電工技術(shù)習(xí)題答案 董傳岱主編 機(jī)械工業(yè)出版社 第七章

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1、第7章 交 流電動(dòng)機(jī)本章 主要滸論=柑 畀寸 釘 機(jī) 葺要介紹 i 單 柑異 步 茁 動(dòng)樁蕊線異步蓖 銑機(jī) 和 再賢 蓖咖扛:7.1內(nèi)容 提 要l。三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)主要有定子和轉(zhuǎn)子兩大部分,轉(zhuǎn)子叉有籠型和繞線型兩種,前 者稱為籠型 二相異步電動(dòng)機(jī),后者稱為繞線型三相異步電動(dòng)機(jī)。2.三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理定 子三相繞組接工相電源通入對(duì)稱 三 相電流,產(chǎn) 生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn) 子導(dǎo)體叉產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,于是,轉(zhuǎn) 子旋轉(zhuǎn)并驅(qū)動(dòng)機(jī)械負(fù)載。3.三相異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速、異步轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)差率同步轉(zhuǎn)速異步轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)并率尼 qpI-.s)n,n l。4.三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和機(jī)械特性 曲

2、線電磁轉(zhuǎn)矩%揀-5.三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌和主要技術(shù)數(shù)據(jù)法、I作方式$另白定F電 路功率 因數(shù)s 階效率,x x 智 和號(hào):等數(shù)據(jù),可 由戶 i 宀 手冊(cè) 上查 出c6.三相異步電動(dòng)機(jī)的使用(l)起動(dòng)(2)反轉(zhuǎn)(3)調(diào)速(4)制動(dòng)7.三相異步電動(dòng)機(jī)的選擇(1)功率的選擇(2)類型的選擇(3)電壓和轉(zhuǎn)速的選擇f 608.單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理9.直線異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理10.同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理7.2基本 要 求1.了解電動(dòng)機(jī)的大致分類,以及電動(dòng)機(jī)在I農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。本章重點(diǎn)是三相異步電動(dòng)機(jī)和單相異步電動(dòng)機(jī)。2.二相異步電動(dòng)機(jī)(1)了解二相舁步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、類型

3、和轉(zhuǎn)動(dòng)原理。(2)理解電源頻率、磁極對(duì)數(shù) P和 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速(丨 司步轉(zhuǎn)速)而。之間的關(guān)系。(3)理解同步轉(zhuǎn)速冂。、異步轉(zhuǎn)速n、相對(duì)轉(zhuǎn)速n=。-n 和轉(zhuǎn)差率s 的意義以及它們之間的關(guān)系c(4)理解轉(zhuǎn)差率s 對(duì)轉(zhuǎn) F電 流頻率尼、轉(zhuǎn)子感抗X2、轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)E2、轉(zhuǎn) 子電流J2和轉(zhuǎn)子電路功率因數(shù)c o s 2的影響。(5)理解 電源電壓l 和 轉(zhuǎn)子電路電阻R2對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩r 的影響,并 能用相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩 曲線r=只s)分別予以說明。(6)理解起動(dòng)轉(zhuǎn)矩r s 1、額定轉(zhuǎn)矩T、和最大轉(zhuǎn)矩r m a x 的意義,并 能在機(jī)械特性 曲線n=只r)上分析電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。(7)理解電動(dòng)機(jī)銘牌 上文字符號(hào)和數(shù)據(jù)的

4、含義。根據(jù)已知運(yùn)行條件會(huì)分析電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài),計(jì)算電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)。(8)理解電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、反轉(zhuǎn)、調(diào)速和制動(dòng)的原理與方法。3.單相 異步電動(dòng)機(jī)(l)了解電容分相式電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。(2)了解罩極式電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。7.3 知識(shí)關(guān)聯(lián)圖下面是二相異步電動(dòng)機(jī)的知識(shí)關(guān)聯(lián) 圖,其 中主線是工相電源-定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)一轉(zhuǎn)子一負(fù)載轉(zhuǎn)矩輸出功率。支線是:(l)阻轉(zhuǎn)矩7c-電磁轉(zhuǎn)矩r 的平衡。(2)轉(zhuǎn)子電流增大一定子電流增大。(3)起動(dòng),反轉(zhuǎn),調(diào)速和制動(dòng)。輸出功率P2=Pl空載損耗轉(zhuǎn)矩民(很小)電磁轉(zhuǎn)矩 與 阻轉(zhuǎn)矩動(dòng)態(tài)平衡(卜乃實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定阻轉(zhuǎn)矩T=乃+TO巳轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子導(dǎo)體產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩卜 器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速r,

5、=(l-s)o轉(zhuǎn)差率竿機(jī)械特性曲線。L2轉(zhuǎn)子電流、功率囚數(shù)、電流頻率幾=弼“跳dR2c o s 叱=R:+(。尼02荔=葫定子三相對(duì)稱繞組通入三相對(duì)稱電流。主要關(guān)系式I/l El1=4 4 4 l Pl=V了o 巧c o s 甲交換兩根電源線改變 調(diào)速子隨的轉(zhuǎn)流機(jī),電動(dòng)時(shí)子電加定現(xiàn)增,實(shí)載大,衡負(fù)增大平械流增率機(jī)電著功改變s 調(diào)速發(fā)電反饋制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)械負(fù)載7.4【練習(xí)與思考】題解7.2.1 在圖7.2.3(c)中,莎=90,j l=+f m,旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)軸線的方 向恰好與UI相繞組 的軸線一致。繼續(xù)畫出 J=210和 卜 330時(shí)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),這 時(shí)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)軸線 的方 向是否分別恰好與Vl 相繞組和W

6、1相繞組的軸線一致?如 果一致,這 說明旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的軸 向與通入繞組 的二相 電流的相序有關(guān)。解:(1)為分析方便重新畫出圖7.2.2(a)和(b)。丿 62圖7.2.2 三相對(duì)稱 電流(2)當(dāng) 莎=90,210 和330時(shí)三相電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)分別如題解圖7.01(a)所示(210 和330時(shí)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)畫法與90時(shí)的畫法相 同)?？?以看 出,莎=210和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)軸線方向恰好也與l 相 繞組和Wl 相繞組的軸線方 向一致。U2r=330(C)、(b)和(c)J=3 3 0 時(shí)(3)可以得出結(jié)論:當(dāng)三相電流按j 1、j 2和 j 3相序變化時(shí),形 成的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的軸線也按繞組U l、1 和W l的

7、順序旋轉(zhuǎn)。7.2.2 什么是三相電源的相序?就 三相異步電動(dòng)機(jī)本身而言,有無相序?解:(1)三相電源的三個(gè)電壓在相位上彼此相差120,三相電壓出現(xiàn)正幅值(或 負(fù)幅值,或相應(yīng)零值,或相應(yīng)的某相等值)的 順序,稱為三相電源的相序。在圖7.2.2中,三相電源的相序是Ll-L2-L3。(2)二相異步電動(dòng)機(jī)本身沒有相序,但其三相繞組在空間位置上有一定順序,用 符號(hào)Ul U2、1 2和W1W2表示。當(dāng)其繞組順序與三相電源相序一致時(shí),電 動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn);當(dāng) 其繞組順序與三相電源相序不一致時(shí),電動(dòng)機(jī)則反轉(zhuǎn)。7.3.1 比較變壓器的一、二次電路和三相異步 電動(dòng)機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子電路的各個(gè)物理量及 電壓方程。解:三 相異步

8、電動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)和電磁關(guān)系上與變壓器有很大的相似性。(1)三相異步電動(dòng)機(jī)定子每相電路與變壓器一次電路的電壓方程相同:U2r=9o(a)三相異步電動(dòng)機(jī)變壓器二相異步電動(dòng)機(jī)變壓器三相異步電動(dòng)機(jī)變壓器U2莎=2 1 0(b)題解 圖7.01I,r 1 4.4 銳1 l 4.4 1 mE2=R2r 2+j 丑1J2E2=R2J2+j 91f 2+I/21=R lr1+jX lJ】+(-E l)1=R lr l+jX lJ l+(-E l)式中R1和Xl 分別為它們的繞組電阻和漏磁感抗,E1為它們的主磁電動(dòng)勢(shì)c 因 為R1和Xl 數(shù)值較小,女 口 果忽略兩者的影響,可寫出共同的關(guān)系式y(tǒng)1 E 1 和l lE

9、 l三相異步電動(dòng)機(jī)和變壓器還有一對(duì)相似的電磁關(guān)系式,常用于分析和計(jì)算磁路問題,即(2)三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子每相電路與變壓器二次電路略有不 同:三 相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路通常是短路工作的,而變壓器二次電路是帶負(fù)載工作的。因此它們的電壓方程也略有不同。f 63式中R2和X2分別為它們繞組的電阻和漏磁感抗。三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路和變壓器二次電路也有一對(duì)相似的電磁關(guān)系式,即二相異步電動(dòng)機(jī)變壓器7.3.2 在二相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)初始瞬間,即s l 時(shí),為 什么轉(zhuǎn)子電流J2大,而 轉(zhuǎn)子電路 的功率囚數(shù)c o s 2小?解:三 相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí),=0,旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 以最高相對(duì)轉(zhuǎn)速尼=閘0-問=尼O切 割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體,轉(zhuǎn)

10、 F感 應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,轉(zhuǎn)子電流r 2也最大。轉(zhuǎn) 子電路功率因數(shù)為cos rR,E2=4.4嘰2E 2=4.4 4/1 mR2v/歹T丑;R:+(s x 20)z起動(dòng)時(shí)s=l(最大),轉(zhuǎn) 子感抗X2=s X20最大,所 以c o s 矽2數(shù) 值很小。7.3.3 Y 2 8 0 M-2 型二相異步電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)如下:9 0 kW,2 9 7 0 r/min,5 0 H z。試求額定轉(zhuǎn)差率和轉(zhuǎn)子電流的頻率。解:(1)額定轉(zhuǎn)差率由額定轉(zhuǎn)速nx=2 9 7 0 1/mjn.sN =(2)轉(zhuǎn)子電流頻率可知同步轉(zhuǎn)速r l o=3 0 0 0 r/min,所以額定轉(zhuǎn)差率為rt0 -幾、3 0 0 0迎=1%

11、/ro 3 000五=s、/i=0 0 1 5 0=0.5 H z7.3.4 某人在檢修相異步電動(dòng)機(jī)時(shí),將轉(zhuǎn) 了抽掉,i 盯在定子繞組上加三相額定電壓,這 會(huì)產(chǎn)生什么后果?解:l E常丁作時(shí),相異步電動(dòng)機(jī)定 子鐵b 和轉(zhuǎn) 子鐵心之問有很小的空氣隙,轉(zhuǎn) 子鐵心足定磁路的一部分。修理時(shí),若將轉(zhuǎn) 子抽掉,原 是轉(zhuǎn) 了鐵心的地方也變成 r 空 氣隙,這 就使空氣隙人大加長,磁路磁阻大大增加,繞組感抗大大減小,而此時(shí)如果在定子繞組上加三相額定電壓,將產(chǎn)忄很大的電流,定子=相 繞組被燒毀。7.3.5 頻率為60Hz 的三相異步電動(dòng)機(jī),若接在50Hz 的電源上使用,將會(huì)發(fā)生何種現(xiàn)象?解:(l)由式 l l

12、l=生J 矢 口.下 降,0 和降 低。P(2)由式l 4.44茂 l 可知J下降,增大,鐵損增大,勵(lì)磁電流增大,電動(dòng)機(jī)發(fā)熱。7.4.1 工相異步 電動(dòng)機(jī)在一定 的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 下運(yùn)行 時(shí),如電源電壓降低,電 動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、電流及轉(zhuǎn)速有無變化?解:(1)三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 曲線如題解圖7.02所示,負(fù)載轉(zhuǎn)矩為r 丨。當(dāng)電源電壓為1時(shí),機(jī) 械特性 曲線為,工 作點(diǎn)為G點(diǎn)。如果電源電壓 1下 降為y l,則機(jī)械特性曲線為,工作點(diǎn)為c 點(diǎn)。(2)由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩 定,電 源電壓降低,轉(zhuǎn)速下降,由尼變?yōu)殚T。但電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩不變,與 負(fù)載轉(zhuǎn)矩保持平衡。6亻轉(zhuǎn)速 瞧煅軸岷軒蝙 山噸增丸 陽乜流 唧大(式 中分

13、子分母均有s,但分子中的s 影響大),定 子電流隨著增大。7.4.2 三相異步電動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)行時(shí),如 果轉(zhuǎn)子突然被卡住 而不能轉(zhuǎn)動(dòng),試 問這時(shí)電動(dòng)機(jī)的電流有何改變?對(duì)電動(dòng)機(jī)有何影響?解:相異步電動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)行時(shí),轉(zhuǎn)速n 很高,轉(zhuǎn)并率s 很小,定 電流和轉(zhuǎn) 子電流的數(shù)值均在正常范圍內(nèi)。如果轉(zhuǎn) r 被 突然卡住而不能轉(zhuǎn)動(dòng),此 時(shí)門=0,s=l,轉(zhuǎn)子導(dǎo)體被旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以而0轉(zhuǎn)速切割,轉(zhuǎn) 子電流和定 了電流都很大,如不立即切斷電源,電 動(dòng)機(jī)將被燒毀。7。4.3 為什么二相異步電動(dòng)機(jī)不在最大轉(zhuǎn)矩r m d 人處或接近最大轉(zhuǎn)矩處運(yùn)行?解:I相異步電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩r m J又稱為臨界轉(zhuǎn)矩,從 機(jī)械特性 曲線上看

14、,它 是二相異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定I作區(qū)和不穩(wěn)定I作區(qū)的分 界點(diǎn):電動(dòng)機(jī)在穩(wěn)定I作區(qū)運(yùn)行時(shí),r(%。x,負(fù)載轉(zhuǎn)矩增加一些或減小一些,電動(dòng)機(jī)均能 白動(dòng)適應(yīng)并調(diào)整I作 點(diǎn),穩(wěn) 定運(yùn)行。如果電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在臨界點(diǎn)r m a、處(或 接近l m 處),情 況就不一樣了:巳負(fù)載轉(zhuǎn)矩稍有增加,使r 飛a x,電 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速就會(huì)稍有下降,作點(diǎn)將下滑,進(jìn) 入不穩(wěn)定I作區(qū),轉(zhuǎn)速的減小叉會(huì)使轉(zhuǎn)矩進(jìn)一步減小c 如此 下去,電 動(dòng)機(jī)將迅速停轉(zhuǎn)。7。4.4 某桕 異步電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為1460r/m i n c 當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的一半時(shí),電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速約為多少?解:(l)相舁步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 曲線 如題解圖7.03所示。在其縱軸

15、上,“l(fā)”處表示同步轉(zhuǎn)速。=1 5 0 0 min,“3”處表示額定轉(zhuǎn)速n、=1460n l i n,“2”處表廳 1半載時(shí)的轉(zhuǎn)速。(2)由=相 異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性曲線 足頎特忤,圖 示 L作區(qū)域口l 近似地看成茁線。在12345所喪示的 角形屮,半 載轉(zhuǎn)速而、+,-=1460+L之吧-扌墊=1 480 r/1n i n7.4.5 棚籠型舁步電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)附近運(yùn)行,當(dāng)(l)負(fù)載增大;(2)電壓升高;(3)頻率增高時(shí),試 分別說明其轉(zhuǎn)速和電流作何變化?解:(l)負(fù)載增 人機(jī)械特性曲線如題解圖7。OZ1所示,G點(diǎn)是額定I作點(diǎn),轉(zhuǎn) 矩 為r,轉(zhuǎn)速為刀、r 當(dāng)負(fù)載增大時(shí),T r、,其I 作點(diǎn)為“,n

16、J 見此時(shí)轉(zhuǎn)速降低,門、。另由式14.4i 1町知,電 l;Hl 升高,磁通 將增大,定 子繞組勵(lì)磁電流增大。()0.5 iN/N Iiufl,r1lg 7.03f 65 飛 卩 題解 圖7。題解 圖7.05 由式%=矸乒可知J增高,%增大,機(jī)械特性曲線上移(仍 為硬特性)。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)原先運(yùn)行在額定狀態(tài)附近,可認(rèn)為負(fù)載轉(zhuǎn)矩基本不變。機(jī)械特性 曲線上移后,I作點(diǎn)也隨著上移。所以 增高,而 0增 高,尼隨著增高,但轉(zhuǎn)差率s 基本不變。由式14.4銳l 可知,因I不 變 J增高,磁通 將減小。由式r=T f2 c。s2 可知,r不變,轉(zhuǎn)子電路功率因數(shù)cos矽2=祝+(sx)2基本不變(因s 基本不變

17、),的減小,引起J2增大,Jl 隨 著增大?？傊?頻率增高時(shí),電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高,電 流增大,電動(dòng)機(jī)過載運(yùn)行。7.5.1 三相異步電動(dòng)機(jī)在滿載和空載下起動(dòng)時(shí),起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩是否一樣?解:(1)三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩r 是電動(dòng)機(jī) 自身固有的技術(shù)數(shù)據(jù),與 外負(fù)載無關(guān)。所以,對(duì) 同一臺(tái)電動(dòng)機(jī)而言,無論是滿載起動(dòng)還是空載起動(dòng),起動(dòng)電流是一樣 的,起 動(dòng)轉(zhuǎn)矩也是一樣的。當(dāng)然,滿 載起動(dòng)時(shí),由 于負(fù)載比空載起動(dòng)時(shí)重,轉(zhuǎn)子加速較慢,起 動(dòng)過程所需時(shí)間較長。(2)從另一角度看,對(duì) 同一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)而言,無 論是滿載起動(dòng)還是空載起動(dòng),起 動(dòng)瞬間都是幾=0,s=1,轉(zhuǎn)子電流都是f 2=R:+(s

18、x)2所 以兩種情況的起動(dòng) 電流是一樣 的,起 動(dòng)轉(zhuǎn)矩也是一樣的。7.5.2 繞線型電動(dòng)機(jī)采用轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)時(shí),所 串電阻愈大,起 動(dòng)轉(zhuǎn)矩是否也愈大?解:題 解圖7.06中的曲線 是繞線 型三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子未 串外 電阻時(shí) 的r=/(s)曲線,圖 中最大轉(zhuǎn)矩r =土m a x 2Xm a x 對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差率R2s m=頁瓦 T丿 66R2 ax串聯(lián)電阻增大題 解 圖7,繞線型電動(dòng)機(jī)采用轉(zhuǎn)子串外電阻起動(dòng)時(shí),隨著所串電阻值的增大,曲線右移(但r m 扒值不變)?？梢钥闯?在一定范圍內(nèi),隨著所串電阻的增大,電 動(dòng)機(jī) 的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩r“土曾 大(曲 線),最 大時(shí)可達(dá)到“=r m a x(曲線);但 是,

19、如果所 串電阻過大,r“反而減小(曲 線)。所 以,不 是所 串電阻愈大,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也愈大:7.8.1 電動(dòng)機(jī)的額定功率是指輸 出機(jī)械功率,還 是輸入電功率?額定 電壓是指線 電壓,還是相電壓?額定電流是指定 了繞組的線 電流,還 是相 電流?功率 因數(shù)c o s 的 甲角是定子相 電流 與相電壓間的相位差,還是線電流與線電壓間的相位差?解:電 動(dòng)機(jī)的額定功率是指輸出機(jī)械功率。額定電壓是指線電壓。額定 電流是指定子繞組的線電流。功率因數(shù)c o s 甲的 角是定子繞組相電流與相電壓的相位差。7.8.2 有些二相異步電動(dòng)機(jī)有380/220兩種額定 電壓,定 子繞組可 以接成星形,也 可 以接成三角形

20、。試問在什么情況下采用這種或那種連接方法?采用這兩種連接法時(shí),電 動(dòng)機(jī)的額定值(功 率、相電壓、線電壓、相電流、線電流、效率、功率因數(shù)、轉(zhuǎn)速等)有 無改變?解:(1)兩種額定電壓對(duì)應(yīng)兩種接法。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)電源電壓為380時(shí),定 子繞組接成星形;當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)電源電壓為220時(shí),定子繞組接成三角形。這樣,不 論接成星形還是 三角形,均 能保證定子繞組的相電壓為220。(2)采用這兩種接法時(shí),電動(dòng)機(jī)的額定功率、額定轉(zhuǎn)速、相 電壓、相 電流、效率和功率因數(shù)均無改變。但 電動(dòng)機(jī)的額定線電壓不同,額定線 電流也不 同:星 形接法時(shí),線 電壓是 三角形接法的意;三 角形接法時(shí),線 電流是星形接法的t 倍。7.8.3 在

21、電源電壓不變的情況下,如 果 電動(dòng)機(jī)的三角形聯(lián)結(jié)誤接成星形聯(lián)接,或 者星形聯(lián)接誤接成三角形聯(lián)接,其后果如何?解:(1)在電源電壓不變的情況下,如果電動(dòng)機(jī)的二角形聯(lián)接誤接成星形聯(lián)接,電 動(dòng)機(jī)定子繞組的相電壓貝 刂 降低t 倍。轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正 比,所 以,此日寸 轉(zhuǎn)矩只有正常J清況的,電 動(dòng)機(jī)不能正常工作c(2)如果電動(dòng)機(jī)的星形聯(lián)結(jié)誤接成三角形聯(lián)接,電動(dòng)機(jī)定子繞組相電壓增大倍,磁 通也增大t 倍。結(jié)果是:磁路飽和,電流大大增加,鐵損劇增,燒毀電動(dòng)機(jī)。7.8.4 Y112M-4型三相異步電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)如下:4 k W 3 8 0 聯(lián) 結(jié)1440r/n l i n c Os=082 叩=84.

22、5%T s 1/r N=2.2 r t/J、=7.o r m a x/N=2.250Hz試求:(1)額定轉(zhuǎn)差率s N;(2)額定電流JN;(3)起動(dòng)電流Js t;(4)額定轉(zhuǎn)矩r N;(5)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩r“;(6)最大轉(zhuǎn)矩r m a;(7)額定輸入功率Pl。解:(1)額定轉(zhuǎn)差率由額定轉(zhuǎn)速尼N=l佴0 r/min可知同步轉(zhuǎn)速尼0=1 5 0 0 r/min,所以rl O-rl、1 500-1440(2)額定 電流1 500=0.04f 67人=氵虧 l 虧;:丁了 l;=T毛 F;IJ麗Il 了=8.7 8 A(3)起動(dòng)電流Js 1 7 J、=78.78=61.46 A(4)額定轉(zhuǎn)矩、=9 5 5

23、0 厶=9 5 5 0 丁轢=2 5 3 N m(5)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩r s t=2.2 T、=2.226.53=58.36 N l l(6)最大轉(zhuǎn)矩r l n d =2.2、=2,2 2 6.5 3=5 8.3 6 N m(7)額定輸入功率P I=1 t。恧 z虧=4 7 3 kW7.5【習(xí)題】題解7.3.1 伯四極相異步電動(dòng)機(jī),額定轉(zhuǎn)速r l x=l d Z10m i n,轉(zhuǎn)f 每相電阻R2=0.,感抗 凡0=0.08,轉(zhuǎn) 子電動(dòng)勢(shì)刀,電源頻率=50Hz。試求 該電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)及在額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)子電流J2。解:(1)起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)子電流石=T幣廠T而丌 TF亍 而 汗=243A(2)額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)的

24、轉(zhuǎn) 子電流丨2=T式中 s、=巳二 亠=L型坐二 墮)=所 以 T廳禿予讠虧飛竽:=J5A牛0.08)27.3.2 有一臺(tái)四極、H z,1 4 2 5 min的工相舁步電動(dòng)機(jī),轉(zhuǎn)子電阻R 2=0.,感抗X 2。=0.0 8,E l/E 2 0=1 0,當(dāng)E l=0 時(shí),試求:(1)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)初始瞬間(=0,s=1)轉(zhuǎn)子每相電路的電動(dòng)勢(shì)E2。,電 流F2。和功率囚數(shù)c o s 甲;(2)額定轉(zhuǎn)速時(shí)的E2,r 2和s 甲2。比較在上述兩種情況下轉(zhuǎn)子電路的各個(gè)物理量(電 動(dòng)勢(shì)、頻率、感抗、電流及功率因數(shù))的 大小。解:(1)起動(dòng)瞬問的轉(zhuǎn)子電路E 2 0、r2 0 和cos甲2 0=缶=1 等=2 0

25、 J68r 2()=s El 20/R:+(s x)2 v 俑乃T丁丁萬 丐 丁 石 恧下丁=243 A=0.24=_土望L_ z+g 0 2 2+(0 5 0 8)2 衛(wèi) 衛(wèi) L _=09:o F+C了兩 頂 o.08)丁0.02c O s 2=勹可+丁I亓2)2 灑022+(l r,.08)2(2)額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)子電路E2、r 2和 c o s 2E 2=s 刀2 0式 中 s N=魚云 f=叩 乩畢=“所以 幾=(0,0 5)=l s、ER,f=c o s 2=R沉TT滅 瓦 萬丁(3)比較轉(zhuǎn)子電流頻率五=蛻,起動(dòng)時(shí)兌=尤=50Hz,額定轉(zhuǎn)速時(shí)兌s d=005 50=2,5Hz.感抗X2

26、、電動(dòng)勢(shì)E2、電流r 2和功率因數(shù)c o s 仳都是轉(zhuǎn)差率 的函數(shù),起 動(dòng)瞬間和額定運(yùn)行時(shí) s 這 些物J婪量的大小差別很大,如 下表所示c7.4.1 已知YI00Ll-4型異步電動(dòng)機(jī)的某些額定技術(shù)數(shù)據(jù)如下:2.2k 嚴(yán) 38o Y聯(lián)結(jié)14201/m i r 1cosg=0.82 T=tllqc試計(jì)算:(l)相電流和線電流的額定值及額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)矩;(2)額定轉(zhuǎn)差率及額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)子電流頻率。設(shè)電源頻率為50Hz。解:(l)相電流和線電流的額定值及額定轉(zhuǎn)矩因?yàn)槎ㄗ永@組是思形聯(lián)接,所 以相電流和線電流的額定值相等,即J=7 F 歹T 了石=7 歹丁了f|:0 3 A 0 0,81 0.82額定轉(zhuǎn)

27、矩 T N=9 5 5 0 厶=9 5 5 0 2 2 1 4.:N。mr l N(2)額定轉(zhuǎn)差率和額定負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)子電流頻率=竺芾=輻拶=3y1=sN=0 0 5 3 5 0=2.6 7 H z7.4.2 有臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī),其額定轉(zhuǎn)速為1470r/m i n,電源頻率為50Hz。在(a)起動(dòng)瞬F 6 9 i 況下,試求:(1)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)間,(b)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn) 速 為 同步轉(zhuǎn) 速 的亍時(shí),(c)轉(zhuǎn)差 率 為0.時(shí)三種惰定 子 的轉(zhuǎn) 速;(2)定子旋 轉(zhuǎn) 磁 場(chǎng)對(duì) 轉(zhuǎn) 子 的轉(zhuǎn) 速;(3)轉(zhuǎn)子 旋 轉(zhuǎn) 磁 場(chǎng) 對(duì) 轉(zhuǎn) 子 的轉(zhuǎn) 速(提 示:乃2=型墮=Ps 刀0);(4)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)定子的轉(zhuǎn)速;(

28、5)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速。解:該 電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為尼0=1500r/m i n,磁極對(duì)數(shù)為 P=2。討論的三種情況是:(a)起動(dòng)瞬間尼=0,s=1(b)轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn) 速而=爭%=10O0r/m h,s=罕 彘 擴(kuò) l=033(c)轉(zhuǎn)差率s=0.,n=(l-0.0 2)1 5 0 0=1 4 7 0 1/min(1)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)定子的轉(zhuǎn)速定子繞組固定在定子上,定子繞組產(chǎn)生的定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)定子的轉(zhuǎn)速為%=罟=翌尸=1 5 0 0 D/n=1 500r/n 1i n。(a)、(b)和(c)三種情況下,定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)定子的轉(zhuǎn)速均為屁0(2)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速,

29、實(shí) 際上就是相對(duì)轉(zhuǎn)速rl尼0-而=1 500r/n 1i n(a)尼=rl】1 5 0 0-0000=500r/1i n(b)rl=rt0-乃=1 5 0 0-1470=30r/n 1i n(c)A r l=甩。-r l=1 5 0 0-1(3)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子繞組固定在轉(zhuǎn)子上,轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為6嘸 60馬 G幾2=s乃。P P500r/11n(a)尼2=s 幾0=1 1 500=1冖%=剡跏=sO 0 湘n(c)尼2=s n 0=0.0 2 1 5 0 0=3 0 r/m i n(4)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)定子的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為n 2,而轉(zhuǎn)子 自身又

30、以尼的轉(zhuǎn)速(對(duì) 定子)旋 轉(zhuǎn),所 以轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)定子的轉(zhuǎn)速為rL 2+而=sn0+而=s尼0+(1-s)乃。=尼0=1500r/m i n。(a)、(b)和(c)三種情況下,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)定子的轉(zhuǎn)速均為而0(5)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速由(4)可知轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)定子的轉(zhuǎn)速為幾2+n,由(1)可知定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)定子的轉(zhuǎn)速為屁0,所以轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為(尼2+尼)-而0=s尼0-尼0+l=sz。-尼0+(1-s)乃0=0丿 70(a)、(b)和(c)三種情況下,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速均為零。7.4.3 有Y112M-2型和Y160M1-8型異步電動(dòng)機(jī)各一臺(tái),額定

31、功率都是4k W,但前者額定轉(zhuǎn)速為2890r/m i n,后者為720r/m i n。試 比較它們的額定轉(zhuǎn)矩,并 由此說明電動(dòng)機(jī)的極數(shù)、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩三者之間的大小關(guān)系。解:(1)兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的極數(shù)和同步轉(zhuǎn)速由型號(hào)可以看出兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的極數(shù)和同步轉(zhuǎn)速分別為兩極、3000r/m i n 和八極、750r/m i n。(2)兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩l h l=9550呈=9550 4 =13,2 N m尼N幾N=9 5 5 0 厶=9 5 5。彘=5 1 N m(3)比較電動(dòng)機(jī) 的磁 極 數(shù) 愈 多,則 轉(zhuǎn) 速愈低;在 同樣 額定 功率 的情 況 下,額 定轉(zhuǎn) 速 愈 低,額 定 轉(zhuǎn)矩愈大。7.4.4 已知Y

32、132s-4型三相異步電動(dòng)機(jī)的額定技術(shù)數(shù)據(jù)如下:功 率轉(zhuǎn) 速電 壓效 率功率因數(shù)r s 1/JNT“/r、Tm a/r N5.5k W電源頻率為50Hz。試求額定狀態(tài)下的轉(zhuǎn)差率s N,電流f N和轉(zhuǎn)矩r N,以及起動(dòng)電流,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩r 吼,最大轉(zhuǎn)矩 a x。解:(1)s N、f N 和r N1 500-14401 440r/m i n38085,5%0,842.22.2尼0-乃NsN 尼。PN=0.045x1031 5005.r N=r、=l 1.6 5 At t/Nc。s r P t 38o o,855=9 5 5 0 三=9 5 5。|三早 t=3 6.4而N1440 364:0.84Nm(

33、2)fs1、rs1 不舊max7.4.5 Y 1 8 0 L-6轉(zhuǎn)矩為2 9 5.3 6 N m。解:(1)額定轉(zhuǎn)矩f s t=7r N=711.65=81.55 丿r s t=2.2r N=2.236.48=80.26Nmr m a x=2.2r N=8o.26Nm型電動(dòng)機(jī)的額定功率為15k W,額定轉(zhuǎn)速為970r/m i n,頻率為50Hz,最大試求電動(dòng)機(jī)的過載系數(shù)入。飛=9 5 5 0 鏟=9 5 5 0 品=6:N m(2)過載系數(shù)F7f入=T=而雨=27.4.6 某四極三相異步電動(dòng)機(jī)的額定功率為30k W,額定 電壓為380,三 角形聯(lián)結(jié),頻 率為50Hz。在額定負(fù)載 下運(yùn)行時(shí),其轉(zhuǎn)

34、差率為0.02,效率為90%,線電流為57.5A,試求:(1)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速;(2)額定轉(zhuǎn)矩;(3)電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)。解:四極電動(dòng)機(jī),P=2,n=1 5 0 0 1/min,nN(1-s、)n0=(1-0.)1 5 0 0=1 0 T O r/min。(1)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子繞組固定在轉(zhuǎn)子上,轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為6吼 60s、汽尼,=-=sN1。卩 P=0.021 500=30r/n 1i n(2)額定轉(zhuǎn)矩rN=9 5 5 o頁=9 5 5 0 1 4 7 0=1 9 5 N m(3)功率因數(shù)P、30 x 103溽、f 丁虧=氵瓦兀:o 5而列悶:7.5

35、.1 上題中電動(dòng)機(jī)的T“/r、=1.2,廴/r=7,試求:(l)用Y-換接起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩;(2)當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的60%和25%時(shí),電動(dòng)機(jī)能否起動(dòng)?解:上題電動(dòng)機(jī)的r=5 7.5 A,r、=1 9 5 N m(1)Y-起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩直接起動(dòng)時(shí)r s 1 7r、=757.5=402.5 ATs t=1.2r、=l。2195=234Nm采用Y-起動(dòng)時(shí)“Y=f“=硐2 5=1 3 4.2 Ar“Y=i1=2 3 4=7 8 N m(2)當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的60%和25%時(shí),電動(dòng)機(jī)能否起動(dòng)?負(fù)載轉(zhuǎn)矩為r N的%時(shí)r s 1Y=贏=仵(1 電動(dòng) 機(jī) 不 能 起 動(dòng)o.6 r

36、 N負(fù)載轉(zhuǎn)矩為r、的25%時(shí)r s 1Y 78 )1 電動(dòng) 機(jī) 可 以 起 動(dòng)o.25r、o.25195 47.5.2 在習(xí)題7.4.6中,如果采用 自耦變壓器降壓起動(dòng),而使電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的85%,試求:(1)自耦變壓器的變比;(2)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流和線路上的起動(dòng)電流各為多少?解:電 動(dòng)機(jī)的 自耦變壓器降壓起動(dòng)電路如題解圖7。所示。直接將電源電壓加在 電動(dòng)丿 72機(jī)定子繞組上滿l 起動(dòng)E,莛 逢摶 乏和起動(dòng) 電流分別 為r“和的計(jì) 算,r=195、m。=234Nm,f、=57.5A,f“=402.5A)c 若電源電玉經(jīng) 自耦變壓器將較低 的二次側(cè) 電壓 J加在定 子繞組上降壓起動(dòng)時(shí)

37、,起 動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流分別為r 11(由 本題知 t=085r、)和J1t。(J)白耦變壓器的變 比囚轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正 比,可 以寫出下式軒=丁缶=青=r=、;l=:;=論漾 氙捫9(2)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流r 1t 和電源線路上的起動(dòng)電流 只1 降壓起動(dòng)使電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流r 1t 減小,與滿壓 下起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流 的大系式為“(見習(xí)題7.4,6 和習(xí)題7.5.1變壓比st=0.8 5 Nf 卜l l f t 定了繞紹題解圖707所 以 J 1 1=:|=1 至3 3:,2 A9J11也是變壓器二次側(cè)電流,工 次側(cè)電流減小 次側(cè)電流J11隨著減小。囚為 1 lJ 人所以 哎1=斗子=2:2 A

38、7。9.1 某一車床,其 加工工 件 的最 大直徑 為600n n u、川統(tǒng)計(jì) 分析法 汁算 主軸 電動(dòng)機(jī) 的功率。解:根 據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,車床的功率為P=3 6.5 D 1 5 4式中D單位為餛,P單位為k WP=36.50.6154=36.50.46=16.62 k I可選用Y 1 8 0 M-4(1 8.5 kW、1 4 7 0 min)自勺 電動(dòng)機(jī)。7.9.2 有一短時(shí)運(yùn)行的三相異步電動(dòng)機(jī),折算到軸上的轉(zhuǎn)矩為130Xm,轉(zhuǎn) 速為730r/而n,試求電動(dòng)機(jī)的功率。取過載系數(shù)入=2。解:(1)由公式T=9550午,所選 電動(dòng)機(jī)的功率i 應(yīng)為P2=9550(2)由于受過載的限制,所選電動(dòng)機(jī)的功率

39、應(yīng)為P=讠f=9550入=95502=497 k 廠95502丿 73Ku一可選用Y 1 6 0 M 2-8(5.5 kW、7 2 0 1/min)的電動(dòng)機(jī)。7.9.3 有一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)在輕載 阝運(yùn)行,已知輸入功率P1=k W,c Os=0.6。今接入三角形聯(lián)接的補(bǔ)償 電容(圖7.01),使其功率因數(shù)達(dá)到0.8。又已知電源線電壓為380,頻 率為50Hz。試求:(1)補(bǔ)償電容器的無功功率;(2)每相電容C。解:(1)補(bǔ)償電容器的無功功率在題解圖7.08(a)、(b)所示功率三角形 中,Q和Q 分別為補(bǔ)償前后電路的無功功率Q=P l丨an Q=P l tan電容器補(bǔ)償 的無功功率為Q“=C-

40、0=P l(tan甲tan)=20(t a n a r c c o s 0.6-1a n a r c c Os 0.8)=20(t a n 53.1-t a n 36.9)=200.583=11,7 k a rP1(b)補(bǔ)償后所 以圖7.01 習(xí)題7.9.3的圖 題解圖7.08(2)每相電容C三相電容器組補(bǔ)償?shù)臒o功功率還可表示為=3 等=平=孵y2月Cc=6嚴(yán)2=:T;F:乇 恿 o 丁=“町P1(補(bǔ)償前7.10.1 某工廠負(fù)載為850k W,功率因數(shù)為0.6(滯后),由1600k A變壓器供電。現(xiàn)添加400k W功率的負(fù)載,由 同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng),其功率因數(shù)為0.8(超前),問 是否需要加大變壓

41、器容量?這時(shí)將工廠的功率因數(shù)提高到多少?解:(1)在題解圖7.中,(a)是工廠原負(fù)載的功率三角形(電 感性),(b)是后添加 的由同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的負(fù)載的功率三角形(電 容性),(c)是總電路的功率三角形(電 感性)。f 7亻o)電容性題解 圖7.OQ(2)是否需要加大供電變壓器的容量?有丐勾 功率 P=P l+P 2=8 5 0+4 0 0=1 2 5 0 k無功功率 0=Ql Q20 l=P】tan甲l=8 5 0 tanarccos0.6=1 1 3 3 k、arQ2=P2t a n 2=400t a n a r c c Os 0.8=300k a rQ=1 1 3 3-3 0 0=8 3 3 kvar視在功率g=ulF+f=,nZiF*nf=r s02 kVA I 600 kVA所以,不用加大變壓器容量,原變壓器仍可使用。(3)增加負(fù)載后總電路的功率囚數(shù)c P 1屮=了=湍 嫻3502同步電動(dòng)機(jī)的投入,提高了該工廠的功率囚數(shù),由0.6提高到0.83,電力使用 比較合理。f 75