当串入转子回路电阻Rp2、Rp3时,电动机最后将分别稳定运行于C点和D点,获得nC和nD转速。
线绕转子异步电动机转子串电阻调速为有级调速,调速平滑性差;转速上限为额定转速,下限受静差度限制,因而调速范围不大;适用于重载下调速;低速时转子发热严重,效率低。
但这种调速方法简单方便,调速电阻可兼作起动电阻、制动电阻使用,在起重机拖动系统中广为应用。
2-19对于一台单相单绕组异步电动机若不采取措施,起动转矩为什么为零?
当给电动机转子一个外力矩时,电动机为什么就可向该力矩方向旋转?
答:
当在单相单绕组异步电动机绕组中通入正弦交流电时,产生的是脉振磁通势,对其基波脉振磁通势进行分解,可分解成为一个正向旋转磁通势F1+和逆向旋转磁通势F1-,它们均以同步角速度W旋转,但旋转方向相反,它们都切割转子导体,产生转子感应电动势并产生转子电流,形成正向电磁转矩T+和反向电磁转矩T-。
当转子静止时n=0,T+=T-,起动转矩TST=T+-T-=0,所以不采取措施,电动机不能起动。
当给电动机转子一个外力矩时,若T外与T+方向一致,则(T外+T+-T-)大于负载转矩时,则电动机便沿外力矩方向旋转了。
2-20一台三相异步电动机(里接)发生一相断线时,相当于一台单相电动机,若电动机原来在轻载或重载运转,在此情况下还能继续运转吗?
为什么?
当停机后,能否再启动?
答:
一台三相异步电动机(里接)发生一相断线时,若电动机原来在轻载下运转,此时电动机还能继续运转。
若电动机原来在再载下运转因此时T+与T-的合成转矩小于重载转矩,则电动机将停转。
当停机后,不能再起动旋转了,因TST=0。
2-21一台罩极电动机,若调换磁极上工作绕组的两个端点,能改变电动机的转向吗?
答:
不能改变电动机(罩极)的转向。
它总是从磁极的未罩部分转向磁极被罩部分,其转向不能改变。
附加补充题
2.1在额定工作情况下的三相异步电动机,已知其转速为960r/min,试问电动机的同步转速是多少?
有几对磁极对数?
转差率是多大?
解:
∵nN=960(r/min)∴n1=1000(r/min)
p=3
2.2有一台六极三相绕线式异步电动机,在f=50HZ的电源上带额定负载动运行,其转差率为0.02,求定子磁场的转速及频率和转子磁场的频率和转速。
解:
六极电动机,p=3
定子磁场的转速即同步转速n1=(60×50)/3=1000(r/min)
定子频率f1=50Hz
转子频率f2=sf1=0.02×50=1Hz
转子转速n=n1(1-s)=1000(1-0.02)=980(r/min)
2.3Y180L-4型电动机的额定功率为22kw,额定转速为1470r/min,频率为50HZ,最大电磁转矩为314.6N.M。
试求电动机的进载系数入?
解:
(N.M)
2.4已知Y180M-4型三相异步电动机,其额定数据如下表所示。
求:
(1)额定电流IN;
(2)额定转差率SN;
(3)额定转矩TN;最大转矩TM、启动转矩Tst。
额定
功率
(kw)
额定
电压
(V)
满载时
启动电流
启动转矩
最大转矩
接法
转速
(r/min)
效率
(%)
功率
因数
额定电流
额定转矩
额定转矩
18.5
380
1470
91
0.86
7.0
2.0
2.2
△
解:
(1)额定电流IN==
=
=35.9(A)
(2)额定转差率SN=(1500-1470)/1500=0.02
(3)额定转矩TN=9550×18.5/1470=120(N.m)
最大转矩TM=2.2×120=264(N.m)
启动转矩Tst=2.0×120=240(N.m)
2.5Y225-4型三相异步电动机的技术数据如下:
380v、50HZ、△接法、定子输入功率P1N=48.75kw、定子电流I1N=84.2A、转差率SN=0.013,轴上输出转矩TN=290.4N.M,求:
(1)电动机的转速n2,
(2)轴上输出的机械功率P2N,(3)功率因数
(4)效率ηN。
解:
(1)从电动机型号可知电动机为4极电机,磁极对数为p=2,由
所以
(r/min)
(2)∵
∴
(KW)
(3)∵
∴
(4)
2.6四极三相异步电动机的额定功率为30kw,额定电压为380V,三角形接法,频率为50HZ。
在额定负载下运动时,其转差率为0.02,效率为90%,电流为57.5A,试求:
(1)转子旋转磁场对转子的转速;
(2)额定转矩;(3)电动机的功率因数。
解:
(1)转子旋转磁场对转子的转速n2=Sn1=0.02×1500=30(r/min)
(2)额定转矩TN=9550×30/1470=194.5(N.m)
(3)电动机的功率因数
2.7上题中电动机的Tst/TN=1.2,Ist/IN=7,试求:
(1)用Y-△降压启动时的启动电流和启动转矩;
(2)当负载转矩为额定转矩的60%和25%时,电动机能否启动?
解:
(1)用Y-△降压启动时的启动电流IST=7×57.5/3=134(A)
用Y-△降压启动时的启动转矩Tst=1.2×194.5/3=77.8(Nm)
(2)因为Tst=0.4TN,
当负载转矩为额定转矩的60%时,由于Tst小于负载转矩,电动机不能启动。
当负载转矩为额定转矩的25%时,由于Tst大于负载转矩,电动机可以启动。
2.8在习题5.6中,如果采用自耦变压器降压启动,而使电动机的启动转矩为额定转矩的85%,试求:
(1)自耦变压器的变比;
(2)电动机的启动电流和线路上的启动电流各为多少?
解:
(1)因为异步电动机的转矩与电压的平方成正比,所以有
由
所以自耦变压器的变比K=
=1.188
(2)电动机的启动电流IST=7×57.5/1.1882=285.2(A)
线路上的启动电流IL=7×57.5/1.1882=285.2(A)
2.9我国生产的C660车床,其加工2件的最大直径为1250(mm),用统计分析法计算主轴电动机的功率。
解:
P=36.5D1.54(KW)=36.5
=51.5(KW)
2.10有一带负载启动的短时运行的电动机,折算到轴上的转矩为130N.M,转速为730r/min,求电动机的功率。
设过载系数为
=2.0。
解:
由于
所以
(KW)
2.11三相异步电动机断了一根电压线后,为什么不能启动?
而在运行时断了一根线,为什么能继续转动?
这两种情况对电动机有何影响?
答:
三相异步电动机断了一根电压线后,则三相电源变成了单相电源,由于单相电源所产生的磁场为脉动磁场,所以三相异步电动机不能正常启动(原理同单相异步电动机)。
而三相异步电动机在运行时断了一根电源线,虽此时也为单相运行,但因转子是转动的,脉动磁场对转子导体产生的作用力在两方向上不同,所以电动机仍能继续转动。
这两种情况对电动机均有很大的影响。
二种情况均为过载运行,长时间工作会损坏电动机。
第三章直流电机
3-l.直流电机中为何要用电刷和换向器,它们有何作用?
答:
在换向器的表面压着电刷,使旋转的电枢绕组与静止的外电路相通,其作用是将直流电动机输人的直流电流转换成电枢绕组内的交变电流,进而产生恒定方向的电磁转矩,或是将直流发电机电枢绕组中的交变电动势转换成输出的直流电压。
3-2.简述直流电动机的工作原理。
答:
工作原理:
当直流电动机电枢绕组接至电源上时,根据电磁力定律,载流导体在磁场中受电磁力的作用,产生了一个转矩,在转矩的作用下,电枢便按逆时针方向旋转起来。
3-3.直流电动机的励磁方式有哪几种?
画出其电路。
按励磁方式分为有
(1)他励;
(2)并励;(3)串励;(4)复励等四种,如图3-7所示。
3-10.直流电动机一般为什么不允许采用全压起动?
答:
因为他励直流电动机电枢电阻Ra阻值很小,额定电压下直接起动的起动电流很大,通常可达额定电流的10-20倍,起动转矩也很大。
过大的起动电流引起电网电压下降,影响其他用电设备的正常工作,同时电动机自身的换向器产生剧烈的火花。
而过大的起动转矩可能会使轴上受到不允许的机械冲击。
所以全压起动只限于容量很小的直流电动机。
3-11.试分析他励直流电动机电枢串电阻起动物理过程。
答:
在电动机励磁绕组通电后,电动机再接上额定电压UN,此时电枢回路串人全部起动电阻起动,电动机从a点开始起动,转速沿特性曲线上升至b点,随着转速上升,反电动势Ea=Ceφn上升,电枢电流减小,起动转矩减小,当减小至Tst2时,短接第1级起动电阻Rst4,电动机由R4的机械特性切换到R3的机械特性。
切换瞬间,由于机械惯性,转速不能突变,电动势Ea保持不变,电枢电流将突然增大,转矩也成比例突然增大,恰当的选择电阻,使其增加至Tst1,电动机运行点从b点过渡至C点。
从C点沿Cd曲线继续加速到d点,切除第2级起动电阻Rst3,电动机运行点从d点过渡到e点,电动机沿ef曲线加速,如此周而复始,电动机由a点经b、c、d.e、f、g、h点到达i点。
此时,所有起动电阻均被切除,电动机进人固有机械特性曲线运行并继续加速至k点。
在k点T=TL,电动机稳定运行,起动过程结束。
3-12.他励直流电动机实现反转的方法有哪两种?
实际应用中大多采用哪种方法?
答:
直流电动机反转的方法有以下两种:
(1)改变励磁电流方向
(2)改变电枢电压极性实际应用中大多采用改变电枢电压极性的方法来实现电动机的反转。
3-13.他励直流电动机电气制动有哪几种?
答:
常用的电气制动方法有:
能耗制动、反接制动和发电回馈制动。
3-14.何为能耗制动?
其特点是什么?
答:
能耗制动是把正处于电动机运行状态的他励直流电动机的电枢从电网上切除,并接到一个外加的制动电阻Rbk上构成闭合回路。
其特点:
(1)电枢电压U=0;
(2)电枢电流为负值,其方向与电动状态时的电枢电流反向;(3)电磁转矩T与转速n方向相反成为制动转;(4)电动机把拖动系统的动能转变为电能并消耗在电枢回路的电阻上。
3-15.试分析电枢反接制动工作原理。
答:
制动原理:
电枢反接制动是将电枢反接在电源上,同时电枢回路要串接制动电阻RBk。
3-16.试分析倒拉反接制动工作原理。
答:
制动原理:
电动机运行在固有机械特性的a点下放重物时,电枢电路串入较大电阻Rbk,电动机转速因惯性不能突变,工作点过渡到对应的人为机械特性的b点上,此时电磁转矩T<TL电动机减速沿特性曲线下降至c点。
在负载转矩的作用下转速n反向,Ea为