《电机与应用》习题答案思考题与习题及答案3

思考题与习题三（参考答案）

P102 第三章

3—1 什么叫电力拖动系统?电力拖动系统通常需由哪些部分组成?

答：p 79，由电动机拖动生产机械或工作机构，并按一定的程序工作的系统，电力拖动系统通常需由电源、电动机、控制设备、生产或工作机构等部分组成。。

3—2 举出五种常见的电力拖动实例。

答：p79，电风扇、洗衣机、水泵、生产机床、电梯、电动吊车等 3—3 以最常见的吊扇为例，说明该电力拖动由哪些部分组成。

答：由电源—220v单相电源、电动机—中间为定子部分，外部为转子部分，、控制设备—调速开关、生产或工作机构—风叶等部分组成。

3—4 家用电器中的日光灯、电视机、电热水瓶能称为电力拖动系统吗?为什么? 答：不是，都没有电动机拖动。

3—5 电力拖动系统中电动机产生的拖动转矩T与负载的负载转矩TL，在方向上有什么关系?若电动机在起动瞬间T=TL,则情况如何?若T>TL，则情况如何?若T

答：p79，拖动转矩T与负载的负载转矩TL，在方向上刚相反。 由T= TL，dΩ/dt= 0，系统静止或匀速运动状态 T＞TL，dΩ/dt ＞0，系统处于加速状态 T＜TL，dΩ/dt ＜0 ，系统处于减速状态

可判断电动机在起动瞬间T=TL,则电动机不能起动；若T>TL，则可以起动；若T

3—6 从机械特性上看生产或工作机械负载可分为哪几类?各有什么特点?

答：p80，可分为恒转矩负载、（包括反抗性恒转矩负载和位能性恒转矩负载）、恒功率负载、通风机型负载。恒转矩负载特点是负载转矩的大小不随转速的变化而变化，恒功率负载特点是所需的转矩与转速成反比，功率近似不变，通风机型负载特点是转矩与转速的平方成正比。

3—7 什么叫三相异步电动机的机械特性曲线?

答：p81，在以转矩T为横坐标，以转速n为纵坐标的直角坐标系中表示转矩T和转

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速n之间关系的曲线叫三相异步电动机的机械特性曲线。

3—8 为什么三相异步电动机的额定转矩不能设定为电动机的最大转矩?

答：p83，如果三相异步电动机的额定转矩设定为电动机的最大转矩，稍有过载电动机有可能拖不动负载而被迫停止运转，所以三相异步电动机的额定转矩不能设定为电动机的最大转矩。

3—9什么叫三相异步电动机的稳定运行区?电动机的稳定运行区和电动机的稳定运行条件有什么不同?

答：p84，在三相电动机机械特性曲线上，有一段区域，当负载转矩有较大的变化时，异步电动机的转速变化并不大，始终能满足电动机与负载转矩的平衡关系，维持电动机能正常稳定地运行，这段区域叫三相异步电动机的稳定运行区。稳定运行区是一个范围，在这个范围内电动机都满足电动机的稳定运行条件；电动机的稳定运行条件是运行中的电动机拖动的负载转矩必须小于电动机的最大转矩。

3—10某台三相笼型异步电动机，额定功率PN=20 kW，额定转速nN=970 r/min过载系数λ=2.0，起动转矩倍数λN=1.8，求该电动机的额定转矩TN，最大转矩Tm，起动转矩Tst。

P20解：p84，TN?9550N?9550??197N?m，Tm??TN?2.0?197?394N?m

nN970Tst??NTN?1.8?197?295.5N?m

3—1l Y2—132S一4三相异步电动机额定功率PN=5．5 kW，额定转速nN=1440 r/min，λst=2.3，起动时拖动的负载阻力矩TL=50 N·m，求：(1)在额定电压下该电动机能否正常起动?(2)当电网电压降为额定电压的80％时，该电动机能否正常起动?

P5.5解：p84，(1) TN?9550N?9550??36.5N?m

nN1440 Tst??NTN?2.3?36.5?83.5N?m，

T?st0.8U12?()?0.64， T?st?0.64Tst?0.64?83.5?53.7N?m TstU1?＞Tst，所以电动机可以起动。 Tst3—12 三相异步电动机接入电源起动时，如转子被卡住无法旋转，问对电动机有无危

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害?如遇到此情况，该怎么办?

答：p ，如转子被卡住无法旋转，转子中绕组感生电动势最大（E20=4.44K2N2f1Φm）感生电流也最大，反映到定子的电流也最大，如果时间长了，电动机会因过载而烧毁。如遇到此情况，应立即停电，检查卡住的原因，排除故障再通电起动。

3—13 三相异步电动机的起动方法分为哪两大类?说明适用的范围。

答：p85、三相异步电动机的起动方法分为直接起动和降压起动两大类。直接起动适用于小功率（7.5kw以下）电动机和电源和线路的容量比较大（大于电动机容量5倍以上）的情况，直接起动的条件：起动电流倍数： ，超过应用降压起动。

降压起动适用于大中功率（7.5kw以上）电动机和电源和线路的容量相对比较小，以及电动机空载或轻载的条件下。

3—14什么叫三相异步电动机的降压起动?有哪几种降压起动的方法?分别比较它们的优缺点。

答：p87，降压起动是指起动时降低加在电动机定子绕组上的电压，起动结束后加额定电压运行的起动方式。常用的降压起动方法有：Y-△降压起动、串电阻（电抗）降压起动和自耦变压器降压起动。 降压起动方式 Y-△ 所需设备少 优点 缺点 电动机正常运行必须是三角形接法起动转矩较小（为正常时的三分之一） 串电阻（电抗） 起动平稳、工作可靠，起动时功率起动时电阻功率损耗大 因数高 自耦变压器 起动转矩相对比较高 设备较多，成本高 3—15 绕线转子异步电动机的起动方法有哪几种?分别说明其适用的场合。

答：p90，有转子串电阻起动和转子串频敏电阻器起动。转子串电阻起动适用起重机、卷扬机、龙门吊等要求起动转矩较大的场合，转子串频敏电阻器起动一般应用在轻载起动的场合。

3—16 如果绕线转子异步电动机转子绕组开路问能否起动?为什么?

答：不能，因为绕线转子异步电动机转子绕组开路，转子只有感生电动势没有感生电流，不会产生电磁力矩，所以不能起动。

3—17 什么叫三相异步电动机的调速?对三相笼型异步电动机，有哪几种调速方法?

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分别比较其优缺点。

答：p92，98，调速是用人为的方法来改变三相异步电动机的转速。调速方法有：变极调速、变频调速和变转差率调速。

3—18对三相绕线转子异步电动机通常采用什么方法调速? 答：p93，采用改变转子电路串联的电阻调速。

3—19全面比较笼型异步电动机和绕线转子异步电动机的优缺点。 答： 异步电动机 笼型 绕线转子 优点 结构简单，运行可靠， 起动转矩较大，调速方便 缺点 起动转矩较小，调速不方便 结构复杂 3—20如何改变三相异步电动机的转向?频繁改变电动机的转向有何害处?

答：p43，p 85，改变三相异步电动机的电流的相序可改变三相异步电动机的转向，具体的是将电源到三相异步电动机的三根连线中的两根互换。因为一般电动机启动电流为额定电流的5～7倍，如果电动机未停就反转启动电流更大，频繁改变电动机的转向会使电动机常处于大电流状态，电动机会严重过热甚至烧毁。

3—21什么叫三相异步电动机的制动?制动方法通常分为哪两大类?

答：p98，电动机的制动是指在电动机的轴上加一个与其旋转方向相反的转矩，使电动机减速或停转，对位能性负载(起重机下放重物)，制动运行可获得稳定的下降速度。根据制动转矩产生的方法不同，可分为机械制动和电气制动两类。

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3—22什么叫三相异步电动机的电源反接制动?它一般在什么场合下使用?

答：p99，电动机在停机后因机械惯性仍继续旋转．此时如果和控制电动机反转一样改变三相电源的相序，电动机的旋转磁场随即反向，产生的电磁转矩与电动机的旋转方向相反，为制动转矩，使电动机很快停下来，这就是反接制动。反接制动一般适用于制动要求迅速、系统惯性较大、不经常启动和制动的场合，如铣床、镗床中型车床等主轴的制动控制。

3—23什么叫三相异步电动机的倒拉反转制动?它的工作特点是什么?在什么场合下使用?

答：p99，若电动机拖动的是位能性恒转矩负载(例如起重机械)，电动机转速下降到零时电动机产生的拖动转矩仍小于位能负载转矩，此时在位能负载转矩的拖动下使电动机反转，电动机产生的电磁转矩与负载转矩相平衡，则机组稳速(n)反向转动（下降），称为倒拉反转制动。它的工作特点是电动机产生的拖动转矩小于位能负载转矩。当起重机将重物低速缓慢下放时，为了能使重物低速平稳下降，往往使用这种制动状态。

3—24 什么叫三相异步电动机的能耗制动?它的优缺点是什么?

答：p100，三相异步电动机的能耗制动控制就是在断开电动机三相电源的同时接通直流电源，此时直流电流流人定子的两相绕组，产生恒定磁场。转子由于惯性仍继续沿原方向以转速n旋转，切割定子磁场产生感应电动势和电流，载流导体在磁场中受电磁力作用，其方向与电动机转动方向相反，因而起到制动作用。能耗制动的优点是制动力较强、制动平稳、对电网影响小。缺点是需要一套直流电源装置，而且制动转矩随电动机转速的减小而减小，不易制停。

3—25 比较三相异步电动机三种电气制动方法的优缺点及应用场合。 答：见附表： 制动方式 优点 缺点 应用场合 反接制动 能很快使电动机停转或保持一定转速旋转，故制动性能较好。快速停车 能耗制动 制动力较强、制动平稳、对电网影响小 反接制动在制动时仍需适用于制动要求迅速、系统惯从电源吸收电能，故经性较大、不经常启动和制动的济性能差， 场合，如铣床、镗床中型车床等主轴的制动控制。 缺点是需要一套直流电应用于要求平稳准确停车的场源装置，而且制动转矩合。也可用于起重机一类带位随电动机转速的减小而能性负载的机械限制重物下放减小，不易制停。 的速度，使重物保持匀速下降 再生制动 可向电网回输电只能在特定的状态下实位能负载下放或变极、变频调能，经济性能好 现制动，且只能限速，速的降速过程。

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不能制停。

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