【導(dǎo)讀】串聯(lián)而成，電動(dòng)勢(shì)相對(duì)后者的絕對(duì)值要大。能作直流電機(jī)運(yùn)行？1-3直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)中的電磁轉(zhuǎn)矩T有何區(qū)別？發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)中的電樞電動(dòng)勢(shì)，aE又有何區(qū)別？Ea都是運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體切割磁場(chǎng)感應(yīng)產(chǎn)生的。1-4直流電機(jī)有哪些主要部件？電整流成為電刷間方向不變的直流電。在直流電動(dòng)機(jī)中起逆變作用，即把電刷間的直流電逆。變成線(xiàn)圈（元件）內(nèi)的交變電，以保證電動(dòng)機(jī)能向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。1-6一臺(tái)Z2型直流發(fā)電機(jī)，min,/1450,230,145rnVUkWPNNN???1-7一臺(tái)Z2型直流發(fā)電機(jī)，min,/1500%,90,220,160rnVUkWPNNNN?????小，由它產(chǎn)生的電樞磁通勢(shì)可忽略不計(jì)。直流電機(jī)的主磁路包括：主磁極、氣隙、電樞的齒槽部分、電樞磁軛、定子磁軛。總導(dǎo)線(xiàn)數(shù)N=152，轉(zhuǎn)速min/1200rn?。若改為單波繞組，其它條。同)，電流是從電壓U的正端流出的。電動(dòng)機(jī)的電樞電流為什么也相應(yīng)增加？

　　

【正文】 等效電阻增大，使起動(dòng)電流降低，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大， 改善 了 起動(dòng)性能 。同時(shí)隨著轉(zhuǎn)速的上升，轉(zhuǎn)子頻率的降低， 轉(zhuǎn)子等效電阻能無(wú)級(jí)減小，起動(dòng)平穩(wěn)。 513 為什么繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子 異 步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串接合適電阻即能減小起動(dòng)電流，又能增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩？ 解： 繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子 異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串接 電阻即能減小起動(dòng)電流 ，串得合適，轉(zhuǎn)子電流雖然下降，但轉(zhuǎn)子上的功率因數(shù)提高，總體轉(zhuǎn)子電流的有功分量提高，根據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩是增大的。如果轉(zhuǎn)子電阻串得過(guò)大，轉(zhuǎn)子電流太小，轉(zhuǎn)子上的功率因數(shù)再高，轉(zhuǎn)子電流的有功分量也會(huì)下降，則起動(dòng)轉(zhuǎn)矩變得下降了。 514 繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)串頻繁變阻器起動(dòng)是如何具有串電阻起動(dòng)之優(yōu)點(diǎn)的，且比串電阻起動(dòng)要平 滑 ？ 解： 繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)串頻繁變阻器起動(dòng) 時(shí)，瞬時(shí)轉(zhuǎn)子頻率最高， 頻繁變阻器 的鐵耗最大（ 頻繁變阻器 鐵心的鋼片厚），等效的串入轉(zhuǎn)子的電阻大，所以具有轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)： 減小起動(dòng)電流，又能增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 。同時(shí)隨著轉(zhuǎn)速的上升，轉(zhuǎn)子頻率的降低， 頻繁變阻器 的鐵耗隨頻率的平方下降而下降，轉(zhuǎn)子等效電阻隨之無(wú)級(jí)減小，起動(dòng)平滑（穩(wěn)）。 515 現(xiàn)有一臺(tái)橋式起重機(jī)，其主鉤由繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。當(dāng)軸上負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定值的一半時(shí)，電動(dòng)機(jī)分別運(yùn)轉(zhuǎn)在 s= 和 s=，問(wèn)兩種情況各對(duì)應(yīng)于什么運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)？?jī)煞N情況下的轉(zhuǎn)速是否相等？ 從能量損耗的角度看，哪種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)比較經(jīng)濟(jì)？ 解： 電動(dòng)機(jī)分別運(yùn)轉(zhuǎn)在 s= 和 s=，電動(dòng)機(jī)分別運(yùn)行于倒拉反接制動(dòng)狀態(tài)和反向回饋制動(dòng)狀態(tài)，均為穩(wěn)定下放重物。兩都的轉(zhuǎn)速相等，前者 11 )( nnn ????? ，后者 11 )).(1( nnn ?????? 。從 能量損耗的角度看 ，回饋制動(dòng)狀態(tài)比較經(jīng)濟(jì)，因它可以向電網(wǎng)饋送電能。 516 有一繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的有關(guān)數(shù)據(jù)為： ,380,40 VUkWP NN ?? 過(guò)載能力 ?m? ， AIVErn NNN 62,420m in ,/1470 22 ??? ，欲將該電動(dòng)機(jī)用來(lái)提升或下放重物，略 T0，試求： 1）若要使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為 ，轉(zhuǎn)子每組應(yīng)串入的電阻值： 2）保持 1）小題所串入的電阻值，當(dāng) TL= TL=TN時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速各為多大？各對(duì)應(yīng)于什么運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)？ 3）定性畫(huà)出上述的機(jī)械特性并指明穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。 516 解： 1）起動(dòng)時(shí) ???????? ) 1()1( 1 2rs sRs gst ) 14701500(222 ?????????? NNNN sIErs 2) )()( 22 ??????? r sRrs gp (TL=) m in/)()1( 1 rnsn ?????? （電動(dòng)狀態(tài)） )()( 22 ??????? r sRrs gbk (TL=TN) m in/6421500)()1( 1 rnsn ??????? （倒拉反接制動(dòng)狀態(tài)） 3）定性畫(huà)出上述的機(jī)械特性并指明穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)： 517 電動(dòng)機(jī)與上題相同，假定電動(dòng)機(jī)原來(lái)工作在固有機(jī)械特性上，軸上機(jī)械負(fù)載為T(mén)L=，今用電源反接制動(dòng)使電動(dòng)機(jī)迅速停車(chē)，要求瞬時(shí)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩為 ，問(wèn)在轉(zhuǎn)子中串接多大的電阻？ 解： ????? ????? ) ()1( 2rs sR gbk 518 采用上題的電動(dòng)機(jī)用來(lái)下放 TL=，如果電動(dòng)機(jī)工作在回饋制動(dòng)狀態(tài)，運(yùn)行于固有機(jī)械特性上，求下放轉(zhuǎn)速。 解： )( 0 22 ??????????? gkbbk sr RrsR m in/15271500)()1( 1 rnsn ????????? 519 有一臺(tái)繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)為： ,3 8 0,11 VUkWP NN ?? AIVErn NNN ,155m in ,/715 22 ??? ，過(guò)載能力 ?m? ，欲將該電動(dòng)機(jī)用來(lái)提升或下 放重物， 軸上負(fù)載為額定， 略 T0，試求： 1）如果要以 300r/min提升重物，轉(zhuǎn)子應(yīng)串入的電阻值。 2）如要以 300r/min下放重物，轉(zhuǎn)子應(yīng)串入的電阻值。 3）如要以 785r/min下放重物，應(yīng)采用什么制動(dòng)方式，需串入的電阻值。 4）若原以額定轉(zhuǎn)速提升重物，現(xiàn)用電源反接制動(dòng)，瞬時(shí)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩為 2TN，轉(zhuǎn)子中應(yīng)串入的電阻值。 5）定性畫(huà)出上述各種情況的機(jī)械特性，并指明跳變點(diǎn)和穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。 解： ???????? 155 715750 2rs N NL TT? 1） ????????? ) 750300750()1( 2rssRgp 電動(dòng)狀態(tài) 2） ?????????? ) 750)300(750()1( 2rs sRgbk 倒拉反接制動(dòng) 3）用回饋制動(dòng)經(jīng)濟(jì) ： m in/7 8 5357 5 0 rn ????? )04 75 0 )78 5(75 0( ??? ????s 0)1104 04 ( 2 ?????? rR bk 所以不需串入電阻 4） ????????? ) ()1( 2rssR gbk 電源反接制動(dòng) 5）定性畫(huà)出上述各種情況的機(jī)械特性，并指明跳變點(diǎn)和穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。 520 變極調(diào)速時(shí)，改變定子繞組的接線(xiàn)方式有不同，但其共同點(diǎn)是什么？ 解： 變極調(diào)速時(shí)，改變定子繞組的接線(xiàn)方式 有典型的 Y/YY 和 ?/YY兩種接線(xiàn)方法，它們共同的特點(diǎn)是變極原理是一樣的，都是將一相繞組中的半相繞組電流反向，得到倍極比的效果。 521 為什么變極調(diào)速時(shí)需要同時(shí)改變電源相序？ 解： 這是因?yàn)殡娊嵌仁菣C(jī)械角度的 p 倍。因此當(dāng)定子繞組極對(duì)數(shù)改變時(shí)，必然引起三相繞組的空間相序發(fā)生變化。現(xiàn)以下例進(jìn)行說(shuō)明。設(shè) p=1時(shí)， U、 V、 W 三相繞組軸線(xiàn)的空間位置依次為 0?、 120?、 240?電角度。而當(dāng)極對(duì)數(shù)變?yōu)?p=2 時(shí) ， 空間位置依次是 U 相為 0?、V 相為 120? 2=240?、 W 相為 240? 2=480?(相當(dāng)于 120?)，這說(shuō)明變極后繞組的相序改變了。如果外部電源相序不變，則變極后，不僅電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速發(fā)生了變化，而且因旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向的改變而引起轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向的改變。所以，為了保證變極調(diào)速前后電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向不變，在改變定子繞組接線(xiàn)的同時(shí) W 兩相出線(xiàn)端對(duì)調(diào)的方法， 相當(dāng)于 電源的相序改變。 522 電梯電動(dòng)機(jī)變極調(diào)速和車(chē)床切削電動(dòng)機(jī)的變極調(diào)速，定子繞組應(yīng)采用什么樣的改接方法？為什么？ 解： 電梯電動(dòng)機(jī)變極調(diào)速和車(chē)床切削電動(dòng)機(jī)的變 極調(diào)速，定子繞組應(yīng)采用 分別采用Y/YY 變極和 ?/YY變極 的改接方法 。因?yàn)?Y/YY變極調(diào)速 ，調(diào)速前后， 轉(zhuǎn)矩基本上保持不變，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，適用于拖動(dòng)起重機(jī)、電梯、運(yùn)輸帶等恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的調(diào)速 ； ?/YY變極調(diào)速， 近似為恒功率調(diào)速方式，適用于車(chē)床切削等恒功率負(fù)載的調(diào)速。 523 基頻以下的變頻調(diào)速，為什么希望保證 U1/f1=常數(shù)？當(dāng)頻率超過(guò)額定值時(shí)，是否也是保持 U1/f1=常數(shù)，為什么？討論變頻調(diào)速的機(jī)械特性（ U1/f1=常數(shù)）。 解： 基頻以下的變頻調(diào)速 ， 希望保證 U1/f1=常數(shù) ，使主磁通為一常數(shù)。若只 f1下降， U1不變，而 則主磁通上升， 鐵心嚴(yán)重飽和 , I0急劇增大，其后果是導(dǎo)致功率因數(shù)降低、損耗增加，效率降低，從而使電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力變小。 當(dāng)頻率超過(guò)額定值時(shí)， 不 能 保持 U1/f1=常數(shù)，因 f1上升，電壓不能跟著上升， 額定電壓是不能超過(guò)的。 基頻以下， U1/f1=常數(shù) 的機(jī)械特性特點(diǎn)，同步點(diǎn)與頻率成正比，最大轉(zhuǎn)矩在頻率較高時(shí)，因 U1/f1=常數(shù) ，臨界轉(zhuǎn)速降Δ nm=n1nm是一個(gè)常數(shù)，機(jī)械特性的硬度不變，而（ U1/f1） 2=常數(shù) ，最大轉(zhuǎn)矩的數(shù)值不變；起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與頻率成反比。 但頻率較低時(shí)，漏抗小，原先忽略的電阻不能再 忽略，因此最大電磁轉(zhuǎn)矩有所降低?；l以上， f1增加，最大電磁轉(zhuǎn)矩減小，硬度不變。這樣就可定性畫(huà)出 變頻調(diào)速 的機(jī)械特性。 524 為什么說(shuō)變頻調(diào)速是籠型三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速發(fā)展方向？ 解： 變頻調(diào)速平滑性好，效率高，機(jī)械特性硬，調(diào)速范圍寬廣，只要控制端電壓隨頻率變化的規(guī)律，可以適應(yīng)不同負(fù)載特性的要求。是異步電動(dòng)機(jī)尤為籠型電動(dòng)機(jī)調(diào)速的發(fā)展方向，隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，使變頻調(diào)速得到了廣泛應(yīng)用的保證（變頻器實(shí)現(xiàn)）。 525 試述繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的調(diào)速原理和調(diào)速過(guò)程，它有何優(yōu)缺點(diǎn)？ 解： 繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻后同步速不變，最大轉(zhuǎn)矩不變，但臨界轉(zhuǎn)差率增大，機(jī)械特性運(yùn)行段的斜率變大。在同一負(fù)載轉(zhuǎn)矩下所串電阻值越大，轉(zhuǎn)速越低。 調(diào)速過(guò)程：設(shè)電動(dòng)機(jī)原來(lái)運(yùn)行于固有機(jī)械特性的 a點(diǎn)，串入 Rp1后， I’ 2 ↓ ， T ↓， TTL， n ↓ ， s ↑ ，sE2 ↑ , I’ 2和 T↑ 至 T=TL時(shí)，電動(dòng)機(jī)達(dá)到新的平衡狀態(tài)，并在比 na低的新轉(zhuǎn)速 nb下穩(wěn)定運(yùn)行 優(yōu)點(diǎn)： 調(diào)速方法簡(jiǎn)單方便，初投資少，容易實(shí)現(xiàn)，而且其調(diào)速電 Rp 還可以兼作起動(dòng)與制動(dòng)電阻使用。在起重機(jī)械的拖動(dòng)系統(tǒng)中得到應(yīng)用。 缺點(diǎn)： 調(diào)速的平滑性差； 機(jī)特軟，調(diào)速范圍不大；空、輕載時(shí)調(diào)速不明顯；由于轉(zhuǎn)差功率 sPem是轉(zhuǎn)子回路的總銅耗，低速時(shí)，轉(zhuǎn)差率大，則 sPem大，效率 ? 低 ,且 發(fā)熱嚴(yán)重。 526 在變極和變頻調(diào)速?gòu)母咚贆n到低速檔的轉(zhuǎn)換過(guò)程中，有一制動(dòng) 降速過(guò)程 ，試分析其原因；繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻，從高速到低速的降速過(guò)程中有無(wú)上述現(xiàn)象？為什么？ 解： 在變極和變頻調(diào)速?gòu)母咚贆n到低速檔的轉(zhuǎn)換過(guò)程中， 可能會(huì) 有一制動(dòng)降速過(guò)程 ，這是因?yàn)?，調(diào)速瞬間， 若 新的同步速 高于轉(zhuǎn)速， nn1,出現(xiàn)回饋制動(dòng)的 降速過(guò)程 （機(jī)械特性在第 II象限 ）。 繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻，從高速到低速的降速過(guò)程中無(wú)上述現(xiàn)象 ，因機(jī)械特性在第 I象限，不會(huì)出現(xiàn) nn1的狀況。 527 有一臺(tái)繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)額定數(shù)據(jù)為： ,3 8 0,55 VUkWP NN ?? AIVErn NNN 159,212m in ,/582 22 ??? ，過(guò)載能力 ?m? ，定子 Y 聯(lián)結(jié)，該機(jī)用于起重機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)（略 T0）試求： 1）已知電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn) 時(shí)主鉤上升 1m，現(xiàn)要求拖動(dòng)該額定負(fù)載重物以 8m/min的速度上升， 求應(yīng)在轉(zhuǎn)子每相串入的電阻值。 2）若轉(zhuǎn)子電阻串入 ，求電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 解： ???????? 212 582600 2rs N NL TT? 1）上升轉(zhuǎn)速 600 m in/ ?????? srn ???????? 3 8 1 ) ()1( 2rssR gp 2） 2 ???????? gP sr rRs m in/)()1( 1 rnsn ?????? 528 什么是串級(jí)調(diào)速？串級(jí)調(diào)速的出發(fā)點(diǎn)是什么？如何實(shí)現(xiàn)？ 解： 串級(jí)調(diào)速是指 在轉(zhuǎn)子上串入一個(gè)和轉(zhuǎn)子同頻率的附加電動(dòng)勢(shì) Ef 去代替原來(lái)轉(zhuǎn)子所串的電阻。 串級(jí)調(diào)速的出發(fā)點(diǎn) 為了改善繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速中低速時(shí)效率低的缺點(diǎn)，將消耗在外串電阻上的大部分 轉(zhuǎn)差功率 sPem送回到電網(wǎng)，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。為獲得一個(gè)大小、相位可調(diào)，其頻率與異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子頻率相等的附加電動(dòng)勢(shì) Ef，可采用 晶閘管串級(jí)調(diào)速 等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。 529 為什么說(shuō)串級(jí)調(diào)速是繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速的發(fā)展方向？ 解： 串級(jí)調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性硬，調(diào)節(jié)范圍大，平滑性好，效率高，是繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)很有發(fā)展前途的調(diào)速方法。 530 用普通的籠型異步電動(dòng)機(jī)能否進(jìn)行改變定子電壓的調(diào)速？要進(jìn)行哪些改進(jìn)？指出這種調(diào)速方法的優(yōu)缺點(diǎn)。 解： 用普通的籠型異步電動(dòng)機(jī) 一般不合適 進(jìn)行改變定子電壓的調(diào)速 ，因?yàn)槿羰?通風(fēng)機(jī)型負(fù)載低速時(shí)定、轉(zhuǎn)子電流較大 ；對(duì) 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速的調(diào)速范圍小 。 為改進(jìn)調(diào)壓調(diào)速性能，采用轉(zhuǎn)子電阻較大的高轉(zhuǎn)差率籠型異步電動(dòng)機(jī) ，但機(jī)械特性太軟，靜差度大，常不能滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝要求 。因此在 采用轉(zhuǎn)子電阻較大的高轉(zhuǎn)差率籠型異步電動(dòng)機(jī) 調(diào)速時(shí)，還要具有 帶轉(zhuǎn)速負(fù)反饋晶閘管調(diào)壓調(diào)速閉環(huán)控制系統(tǒng)， 這樣 能夠平滑地調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速；機(jī)械特性硬，靜差度小而擴(kuò)大了調(diào)速范圍；晶 閘管調(diào)壓裝置還可兼用起動(dòng)設(shè)備。調(diào)壓調(diào)速應(yīng)用于通風(fēng)機(jī)型負(fù)載最為合適。 晶閘管調(diào)壓調(diào)速閉環(huán)控制系統(tǒng) 因通常 采用轉(zhuǎn)子電阻較大的高轉(zhuǎn)差率籠型異步電動(dòng)機(jī) ，使低速時(shí)的轉(zhuǎn)差功率 sPem很大，不僅使損耗增加效率降低，而且使電動(dòng)機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重。 531 采用電磁轉(zhuǎn)差離合器的調(diào)速系統(tǒng)與其他調(diào)速方式有何不同？“離”與“合”是何意義”如何實(shí)現(xiàn)？怎樣實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)機(jī)械的調(diào)速？如何擴(kuò)大該系統(tǒng)的調(diào)速范圍？ 解： 不同 之處在于： 拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的電動(dòng)機(jī)并不調(diào)速，且與生產(chǎn)機(jī)械也沒(méi)有機(jī)械上的直接聯(lián)系，兩者之間通過(guò)電磁轉(zhuǎn)差離合器的電磁作 用作軟連接 （ 離合器電樞：由三相異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng) ， 離合器磁極：與生產(chǎn)機(jī)械連接 ） 。 當(dāng)離合器 的勵(lì)磁電流 If=0時(shí) ， 電磁轉(zhuǎn)差離合器磁極不受力，機(jī)械負(fù)載靜止 ，是 “ 離 ” 狀態(tài)； 當(dāng) If≠ 0 時(shí) ，離合器電樞切割