2-12 他励直流电动机，试求： PN?5.5kW,UN?220V,IN?30.3A,nN?1000r/min,Ra?0.202?,TL?0.8TN。 1）如果用能耗制动、倒接反接制动以400r/min的速度下放位能负载，则应串入多大的制动电阻？
2）电动机在反向回馈制动运行下放重物，电枢回路不串电阻，求电动机的转速。
3）现用制动电阻Rbk=10Ω，求倒拉反接制动的稳定制动电流和稳定转速，并定性画出机械特性。
解： Ce?N?UN?IaRa220?30.3?0.847??0.194
nN1000U?Ce?Nn0?0.194?(?400)?Ra??0.847?2.35?
Ibk0.8?30.3U?Ce?Nn220?0.194?(?400)?Ra??0.847?11.43?
Ibk30.3?0.81) 能耗制动：Rbk?倒拉反接：Rbk?2）n?U?IbkRa?220?30.3?0.8?0.847???1239.85r/min
Ce?N0.1943) 与上面的各小题一样，稳定制动电流：Ibk?0.8?30.3A
n?U?Ibk(Ra?Rbk)220?30.3?0.8?(0.847?10)???221.308r/min
Ce?N0.194第四章 三相异步电动机
4-1 三相异步电动机的旋转磁场是怎样产生的？圆形旋转磁场是指在圆柱形的定、转
子间的气隙层中旋转的磁场吗？为什么？
解：三相异步电动机的旋转磁场是三相对称电流通入三相对称定子绕组而产生的。不是，是指三相合成磁通势的幅值不变，矢量在旋转时的端点轨迹是一个圆。
4-2 三相异步电动机旋转磁场的转速由什么决定？试问工频下2、4、6、8、10极的异步电动机的同步转速各为多少？频率为60Hz时的呢？
解：三相异步电动机旋转磁场的转速与电源频率成正比，与电动机的极对数成反比。工频下2、4、6、8、10极的异步电动机的同步转速各为3000、1500、1000、750、600r/mim；频率为60Hz下2、4、6、8、10极的异步电动机的同步转速各为：3600、1800、1200、900、720 r/mim。
4-3 旋转磁场的转向由什么决定？
解：在三相绕组空间排序不变的情况下，由三相电流的相序决定。
4-4 试述三相异步电动机的转动原理，并解释“异步”的意义。
解：当三相异步电动机接到三相交流电源上，气隙中产生旋转磁场，则静止的转子绕组
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便相对切割磁场，感应出电动势。转子绕组是闭合的，就有转子电流产生，该电流再与旋转磁场相互作用，便在转子绕组中产生电磁力f，而转子绕组中均匀分布的每一导体上的电磁力对转轴的力距之总和即为电磁转矩T，它驱动转子沿旋转磁场的方向旋转起来。三相异步电动机的转子转速最终不会加速到等于旋转磁场的转速。因为如果同步，转子绕组与旋转磁场之间没有相对运动，就不会感应电动势并产生电流，也不会产生电磁转矩使转子继续转动。所以转子的转速n总要略低于旋转磁场的转速n1，这就是异步电动机的“异步”由来。
4-5 若三相异步电动机的转子绕组开路，定子绕组接通三相电源后，能产生旋转磁场吗？电动机会转动吗？为什么？
解：若三相异步电动机的转子绕组开路，定子绕组接通三相电源后，能产生旋转磁场，转子绕组上感应电动势，但没有电流产生，所以没有电磁转矩产生，电动机不会转动。
4-6 何谓异步电动机的转差率？异步电动机的额定转差率一般是多少？起动瞬时的转差率是多少？转差率等于零对应什么情况，这在实际中存在吗？
解：转差(n1 －n)与同步转速n1的比值称为转差率。异步电动机的额定转差率sN一般为1.5%～5%。起动瞬时的转差率s=1，转差率s=0，是理想空载状态，这在实际中不存在。
4-7 一台三相异步电动机的fN?50Hz,nN?960r/min，该电动机的极对数和额定转差率是多少？另有一台4极三相异步电动机，其sN=0.03，那么它的额定转速是多少？
解：因异步电动机额定转速nN略低于但很接近于对应的同步速，因此选择1000r/min的同步速，其极对数为
60f60?50 p???4n750n?n11000?960额定转差率：
sN?1N??0.04n11000
对4极sN=0.05的电动机：
nN=n1(1－s)=1500×(1－0.05)r/min=1425r/min
4-8 简述三相异步电动机的结构，它的主磁路包括哪几部分？和哪些电路耦合？ 解：三相异步电动机主要由定子和转子组成。定子主要由定子铁心、定子绕组和机座等构成。转子由转轴、转子铁心和转子绕组等所构成。三相异步电动机的主磁路包括：定子铁心中的定子齿槽和定子磁轭、转子铁心中的转子齿槽和转子磁轭、气隙，和定、转子电路耦合。
4-9 为什么异步电动机的定、转子铁心要用导磁性能良好的硅钢片制成？而且空气隙必须很小？
解：异步电动机的定、转子铁心要用导磁性能良好的硅钢片制成，则主磁路的定、转子铁心段的磁阻很小，使额定电压下产生主磁通的励磁电流小（建立磁场的无功分量小），运行时的功率因数高。空气隙很小也是为了主磁路的空气隙段的磁阻小。
4-10 一台△联结的Y132M-4异步电动机，其PN=7.5kW，UN=380V，nN=1440r/min,
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?N=87%,cos?N?0.82，求其额定电流和对应的相电流。
解：I1N?PN3UN?NCos?NI1N3??7.5?1033?380?0.87?0.82?9.22A
?15.97A
? ?接法 ? I1N??15.9734-19 异步电动机主磁通的大小是由外施电压大小决定的还是由空载电流大小决定的？ 解：异步电动机主磁通的大小是由外施电压大小决定的（频率一定下）。
4-20 一台三相异步电动机，如果把转子抽掉，而在定子三相绕组施加对称三相额定电压会产生什么后果？
解：一台三相异步电动机，如果把转子抽掉，磁路中的气隙很大，磁阻大，那么在定子三相绕组施加对称三相额定电压时，产生主磁通的空载电流很大，大于额定电流很多，定子三相绕组过热而“烧”坏。
4-21 拆修异步电动机时重新绕制定子绕组，若把每相的匝数减少5%，而额定电压、额定频率不变，则对电动机的性能有何影响？
解：每相的匝数减少，额定电压、额定频率不变，磁通增加，空载电流增加，运行时功率因数降低；磁通增加还导致铁耗增加，效率降低。
4-23 异步电动机的转速变化时，转子电流产生的磁通势相对空间的转速是否变化？为什么？
解：三相异步电动机的转速变化时，转子电流产生的磁通势F2相对空间的转速不变化，因为F2与F1空间相对静止，都为同步速，与转速无关。
4-26 异步电动机的机械负载增加时，为什么定子电流会随转子电流的增加而增加？
解：异步电动机的机械负载增加时，转速会下降，转子电磁转矩要增大，转子电流增加，根据磁通势平衡方程式，定子磁通势要增加，因此定子电流也要跟着增加。
4-27 三相异步电动机在空载时功率因数约为多少？为什么会这样低？当在额定负载下运行时，功率因数为何会提高？
解：三相异步电动机在空载时功率因数约为0.2，因为空载电流主要为建立旋转磁场的无功电流。当在额定负载下运行时，转子输出额定机械功率，定子从电网吸收的有功电功率也要增加，因此功率因数会提高。
4-30 一台三相异步电动机输入功率为8.6kW,s=0.034，定子铜耗为425W，铁耗为210W，试计算电动机的电磁功率Pem、转差功率pCu2和总机械功率Pm。
解：电磁功率：Pem=P1-pFe-pCu1=8600-210-425=7965W 转差功率：pCu2=sPem=0.034×7965=270.81W
总机械功率Pm= Pem- pCu2=7965-270.81=7694.19W
4-31 有一台Y联结的4极绕线转子异步电动机，PN=150kW，UN=380V，额定负载时的转
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子铜耗PCu2=2210W，机械损耗Pm=3640W，杂散损耗Ps=1000W,试求额定负载时： 1）电磁功率Pem、转差率s、转速n各为多少？
2）电磁转矩T、负载转矩TN、空载转矩T0各为多少？
解：1）Pem?PN?pcu2?pm?ps?150?2.21?2.64?1?155.85kW sN?pcu22.210??0.0142 pem155.85 nN?n1(1?s)?1500(1?0.0142)?1478.7r/min
2） T?9.55Pem155850?9.55??992.245N?m n11500TN?9.55PN150000?9.55??969.1N?m nN1478.7T0?T?TN?992.245?969.1?23.145N?m
第五章 三相异步电动机的电力拖动
5-1 电网电压太高或太低，都易使三相异步电动机的定子绕组过热而损坏，为什么？ 解：电网电压太高，磁通增大，空载电流大增，超于额定电流，绕组过过热而损坏；电网电压太低，磁通太小，同样的负载转矩下，转子电流大增，定子电流也跟着大增，也超于额定电流，绕组过过热而损坏。
5-2 为什么三相异步电动机的额定转矩不能设计成电动机的最大转矩？ 解：三相异步电动机的额定转矩不能设计成电动机的最大转矩，因为如果额定负载时发生短时过载，负载转矩大于额定转矩，电磁转矩已设计成最大转矩不能再增加，此时电磁转矩小于负载转矩，电动机降速而停机。
5-3 三相异步电动机的电磁转矩与电源电压大小有什么关系？如果电源电压下降20%，则电动机的最大转矩和起动转矩将变为多大？若电动机拖动额定负载转矩不变，问电压下降后电动机的主磁通、转速、转子电流、定子电流各有什么变化？
解：三相异步电动机的电磁转矩与电源电压的平方成正比。如果电源电压下降20%，则电动机的最大转矩和起动转矩将降为原来的64%。若电动机拖动额定负载转矩不变，电压下降后电动机的主磁通下降、转速下降、转子电流增加、定子电流增加。
5-7 在题5-5画的固有机械特性中，定性画出U=0.8UN的人为机械特性和转子串电阻的人为机械特性（nm=n1/2）。
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下图中②是U=0.8UN的人为机械特（同步点不变，最大转矩、起动转矩数值分别为固有的0.64倍）；③ 转子串电阻的人为机械特性（nm=n1/2）。（同步点不变，最大转矩的数值不变，位置nm=n1/2、起动转矩增大）
5-8 笼型异步电动机全压起起动时，为何起动电流大，而起动转矩不很大？
解：笼型异步电动机全压起起动时，转子瞬时转速为零，等效电路的附加电阻为零，所以全压除以短路阻抗，起动电流大，Ist=I1N，但起动转矩并不是额定转矩的（5~7）倍。（起动转矩不大的原因是：第一，由于起动电流很大，定子绕组中的阻抗压降增大，而电源电压不变，根据定子电路的电动势平衡方程式，感应电动势将减小，则主磁通?1将与感应电动势成比例的减小；第二，起动时s=1，转子漏抗比转子电阻大得多，转子功率因数很低，虽然起动电流大，但转子电流的有功分量并不大。由转矩公式T=CT?1I’2cos?2可知，起动转矩并不大。
5-10 为什么在减压起动的各种方法中，自耦变压器减压起动性能相对最佳？
解：在减压起动的各种方法中，如果电网限制的起动电流相同时，用自耦变压器减压起动将获得较大的起动转矩，可带动较重的负载起动，这就是自耦变压器减压起动的主要优点之一。另起动自耦变压器的二次绕组一般有三个抽头，用户可根据电网允许的起动电流和机械负载所需的起动转矩进行选配，较灵活。
5-11 某三相笼型异步电动机的额定数据如下：PN?300kW,UN?380V,
IN?527A,nN?1450r/min,起动电流倍数为7，起动转矩倍数KM=1.8，过载能力 ?m?2.5，定子△联结。试求：
①全压起动电流Ist和起动转矩Tst。
②如果供电电源允许的最大冲击电流为1800A，采用定子串电抗起动，求串入电抗后的起动转矩Tst'，能半载起动吗？
③如果采用Y-△起动，起动电流降为多少？能带动1250N·m的负载起动吗？为什么？
④为使起动时最大起动电流不超过1800A而且起动转矩不小于1250N·m而采用自耦变压器减压起动。已知起动用自耦变压器抽头分别为55%、64%、73%三档，则选择哪一档抽头电压？这时对应的起动电流和起动转矩各为多大？ 5-11 解：
1）全压起动时的Ist和Tst：
Ist?7?IN?7?527?3689A
300?103Tst?KMTN?1.8?9.55??3556.55N?m
14502）若采用串电抗器起动，则
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