电机与拖动基础习题1(第3-6章)
第三章：直流电机原理
一、简答题：
1、换向器在直流电机中起什么作用?
在直流发电机中，换向器起整流作用，即把电枢绕组里交流电整流为直流电，在正、负电刷两端输出。在直流电动机中，换向器起逆变作用，即把电刷外电路中的直流电经换向器逆变为交流电输入电枢元件中。
2、直流电机铭牌上的额定功率是指什么功率?
直流电机铭牌上的额定功率：对直流发电机而言，指的是输出的电功率的额定值;对直流电动机而言，指的是电动机轴上输出的机械功率的额定值
3、直流电机主磁路包括哪几部分? 磁路未饱和时，励磁磁通势主要消耗在哪一
部分?
直流电机的主磁路主要包括;主磁极、定、转子之间的气隙电枢齿、电枢磁轭、定子磁轭。磁路未饱和时，铁的磁导率远大于空气的磁导率，气隙的磁阻比磁路中的铁心部分大得多，所以，励磁磁通势主要消耗在气隙上。
4、如何改变他励直流发电机的电枢电动势的方向? 如何改变他励直流电动机
空载运行时的转向?
通过改变他励直流发电机励磁电流的方向，继而改变主磁通的方向，即可改变电枢电动势的方
向;也可以通过改变他励直流发电机的旋转方向来改变电枢电动势的方向。
改变励磁电流的方向，继而改变主磁通的方向，即可改变电动机旋转方向;也可通过改变电枢电压的极性来改变他励直流电动机的旋转方向。
5、直流发电机的损耗主要有哪些? 铁损耗存在于哪一部分,它随负载变化吗?
电枢铜损耗随负载变化吗?
直流发电机的损耗主要有:(1)励磁绕组铜损耗;(2)机械摩擦损耗;(3)铁损耗;(4)电枢铜损耗;(5)电刷损耗;(6)附加损耗。铁损耗是指电枢铁心在磁场中旋转时硅钢片中的磁滞和涡流损耗。这两种损耗与磁密大小以及交变频率有关。当电机的励磁电流和转速不变时,铁损耗也几乎不变。它与负载的变化几乎没有关系。电枢铜损耗由电枢电流引起,当负载增加时,电枢电流同时增加,电枢铜损耗随之增加。电枢铜损耗与电枢电流的平方成正比。
6、他励直流电动机的电磁功率指什么?
在直流发电机中，电磁功率指的是由机械功
率转化为电功率的这部分功率。
7、 不计电枢反应，他励直流电动机机械特性为什么是下垂的? 如果电枢反应去磁作用很明显,对机械特性有什么影响？
因为负载转矩增大，导致点数电流增大，电枢电动势下降显然引起转速下降。如果电枢反应去磁作用明显，会使每级磁通减小，电流越大，去磁作用也大，每级磁通的减小越明显，导致机械特性反而上翘。
二、计算题：
1、某他励直流电动机的额定数据为: P N = 17kW, U N =220V , n N = 1500 r / min,η N = 0 .83。计算 I N , T 2 N 及额定负载时的P 1 N 。
2、已知某四极他励直流电动机的额定功率P N =100kW ，额定电压U N =330V ，额定转速n N =730r/min ，额定效率h N =91.5%，额定运行时每极气隙磁通F N =6.98×10-2Wb ，电机电枢绕组采用单波绕组，电枢总导体数N =186。求额定感应电动势和额定电磁转矩。 解：（1）计算额定感应电动势 极对数为： p =2；
支路对数：
a =1；电动势常数为：
感应电动势为： （2）计算额定电磁转矩 电枢电流为：
电磁转矩为： 3、一台四极他励直流电机，电枢采用单波绕组，总导体数为N =372，电枢回路总电阻为R a=0.21W 。电机接在电网电压U =220V 上运行，此时转速n =1500r/min ，
2.6160186
260=??==
a pN C e V
316V 7301098.62.6Φ2N a =???==-n C E e A
331A 915
.033010
1003
N
N N
N =??=
=
ηU P I m N 1378m N 3311098.62.655.9Φ2N N N ?=?????==-I C T T
每极磁通F =0.011Wb ，空载损耗p 0=566W 。试求（1）电机运行在发电机还是电动机状态；（2）电磁转矩；（3）电机的输入功率；（4）效率。 解:(1)电机的运行状态
由题意得知，并联支路数a =1，则电枢感应电动势为：
可见，电机运行在电动机状态。 (2)电磁转矩 电枢电流为： 电磁转矩为：
(3)输入功率
输入功率为： (4)效率
输出功率为： 效率为： 4、有一他励直流电动机接在额定电压为220V 的电网上额定运行时，电动机的额定电枢电流I a=15A ，电枢回路总电阻R a=0.7Ω。试求：（1）电动机额定运行时的反电动势；（2）若因某种原因，使电网电压下降至200V ，但励磁电流和负载转矩均未发生变化，求在达到新平衡点后电动机的反电动势。
解：（1）额定运行时的反电动势 （2）新平衡点时的反电动势 三、应用题
1、如图所示为某钢厂热轧机主轧辊的直流电动机驱动系统。轧机的轧辊由两台直流电动机分别驱动。根据工艺要求，轧机工作时，应使两台电动机的转速一致，以保证钢材质量。为使两台电动机转速一致，需采用转速闭环控制，通过调节电枢电压，使两台电机转速同步。试简述该系统的原理。
()V 5.209V 7.015220a a N aN =?-=-=R I U E ()V 5.189V 7.015200a a a =?-=-=R I U E 220V
V 6.204V 1500011.01
603722Φ60a =<=????==U n a pN E A 3.73A 21
.06
.204220a a a =-=-=
R E U I m N 52.95m N 21.06.204220011.0123722Φ2Φ2a a a ?=?-????=-==πππR E U a pN I a pN T kW 13.16W 3.73220a 1=?==UI P ()kW 43.14W 5663.736.2040a a 2=-?=-=p I E P %5.89%10013
.1643.1412=?==P P η
图中来自上位控制调节器的速度指令信号同时送给两个直流驱动系统的控制器，直流驱动系统的控制器根据转速偏差改变晶闸管整流装置（VT）的触发脉冲角度，以调节直流电动机的电枢电压，达到控制转速的目的。为了使电枢电流平滑，主回路中串入了电抗器L。
第四章：他励直流电动机的运行
一、简答题：
1、一般的他励直流电动机为什么不能直接启动? 采用什么启动方法比较好?
他励直流电动机启动时由于电枢感应电动势Ea=CeΦn=0,最初启动电流I
S
=U/Ra,若直接启动,
由于Ra很小,I
S
会十几倍甚至几十倍于额定电流,无法换向,同时也会过热,因此不能直接启动。比较好的启动方法是降低电源电压启动,只要满足
T≥(1.1～1.2)T
L 即可启动,这时I
S
≤Iamax。启
动过程中,随着转速不断升高逐渐提高电源电压,始终保持Ia≤Iamax这个条件,直至U=U
N
,启动便结束了。
2、什么是固有机械特性和人为机械特性？试说明他励直流电动机的各种人为机械特件的变化特点。
固有机械特性是指在电源电压U=U N，气隙磁通Ф=ФN，电枢外串电阻R c=0时，n=?(T)的机械特性。当改变电气参数如变电源电压、或变气隙磁通、或变电枢外串电阻时，所得到的机械特性称为人为机械特性。
（1）电枢回路串电阻时的人为机械特性的特点
①理想空载点n0与固有机械特性的相同；
②斜率b随外串电阻R c的增大而增大，
使特性变软。
（2）改变电枢电源电压时的人为机械特性
①理想空载点n0与固有机械特性的相同；
②斜率b随外串电阻R c的增大而增
大，使特性变软。
（3）减弱气隙磁通时的人为机械特性
①与固有机械特性比，斜率β随磁通Ф减少而增大，特性变软；
②特性的理想空载转速n0随气隙磁通Ф减弱而增大，故特性上移。
3、直流电动机起动有哪些要求？直流电动机常用的起动方法有哪些？各种起动方法的主要特点是什么？为什么一般直流电动机不能采用直接起动？
①起动电流的小；②起动转矩的大；③起动时间的短；④起动过程的平稳性；
⑤起动过程的经济性。启动方法：直接起动、降压起动、电枢回路串电阻起动；直接起动的特点：不需附加起动设备，接线最简单，操作方便。但由于自身电枢电阻大，可以直接起动外，一般直流电动机不允许直接起动。
减压起动的特点：起动平稳，起动过程中能量损耗小，可实现软起动；但是需一套专用调压设备，投资大。
电枢回路串电阻起动方法特点：设备简单，操作方便；但是起动过程中能量损耗大，不适用于频繁起动的场合。
起动瞬间，转速n=0，电枢反电动势未建立，E a=C e Fn=0，使额定电压全部加在电枢内阻R a上，此时起动电流I s=U N/R a，由于R a很小，故I s很大，为额定电流I N的10～20倍，如此大的起动电流会造成换向困难，严重时会出现环火；过大的I s会引起电网电压的波动，影响接于同一电网的其他用电设备的正常运行；
4、起动他励直流电动机时为什么一定要先加励磁电压？如果未加励磁电压，而将电枢电源接通，将会发生什么现象？
不加励磁电压的话，励磁回路不能建立磁场，电
枢通电后没有磁感线可以切割，无法产生动力，电机不转，时间稍微长点，电机会烧掉。
5、试分别说明他励直流电动机能耗制动、反接制动、回馈制动的实现方法、基本原理和制动性能。
6、什么是电气调速？怎样评价调速性能的好坏？调速范围与静差率之间有什么关系？选择调速方法的原则是什么？
改变电机的电气参数从而改变电机的运转速度叫做电气调速
静差率与调速范围是相互制约的两个指标，如果系统对静差率要求高（静差率越小），则调速范围越小；反之，如果系统对静差率要求不高，则可得到较大的调速范围。
调速范围与静差率要合适，调速平稳，调速经济
8、电气调速有哪几种？各种调速方式的主要特点是什么？
降低电枢电源电压调速；电枢回路串电阻调速；减弱磁通调速
降低电枢电压调速方法的特点：人为机械特性与固有机械特性平行，静态稳定性好，调速范围大，如果能连续改变电枢电压，则转速能平滑调节，调速平滑性好，能实现无级调速，调速过程中能量损耗小，但需要一套专门的调压设备，初投资较大。
电枢串电阻调速方法的特点：串入电阻越大，特性越软，空载或轻载时调速效果不明显，静态稳定性差，调速范围不大，因电阻是分段调节，故属于有级调速，调速过程中能量损耗大，但设备简单，操作方便，投资少。
减弱磁通调速方法的特点：机械特性斜率大，静态稳定性差，由于是在基速以上调速，电动机最高转速受换向能力和机械强度的限制，一般为（1.2~2）n N，故调速范围有限，但励磁电流的控制与调节方便，调速过程中能量损耗小，易实现无级调速。
二、计算题：
n N=1200r/min 。试求：（1）固有机械特性方程式；（2）额定负载时的电枢电动势和额定电磁转矩；（3）额定输出转矩和空载转矩；（4）理想空载转速和实际空载转速；（5）电机额定运行，分别求电枢回路外串电阻R c=0.206Ω时的转速、电压U =50V 时的转速和磁通Φ=75%ΦN 时的转速。 解:(1)求固有机械特性方程式
估算电枢电阻，其值约为：
电动势常数（包括磁通）为：
固有机械特性方程式为：
(2)求电枢电动势和电磁转矩
电枢电动势为： 电磁转矩为：
(3)额定输出转矩和空载转矩
输出转矩为： 空载转矩为：
(4)求理想空载转矩和实际空载转矩
理想空载转速为： 实际空载转速为：
(5)电枢回路外串电阻R c =0.206Ω时的转速 (6)电压U =50V 时的转速 (7)磁通Φ=75%ΦN 时的转速
Ω=Ω??=?-=0.02651710100-5172202110212
3
2
N 3N N N a I P I U R ()min/r V 172.0r/min
1200V 026.0517220ΦN a N N N ?=?-=-=
n R I U C e T T T C C R C U n T e e 092.0r/min 1279172.055.9026.0r/min 172.0220ΦΦ2
2N a N N -=?-=-=V
4.206V 1200172.0ΦN N a =?==n C E e m N 2.849m N 517172.05
5.9Φ55.9N ?=???==a e I C T m N 8.795m N 1200
1010055.955.93
N N 2N ?=???==n P T ()m
N 4.53m N 8.7952.8492N 0?=?-=-=T T T r/min 1279ΦN
N
0==
e C U n ()r/min
1.1274r/min 4.5309
2.01279092.012790'
0=?-=-=T n r/min 582r/min 2.849172.055.9206.0026.01279)Φ(55.9r/min 12792
2N c a 1
=???
? ????+-=+-
=T C R R n e r/min 213r/min 2.849172.055.9026
.0172.050)Φ(55.9Φ2
2N a N
2=???
? ????-=-
=
T C R C U n e e r/min 1566r/min )172.075.0(55.92.849026.0172.075.0220)Φ%75(55.9Φ%7522N N N 3=??
???????-?=-=
T C R C U n e a e
n N =1500r/min ，R a=1.7Ω，试求：（1）当I f =I fN ，n =1500r/min 时，使系统转入能耗制动停车，要求起始制动电流为2I N ，电枢回路应串入的附加制动电阻R c1；（2）在能耗制动基础上，保持I f =I fN 不变，使T L =T N 位能性负载以最低的转速匀速下放时，应串入的制动电阻R c2和最低转速n min1；（3）当I f =I fN ，n =1500r/min 时，采用电压反接的反接制动使系统迅速制动停车，要求起始制动电流为2I N ，电枢回路应串入的附加制动电阻R c3；（4）保持I f =I fN 不变，使T L =T N 位能性负载以n =50r/min 的转速匀速下放时，应串入的制动电阻R c4和最低转速n min2；（5）如果电动机原运行在额定状态，突将电枢端电压降为U =185V ，问系统能否进入回馈制动状态？起始制动电流又为多大？ 解:(1)先求C e F N ，再求能耗制动电阻R c1 电动势常数（包括磁通）为：
能耗制动电阻为： (2)求T L =T N 位能性负载以最低的转速匀速下放时的制动电阻和最低转速 当R c2=0时，转速最低，则最低转速为：
(3)电压反接的反接制动时的制动电阻R c3 电压反接的反接制动时的制动电阻为：
(4)转速为n =50r/min 的下放速度应串入的制动电阻
由前面计算可知，能耗制动的最低下放速度为160.4r/min ，故要想得到转速为n =50r/min 的下放速度，只有采用转速反向的反接制方法，根据式（5-27），应串入的制动电阻为：
(5)电枢端电压降为U =185V 时
额定运行时的电枢电动势为： 由于电压突降瞬间，转速来不及变化，此时电动势为
()min/r V 1325.0r/min 1500V 7.15.12220ΦN
a N N N
?=?-=-=n R I U C e Ω=Ω???
? ??-??=---=25.67.115005.1221325.02Φa N N c1R n I C R e r/min
4.160r/min
5.121325
.07
.1ΦL N
a min1-=?-
=-
=I C R n e Ω=Ω???
? ??-?-?+-=-+-
=05.157.15.12215001325.0220Φa B A
N N c3R I n C U R e Ω=Ω???
? ??-?-=--=
37.157.15.12501325.0220Φa L D
N N c4R I n C U R e ()V 75.1987.15.12220a N N aN =?-=-=R I U E V
185V 75.198aN a =>==U E E
电动机能进入回馈制动状态，起始制动电流为：
第五章：变压器
一、简答题：
1、短路电压的大小由什么因素决定？它对变压器运行有什么影响？
短路试验时，当一次电流达额定值，加在一次绕组的电压为U k 称为变压器的阻抗电压 从运行角度考虑，希望Δu k 小些，能使变压器输出电压波动受负载变化的影响小些；而从限制短路电流考虑，则希望Δu k 大些，能使变压器短路故障电流小些。
2、为什么变压器的空载损耗可近似看成铁损？为什么变压器的短路损耗可近似看成铜损？ 因变压器空载时无功率输出，所以输入的功率全部消耗在变压器的内部，为铁心损耗p Fe 和空载铜耗I 202r 2之和，但空载电流I 20很小，p Fe >>I 202r 2，故可忽略空载铜耗，认为 P 0≈p Fe =I 202r m 。
短路试验时，变压器二次侧无功率输出，输入功率全部消耗在内部，由于当绕组中短路电流为额定值时，一次侧所加的电压很低，主磁通
%U z I %U U u 100100N
1C k75N 1N 1k
k ?=?=
??A 09.8A 7.175
.198185a a -=-=-=
R E U I
比正常运行时小很多，铁心损耗p Fe与铜损p Cu 相比可忽略，短路损耗中主要是一、二次侧的铜损，即有：P k≈p Cu= p Cu1+ p Cu2。
3、变压器的空载试验为什么一般在低压侧做？短路试验时，一次侧所加的电压至短路电流为额定电流为止，为什么？
为了便于测量和安全，空载试验一般在二次侧做
当一次侧的电流达到额定值时，一次侧所加的电压很低，所以在短路试验时，变压器的高压绕组前接自耦变压器，将自耦变压器的输出电压由零开始慢慢升高，直至短路电流为额定电流为止
4、什么是引起变压器负载运行时二次侧端电压变化的原因？电压变化率能为零吗？如果能，则带什么性质负载时有可能使电压变化率为零？
(1)负载电流变化，引起变压器内阻压降变化。
(2)一次侧电压变化，引起二次侧电压变化。
(3)变压器出现内部故障。
能带容性负载有可能使电压变化率为零5、变压器运行时，哪些量随负载变化而变化？哪些量不随负载变化而变化？
变压器的空载损耗主要是铁损，不随负载变化而变化，则有P0≈p Fe，所以铁损是不变损耗。铜损包括一、二次绕组上的铜损，与负载电流的二次方成正比，随负载电流的变化而变化，并与短路试验电流为额定值时的输入功率存在如下关系：β2P kN≈p Cu，所以铜损是可变损耗。
6、交流电压互感器运行时为什么不允许短路？而电流互感器运行时为什么不允许开路？
二次侧决不允许短路，否则会产生很大的短路电流，烧坏电压互感器；
二次侧绝不允许开路，否则，I2=0时，被测线路中的大电流I1全部成为励磁电流，使铁心严重过热，二次侧感应高电压，损坏电流互感器，并危及人员和其他设备安全；
9、两台变压器并联运行应满足什么条件？为什么？
为了达到理想并联情况，并联运行的变压器必须满足：①一、二次侧的额定电压相同，即电压比相等；②联结组标号相同；③短路阻抗标幺值相等。
8、什么是标幺值？在变压器的计算中使用标幺
值的优点是什么？
标幺值是指某个物理量的实际值与其所选定的同一单位的固定值的比值，即
）
基值（与实际值同单位实际值（任意单位）标幺值
1）采用标幺值时，不论变压器的容量
如何，变压器的参数和性能指标总在一定的范围内，便于分析和比较。例如中小型电力变压器的短路阻抗标幺值z k *=0.04~0.105，如果求出的短路阻抗标幺值不在此范围内，就应核查一下是否存在计算或设计错误。
2）采用标幺值能直观地表示变压器的
运行情况。例如已知一台运行着的变压器端电压和电流分别为35kV 、20A ，从这些实际数据上判断不出什么问题，但如果已知其标幺值为U k *=1.0、I k *=0.6，说明这台变压器欠载运行。
3）采用标幺值时，一、二次侧各物理
量不需进行折算，便于计算。例如二次电压向一次侧折算为，采用标幺值时，则有
二、计算题：
1、一台三相电力变压器，Yy 联结，S N=100kV A ，U 1N/U 2N=6/0.4kV ，每相参数：r 1=4.2Ω，x 1=9Ω，r m=514Ω，zm=5550Ω。求：I 1N 、I 0及每相的z 1、x m 、U 1、E 1、I 0、I 1z 1。 解：（1）原边阻抗和励磁电抗
（2）原边电压、电流和感应电动势
（3）励磁电流和原边阻抗压降
2、一台单相变压器，其额定参数为 额定容量S N=10kV A ，额定频率f N=50Hz ，额定电压U 1N/U 2N=380/220V ，一次绕组漏阻抗z 1=（0.14+j0.22）Ω，二次绕组漏阻抗z 2=（0.035+j0.055）Ω，励磁阻抗z m=（30+j310）Ω，负载阻抗z L=（4+j3）Ω。试分别用“T”形等效电路和“Γ”形简化等效电路计算当一次侧加额定电压时，一、二次侧的实际电流、励磁电流以及二次侧的电压。 解：（1）用“T”形等效电路计算 73
.1220
380
2N
1N
==
=
U U k
变压器的电压比为 一次额定电流为
二次额定电流为
用“T”形等效电路求解，二次侧折算到一次侧的参数为
取参考相量为380∠0°V ，则所求各电流为
即一次电流I 1=25.50A ，二次电流I 2=k I 2′=42.68A ，励磁电流I m =1.20A ，二次电压U 2=I 2|z L |=213.40V 。 （2）用“Γ ”形等效电路计算
变压器的电压比、 一次额定电流、二次额定电流与“T”形等效电路相同，用“Γ”形
A 32.26A 380
10103
1N N 1N
=?==U S I A
45.45A 22010103
2N N 2N =?==U S I Ω?∠=Ω+='
+'
+??? ?
?'
+'+
=436.3990.14)4665.9j 51.11(L
2m L 2m 1z z z z z z z z A 436.3950.25436.399.14038011
?-∠=?
∠?∠==z U I V 317.068.3731
111?-∠=-=-z I U E A 447.3767.24L
21
2?-∠='+'-=
'-z z E I A
789.8420.1m
1m ?-∠=-=z E I
简化等效电路计算二次侧折算到一次侧的参数为
取参考相量为380∠0°V ，则所求各电流为
即一次电流I 1=25.54A ，二次电流I 2=k I 2′=42.71A ，励磁电流I m =1.22A ，二次电压U 2=I 2|z L |=213.55V 。
3、晶体管功率放大器对输出信号来说相当于一个交流电源，如图所示，其电动势E s=8.5V ，内阻R a=72Ω。另有一扬声器电阻R L=8Ω。现采用两种方法把扬声器接入放大器电路作负载，一种直接接入，另一种是经过变比k =3的变压器接入。忽略变压器的漏阻抗和励磁电流。求：1）两种接法时扬声器获得的功率； 2）要使放大器输出功率最大，变压器变比应为多少？3）变压器在电路中的作用是什么？
Ω
?∠=Ω+='
+'
++??? ?
?'+'+=
471.3988.14)4597.9j 4872.11(L
21m L 21m z z z z z z z z z A 471.3954.25471.3988.14038011?-∠=?
∠?∠==z U I V 03801
1?∠==-U E A
469.3769.24L
211
2?-∠='+'+-=
'
-z z z E I A 47284221m
1m
?-∠=-=..z E I
解：（1-1）直接接入时
电源输出的电流为
扬声器获得的功率为 （1-2）通过变压器接入时
电源输出的电流为
扬声器获得的功率为
（2）要使放大器输出功率最大
要求电源的外阻等于其内阻即R s =R ′=k 2R ，则变
比
（3）变压器在电路中的作用是变阻抗。 三、分析题
1、试判别下图三相变压器的连接组别
E b E c
E E B E C
E E AB
E ab
E AB
E ab
A a
B
X Z z x y A B
C
a b c
Y
2、试判别下图三相变压器的连接组别
(A)106.0)872(/5.8)/(s
s
1
=+=+=R R E I (W)
09.08106.02211=?==R I P (A)
06.0)8372(/5.8)/()(/22s s s s 2=?+=+='+=R k R E R R E I (W)
26.07206.02222=?='=R I P 38/72/===R R k s
E b E
c
E a E B E C
E A E AB
E ab E AB A a c
C
b B
X Z z x y
A B C
a b c Y E ab
3、画出图所示各变压器的相量图，并指出其联接组标号。
4、试判别下图三相变压器的连接组别
a x
Y B b y
Z C c z
《电机及其应用》自测题 一、填空题 1、变压器的作用是将某一等级的交流( )变换成另一等级的交流( )。 2、变压器一次电势和二次电势之比等于( )和( )之比。 3、电力变压器中的变压器油主要起( )、( )和( )作用。 4、电力变压器的分接开关是用来改变变压器电压( )的装置，以便达到调节副边( )的目的。 5、变压器的额定电压和额定电流均指变压器的( )电压和( )电流。 6、变压器空载时的损耗主要是由于( )的磁化所引起的( )和( )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( )加压；短路试验一般在
( )加压。 8、变压器铁芯饱和程度愈高，其励磁电抗Xm就愈( )。 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( )、电流应( )、电阻(或电抗)应( )。10、三相组式变压器各相磁路( )，三相芯式变压器各相磁路( )。 11、三相变压器组不能采用( )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( )、( )、( )。 13、当三相变压器接成星形(Y)时，其线电压是相电压的( )倍，线电流与相电流( )。 14、当三相变压器接成三角形(D)时，其线电压与相电压( )，线电流是相电流的( )倍。 15、变压器在运行时，当( )和( )损耗相等时，效率最高。 16、有两台变压器，额定电压分别为10kV／和／，两台变压器的变比差值△K为( )，若其它条件满足并联运行，根据计算结果，
这两台变压器( )并联运行。 17、三绕组变压器的额定容量是指( )。 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( )。 19、自耦变压器适用于一、二次侧( )相差不大的场合，一般在设计时，变比Ka( )。 20、电焊变压器实际上是一台( )的降压变压器，它的外特性( )，短路电流( )。 21、整流变压器的容量一般取一、二次绕组容量的( )，又称为( )。 22、单相绕组的感应电势与( )、( )和( )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( )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( )的程度。 25、主极磁场非正弦分布引起的( )，对相电势的大小影响( )，主要影响了电势的( )。
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？
1、 若将铁磁材料置于交变磁场中，交变磁通在铁心中产生的功率损耗，称为（ ）。 A. 磁滞损耗 B. 涡流损耗 C. 铁损耗 D. 铜损耗 2、 关于变压器的功能，下列说法错误的是（ ）。 A. 变压功能 B. 变流功能 C. 变阻抗功能 D. 变频功能 3、 变压器负载运行时，若负载功率增大，则其铜耗和铁耗（ ）。 A. 增大/增大 B. 增大/不变 C. 不变/增大 D. 不变/不变 4、 异步电动机空载电流比同容量变压器大的原因是（ ）。 A. 异步电动机有气隙 B. 异步电动机的电磁功率大 C. 异步电动机的输出机械功率大 D. 异步电动机绕组匝数少 5、 在三相异步电动机的等效电路中，附加电阻 '21s R s 上消耗的功率是（ ）。 A. 总机械功率 B. 电磁功率 C. 输出功率 D. 输入功率 6、 异步电动机的短路试验又称为（ ）。 A. 空载试验 B. 负载试验 C. 制动试验 D. 堵转试验 7、 直流电机的电枢是指电机的（）部分。 A. 定子 B. 转子 C. 定子和转子 D. 励磁 8、 改变直流电动机的励磁电流的大小和方向，会使得电动势（ ）、电磁转矩（ ）。 A. 直流 B. 恒定 C. 交变 D. 不确定 9、对于他励直流电动机，可通过（ ）使其反转。 A. 单独改变电枢电压的极性 B . 单独改变励磁电压的极性 C. 使电枢回路总电阻足够大 D. A 或B 都可以 10、 若将铁磁材料置于交变磁场中，铁磁材料将被反复交变磁化，磁畴之间不停地翻转、 摩擦而消耗能量，这种损耗称为（ ）。 A. 铁心损耗 B. 涡流损耗 C. 磁滞损耗 D. 磁畴损耗 11、 变压器可以实现的功能包括（ ）。 A. 电压变换 B. 电流变换 C. 阻抗变换 D. 以上都包括 12、 变压器、电机的铁心总是用彼此绝缘的硅钢片叠压而成，主要考虑（ ）。 A. 铁心导磁性好 B. 铁心中有剩磁 C. 减少涡流损耗 D. 减少磁滞损耗 13、 变压器负载运行时，若负载电流增大，则其铜耗和铁耗（ ）。 A. 增大/增大 B. 增大/不变
《电机与拖动》试题库 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励磁绕组并联到电枢两端的极 性正确_;_励磁回路的总电阻必须小于该转速下的临界电阻值。（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u>E a时为电动机（o 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） 学年度第一学期 自动化系《电机与电力拖动基础》期末考试试卷（） 年级专业自动化班级学号姓名 注：1、共120分钟，总分100分 2、此试卷适用自动化专业本科 一、选择题（每小题2分，共20分） 1．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。 2．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。 3．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I1和I2，那么：（2） （1）I1 ①电源电压；②气隙大小；③定、转子铁心材质；④定子绕组的漏阻抗。 7．三相异步电动机在运行中，把定子两相反接，则转子的转速会：② ①升高；②下降一直到停转；③②下降至零后再反向旋转；④下降到某一稳定转速。 8．三相异步电动机能画出像变压器那样的等效电路是由于：② ①它们的定子或原边电流都滞后于电源电压；②气隙磁场在定、转子或主磁通在原、副边都感应电动势；③它们都有主磁通和漏磁通；④它们都由电网取得励磁电流。 9．三相异步电动机的与固有机械特性相比，人为机械特性上的最大电磁转矩减小，临界转差率没变，则该人为机械特性是异步电动机的：（3） （1）定子串接电阻的人为机械特性；（2）转子串接电阻的人为机械特性；（3）降低电压的人为机械特性。 10．一台三相异步电动机拖动额定转矩负载运行时，若电源电压下降10%，这时电动机的电磁转矩：（1） （1）T em =T N ;(2) T em =0.81 T N ;(3) T em =0.9T N 。 二、填空题：（共20分） 1、（4分）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、（2分）三相变压器的联结组别不仅与绕组的_______和_______有关，而且还与三相绕组的_______有关。 （绕向；首末端标记；联结方式） 3.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） 4.三相异步电动机根据转子结构不同可分为___ ____和__ _____两类。（笼型异步电动机和绕线型异步电动机） 5.一台6极三相异步电动机接于50H Z 的三相对称电源；其s=0.05，则此时转子转速为_______r/min ，定子旋转磁势相对于转子的转速为_______r/min 。（950；50） 6. 对于绕线转子三相异步电动机，如果电源电压一定，转子回路电阻适当增大，则起动转矩_______，最大转矩_______。（增大；不变） 7. 三相异步电动机的过载能力是指______。 (N m T T /) 8. 拖动恒转矩负载运行的三相异步电动机，其转差率s 在_______范围内时，电动机都能稳定运行。 (m s 0) 9. 三相异步电动机拖动恒转矩负载进行变频调速时，为了保证过载能力和主磁通不变，则U 1应随f 1按_______规律调节。 (正比) 电机与拖动 绪论一、名词解释1. 磁场:电流周围的效应 2.磁动势（磁通势、磁势）:产生磁场的源泉 3.磁场强度:表征距离磁源即磁动势一定位置的地方，磁动势影响强度的一个物理量。 4.磁场感应强度（磁通密度）:表征距离磁源即磁动势一定位置的地方，磁动势感应能力强弱的一个物理量。 5.磁通量Φ：垂直穿过某一截面（面积为S）磁力线的数目 6.磁阻：就是磁力线通过磁路时所遇到的阻碍，磁阻与磁路的长度成正比，与磁路的磁导率成反比，并与磁路的截面积成反比 7电感：其实质表征的就是电磁装置电与磁转换能力的大小。 二、填空 1、在电机中磁场的几个常用量分别是磁动势、磁场强度、磁感应强度、磁通等。 2、进行磁路分析和计算时，常用到磁路的基本定律有全电流定律、磁路的欧姆定律、磁路的基尔霍夫定律。 3、电机的电流有交、直流之分，所以，旋转电机也有直流电机与交流电机两大类。 4、旋转电机是一种机电能量转换的机电装置。 5、把电能转换机械能的电机称为电动机; 把机械能转换电能的电机称为电发电机。 三、判断题 1、垂直穿过线圈的磁通量随时间变化，必然会在线圈中产生感应电动势。（√） 2、棱次定律表明垂直穿过线圈的变化磁通，会在线圈中产生电动势。（√） 3、棱次定律表明线圈中的感生磁场的方向始终是与原磁场变化率的方向一致的。（×） 4、棱次定律表明线圈中的感生磁场的方向始终是与原磁场方向一致的。（×） 六、问答题 1.电磁作用原理的综述 有电流必定产生磁场，即“电生磁” ；磁场变化会在导体或线圈中产生感应电动势，即“动磁生电” ;载流导体在磁场中要受到电磁力的作用，即“电磁生力” 第一章直流电机的原理与结构 一、名词解释 （一）1.电枢：在电机中能量转换的主要部件或枢纽部分 2.换向：直流电机电枢绕组元件从一条支路经过固定不动的电刷短路，后进入另一条支路，元件中的电流方向改变的过程。 3.额定值：在正常的、安全的条件下，电气设备所允许的最大工作参数。 （二） 1.电机：机电能量（或机电信号）转换的电磁装置 2.直流电机：直流电能与机械能量进行转换的电磁装置 3.直流发电机：把机械能量转换为直流电能的电磁装置 4.直流电动机：把直流电能转换为机械能量的电磁装置 5.交流电机：交流电能与机械能量进行转换的电磁装置 6.交流电动机：把交流电能转换为机械能量的电磁装置 7.交流发电机：把机械能量转换为交流电能的电磁装置 （三）第一节距：同一元件的两个元件边在电枢圆周上所跨的距离 （四）极距：相邻两个磁极轴线之间的距离 （五）电角度：磁场在空间变化一周的角度表示 二、填空 1、铁心损耗一般包括磁滞损耗、涡流损耗。 《电机与拖动基础》期末试卷2006.01 姓名：班级： . 满分：100分时间：90分钟 考生注意：选择题写在答题卡上，只交第二卷 第一卷（40分） 一、选择题（每题2分，计40分） 1.以下部件不属于直流电机定子组成部分的是（） A.主磁极 B.换向器 C.端盖 D.电刷装置 2.一般直流电机主磁极的铁心由（） A.优质硅钢片叠制而成 B.软铁块制作而成 C.钢板叠压而成 D.铁或钢铸成 3.直流电动机在旋转一周的过程中，某一电枢绕组元件（线圈）中所通过的电流方向（） A.改变一次 B.改变二次 C.改变三次 D.一直不变 4.直流电机的主磁场是指（） A.主磁极产生的磁场 B.电枢电流产生的磁场 C.换向极产生的磁场 5.直流电动机中的空载转矩等于 ( ) A.电磁转矩与输入转矩的差 B.输入转矩与电磁转矩的差 C.电磁转矩与输出转矩的差 D.输出转矩与电磁转矩的差 6.直流发电机中的空载转矩等于( ) A.电磁转矩与输入转矩的差 B.输入转矩与电磁转矩的差 C.电磁转矩与输出转矩的差 D.输出转矩与电磁转矩的差 7.他励电动机改变电源电压调速，是指（） A.改变励磁电压，电枢电压仍为额定值 B.改变电枢端电压，励磁电压仍为额定值 C.同时改变励磁、电枢端电压 8.直流电动机在主磁通Φ和电枢电压Ｕ不变，而负载转矩ＴＬ变小时，转速n,电枢电流I a和反电动势Ｅ的变化应是（） A.n增大，I a下降，Ｅ增大 B.n增大，I a增大，Ｅ增大 C.n增大，I a增大，Ｅ下降 D.n下降，I a下降，Ｅ下降 9.直流电动机在负载转矩ＴＬ和电枢电压Ｕ不变，主磁通变小时，转速n, 电枢电流I a和反电动势Ｅ的变化应是（） 1.他励直流电动机的固有机械特性是指在U=UN、Φ= ΦN，电枢回路不串电阻的条件下，n 和Tem的关系。 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能耗制动瞬间电枢电流的2倍。 4. 当电动机的转速超过理想空载转速时，出现回馈制动。 5. 拖动恒转矩负载进行调速时，应采用降压或电枢回路串电阻调速方法，而拖动恒功率负载时应采用弱磁调速方法。 （二）判断题： 1. 直流电动机的人为特性都比固有特性软。（×） 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时，电枢电流都将突变。（√） 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。（√） 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。（×） 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。（√）（三）选择题： 1. 电力拖动系统运行方程工中的GD2反映了：（②） ①旋转体的重量与旋转体直径平方的乘积，它没有任何物理意义； 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。 1.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I1和I2，那么：（②） ① I1 《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 第二章 电力拖动系统的动力学基础 2-9解： n L J L J e n e n 1 J 1 图2-16 三轴拖动系统 e J 折算到电动机轴上的系统总飞轮惯量为 2222221L e 1L e e 222()()75015015()16()10015001500 20(N m ) n n GD GD GD GD n n =++=+?+?=? 折算到电动机轴上的负载转矩为 L L L c 1L c1c2725(N m)150015000.90.8750150 T T T j j j ηηη''= ===???? 2-10解： J 1 n e J 2 n r v L J L n L J e 图2-18 提升机构n （1）提升速度L v 依照电动机转速n 经过三级减速后，再转换成直线速度的关系，得 L n j n =，321j j j j =，L 123n n n j j j j == L L πv Dn = L L 123π 3.140.21000π31.4(m /min)225 D v Dn n j j j ??====?? （2）折算到电动机轴上的静转矩L T 根据功率平衡原则，折算到电动机轴上的静转矩为 L L L c F v T ωη= 这里，0L L G G G F +==，L π60D n v j = ， 2π60n ω=，所以 0L c () (1500100)0.1210(N m)2250.8 D G G T j η++?===???? （3）折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量2GD 题中未给出系统中间传动轴和卷筒的飞轮惯量，可用放大系数δ近似估计。今取1.2δ=，则折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量为 222L e 022365()()31.41.210365(1500100)( )60100012.16(N m ) v GD GD G G n δ=?++=?+?+??≈? 试题一 一、填空题（每空1分，共20分） 1、直流电动机的起动方法有(串电阻 )和(降电压)。 2、直流电机的电磁转矩是由(电枢电流)和(气隙磁通)共同作用产生的。 3、三相旋转磁势的转速与(频率)成正比，与(极对数)成反比。 4、变压器额定电压下负载运行时，负载电流增大，铜损耗会(增大)；铁损耗会(不变)。 5、电压互感器使用时副边不允许(短路)电流互感器使用时副边不允许(开路)。 6、一台6极三相异步电动机接于50H Z的三相对称电源；其s=0.05，则此时转子转速为(950)r/min，定子旋转磁势相对于转子的转速为(50)r/min。 7、变压器铁心导磁性能越好，其励磁电流越(小)。 8、当s在( )范围内异步电机处于电动机状态，此时电磁转矩为( )性质。 9、变极调速只适用于(笼形异步电动机)电动机，变极的方法是(改变定子接线方式)。 10、直流电动机拖动恒转负载进行调速时，应采用(串电阻启动)和(降压启动)调速方法，而拖动恒功率负载时应采用(弱磁)调速方法。 二、选择题（每题2分，共10分） 1、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：（） A、串电阻的人为特性； B、降压的人为特性； C、弱磁的人为特性。 D、以上都不是 2、三相异步电动机带恒转矩负载运行，如果电源电压下降，当电动机稳定运行后，此时电动机的电磁转矩： A.下降； B.增大； C.不变； D.都有可能 3、变压器并联运行，哪一项必须是严格满足的（） A、变压器的一、二次的额定电压相同 B、变压器的联结组别相同 C、变压器的短路阻抗的标么值相同 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， 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? 《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） 第二章 直流电动机的电力拖动 2.1 答：由电动机作为原动机来拖动生产机械的系统为电力拖动系 统。一般由电动机、生产机械的工作机构、传动机构、控制设备及电源几部分组成。电力拖动系统到处可见，例如金属切削机床、桥式起动机、电气机车、通风机、洗衣机、电风扇等。 2.5 答：电动机的理想空载转速是指电枢电流I a =0时的转速， 即 。实际上若I a =0，电动机的电磁转矩T em =0，这 时电动机根本转不起来，因为即使电动机轴上不带任何负载,电机本身也存在一定的机械摩擦等阻力转矩（空载转矩）。要使电动机本身转动起来，必须提供一定的电枢电流I a0（称为空载电流），以产生一定的电磁转矩来克服这些机械摩擦等阻力转矩。由于电动机本身的空载摩擦阻力转矩很小，克服它所需要的电枢电流I a0及电磁转矩T 0很小，此所对应的转速略低于理想空载转速，这就是实际空载转速。实际空载转速为简单地说，I a =0是理想空载，对应的转速n 0称为理想空载转速；是I a = I a0实际空载，对应的转速n 0’的称为实 际空载转速，实际空载转速略低于理想空载转速。 Φ=N e N C U n 0T C C R C U I C R C U n N T e a N e N a N e a N e N 0 200ΦΦΦΦ-=-=' 2.7答：固有机械特性与额定负载转矩特性的交点为额定工作点，额 定工作点对应的转矩为额定转矩，对应的转速为额定转速。理想空载转速与额定转速之差称为额定转速降，即： 2.8 答：电力拖动系统稳定运行的条件有两个，一是电动机的机械 特性与负载的转矩特性必须有交点；二是在交点（T em =T L ）处， 满足 ，或者说，在交点以上（转速增加时）,T em 第1章 电磁学基础知识 1.1 简答题 1. 用电磁感应定律求感应电动势时，公式dt di L e ?-=、dt d e ψ-=、dt d N e Φ?-=，以及Blv e =中，哪个公式是最普遍的形式？其它公式必须在什么条件下适用？ 答：式dt d e ψ-=是感应电动势的普遍形式。其负号表示感应电动势的正方向与磁链的正方向符合右手螺旋关系，如果两者不符合右手螺旋关系，则应取正号。 2. 如果感应电动势的正方向与磁通的正方向之间不符合右手螺旋关系，则电磁感应定律应改写成dt d e ψ=或dt d N e Φ?=，试说明其原因。 3. 有两个线圈匝数相同，一个绕在闭合铁芯上，另一个是空芯的，两个线圈通入频率相同的交变电流，如果它们的自感电动势相等，试问哪个线圈的电流大？为什么？ 答：空芯的线圈电流大。因为两者频率相等，产生同样的e ，意味着产生同样的φ，根据N ?I=φ?Rm ，由于铁芯的磁导率大得多，即磁阻小得多，故空芯情况下的（N ?I ）空芯>>（N ?I ）铁芯，所以I 空芯>>I 铁芯。 4. 若磁路上有几个磁动势同时作用，磁路计算时能否使用叠加原理？为什么？ 5. 在一个恒定的磁场中，铁芯中是否存在磁滞损耗和涡流损耗？为什么？ 6. 在交变磁场中，铁芯中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的？它们与哪些因素有关？ 7. 什么是铁磁材料的基本磁化曲线？基本磁化曲线与起始磁化曲线有何不同？ 8. 铁磁材料是如何分类的？各有什么特点？ 1.2 分析题 1. 变压器原理图如图所示，试回答： （1）当线圈N1施加正弦电压U1时，为什么在线圈N1及N2中都会感应出电动势？ （2）当电流I s增加时，标出这时N1及N2中感应电动势的实际方向。 答： （1）当线圈N1流过电流i1时，会在铁芯内建立磁通Ф，i1与Ф正方向符合右手螺旋关系，由于磁通Ф同时交链线圈N1和N2，所以当i1交变时，N1与N2电机与拖动基础试题及答案
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