电机及拖动基础复习题
一、判断题
1.电机就是一种机械与电气合成的电磁装置。（）
2.电机是一种能量转换或信号变换的电磁装置。（）
3.为了使直流电机转子能连续旋转必须增加电流换向装置（）
4.直流电动机中换向器的作用是将电枢绕组中的交流电势转换为电刷端的直流电势。（）
5.直流电动机励磁绕组和电枢绕组中的电流均为直流电流。（）
6.改变励磁电流的方向或改变电枢电流的方向，都可以改变直流电动机的旋转方向。（）
7.直流电动机的电磁转矩是拖动转矩，增加负载后，电磁转矩增大，电机转速上升。（）
8.直流电机的主磁通同时交链电枢绕组与励磁绕组，分别在电枢绕组和励磁绕组中感应电势。（）
9.直流电动机的额定功率等于额定电压和额定电流的乘积。（）
10.电枢反应是指电枢磁场对励磁磁场的影响。（）
11.直流电机有四种励磁方式，不同的励磁方式其电磁转矩、感应电势与磁通、电流、转速关系式也不相同。（）12.电机中的磁场是机电能量转换的耦合介质，感应电动势与电磁转矩为一对机电耦合项。（）
13.变压器是利用电磁感应原理从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器，这两种电路具有不同的电流、电压、频率，也可以有不同的相数。（）
14.三相变压器的额定电压是指各绕组在空载额定分接下线电压的保证值。
（）15.三相芯式变压器为Y，d11联结，励磁电流为正弦波，其主磁通为平顶波，每相感应电势为正弦波。（）16.三相芯式变压器为Y，d11联结，励磁电流为正弦波，其主磁通为平顶波，每相感应电势为尖顶波。（）三相芯式变压器为Y，y0联结，励磁电流为正弦波，其主磁通为平顶波，每相感应电势为正弦波。（）三相组式变压器为Y，y0联结，励磁电流为正弦波，其主磁通为平顶波，每相感应电势为正弦波。（）三相组式变压器为Y，y0联结，励磁电流为正弦波，其主磁通为平顶波，每相感应电势为尖顶波。（）三相组式变压器为Y，y0联结，励磁电流为正弦波，其主磁通为平顶波，线感应电势为正弦波。（）三相组式变压器为D，y11联结，励磁电流为尖顶波，其主磁通为正弦波，每相感应电势为正弦波。（）
17.变压器的变比K定义为E
1
/E
2
（或N
1
/N
2
）。（）
18.变压器的变比K定义为U
1
/U
2
。（）19.变压器在负载一定的条件下，短路参数值越大，其电压变化率就越大，供电质量也就越高。（）20.变压器铁心的导磁性能越好，说明励磁电抗越大，励磁电流越小。
（）
21.变压器额定运行时励磁电流越小，则功率因数越高。（）
22.两台三相变压器联结组号相同，就可并联运行。（）
23.变压器理想并联运行的条件是：变压器绕组间无环流；按变压器容量大小成正比分配负载。（）
24.不变损耗等于可变损耗时变压器效率最高。（）
25.异步电动机三相定子对称绕组中通入三相对称电流，则产生合成磁场一定是圆形旋转磁场。（）26.异步电动机模拟负载电阻只能模拟电动机输出功率的大小，不能模拟电机
的运行状态。（）27.三相异步电动机额定转速为1440rpm，则气隙磁势对转子的转速为1440rpm。（）28.三相异步电动机额定转速为1440rpm，则气隙磁势对转子的转速为1500rpm。（）
29.在任何情况下，三相异步电动机的定子磁场总是旋转磁场。（）
30.异步电动机定子绕组系数等于短距系数与分布系数的乘积。（）
31.不论何种电机，其原理均符合可逆原理。（）
32.异步电机磁场合成的条件是定、转子磁场的性质一定相同。（）
33.异步电机磁场合成的条件是定、转子磁场必须相对静止。（）
34.在电力拖动系统中，交、直流电机只可能运行在电动和制动两种运行状态。（）
35.三相四极异步电动机额定转差率为%
4，则气隙磁势对转子的转速为60rpm。
（）
36.产生合成圆形旋转磁场的条件是对称绕组中通入对称电流。（）
37.
m
x值越大，说明电动机铁磁材料的磁化性能越差。（）
38.在额定电压下的三相异步电动机从空载到满载时，r
1,r'
2
, x
1
, x'
2
不变，
r
m , x
m
略有减少，
s
s
-
1
r'
2
也要减少。（）
在额定电压下的三相异步电动机从空载到满载时，r
1、r'
2
、 x
1
、 x'
2
、
r
m 不变， x
m
略有减少，
s
s
-
1
r'
2
也要减少。（）
39.异步电动机的三相定子对称绕组为Δ接法，若其中某一相电源断路，则产生的定子基波合成磁势为脉振磁势。（）
40.在额定电压下异步电动机由空载到满载时，励磁电抗略有减少。（）41.三相异步电动机的定子功率因数cos
1
?总为滞后的。（）
42.所有的交流电动机均无电枢反应现象。（）
43.当
θd
dT
em>0时，同步电动机稳定运行。（）
44.同步电动机的运行转速与电源频率成正比。（）
45.将同步补偿机投入电网可以补偿滞后的无功功率。（）
46.用电机拖动生产机械的系统就是电机拖动系统。（）
47.对于电力拖动系统，只要电动机是下垂的机械特性，系统就一定能稳定运行。（）48.在电力拖动系统中，电动机只可能稳定运转在电动和制动两种状态。
（）49.在电力拖动的调速系统中，无论是何原因，只要转速改变，就称为调速。
（）
50.讨论电动机起动的原因是因为起动电流太大。（）
51.在要求调速的电力拖动系统中，负载的性质不同，电机所采用的调速方法也不同。（）
52.能耗制动的原理，就是将系统的贮能消耗在转子回路中。（）
53.在异步电动机变频调速系统中，无论系统稳定运行在何转速，其电动机的转速降是不变的。（）54.电力拖动系统电动机的选择，无论是何种工作制的负载，只要选择电动机的额定功率大于负载的平均功率，系统就可以长期稳定运行。（）55.绕线式异步电动机，在转子回路中串入适当的电阻，既可以降低起动电流，又可以增加起动转矩。（）56.不论是直流还是交流异步电动机，只要是采用降压起动，既降低了起动电流，又降低了起动转矩。（）
57.若异步电动机转差率为-1 58.由于静差率δ∝△n，所以电动机的转速降愈大，其静差率就愈大。 （）59.异步电动机的调速系统中，不管采用何种调速方法，其转差率都将改变。 （）60.异步电动机的转子电阻越大，起动电流越小，起动转矩越小。 （） 61.异步电动机在反接制动过程中，其转差率是大于1的。（） 62.电力拖动系统的运动方程式所描述的是系统的运动规律。（） 63.异步电动机机械特性的非线性区对任何性质的负载而言，均为不稳定工作区。（）64.交流电动机的串级调速只适用于笼型异步电动机。基本原理是在定子回路中引入附加电势，达到调速的目的。（）65.在额定电压额定频率下异步电动机由空载到满载时，其励磁电流近似不变。（） 二、填空题 1.某三相芯式变压器为Y，d11联接，则励磁电流为波形，主磁通为波形，每相电势为波形，若改为Y，y12联接，则励磁电流为波形，主磁通为波形，每相电势为波形。 2.三相异步电动机，定子为 接的三相对称绕组，通入三相对称电流，产生定子合成基波磁势为磁势；若其中某一相绕组断路，产生的定子合成基波磁势为磁势；若其中某一相电源断路，产生的定子合成基波磁势为磁势；如定子为Y接的三相对称绕组,其中两相绕组断路，产生的定子合成基波磁势为磁势；若其中某一相电源断路，产生的定子合成基波磁势为磁势。 3.三相六极异步电动机额定转速为rpm 960。定子基波合成磁场对转子转速为，对定子转速为；转子基波合成磁场对定子转速为，对转子转速为；气隙基波磁场对定子转速为，对转子转速为。` 4.三相四极异步电动机额定转差率为4%。定子基波合成磁场对转子转速为，对定子转速为；转子基波合成磁场对定子转速为，对转子转速为；气隙基波磁场对定子转速为，对转子转速为。 5.在负载恒定的情况下，调节同步电动机励磁电流的大小，可改变输出无功功率的和，当调节到为最小值时，则电动机等于1，此时的励磁为励磁。 6.在负载恒定的情况下，调节同步电动机的大小，可改变输出的大小和性质，当调节到电枢电流为最小值时，则电动机等于1，此时的励磁为励磁。 7.单相变压器的主磁场为磁场；三相变压器的主磁场为 磁场；直流电动机的气隙磁场为磁场；三相笼型异步电动机的气隙磁场为磁场；三相绕线式异步电动机的气隙磁场为磁场；同步电动机的气隙磁场为磁场。 8.在实际生产过程中，电力拖动系统的笼型异步电动机，大多数都是采用Y ─△变换起动。与直接起动相比较，起动时电动机的线电压，相电压，线电流，相电流，起动转矩。 9.某笼型电机，定子绕组为Y接法，采用自耦补偿起动，自耦变压器的变比为K，在电动机起动时。与直接起动比较，在起动时电动机的相电流，线电流，相电压，线电压，起动转矩。 10.某三相异步电动机在额定电压、额定频率下拖动恒转矩负载稳定运行。若电源频率不变，电压下降25%，当达稳定时，额定情况比较，该电动机的电磁转矩，最大转矩，临界转差率，起动转矩，气隙磁场。 11.交流电动机的串级调速只适用于异步电动机。基本原理是在转子回路中引入与相同的附加电势。改变附加电势和，即可达到调速的目的。 12.在交流电动机的串级调速中，若在转子回路中引入附加电势与转子电势的相位差为? 30，且超前，则系统的转速，电动机的功率因数，同步转速，理想转速，此时称为。 13.某直流调速系统，在调速过程中，转速下调时转速降增加，则为 调速方法，转速下调时转速降不变，则为调速方法，转速上调时转速降增加，则为调速方法。对应的负载性质分别、、。 14.三相异步电动机中一个极为重要的参数是，适当的改变该参数的大小，既可又可，当该参数为时，等于1，等于m T。 15.同步电动机转子磁场为，定子磁场为，通过 拖动转子旋转，其转子转速为速度。特性用 与表征。 16.一台定子绕组为△接法，额定电压为220V的异步电动机，拖动额定恒转矩负载运行。由于安装时粗心，若误将该电动机接到电压为380V的电源上。此时该电动机的功率因数，转子电流，定子电流，最大转矩，临界转差率。 17.直流调速系统中若 N min n n=，则为，其负载性质为。 若 N max n n=，且机械特性的硬度不变，则为，如机械特性的硬度变软，则为，其负载性质为。 18.变压器的其它条件不变，若一次、二次绕组匝数变化+10%， σ1 X变 化， m X变化；若一次、二次绕组匝数变化-10%， σ1 X变化，m X变化；若外施电压变化+10%， σ1 X， m X；若外施 电压变化-10%， σ1 X， m X；若频率变化+10%， σ1 X变化，m X变化；若频率变化-10%， σ1 X变化， m X变化。 19.一台频率 Z H f60 =的变压器，现用于 Z H f50 '=的电源上，并使电压 '1N U = 65 N U 1， 则磁路的饱和程度 ，励磁电流0I ，m X ，m R ，σ1X ，σ2X ，Fe P 。 20. 一台直流发电机在额定转速下的空载电动势为V 230（等于额定电压），当磁通减少0010，电动势变为 V ；励磁电流减少0010，电动势变为 V ；转速增加0020，电动势变为 V ；磁通减少0010，转速增加0010，电动势变为 V 。 21.对称三相绕组外加对称三相电压，若星形联结绕组内一相断线，则合成磁动势为 磁动势；若星形联结外部一相断线，则合成磁动势为 磁动势；若三角形联结绕组内一相断线，则合成磁动势为 磁动势；若三角形联结外部一相断线，则合成磁动势为 磁动势。 22.对称三相绕组外加对称三相电压：星形联接时，若一相绕组断线，则基波合成磁动势为 磁动势；若一相电源断线，则基波合成磁动势为 磁动势，三角形联接时，若一相绕组断线，则基波合成磁动势为 磁动势；若一相电源断线，则基波合成磁动势为 磁动势。 23. 是变压器运行性能的两个重要指标之一，它决定于 、 和 。变压器的运行性能的另一个重要指标是 ，它的最大值出现在 与 相等时。 24.一台笼型异步电动机，原来转子是插铜条的，后因损坏，改为铸铝的。如输出同样转矩，则电动机的起动电流 ，起动转矩 ，最大转矩 ，临界转差率 ，转速 ，效率 。 25.交流电动机的串级调速只适用于 异步电动机。基本原理是在 转子回路中引入 与 相同的附加电势。改变附加电势的 和 ，即可达到调速的目的。若在转子回路中引入附加电势与转子电势的相位差为?30且超前，则系统的转速 ，电动机的功率因数 ，同步转速 ，理想转速 ，此时称为 。 26.变压器的输入条件不变，若保持一次绕组匝数不变，增加二次绕组匝数，则输出电压 ，输出电流 ；若增加一次侧绕组匝数，保持二次绕组匝数不变，则输出电压 ，输出电流 。 27.三相合成磁动势的基波是一个波幅 的旋转波，它的幅值与 、 和 成正比，与 成反比。它的旋转速度称为 转速，与 成正比，与 成反比。要使旋转磁动势改变方向，则需改变 。三相电流中任一相电流的 瞬时值到达 时，三相基波合成磁动势的幅值恰好在 上。 三、简答题 1.变压器的电压变化率（调整率）与哪些因素有关？在什么情况下与阻抗电压是相等的？它对变压器的运行特性有何影响？ 2.简答三相变压器并联运行需满足的条件。其中哪一条必须保证？ 3.某变压器在额定运行时，若保持频率不变，原边电压增加，问励磁电流、励磁电抗、铁耗及功率因数各有何变化？为什么？ 4.一台50Hz 单相变压器，如接在60Hz 的电网上运行，额定电压不变，问空载电流、铁心损耗、漏抗、励磁阻抗及电压调整率有何变化？ 5.原边为Y 三相变压器与定子绕组为Y 接的异步电动机，其额定电压、绕组的有效匝数、产生的磁场相同，问励磁电流是否相等？为什么？ 6.异步电动机等值电路中21r S S '-具有何物理意义？试简要说明。 7.异步电动机是否存在有电枢反应？为什么？ 8.简答三相、单相变压器的主磁场；三相异步电动机定子磁场、转子磁场、气隙磁场；直流电机的定子磁场、电枢磁场、合成气隙磁场，各为何性质的磁场？ 9.简述三相异步电动机定子合成磁场的性质与特点。 10.将一台直流电动机的电枢绕组改造为三相对称绕组，通入三相对称电流，是否可作为同步电动机运行？为什么？ 11.如果将绕线式三相异步电动机定子绕组短接，转子绕组外接于三相对称额定电源上，电机会发生什么现象？ 12.某直流电动机,在额定运行时,其转速为1500rpm,现将转速调为500rpm 运行。试问应采用何调速方法？是否是对任何性质的负载都可长期运行？为什 么？ 13.某三相笼型异步电动机，定子绕组为Δ接，n N =970rpm ，K T =2.2，试问在电源电压和频率均保持不变的条件下，增加电动机的负载，使转速下降到多少时会发生停车现象？若额定电压为380V ，问能否带恒转矩的额定负载进行Y-Δ变换起动？为什么？ 14.单绕组变极调速，为什么在调速前后要改变电源的相序？试说明原因。 15.为什么直流电动机起动时，起动电流越大，起动转矩也越大，而异步电动机在起动时，起动电流大而起动转矩并不大？在空载和满载起动时，起动转矩是否相同？为什么？ 16.并励直流电动机、异步电动机拖动恒转矩负载的电力拖动系统，是否可以采用降压调速？为什么？ 17.电枢反应的性质由什么决定？交轴电枢反应对每极磁通量有什么影响？直轴电枢反应的性质由什么决定？ （7分） 18.一台频率f =60H Z 的变压器，现用于f ′=50H Z 的电源上，并使电压保持不变，试分析磁路的饱和程度、励磁电流m I 、m X 、m R 、σ1X 、σ2X 、Fe P 有何变化？ 19.一台三相异步电动机：KW N P 5.7=，V N U 3801=，Hz N f 501=， rpm N n 1497=， 2=T K ，定子为Y 接。当N z T T =时，若改变频率1f 使转速rpm n 497=，此时的电源电压1U 及频率1f 各为多少？若频率保持不变，使负载增加到N T 8.1,从而使得电动机端电压下降到N U 19.0，问此时电动机能否继续运行？为什么？ （10分） 20.对称三相绕组外加对称三相电压，试分析下列情况下合成磁动势的性质： （1）若星形联结绕组内一相断线； （2）若星形联结外部一相断线； （3）若三角形联结绕组内一相断线； （4）若三角形联结外部一相断线 21.他励直流发电机由空载到额定负载，端电压为什么会下降？并励发电机与他励发电机相比，哪一个电压变化率大？ 22.直流电机的励磁方式有哪几种？每种励磁方式的励磁电流或励磁回路电压与电枢电流或电枢电压有怎样的关系？ 23.变压器的m R 、m X 各代表什么物理意义？磁路饱和与否对m R 、m X 有什么影响？ 24.异步电动机极对数为p ，定子电流的频率为1f ，运行时转差率为s ，转子电流的频率是多少？由定子电流产生的旋转磁动势基波以什么速度切割定子和转子？由转子电流产生的旋转磁动势基波以什么速度切割定子和转子？ 25.同步发电机投入并联的条件是什么？ 26.产生脉振磁动势和产生圆形旋转磁动势的条件各是什么？ 27.感应电动机运行时，定子电流的频率是多少？转子电流的频率是多少？由定子电流产生的旋转磁动势基波以什么速度切割定子和转子？由转子电流产生的旋转磁动势基波以什么速度切割定子和转子？两个基波磁动势的相对运动速度多大？ 28.有一绕线型感应电动机，定子绕组短路，在转子绕组通入三相交流电流，其频率为1f ，旋转磁场相对于转子以p f n 1 160=（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？ 29.感应电动机定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？ 30.为什么感应电机的功率因数总是滞后的？为什么感应电机的气隙比较小？ 31.感应电机等效电路中的' 21R s s -所消耗的功率在各种运转状态下有什么意义？ 32.为什么相同容量的感应电机的空载电流比变压器的大的多？ 33.为什么感应电动机空载时功率因数?cos 很低，负载增大则?cos 随之增大，在负载大到一定程度后?cos 又开始下降？ 34.分析转差率s 对感应电动机效率的影响。 35.普通笼型感应电动机在额定电压下起动时，为什么起动电流很大，但起动转矩并不大？ 36.感应电动机带负载运行，若电源电压下降过多，会产生什么严重后果？如果电源电压下降%20，对最大电磁转矩、起动转矩、转子电流、气隙磁通、转差率有何影响（设负载转矩不变）？ 37．漏抗大小对感应电动机的起动电流、起动转矩、最大转矩、功率因数等有何影响？ 38.绕线式异步电动机在转子回路串电阻起动时，为什么既能降低起动电流，又能增大起动转矩？所串电阻是否越大越好？ 39.恒转矩变频调速时，为什么要求 =1 1 f U 常数？ 40.某绕线式异步电动机，（1）转子电阻增加；（2）定子电压大小不变，而频率由Hz 50变为Hz 60，各对起动转矩和最大转矩有何影响？ 41.Hz 60和Hz 50的异步电动机可以混淆使用吗？ 42.一台Hz 50、V 380的三相异步电动机，若运行于Hz 60、V 380的电源上，当输出转矩不变时，下列各量增大还是减小？（1）励磁电抗、励磁电流、定子功率因数；（2）同步转速、电动机转速；（3）临界转差率和最大转矩；（4）起动电流和起动转矩；（5）电动机的效率和温升。 43.为什么双笼型异步电动机能改善起动性能？ 44.同步电机的气隙磁场，在空载时是如何激励的？在负载时是如何激励的？ 45.为什么要对同步电机的电枢磁动势进行折算？ 46.为什么大容量同步电机采用磁极旋转式而不采用电枢旋转式？ 47.为什么同步电机的气隙要比容量相同的感应电机的大？ 48.同步发电机电枢反应性质由什么决定？ 49.同步电抗对应于什么磁通？ 50.在凸极同步电机中，为什么要采用双反应理论来分析电枢反应？ 51.试述直轴和交轴同步电抗意义？ 52.凸极同步电机中，为什么直轴电枢反应电抗ad X 大于交轴电枢反应电抗 aq X ? 53.为什么同步发电机的短路特性是一条直线？ 54.测定同步发电机的空载特性和短路特性时，如果转速降为N n 95.0，对实验结果有什么影响？ 55.在直流电机中，E >U 还是E 56.什么是同步电机的功角特性？θ 角有 57.当同步发电机与大容量电网并联运行以及单独运行时，其? cos是由什么条件决定的？为什么？ 58.一台隐极同步发电机单独供给一对称负载，负载电阻R及电感L为恒定值，此时若增加同步发电机的励磁电流，而保持发电机的有功功率输入为不变。问此时发电机的转速、端电压和负载电流将发生怎样的变化。 59.试利用功角特性和电动势平衡方程式求出隐极同步发电机的V形曲线。 60.以隐极同步发电机为例，说明为什么V形曲线的最低点连线随有功功率增加而向右上方偏移？ 61.两台容量相近的同步发电机并联运行，有功功率和无功功率怎样分配和调节？ 62.比较在下列情况下同步电机的稳定性： （1）当有较大的短路比或较小的短路比时； （2）在过励状态或欠励状态下运行时； （3）在轻载下运行或在满载下运行； （4）直接接至电网或通过电抗接至电网时。 63.同步电动机采用异步方法起动时，为什么要在转子励磁回路内串入较大电阻？ 64.同步电动机与感应电动机相比较有何优缺点？ 65.什么是同步调相机？有何特点？四、计算题 1.一台并励直流电动机，在 N U=220V， N I=80A， N n=1450rpm的情况下运 行，当电枢回路总电阻 a R=0.035Ω，励磁回路总电阻 f R=110Ω，附加损耗ad p=0.01kW，效率η=0.85时。试求： （1）额定输入功率、额定输出功率； （2）电枢铜耗、励磁回路损耗、机械损耗+铁耗； （3）电磁功率及电磁转矩。 2.三相变压器：KVA N S3150 =、5 ,d Y联结、KV KV N N U U 3.6 10 2 1=，在原方做短路试验，当短路电流等于额定电流，试验温度为C ? 75时，测得短路电压为V 550，短路损耗为W 31000，空载试验在副方进行，当空载电压等于额定电压时，测得空载电流为A 25，空载损耗为W 7700。 （1）试画出变压器绕组联结图（含相量图）； （2）额定负载且8.0 cos 2 = ?（滞后）时的二次侧电压 2 U、电压变化率 U ?、效率η； 3.一台1000KVA、 U U N N KV KV 1 2 10 63 = . 、11 ,d Y联结的三相心式变压器，在原 方做短路试验， k I= N I 1 时得到 k U=V 320，短路损耗 k P=KW 6. 13；空载试验测 得 1 U= N U 1 时空载损耗 P=KW 8.3，试求： （1）绘出绕组联结图（含电势矢量图）； （2）额定负载且8.0 ) cos( 2 = -?时二次侧电压 2 U、电压变化率 U ?、效率η。 4.一台1000KVA 、U U N N KV KV 1210 63 =.、11,d Y 联结的三相心式变压器，在原 方做短路试验，k I =N I 1时得到k U =V 320，短路损耗k P =KW 6.13；空载试验测得1U =N U 1时空载损耗0P =KW 8.3，试求： （1）绘出绕组联结图（含电势矢量图）； （2）额定负载且8.0)cos(2=?（滞后）及8.0)cos(2=?（超前）时的电压变化率00U ?、效率η。 5.一台1000 KVA 、 KV KV N N U U 3.610 21=、3/-?Y 联接的三相芯式变压器，额 定电压时的空载损耗为KW 84.3，在C ?75额定电流时的短路损耗为KW 62.13，（原边进行），阻抗电压为%5.5，试求： （1）绘出绕组连接图（含矢量图） （2）额定负载且8.0cos 2=?（滞后）时的副方电压及电压变化率。 （3）上述（2）情况下的效率及最高效率。 6.三相异步电动机：P N KW =28、U N V 1380=、?接、r p m N n 960=、 cos .?N =088，已知KW Fe Cu P P 2.21=+，P mec KW =11.，W ad P 186=，定子共有 36槽，每槽导体数18根，采用双层短矩迭绕组，节距y 15 6 =τ，支路数a =2，试计算额定负载时： （1）转子铜耗及效率； （2）电磁功率及总机械转矩； （3）定子基波合成磁势的幅值。 7.三相六极异步电动机：KW N P 28=、V N U 3801=、?接、rpm n N 960=、88.0cos =N ?，已知KW Fe Cu P P 2 .21=+，KW m ec P 1.1=，W P 186=?，定子共有36槽，每槽导体数18根，采用双层短矩迭绕组，节距τ6 5 1=y ，支路数a =2， 试计算额定负载时： （1）定子电流，转子铜耗及效率； （2）电磁功率及总机械转矩； （3）定子基波合成磁势的幅值。 8.三相绕线式异步电动机：KW N P 28=，V N U 3801=，?接，rpm N n 1440=，88.0cos =N ?，7.2=M K ，Ω=4.2 2R ，已知KW Fe Cu p p 2.21=+，KW mec p 1.1=， W ad p 186=，定子共有24槽，每槽导体数18根，采用双层短矩迭绕组，节 距τ6 5 1=y ，支路数a =2，试计算额定负载时： （1）转子铜耗及效率； （2）电磁功率及总机械转矩； （3）定子基波合成磁势的幅值。 （4）以rpm n 500=的速度下放重物，转子回路应串入的电阻。 9.设有一台三相四极异步电动机，KW N P 5.5=，V N U 3801=，定子为?接。在额定运行时，004=N s ，85.0cos =N ?，W Cu P 3411=， W Fe P 167=，W mec P 45=，W ad P 29=。且已知定子共有36槽，每槽有20根导体，节距为τ6 5 ，支路数 为2，试求： （1）定子电流，转速，电磁转矩及效率； （2）定子基波及三、五次谐波合成磁势的幅值。 10.设有一台三相四极异步电动机，KW N P 5.5=，V N U 3801=，定子为?接。 在额定运行时，00 4=N s ，85.0cos =N ?，W Cu P 3411=， W Fe P 167=，W mec P 45=，W ad P 29=。且已知定子共有24槽，每槽有20根导体，节距为τ6 5 ，支路数 为2，试求： （1）定子电流，转速，电磁转矩及效率； （2）定子基波及三、五次谐波合成磁势的幅值。 11.一台三相异步电动机，62=p ，定子槽数36=Z ，定子双层迭绕组， τ6 5 1=y ，每相串联匝数72=N ，当通入三相对称电流，每相电流有效值为 A 20时，试求基波三相合成磁动势的幅值和转速？ 12.一台他励直流电动机：KW N P 96 =，V N U 440=，A N I 255=，A fN I 5=， rpm N n 500=，已知电枢总电阻Ω=078.0a R ，求： （1）电动机空载转速。 （2）在总制动转矩（负载）为额定值不变时，电压下降20%后，电机的稳定转速。 （3）在N Z T T 8.0=为常数的情况下，在电枢回路中串电阻，使转速为rpm 300时的电阻值。 13.并励直流电动机：KW N P 96=、V N U 440=、A N I 255=、rpm n N 980=， 电枢回路总电阻Ω=18.0a R ，励磁回路总电阻Ω=88f R ，假设磁路不饱和，且忽略电枢反应的影响，试求： （1）空载电流及实际空载转速； （2）负载转矩N T Tz 5.0=，电压降为V 300时的稳定转速及电枢电流。 14.他励直流电动机：KW N P 29=，V N U 440=，A N I 76=，rpm N n 1500=，电枢总电阻Ω=376.0a R ，空载损耗不忽略，试求： （1）空载转矩； （2）当T st =1.1T N 起动时，电枢回路串入的电阻； （3）在额定负载时，采用降压调速，要求静差率为30%时的电源电压及调速范围； （4）在额定反作用负载运行时，采用反接制动，要求制动转矩不超过2T N 时，电枢回路串接电阻及系统的运行转速。 15.他励直流电动机：P N =29KW ，U N =440V ，I N =76A ，n N =1500rpm ，R a =0.376Ω，试求： （1）当T st =1.1T N 起动时，电枢回路串入的电阻； （2）在额定负载时，采用降压调速，要求静差率为30%时的电源电压及调速范围； （3）在额定位能性负载运行时，采用反接制动，要求制动起始转矩不超过 2T N 时，电枢回路串接电阻及系统的运行转速。 16.三相异步电动机，其额定数据为：N P =60kW ，N n =725rpm ，N I 1=123A ， N η=90%，N φcos =0.83，T k =2.5，N U 2=200V ，N I 2=195A ，试求： （1）当起动转矩等于最大转矩时，转子每相应串入的电阻。 （2）该电动机拖动起重机主钩，在下放0.8N T 重物，要求转速为100rpm 时，转子每相串入的电阻值。 （3）定子共有36槽，每槽导体数18根，采用双层短矩迭绕组，节距y 15 6 =τ， 支路数a =2，试计算额定运行时定子基波合成磁势的幅值。 17.三相异步电动机，其额定数据为：N P =60kW ，N n =725rpm ，N I 1=123A ， N η=90%，N φcos =0.83，T k =2.5，N U 2=200V ，N I 2=195A ，试求： （1）该电动机拖动起重机主钩，在下放0.8T N 重物，要求转速为100rpm 时，转子每相串入的电阻值。 （2）电动机不断电，欲使0.8T N 重物停在空中，应如何处置，试计算说明。 18.三相四极绕线式异步电动机，因s r 2'>>211,,x x r '，故可近似地忽略211,,x x r '的作用，如已知：N U 1=380V ，f N 1=50Hz ，n N =1485rpm ，2r '=0.02Ω，定子为Y 接法，恒转矩调速，问 （1）当n=1050rpm 时，在转子每相绕组应串入多大电阻？ （2）若调速过程中要求11f U =C ，则频率f 1应降为多少，电压U 1应降为多 少时，转速为1050rpm ？ 19.他励直流电动机：P N =15KW ，U N =220V ，I N =80A ，n N =1500rpm ，R a =0.2Ω： （1）当T z =T N =常数时，将转速降为200rpm ，试求在电枢回路中串接的电阻值； （2）在额定运行时，保持负载转矩不变（位能性负载），采取能耗制动，要求制动的起始转矩不大于2T N ，求电动机运行转速； （3）当T z =T N =常数时，采用降压调速，求转速为250rpm 时的电压和静差率。 20.一台三相异步电动机v U N 3801=，rpm n N 955=，定子为△接，已知 Ω=6.31r ，Ω=37.51x ，Ω='36.7 2x ，Ω='34.2 2r 。忽略空载损耗，试求： （1）该电动机的过载能力和起动能力； （2）当提升N Z T T 8.0=的重物时，采用反接制动，要求制动起始转矩不大于 N T 8.1时,转子每相串入的电阻及稳定终止转速。 21.一绕线转子异步电动机带动一桥式起重机的主钩，其技术数据为： P N =60KW ，n N =577rpm ，I N 1=133A ，I N 2=160A ，U N 2=253V ，K T =2.9，cos Ф N 1=0.77，η N =89%， （1）设电动机转子转35.4转,主钩上升一米。如果要求带额定负载时，重物以8米/分的速度上升，求电动机转子电路串接的电阻值； （2）为消除起重机各机构齿轮间的间隙，使起动时减少机械冲击，转子电路备有预备级电阻。设计时如要求串接预备级电阻后，电动机起动转矩为额定转矩的40%，求预备级电阻值； （3）当T z =0.8 T N ，采用反接制动，要求制动的转矩不大于1.8 T N 时，转子每相串入的电阻，若负载分别为位能性和反作用负载时，电动机的稳定运行转速。 22.他励直流电动机：KW N P 29=，V N U 440=，A N I 2.76=，rpm N n 1500=， Ω=393.0a R ，忽略空载损耗和电枢反应的影响。 （1）在500rpm 时提升T z =0.8 T N 的负载时，忽将 电枢反接，并使电流不超过I N ，求最后的稳定转速。 （2）采用降压调速，要求最低转速为100rpm ，（T z =0.8 T N 时），求最低电压及静差率； 23.他励直流电动机：KW N P 29=，V N U 440=，A N I 2.76=，rpm N n 1500=， Ω =393.0a R ，忽略空载损耗和电枢反应的影响。试求： （1）额定运行时的效率； （2）当Z T =N T 8.0，电枢回路串接Ω1.0电阻时，电机的稳定转速。 （3）当Z T =N T 5.0，要求转速rpm n 500=时，电源电压应降为多少？ 24.某他励直流电动机：KW P N 13=，v U N 220=，A I N 7.68=，rpm n N 1500=， Ω=224.0a R ，忽略电枢反应及空载损耗。 （1）要求以rpm n 500=的速度提升N z T T =的重物，电枢回路应串入多大的电阻； （2）电动机在提升N z T T 8.0=时，突然采用能耗制动，且要求制动的起始转矩不大于N T 8.1，求电机的稳定转速； （3）电动机带额定负载时，采用降压调速，要求静差率%20=δ，试求电机的最低转速、最低电压及调速范围。 25.某三相异步电动机：V N U 380=，rpm N n 957=，定子为Y 接，已知 Ω=12.31x ，Ω=08.21r ，Ω=25.4' 2x ，Ω=35.1' 2r ，88.0cos =N ?，试求： （1）当起动转矩等于额定转矩时，转子每相应串入的电阻。 （2）在额定运行时采用反接制动，要求制动时的转矩不大于N T 2，求当转速制动到零（n=0）时的电磁转矩。 26.某三相异步电动机：V N U 380=，rpm N n 957=，定子为Y 接，已知 Ω=12.31x ，Ω=08.21r ，Ω=25.4' 2x ，Ω=35.1' 2r ，88.0cos =N ?，试求： （1）当起动转矩等于额定转矩时，转子每相应串入的电阻。 （2）在额定运行时采用反接制动，要求制动时的转矩不大于N T 2，转子每相应串入的电阻。 27.一台三相异步电动机：KW P N 5.7=，v U N 3801=，Hz f N 501=， rpm n N 1497=，2T =K ，定子为Y 接。 （1）当==N z T T 常数时，改变频率1f 使转速rpm n 497=，试求此时的电源电压1U ，频率1f ，及静差率。 （2）电动机在额定状态下正常运行时，由于某种原因，使负载增加到N T 8.1,从而使得电动机端电压下降到N U 19.0，问此时电动机能否继续长期运行？为什么？ 28.三相四极笼型异步电动机，已 V N U 220=，z N H f 50=，△接法， 5.2T =K ,1 6.0=m s ,采用恒转矩变频调速。因变频器电压——频率比例失调，结果使得c f U ≠11,当频率为30z H 时，电压为200v ,试求此时电动机的过载能力及产生最大转矩时的转速。 29.一台三相变压器，N S =KVA 5600，U U N N KV KV 1210 63=.，3,d Y 联结组。在 高压侧做短路试验，当75?C ，I s = 323.3A 时得到U s =V 550，短路损耗 P s =W 18000；在低压侧做空载试验，测得U 0=6300V 时，I 0=7.4A ，空载损耗 P 0=W 6800，试求： （1）绘出绕组联结图（含电势矢量图）； （2）额定负载且8.0cos 2=?（滞后）时的二次侧电压U 2、电压变化率ΔU%、效率η； （3）8.0cos 2=?（滞后）时的最大效率。 30.一台三相变压器，N S =KVA 5600，U U N N KV KV 1210 63=.，7,d Y 联结组。 在高压侧做短路试验，当75?C ，I s = 323.3A 时得到U s =V 550，短路损耗 P s =W 18000；在低压侧做空载试验，测得U 0=6300V 时，I 0=7.4A ，空载损耗 P 0=W 6800，试求： （1）绘出绕组联结图（含电势矢量图）； （2）额定负载且8.0cos 2=?（滞后）时的二次侧电压U 2、电压变化率ΔU%、效率η； （3）8.0cos 2=?（滞后）时的最大效率。 31.三相变压器：KVA N S 3150=、5,d Y 联结、KV KV N N U U 3.610 21=，在原方做 短路试验，当短路电流等于额定电流，试验温度为C ?75时，测得短路电压为 550V ，短路损耗为31000W ，空载试验在副方进行，当空载电压等于额定电压时，测得空载电流为25A ，空载损耗为7700 W 。 （1）试画出变压器绕组联结图（含向量图）； （2）额定负载且8.0cos 2=?（滞后）时的二次侧电压U 2、电压变化率ΔU%、效率η； （3）8.0cos 2=?（滞后）时的最大效率。 32.一台并励直流电动机：额定数据为：V N U 110=，A N I 28=，rpm N n 1500=，励磁回路电阻Ω=110f R ，电枢回路电阻Ω=15.0a R （包括电刷接触电阻），若不考虑电感的影响，并略去电枢反应作用，试分别计算： （1）若将该电动机用原动机拖动作为发电机并入电压为N U 的电网，保持电枢电流不变，此发动机转速为多少？向电网输出的电功率为多少？ （2）若在额定负载情况下，突然在电枢回路内串入Ω=5.0t R 的调节电阻，在串入电阻瞬间电枢反电动势，电枢电流和电磁转矩及串入电阻后的稳定转速。 33.三相绕线式异步电动机：KW N P 28=，V N U 3801=，?接，rpm n N 960=，88.0cos =N ?，K T =2.9，Ω=34.2 2r ，已知KW Fe Cu P P 2 .21=+，KW m ec P 1.1=，W P 186=?，定子共有36槽，每槽导体数18根，采用双层短矩迭绕组，节距 τ6 5 1=y ，支路数a =2，试计算额定负载时： （1）定子电流，转子铜耗及效率； （2）电磁功率及总机械转矩； （3）定子基波合成磁势的幅值。 （4）以rpm n 500=的速度提升重物，转子回路应串入的电阻？ 34.一台他励直流电动机：KW N P 1325=，V N U 750=，A N I 1930=， rpm N n 200=， 电枢总电阻Ω =0161.0a R ，设电动机原来在转速rpm 200和额定负载下运行，在负载的总制动转矩保持不变的情况下，试求： （1）电枢回路突然串入电阻ΩΩ=0743.0R ，当串入电阻的最初瞬间和达到稳定时的电枢电流和转速分别为多少？ （5分） （2）使电源电压下降10%，当达到稳定时的电枢电流和转速各为多少？ （3）若减少电动机的励磁电流，使磁通减少10%，当达到稳定时的电枢电流和转速各为多少？ 35.三相绕线式异步电动机：KW N P 28=，V N U 3801=，?接，rpm N n 960=，8.0cos =N ?，K T =2.5，Ω=02.0 2r ，已知KW Fe Cu P P 2.21=+，KW m ec P 1.1=，W P 186=?，定子共有36槽，每槽导体数18根，采用双层短矩迭绕组，节距 τ6 5 1=y ，支路数a =2，试计算额定负载时： （1）定子电流，转子铜耗； （2）定子基波合成磁势的幅值； （3）该电动机拖动起重机主钩，在下放0.8T N 重物，要求转速为100rpm 时， 转子每相串入的电阻值。 （4）电动机不断电，欲使0.8T N 重物停在空中，应如何处置，试计算说明。 36.一台三相异步电动机：V N U 3801=，Y 接法，rpm N n 957 =，Ω =08.2 1 r ， Ω=35.1' 2r ，Ω=12.31x ，Ω=25.4' 2x ，试求 （1）额定电磁转矩，最大转矩，起动转矩和临界转差率； （2）起动转矩N st T T 1.1=时，转子每相应串入的电阻； （3）当N Z T T 8.0=，采用反接制动，要求制动的转矩不大于N T 8.1时，转子每相串入的电阻；若负载分别为位能性和反作用负载时，电动机的稳定运行转速。 37.有一台三相，KW N P 25000=，KV N U 5.10=，Y 联接，8.0cos =?（滞后） 的汽轮发电机，13.2*=t X ，电枢电阻略去不计。试求额定负载下励磁电动势 0E 、.0E 与. I 的夹角ψ、电磁功率em P 。 38.有一台三相，KW N P 72500=，KV N U 5.10=，Y 联接，8.0cos =?（滞后） 的水轮发电机，0*=a R ，1*=d X ，554.0*=q X 电枢电阻略去不计。试求额定 负载下励磁电动势0E 、.0E 与. U 的夹角、电磁功率em P 。 39.一台三相同步电动机数据如下：KW N P 25000 1=，KV N U 5.10=（Y 联接），8.0cos =N ?（超前），定子每相同步电抗Ω=0.7t X ，而定子电阻忽略不计。试求： （1）额定状态下运行时，0E 和θ； （2）电磁功率em P 及过载能力M k ； （3）维持上述励磁电流不变，输出有功功率减半时ψ角。 40.一台三相心式变压器，N S =KVA 100，KV KV N N U U 4.00 .621=，4,y Y 联结组。 在高压侧做短路试验，当C ?75，s I =A 62.9时得到s U =V 4.269，短路损耗 s P =W 2396 ；在低压侧做空载试验，测得0U =V 400时，0I =A 37.9，空载损耗0P =W 616，试求： （1）绘出绕组联接图（含电势矢量图）； （2）额定负载且8.0cos 2=?（滞后）时的电压变化率00U ?、二次侧电压2U 及效率η。 41.三相异步电动机，Y 接，其额定数据为：KW N P 60=，rpm N n 725=， A N I 1231=，0090=N η，83.0cos =N ?，5.2=T K ，V N U 2002=，A N I 1952=，试求： （1）当起动转矩等于最大转矩时，转子每相应串入的电阻。 （2）该电动机拖动起重机主钩，在下放N T 8.0重物，要求转速为rpm 100时，转子每相串入的电阻值。 （3）定子共有36槽，每槽导体数18根，采用双层短矩迭绕组，节距y 15 6=τ， 支路数a =2，试计算额定运行时定子基波合成磁势的幅值。 42.他励直流电动机：KW N P 29=，V N U 440=，A N I 76=，rpm N n 1500=，电枢总电阻Ω=2.0a R ，忽略空载损耗及电枢反应的影响，试求： （1）当Z T =N T ，rpm n 800=时，电枢回路串入的电阻； （2）在额定负载时采用降压调速，要求调速范围等于10时的静差率及电源电压； （3）在额定反作用负载下运行时，采用反接制动，要求制动转矩不超过2N T 时，电枢回路串接电阻。 43.一台汽轮发电机数据如下：KVA S N 31250=，KV U N 5.10=（Y 联接）， 8.0cos =N ?（滞后），定子每相同步电抗Ω=0.7t X ，而定子电阻忽略不计，此发电机并联运行于无穷大电网，试求： （1）当发电机在额定状态下运行时，电磁功率em P 及静态过载倍数M k 各为多少？ （2）若维持上述励磁电流不变，但输出有功功率减半时，syn P 及?cos 将变为多少？ （3）发电机原来在额定状态下运行，现在仅将其励磁电流加大%10，?cos 和 I 将变为多少？ 44.一台8.0* =d X 、5.0*=q X 的凸极同步发电机，接在1*=U 的电网上，运行工况为1*=I ，8.0cos =?（滞后）。忽略定子电阻，试求： （1）*0E 和ψ； （2）*em P 和*max em P ； （3）M k 。 45.一台三相同步电动机数据如下：KW N P 25000 1=，KV N U 5.10=（Y 联接），8.0cos =N ?（超前），定子每相同步电抗Ω=0.7t X ，而定子电阻忽略不计。试求： （1）额定状态下运行时，0E 和θ； （2）电磁功率em P 及过载能力M k ； （3）维持上述励磁电流不变，输出有功功率减半时ψ角。 46.一台三相4极绕线式异步电动机，Hz f 501=，转子每相电阻Ω=015.02R ， 额定运行时转子相电流为A 200，转速min 1475r n N =，试求： （1）额定电磁转矩； （2）在转子回路串入电阻将转速降低至min 1200r ，求所串入的电阻值（保 持额定电磁转矩不变）； 电机学试题 课程代码：02271 一、单项选择题（本大题共18小题，每小题1分，共18分） 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1．直流并励电动机起动时，励磁回路的调节电阻阻值应置于（） A．任意位置B．中间位置 C．零位置D．最大位置 2．同步电机中参数 d X'表示为（B） A．同步电抗X c B．直轴暂态电抗 C．直轴漏抗D．直轴次暂态电抗 3．并联于大电网上的同步发电机，当电流落后于电压运行时，若逐渐增大励磁电流，则电枢电流（）A．渐大B．减小 C．先增大后减小D．先减小后增大 4．如果不计定子电阻效应，同步发电机运行在什么条件下有ψ=?（） A．电阻性负载B．电阻、电感性负载 C．纯感性负载D．电阻、电容性负载 5．要增加并联在电网上运行的发电机的有功输出，可以（） A．增加励磁电流使E0增加B．增加原动机的动力因素，使功角增加 C．减小励磁电流使E0减小D．加快原动机转速使n＞n1 6．判断一台同步电机运行于发电机状态的依据是（） A．E0＞U B． ? E0滞后于 ? U C．E0＜U D． ? E0领先于 ? U 7．三相异步电动机负载增加时，会使（） A．转子转速降低B．转子电流频率降低 C．转子电流产生的磁势对转子的转速减小D．转子电流产生的磁势对定子的转速增加8．异步电动机空载电流比同容量变压器大的原因是（） A．异步电动机的损耗大B．异步电动机是旋转的 C．异步电动机有气隙D．异步电动机的漏抗大 9．三相异步电动机转子转速减小时，转子磁势对空间的转速将（） A．增加B．保持不变 C．减小D．为0 10．三相异步电动机的最大转矩大小（） A．与转子电阻无关B．与电源电压无关 C．与电源频率无关D．与极对数无关 11．转差率为s的异步电动机，其sP em将等于（） A．定子铜耗B．总机械功率 C．机械功率D．转子铜耗 12．三相异步电动机定子通入频率为f1的电流，当转子不动时，其转子频率f2为（） 第二部分??直流电动机的电力拖动 一、填空题： 1、他励直流电动机的固有机械特性是指在_______条件下，_______和_______的关系。 （U=UN 、φ=ΦN ，电枢回路不串电阻；n ；Tem 2、直流电动机的起动方法有____ ___。（降压起动、电枢回路串电阻起动） 3、如果不串联制动电阻，反接制动瞬间的电枢电流大约是电动状态运行时电枢电流的_______倍。 （2） 4、当电动机的转速超过_______时，出现回馈制动。（理想空载转速） 5、拖动恒转转负载进行调速时，应采_______调速方法，而拖动恒功率负载时应采用_______调速方法。（降压或电枢回路串电阻；弱磁） 1、直流电动机的人为特性都比固有特性软。（??）（F ） 2、直流电动机串多级电阻起动。在起动过程中，每切除一级起动电阻，电枢电流都将突变。（??） （T ） 3、提升位能负载时的工作点在第一象限内，而下放位能负载时的工作点在第四象限内。（??） （T ） 4、他励直流电动机的降压调速属于恒转矩调速方式，因此只能拖动恒转矩负载运行。（??） （F ） 5、他励直流电动机降压或串电阻调速时，最大静差率数值越大，调速范围也越大。（??） （T ） 三、选择题 1、电力拖动系统运动方程式中的GD2反映了：（2） （1）旋转体的重量与旋转体直径平方的乘积，它没有任何物理意见；（2）系统机械惯性的大小，它是一个整体物理量；（3）系统储能的大小，但它不是一个整体物理量。 2、他励直流电动机的人为特性与固有特性相比，其理想空载转速和斜率均发生了变化，那么这条人为特性一定是：（3） （1）串电阻的人为特性；（2）降压的人为特性；（3）弱磁的人为特性。 3、直流电动机采用降低电源电压的方法起动，其目的是：（2）（1）为了使起动过程平稳；（2）为了减小起动电流；（3）为了减小起动转矩。 4、当电动机的电枢回路铜损耗比电磁功率或轴机械功率都大时，这时电动机处于：（2）（1）能耗制动状态；（2）反接制动状态；（3）回馈制动状态。 5、他励直流电动机拖动恒转矩负载进行串电阻调速，设调速前、后的电枢电流分别为I 1和I 2，那么：（2）（1）I 1I 2。 四、简答题： 1、电力拖动系统稳定运行的条件是什么？（电动机的机械特性与负 载的转矩特性必须有交点，且在交点处，满足em L dT dT dn dn ） 2、何谓电动机的充分利用？(所谓电动机的充分利用是指电动机无论在额定转速下运行,还是调速过程中处于不同转速下运行,其电枢电流都等于额定值。) 一台他励直流电动机数据为：P N =，U N =110V ，I N =，n N =1500r/min ，电枢回路电阻R a =Ω，求：（1）U=U N ，Φ=ΦN 条件下，电枢电流I a =60A 时转速是多少？（2） U=U N 条件下，主磁通减少15%，负载转矩为T N 不变时，电动机电枢电流与转速是多少？（3）U=U N ，Φ=ΦN 条件下，负载转矩为，转速为（—800）r/min ，电枢回路应串入多大电阻？ 《电机及拖动基础》课程教学大纲 一、课程的性质和目的 本课程是电气工程及其自动化专业的一门专业基础课。通过本课程学习使学生获得电机及拖动基础方面的基本理论和基本技能，掌握变压器、交流感应电动机、直流电机的工作原理和运行性能；分析交﹑直流电动机的机械特性，启动、制动和调速过程，同时对电动机的选择、控制电机的原理和应用有一定的了解。培养学生分析问题和解决实际应用问题的能力，为深入学习《电力拖动控制系统》后续课程及从事电气工程与自动化专业的实际工作打下基础。 二、教学基本要求 通过本课程的教学，学生必须达到以下基本要求： 1．掌握直流电机、单相变压器、交流异步电动机的工作原理； 2．掌握直流电机、交流异步电动机的运行原理； 3．掌握直流电机、交流异步电动机的过渡过程； 4．掌握交流异步电动机的外部控制知识； 5．能用所学知识分析实际问题。 三、课程教学基本内容及学时分配 第一章绪论及电机的基本知识 本章教学基本要求： 通过本章的学习，了解本课程的性质、任务、内容、要求与特点，学习并掌握电机及电力系统的基本概念，掌握电磁场的基本知识。 本章教学本章教学重点： 掌握基本的电磁场理论基本知识。 本章教学难点： 掌握基本的电磁场理论基本知识。 本章教学内容： 1.电机的概念； 2.电机及电力系统的发展概况； 3.本课程的性质、任务、内容、要求与特点； 4.本书用到的一些电磁场理论基础知识。 第二章直流电机的基本原理 本章教学基本要求： 通过本章的学习，使学生掌握直流电机的工作原理、直流电机的电动势和转矩，了解直流电机的额定值、电枢绕组、磁场、直流电机的换向等相关概念。 本章教学重点： 直流电机的工作原理、绕组、电动势和转矩。 本章教学难点： 直流电机的电动势和转矩。 本章教学内容： 1.直流电机的工作原理； 2.直流电机的额定值； 3.直流电机的电枢绕组； 4.直流电机的磁场、电动势和转矩； 5.直流电机的换向。 《电机及其应用》自测题 一、填空题 1、变压器的主要作用是将某一等级的交流(电压 )变换成另一等级的交流 (电 压)。 2、变压器一次电势和二次电势之比等于(一次侧匝数)和( 二次侧匝数)之比。 4、电力变压器的分接开关是用来改变变压器电压 (变比 )的装置，以便达到调节副 边 (电压 )的目的。 5、变压器的额定电压和额定电流均指变压器的( 线)电压和 (线)电流。 6、变压器空载时的损耗主要是由于(铁芯)的磁化所引起的(磁滞)和(涡 流 )损耗。 7、在测试变压器参数时，须做空载试验和短路试验。为了便于试验和安全，变 压器的空载试验一般在 (低压侧 )加压；短路试验一般在 ( 高压侧 )加压。 8、变压器铁芯饱和程度愈高，其励磁电抗Xm 就愈 (小)。 9、若将变压器低压侧参数折算到高压侧时，其电势 (或电压 )应(乘以变比 )、电流应 (除以变比 )、电阻 (或电抗 )应( 乘以变比的平方 )。 10、三相组式变压器各相磁路(彼此无关 )，三相芯式变压器各相磁路(彼此相关 )。 11、三相变压器组不能采用( Y/Y )连接方法，而三相芯式变压器可以采用。 12、变压器并联运行的条件是 (额定电压与变比相等 )、( 连接组别相同 )、( 短路阻 抗的百分数相等 )。 13、当三相变压器接成星形 (Y)时，其线电压是相电压的（ 3 )倍，线电流与相电 流 (相等)。 15、变压器在运行时，当 (不变损耗)和 ( 可变 )损耗相等时，效率最高。 、三绕组变压器的额定容量是指 (最大的线圈容量 : 3 I 线 U 线)。 17 18、自耦变压器与同容量的两绕组变压器比较，它的空载电流(小)。 20、电焊变压器实际上是一台(特殊)的降压变压器，它的外特性( 比较软 )， 短路电流 (不大)。 21、整流变压器的容量一般取一、二次绕组容量的(平均值 )，又称为 (计算容 量 )。 22、单相绕组的感应电势与(匝数)、(频率 )和 (每极磁通)成正比。 23、线圈的短距系数表示了短距线圈比整距线圈产生的电势(减少)的程度。 24、线圈的分布系数表示线圈分布放置后，其合成电势比线圈集中放置时电势(减 少 )的程度。 25、主极磁场非正弦分布引起的 (谐波电势 )，对相电势的大小影响 ( 很小 )，主要影 响了电势的 (波形 )。 29、一台 2p＝ 8 极电机的圆周的二分之一的电角度是( 720°)。 30、单相异步电动机的主、副绕组在空间位置上应相差(90°)电角度；三相异 第二部分 直流电动机的电力拖动 一、填空题： 1、他励直流电动机的固有机械特性是指在_______条件下，_______和_______的关系。 （U=UN 、φ=ΦN ，电枢回路不串电阻；n ；Tem 2、直流电动机的起动方法有____ ___。（降压起动、电枢回路串电阻起动） 3、如果不串联制动电阻，反接制动瞬间的电枢电流大约是电动状态运行时电枢电流的_______倍。 （2） 4、当电动机的转速超过_______时，出现回馈制动。（理想空载转速） 5、拖动恒转转负载进行调速时，应采_______调速方法，而拖动恒功率负载时应采用_______调速方法。（降压或电枢回路串电阻；弱磁） 1、直流电动机的人为特性都比固有特性软。（ ）（F ） 2、直流电动机串多级电阻起动。在起动过程中，每切除一级起动电阻，电枢电流都将突变。（ ） （T ） 3、提升位能负载时的工作点在第一象限内，而下放位能负载时的工作点在第四象限内。（ ） （T ） 4、他励直流电动机的降压调速属于恒转矩调速方式，因此只能拖动恒转矩负载运行。（ ） （F ） 5、他励直流电动机降压或串电阻调速时，最大静差率数值越大，调速范围也越大。（ ） （T ） 三、选择题 1、电力拖动系统运动方程式中的GD2反映了：（2） （1）旋转体的重量与旋转体直径平方的乘积，它没有任何物理意见；（2）系统机械惯性的大小，它是一个整体物理量；（3）系统储能的大小，但它不是一个整体物理量。 2、他励直流电动机的人为特性与固有特性相比，其理想空载转速和斜率均发生了变化，那么这条人为特性一定是：（3） （1）串电阻的人为特性；（2）降压的人为特性；（3）弱磁的人为特性。 3、直流电动机采用降低电源电压的方法起动，其目的是：（2）（1）为了使起动过程平稳；（2）为了减小起动电流；（3）为了减小起动转矩。 4、当电动机的电枢回路铜损耗比电磁功率或轴机械功率都大时，这时电动机处于：（2）（1）能耗制动状态；（2）反接制动状态；（3）回馈制动状态。 5、他励直流电动机拖动恒转矩负载进行串电阻调速，设调速前、后的电枢电流分别为I 1和I 2，那么：（2）（1）I 1I 2。 四、简答题： 1、电力拖动系统稳定运行的条件是什么？（电动机的机械特性与负载的转矩特性必须有交点，且在交点处，满足em L dT dT dn dn <） 2、何谓电动机的充分利用？(所谓电动机的充分利用是指电动机无论在额定转速下运行,还是调速过程中处于不同转速下运行,其电枢电流都等于额定值。) 一台他励直流电动机数据为：P N =7.5kW ，U N =110V ，I N =79.84A ，n N =1500r/min ，电枢回路电阻R a =0.1014Ω，求：（1）U=U N ，Φ=ΦN 条件下，电枢电流I a =60A 时转速是多少？（2） U=U N 条件下，主磁通减少15%，负载转矩为T N 不变时，电动机电枢电流与转速是多少？（3）U=U N ，Φ=ΦN 条件下，负载转矩为0.8T N ，转速为（—800）r/min ，电枢回路应串入多大电阻？ 解：（1）0.068N a N e N N U R I C n -Φ== （2）N T 不变时，em T 不变，即T N N T a C I C I Φ=Φ （3）不计空载转矩时，em L T T =，故： 解得： 2.69B R =Ω 第五部分 异步电动机 一、填空题： 1、当s 在_______范围内，三相异步电机运行于电动机状态，此时电磁转矩性质为_______；在_______范围内运行于发电机状态，此时电磁转矩性质为_______。（0～１；反电动势；－∞～０；制动转矩） 《电机与拖动基础》试题库及答案 第一部分直流电机 一、填空题： 1、并励直流发电机自励建压的条件是_______;_______;_______。(主磁路存在剩磁；并联在电枢两端的励磁绕组极性要正确，使励磁电流产生的补充磁通方向与剩磁磁通方向相同；励磁回路的总电阻必须小于临界电阻) 2、可用下列关系来判断直流电机的运行状态，当_______时为电动机状态，当_______时为发电机状态。（E a〈U；E a〉U） 3、直流发电机的绕组常用的有_______和_______两种形式，若要产生大电流，绕组常采用_______绕组。（叠绕组；波绕组；叠） 4、直流发电机电磁转矩的方向和电枢旋转方向_______，直流电动机电磁转矩的方向和电枢旋转方向_______。（相反；相同） 5、单迭和单波绕组，极对数均为p时，并联支路数分别是_______，_______。（2p；2） 6、直流电机的电磁转矩是由_______和_______共同作用产生的。（每极气隙磁通量；电枢电流） 7、直流电机电枢反应的定义是_______，当电刷在几何中线时，电动机产生_______性质的电枢反应，其结果使_______和_______，物理中性线朝_______方向偏移。（电枢磁动势对励磁磁动势的作用；交磁；气隙磁场产生畸变；对主磁场起附加去磁作用） 二、判断题 1、一台并励直流发电机，正转能自励，若反转也能自励。（）（F） 2、一台直流发电机，若把电枢固定，而电刷与磁极同时旋转，则在电刷两端仍能得到直流电压。（）（T） 3、一台并励直流电动机，若改变电源极性，则电机转向也改变。（F） 4、直流电动机的电磁转矩是驱动性质的，因此稳定运行时，大的电磁转矩对应的转速就高。（）（F） 三、选择题 1、直流发电机主磁极磁通产生感应电动势存在于（）中。（1） （1）电枢绕组；（2）励磁绕组；（3）电枢绕组和励磁绕组 2、直流发电机电刷在几何中线上，如果磁路不饱和，这时电械反应是（）（3） （1）去磁；（2）助磁；（3）不去磁也不助磁。 3、如果并励直流发电机的转速上升20%，则空载时发电机的端电压U0升高（）。（2） （1）20%；（2）大于20%；（3）小于20%。 四、简答题 1、直流发电机的励磁方式有哪几种？ （他励；自励（包括并励，串励和复励）） 2、如何确定换向极的极性，换向极绕组为什么要与电枢绕组相串联？ （使换向极产生的磁通与电枢反应磁通方向相反。对于直流发电机而言，换向极性和电枢要进入的主磁极性相同；而对于直流电动机，则换向极极性和电枢要进入的主磁极极性相反。 电机与拖动基础试题及答案(简答题) 简答题 1．变压器铁心为什么要用涂有绝缘的薄硅钢片叠成？若在铁心磁回路中出现较大的间隙，对变压器有何影响？ 答：铁心中交变的磁通会在铁心中引起铁损耗，用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠成铁心，可以大大减少铁损耗。若在铁心磁回路中出现较大的间隙，则主磁通所经过的铁心磁回路的磁阻就比较大，产生同样的主磁通所需要的励磁磁动势和励磁电流就大大增加，即变压器的空载电流会大大增加。 2．画出单相变压器负载时的各种磁通及其产生的感应电动势的关系图。 答：变压器负载时各种磁通及其产生的感应电动势的关系如下图： 3．为什么变压器的空载损耗可以近似看成铁损耗？为什么短路损耗可以近似看成铜损耗？ 答：变压器铁损耗的大小决定于铁心中磁通密度的大小，铜损耗的大小决定决定于绕组中电流的大小。 变压器空载和短路时，输出功率都为零。输入功率全部变为变压器的损耗。即铜损耗与铁损耗之和。空载时，电源电压为额定值，铁心中磁通密度达到正常运行的数值，铁损耗也为正常运行时的数值。而此时二次绕组中的电流为零，没有铜损耗，一次绕组中电流仅为励磁电流，远小于正常运行的数值，它产生的铜损耗相对于这时的铁损耗可以忽略不计，因而空载损耗可近似看成为铁损耗。短路试验时，输入功率为短路损耗。此时一次、二次绕组电流均为额定值，铜损耗也达到正常运行时的数值，而电压大大低于额定电压，铁心中磁通密度也大大低于正常运行时的数值，此时铁损耗与铜损耗相比可忽略不计。因此短路损耗可近似看成铜损耗。 4．变压器的Rm、Xm各代表什么物理意义？磁路饱和与否对Rm、Xm有什么影响？为什么要求Xm大、Rm小？答：Rm：变压器的励磁电阻，它是反应变压器铁耗大小的等效电阻，不能用伏安法测量。Xm：变压器的励磁电抗，反应了主磁通对电路的电磁效应。Rm、Xm都随磁路饱和程度增加而下降。 Xm越大、Rm越小时，主磁通一定时，铁耗越小，所以希望Xm大、Rm小。为此变压器铁心材料都用导磁性能好（磁阻小）、铁损小、0.35mm厚冷轧硅钢片叠成。 5．根据电流互感器副边短路后的电磁关系，说明为什么不能开路。 答：开路后副边电流的去磁作用消失，原边电流全部用来励磁，使得铁心磁通过度饱和，畸变，铁心发热，原边副边感应出高电压，危险。 6．如果考虑变压器铁心饱和，变压器的励磁电流是什么波形？为什么？ 答：尖顶波。变压器电压为正弦波，这就要求磁通也应该是正弦波，才会使得电压和电势大约相等。即U≈E=4.44fNφ。当磁路饱和时，正弦波的励磁电流只能产生平顶波铁心的磁通，只有尖顶波的励磁电流才能产生正弦波铁心磁通。7．简述并励直流发电机自励建压的条件 答：1）必须有剩磁。否则要充磁。2）并联在电枢两端的励磁绕组极性要正确，使励磁电流产生的补充磁通方向与剩磁磁通方向相同。3）励磁回路的总电阻必须小于临界电阻。4）转速不能太低，转速应该达到额定转速。 8．并励电动机起动时，为什么电枢回路中串联的电阻取较大的值？而励磁回路中串联的电阻取较小的值？ 答：直流电动机起动时，由于转速为0，Ea=0，电枢绕组的电阻很小。如电枢回路不串联电阻，全压起动时，起动电流I=U/Ra可达额定电流的几十倍，损坏电机。电枢回路中串联较大的电阻可使起动电流较低。起动过程中又要求有足够大的起动电磁转矩，T=CTΦIa，励磁回路电阻较小，励磁电流较大，磁通较大，将产生足够大的电磁转矩，电机很快转动起动，感应电势很快建立起来，使起动电流很快减小。 9．试分别画出他励直流电动机在改变电枢电压时和在转子回路中串电阻时的人为机械特性曲线。 答：改变电枢电压时的机械特性 《电机及拖动基础》课程教学大纲 大纲执笔人：蒋铁铮大纲审核人： 课程编号： 英文名称：Fundamental of Electric Machinery and Drives 学分：4 总学时：64 。其中，讲授56学时，实验8学时，上机0学时，实训0学时。适用专业: 自动化、电气工程 先修课程：大学数学、普通物理、电路、电磁场 一、课程性质与教学目的 《电机及拖动基础》是自动化类各专业的主要专业基础必修课程，既带有基础性又带有专业性。本课程将系统地阐述各类电机的基本理论、分析方法和运行特性，同时要求通过实验掌握基本实验技能。通过本课程的学习，了解直流电机、变压器、异步电机和同步电机的基本结构和工作原理，掌握各种电机内部电磁关系的分析方法，为进一步学习专业课打下坚实基础。 二、基本要求 通过本门课程的学习，要求学生了解直流电机、交流电机和变压器的基本结构和工作原理；熟悉其基本电磁关系，掌握其机电气特性和基本拖动方法，重点掌握异步电动机的基本电磁关系、机电特性及拖动控制方法。 三、重点与难点 重点内容：直流电机、变压器、异步电机、同步电机的基本结构、工作原理、等值电路和运行特性，基本实验技能。 难点内容：直流电机、变压器、异步电机、同步电机的基本电磁关系、交流绕组的基本理论及交流电机的拖动方法 四、教学方法 理论与实验并重，采用课堂讲授与实验教学相结合形式。 五、课程知识单元、知识点及学时分配 见表1。 表1 课程的知识单元、知识点及学时分配 六、实验、上机与实训教学条件及内容 电机实验室，共8学时。实验内容如下： 1．直流他励电动机运行实验（启动、调速），2学时； 实验内容 （1）掌握用实验方法测取直流电动机的工作特性和机械特性 （2 ）掌握直流电动机的启动、调速方法 实验要求 必做，2~3人一小组 主要仪器 长沙理工大学直流电机实验台及相关仪表 2．变压器空载、短路实验及负载实验，2学时； 实验内容 （1）通过空载和短路实验,测定三相变压器的变比和参数. （2）通过负载实验,测取三相变压器的运行特性. 实验要求 电机及拖动基础试题及答案 电机与拖动试卷及参考答案 一、、填空题（每空1分，共30分） 1.直流发电机中的电磁转矩方向与转子的旋转方向（相反），因此电磁转矩为（阻力）转矩；直流电动机中的电磁转矩方向与转子的旋转方向（相同），因此电磁转矩为（动力）转矩。 2.接触器主要由（电磁机构）、（触点系统）、（灭弧装置）等三大部分组成。 3 .空气阻尼式时间继电器主要由（电磁机构）、（触点系统）和（延时机构）三部份组成。若要将通电延时型改成断电延时型，只需将（电磁机构翻转180度）。 4、用丫-△降压起动时，起动电流为直接用△接法起动时的（1/3 ），所以对降低（起动电流）很有效。但启动转矩也只有直接用△接法启动时（1/3 ）,因此只 适用于空载或轻载启动。 5、反接制动时，当电机转速接近于（0）时，应及时（切断电源），防止电机（反转）。 6、伺服电动机为了防止（反转）现象的发生，采用（增大转子电阻）的方法。 7、步进电动机是一种把（电脉冲）信号转换成（角位移或线位移）信号的控制电机。 8、分磁环的作用是使（产生的合成吸力始终大于弹簧的反作用力），以消除（衔铁的振动和噪声）现象；三相交流电磁机构是否需要分磁环（不需要）。 9 .单相异步电动机定子绕组中产生的磁场是（脉动磁场），可分解为（正向旋转磁场）和（反向旋转磁场）两部分。 10.熔断器又叫保险丝，用于电路的（短路）保护，使用时应（串）接在电路中。 二、判断题（每小题1分，共10分）。 （x ）1.一台额定电压为220V的交流接触器在交流220V和直流220V的电源上均 可使用。 （x ）2.三相笼型异步电动机的电气控制线路，如果使用热继电器作过载保护，就不必再装设熔断器作短路保护。 (X ) 3.交流电动机由于通入的是交流电，因此它的转速也是不断变化的，而直流电动机则其转速是恒定不变的。 (X )4.转差率S是分析异步电动机运行性能的一个重要参数，当电动机转速越快时，则对应的转差率也就越大。 (X ) 5.三相异步电动机不管其转速如何改变，定子绕组上的电压、电流的频率及转子绕组中电势、电流的频率总是固定不变的。 (X ) 6.使用并励电动机时，发现转向不对，应将接到电源的两根线对调以下即可。 (X ) 7.电流、电压互感器属于特殊变压器。电压互感器二次侧禁止开路，电流互感器二次侧禁止短路。 (V ) 8.三相异步电动机在起动时，由于某种原因，定子的一相绕组断路，电动机还能起动，但是电动机处于很危险的状态，电动机很容易烧坏。 (V ) 9.刀开关安装时，手柄要向上装。接线时，电源线接在上端，下端接用电器。 (X ) 10.单相电机一般需借用电容分相方能起动，起动后电容可要可不要。 三、简述题(每小题5分，共15分) 1.直流电动机为什么不能直接起动？如果直接起动会引起什么后果？ ( 5分) 答：起动瞬间转速n=0,电动势E a=C e①n=0,最初起动电流I N U^R a。若直接起动，由于R a很小，1st会达到十几倍甚至几十倍的额定电流，造成电机无法换向，同时也会过热，因此不能直接起动。 2.异步电动机中的空气隙为什么做得很小？ 答：异步电动机气隙小的目的是为了减小其励磁电流(空载电流) ，从而提高电动机 电机与拖动试卷及参考答案 一、、填空题（每空1分，共30分） 1．直流发电机中的电磁转矩方向与转子的旋转方向（相反），因此电磁转矩为（阻力）转矩；直流电动机中的电磁转矩方向与转子的旋转方向（相同），因此电磁转矩为（动力）转矩。 2．接触器主要由（电磁机构）、（触点系统）、（灭弧装置）等三大部分组成。 3．空气阻尼式时间继电器主要由（电磁机构）、（触点系统）和（延时机构）三部份组成。若要将通电延时型改成断电延时型，只需将（电磁机构翻转180度）。 4、用Y-△降压起动时,起动电流为直接用△接法起动时的（1/3）,所以对降低（起动电流）很有效。但启动转矩也只有直接用△接法启动时（1/3），因此只适用于空载或轻载启动。 5．反接制动时，当电机转速接近于（0）时，应及时（切断电源），防止电机（反转）。 6、伺服电动机为了防止（反转）现象的发生，采用（增大转子电阻）的方法。 7、步进电动机是一种把（电脉冲）信号转换成（角位移或线位移）信号的控制电机。8．分磁环的作用是使（产生的合成吸力始终大于弹簧的反作用力），以消除（衔铁的振动和噪声）现象；三相交流电磁机构是否需要分磁环（不需要）。 9．单相异步电动机定子绕组中产生的磁场是（脉动磁场），可分解为（正向旋转磁场）和（反向旋转磁场）两部分。 10．熔断器又叫保险丝，用于电路的（短路）保护，使用时应（串）接在电路中。二、判断题（每小题1分，共10分）。 （×）1．一台额定电压为220V的交流接触器在交流220V和直流220V的电源上均 可使用。 （×）2．三相笼型异步电动机的电气控制线路，如果使用热继电器作过载保护，就不必再装设熔断器作短路保护。 （×）3．交流电动机由于通入的是交流电，因此它的转速也是不断变化的，而直流电动机则其转速是恒定不变的。 （×）4．转差率S是分析异步电动机运行性能的一个重要参数，当电动机转速越快时，则对应的转差率也就越大。 （×）5．三相异步电动机不管其转速如何改变，定子绕组上的电压、电流的频率及转子绕组中电势、电流的频率总是固定不变的。 （×）6．使用并励电动机时，发现转向不对，应将接到电源的两根线对调以下即可。（×）7．电流、电压互感器属于特殊变压器。电压互感器二次侧禁止开路，电流互感器二次侧禁止短路。 （√）8．三相异步电动机在起动时，由于某种原因，定子的一相绕组断路，电动机还能起动，但是电动机处于很危险的状态，电动机很容易烧坏。 （√）9．刀开关安装时，手柄要向上装。接线时，电源线接在上端，下端接用电器。（×）10．单相电机一般需借用电容分相方能起动，起动后电容可要可不要。 三、简述题（每小题5分，共15分） 1．直流电动机为什么不能直接起动？如果直接起动会引起什么后果？（5分） 第二章 2 . 1 变压器能改变交流电的电压和电流,能不能改变直流电的电压和电流?为什么? 答: 变压器能改变交流电的电压和电流,但不能改变直流电的电压和电流。因为变压器是应用电磁感应原理而工作的,只有当一次绕组接交流电源时, 一次绕组才会流过交流电流,在铁心中产生变化的磁通,从而在二次绕组中产生感应电动势;如果一次绕组接直流电源,则一次绕组流过的是直流电流, 在铁心中产生的磁通是恒定不变的,不能在二次绕组中产生感应电动势,所以变压器只能改变交流电的电压和电流,不能改变直流电的电压和电流。 2 . 2 变压器的铁心为什么要用硅钢片叠成而不用整块钢制成? 答: 变压器的绕组流过交流电流时会在铁心中产生磁滞损耗和涡流损耗,统称为铁损耗。磁滞损耗与铁磁材料的磁滞回线面积有关, 硅钢片的磁滞回线较窄, 磁滞损耗较小。涡流损耗与铁磁材料的电阻成反比,与钢片厚度的平方成正比, 硅钢片是在电工钢中加入少量的 硅而制成, 电阻率较大, 用硅钢片叠成的铁心, 铁损耗较小,所以变压器的铁心要用硅钢片叠成而不用整块钢制成。 2 . 3 一台变压器额定电压为220 /110 V ,若把二次绕组( 110 V )接在220 V交流电源上,主磁通和励磁电流将如何变化? 答:若忽略变压器绕组漏阻抗压降,则绕组的端电压与感应电动势相等。正常工作时铁心磁路处于饱和状态。若把额定电压为110 V的二次绕组接在220 V交流电源上, 二次绕组感应电动势将增大一倍, 感应电动势与铁心磁通成正比,所以铁心磁通也将增大一倍,由于铁心磁路处于饱和状态, 励磁电流将不只是增大一倍,而将增大许多倍。 2 . 4 一台变压器一次绕组额定电压为220 V ,不小心把一次绕组接在220 V的直流电源上,会出现什么情况? 第一章变压器 1.变压器基本工作原理，基本结构、主要额定值 变压器是利用电磁感应原理将一种电压等级的交流电能变换为另一种同频率且不同电压等级的交流电能的静止电气设备，它在电力系统，变电所以及工厂供配电中得到了广泛的应用，以满足电能的传输，分配和使用。变压器的原理是基于电磁感应定律，因此磁场是变压器的工作媒介 变压器基本结构组成： 猜测可能出填空题或选择题 三相变压器按照磁路可分为三相组式变压器和三相芯式变压器两类 ） 变压器的型号和额定值 考法：例如解释S9-1250/10的各项数值的含义 2.变压器空载和负载运行时的电磁状况；空载电流的组成、作用、性质。？ 变压器一次侧接到额定频率和额定电压的交流电源上，其二次侧开路，这种运行状态称为变压器的空载运行。 变压器空载运行原理图 变压器一次绕组接交流电源，二次绕组接负载的运行方式， 称为变压器的负载运行方式。 变压器负载运行原理图 ！ 实际运行的电力变压器的磁路总是工作在饱和状态下。 通过磁化曲线推得的电流波形可以发现： 空载电流（即励磁电流）呈尖顶波，除了基波外， 还有较强的三次谐波和其他高次谐波。 2 1 21N N E E = 产生主磁通所需要的电流称为励磁电流，用m i 表示； 同理产生主磁通的磁动势称为励磁磁动势，用 m F 表示。 — 变压器铁芯上仅有一次绕组空载电流0i 所形成的磁动势0F ， 即空载电流0i 建立主磁通，所以空载电流0i 就是励磁电流m i ，即m 0i i = 同理，空载磁动势0F 就是励磁磁动势，即m 0F F =或m 101i N i N = 因为空载时，变压器一次绕组实际上是一个铁芯线圈， 空载电流的大小主要决定于铁芯线圈的电抗和铁芯损耗。 铁芯线圈的电抗正比于线圈匝数的平方和磁路的磁导。 因此，空载电流的大小与铁芯的磁化性能，饱和程度有密切的关系。 3. ! 4. 变压器变比的定义；磁动式平衡关系的物理含义，用此平衡关系分析变压器 的能量传递；变压器折算概念和变压器折算方法，变压器基本方程组、等效电路和相量图 在变压器中，一次绕组的感应电动势1E 与二次绕组的感应电动势2E 之比称为变比，用k 表示，即k = 变压器负载运行时，作用于变压器磁路上111N I F ? =和222N I F ? =两个磁动势。 对于电力变压器，由于其一次侧绕组漏阻抗压降很小，负载时仍有 m 111fN 44.4E U φ=≈，故变压器负载运行时铁芯中与1E 相对应的主磁通? m φ近似等 于空载时的主磁通，从而产生? m φ的合成磁动势与空载磁动势近似相等，即 m 021F F F F ==+ m 1012211I N I N I N I N ? ?? ? ==+ | 《电机与拖动》试题 及答案 直流电机 一、填空题： 1、并励直流发电机自励建压的条件是_______;_______;_______。(主磁路存在剩磁；并联在电枢两端的励磁绕组极性要正确，使励磁电流产生的补充磁通方向与剩磁磁通方向相同；励磁回路的总电阻必须小于临界电阻) 2、可用下列关系来判断直流电机的运行状态，当_______时为电动机状态，当_______时为发电机状态。（E a〈U；E a〉U） 3、直流发电机的绕组常用的有_______和_______两种形式，若要产生大电流，绕组常采用_______绕组。（叠绕组；波绕组；叠） 4、直流发电机电磁转矩的方向和电枢旋转方向_______，直流电动机电磁转矩的方向和电枢旋转方向_______。（相反；相同） 5、单迭和单波绕组，极对数均为p时，并联支路数分别是_______，_______。（2p；2） 6、直流电机的电磁转矩是由_______和_______共同作用产生的。（每极气隙磁通量；电枢电流） 7、直流电机电枢反应的定义是_______，当电刷在几何中线时，电动机产生_______性质的电枢反应，其结果使_______和_______，物理中性线朝_______方向偏移。（电枢磁动势对励磁磁动势的作用；交磁；气隙磁场产生畸变；对主磁场起附加去磁作用） 二、判断题 1、一台并励直流发电机，正转能自励，若反转也能自励。（）（F） 2、一台直流发电机，若把电枢固定，而电刷与磁极同时旋转，则在电刷两端仍能得到直流电压。（T） 3、一台并励直流电动机，若改变电源极性，则电机转向也改变。（F） 4、直流电动机的电磁转矩是驱动性质的，因此稳定运行时，大的电磁转矩对应的转速就高。（）（F） 电机与拖动基础总复习 试题类型 一、填空题 二、选择题 四、简答题 五、计算题 第一章直流电机原理 1．直流电动机主要由定子、转子、电刷装置、端盖、轴承、通风冷却系统等部件组成。定子由机座、主磁极、换向极、电刷装置等组成。转子（又称电枢）由电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴和风扇等组成。 2．直流电机的绕组有五种形式：单叠绕组、单波绕组、复叠绕组、复波绕组和蛙绕组（叠绕和波绕混合绕组）。 3 极距、绕组的节距（第一节距、第二节距、合成节距）的概念和关系。 4 单叠绕组把每个主磁极下的元件串联成一条支路，因此其主要特点是绕组的并联支路对数a等于极对数n p。 5 电枢反应：直流电机在主极建立了主磁场，当电枢绕组中通过电流时，产生电枢磁动势，也在气隙中建立起电枢磁场。这时电机的气隙中形成由主极磁场和电枢磁场共同作用的合成磁场。这种由电枢磁场 引起主磁场畸变的现象称为电枢反应。☆ 6 直流电机的励磁方式：☆ ☆7直流电机的电枢电压方程和电动势：直流电机电磁转矩 8 直流电动机功率方程 9直流电机工作特性☆ Φn C E e a = a T e ΦI C T= p P P p p p p P p p P P P∑? + = + ? + ? + ? + ? = + ? + ? = + = 2 2 add m Fe Cu em Cua Cuf a f 1 a a a I R E U a + = 10 直流电动机励磁回路连接可靠，绝不能断开☆ 一旦励磁电流I f = 0，则电机主磁通将迅速下降至剩磁磁通，若此时电动机负载较轻，电动机的转速将迅速上升，造成“飞车”；若电动机的负载为重载，则电动机的电磁转矩将小于负载转矩，使电机转速减小，但电枢电流将飞速增大，超过电动机允许的最大电流值，引起电枢绕组因大电流过热而烧毁。 11 自励发电方式能否建立空载电压是有三个条件☆☆ （1）电机必须有剩磁，如果没有须事先进行充磁； （2）励磁绕组的极性必须正确，也就是励磁绕组与电枢并联时接线要正确； （3）励磁回路的电阻不能太大，即其伏安特性的斜率U/I f不能太陡，否则如果伏安特性的斜率太陡，与发电机空载特性交点很低或无交点，就无法建立空载电压。总之，自励发电机的运行首先要在空载阶段建立电压，然后才能带负载运行。 12他励直流发电机的外特性☆ 随着电流的增大，其输出电压下降。这是因为：①随着发电机的负载增加，其电枢反应的去磁效应增强，使每极磁通量减小，导致电枢电动势下降。②电枢回路电阻上的电压将随着电流上升而增大，使发电机的输出电压下降。 13效率 他励直流发电机带负载运行时，其损耗中仅电枢回路的铜耗与电流I a的平方成正比，称为可变损耗；其他部分损耗与电枢电流无关， 《电机学》模拟试题 一：填空题（每空3分，共45分） 1．一台变压器加额定电压时，主磁通为φ，空载电流为I0，励磁阻抗为Z m，现将电源的频率从50Hz改变为60Hz，其它情况不变，并假定磁路线性，则现在的磁通φ‘= φ，空载电流I’0= I0，励磁阻抗Z’m= Z m。 2．某变压器带感性负载运行时，若负载电流相同，则cosφ2越小，副边电压变化率越，效率越。 3．一台单相变压器，铁芯柱上有三个绕组，已知U1=330V，W1=700匝，为获得U2=220V，U3=11V，应使W2= 匝，W3= 匝。若已知绕组W1开路，ì3=10∠100A，忽略励磁电流，则ì2= A。 4．拖动恒转矩负载运行的并励直流电动机，若减弱磁通，电枢电流将。5．交流电机绕阻高次谐波电势，如5次和7次谐波，可以通过的方法大大削弱。 6．三相同步电机，定子上A、B两导体空间相隔200机械角度，该电机接于50Hz三相交流电源，同步转速为750r/min，则A、B两导体的空间电角度为。 7．两台额定值相同的变压器，仅短路阻抗标幺值Z k不同，则Z k 越小，I k 。8．为改变他励直流电动机的转向，可以改变。 9．交流电机p=12，在一相绕组中通入正弦交流电流，产生基波和三次谐波磁动势，则三次谐波电动势与基波电动势之比为，基波磁动势幅值和三次谐波磁动势幅值之比为。 二、（8分） 图1所示为三相变压器接线图，画出电动势向量图，并确定其连接组别。 z 图1 三、（27分） 一台三相电力变压器额定容量S=1000 kV A，额定电压U1N/U2N=10000/3300V，Y，d11连接组，每相短路阻抗Z k=0.015+j0.053，该变压器原边接额定电压，副边带Δ接对称负载，每项负载阻抗Z L=50+j85Ω，计算： （1）变压器原边线电流； （2）副边线电流； （3）副边线电压； （4）电压调整率 20010-2011第二学年期末考试试题电机及拖动》《电机及拖动》B卷 满分100 分，时间120 分钟 一、填空题（每空 1 分，共20 分） 1、电力拖动系统通常由等五个部分组成。 2、生产机械的负载转矩特性基本上可分为三大类。 3、变压器是通过线圈间的作用，可以把一种电压等级、、、、、的交流电能转换成同频率的另一种电压等级的交流电能。 4、变压器的空载运行是指变压器一次绕组接在额定频率、额定电压的交流电源上，而二次侧 5、采用绕组和时的运行状态。绕组可以有效的削弱谐波分（增大和减小）。量，同时使基波分量 6、当s 在电磁转矩性质为此时电磁转矩性质为范围内，三相异步电动机运行于电动状态，此时；在。和两类。范范围内运行于发电机状态， 7、三相异步电动机根据转子不同可分为 8、三相异步电动机在额定负载运行时，其转差率s 一般在围内。 二、判断题（每题2 分，共20 分） 1、直流发电机主磁极磁通产生感应电动势存在于电枢绕组中。（） 2、直流电动机的人为特性都比固有特性软（） 3、直流电动机串多级电阻起动，在起动过程中，每切除一级起动电阻时，电枢电流都会突变。（） 4、一台变压器原边电压U1 不变，副边接电阻性负载或接电感性负载，如负载电流相等，则两种情况下，副边电压也相等。（） 5、变压器在原边外加额定电压不变的情况下，副边电流大，导致原边电流也大，因此变压器的主磁通也大。（）（） 6、改变电流相序可以改变三相旋转磁通势的转向。 7、三相异步电动机当转子不动时，转子绕组电流的频率与定子电流的频率相同。（） 8、三相异步电动机的临界转差率Sm 的大小与转子电阻r2 无关（） 9、异步测速发电机的剩余误差，是由加工装配过程中存在机械上的不对称及定子磁性材料性能的不一致性造成的。（） 10、三相异步电动机的变极调速只能用在笼型转子电动机上。（） 三、简答题（每题5 分，共20 分）1、试简述在实际应用中，对测速发电机的几点要求。 2、试简述异步电电动机三种基本调速方法。 3、试绘出变压器“T”型等效电路图。 4、电力拖动系统稳定运行的条件是什么？ 四、计算题（第一题10 分，第二、三题每题15 分，共40 分） 1、他励直流电动机的UN=220V,IN=207.5A,Ra= , 试问：（1）直接起动时的起动电流是额定电流的多少倍?（2）如限制起动电流为1.5IN，电枢回路应串入多大的电阻？ 2、一台三相异步电动机接到50HZ 的交流电源上，其额定转速nN=1455r/min， 试求：（1）该电动机的极对数p；（2）额定转差SN；（3）额定转速运行时，转子电动势的频率。 3 、一台三相笼型异步电动机的额定数据为：PN=125KW ， Nn=1460r/min,UN=380V，Y 联结，IN=230A，起动电流倍数ki=，起动转矩倍数kst=，过载能力λ 些主要特性？ 答：电机和变压器的磁路常用导磁性能高的硅钢片叠压制成，磁 路的其它部分常采用导磁性能较高的钢板和铸铁制成。这类材料应具有导磁性能高、磁导率大、铁耗低的特征。 0.2在图0.3中，当给线圈1N 外加正弦电压1u 时，线圈1N 和2N 中各 感应什么性质的电动势？电动势的大小与哪些因素有关？ 答：当给线圈1N 外加正弦电压1u 时，线圈1N 中便有交变电流流过， 产生相应的交变的磁动势，并建立起交变磁通，该磁通可分成同时交链线圈1N 、2N 的主磁通和只交链线圈1N 的漏磁通。这样，由主磁通分别在线圈1N 和2N 中感应产生交变电动势21,e e 。由漏磁通在线圈1N 中产生交变的σ1e 。电动势的大小分别和1N 、2N 的大小，电源的频率，交变磁通的大小有关。 0-3 感应电动势= e dt d ψ-中的负号表示什么意思？ 答： dt d e ψ-=是规定感应电动势的正方向与磁通的正方向符合右手螺旋关系时电磁感应定律的普遍表达式；当所有磁通与线圈全部匝数交链时，则电磁感应定律的数学描述可表示为dt d N e Φ -=；当磁路是线性的，且磁场是由电流产生时，有L Li ,=ψ为常数，则可写成dt di L e -=。 0.4试比较磁路和电路的相似点和不同点。 答：磁路和电路的相似只是形式上的，与电路相比较，磁路有以 下特点： 1）电路中可以有电动势无电流，磁路中有磁动势必然有磁通； 2）电路中有电流就有功率损耗；而在恒定磁通下，磁路中无损耗 3）由于G 导约为G 绝的1020倍，而Fe μ仅为0μ的4310~10倍，故可认 为电流只在导体中流过，而磁路中除主磁通外还必须考虑漏磁通； 4）电路中电阻率ρ在一定温度下恒定不变，而由铁磁材料构成的 磁路中，磁导率μ随B 变化，即磁阻m R 随磁路饱和度增大而增大。 0.5电机运行时，热量主要来源于哪些部分？为什么用温升而不 直接用温度表示电机的发热程度？电机的温升与哪些因素有关？ 答：电机运行时，热量主要来源于各种损耗，如铁耗、铜耗、机电机学基础试题
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