5．2 异步电机作发电机运行和作电磁制动运行时，电磁转矩和转子转向之间的关系是否一样？怎样区分
这两种运行状态？
发电机运行和电磁制动运行时，电磁转矩方向都与转向相反，是制动转矩；但发电机的转向与旋转磁
场转向相同，转子转速大于同步速，电磁制动运行时，转子转向与旋转磁场转向相反。
5．3 有一绕线转子感应电动机，定子绕组短路，在转子绕组中通入三相交流电流，其频率为
场相对于转子以n1f1，旋转磁
?60f1/p（p为定、转子绕组极对数）沿顺时针方向旋转，问此时转子转
向如何？转差率如何计算？
假如定子是可转动的，那么定子应为顺时针旋转（与旋转磁场方向相同）但因定子固定不动不能旋
转，所以转子为逆时针旋转。s?n1?nn1 （
n为转子转速）
5．4 为什么三相异步电动机励磁电流的标幺值比变压器的大得多？
在额定电压时异步机空在电流标么值为30﹪左右，而变压器的空载电流标么值为50﹪左右。这是因
为异步机在定子和转子之间必须有空隙，使转子能在定子内圆内自动转动，这样异步机的磁路磁阻就较大，而变压器磁路中没有气隙，磁阻小，因此，相对变压器而言，异步电动机所需励磁磁动势大，励磁电流大。 5．5 三相异步电机的极对数
p、同步转速n1、转子转速n、定子频率f1、转子频率f2、转差率s及
转子磁动势F2相对于转子的转速n2之间的相互关系如何？试填写下表中的空格。 p n1/r?min?1 n/r?min?1 s f1/Hz f2/Hz n2/r?min?1 1 2 5 3 4 1800 600 1000 60f1P
1000 -500 n1?nn1
50 50 60 50 3 0.03 -0.2 1
f2?sf1
?相对于转子的转速n?n?n F?相对于定子的转速n F22211转子磁势是由转子三相（或多相）对称绕组感应的三相（或多相）对称电流产生的一个旋转磁势，这
n1?s?5．6 试证明转子磁动势相对于定子的转速为同步速度n1。
个磁势相对转子的转速由转子电流的频率决定，当转子的转速为F2相对于转子的转速时，转子电流的频率
n1?nn1?n，转差率为sf2?sf1，则这个磁动势相对转子的转速为sn1，它相对定子的转向永远相同，
相对定子的转速为sn1?n?n1?n?n1，即永远为同步速。
5．7 试说明转子绕组折算和频率折算的意义，折算是在什么条件下进行的？
绕组折算：将异步电机转子绕组折算成一个相数为m1，匝数为
N1，绕组系数为kN1 的等效转
子绕组来替代原来的转子绕组，保持极对数不变。
频率折算：用一个等效的静止转子来代替原来的旋转的转子，在该静止转子回路中串入一个1?sR2的模拟电阻，而定子方各物理量不变。 s折算的条件：保持转子磁动势不变，及转子上有功，无功率不变。
5．8 异步电动机定子绕组与转子绕组没有直接联系，为什么负载增加时，定子电流和输入功率会自动增
加，试说明其物理过程。从空载到满载，电机主磁通有无变化？
? 电磁势平衡方程式：知I1??I? 当负载时，定子电流只有一个分量I?，用以产生磁时来抵消?I01L0转子磁势的作用，∴虽然定转子无直接电联系，定子电流会自动增加的原因。
? 从空载到满载，由电势平衡方程式U1??I?Z ∵U?基本不变，I??，IZ略有?∴E???E11111111略有下降，故主磁通?m略为下降。
5．9 异步电动机的等效电路有哪几种？等效电路中的
??1?s?/s?R2?代表什么意义？能否用电感或电容
代替？
等效电路 T形等效电路
?形 准确P形等效电路（?为复数）
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换准确P形等效电路（?为实数） 简化?形等效电路（?=1）
s 消耗在1?s?上的电功率就是电动机所产生的机械功率Pmec，它是有功功率，不能用电容或电感R2代替。
5．10 异步电动机带额定负载运行时，若电源电压下降过多，会产生什么严重后果？试说明其原因。如果
电源电压下降，对感应电动机的Tmax、Tst、?m、I2、s有何影响？
∵Tem?T2?T0负载不变 ∴Tem不变 Tem?CM?mI2cos?2如电压下降过多?m?，为保持
2m1U1Tem不变，I2??I1?易烧毁电机。
1Tmax??12(R1?2R1?(x1?'?x2?))2 ∴U1? Tmax? Tmax?U12
Tst?'m1U12R21?1(R?R')2?(x?x')2121?2? ∴U1???E??I?Z ? Tst? Tst?U12 U1111Pem?1 ∴E1f1Nk?U1 E1?4.441N?1m ∴U1??m? ?CM?mI2cos?2不变，?m?I2? ∵Tem?Pcu2pem 转矩Tem
?1为常数 Tem不变
Rem不变 s? ∵Pcu22?m1I2R2 ∵I2? ∴Pcu2? ∴s?（或者U1?，Tem成平方下降，
而负载转矩不变∴n?s?）
5．11 漏电抗大小对异步电动机的运行性能，包括起动电流、起动转矩、最大转矩、功率因数等有何影响？
为什么？
Ist?U1'2'2(R1?R2)?(X1r?X2?)
Tst?
'm1U12R21?1(R?R')2?(X?X')2121?2?
Tmax?2m1U11?12[R?R2?(X?X')2]111?2?cos?1?'x1?t?x2?tR1?R2S'
∴漏电抗与Ist,Tst,Tmax成反比，与cos?1成正比
5．12 某绕线转子异步电动机，如果（1）转子电阻增加一倍；（2）转子漏电抗增加一倍；（3）定子电压
的大小不变，而频率由50Hz变为60Hz，各对最大转矩和起动转矩有何影响？ （1）R2增加一倍，Tst增加，Tmax不变 （2）x? （3）
'?x2?增加一倍，Tst减小，Tmax减小
'f1由50Hz变为60Hz，相当于x??x2?增加，且分母增大了∴Tst，Tmax减小
5．13 一台笼型异步电动机，原来转子是插铜条的，后因损坏改为铸铝的，在输出同样转矩的情况下，下列物理量将如何变化？
（1）转速n；
R2?Tem?1?12R2m1U1s'2(R1?R2s)2?(X1??X2?)''
Tem? 而负载转矩不变，∴n下降
（2）转子电流I2；
负载转矩不变，Tem基本不变，∵Tem（3）定子电流I1；
'I1?I2∴I1基本不变。
?Cm?mI2cos?2∴I2基本不变。
（4）定子功率因数cos?1；
（5）输入功率P1；
T2基本不变∴P1基本不变。 P2?（∵R2?Pcu2增大）
（6）输出功率P2；
（7）效率?； ??∵损耗减小
37
（8）起动转矩Tst；
Tst?
（9）最大电磁转矩Tmax。
Tmax不变
?虽然?m增大了，但cos?2
5．14 绕线式三相异步电动机转子回路串人适当的电阻可以增大起动转矩，
串入适当的电抗时，是否也有相似的效果？
转子侧串入电抗，不能增大起动转矩∵串如电抗后I2下降∴总起来起动转矩Tst?Cm?mI2cos?2仍然不能增大。
5．15 普通笼型异步电动机在额定电压下起动时，为什么起动电流很大而起动转矩不大？但深槽式或双笼
电动机在额定电压下起动时，起动电流较小而起动转矩较大，为什么？
Ist大的原因是：在刚启动时，转子处于静止状态，旋转磁场以较大的转速切割转子导环，在转子
中产生较大的电势，因而产生较大的电流，由磁势平衡关系，定子中也将流过较大的电流。
Tst不大的原因是：在刚起动时，n=0 ,s=1，转子频率较高，转子电抗较大，转子边的功率因数
很低，由Tem'1?Cm?mI2cos?2 E2?12U1 ?mst?2?m 知，最初起动时，虽然I2较大，
但因cos?2很低，∴Tst仍然不大。
对深槽和双鼠笼异步电动机在起动时
f2?f1，有明显的集肤效应，即转子电流在转子导体表面流
?,Tst?当起动完
动，相等于转子导体截面变小，电阻增大，即相等于转子回路串电阻，使Ist毕后，
f2?sf1很小，没有集肤效应，转子电流流过的导体截面积增大，电阻减小，相当于起
动时转子回路所串电阻去掉，减小了转子铜损耗，提高了电机的效率。
5．16 绕线转子异步电动机在转子回路中串人电阻起动时，为什么既能降低起动电流又能增大起动转矩？
试分析比较串入电阻前后起动时的?m、I2、cos?2、Ist是如何变化的？串入的电阻越大是否起动转矩越大？为什么？
绕线式转子串入电阻R?后，转子电流减小，定子电流也减小，但起动转矩增大，这是因为：在起
''x1??x2虽然串入R?导致I2减小，但却使得E1?U1设串电阻前由于R1?R2，?1，?∴E1?12U1
②?m较大，接近正常运行时的主磁通，转子回路功率因数
动时，s ③cos?2?''R2?R?''2'(R2?R?)?x2?增大，综合三个因素，Tst?
一般情况下，串入电阻后，I2和I1将变小，?m基本不变，严格地讲，随I1变小，?m会大一点
?（∵?E1??I?Z变小，??）?Uos?2将明显提高Tst明显增加，Ist? ，cm111 因为cos?2最大为1，接近1时变化不大了，相反，电阻率大了，电流明显减小，Tst反而会变小，∴并不是串电阻越大，起动转矩越大。
5．17 两台同样的笼型异步电动机共轴连接，拖动一个负载。如果起动时将它们的定子绕组串联以后接至
电网上，起动完毕后再改接为并联。试问这样的起动方法，对起动电流和转矩的影响怎样？ 通过串联起动，使每台电动机定子绕组电压为并联起动时候的
联起动时的
1212因此Tst为并联时的14，Ist为并
，而电网供给的起动电流为并联时的
14（∵电网供给的电流并联是一台起动电流
的2倍）
5．18 绕线式三相异步电动机拖动恒转矩负载运行，试定性分析转子回路突然串入电阻后降速的电磁过程。 5．19 绕线式三相异步电动机拖动恒转矩负载运行，在转子回路接入一个与转子绕组感应电动势同频率、
同相位的外加电动势，试分析电动机的转速将如何变化？
5．20 单绕组变极调速的基本原理是什么？一台四极异步电动机，采用单绕组变极方法变为两极电机时，
若外加电源电压的相序不变，电动机的转向将会这样？
5．21 为什么在变频恒转矩调速时要求电源电压随频率成正比变化？若电源的频率降低，而电压的大小不
变，会出现什么后果。
5．22 如果电网的三相电压显著不对称，三相异步电动机能否带额定负载长期运行？为什么？
5．23 已知某一台三相异步电动机在额定电压下直接起动时，起动电流等于额定电流的6倍，试计算当电
38
网三相电压不对称、负序电压分量的大小等于额定电压10%、电机带额定负载运行时，定子相电流可能出现的最大值是额定电流的多少倍？这样的运行情况是否允许？为什么？
5．24 三相异步电动机在运行时有一相断线，能否继续运行？当电机停转之后，能否再起动？
5．25 怎样改变单相电容电动机的旋转方向？对罩极式电动机，如不改变其内部结构，它的旋转方向能改
变吗？
5．26 试画出三相笼型异步电动机由单相电网供电、当作单相电动机应用时的接线原理图。 5．27 感应调压器与自耦变压器相比，有何优缺点？
5．28 已知一台型号为JO2-82-4的三相异步电动机的额定功率为55kW，额定电压为380V，额定功率因
数为0.89，额定效率为91.5%，试求该电动机的额定电流
PN?3UNINcos?N?N ∴ IN?PN3UNcos?N?N?55?1033?380?0.89?91.500?102.62(A)
5．29 已知某异步电动机的额定频率为50Hz，额定转速为970r/min，问该电机的极数是多少？额定转差
率是多少？ ∵nN
?970rmin n1?1000rmin n1??970?1000?0.3 100060fP ∴
p?60?501000?3极数为6极。
s?n1?nn15．30 一台50Hz三相绕线式异步电动机，定子绕组Y联接，在定子上加额定电压。当转子开路时，其滑
环上测得电压为72V，转子每相电阻R2降，试求额定运行sN（1）转子电流的频率； 转子电流的频率
?0.6?，每相漏抗X2??4?。忽略定子漏阻抗压
?0.04，时，
∵转子开路，且忽略定子漏阻抗压降，说明f2?sNf1?0.04?50?2(Hz)
3（2）转子电流的大小；
滑环上测得电压为72V，这是线电压，相电压为72转子上的电压为v2 ∴I'2?723 R2''?kekiR2 X2??kekiX2?
?'U2R''2(S2)2?(X2?)?keU2kekiR2(S2)2?X2??723ki0.6)2?42(0.04'?2.68(A) ?2.68ki ∴I2?kiI2（3）转子每相电动势的大小；
∵转子开路时测得的转子感应电势为
E2?723?41.57(V)此时转子不转，即S?1，当
SN?0.04时 E2s?SE2?0.04?41.57?1.66(V)
（4）电机总机械功率。
''sPmec?m11?I2?mI2sR221?s2s2R??23?2.68?10.040.04?0.?631V0. 3()5．31 已知一台三相异步电动机的数据为：UNnN?1426r/min，R1?2.865?，X1??联接，50Hz，额定转速
???11.75?，??2.82?，X2?7.71?，R2，定子
?380VRm忽略不计，Xm?202?。试求：
（1）极数； 解：∵nN
?1426rmin ∴n1?1500rmin ∴P=2，即2P=4
（2）同步转速；
n1?1500rmin
n1?nNn1?1426?1500?0.0493 f2?sf1?0.0493?50?2.467(Hz) 1500（3）额定负载时的转差率和转子频率；
s??（4）绘出T型等效电路并计算额定负载时的I1、P1、cos?1和I2。
'Z2?'R2S'?jX2??'Xm?Z2'Xm?Z22.820.0493?j11.75?57.2?j11.75?58.411.61?
'Xm?Z2??j202?58.411.61j202?57.2?j11.25101.6111796.8101.61??11796.857.2?j213.75?221.2775??53.3126.59
'Z?R1?jX1??Xm?Z2?2.865?j7.71?47.67?j23.86?50.535?j31.57?59.5931.99?
39
?∴I11?UZ??380059.5931.99??6.337?31.99?定子电流为3I1?11.04(A)
P3U1I1cos?1?3?380?11.04?cos(?31.99?)?6162.7(W) 1?cos?1?cos(?31.99?)?0.848（滞后） ??U??I?Z?380?6.337?31.99??E8.22569.62??380?52.4537.63? 1111 =380?41.54?j32.02?338.46?j32.02?339.97?5.404?
?5.82?17.014?(A)
，P2?75kW，UN?380V（定子?联接）
???0.77?，??0.073?，X2?0.404?，R2型和简化Г型
?'? ∴I2?E1'Z2?339.97?5.405?58.411.615．32 已知JO2-92-4三相异步电动机的数据为：
nN?1480r/min?0.088?，X1?Rm?2.75?，Xm?26?，机械损耗pmec?1.1kW。试用T型、较准确Г
，R1n1?nn1'R2S三种等效电路计算额定负载时的定子电流、功率因数和效率，并对计算结果进行分析比较。 T型等效电路： s
'2??1480?1500?0.01333 1500Z?'2'?jX2??0.0730.01333?j0.77?5.475?j0.77?5.5298?
Zm?Rm?jXm?2.75?j26?26.145?83.?9 6()'Zm?Z2'm?Z2?Zm?Z?Z??U?1?I1Z?26.14583.69?5.5298?2872.92??5.16319.04?(?)
38005.38922.8???70.514(A) cos?70.514?22.8?(A)即I?1?0.92（滞后）为了求19 1功率，要计算I2，Im
'??E?'?U??I?Z?380?70.522.8?0.41377.71?380?5.312?j28.63E12111?386.37?4.249(A)∴I2'
?386.37Z2?386.375.529?69.9(A) Im?E1Zm?386.3726.145?14.78A( )∴Pcu12'?3I12R1?3?70.52?0.088?1312(W)Pcu2?3I2R2?3?69.92?0.073?1073(W)
2PFe?3ImRm?3?14.782?2.75?1802(W) Pmec?1100(W) Pad忽略。 1073?1802?11005287??1??PP?1?1312?3?(1?74101)?92.900 UIcos?1111较准确P型电路
5．33 某三相异步电动机，PN?10kW，UN?380V（线电压），IN?19.8A，4极，Y联接，
，I0?5.4A，p0?0.425kW，机械损耗R1?0.5?。空载试验数据为：U1?380V（线电压）
pmec?0.08kW。短路试验中的一点为：Uk?120V（线电压），Ik?18.1A，pk?0.92kW。
?、X1?、Rm和Xm。 试计算出忽略空载附加损耗和认为X1??X2?时的参数R2空载试验：Z0?U10I0?38035.4?40.63(?) 忽略Pad
425?803?5.422PFe?P0?m1I0R1?Pmec?425?3?5.42?0.5?80?301.26(W)
Rm?PFe2m1I0?301.263?5.42?3.444(?)或者km??0.5
X0?Z02?k02?40.632?4.8582?40.34(?)
短路试验：
Zk?UkIk?120318.1?3.828(?) Rk?Pk2m1Ik?9203?18.12?0.936?)
Xk?Zk2?Rk2?3.8282?0.9362?3.712(?)
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