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灿烂的文化----儒家圣地·山东孔庙杏坛
文庙地灵松柏古，讲坛春暖杏花香。
先师遗道喻万世，家齐国治天下昌。
忠敬于事，
宽恕于人。
道不远人，
止于至善。
孔子
第十讲
习题解（一）
课程范围：第01-95页
课程作业：第01-36题
预习指导：161-174页
1、简述电动机与发电机的工作原理。
电机是依据电磁感应定律将电能转换或传递的电磁装置。
电机可分为发电机、电动机和变压器等。
闭合电路中磁通量变化产生感应电动势的现象，即发电机基本原理，其电流方向遵循右手定则。
通电导体在磁场中受到电磁力作用的现象，即是电动机的基本原理，其力矩方向遵循左手定则。
根据法拉第电磁感应定律，人们发明了发电机和电动机，它也是电磁炮的基本原理。电磁炮的转子不旋转，而是直线加速运动的炮弹。
电磁炮
2、什么叫异步？异步电动机中的异步指的是哪两个参数的异步？这两个参数异步的意义是什么？
同步：指两个或两个以上随时间变化的量在变化过程中保持稳定的关系。
异步，即不同步。异步电动机运行时，磁场旋转速度与转子旋转速度不同步。
不同步的意义在于转子中的磁通量将不断地发生变化，从而不断产生感生电流，进而使转子电流与旋转磁场相互作用产生电磁力矩，使转子不断旋转。
3、简述异步电动机优点？
异步电动机是各类电动机中应用最广、需要量最大的一种。在中国，异步电动机的用电量约占总负荷的60%多。
异步电动机结构简单，制造、使用、维护方便，运行可靠性高，重量轻，成本低，并有接近恒速的负载特性，能满足大多数设备的拖动要求。
但，调速性能较差，
功率因数较低。
4、畅想：为什么最早发明的是直流电机？为什么从直流到交流的路程如此漫长
科学发现与发展从人们对自然观察开始，对电的认识也应如此。
自然电现象大多是静电和直流现象，所以人们早期认识和利用的是静电和直流电，电机的发明或因此没能例外。
静电魔球
消极的思维定势是束缚创造性思维的枷锁。
今天看来简单、方便的交流电，在发展过程中走过漫长的道路，或许与没想到电荷能在导体内非常轻松地、高频率地往复运动有关。
行为艺术
5、试用自己的语言，叙述三相异步电机机的工作原理。
电生磁：在异步电动机的定子线圈中通入交流电后，感生出旋转的磁场。
磁生电：旋转的磁场使定子线圈中的磁通发生变化，从而感生出电流。
电磁生力矩：旋转磁场与转子线圈中的电流共同作用，感生出力矩，从而推动转子按照旋转磁场的旋转方向旋转。
6、在我国的工频条件下，举出三相异步电动机旋转磁场转速的几个典型值？写出计算公式，并指出公式中各符号的含意和单位。
请你讲
公式中各符号的
含意和单位
n1：异步电动机旋转磁场的转速。单位：转/分钟
f1：交流电的频率。单位：赫兹（Hz）
p : 异步电动机定子线圈的极对数。
常用的极对数为1、2、3、4……
50Hz工频条件下，异步电动机旋转磁场转速分别为：3000，1500，1000，750……（转/分）
7、三相异步电动机正常运行时旋转磁场的旋转方向与转子的旋转方向是否一致？并对结论做出解释。
一致！
7、三相异步电动机正常运行时旋转磁场的旋转方向与转子的旋转方向是否一致？并对结论做出解释。
根据交流电相序可以判断定子磁场旋转方向。
根据右手螺旋法则可以判断出定子磁场方向。
根据右手定则可以判断出转子中的电流方向。
根据左手定则判断转子与磁场旋转方向一致。
8、什么叫转差率？请分析转差率特征值的产生原因并指出相应的应用。
定子磁场旋转的速度与转子旋转的速度之差与定子磁场的旋转速度之比，就是转差率。
外转，内不转
内外同步转
9、已知一台六极三相异步电动机转子的额定转速为860转/分，求它的转差率。
由电机转速为860转/分，知其旋转磁场的转速应为
1000转/分，且六极电机的极对数为3。
同步转速：3000，1500，1000，750， 600……
极数： 两极 ，四极 ，六极，八极，十极……
级对数： 1对 ，2对 ，3对 ，4对 ， 5对……
靠谱：靠上不靠下
10、已知一台三相异步电动机的同步转速为1500转/分，额定转差率为0.04，问该电动机额定运行时转速是多少？
n=1440转/分
11、电动机的机械特性曲线描述了电动机的什么物理量之间的关系特性？
描述电动机转速与转矩之间的关系特性。
速度
与
力量
12、请对三相异步电动机的机械特性曲线作出分析。
A
B
A点：表示电动机启动时的转矩点。异步电动机启动转矩通常为额定转矩的1.4-2.2倍。
B点：表示电动机的最大转矩点。异步电动机最大转矩通常为额定转矩的2.2-2.2倍。
C点：表示电动机的额定转矩点。此点处于B点与同步点n1之间，没有明显的特征。
B点-n1点之间：电动机的安全工作区间。电机正常工作时，既不能过分接近n1点，此时没有输出转矩；也不能过于接近B点，此时负载波动极易停车。
n1点：同步转速点。
八种素质：
政治素质，思想素质，道德素质，业务素质，
审美素质，劳技素质，身体素质，心理素质。
13、异步电动机采用降压起动有何意义？具体的实现方法是什么？举例说明应用领域。
对于因直接起动冲击电流过大而无法承受的场合，通常采用减压起动。
此时，起动转矩下降，起动电流也下降，只适合必须减小起动电流，又对起动转矩要求不高的场合。
常见降压起动方法：定子串电阻降压起动、Y/Δ起动控制线路、延边三角起动、软启动及自耦变压器降压起动。
用启动降压，蕴人文精神。
14、某鼠笼式异步电动机，额定功率为20kW，额定转速为1470r/min。 试问这是一台几极的电动机？在额定工作状态下的转差率是多少？额定转矩TN为多少？
四极电机。
15、调整转子电阻可以改变三相异步电动机有何意义？具体的实现方法是什么？举例说明应用领域。
调转差率调速为恒转矩调速，是有级调速，调速时耗能较大，经济性较差。
调速方法是通过在绕线转子上串接电阻实现。串接电阻越大，电机的转速越小。
多用于提升设备和起重设备。
16、请根据异步电动机的速度计算公式写出几种调速的具体方法，并指出各符号的含意、物理单位。
n ：电动机的转速。单位：转/分
f1 ：电动机的同步转速。单位：转/分
p ：电动机定子的极对数。单位：对
s ：电动机的转差率。
从公式中可以看出其调速方法为：调电源频率、调定子极对数、调旋转磁场转速与转子转速的转差率。
17、什么叫制动？简述三相异步电动机常用制动方法的原理。
使运行中的机械、车辆等停止或减低速度的动作称为制动。
机械制动：
反接制动：使定子旋转磁场与转子旋转方向相反的状态。
反接正转
电源反接制动
发电机制动：从高速向低速调速过程中，转子的转速高于旋转磁场转速的情形。
能耗制动：用恒定磁场迫使电动机停车的过程。
跑得快！
正接快转
18、三相交流异步电动机的转向由什么因素决定？实际操作中如何改变它的转向？
由三相交流电源的相序决定。
改变三相电源的相序，即可改变三相交流异步电动机的旋转方向。
19、为什么交流异步电动机会采用不同的转子形式？
交流异步电动机的转子有笼型和绕线型两种形式。
笼型转子结构简单使用方便，但在机械特性的改善方面，绕线型转子具有一些特别的优势。
调速时，绕线型转子电机可通过改变转子串接电阻改变转速，并可保持转矩不变；
启动时，绕线型转子电机可通过改变转子串接电阻提高启动转矩等等。
20、请自行查找资料，列出电动机的类型。
一、按工作电源种类划分：可分为直流电机和交流电机。
　　1.1直流电动机按结构及工作原理可划分：无刷直流电动机和有刷直流电动机。
　　1.1.1有刷直流电动机可划分：永磁直流电动机和电磁直流电动机。
　　1.1.1.1电磁直流电动机划分：串励、并励、他励和复励直流电动机。
　　1.1.1.2永磁直流电动机划分：稀土永磁、铁氧体永磁和铝镍钴永磁直流电动机。
　　1.2交流电机可分：单相电机和三相电机。
自查资料
二、按结构和工作原理划分：可分为直流电动机、异步电动机、同步电动机。
　　2.1同步电机可划分：永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。
　　2.2异步电机可划分：感应电动机和交流换向器电动机。
　　2.2.1感应电动机可划分：三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。
　　2.2.2交流换向器电动机可划分：单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。
自我充实
三、 按起动与运行方式划分：电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。
四、按转子的结构划分：笼型感应电动机和绕线转子感应电动机。
自主提高
五、按运转速度划分：高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。低速电动机又分为齿轮减速电动机、电磁减速电动机、力矩电动机和爪极同步电动机等。
　　 调速电动机除可分为有级恒速电动机、无级恒速电动机、有级变速电动机和无级变速电动机外，还可分为电磁调速电动机、直流调速电动机、PWM变频调速电动机和开关磁阻调速电动机。
自我完善
21、简述三相异步电动机的基本结构。
由定子和转子两大部分组成。
其中：定子部分由机座、定子铁芯和定子绕组组成。
转子部分由转子铁芯、转子绕组和转轴组成。
另外：定子与转子之间必须有一定的气隙，以保证电机的机械特性和电磁特性。
22、中国电网的频率是多少？
50Hz
23、简述Y90L-4型电动机型号中各字符的含意。
Y ：异步。
90：机座的中心高度。
L ：机座的长度代号。L表示较长的机座，M表示中等长度的机座，S表示较短的机座形式。
4 ：表示电机的极数为4极。
24、异步电动机的工作方式通常有哪几种？
连续工作制、短时工作制、断续周期工作制。
25、绕线转子的异步电动机有什么优缺点？
能够方便地改善电动机的启动性和调速特性。
结构较笼型异步电动机复杂。
利用复合按钮的触点实现联锁控制称机械联锁。
KM1
SB1
KM1
SB2
FR
KM2
KM2
KM2
KM1
SB3
机械互锁
电气互锁
利用接触器的触点实现联锁控制称电器联锁。
26、什么叫双重互锁控制？双重互锁控制有什么意义？
双重互锁不仅提高了电路的可靠性，也使电路的操作更加方便。
27、请写出带有双重互锁联动的控制线路的控制过程。
按下SB2，KM2线圈通过SB2先断电，然后KM1线圈导通，并通过KM1常闭触点再次断开KM2线圈；
按下SB3，KM1线圈通过SB2先断电，然后KM2线圈导通，并通过KM2常闭触点再次断开KM1线圈；
按下SB1，KM1、KM2线圈均断电。
KM1
SB1
KM1
SB2
FR
KM2
KM2
KM2
KM1
SB3
28、电动机启动时应注意什么问题？
安装检查：装配灵活，安装坚固，连接正常。
绝缘检查：相间和接地电阻不应小于100M欧。
电源检查：电压波动不应超过额定值的10% ，
不应低于额定值的 5% 。
保护措施检查：断路器，接地装置连接可靠。
29、电动机运中应注意什么问题？
异常声响：紧固件松动，轴承损坏缺油，负载连接松动。
异常气味：缺相超载短路引起发热，绝缘材料焦糊气味。
异常现象：冒烟、流油、漏电、燃烧等现象。
30、请写出对称星形电路和三角形电路的线相间电压、电流关系。
31、用星--三角降压启动三相异步电动机时，启动电压比额定电压下降了多少？启动电流比额定电流下降了多少？启动转矩比额定转矩下降了多少？
32、请写出交流接触器的文字符号，并画出各器件的图形符号，并写出各自的含意。
KM
线圈
KM
KM
动合(常开)辅助触点
动断(常闭)辅助触点
KM
动合(常开)主触点
KM
33、时间继电器的文字符号是什么？画出各器件的图形符号，并写出各图形符号的含意。
KT
a) 通电延时继电器
KT
线圈
通电延时闭合
常开触点
KT
通电延时断开
常闭触点
KT
b) 断电延时继电器
KT
线圈
断电延时断开
常开触点
KT
断电延时闭合
常闭触点
KT
34、请写出三相对称电路有功功率的计算公式。
35、请写出异步电动机保护的方式
短路保护、过载保护、过流保护、欠压保护、
失压保护、漏电保护、联锁保护等等
36、 请写出用电工仪表检测电路的常用方法。
电压测量法：分阶法、分段法、对地法
电阻测量法：分阶法、分段法、短路法
静坐，然后知平日之气浮，
守默，然后知平日之言躁。
小 结
同学们，再见！

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