/226min/1000226. 1111rrsnn 5.27 解： 将Tem=TL=0.75TN，sm=0.175，Tm=TTN代入实用表达式： 可以解出TL=0.7

15、5TN时运行点A（图5.3）的转差率为：思考题与习题答案部分04. 01000960100011nnnsNN175. 013 . 23 . 204. 0122TTNmss184. 06 .20316404. 03222IEsRNNN029. 0175. 03 . 2175. 0175. 03 . 222TTTTssLNTLNTmAssTssTTmmNTNem275. 0 A点的转速为： 反接制动起始点B的转差率为： 将TB=-1.8TN，sB=1.971代入实用表达式，并注意到反接制动特性对应的最大转矩Tm=TTN应为负值： 可以解出反接制动特性上的临界转差率为：思考题与习题答案部分min/9

16、71min/1000029. 01111rrsnnsnAA971. 11000971100011nnnsBBssssTBmmBNTNT28 . 118 . 18 . 12TTBmss 解得： 画出反接制动机械特性曲线2和3，可以判定两个解都是正确的。 当sm=4.09时，对应特性2，应串电阻： 当sm=0.95时，对应特性3，应串电阻：思考题与习题答案部分796. 0278. 1971. 118 . 13 . 2971. 18 . 13 . 2295. 0,09. 421ssmm11ssRmmP12. 4184. 01175. 009. 42R思考题与习题答案部分815. 0184. 0117

17、5. 095. 0122RssRmmPnn1-n10.75TN-1.8TN-TMTMAB0231图5.3 题5.27图 5.28 解： 转速n=1050r/min时的转差率为： 因为负载转矩不变时，电磁转矩不变，即R2/s=常数。 所以 转子回路应串电阻为：思考题与习题答案部分027. 015001460150011nnnsNN138. 0403355027. 03222IEsRNNN3 . 015001050150011nnnsNsRRsRN224 . 1138. 01027. 03 . 012RsNsR 5.29 解： 当TL=0.8TN时，在固有特性上运行点的转差率和转速分别为： 转速降

18、落为： 当频率下降使转速和为： 时，其降频人为机械特性对应的同步转速为：思考题与习题答案部分027. 015001460150011nnnsNN1 . 0122027. 0122TTNmss021. 018 . 021 . 018 . 028 . 08 . 022TTTTsNNTNNTmsmin/5 0111rsnnmin/5 .31min/5 .146815001rrnnnmin/1000rn min/5 .1031min/5 .3110001rrnnn 根据频率与同步转速成正比： 得频率下降为： 恒转矩变频调速时，应保持电压与频率正比调节，即 得，电压下降为：思

19、考题与习题答案部分nnffNN11HHzzNNfnnf4 .345015005 .103111UUffNN11VVUffUNN4 .261380504 .3411自测题参考答案 （一）填空题： 1. 拖动恒转矩负载运行的三相异步电动机，其转差率s在0sm范围内时，电动机都能稳定运行。 2. 三相异步电动机的过载能力是指Tm/TN。 3. 星形三角形降压起动时，起动电流和起动转矩各降为直接起动时的1/3倍。 4. 三相异步电动机进行能耗制动时，直流励磁电流越大，则初始制动转矩越 大 。 5. 三相异步电动机拖动恒转矩负载进行变频调速时，为了保证过载能力和主磁通不变，则U1应随f1按正比规律调节。

20、第五章 三相异步电动机的电力拖动 （二）判断题： 1. 由公式Tem=CTmI2cos2可知，电磁转矩与转子电流成正比，因为直接起动时的起动电流很大，所以起动转矩也很大。 （ ） 2. 深槽式与双笼形三相异步电动机，起动时由于集肤效应而增大了转子电阻，因此具有较高的起动转矩倍数。（ ） 3. 三相绕线转子异步电动机转子回路串入电阻可以增大起动转矩，串入电阻值越大，起动转矩也越大。（ ） 4. 三相绕线转子异步电动机提升位能性恒转矩负载，当转子回路串接适当的电阻值时，重物将停在空中。（ ） 5. 三相异步电动机的变极调速只能用在笼型转子电动机上。 （ ）第五章 三相异步电动机的电力拖动 （三）选

21、择题： 1. 与固有机械特性相比，人为机械特性上的最大电磁转矩减小，临界转差率没变，则该人为机械特性是异步电动机的： （ ） 转子串接电阻的人为机械特性； 降低电压的人为机械特性； 定子串电阻的人为机械特性。 2. 一台三相笼型异步电动机的数据为:PN=20kW，UN=380V，T=1.15，k1=6，定子绕组为三角形联结。当拖动额定负载转矩起动时，若供电变压器允许起动电流不超过12IN，最好的起动方法是：（ ） 直接起动； YD降压起动； 自耦变压器降压起动。第五章 三相异步电动机的电力拖动 3. 一台三相异步电动机拖动额定转矩负载运行时，若电源电压下降了10%，这时电动机的电磁转矩：（ ）

22、 Tem=TN； Tem=0.81TN； Tem=0.9TN。 4. 三相绕线转子异步电动机拖动起重机的主钩，提升重物时电动机运行于正向电动状态，若在转子回路串接三相对称电阻下放重物时，电动机运行状态是：（ ） 能耗制动运行； 反向回馈制动运行； 倒拉反转运行。 5. 三相异步电动机拖动恒转矩负载，当进行变极调速时，应采用的联结组为：（ ） YYY； DYY； 正串Y反串Y。第五章 三相异步电动机的电力拖动 （四）简答题： 1. 容量为几个千瓦时，为什么直流电动机不能直接起动，而三相异步电动机却可以直接起动？ 答：直流电动机的直接起动电流为Ist=UN/Ra，由于UNRa，无论功率大小，Ist都将达到额定电流的十几倍，甚至几十倍，这是电动机本身所不能允许的，所以直流电动机不能直接起动。三相异步电动机在设计时通常允许直接起动电流为额定电流的57倍，加上供电变压器容量通常都能满足小功率三相异步电动机直接起动要求，所以几个千瓦的三相异步电动机可以直接起动。 2. 深槽式与双笼型异步电动机为什么起动转矩大而效率并不