电机试题

第六章 三相异步电动机的工作原理

一、名词解释

1.异步电机：转速度与旋转磁场速度（同步速度）不相同的电机。

2.感应电动机：转子电流不是由电源供给，而是由定子产生旋转磁场感应而来的电动机。

3.每极每相槽数：每个极距下每相绕组所占有的槽数。即m q τ=

4.槽距角：相邻两槽轴线之间的电角度，即Z P 0

360=α 5.线圈:是组成电动机绕组的基本单元，通常由一根或多根绝缘电磁线(圆线或扁线)

6.绕组: 是电动机中的电路部分,线圈按照一定规则进行连接，构成的单元组；特殊情况下可以是一个线圈。

7.绕组展开图: 把定子(或转子)沿轴向切开、沿横向拉平，再略去铁芯，把绕组连接规律用平面图形展示出来

8. 额定工作制：指电动机在额定状态下工作，按持续运转时间和顺序区分的一种工作制形式，分额定连续工作的定额S1、短时工作的定额S2、断续工作的定额S3等3种。

9.转差率：旋转磁场速度（同步速度）与转子速度之差与旋转磁场速度（同步速度）的比值。

二、填空

1、单相/三相】交流电动机的三种运行状态分别是电动机状态、发电机状态、电磁制动状态。

三、单项选择题

1．一台三相交流异步电机，其定子槽数为24，极对数为2，则其电角度应该是（ B ）

A ．15°

B ．30°

C ．40°

D ．50° 2．一台国外进口的设备中，交流电机的频率是60HZ 额定转速为870转/分，则其极（ A ） A ．8 B ．4 C ．10

D ．6 3．三相异步电机采用短矩分布时，相比长矩绕组而言（长、短矩绕组对称） （ D ） A ．增加了基波电势

B ．消除了高次谐波电势

C ．基波磁势减小了

D ．基波电势没有变化 4、交流电机绕组分析时,我们知道一个线圈所产生的磁场波形一般为（ B ） A ．锯齿波

B ．矩形波

C ．正弦波

D ．脉冲波 5、直流电机电枢反应分析时,我们知道一个元件所产生的磁场波形一般为（ B ） A ．锯齿波 B ．矩形波 C ．正弦波 D ．脉冲波

6、不属于交流电机绕组排列的基本原则

A ．一个极距内所有导体的电流方向必须一致。

B ．相邻两个极距内所有导体的电流方向必须相反。

C ．若为双层绕组，以上层绕组为准，或以下层绕组为准。

D ．定、转子绕组的相数必须一致。

四、多项选择题

1．交流异步电动机中的定子部分有

（ABCD ） A ．电枢 B ．铁心 C ．外壳 D ．端盖 2．单相交流异步电动机中的定子部分有

（ABCD ） A ．电枢 B ．铁心 C ．外壳 D ．端盖

3、改善交流电动机的旋转磁场质量时，一般采用的方法（CD ）A．电源质量高些B．集中绕组C．整距分布绕组D．短距绕组

4、交流异步电动机改善磁场质量时，一般采用的方法为（ACD ）

A．长距分布绕组B．集中绕组C．整距分布绕组D．短距分布绕组

5、三相交流异步电机改善磁场质量时，一般采用（AD ）

A．整距分布绕组B．集中绕组C．电源质量高些D．短距绕组6、三相交流感应电机提高旋转磁场质量时，一般采用（CD ）

A．电源质量高些B．集中绕组C．整距分布绕组D．短距分布绕组

7．三相交流异步电动机的运行状态分别为（ABC ）

A．电动机状态B．电磁制动状态C．发电机状态D．反接制动状态

8、下列电机属于单边或者双边励磁的电机分别是（ABCD ）

A．洗衣机电机B．空调电机C．交直流通用电机D．交流电机

E．电动车电机F．直流发电机G．电动工具电机H．玩具电机

I．手电钻电机J．计算机光驱电机K．电冰箱电机L．电风扇电机

M．玩具航模飞机电机

五、判断题

（一）1、三相交流电机中电枢与直流电机中一样指的是定子。（×）

2、三相交流感应电动机中电枢指的是定子。（√）

3、三相交流异步电动机中电枢指的是定子。（√）

（二）1．直线电机的工作原理与普通的电机的工作原理一样。（√）

2．交流电机不需要象直流电机那样也用电刷。（×）

（三）1．某交流电动机的定子30槽，是一个4极电机，则电角度是10°。（×）2．某交流电动机的定子24槽，是一个8极电机，则电角度是20°。（×）3．某交流电动机的定子24槽，是一个4极电机，则电角度是30°。（√）四）1、三相交流异步电动机中基波绕组系数指的是K y1。（×）

2、三相交流异步电动机中基波绕组系数指的是K N1。（√）

3、三相交流异步电动机中基波绕组系数指的是K q1。（×）

4、三相交流异步电动机中基波绕组节距因数指的是K y1。（√）

5、三相交流异步电动机中基波绕组节距因数指的是K N1。（√）

6、三相交流异步电动机中基波绕组节距因数指的是K q1。（×）

7、三相交流异步电动机中基波绕组分布因数指的是K y1。（√）

8、三相交流异步电动机中基波绕组分布因数指的是K N1。（×）

9、三相交流异步电动机中基波绕组分布因数指的是K q1。（√）

（五）1、交流异步电动机绕组采用分布排列，目的主要是削弱高次谐波磁场（√）

2、直流电动机绕组采用分布排列，目的主要是削弱高次谐波磁动势（√）

、交流感应电动机的绕组采用短距分布排列，目的主要是削弱高次谐波磁动势（√）

六、问答题

（一）1、三相【交流/感应】异步电动机的工作原理是什么？

在三相交流异步电动机的定子绕组内，通入对称的三相交流电，气隙内产生旋转磁场，切割转子导体，产生电动势，而使转子内具有电流，受旋转磁场的作用，而产生电磁转矩拖动负载进行旋转工作，因转子的速度小于旋转磁场的速度，所以称三相交流异步电动机，另外由于转子内的电流，不是通入的，是感应而来的，所以也称为感应电动机。

（二）1、交流异步电机绕组的嵌线原则以及操作步骤是什么？

嵌线原则：（1）一个极距下所有导体电流方向必须一致。

（2）相邻两个极距下所有导体电流方向必须相反。

（3）若为双层绕组，以上层绕组为准或，以下层绕组为准。

操作步骤：(1) 计算参数(2) 编绘电动机的槽号(3) 划定极距(4) 确定每极每相槽的位置。(5) 标定电流方向(6) 绕组展开图成图

（四）1、三相交流感应电动机中，三相基波合成磁动势的特性是什么？

（1）磁动势的性质：旋转磁动势。

（2）幅值：旋转磁动势的幅值大小不变化，这种旋转磁动势常称为圆形旋转磁动势。

（3）转向：旋转磁动势的转向取决于电流的相序，总是由电流领先相转向电流滞后相。

（4）转速：旋转磁动势的转速为min)/(6011r p

f n = （5）幅值的瞬间位置：某相绕组的电流达正的最大值时，三相合成基波旋转磁动势正好与该相绕组的轴线重合。当电流在时间上变化了任意一个电角度时，三相合成基波旋转磁动势在空间位置上也移动了数值上与之相等的空间电角度。

（6）极对数：三相合成基波磁动势波长等于2τ，极对数为电机的极对数p 。

2、三相交流异步电动机中，三相基波合成磁动势的特性是什么？

八、计算题

2、一台三相交流感应电动机，额定转速为730转/分，试计算其极数、极对数、转差率、同步速度，旋转磁场速度各是多少？

p f n 601= ， N n n ≈1 4≈7305060≈601?=

n f p 750601==p f n 750)730-750()-(11==n n n s

极对数为4，极数为8，同步速度与旋转磁场的速度一样为750转/每分钟

5、一台三相交流异步电动机，额定转速为950转/分，试计算其极数、极对数、旋转磁场速度、转差率同步速度各是多少？

p

f n 601= ， N n n ≈1 3≈950

5060≈601×=

n f p 1000601==p f n 1000)950-1000()-(11==n n n s 极对数为3，极数为6，同步速度与旋转磁场的速度一样为1000转/每分钟

6、一台三相感应电动机，额定转速为570转/分，试计算其极数、极对数、转差率、

同步速度，旋转磁场速度各是多少？

p f n 601= ， N n n ≈1 4≈5705060≈601?=

n f p 600601==p f n 570)570-600()-(11==n n n s

极对数为5，极数为10，同步速度与旋转磁场的速度一样为600转/每分钟

7.已知一台额定转速为n N =960 r/min 的三相异步电动机，问：（1）该电动机的磁极对数P 及磁极数是多少？2）旋转磁场的速度及同步速度是多（3）额定转差率s N 是多少？（4）转速方向与旋转磁场方向一致时，转速分别是950 r/min 与1040 r/min 时的转差率s 是多少？

（5）转速方向与旋转磁场方向相反时，转速为500r/min 时的转差率s 是多少？

解 （1）一般而言，除非特殊说明，否则三相异步电动机所接电源的频率都为f 1=50HZ ， 额定转速略小于旋转磁场的速度，额定转差率较小，所以96050606011=≈?==

N n P P f n 则磁极对数3≈P ， 磁极数 6322=?≈P

（2）旋转磁场的速度=同步速度10003

50606011=?==P f n r/min （3）额定转差率04.01000

960100011=-=-=n n n s N N （4）转速方向与旋转磁场方向一致时

若n=950 r/min ，则05.01000

950100011=-=-=n n n s 若n=1040 r/min ，则04.010001040100011-=-=-=

n n n s （5）转速方向与旋转磁场方向相反时

若n=500 r/min ，则5.11000

500100011=+=-=n n n s 8.一台四极三相异步电动机，定子槽数Z 1=36，计算其基波和5次、7次谐波磁动势的分布系数。

解：（1）计算每极每相槽数q 和槽间角α

每极每相槽数： 32

323621=??==mp Z q 槽间角： 00102036

2360360=?==Z p α （2）求基波和5次、7次谐波磁动势的分布系数

根据式(5.13)可求得的基波和5次、7次谐波磁动势的分布系数，分别如下： 基波分布系数96.02

20sin 32203sin 2sin 2sin 00

1=?==ααq q k q 5次谐波分布系数217.02

205sin 322053sin 00

5=???=q k 7次谐波分布系数177.02

207sin 322073sin 00

7-=???=q k 第七章 三相异步电动机的运行原理

三、单项选择题

（一）1．三相异步电动机的电磁场功率表达式应为

（ B ） A ．P M =E 22I 'cos Φ2

B ．P M =m 222I 'r 2/S

C ．P M =m 1222r I ''/S

D ．P M =m 1I 12r 2/S 2．三相异步电动机由定子转换到转子上的电磁功率表达式应为 （ B ） A ．P cu =

E 22I 'cos Φ2

B ．P cu =m 222I 'r 2/S

C ．P cu =m 1222r I ''

D ．P cu =m 1I 12r 2/S

（二）1. 在三相异步电动机磁场理论的应用中，表明定子磁场、转子磁场、（B

） 励磁磁场，三者有以下关系

A. 12F F F m =+

B. m F F F =+12

C. 012=++F F F m

D.21F F F m =+

2、在三相异步电动机磁场理论的应用中，表明定子磁场、转子磁场、（ B

）

励磁磁场，三者有以下关系 A. 11111112222I K N m I K N m I K N m N m N N &&&=+

B. m N N N I K N m I K N m I K N m &&&11111112222=+

C. 0)(1

1112222=++I I K N m I K N m m N N &&& D. 222211111111I K N m I K N m I K N m N N N &&&=+

3、在三相异步电动机磁场理论的应用中，表明定子磁场、转子磁场、（ B

）

励磁磁场，三者有以下关系

A.12I I I m &&&?=+'

B. 012=?+'I I &&

C. m I I I &&&?=+'12

D. 1

2I I I m &&&=+' （三）1．[三相]交流异步电机等效电路讨论中阻抗折算，下列式子正确的应是（ B ）

A ．2x '= Kx 2

B ．2r '=K e K i r 2

C ．2Z '=K 2x 2 r 2

D ．2

x '=K e K i r 2 2．交流感应电动机等效电路讨论中阻抗折算，下列式子正确的应是 （A ）

A ．2Z '=K e K i Z 2

B ．2r '=K i r 2

C ．2x '= KK e x 2

D ．2x '=K e K i r 2

3．三相交流异步电机等效电路讨论中阻抗折算，下列式子正确的应是 （A ）

A ．2Z '=KK e Z 2

B ． 2x '= K e K i x 2

C ．2r '=K e Kr 2

D ．2x '=KK i r 2

四、多项选择题

（一）1、三相交流异步电动机进行等效电路时，必须满足 （ BD ）

A ．等效前后转子电势不能变

B ．等效前后磁势平衡不变化

C ．等效前后转子电流不变化

D ．转子总的视在功率不变

2、异步电动机等效电路的推导中，一般情况下是转子向定子折算等效即 （ABCD ）

A ．把转子的频率先与定子频率进行相等,然后再折算其它参数

B ．把转动的转子看作不动的转子，然后进行其它参数的折算

C ．其实就是先进行S=1时的讨论，然后进行其它参数的折算

D ．不管进行什么样的折算，能量平衡不能变

3、三相交流感应电动机进行等效电路时，必须满足 （ BCD ）

A ．等效前后转子电势不能变

B ．等效前后磁势平衡不变化

C ．不管进行什么样的折算，能量平衡不能变

D ．转子总的视在功率不变

4、感应电动机等效电路的推导中，一般情况下是转子向定子折算等效即 （ ABD ）

A ．等效前后磁势平衡不变化

B ．把转动的转子看作不动的转子，然后进行其它参数的折算

C ．等效前后转子电势不能变

D ．不管进行什么样的折算，能量平衡不能变

5、交流异步电动机进行等效电路时，必须满足 （ BCD

） A ．等值前后转子电势不能变 B ．磁势平衡不变化

C ．能量平衡不变化

D ．转子总的视在功率不变

五、判断题

（一） 1．笼型异步电机转子的相数一般都和定子的相数不一样（ √ ）

2．笼型异步电机转子的相数一般都和定子的相数一样（ × ）

3．三相交流笼型异步电机转子的相数一般都和定子的相数不一样（ √ ）

4．三相交流笼型异步电机转子的相数一般都和定子的相数一样（ × ）

（二）1、异步电动机的最大转矩与转子电阻无关。（ √ ）

2、电机是可逆的，既可用作发电机也可用作电动机。（ √ ）

六、问答题

（一）1、三相异步电动机的理想空载运行

是指转子上不需要能量，不存在能量转换，此时既无需要拖动的实际负载，也无风阻和机械摩擦损耗；转子速度与同步速度一样，转子不切割磁场，转子中的电势为零，转子中的电流也为零，当然转子不会产生磁场。

2. 三相异步电动机的实际空载运行

实际空载，并不是真正的空载（理想空载），只不过不拖动实际的工作负载但对电机风阻和机械摩擦损耗还存在，转子内电阻损耗还存在；对电机只不过是负载小一些，还属于负载运行。

（三）1、在三相交流异步电动机的等效电路中（1—S ）r 2/S 代表什么？能不能不用电阻，而用电感代替？为什么？

2、在三相交流异步电动机的等效电路中（1—S ）2r '/S 代表什么？能不能不用电阻，而用电感或电容代替？为什么？

代表机械负载，可以用电阻代替，因电阻上消耗元件，是有功消耗器件，不能用电感或电容代替，因电感或电容是不消耗元件， 是无功消耗器件。

3、在三相交流感应电动机的等效电路中（1—S ）r 2/S 代表什么？能不能不用电阻，而用电感代替？为什么？

4、在的等效电路中（1—S ）2r '/S 代表什么？能不能不用电阻，而用电感、或电容代替？为什么？

代表机械负载，可以用电阻代替，因电阻上消耗元件，是有功消耗器件，不能用电感或电容代替，因电感或电容是不消耗元件， 是无功消耗器件。

（三）1、某三相交流电机定子电阻1r ，电抗X 1，转子折算电阻2r '，电抗2

x '，电源电压U 1，励磁电阻r m ，电抗X m ，试绘出“T ”形等值电

路图，并计算出m I 、1I 、2

I '。 设111jX R Z +=，m m m jX R Z +=，

222X j s R Z '+'=' 则2

21Z Z Z Z Z Z m m '+'+=，定子电流Z

U I 11&&=； 励磁电流12

2I Z Z Z I m m &&'+'=；转子折算电流 12

2I Z Z Z I m m &&'+=' 七、故障分析题

（一）1、在三相交流感应电动机中，过高的电源电压，或过低的电

源电压都会烧毁电机，试利用等值电路分析其烧毁的理论原因。

定子损耗

）（严重时）（严重时严重时转差率）（严重时转子速度矩电机转子产生的电磁转定子电流电源电压→∞→?=→↑→-↓'-→→↑-=→→↓↓→↓→'-=↓→11121

12111011)1(01I U I s r s s n n n s n n T r s

s U I U

2、在异步电动机的使用中，严重超载会烧毁电机，试利用等效电路分析其烧毁的理论原因。 三相交流异步电动机，严重超载转速很低或堵转损坏的原因。因21≈r s

s U

I ，转速很低或堵转时s=1，I →∞，所以绕组易烧毁

3、在异步电动机的使用中，由于机械装置卡死电机堵转会烧毁电机，试利用等效电路分析其烧毁的理论原因。

第八章 三相异步电动机的拖动

三、单项选择题

1、在讨论交流绕线式异步电动机机械特性曲线时，我们知道可调转子的串加电阻，

才可以调起动转矩，起动转矩达到最大，下列正确的是 （ D ）

A ．调r 2越小越好，使0＜S m ＜1

B ．调r 2越大越好，使S m ＞1

C ．调r 2使得S m =0

D ．调r 2使得S m =1

2、交流绕线式交流异步电动机起动中，可以调转子的串加电阻，以调整起动转矩，起动转矩达到最大，下列正确的是 （ C ）

A ．调r 2越小越好，使0＜S m ＜1

B ．调r 2越大越好，使S m ＞1

C ．调r 2使得S m =1

D ．调r 2使得S m =0

3、在交流电机调速控制中，一般不采用的方法是（ D ） A ．变极调速、变频调速、转差调速。B ．变频调速、转差调速、串极调速。

C ．转差调速 、变极调速、串极调速。

D ．串极调速、变频调速、变相调速。

4、不属于交流电机绕组排列的基本原则 （ D ）

A ．一个极距内所有导体的电流方向必须一致。

B ．相邻两个极距内所有导体的电流方向必须相反。

C ．若为双层绕组，以上层绕组为准，或以下层绕组为准。

D ．定、转子绕组的相数必须一致。

5、深槽式异步电动机起动时利用集肤效应，能产生较大的起动转矩，一般把深槽开在（C ）

A ．定子

B ．励磁一侧

C ．转子

D ．根据定子、转子或励磁一侧的具体情况而定。

6、双笼型异步电动机，为了确保电机起动和运行都能有较大的转矩，所以双笼安排在（C ）

A ．定子

B ．励磁一侧

C ．转子

D ．根据定子、转子或励磁一侧的具体情况而定。

转子上有上笼、下笼两套笼型绕组

四、多项选择题

1、在交流电机调速控制中，一般采用的方法是（ ABCD ）

A ．变极调速：根据旋转磁场的速度（同步速度）：p f n 1160=，通过改变定子绕组的接线，使感应电动机的定子相绕组产生的磁极对数发生变化，改变旋转磁场速度的调速。

B ．变频调速：根据旋转磁场的速度（同步速度）：p f n 1160=，通过电源改变供电频率，改变旋转磁场速度的调速。

C ．转差调速：根据转子速度：)1(601s p

f n -=，通过改变转差率，改变转子速度的调速。 D ．串极调速：对于绕线式感应电动机，其转子回路的转差频率交流电流由半导体整流器整流为直流，在经逆变器把直流变为工频交流，把能量送回到交流电网中去。串加一与转子感生电动势频率完全相等的电势，改变转子速度的调速。此时整流器和逆变器两者组成了一个与转子串级的变频装置。控制逆变器的逆边角，就可以改变逆变器直流侧的电压，从而达到调速的目的。

2.笼型异步电动机降压起动的方法一般有（ BC ）

A ．转子串接电抗器或电阻的降压起动；星形—三角形(Y —△)降压起动

B ．自耦变压器(起动补偿器)起动；延边三角形降压起动

C ．定子串接电抗器或电阻的降压起动；星形—三角形(Y —△)降压起动

D ．转子串频敏电阻器降压起动；延边三角形降压起动

3. 在交流电动机的调速控制中，一般采用的方法是（ A B D ）

A ．变极调速、变频调速、转差调速。

B ．变频调速、转差调速、串极调速。

C ．串极调速、变频调速、变相调速。

D ．转差调速 、变极调速、串极调速。

五、判断题

（一）1．绕线式异步电动机串电阻调速时，电阻不能太大。（ √ ）

2．绕线式异步电动机串电阻调速时，电阻应比较大。（

× ） 3．绕线式异步电动机串电阻调速时，电阻应比较小。（ × ）

4．三相绕线式感应电动机串电阻调速时，电阻不能太大。（ √ ）

5．三相绕线式感应电动机串电阻调速时，电阻应比较大。（

√ ）

6．三相绕线式感应电动机串电阻调速时，电阻应比较小。（×）

（二）1、异步电机回馈制动时，转子的速度大于旋转磁场的速度（√）

2、异步电机回馈制动时，转子的速度大于同步速度（√）

3、三相交流异步电动机发生回馈制动时，转子的速度大于同步速度（√）

4、直流电动机发生回馈制动时，电枢的速度大于理想空载速度（√）

（三）1．交流电机不需要象直流电机那样也用电刷。（×）

2.直接起动的异步电动机一般其容量只要不大于100千瓦就可以。（×）

3.单台直接起动异步电动机的容量和电源无关。（×）

4.单台直接起动异步电动机的容量和电源有一定的关系。（√）

5.转子深槽式异步电动机起动时利用集肤效应，能产生较大的起动转矩。（√）

6.双笼型异步电动机，转子上有上笼、下笼两套笼型绕组（√）

7. 双笼型异步电动机，定子上有上笼、下笼两套笼型绕组（×）

8.频敏变阻器起动时的阻抗比较大，而运行时阻抗几乎为零（√）

9.频敏变阻器运行时阻抗比较大，而起动时的阻抗几乎为零（×）

10. 双速电机若要保持速度方向一致，需要调相（√）

11、交流电机变频调速只能是向下改变电机的速度（×）

12、交流电机变频调速只能是向上改变电机的速度（×）

13、电磁转差离合器调速实际上是靠改变离合器上的磁场而改变速度的。（√）

14、转速反接制动主要用于位能性负载的下降运行。（√）

15、电枢反接制动主要用于位能性负载的下降运行。（×）

16、电源反接制动主要用于位能性负载的下降运行。（×）

17、交流电动机的回馈制动属于发电制动。（√）

18、倒拉反接制动主要用于位能性负载的下降运行。（√）

19、交流电动机的回馈制动时当前运行的速度大于同步速度。（√）

20、交流电动机的回馈制动时当前运行的速度大于旋转磁场速度。（√）

21、交流电动机的回馈制动时当前运行的速度小于同步速度。（×）

22、交流电动机的回馈制动时当前运行的速度小于旋转磁场速度。（×）

六、问答题

1、三相笼型异步电机的降压起动一般有那些方法，且各有什么特点

（1）定子串接电抗器或电阻的降压起动；方法简单，能耗较大，适合于容量不大且不是频繁起动的情况（2）星形-三角形（Y-Δ）降压起动；电压等级降低（380/220），但降得较多起动时间较长，方法较好可用于频繁起动，注意起动完毕即要切换到三角形运行，否则会烧毁电机（3）自耦变压器（起动补偿器）降压起动；适合于容量较大的设备，方法简单，可以有两到三种的降压选择，但自耦变压器但自耦变压器设备体积大，成本高（4）延边三角形降压起动。与星形-三角形（Y-Δ）降压起动比降压量较小，起动时间较短，方法简单，但电机结构相对复杂。

2、三相异步电机的调速方法一般有那些，且各有什么特点

根据旋转磁场的转速min)/(6011r p f n =以及转差率1

1n n n s -=可得转子速度p s f n )1(601-=，则三相异步电机的调速方法一般有（1）改变定子绕组的磁极对数p 变极调速；（2）改变供电电源的频率f 1一变频调速；（3）改变电动机的转差率s ，方法有改变电压调速、绕线式电机转子串电阻调速和串级调速。特点：变极调速方法简单，电动机绕组引出头较多，调速级数少，级差大，不能实现无级调速。变频调速性能优越，即平滑调速、调速范围广、缺点是系统较复杂、成本较高。改变转差率s 中改变定子电压调速，目前已在笼型电机中广泛采用晶闸管交流调压线路来实现，线路复杂；转子串电阻调速主要用于中、小容量的绕线转子异步电动机如桥式起重机；串级调速主要是在绕线转子中串加附加电动势，与转子电动势同相。

3、试述三相异步电机的串极调速原理

对于绕线式感应电动机，其转子回路的转差频率交流电流由半导体整流器整流为直流，在经逆变器把直流变为工频交流，把能量送回到交流电网中去。串加一与转子感生电动势频率完全相等的电势，改变转子速度的调速。此时整流器和逆变器两者组成了一个与转子串级的变频装置。控制逆变器的逆边角，就可以改变逆变器直流侧的电压，从而达到调速的目的。

4、电磁转差离合器的原理

电磁转差离合器也称滑差电机。又称电磁滑差离合器，电磁转差离合器主要由电枢和磁极两个旋转部分组成，电枢部分与三相异步电动机相连，是主动部分。电枢部分相当于由无穷多单元导体组成的鼠笼转子，其中流过的涡流类似于鼠笼式转子导体的电流。磁极部分与负载连接，是从动部分，磁极上励磁绕组通过滑环、电刷与整流装置连接，由整流装置提供励磁电流。电枢通常可以是鼠笼式绕组，也可以是整块铸钢。

电枢部分随异步电动机的转子同速旋转，若磁极部分的励磁绕组不通入励磁电流，磁极的磁场为零，电枢与磁极二者之间既无电的联系又无磁的联系，无电磁转矩产生，磁极及关联的负载是不会转动的，这时负载相当于与电机"离开"。若磁极部分的励磁绕组通入励磁电流时，磁极部分则产生磁场，由于电枢与磁极之间有相对运动，电枢鼠笼式导体要感应电动势并产生电流。电枢载流导体受磁极的磁场作用产生电磁力及电磁转矩，磁极部分的负载跟随电枢转动，相当于电机与负载“合上”。与

七、故障分析题

1、一台定子绕组为Y 接法的三相鼠笼型异步电动机运行时，有一相突然断电，电动机能否接着运行，停下来，能否重新启动。

2、一台定子绕组为Δ接法的三相鼠笼型异步电动机空载运行时，有一相突然断电，电动机能否接着运行，额定负载哪、停下来，能否重新启动。

3、一台定子绕组为Y 接法的三相绕线型异步电动机空载运行时，有一相突然断电，电动机能否接着运行，额定负载哪、停下来，能否重新启动。

4、一台定子绕组为Δ接法的三相绕线型异步电动机空载运行时，有一相突然断电，电动机能否接着运行，停下来，能否重新启动。

不能起动，因为此时对于定子绕组，实际上通入的电流已成为单相，所以定子绕组中产生的

是脉动磁场，不是旋转磁场，所以不能起动；对于正在运行的异步电机缺相产生的脉动磁场可以分解为两个对称的旋转磁场，轻载或空载时可以为维持运转，但时间过长会烧毁电机，额定负载时将会使电机堵转而烧毁。

第九章 其它交流电机

一、名词解释

1、单相异步电动机：单相交流电源供电的电动机

2、同步电机：转子速度与旋转磁场速度相同的交流电机

3、感应调压器：是一台静止的绕线转子异步电动机，其转子绕组联结成星形，并作为一次绕组与电源相连；定子绕组作为二次绕组，一端与转子绕组相连，另一端作为输出端连接负载。

4、移相器：是一台转子静止的绕线转子异步电动机，转子被机械蜗轮蜗杆机构卡住，不能自由转动，只能根据需要旋转到某一个角度。一般定子、转子绕组都联结成星形，定子接电源，转子绕组经集电环接负载。

5、同步调相机：实际上是空载运行的同步电动机，通过调节励磁电流改善电网的功率因数，用于向电网发出感性或容性无功功率

6、同步电机的功率角：相量1U &与0

E &-的夹角为θ，称为功率角，其物理定义是合成等效磁极与转子磁极轴线之间的夹角。

7、同步电机的功率因数角：相量1I &与1

U &的夹角为?。 8、同步电机的内功率因数角：相量1I &与0

E &-的夹角为ψ。 9、同步电机的励磁调节：就是通过调节同步电动机的励磁电流，来调节同步电动机的无功电流和功率因数，从而提高电网的功率因数的一种控制方式。

10、同步电机的过励方式：当增大励磁电流为2f I (12f f I I >)时，对应的感应电动势为02E ，电枢相电流I 12 超前定子相电压1U 的相位角。

11、同步电机的欠励方式：当减小励磁电流为3f I (13f f I I <)，对应的感应电动势为03E ，电枢相电流13I 滞后定子相电压1U 的相位角。

二、填空

（一）1．同步电动机的启动一般有三种方式：异步启动，变频启动，其它电机拖入同步。

三、单项选择题

（一）1．影响同步电动机起动的主要因素为（ C ）

A ．定、转子励磁磁场速度不一致

B ．定、转子电压频率不一致

C ．定、转子速度相对差过大

D ．定、转子速度相对差过小

（二）1．一台单相交流异步电机，用于电冰箱，如果其极数为8，则同步速度应为 （ C ）

A ．250转/分

B ．500转/分

C ．750转/分

D ．1000转/分

（三）1．一台国外进口的设备中，交流电机的频率是60HZ 额定转速为870转/分，则其极数为

（A ） A ．8

B ．4

C ．10

D ．6 2．一台国外进口的设备中，单相交流电机的频率是60HZ ，额定转速为1700转/分，（ C ）则其极对数为

A ．8

B ．4

C ．2

D ．6 4．一台国外进口的设备中，单相交流异步电动机的频率是60HZ ，额定转速为（

B ） 860转/分，则其极对数为

A ．8

B ．4

C ．10

D ．6

（四）1．单相交流异步电机等效电路讨论中阻抗折算，下列式子正确的应是 （ B ）

A ．2x '= Kx 2

B ．2r '=K e K i r 2

C ．2Z '=K 2x 2 r 2

D ．2x '=K e K i r 2

（五）1．单相交流异步电动机的结构中定子绕组一般为 （ B

） A ．有时可以是单相绕组 B ．应该是两相绕组

C ．视具体情况而定

D ．以上三项全对

2．交流罩极异步电动机的结构中定子绕组一般为 （ B ）

A ．有时可以是单相绕组

B ．应该是两相绕组

C ．视具体情况而定

D ．以上三项全对

3．单相电容分相启动的v 交流异步电动机的结构中定子绕组一般为 （ B

） A ．有时可以是单相绕组 B ．应该是两相绕组

C ．视具体情况而定

D ．以上三项全对

4．单相电阻分相起动的交流异步电动机的结构中定子绕组一般为 （ B

） A ．有时可以是单相绕组 B ．应该是两相绕组

C ．视具体情况而定

D ．以上三项全对

四、多项选择题

（一）1、三相交流同步电机的励磁方式有（ABCD ）

A ．直流发电机作为励磁电源的直流励磁机励磁系统

B ．用硅整流装置将交流转化成直流后供给励磁的整流器励磁系统

C ．静止整流器励磁系统

D ．旋转整流器励磁系统

2、同步电机有旋转电枢式和旋转磁极式两种在应用中一般要注意（CD ）

A ．旋转电枢式应用在大容量电机中

B ．旋转磁极式用于小容量电机中

C ．旋转电枢式应用在小容量电机中

D ．旋转磁极式用于大容量电机中

3、一般情况下同步电动机常用的起动方法有 （ACD ）

A ．辅助起动法

B ．减压起动法

C ．异步起动法

D ．变频起动法

4、无换向器电动机有两种运行方式，分别是（AD ）

A ．直流无换向器电动机

B ．永磁无换向器电动机

C ．脉冲无换向器电动机

D ．交流无换向器电动机

5、单相交流异步电动机进行等效电路时，必须满足 （ BD ）

A ．等效前后转子电势不能变

B ．等效前后磁势平衡不变化

C ．等效前后转子电流不变化

D ．转子总的视在功率不变

6、单相交流感应电动机等效电路的推导中，一般情况下是转子向定子折算等效即（ABCD ）

A ．把转子的频率先与定子频率进行相等,然后再折算其它参数

B ．把转动的转子看作不动的转子，然后进行其它参数的折算

C ．其实就是先进行S=1时的讨论，然后进行其它参数的折算

D ．不管进行什么样的折算，能量平衡不能变

（二）1．单相交流异步电动机中的定子部分有 （ABCD ）

A ．电枢

B ．铁心

C ．外壳

D ．端盖

2．单相交流异步电动机的运行状态分别为 （ ABC ）

A ．电动机状态

B ．电磁制动状态

C ．发电机状态

D ．反接制动状态

3．在讨论同步电动机的工作原理中谈到 （ABCD ）

A ．理想空载时，定子与转子磁场轴线重合

B ．额定负载以下运行时，定子与转子磁场轴线夹角小于90°

C ．严重超载时，定子与转子磁场轴线开始大于90°

D ．严重超载时，电机转子的速度最后为0

五、判断题

（二）1、单相交流异步电动机，从结构上看，实质上是两相电机。 （ √ ）

2、单相交流异步电动机，在结构上是单相绕组。

（ × ） 3、单相交流感应电动机，从结构上看实质上是两相绕组。

（ √ ） 4．交流电机不需要象直流电机那样也用电刷。

（ × ） 5．单相电机中的旋转磁场速度n 1=60f/p 。

（ √ ） 六、问答题

（一）1、试分析同步电机的过励方式。

当同步电机增大励磁电流为2f I (12f f I I >)时，对应的感应电动势为02E ，电枢相电流I 12 超前定子相电压1U 的相位角，电动机的功率因数角φ<0，这时电动机除从电网吸收有功功率外，同时也从电网吸收超前的无功功率，电动机对电网呈容性负载，这种励磁方式称为过励，这种运行方式能提高电网的功率因数。

2、试分析同步电机的欠励方式。

当同步电机减小励磁电流为3f I (13f f I I <)，对应的感应电动势为03E ，电枢相电流13I 滞后定子相电压1U ，电动机的功率因数cos φ<1，这时电动机不仅消耗有功功率，还要从电网吸收滞后的无功功率，电动机对电网呈感性负载，这种励磁方式称为欠励，它加重了电网的负担，一般不采用这种运行方式。

3、试述单相交流异步电动机的工作原理是什么？

单相交流异步电动机定子在结构上为两相绕组，供电为单相电，通过裂相技术在两相绕组内产生两相电，气隙内产生旋转磁场，切割转子导体，产生电动势，而使转子内具有电流，受旋转磁场的作用，而产生电磁转矩拖动负载进行旋转工作，因转子的速度小于旋转磁场的速

度，所以称三相交流异步电动机，另外由于转子内的电流，不是通入的，是感应而来的，所以也称为感应电动机。

4、单相交流感应电动机的结构特点及工作原理是什么。

单相交流异步电动机定子在结构上为两相绕组，供电为单相电，通过裂相技术在两相绕组内产生两相电，气隙内产生旋转磁场，切割转子导体，产生电动势，而使转子内具有电流，受旋转磁场的作用，而产生电磁转矩拖动负载进行旋转工作，因转子的速度小于旋转磁场的速度，所以称三相交流异步电动机，另外由于转子内的电流，不是通入的，是感应而来的，所以也称为感应电动机。

5、在单相交流电动机的等效电路中（1—S ）r 2/S 代表什么？能不能不用电阻，而用电感代替？为什么？

代表机械负载，可以用电阻代替，因电阻上消耗元件，是有功消耗器件，不能用电感代替，因电感是不消耗元件， 是无功消耗器件。

6、在单相交流异步电动机的等效电路中（1—S ）2r '/S 代表什么？能不能不用电阻，而用电感代替？为什么？

代表机械负载，可以用电阻代替，因电阻上消耗元件，是有功消耗器件，不能用电感代替，因电感是不消耗元件， 是无功消耗器件。

7、在单相交流感应电动机的等效电路中（1—S ）r 2/S 代表什么？能不能不用电阻，而用电容代替？为什么？

代表机械负载，可以用电阻代替，因电阻上消耗元件，是有功消耗器件，不能用电容代替，因电容是不消耗元件， 是无功消耗器件。

（二）1、某单相交流电机定子电阻1r ，电抗X 1，转子折算电阻2r '，电抗2

x '，电源电压U 1，励磁电阻r m ，电抗X m ，试绘出“T ”形等值电路图，并计算出m I 、1I 、2

I '。 设111jX R Z +=，m m m jX R Z +=，222X j s R Z '+'=' 则2

21Z Z Z Z Z Z m m '+'+=，定子电流Z U I 11&&=； 励磁电流122I Z Z Z I m m &&'+'=；转子折算电流 12

2I Z Z Z I m m &&'+=' 七、故障分析题

（一）1、在单相交流感应电动机中，过高的电源电压，或过低的电源电压都会烧毁电机，试利用等值电路分析其烧毁的理论原因。

单相交流异步电动机，严重超载转速很低或堵转损坏的原因。因21≈r s

s U

I '，转速很低或堵转时s=1，I →∞，所以绕组易烧毁

2、在单相异步电动机的使用中，由于机械装置卡死电机堵转会烧毁电机，试利用等效电路分析其烧毁的理论原因。

3、用等效电路图分析单相交流异步电动机，低压引起堵转损坏的原因。

八、计算题

1、一台单相交流异步电动机，额定转速为1450转/分，试计算其极数、极对数、旋转磁场

速度、转差率同步速度各是多少？

2、一台单相交流感应电动机，额定转速为1470转/分，试计算其极数、极对数、旋转磁场速度、转差率同步速度各是多少？

p f n 601= ， N n n ≈1 4≈7305060≈601?=

n f p 750601==p f n 750)730-750()-(11==n n n s

极对数为4，极数为8，同步速度与旋转磁场的速度一样为750转/每分钟

第十章 控制电机

二、填空

1．控制电机一般有伺服电机、测速发电机、自整角机、旋转变压器、直线电机、步进电机、感应同步器。

三、单项选择题

1、下面不属于交流伺服电机的控制方法的是（ A ）

A ．变频控制：就是改变电源频率，进行速度控制。

C ．相位控制：保持控制电压的幅值不变，仅改变其相位来进行控制。

B ．幅—相控制：同时改变控制电压的幅值大小与相位来进行控制。

D ．幅值控制：保持控制电压的相位不变，仅改变其幅值来进行控制。

2、在控制电机中的自整角机有电轴之称，在应用中不正确的为 （ B ）

A ．自整角机可以三台以上同时应用。

B ．自整角机单独使用时要注意电压的稳定。

C ．单相自整角机可以两台以上同时应用。

D ．三相自整角机可以两台以上同时应用。

3、下列直流测速发电机要求的性能中，不正确的是： （ D ）

A ．输出电压与转速成正比，基本上不受温度以及外界的影响。

B ．在一定的转速下，输出的电压比较大。

C ．不灵敏区一般要较小。

D ．测速发电机的电流也必须与转速成正比，基本上不受温度以及外界的影响。

四、多项选择题

1、步进电动机的运行方式一般有下列运行方式

（ ABC ） A ．三相单三拍 B ．三相双三拍

C ．三相单、双六拍

D ．三相单、双九拍

2、控制电机中交流伺服电动机的调速方式一般有下列方法 （

BCD ） A ．变极数 B ．幅—相控制 C ．相位控制

D ．幅值控制

五、判断题

（一）1、控制电机与普通电机都是以能量传递为主要目的。（√）

2、普通电机主要是调节、放大、传递一些信号。（×）

3、一般交流的电动机主要是调节、放大、传递一些信号。（×）

（二）1、步进电机与同步电机在工作原理上是完全一样的。（√）

2、步进电动机是把电信号转变成角位移的控制电机。（√）（三）1、自整角机不能单独一台使用。√）

2、自整角机一般都是两台同时不能使用。（×）

（四）1、测速发电机测出的电压主要和电源电压呈正比。（√）

2、测速电机的转子结构及工作原理与步进电机的转子结构及工作原理基本上是一样（×）（五）1．旋转变压器主要是引起二次侧的电压无级变化而得到需要的能量较小的电压（√）2．旋转变压器主要是引起二次侧的电压无级变化而得到需要的能量较大的电压（×）3．旋转变压器主要是引起产生感生电动势的磁通发生变化的装置。（√）

（六）1．伺服电动机的转子一般都是采用空心杯转子以减小惯性。（√）2．交流伺服电动机可控性很好，没有惯性。（√）

3．直流伺服电动机可控性很好，没有惯性。（√）