电机原理与拖动练习题目与答案
《电机与拖动基础测试题》100分钟
一、分析简答题（共30分）
1．分析异步电动机变频调速时定子电压如何变化（低于基频、高于基频）？说明原因，并画出对应的机械特性曲线。（6分）
2．画出串励直流电动机的机械特性。解释它为什么适合作牵引电机？（6分） 3．已知电网额定电压U N =6000V ，变压器额定电压U 1N /U 2N =6000/380V （Y ，d ）；负载接三
相异步电动机，额定电压U N =220V ，d 接。（12分）
（1）在图中将变压器与负载正确连接； （2）判断变压器的连接组号；
（3）这台三相异步电动机是否可以星-三角启动，说明原因；
（4）在高低压侧分别做短路试验，测得的输入功率相同吗？解释原因。
4.画出异步电机的自然机械特性和调速、制动时的机械特性，并标注出特性名称；对比分析它们的变化规律。（6分） 二、实验设计题（15分）
一台三相电力变压器额定容量50000kVA ，U 1N /U 2N =35kV/6.3kV （Y,y12接）。请设计空载阻抗测试方案，画出测试主要线路图，并简述实验方法及步骤（包括主要测试设备的选择依据）。
三、分析计算题（共55分）
1．（15分）一台额定容量P N =5.5kW ，频率f 1N =50Hz 的三相四极绕线异步电动机，在额定负载运行情况下，定子铜耗为341W ，转子铜耗为232W ，铁耗为167.5W ，机械损耗为45W ，附加损耗为35W 。启动转矩倍数为1.93，最大转矩倍数为2.2。 （1）画出功率流程图，标明各功率及损耗，并求额定运行时电动机的效率； （2）当负载转矩为额定转矩的90%，电机以100转/分低速下放重物时，转子回路每相应串入多大电阻？
2．（15分）三相变压器的额定容量为5600kVA ，额定电压为6000/400V ，Y/Δ连接。在高压侧做短路实验，U k =280V ，短路损耗p k =56kW 。空载试验测得p 0=18kW 。当高压侧接额定电压，低压侧每相负载阻抗Z L =0.1+j0.06Ω，Δ接时，求高压侧、低压侧的线电流，低压侧的线电压以及效率。
3．（15分）一台并励直流电动机：P N =5.5kW ，U N =110V ，I N =58A ，n N =1470rpm ，R f =137Ω，R a =0.17Ω。若电机带额定转矩负载，计算：
（1）若电动机的电压保持不变，将负载以100rpm 的速度下放时，电枢回路需串多大的电阻？
6kV 电网
（2）保持励磁电流额定，若采用能耗制动方式，可能达到的最慢下放速度是多少？
4、（10分）一隐极同步电动机， P N =6300KW, U N =10000V(Y), I N =417A, cos?N =0.9 (超前), I fN =404A, x c=14Ω（E0∝I f）求：
（1）额定效率ηN；
（2）额定无功功率；E0的标幺值；θN ；
（3）保持P N不变，如何调节，使cos? =1?求此时I和I f（η不变）。
参考答案
一、问答题
1．分析异步电动机变频调速时定子电压如何变化（低于基频、高于基频）？说明原因，并画出对应的机械特性曲线拖。
答：低于基频变频时一定要变压，保持U1/f1=C，目的保持主磁通不变，铁耗不变。高于基频变频时一定要保持U1=额定值，电压不能超过绕组承受的额定电压。图略。
2画出串励直流电动机的机械特性。解释它为什么适合作牵引电机？
答：由机械特性可知，.当负载轻（下坡时，Tem小）时,电机转速高,可以提高生产效率，负载重（上坡时，Tem大）时,转速小,而P=Tem 近似不变与轻载相同,可以保护电机，也保证安全，因此串励电动机,适合于作牵引机。
3．已知电网额定电压U N=6000V，变压器额定电压U1N/U2N=6000/380V（Y，d）；负载接三相异步电动机，额定电压U N=220V，Δ接。
（1）根据已知参数，在下图中将变压器与负载正确连接；
Y/d-Y
（2）判断变压器的连接组号；
依据画图方式
（3）这台三相异步电动机是否可以星-三角启动，说明原因；
无法，因为正常运行已是星形。
（4）在高低压侧分别做短路试验，测得的输入功率相同吗？为什么？
是相同的。因为短路实验加低电压，使电流为额定电流。在高压侧做加高压侧额定电流，在低压侧做加低压侧额定电流，短路试验输入功率主要消耗在铜耗上。因而都相同。
4.画出异步电机的自然机械特性和调速、制动时的机械特性，并标注出特性名称；对比分析它们的变化规律。
二、实验题（10分）
一台三相电力变压器额定容量50000kVA，U1N/U2N=35kV/6.3kV（Y,y12接）。请设计空载阻抗测试方案，画出测试主要线路图，并简述实验方法及步骤（包括主要测试设备的选择依据）。
解：
A
W
A
A
W
V
V
V
5*(2/3) < (10%I1N / k i )< 5
0.02I1N 100*(2/3) < {U1N / k u }< 100 {U1N / 100} P0=(W1+W2) * k i* k u P0ph={(W1+W2) * k i* k u}/3 I ph={(A1+A2+A3) * k i}/3 U ph={(U1+U2+U3) * k u}/(3√3) r m = p0ph / 3I ph2 Z m = U ph / I ph X m2 = z m2–r m2 三、计算题 1．一台额定容量P N=5.5kW，频率f1N=50Hz的三相四极绕线异步电动机，在额定负载运行情况下，定子铜耗为341W，转子铜耗为232W，铁耗为167.5W，机械损耗为45W，附加损耗为35W。启动转矩倍数为1.93，最大转矩倍数为2.2。 （1）画出功率流程图，标明各功率及损耗，并求额定运行时电动机的效率； （2）当负载转矩为额定转矩的90%，电机以100转/分低速下放重物时，转子回路每相应串入多大电阻？ 解：(1) Pmec=5500+45+35=5580W; 0.04 P1=P em+p cu1+p fe=5812+341+167.5=6320.5W （2）S N0.9=0.9S N=0.036 S= 2．三相变压器的额定容量为5600kVA，额定电压为6000/400V，Y/Δ连接。在高压侧做短路实验， U k=280V，短路损耗p k=56kW。空载试验测得p0=18kW。当高压侧接额定电压，低压侧每相负载阻抗Z L=0.1+j0.06Ω，Δ接时，求高压侧、低压侧的线电流，低压侧的线电压以及效率。 解： K= =8.66 IN= 538.9A 3 .0 9. 538 732 .1 280 3 = ? = = N k k I U Z r k= 2 9. 538 56 3 1 3 1 2 ? = IN Pk =0.0643 X k= = - = -2 2 2 20643 .0 3.0 k k r z0.293 Z总=Z k+Z L’=0.0643+j0.293+=7.564+j4.793 I1l= I2l = = ? ? = ? ?387 66 .8 3 3 11 I K5809A U2l=I2ph 8.66 391V 3369 1.0 ) 387 66 .8( 3 32 2 2 2 = ? ? ? = = L ph r I P kw = + ? ?| 06 .0 1.0| 387j 3．一台并励直流电动机：P N=5.5kW，U N=110V，I N=58A，n N=1470rpm，R f=137Ω，R a=0.17Ω。若电机带额定转矩负载，计算： （1）若电动机的电压保持不变，将负载以100rpm的速度下放时，电枢回路需串多大的电阻？ （2）保持励磁电流额定，若采用能耗制动方式，可能达到的最慢下放速度是多少？ 解： Ia=58-110/137=57.13A; 额定运行时电压方程： 110=E aN+57.13*0.17 E aN=100.28V (1) 将负载以100rpm的速度下放时, Ea=-(100/1470)*100.28=-6.82V，电枢电流不变 电压方程： 110=-6.82+57.13*（0.17+Rc） Rc= 1.875Ω （2）保持励磁电流额定，若采用能耗制动方式，可能达到的最慢下放速度是电枢直接短路，电枢电流不变 电压方程： 0=Ea+57.13*0.17, Ea=-9.712V; 因此速度为： n=-(9.712/100.28)*1470=-142.36rpm 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？ 电机与拖动简答题 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 1. 三相异步电动机有机械制动和电气制动两类方法。 2.三相绕线式异步电动机通常采用在转子绕组中串接变阻器或频敏变阻器起动方法。 3.主磁通：在铁心内通过的磁通。 4.漏磁通：在部分铁心和铁心周围的空间存在的少量分散的磁通。 5. 直流发电机的励磁方式有：他励；自励（包括并励，串励和复励）。 6.单相罩极式异步电动机的特点：起动转矩小，电动机转向不可改变。 7.常用的控制电机有：伺服电机、测速电机、自整角电机、旋转变压器、力矩电机。 8. 软磁材料可用于制造电机铁心;硬磁材料可用于制造永久磁铁. 9.直流电动机的固有机械特性:当直流电动机的电枢电压和磁通均为额定值，且电枢没有串联电阻时的机械特性。 10.直流并励发电机自励的条件是什么？ 答：直流并励发电机自励的条件是：1）电机必须有剩磁，如果电机已经失磁，可用其他直流电源激励一次，以获得剩磁。2）励磁绕组并联到电枢的极性必须正确，否则绕组接通后，电枢中的电动势不但不会增大，反而会下降，如出现这种情况，可将励磁绕组与电枢出线端的连接对调，或者将电枢反转。3）励磁回路中的电阻要小于临界值。 11.直流电动机的调速方法有几种，各有何特点？ 答：直流电机调速方法有三种（以他励直流电动机为例）：（1）改变电枢端电压：转速特性为一组平行下移的直线，特点是空载转速随电枢电压的下降而减小。（2）在电枢回路中串电阻：转速特性为一组空载转速不变的直线，特点是所串电阻要消耗功率，电动机转速随所串电阻的增加而下降。（3）改变所串的励磁回路的电阻值：弱磁调速的特点是电动机转速只能上升而不能下降。 12.何为电枢反应？电枢反应的性质是由什么决定的?电枢反应对气隙磁场有什么影响？对电机运行有什么影响？ 答：电枢磁势的基波对励磁磁势的基波的影响称为电枢反应。电枢反应的性质取决于负载的性质和电机内部的参数。电枢反应使气隙磁场波形畸变，并呈去磁性。电枢反应对直流发电机影响其端电压，对直流电动机影响其电磁转矩和转速。 13.变压器并联运行的条件有哪些? 哪一个条件要求绝对严格？变压器为什么要并联运行? 答：（1）并联运行的条件是：各台变压器的额定电压与变比相等；各台变压器的连接组别必须相同；各台变压器的短路阻抗的百分数要相等。（2）其中连接组别相同这一条必须严格遵守。（3）变压器并联运行时，可以根据负载的变化投入相应的容量和台数，提高变压器的运行效率。如果某台变压器发生故障需要检修时，可以把它从电网中切除，其它变压器继续运行，保证电网的正常供电。并联运行还可以减少备用容量。 14.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样的后果？ 答：起动瞬间转速n=0，反电动势E a=C eΦn=0，最初起动电流 () N N a a I U E R =-。若直接起动，由于R a 很小，当直接起动时，起动电流可能增大到额定电流的十多倍使换向恶化，严重时产生 电机原理及拖动试题及答案 一、填空(每空1分，共25分) 1. 单相异步电动机可分为________、________两大类型。 2. 6极异步电动机电源频率f=50Hz，额定转差率SN=0.04，则额定转速为nN=_____、额定工作时，将电源相序改变，则反接瞬时的转差率S=_____。 3. 同步补偿机实际上是一台_________的同步电动机，它接到电网上的目的就是为了___________。 4. 直流电机的励磁方式可分为＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿。 ＝＿＿＿、每极每相槽数ｑ＝＿＿＿、槽距角＝＿＿＿。 5. 有一台极数2P＝4，槽数Z＝24的三相单层链式绕组电机，它的极距 6、变压器空载运行时功率因数很______。 7．________型三相异步电动机可以把外接电阻串联到转子绕组回路中去。 8. 直流发电机电磁转矩的方向和电枢旋转方向________。 9. 直流电动机的起动方法有____________；______________。 10. 当电动机的转速超过_______时，出现回馈制动。 11. 三相异步电动机的过载能力是指_______________。 12 . 星形—三角形降压起动时，起动电流和起动转矩各降为直接起动时的______倍。 13. 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U1应随f1按______规律调节。 14、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。 15、单迭绕组极对数为P时，则并联支路数为_______。 二、判断正误(对在括号里打√、错则打×，每小题1分，共15分) 1.( ) 电动机的额定功率是指额定运行时从电源输入的电功率。 2.( ) 一台并励直流电动机，若改变电源极性，则电机转向也改变 3.( ) 三相异步电动机的旋转方向决定于定子绕组中通入的三相电流的相序。 4.( ) 与同容量的变压器相比较，异步电动机的空载电流小。 5.( ) Y-D降压起动适用于正常运行时定子绕组为星形联接的笼型异步电动机。 6. ( ) 变极调速时必须同时改变加在定子绕组上电源的相序。 7. ( ) 变频调速过程中按U1/f1=常数的控制方式进行控制，可以实现恒功率调速。 8. ( ) 异步电动机的功率小于7.5kW时都允许直接起动。 9. ( ) 变压器的二次额定电压是指当一次侧加额定电压，二次侧开路时的空载电压值。 10.( ) 变压器在原边外加额定电压不变的条件下，副边电流大，导致原边电流也大，因 此变压器的主磁通也大。 11. ( ) 直流电动机的人为特性都比固有特性软。 《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( )。 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) 一、填空 1、三相异步电动机主要由定子和转子两大部分组成。定子是固定部分，用来产生旋转磁场；转子是转动部分，又分鼠笼式和绕线式两种，用来产生电磁力矩。 2、直流电机电枢绕组元件流过的电流是直流电流，流过正负电刷的电流是交流流电流。 3、直流电动机的不变损耗包括附加损耗，机械损耗和铁心损耗,直流电动机的可变损耗为铜耗__。 4、位能性负载的机械特性位于一、四象限，反抗性负载的机械特性位于一、三象限。 5、制动状态的特征是电磁转矩与转速方向相反，制动的作用是减速停车或发电反馈。 6、三相异步电动机的调速方法有变电压、串电阻、调频率三种。 7、使用电流互感器时，其二次侧绝对不能开路，否则，将出现大电压；使用电压互感器时，其二次侧绝不能短路， 否则，将出现大电流。 8、若将单相变压器原副绕组的匝数同时减少5%, 原绕组所加电压不变, 则其变比K将不变通Φm将增加___,空载电流I0 将增加,空载损耗P0将增加。 9、从同步电动机V形曲线看出，如果功率因数为领先时，励磁处于欠励情况，若略减小其励磁电流，其功率因数会减小，电枢电流会增加。 10、同步电动机的起动方式一般是先异步启动，然后再进入同步运行。 11、一个脉振磁势可以分解为两个转向相反,转速相同,大小相等的旋转磁势。 12、他励直流电动机带位能性负载额定运行时, 若要实现匀速下放重物,可采用(1)能耗制动,(2)转速反向反接制动,(3)回 馈制动三种方法实现。其中消耗能量最多的方法是能耗制动。 13、一台联结组为Yd11的三相电力变压器:：U1N/ U2N =110/10kV, 此变压器的变比K应等于 6.35 。 14、三相异步电动机采用分布短距绕组的主要目的在于改善磁动势和电动势的波形。 15、三相异步电动机等值电路中电阻r2上的功率代表了转子铜耗功率，(1-S)r2/S上的功率代表了转子轴上的机械功率。 16、转矩折算的原则是系统的传送功率不变,飞轮转矩折算的原则是实际系统与等效系统储存动能相等。 17、同步电动机负载转矩改变时，转速将不变，其功率角的大小将增加；同步电动机的起动方式一般是先异步启动，然后再进入同步运行。 18、直流电动机的额定功率是指轴上输出的机械功率，直流发电机的额定功率是指电枢两端输出的电功率。19、变压 器的负载电流增大时，其输出端电压将略有下降。 20、三相异步电动机定子绕组A-X，B-Y，C-Z在空间以顺时针排列互差120°，若通以电流i A=I m sinωt A，i B=I m sin(ω t+120°)A，i C=I m sin(ωt+240°) A , 则旋转磁场以逆时针方向旋转。若转子以顺时针方向转动，则电动机工作在制动状态。 21、变压器空载试验时输入的有功功率主要消耗在铁心上，短路试验时输入的有功功率主要消耗在绕组上。22、他励直流电动机调速的技术指标主要有(1)调速范围,(2)静差率,(3)平滑性_。 23、变压器的电源电压因故升高,其它条件不变时,该变压器铁心饱和程度将增加,空载电流I0将增大。 24、直流电机的U＞E a时运行于电动状态，U＜E a时运行在发电状态。 二、选择题（每小题1分，共5分） 1、某台鼠笼式三相异步电动机的额定电压为220/380伏，若采用星形—三角形换接降压起动，则起动时每相定子绕组的电 压是（B）。 A、110V B、127V C、220V D、380V 2、直流电动机的额定功率是指（ B ）。 A、额定运行时电动机输入的电功率 B、额定运行时电动机轴上输出的机械功率 C、额定运行时的电磁功率 3、把运行中的异步电动机三相定子绕组出线端的任意两相与电源接线对调，电动机的运行状态变为（C）。 A、反接制动 B、反转运行 C、先反接制动随后是反转运行 4、一台联结组为Y,d11的三相电力变压器: U1N/ U2N =110/10kV,此变压器的变比K应等于（A ）。 A．6.35 B.．7.73 C．11 5、三相异步电动机要保持稳定运行其转差率应（A）。 A、小于临界转差率； B、等于临界转差率； C、大于临界转差率； D、s>1 6、关于鼠笼式三相异步电动机转子电流，以下说法正确的是（C）。 A、转子中的感应电流频率与定子中的电流频率相同。 B、转子转速越高，转子电流越大. C、负载转矩增大时，转子电流相应增大。 D、负载转矩增大时，转子电流相应减小。 7．起重机在下放重物时，重物能保持一定的速度匀速下降，而不会象自由落体一样的落下，主要是电机此时处( C )。A、反接制动状 B、能耗制动状态 C、回馈制动状态 D、机械制动状态 8．三相异步电动机运行时输出功率大小取决于（A）。 A、轴上阻力转矩的大小； B、电源电压高低； C、定子电流的大小； D、额定功率大小； 9.变压器的负载电流增大时，其输出端电压将（Ｃ）。 A．上升B．不变C．略有下降D．三种情况都可能 三、回答下列问题（每小题5分，共20分） 1、他励直流电动机起动时未加励磁，会出现什么后果？如在运行中励磁回路突然断线，又会出现什么后果？ 答：未加励磁时，主磁极只有剩磁，与电枢电流作用产生很小的电磁转矩，不能克服负载转矩起动，故电枢回路没有反电动势，电枢电流很大。如不及时切断电源，对电刷、电枢绕组等会造成过热而损坏。若运行时磁路突然断开，主磁通迅速减小，转速将急速增加，造成“飞车”现象。 2、变压器原、副绕组没有电路的联系，可是当负载运行时，副边电流加大或减小的同时，原边电流也跟着加大或减小，这 是为什么？ 答：变压器原、副绕组没有电路的联系，但有磁耦合，通过电磁感应作用，变压器把电能从一次侧传递到二次侧，副边电流加大或减小的同时，原边电流也跟着加大或减小。 3、写出下列情况下系统的运动方程式，并说明系统运行于加速、减速还是匀速状态？（图中假设T 1为拖动转矩，T Z 为制动 转距）。 T 1 T Z T 1 T Z T 1 T Z T 1 T Z a) T1>T Z b)T1=T Z c) T1= T Z d) T Z>T1 a) -T1-T z=(GD2/375)dn/dt减速b) T1-T z=(GD2/375)dn/dt匀速 c) -T1-T z=(GD2/375)dn/dt 减速e) T1+T z=(GD2/375)dn/dt加速 4、三相异步电动机的定子绕组和转子绕组没有电路上的直接联系，为什么当负载转矩增加时，定子电流和输入功率会自动 增加？从空载到满载，主磁通有无变化？ 答：异步电动机原、副绕组没有电路的联系，但有磁耦合，通过电磁感应作用，异步电动机把电能转变成机械能通过转子输出，所以，负载转矩增加时，转子电流加大，同时，定子电流和输入功率也跟着加大。在额定电压时，电动机由空载到满载，定子电流I0也增加到额定值，考虑到定子漏阻抗压降影响，感应电动势E略有减小，磁通量也略有减少。 5、他励直流电动机在起动或工作时励磁绕组为何不能断开？ 答：若运行时磁路突然断开，主磁通迅速减小，转速将急速增加，造成“飞车”现象。 6、转子卡住不转，电流有何改变，对电动机有何影响？ 答：电流增加很快，相当电机短路，烧坏转子 7、三相异步电动机电压反接制动和转速反向反接制动有何异同？ 答：相同点：电磁转矩与转速n的方向相反。s=(n0+n)/n0>1；1 《电机与拖动》参考答案 2-1 （1） 切削功率: W FV P s m d n V r j j j n n L f f 38009.1*2000/9.1215.0*6067.241*22*602min /67.2412*5.1*21450321========= ππ （2） 电动机输出功率：W P P L 6.52129 .0*9.0*9.038003212===ηηη （3） 系统总飞轮转矩： 22222222 322212 22212212 22.55.425.03.05.05.32*5.1*295.1*27.2225.3m N j j j GD j j GD j GD GD GD d c b a =+++=+++=+++= （4） 电动机电磁转矩： M N j j j FD T T L .29.349 .0*9.0*9.0*2*5.1*22/15.0*20002/3213213212====ηηηηηη （5） 不切削时的电动机电磁转矩： 忽略损耗时的电动机电磁转矩 M N j j j FD T .252 *5.1*22/15.0*20002/'3212=== 传动机构阻转矩：M N T T T .29.92529.34'220=-=-= 加速时电动机转矩：M N dt dn GD T T .19800*375 55.429.937520=+=+= 2-2 （a ） 减速dt dn GD T T L 3752=- （b ） 减速dt dn GD T T L 3752=-- （c ） 加速dt dn GD T T L 3752=+ （d ） 减速dt dn GD T T L 3752=-- 《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。 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 《电机原理及拖动》复习 一、名词解释 1、绕组元件：是两端分别与两个换向片相连接的单匝或多匝线圈。 2、直流电机的电磁转矩：是指电机在正常运行时，电枢绕组流过电流，这些载流导体在磁场中受力所形成的总转矩。 3、电力拖动系统的过渡过程：就是指拖动系统从一个稳定状态到另一个稳定状态中间的过程。 4、整流变压器：是作为整流装置的电源变压器，用来把电网电压转换成整流装置所需的电压。 5、能耗制动：能耗制动是指利用转子惯性转动切割磁力线而产生制动转矩，就是说把转子的能量消耗在转子回路的电阻上。 6、第一节距：一个元件两个有效边之间的距离，以所跨槽数表示。 7、直流电机的电枢电动势：是指直流电机正常工作时绕组切割气隙磁通产生的刷间电动势。 8、电力拖动系统：是由电动机、机械传动机构、生产机械的工作机构、电动机的控制设备以及电源等五部分组成的综合机电装置。 9、变压器的额定容量：是变压器的额定视在功率，三相变压器指的是三相总容量。 10、反接制动：反接制动是利用改变电动机定子绕组的电源相序、产生反向的制动转矩，而迫使电动机迅速停止转动的方法。 二、填空题 1、直流电动机改变线圈中电流方向是和完成的。 2、直流发电机把转换成。 3、他励直流电动机的调速方法 有、、。 4、三相变压器的原、副绕组都可以接成。 5、国际上规定标志三相变压器高、低压绕组线电势的相位关系用。 6、交流异步电动机的转子绕组有和两种。 7、定子三相绕组中通过三相对称交流电时在空间会产生。 8、同步电机可分为、和三类。 9、对于同步发电机，按拖动它的原动机来分有和发电机等。 10、通常采用、、和等方法来校验电动机的发热。 11、主磁极的作用是产生。它由和组成。 12、、和常数是决定机械过渡过程的三要素。 13、三相变压器组是由按一定的方式联接起来组成的。 14、空间电角度是空间几何角度的倍，p是。 15、电压互感器在运行时副绕组绝对不允许。而电流互感器在运行时副边绝对不允许。 16、定子三相绕组中通过三相对称交流电时在空间会产生。 17、鼠笼型电动机的起动方法有起动、起动两种。 18、异步电动机的调速有、、调速。 19、同步电动机的结构分有和两种。 20、同步电动机起动的方法有、、。 三、选择题 《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 第一章 1 . 1 一台直流电动机的数据为:额定功率N P =25 kW ,额定电压N U =220 V ,额定转速 N n =1 500 r /min,额定效率N η =86 .2 %。试求: ( 1 )额定电流N I ; ( 2 )额定负载时的输入功率N P 1 。 解：（1）直流电动机的:额定功率 N N N N I U P η= A U P I N N N N 83.131862 .022010253 =??== η （2） KW P P N N N 29862 .025 1== =η 1 . 2 一台直流发电机的数据为:额定功率N P =12 kW ,额定电压N U =230 V ,额定转速 N n =1 450 r /min,额定效率N η=83 .5 %。试求: ( 1 )额定电流N I ; ( 2 )额定负载时的输入功率N P 1 。 解：（1）直流发电机的:额定功率 N N N I U P = A U P I N N N 17.52230 10123=?== （2）KW P P N N N 37.14835 .012 1== =η 1 . 3 一台直流电机,已知极对数p= 2 ,槽数Z 和换向片数K 均等于22 ,采用单叠绕组。 ( 1 )计算绕组各节距; ( 2 )求并联支路数。 解：（1）第一节距 54 2 42221=-=±= εp Z y ,为短距绕组。 单叠绕组的合成节距及换向器节距均为1,即1==K y y 第二节距41512=-=-=y y y (2) 并联支路数等于磁极数,为4。 1 . 4 一台直流电机的数据为:极数 2 p=4 ,元件数S=120 ,每个元件的电阻为0 . 2 Ω。当转速为1 000 r /min 时,每个元件的平均感应电动势为10 V ,问当电枢绕组为单叠或单波绕组时,电刷间的电动势和电阻各为多少? 解：当电枢绕组为单叠绕组时, 绕组并联支路数等于磁极数,为4,每一条支路串联的元件数为30, 换向器上放置4个电刷,假设一个电刷短路一个元件, 每一条支路有一个元件被短路,则电刷间的电动势为 a E =29?10=290V ; 每一条支路的电阻为 Ω=?=8.52.029R ,4条并联支路的电阻,即电刷间的电阻为 Ω=== 45.14 8 .54R R a 当电枢绕组为单波绕组时, 绕组并联支路数为2,每一条支路串联的元件数为60, 换向 器上可以放置4个电刷,至少短路4个元件,则电刷间的电动势为 V E a 5801058=?= 每一条支路的电阻为 Ω=?=6.112.058R 电刷间的电阻为 Ω===8.52 6.112R R a 1 . 5 已知一台直流电机的极对数p= 2 ,元件数S= Z = K=21 ,元件的匝数c N =10 ,单波绕组,试求当每极磁通Φ=1 . 42 × 2 10-Wb,转速n =1 000 r /min 时的电枢电动势为多少? 解：单波绕组并联支路对数a=1, 电枢总导体数420102122=??==C SN N 电枢电动势 V n a pN E a 8.198********.11 604202602=?????=Φ=- 1 . 6 一台直流电机,极数 2 p=6 ,电枢绕组总的导体数N=400 ,电枢电流a I =10 A ,气隙每极磁通Φ=0 . 21 Wb 。试求采用单叠绕组时电机的电磁转矩为多大?如把绕组改为单波绕组, 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。电机与拖动基础试题及答案
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