湖南大学电工技术第8章电动机.doc

第8章 电动机 8.1 三相异步电动机主要由哪几个部分构成？各部分的主要作用是什么？ 解 三相异步电动机由定子和转子两部分组成。定子和转子的主要部分是铁心和绕组，其中铁心用于产生磁路。定子绕组用于产生旋转磁场，当在三相定子绕组中通入三相交流电流时，便会在电动机内部产生一个旋转磁场。转子绕组用于产生电磁转矩，旋转磁场与转子导体之间有相对运动，于是在转子绕组中感应出电流，转子感应电流与旋转磁场相互作用产生电磁转矩，驱动电动机旋转。 8.2 三相电源的相序对三相异步电动机旋转磁场的产生有何影响？ 分析 三相电源的3个电压（或电流）在相位上互差120°，3个电压（或电流）出现幅值或相应零值的顺序称为三相电源的相序，按A→B→C依次滞后120°的顺序称为正序，按A→C→B依次滞后120°的顺序称为逆序。 解 三相异步电动机磁场的旋转方向与3个绕组中电流的相序一致：当电流按正序即A→B→C改变时，磁场就沿A→B→C→A…的方向旋转；当电流按逆序即A→C→B改变时，磁场就沿A→C→B→A…的方向旋转。这和3个绕组中电流的相序是一致的。由此可见，磁场的旋转方向是由3个绕组中三相电流的相序决定的，即只要改变流入三相绕组中的电流相序，就可以改变磁场的旋转方向。改变电流相序的方法是将定子绕组接到三相电源上的3根导线中的任意两根对调。 8.3 三相异步电动机转子的转速能否等于或大于旋转磁场的转速？为什么？ 分析 三相异步电动机旋转的必要条件是转差率的存在，即转子转速与旋转磁场转速存在差异。转差率表示转子转速n与旋转磁场同步转速n0之间相差的程度，是分析异步电动机的一个重要参数。 解 三相异步电动机正常运转时转子转速不能等于旋转磁场转速，否则转子导体与旋转磁场之间就没有相对运动，转子导体不切割磁力线，就不会产生感应电流，电磁转矩为零，转子因失去动力而减速。待到转子转速小于旋转磁场转速时，转子导体与旋转磁场之间又存在相对运动，产生电磁转矩。因此，电动机在正常运转时，其转速总是稍低于旋转磁场转速。从而可知，三相异步电动机正常运转时转子转速也不可能大于旋转磁场转速，除非有外力作用在电动机转子轴上，才能使转子转速超过旋转磁场转速，但此时电磁转矩的作用就不再是驱动转矩了，这是因为此时电磁转矩的方向与转子的运动方向相反，从而限制转子的转速，起到制动作用。此外，当转子转速大于旋转磁场转速时，有电能从电动机的定子返回给电源，所以这时的电动机实际上已经转为发电机运行。 8.4 一台三相异步电动机，电源频率，同步转速，求这台电动机的磁极对数及转速分别为0和1440 r/min时的转差率。 分析 三相异步电动机的磁极对数、转差率、电源频率、同步转速以及转子转速之间的关系为：，。 解 磁极对数为： 转子转速为0时的转差率为： 转子转速为1440 r/min时的转差率为： 8.5 一台三相异步电动机，电源频率Hz，额定转速r/min，该电动机的磁极对数是多少？ 分析 根据同步转速的计算公式可知，在电源频率 Hz一定的情况下，同步转速对应于不同磁极对数p有一系列固定的数值：当时r/min，当时r/min，当时r/min，等。而三相异步电动机的额定转速略小于同步转速，所以根据三相异步电动机的额定转速即可知道同步转速n0，从而可求出电动机的磁极对数p。 解 与电动机的额定转速r/min最接近的同步转速为r/min，与此相对应的磁极对数为： 8.6 一台4极的三相异步电动机，电源频率，额定转速。计算这台电动机在额定转速下的转差率sN和转子电流的频率f2。 分析 同步转速计算公式中的p为磁极对数，而不是磁极数。转子电流的频率f2与电源频率f1及转差率的关系为。 解 4极异步电动机的磁极对数为，所以电动机的同步转速为： （r/min） 额定转差率为： 转子电流频率f2为： （Hz） 8.7 三相异步电动机的电磁转矩是否会随负载而变化？如何变化？ 分析 要回答三相异步电动机的电磁转矩是否会随负载而变化的问题，就必须知道电磁转矩是否与负载有关。而要回答如何变化的问题，就必须知道电磁转矩与负载有什么样的关系。电动机的电磁转矩是反映电动机做功能力的一个物理量，只有转子电流的有功分量与定子旋转磁场的每极磁通相互作用才产生电磁转矩，即三相异步电动机的电磁转矩为。 解 三相异步电动机的电磁转矩会随负载而变化。其原因可以从两个方面说明。第一，电动机在稳定运行时，其输出的转矩（即电磁转矩）与负载转矩相平衡，所以转矩增大时电磁转矩也要相应增大。第二，电动机的电磁转矩与转子电流的有功分量成正比，负载转矩增大时，电动机的转子电流增大，因而电磁转矩增大。 8.8 如果三相异步电动机发生堵转，试问对电动机有何影