第五章 异步电机
5．1 什么叫转差率如何根据转差率来判断异步机的运行状态
转差率为转子转速n与同步转速n1之差对同步转速n1之比值s为发电机状态。
?n1?nn1
s?0
0?s?1为电动机状态，s?1为电磁制动状态。
5．2 异步电机作发电机运行和作电磁制动运行时，电磁转矩和转子转向之间的关系是否
一样怎样区分这两种运行状态
发电机运行和电磁制动运行时，电磁转矩方向都与转向相反，是制动转矩；但发电机
的转向与旋转磁场转向相同，转子转速大于同步速，电磁制动运行时，转子转向与旋转磁场转向相反。
5．3 有一绕线转子感应电动机，定子绕组短路，在转子绕组中通入三相交流电流，其频
率为f1，旋转磁场相对于转子以n1?60f1/p（p为定、转子绕组极对数）沿顺时针方向旋转，问此时转子转向如何转差率如何计算
假如定子是可转动的，那么定子应为顺时针旋转（与旋转磁场方向相同）但因定子
固定不动不能旋转，所以转子为逆时针旋转。s?n1?nn1 （n为转子转速）
5．4 为什么三相异步电动机励磁电流的标幺值比变压器的大得多
在额定电压时异步机空在电流标么值为30﹪左右，而变压器的空载电流标么值为50
﹪左右。这是因为异步机在定子和转子之间必须有空隙，使转子能在定子内圆内自动转动，这样异步机的磁路磁阻就较大，而变压器磁路中没有气隙，磁阻小，因此，相对变压器而言，异步电动机所需励磁磁动势大，励磁电流大。 5．5 三相异步电机的极对数p、同步转速n1、转子转速n、定子频率f1、转子频率f2、
转差率s及转子磁动势F2相对于转子的转速n2之间的相互关系如何试填写下表中的空格。 p 1 2 5 3 4
n1/r?min?1 1800 600 1000
n/r?min?1 1000 -500 n1?nn1f1/Hz 50 50 60 50 f2/Hz 3 s 1 n2/r?min?1 f1n1?60Ps?
f2?sf1
&相对于转子的转速n?n?n F&相对于定子的转速n F222115．6 试证明转子磁动势相对于定子的转速为同步速度n1。
转子磁势是由转子三相（或多相）对称绕组感应的三相（或多相）对称电流产生的一个
&相对旋转磁势，这个磁势相对转子的转速由转子电流的频率决定，当转子的转速为F2于转子的转速n，转差率为s时，转子电流的频率f2?sf1，则这个磁动势相对转子的转速为sn1，它相对定子的转向永远相同，相对定子的转速为
nsn1?n?n1n?n1?n?n1，即永远为同步速。
15．7 试说明转子绕组折算和频率折算的意义，折算是在什么条件下进行的
绕组折算：将异步电机转子绕组折算成一个相数为m1，匝数为N1，绕组系数为kN1 的等效转子绕组来替代原来的转子绕组，保持极对数不变。 频率折算：用一个等效的静止转子来代替原来的旋转的转子，在该静止转子回路中串入一个
1?ssR2的模拟电阻，而定子方各物理量不变。
折算的条件：保持转子磁动势不变，及转子上有功，无功率不变。
5．8 异步电动机定子绕组与转子绕组没有直接联系，为什么负载增加时，定子电流和输
入功率会自动增加，试说明其物理过程。从空载到满载，电机主磁通有无变化
&?I&?I& 当负载时，定子电流只有一个分量I&，用以产 电磁势平衡方程式：知I101L0生磁时来抵消转子磁势的作用，∴虽然定转子无直接电联系，定子电流会自动增加的
原因。
&??E&?I&&& 从空载到满载，由电势平衡方程式U111Z1 ∵U1基本不变，I1?，I1Z1略
&略有下降，故主磁通?略为下降。 有?∴E1m?代表什么意义能否用电感5．9 异步电动机的等效电路有哪几种等效电路中的??1?s?/s?R2或电容代替
等效电路 T形等效电路
?形 准确P形等效电路（?为复数） 换准确P形等效电路（?为实数） 简化?形等效电路（?=1）
s? 消耗在1?mec，它是有功功率，不能sR2上的电功率就是电动机所产生的机械功率P用电容或电感代替。
5．10 异步电动机带额定负载运行时，若电源电压下降过多，会产生什么严重后果试说明
其原因。如果电源电压下降，对感应电动机的Tmax、Tst、?m、I2、s有何影响 ∵Tem?T2?T0负载不变 ∴Tem不变 Tem?CM?mI2cos?2如电压下降过多?m?，
为保持Tem不变，I2??I1?易烧毁电机。
Tmax? Tst?m1U11?12(R?R2?(x?x'))2111?2?22 ∴U1? Tmax? Tmax?U1
2'm1U1R21'2'2?1(R1?R2)?(x1??x2?)2&??E&?I& ∴U1? Tst? Tst?U1 U111Z1
∴E1?U1 E1?4.44f1N1kN1?m ∴U1??m? 转矩Tem?CM?mI2cos?2不变，?m?I2? ∵Tem? Rem不变 s?Pcu2pemPem?1 ?1为常数 Tem不变
2 ∵Pcu2?m1I2R2 ∵I2? ∴Pcu2? ∴s?（或者U1?，Tem成
平方下降，而负载转矩不变∴n?s?）
5．11 漏电抗大小对异步电动机的运行性能，包括起动电流、起动转矩、最大转矩、功率
因数等有何影响为什么 Ist? Tmax?U1'2'2(R1?R2)?(X1r?X2?) Tst?2'm1U1R21'2'2?1(R1?R2)?(X1??X2?)'x1?t?x2?t
m1U121?12[R?R2?(X?X')2]111?2? cos?1?R1?R2S'
∴漏电抗与Ist,Tst,Tmax成反比，与cos?1成正比
5．12 某绕线转子异步电动机，如果（1）转子电阻增加一倍；（2）转子漏电抗增加一倍；
（3）定子电压的大小不变，而频率由50Hz变为60Hz，各对最大转矩和起动转矩有何影响 （1）R2增加一倍，Tst增加，Tmax不变
' （2）x??x2?增加一倍，Tst减小，Tmax减小
' （3）f1由50Hz变为60Hz，相当于x??x2?增加，且分母增大了∴Tst，Tmax减小
5．13 一台笼型异步电动机，原来转子是插铜条的，后因损坏改为铸铝的，在输出同样转
矩的情况下，下列物理量将如何变化
（1）转速n； R2?Tem?1?12R2m1U1s'2(R1?R2s)2?(X1??X2?)'' Tem? 而负载转矩不变，∴n下降
（2）转子电流I2；
负载转矩不变，Tem基本不变，∵Tem?Cm?mI2cos?2∴I2基本不变。 （3）定子电流I1；
' I1?I2∴I1基本不变。
（4）定子功率因数cos?1；
（5）输入功率P1；
T2基本不变∴P1基本不变。 （6）输出功率P2；
P2?（∵R2?Pcu2增大） （7）效率?； ??∵损耗减小 （8）起动转矩Tst； Tst?
（9）最大电磁转矩Tmax。 Tmax不变
5．14 绕线式三相异步电动机转子回路串人适当的电阻可以增大起动转矩，
串入适当的电抗时，是否也有相似的效果
转子侧串入电抗，不能增大起动转矩∵串如电抗后I2?虽然?m增大了，但cos?2 下降∴总起来起动转矩Tst?Cm?mI2cos?2仍然不能增大。
5．15 普通笼型异步电动机在额定电压下起动时，为什么起动电流很大而起动转矩不大但深槽式或双笼电动机在额定电压下起动时，起动电流较小而起动转矩较大，为什么 Ist大的原因是：在刚启动时，转子处于静止状态，旋转磁场以较大的转速切割转子
导环，在转子中产生较大的电势，因而产生较大的电流，由磁势平衡关系，定子中也将流过较大的电流。
Tst不大的原因是：在刚起动时，n=0 ,s=1，转子频率较高，转子电抗较大，转子
'1边的功率因数很低，由Tem?Cm?mI2cos?2 E2?1最初起2U1 ?mst?2?m 知，
动时，虽然I2较大，但因cos?2很低，∴Tst仍然不大。
对深槽和双鼠笼异步电动机在起动时f2?f1，有明显的集肤效应，即转子电流在转
子导体表面流动，相等于转子导体截面变小，电阻增大，即相等于转子回路串电阻，使Ist?,Tst?当起动完毕后，f2?sf1很小，没有集肤效应，转子电流流过的导体截面积增大，电阻减小，相当于起动时转子回路所串电阻去掉，减小了转子铜损耗，提高了电机的效率。
5．16 绕线转子异步电动机在转子回路中串人电阻起动时，为什么既能降低起动电流又能
增大起动转矩试分析比较串入电阻前后起动时的?m、I2、cos?2、Ist是如何变化的串入的电阻越大是否起动转矩越大为什么
绕线式转子串入电阻R?后，转子电流减小，定子电流也减小，但起动转矩增大，这
是因为：在起动时，s?1，虽然串入R?导致I2减小，但却使得E1?U1设串电阻前
''由于R1?R2，x1??x2?∴E1?12U1
②?m较大，接近正常运行时的主磁通，转子回路功率因数 ③cos?2?''R2?R?''2'(R2?R?)?x2?增大，综合三个因素，Tst?
一般情况下，串入电阻后，I2和I1将变小，?m基本不变，严格地讲，随I1变小，
&?U&?I&?m会大一点（∵?E，cos?2将明显提高Tst明显增加，111Z1变小，?m?）
Ist?
因为cos?2最大为1，接近1时变化不大了，相反，电阻率大了，电流明显减小，Tst反而会变小，∴并不是串电阻越大，起动转矩越大。
5．17 两台同样的笼型异步电动机共轴连接，拖动一个负载。如果起动时将它们的定子绕
组串联以后接至电网上，起动完毕后再改接为并联。试问这样的起动方法，对起动电流和转矩的影响怎样 通过串联起动，使每台电动机定子绕组电压为并联起动时候的12因此Tst为并联时
11的14，Ist为并联起动时的2，而电网供给的起动电流为并联时的4（∵电网供给的
电流并联是一台起动电流的2倍）
5．28 已知一台型号为JO2-82-4的三相异步电动机的额定功率为55kW，额定电压为380V，
额定功率因数为，额定效率为%，试求该电动机的额定电流
PN?3UNINcos?N?N ∴ IN?PN3UNcos?N?N?55?1033?380?0.89?91.500?102.62(A)
5．29 已知某异步电动机的额定频率为50Hz，额定转速为970r/min，问该电机的极数是多
少额定转差率是多少 ∵nN?970rmin n1?1000rmin n1? s?n1?nn1?970?1000?0.3 100060fP ∴p?60?501000?3极数为6极。
5．30 一台50Hz三相绕线式异步电动机，定子绕组Y联接，在定子上加额定电压。当转
子开路时，其滑环上测得电压为72V，转子每相电阻R2?0.6?，每相漏抗
电机学答案第5章
