第一章交流异步电动机参考答案
第一单元三相异步电动机结构、工作原理和电动机铭牌二、课前自主复习
（二）知识准备：
1．定子转子气隙定子转子
2．三相定子绕组在空间上互差120°电角度通入三相定子绕组中的电流大小相等且互差120°相位差
3．旋转磁场电流相序
4．同步转速电动机转速同步转速
5．0.02 0.07 0.09
6．表示电动机在额定工作状态下运行时，允许输出的机械功率
（三）导复平台：
1．填空题
（1）747.9 0.04
（2）．
【解题思路】：
电动机的额定转速是接近同步转速而低于同步转速，对于国产电动机的同步转速要熟练掌握，最接近720r/min且比其大的应该是750r/min，求出其相应的磁极对数P，注意本题问的是磁极数应是2P。
（2）．线线
【解题思路】：
电动机铭牌上标注的额定电压、额定电流均为线电压、线电流。
2．判断题
（1）A）
（2）．B）
（3）B）
3．作图题
【解题过程】：
三、课堂探析 （一）探析问题
【问题一】 三相异步电动机的工作原理） 【解题思路】：
电动机的磁路是由定子铁心、气隙和转子铁心组成；转子抽掉后，整个磁路就由定子铁心、气隙及转子铁心抽掉后的空气组成。由于空气是順磁性物质，其磁阻远远大于铁磁性物质。
【解题过程】： 转子抽掉后，磁路中气隙将大大增加，由于电压为额定电压，根据111114.44m
U E K N f φ≈=，
可知
m φ不变仍为额定值，但主磁通气隙非常大，对应的总磁阻m R
也很大，由磁路欧姆定律，
m m NI R φ=
可以得到I 0
很大，励磁电流过大将烧毁定子绕组。
【归纳总结】：
在分析交流电动机的磁路时，当电动机电压不变、电动机的结构基本不变时，其主磁通也基本保持不变。 【问题二】： 转差率的概念、电动机在各种运行状态下的特点） 【解题思路】：
1、电动机启动瞬间电动机转速为0；
2、电动机运行状态时，0≤n 3、电动机的转速不同于同步转速（同步转速又称为旋转磁场转速） 【解题过程】： 电动机起动瞬间S=1；电动机运行时0 熟练掌握三相异步电动机在不同的工作状态下的转子的转速与定子旋转磁场的关系。 【问题三】 【解题思路】： 电动机的转动是由于通有感应电流的转子绕组在磁场中受到力矩的作用而转动，如果 转子开路，则在转子绕组中将只有感应电动势而不产生感应电流。 【解题过程】： 电动机不会转动。因为转子开路了，在转子中将没有感应电流产生，也就没有电磁转矩，所以电动机不会转动。 【归纳总结】： 电磁转矩是通电导体在磁场中受力，而转子开路，则导体中就没有电流了，所以无起动转矩。 【问题四】： 【解题思路】： “异步”就是为了产生感应电流，如果同步将没有感应电流，异步电动机将无法转动。 “感应电动机”是由于转子绕组中的电流是感应电流。 【解题过程】： “异步”是由于转子的转速不同于旋转磁场的转速，并且转子的转速总是低于旋转磁场的转速。感应电动机的“感应”的由来是因为转子绕组中的电流是导体切割磁场而产生的感应电流。 【归纳总结】： 要熟练掌握三相异步电动机的工作原理，从其原理出发去理解名称的由来。 【问题五】： 【解题思路】： 本题由额定转速1470r/min ，必须知道其同步转速为1500 r/min （额定转速总是接近同步转速而低于同步转速），求空载转速时要利用空载转差率和转速公式进行求解。 【解题过程】： ∵n N =1470r/min ∴n 1=1500 r/min 根据n 1=60f 1/P 可知，P=2 由转速公式求空载转速n 0=(1-s) 60f 1/P=(1-0.005)×1500=1492.5 r/min S N =(n 1-n N )/n 1=(1500-1470)/1500=0.02 【归纳总结】： 熟练掌握转差率的公式及其推广应用。 【问题六】： 【解题思路】： 电动机不工作在额定频率时，电动机的性能会发生恶变，主要从其磁路在直线段还是饱和段进行分析。 【解题过程】： 电动机若不是运行在额定频率，会使电动机运行性能恶化。其原因可由电压平衡方程式 111114.44m U E K N f φ≈=来分析，若电源电压不变，当频率减小时，主磁通将增加，将使电 动机过分饱和，使励磁电流增大，功率因数降低，铁心损耗增加；反之，若频率增加，则磁通减小，使电动机的电磁转矩及最大转矩下降，过载能力减小，电动机的容量得不到充分利用。 【归纳总结】： 当电动机的频率不是额定频率时，要仔细分析其磁路的工作情况。 【问题七】： 【解题思路】： 利用三相异步电动机的工作原理进行分析，首先分析旋转磁场的方向，再分析定子绕 组中感应电流的产生及定子绕组所受到的电磁力矩的方向，此时要注意转子产生旋转磁场，定子绕组受到力矩但定子是不能转动的，因此定子所产生的力矩将反作用于转子。 【解题过程】： 若转子产生的旋转磁场为顺时针（相对于此时静止的转子）方向转动，其转速为同步转速，定子切割旋转磁场产生感应电流，通有感应电流的定子在旋转磁场的作用下得到电磁转矩（所受的转矩方向与旋转磁场的方向相同），由于定子是固定的不能转动，所以反作用于转子，使转子以逆时针（相对于静止的定子）方向旋转。 【归纳总结】： 不管是定子还是转子通入电流，分析的方法是一致的，都是异步电动机的工作原理，只是最后要看清静止的是哪一个，运动的是哪一个。在分析中思路要清晰，如果想象不出可以作图来分析。 （二）巩固练习 1．填空题 （1）鼠笼式Y （2）．150030150030 2．选择题 （1）．D （2）．D 3．问答计算题 【解题过程】： 机座的作用：①固定定子铁心；②通风散热；③主磁路的组成部分。 小型电机：采用铸铁机座，也可采用铝铸造； 中型电机：除用铸铁机座外，也有采用钢板焊接的机座； 大型电机：都是用钢板焊接而成的。 端盖的作用：起着保护电动机铁心和绕组端部的作用，在中、小型电动机中它还与轴承一起支撑转子，并保持定、转子之间同心度的要求。 （三）课堂总结 1．三相异步电动机的定子旋转磁场和转子旋转磁场在空间上是相对静止的，这也是异步电动机稳定运行的必要条件； 2．三相异步电动机在电动机运行状态下，电动机转子的转速总是略小于同步转速； 3．分析三相异步电动机磁阻发生变化时，对励磁电流电流的分析要通过磁路欧姆定律。 四、课后测练 （一）、填空题 1．旋转磁场三相电源的相序 2．机座定子铁心定子绕组端盖转轴转子铁心转子绕组3．0.0333263.45 4．一致 5．三相电流的相序中的任意两根对调 （二）、判断题 1．B） 2．B） 3．B） 4．B） 5． B ） 6． A ） （三）、选择题 1． A 2． D （四）、简答题与作图题 1． 【解题过程】： 气隙大则磁阻大，励磁电流就大，由于异步电动机的励磁电流取自电网，增大气隙将使气隙中消耗的磁势增大，导致电动机的功率因数降低；由于电动机在负载运行时，转轴有一定的挠度，气隙太小，就可能发生定、转子铁心相擦的现象，并且从减小附加损耗及改善启动性能来考虑，则气隙应大一些为好。对于中小型异步电动机，气隙一般为0.2～2.0mm 之间。 2． 。 3． 【解题过程】：A U P I N N N 94.6088 .085.0380330000cos 3=???= ?= η ? 4． 【解题过程】： 图略（参照正序时旋转磁场画出） 第二单元 三相异步电动机的运行原理及机械特性 二、课前自主复习 （二）知识准备： 1． Sf 1 SE 20 SX 20 2 2022 2022 22 2) (SX R SE X R E += + 2 2022 2 22 22 22) (cos SX R R X R R += += ? 220 22 22cos X r r st += ? 1 2 2 1 1N I N I N I ? ? ? = + 20 2 X r S m = M cu sP P= 2 E1=4.44K1f1ΦN1；E2=4.44K2f2ΦN2同一个磁路2． 3． 4． 2 20 2 2 2 1 2 1 ) ( C T SX R U SR f+ ? = 2 2 cos? I C T T Φ = )1 S ( C T 2 20 2 2 2 1 2 1 st = + ? =启动瞬间 X R U R f 20 2 1 1 m2 C T X U f ? = 2 m m m T T S S S S = +N N N n P T9550 = 5． N m N st T T T == ；过载能力启动能力T 6. （三）导复平台： 1.填空题 1500r/min 2.5 1.5 【解题思路】：本题需要掌握的三相异步电动机机械特性各点的参数含义，图中A 点为轻载工作点、N 点为额定工作点、D 点为过载工作点、B 点为最大转矩点。 2．判断题 （1） B ） （2） B ） 3．计算题 【解题过程】： kW W P P m N T T m N T T m N n P T N N m N st N N N 55.45.4545488 .040000 2.5161.258227.3091.2582.12.11.2581480 40 95509550 1=== = ?=?=?=?=?=?=?=?==η 三、课堂探析 （一）探析问题 【问题一】 【解题思路】： 当电动机电源电压降低后，电动机将会自动更换一条新的机械特性曲线。电动机稳定运行时电磁转矩等于负载转矩，所以电压降低后的电磁转矩依旧是额定负载转矩；电源电压降低，磁路磁通减弱，励磁电流I 0略有下降，但电动机转速明显降低，转子感应电动势E 2上升，转子电流I 2增大，根据磁动势平衡方程式102211N I N I N I ? ? ? =+，由于I 0变化很小，可以忽略不计，所以I 1也增加；临界转差率与电源电压无关，所以临界转差率不变。 【解题过程】： 根据机械特性曲线可知，转速n 下降，临界转差率S m 不变，转差率S 变大，E 2变大，I 2变大，根据磁动势平衡方程式，可以得到I 1也增大。 【归纳总结】： 1．分析电源电压降低时，要考虑到励磁电流的减小，但其减小的幅度很小，可以忽略不计，这个分析可以帮助学生进一步搞清电动机的工作原理； 2．分析电动机电流要从转子电流入手，通过转速的降低，转差率的增大，转子感应电动势的增大，得到转子电流的变化，再利用磁动势平衡方程式得到定子电流的变化。这样可以使学生的解题思路比较清晰。 3．分析电动机某一因素发生变化，而电动机达到稳定运行状态时，电动机的电磁转矩等于电动机的负载转矩，这时分析这类题目的要点。抓住这个要点，配合机械特性曲线进行分析。 【问题二】 【解题思路】： 三相异步电动机定子绕组通入三相交流电将产生旋转磁场，此旋转磁场将切割转子，在转子中产生感应电流，这个感应电流也会产生一个旋转磁场，这两个旋转磁场在空间上是无相对运动的，因此合成了异步电动机的主磁通m φ，对于异步电动机正常运行时U N 和f N 保持不变，而定子漏抗上的压降所占比例很小，由m f N K E U φ1111144.4=≈可知，主磁通基本不变。 【解题过程】： 负载变化时，根据电磁公式m f N K E φ111144.4=可知主磁通基本保持不变。 【归纳总结】：在分析过程中忽略了定子漏抗的压降，如果考虑进去，主磁通是会发生变化的，只是此时变化的很小，所以在回答时是基本不变。 【问题三】： 30.82 196.23 不能 【解题思路】：本题需要熟练掌握的是额定功率的求解公式及公式的含义，还要熟练掌握最 大转矩与电压的关系，即由公式20 211m 2C T X U f ? =可知21U T m ∝。 【问题四】： 【解题思路】： 当电动机转子绕组串联电阻后，电动机将会自动更换一条新的机械特性曲线。电动机转子具有较大的机械惯性，转速不会发生突变，在转子串入电阻的瞬间其转速没来得及发生变化，但此时的电磁转矩变小了，由于此时的电磁转矩小于额定负载转矩，所以电动机的转速
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