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,
保持支路电流a i 的数值不变,电磁转矩又为多大? 解: 电枢绕组为单叠绕组时,并联支路对数a=p=3, 电磁转矩 m N I a pN T a ?=?????=Φ=
69.1331021.03
1416.32400
32π 如果把电枢绕组改为单波绕组, 保持支路电流a i 的数值不变,则电磁转矩也不变,仍为 133.69m N ?,因为无论是叠绕组还是波绕组,所有导体产生的电磁转矩的方向是一致
的, 保持支路电流a i 不变,就保持了导体电流不变,也就保持了电磁转矩不变。 也可以用计算的方法: 单叠绕组时并联支路数为6, 支路电流 A I i a a 6
10
6== 改为单波绕组, 保持支路电流a i 的数值不变,仍为A 6
10
,而并联支路数为2 (a=1), 电枢电流A i I a a 3102=
= 电磁转矩 m N T ?=?????=69.1333
10
21.011416.324003。
1 . 7 一台他励直流电机,极对数p=
2 ,并联支路对数a =1 ,电枢总导体数N=372 ,电枢回路总电阻a R =0 .208 Ω,运行在U=220 V ,n =1 500 r /min, Φ=0 . 011 Wb 的情况下。Fe P =362 W ,mec P =204 W ,试问:
( 1 )该电机运行在发电机状态还是电动机状态? ( 2 )电磁转矩是多大?
( 3 )输入功率、输出功率、效率各是多少?
解: (1) V n a pN E a 6.2041500011.01
60372
260=????=Φ=
,低于电源电压U=220 V,所以电机运行在电动机状态。 (2) A R E U I a a a 74208
.06
.204220=-=-= m N I a pN T a ?=?????=Φ=
39.9674011.01
1416.3237222π (3) 输入功率 KW W UI P 28.1616280742201==?==
输出功率 204362208.074162802
12--?-=---=mec Fe cua P P P P P
=14575W=14.575KW 效率 895.028
.16575.1412===
P P η=89.5%
1 . 8 如果直流电机的电枢绕组元件的形状如题1 . 8图所示,则电刷应放在换向器的什么位
置上?
题1 . 8图 某种电枢绕组 元件的形状
解: 电刷在换向器的位置应使被电刷短路的元件感应电动势为零。对于对称元件,电刷
中心线与磁极中心线重合。对于题中的不对称元件,当电枢旋转,使该元件中心线与N 极中心
线对齐时, 电刷应将该元件短路,若换向片宽度为B,则电刷中心线偏离磁极中心线的偏移量
2
21B
y -=
δ,1y 是元件第一节距。
1 .9 一台并励直流电动机的额定数据为: N U =220 V , N I =9
2 A , a R =0 . 08 Ω,
f R =88 . 7 Ω, N η=86 %,试求额定运行时:
( 1 )输入功率; ( 2 )输出功率; ( 3 )总损耗; ( 4 )电枢回路铜损耗;
( 5 )励磁回路铜损耗; ( 6 )机械损耗与铁损耗之和。
解: ( 1 )输入功率 KW W I U P N N 24.2020240922201==?==
( 2 )输出功率KW P P 406.1786.024.2012=?==η
( 3 )总损耗 KW P P P 834.2406.1724.2021=-=-=?
(4) A R U I f N f 48.27
.88220
=== A I I I f N a 52.8948.292=-=-=
电枢回路铜损耗 W R I P a a cua 64108.052.892
2=?==
( 5 )励磁回路铜损耗 W R I P f f cuf 5.5457.8848.22
2
=?==
( 6 )机械损耗与铁损耗之和为
W P P P P P c u f c u a Fe mec 5.16475.5456412834=--=--?=+
1 . 10 一台并励直流电动机的额定数据为, N P =17 kW , N I =9
2 A , N U =220 V ,
a R =0 . 08 Ω, N n =1 500 r /min,电枢回路总电阻R=0 .1 Ω,励磁回路电阻f R =110 Ω,试求:
( 1 )额定负载时的效率;
( 2 )额定运行时的电枢电动势a E ; ( 3 )额定负载时的电磁转矩。
解: ( 1 )额定负载时的输入功率 KW W I U P N N 24.2020240922201==?== 84.024
.2017
1===
P P N N η=84% (2) A R U I f N f 2110
220
===
A I I I f N a 90292=-=-= V RI U E a N a 211901.0220=?-=-=
( 3 )额定负载时的电磁转矩
m N n P P T N N N ?=????==Ω=2.1081500
1416.3210176060/23
π
1 .11 一台并励直流发电机,电枢回路总电阻a R =0 . 25 Ω,励磁回路电阻f R =44 Ω,当端电压N U =220 V ,负载电阻L R =4 Ω时,试求: ( 1 )励磁电流和负载电流; (
2 )电枢电动势和电枢电流; (
3 )输出功率和电磁功率。
解: (1) A R U I f N f 544
220===
A R U I L N L 554220
==
= (2) A I I I f L a 60555=+=+=
a a N a I R U E +==220+0.25?60=235 V
(3) 输出功率 L N I U P =2=220?55=12100W=12.1KW
电磁功率 cuf cua M P P P P ++=2=12.1+3
-23-2104451025.060??+??
= 12.1+0.9 +1.1=14.1KW
1 . 1
2 一台他励直流发电机,额定转速为1 000 r /min,当满载时电压为220 V ,电枢电流为10 A ,励磁电流保持为2 .5 A 。已知在n =750 r /min 时的空载特性如下表所列:
试求:
( 1 )转速为额定、励磁电流保持2 . 5 A 时的空载电动势;
( 2 )如果将发电机改为并励,且n =N n ,为保持同样的空载电动势,磁场回路的电阻应为多少?
( 3 )如果保持磁场回路电阻不变,电机为并励,此时能够自励建压的临界转速为多少? ( 4 )如果保持n =N n ,电机为并励,此时能够自励建压的临界电阻为多少?
解: (1) n C E e a Φ= a E 与n 成成正比,转速为额定、励磁电流保持2 . 5 A 时的空载电动势为 V E a 7.234750
1000
176=?
= (2) A I f 5.2=, min /1000r n =,A I a 10= 时的电压U=220V ,可知电枢电阻压降为 234.7-220=14.7V , 电枢电阻为14.7/10=1.47Ω,将发电机改为并励,设励磁电流要增加X,为(2.5+X),X 比较小，可以认为a E 与励磁电流成比例增大为)5.25
.27
.234X +?（,空载时电枢电流就是励磁电流,产生的电枢电阻压降为)5.210
7
.14X +?（,保持同样的空载电动势234.7V 不变,得到方程式
7.234)5.210
7
.14)5.25.27.234=+?-+?X X （（ (938.8-14.7)X=36.75 X=36.75/924.1=0.0398A
f I =2.5+0.0398=2.5398A
磁场回路的电阻为Ω==
4.925398
.27
.234f R
(3) 当磁场回路的电阻为92.4Ω不变时,要产生如表中的最小励磁电流0.4A 时, 励磁绕组电压为0.4?92.4=36.96V ,加上电枢电阻压降(14.7/10) ?0.4,其和即为电电枢电动势
V E a 548.374.010
7
.1496.36=?+=
此时电机能够自励建压的临界转速为
min /4.85333
548
.37750r n =?
= 若电机转速低于临界转速, 励磁电流小于0.4A,电压就建立不起来。 (4) m in /1000r n n N == A I f 4.0= 时, V E a 44750
1000
33=?=,减减去电枢电阻压降(14.7/10) ?0.4,其差V 4.434.0107
.14-
44=?）（即为励磁绕组电压,所以临界电阻为 Ω==5.1084
.04.43cf R 若励磁电阻大于108.5Ω, 电压就建立不起来。
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?
答: 若把额定电压为交流220 V的变压器一次绕组接在220 V直流电源上时, 铁心中产
生的磁通将是恒定不变的,不会在一次绕组中产生感应电动势, 一次绕组电流1
1R U
I =
,由于绕组电阻1R 比较小,则一次绕组电流会很大,大大超过其额定电流,很快会将变压器烧坏。
2 . 5 变压器空载运行时,功率因数为什么很低?这时从电源吸收的有功功率和无功功率都消
耗在什么地方?
答: 变压器空载电流0I 可分解为有功分量a I 0和无功分量r I 0,a I 0会产生铁损耗, r I 0产生空载磁场, a I 0与 r I 0相比小很多, a I 0约为0.01r I 0,
0cos I I a
=
?01.0≈,所以功率因数很低。空载时从电源吸收的有功功率转变为铁损耗, 无功功率转变为绕组中的磁场贮能。
2 . 6 何谓变压器的主磁通?何谓变压器的漏磁通?它们各有什么特点?各起什么作用?
答: 同时与一次和二次绕组相交链的磁通称为主磁通,只与一次绕组或只与二次绕组相交
链的磁通称为漏磁通。主磁通经过的是铁心磁路,磁阻小, 磁通量大; 漏磁通经过的磁路是空
气或变压器油, 磁阻大, 磁通量小。主磁通起着传递电能的媒介作用; 漏磁通不能传递能量,
只产生电压降。
2 . 7 何谓变压器的励磁电抗m X ?希望m X 是大好还是小好?为什么?
答: 变压器的励磁电抗m X 是表示变压器绕组的励磁电流0I 在绕组中产生感应电动势
1E 的电抗,即)(E -01m m jX R I += ,m X >>m
R ,所以m X I E 01≈,0
1I E X m ≈,m X 表示单位励磁电流在绕组中产生的感应电动势, 因而希望m X 大好, m X 越大,同样的励磁电流在绕组中产生的感应电动势就越大。
2 . 8 电抗1X 、2X 的物理意义如何?当负载变化时,它们的数值变化吗?为什么?
答: 电抗1X 是表示一次绕组电流1I 产生的漏磁通在一次绕组产生感应电动势1σE 的电抗,111X I E =σ ;电抗2X 是表示二次绕组电流2I 产生的漏磁通在二次绕组产生感应电动势
2σE 的电抗,222X I E =σ。当负载变化时, 1X 、2X 数值不变,因为漏磁通经过的是由空气
和变压器油组成的线性磁路,没有铁磁材料的饱和现象,所以数值不变。
2 . 9 何谓折算?变压器参数折算时应该遵循什么原则?
答: 折算是在保持变压器内部原有电磁关系不变的前提下,把二次绕组的匝数变换
为一次绕组的匝数，并对二次电磁量进行折合的算法。折算时遵循的原则是保持原有电磁
关系不变,即磁动势不变,输出功率不变,铜损耗不变等等。
2 .10 何谓标么值?若一次电流的标么值为0. 5 ,问二次电流的标么值为多少?为什么?
答: 某一物理量的实际值与其基准值之比,称为该物理量的标么值。若一次电流的标么值
为0. 5 ,则二次电流的标么值也为0.5,因为忽略空载电流时,则磁动势平衡方程式为
2211N I N I = 12
1
12KI N N I I ==
*
*====
22211111I I I KI KI I I I N
N N 即一次与二次电流的标么值相等。
2 . 11 在一次侧和二次侧作空载试验时,从电源吸收的有功功率相同吗?测出的参数相同吗?
短路试验的情况又怎样?
答: 在一次侧和二次侧作空载试验时,从电源吸收的有功功率相同, 测出的参数中,变比相同,但励磁阻抗不相同, 一次侧测得的励磁阻抗是二次侧测得的励磁阻抗的2
K ,因为无论是在一次侧或二次侧作空载试验时的电压都是其对应的额定电压,铁心磁通是额定磁通,铁损耗
相同,所以从电源吸收的有功功率相同。在一次侧和二次侧作短路试验时,从电源吸收的有功功率也相同,一次侧测得的短路阻抗也是二次侧测得的短路阻抗的2
K 。
2 . 12 准确地说变压器的变比是空载时一次、二次绕组感应电动势之比,还是负载时一次、
二次电压之比?
答: 准确地说变压器的变比是空载时一次、二次绕组感应电动势之比,不是负载时一次、
二次电压之比。由于漏阻抗压降较小,可以近似认为变压器的变比是负载时一次、二次电压
之比。
2 . 1
3 变压器的电压变化率的大小与哪些因素有关?
答: 变压器的电压变化率与负载系数、短路阻抗和负载的功率因数有关。负载系数大,
电压变化率大; 短路阻抗大, 电压变化率大;电阻性负载电压变化率较小, 电感性负载电压
变化率较大。
2 . 14 变压器的效率的高低与哪些因素有关?什么情况下变压器的效率最高?
答; 变压器效率的高低与负载系数及功率因数有关。在不变损耗(铁损耗)与可变损耗
(铜损耗)相等时变压器效率最高。
2 . 15 若三相变压器的一次、二次绕组线电动势UW E 领先uw
E 90 °,试问这台变压器联结组标号的标号数是多少?
答: 将三相变压器的一次绕组线电动势UW
E 作为时钟的长针指向钟面的“12”, 二次绕组线电动势uw E 落后 UW
E 90 °,作为时钟的短针指向钟面的“3”,所以联结组标号的标号数是3。
2 . 16 变压器并联运行的条件是什么?其中哪一个条件要绝对满足?为什么?
答: 变压器并联运行的条件有三:一是各一次侧、二次侧额定电压分别相等,即变比相同;
二是联结组相同;三是短路阻抗标么值相等。其中第二个条件联结组相同是要绝对满足,因为
若联结组不同,表明并联变压器二次侧绕组线电动势之间有相位差, 并联运行时在二次侧绕
组线之间会产生电压差,而变压器短路阻抗较小,这样就会在绕组之间产生较大的环流,将
绕组烧坏。
2 .17 何谓变压器容量?何谓绕组容量?在双绕组变压器中它们是相等还是不相等?在自耦变 压器中呢?
答: 变压器容量就是变压器的的视在功率,单相变压器容量等于其端电压与电流的乘积。 绕组容量等于其端电压与流过绕组电流的乘积。在双绕组变压器中变压器容量与绕组容 量相等;在自耦变压器中它们不相等, 变压器容量等于绕组容量加上传导容量, 变压器容量大于绕组容量。
2 . 18 电压互感器和电流互感器在使用中应注意哪些事项?
答: 电压互感器在使用中二次侧不能短路, 电流互感器在使用中二次侧不能开路,无论 是电压互感器还是电流互感器在使用中二次侧都要接地。
2 .19 电焊变压器外特性的特点是什么?
答: 电焊变压器的输出电压随焊接电流的增大而急剧下降,具有急剧下降的外特性。
2 . 20 一台三相电力变压器,额定容量N S = 2 000 kV · A,额定电压N U 1/N U 2 =6 /0 . 4 kV ,Yd 接法,试求一次、二次绕组额定电流N I 1与N I 2各为多少? 解: 变压器额定容量 N N N N N U I U I S 221133== A U S I N N N 5.19210
6310200033
311=???=
=
A U S I N
N N 8.288610
4.0310200033
322=???=
=
2 . 21 试计算下列各台变压器的变比K: ( 1 ) N U 1/N U 2=
3 300 /220 V 的单相变压器; ( 2 ) N U 1/N U 2=6 /0 .
4 kV 的Yy 接法的三相变压器; ( 3 ) N U 1/N U 2=10 /0 . 4 kV 的Yd 接法的三相变压器。
解: ( 1 ) 单相变压器 15220
3300
21===
N N U U K ( 2 ) Yy 接法的三相变压器 1510
4.01063/3/3
3
212121=??====N N N N U U U U U U K ( 3 ) Yd 接法的三相变压器
4.1410
4.03101033/3
3
212121=???====N N N N U U U U U U K
2. 22 一台三相电力变压器Yd 接法,额定容量N S =1 000 kV · A,额定电压N U 1/N U 2 =10 /3 . 3 kV ,短路阻抗标么值*
K Z =0 . 053 ,二次侧的负载接成三角形,L Z =( 50 +j85 )Ω,试求一次侧电流、二次侧电流和二次侧电压?
解: 3
3
212110
3.3310103/???===N N U U U U K =1.75 *
*
=====
K N
K N K K N K K Z Z Z I U Z U Z I U U U 111111/ N N K N N K N N K
N K K U S U Z I U Z I U Z I U Z Z 11111111/33/****
==== =Ω=???=*3.510
1000)1010(053.03
2
321S U Z N K Ω=+?=='302855075.12222L L Z K Z
忽略短路阻抗角与负载阻抗角的不同,则变压器一相的阻抗Z 为
3.3073023.5=+='+=L
K Z Z Z A Z U Z U I N 79.183
.307310103/3
111=??===
A KI I 88.3279.1875.112=?==
V Z I U L 32426.9888.32855088.322222=?=+?==
2 .2
3 一台单相双绕组变压器,额定容量为N S =600 kV · A, N U 1/N U 2 =35 /6 . 3 kV ,当有额定电流流过时,漏阻抗压降占额定电压的6 . 5 %,绕组中的铜损耗为9 .5 kW (认为是 75 ℃的值),当一次绕组接额定电压时,空载电流占额定电流的5 . 5 %,功率因数为0. 10 。试求:
( 1 )变压器的短路阻抗和励磁阻抗各为多少?
( 2 )当一次绕组接额定电压,二次绕组接负载L Z =80 ∠40 ° Ω时的2U 、1I 及2I 各为多少?
解: (1) 56.5103.610353321=??==N N U U K A U S I N N N 1.1710
35106003
3
11=??== Ω=?==5.321
.1710
5.92
321N cu K I P R N K N K
U Z I U 11=*
Ω=??==*1331
.17065
.01035311N K N K I U U Z
Ω=-=-=
1295.321332222K K K R Z X
Ω+=+=129
5.32j jX R Z K K K W I U P N 32921.0055.01.171035cos 3
0010=????==?
Ω=?==3722)055.01.17(32922
200I P R m Ω=??==37214055
.01.1710353
01I U Z N m Ω=-=-=
370273722372142222m m m R Z X
Ω+=+=370273722j jX R Z m m m (2) L Z =80 ∠40 °
=4.513.61)64279.076586.0(80)40sin 40cos 800
0j j j +=+?=+?
（ Ω+=+?=='15891895)4.513.61(56.522j j Z K Z L L
一相的阻抗Z 为 )15891895()1295.32(j j Z Z Z L
K +++='+==2582 ∠40 °24'
A Z U I N 56.132********
11=?== A KI I 4.7556.1356.512=?==
V Z I U L 6032804.7522=?==
2 .24 一台三相电力变压器Yy 联结,额定容量为N S =750 kV · A,额定电压N U 1/N U 2 =10 /0 . 4 kV ;在低压侧做空载试验时,20U =400 V ,0I =60 A ,空载损耗0P =
3 . 8 kW ;在高压侧做短路试验时,K U 1 =400 V ,K I 1= N I 1 =43 .3 A ,短路损耗K P =10 .9 kW ,铝线绕组,室温20 ℃,试求:
( 1 )变压器各阻抗参数,求阻抗参数时认为1R ≈2
R ',1X ≈2X ' ,并画出T 型等值电路图; ( 2 )带额定负载,cos 2? =0 . 8（滞后)时的电压变化率Δu 及二次电压2U ; ( 3 )带额定负载,cos 2? =0 . 8 (超前)时的电压变化率Δu 及二次电压2U 。
解: (1) 2510
4.010103/3/3
3
212121=??====N N N N U U U U U U K 低压侧的励磁电阻为Ω=?==352.060
3
/108.33/2
3200I P R m 励磁阻抗Ω===85.360
3
/40002I U Z m 励磁电抗Ω=-=-=
834.3352.085.32222m m m R Z X
折算到高压侧的励磁阻抗为
2396220)834.3352.0(2522j j Z K Z m m
+=+?==' Ω Ω=?==33.53
.433400
3/11K K K I U Z Ω=??==94.13.433109.103/2
321K K K I P R Ω=-=-=
96.494.133.52222K K K R Z X
Ω=?++=++=
37.294.120
22875
22822875228075K C K R R θ
Ω=+=+=5.596.437.22
222757500K C
K C K X R Z 12
12R R R R K ='+= Ω===185.12
37
.221K R R 同理 Ω===
48.22
96
.421K X X 48.2185.1111j jX R Z +=+= Ω Ω==='=0019.025185
.1221222K R K R R
Ω==='=
004.025
48
.22
21222K X K X X 004.00019.0222j jX R Z +=+= Ω T 型等值电路图如题2.24图
题2.24图 （2）%100)sin cos (
1
2
121?+=?U X I R I u K N K N ??β
=
%65.3%1003/10106
.096.43.438.037.23.433
=????+??
V U u U N
5.2223
)
0365.01(4003)1(22=-?=
?
?-=
（3）%81.0%1003
/10106
.096.43.438.037.23.433
-=????-??=
?u
V U 8.2323
)
0081.01(4002=+?=
2 . 25 两台三相变压器并联运行,有关数据如下:
Na S =1 250 kV · A, N U 1/N U 2=35 /10 . 5 kV ,*
Ka Z =0 .065 ,Yd11 。
βN S =2 000 kV · A, N U 1/N U 2=35 /10 . 5 kV ,*
βK Z =0 . 06 ,Yd11 。
试求:
( 1 )总输出为3 250 kV · A 时,每台变压器输出为多少?
( 2 )在两台变压器均不过载的前提下,并联运行时的最大输出为多少?
解: (1) 13
12065.006.0===**
αββαββK K Z Z βαββ1312
=
ββαβββααβαββββN N N N S S S S S S S +=
+=+=13
12
=3250)200012501312
()1312(
=+?=+ββαβββN N S S 031.18.31533250==ββ 95.0031.113
12
=?=αβ
K V A S S N 1188125095.0=?==αααβ K V A S S N 20622000031.1=?==ββββ (2) 两台变压器均不过载时,令1=ββ 则13
12
=αβ =?=
125013
12
αS 1154 KV A 315420001154=+=+=βαS S S KV A
2 . 26 有四台三相变压器,接线图如题2 .26图所示,通过画绕组电动势相量图,确定它们的联结组标号。
(a) (b) (c) (d)
题2.26图 变压器接线图
解: 图(a)中的变压器绕组电动势相量图如下图
由图可见,一次绕组线电动势相量UV E 与二次绕组线电动势相量uv
E 的相位差为o
150,当UV E 指向时钟钟面”12”时, uv
E 则指向时钟钟面的”5”,故标号数为5, 变压器联结组标号是Yd5。
1V
1W
2V 2U 2W
UV E
1U 1u 2u 1w
2w 1v
2v
U
E V
E W E
u
E w
E uv
E
图(b)中的变压器绕组电动势相量图如下图
由图可见,一次绕组线电动势相量UV E 与二次绕组线电动势相量uv
E 的相位差为o
90,当UV E 指向时钟钟面”12”时, uv
E 则指向时钟钟面的”9”,故标号数为9, 变压器联结组标号是 Yd9。
图(c)中的变压器绕组电动势相量图如下图
1U
1u
2u 1w 2w 1v uv
E UV
E 1V
1W
2U 2V 2W U E V
E W
E u E
w
E
由图可见,一次绕组线电动势相量UV E 与二次绕组线电动势相量uv
E 的相位差为o
120,标号数为8, 变压器联结组标号是Yy8。
图(d)中的变压器绕组电动势相量图如下图
由图可见,一次绕组线电动势相量UV E 与二次绕组线电动势相量uv
E 的相位差为o
90,标号数为9, 变压器联结组标号是Dy9。
2V 1U
2U
1W
2W
1u 1w 1v
2u
2w 2v u E
w
E v E uv
E U E V
E W
E UV
E 1U
2U 1V 2
V
1W 2
W U
E V
E W
E UV E 1u 2u
1v 2v
1w 2w u
E v E
w
E uv
E 1V
电机与拖动许晓峰课后 答案 Coca-cola standardization office【ZZ5AB-ZZSYT-ZZ2C-ZZ682T-ZZT18】
第一章 直流电动机 答：电枢绕组为单叠绕组时，运行时去掉一个或相邻两个电刷，并联支路数 减少一半，电枢电流将减少一半。 电枢绕组为单波绕组时，并联支路数不受影响，电枢电流不变，但每个电刷通过的电流将增大，致使换向困难 答：感应电动势（参见图）。 电刷两端得到总的感应电动 势为零。 答：由Tem=CT ΦIa 知：对于已制造好的直流电机，其电磁转矩与电枢电流 和气隙磁通的乘积成正比。可用左手定则判断电枢导体的受力方向，从而确定电磁转矩的实际方向。对于直流发电机而言，电磁转矩为制动转矩，与转子转向相反；而对于直流电动机而言，电磁转矩为驱动性质，与转子转向相同。 答：并励直流发电机正转时能自励，反转时则不能自励。如果把并励绕组两 头对调，且电枢反转，此时能自励。 答：换向元件里合成电动势∑e 为零时, 换 向元件里的换向电流随时间线 性变化，这种换向称为直线换向。直线换向时不产生火花。 换向过程 中换向元件里的合成电动势大于零，使换向电流变化延缓，不再是线性的，出现了电流延迟现象，这时的换向称为延迟换向。延迟换向时电刷下产生电火花。 解：额定电流： A A U P I N N N 48.4323010103=?== 额定负载时的输入功率： kW kW N N P P 76.1185.0101===η 图 题图
1.17 解：额定负载时的输入功率： kW kW N N P P 48.2083 .0171===η 额定电流： 解：（1）绕组节距计算 4 15154 24222121=-=-=== =-=±=y y p Z y y y y k ε （2）绕组展开图如图所示（采用右行短距绕组） （3）并联支路数如下： 422===a ，p a 54141921=+=±=εp Z y 解：（1）绕组节距计算 54141921=+=±=εp Z y 图 题图
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？
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( )。
《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。
（一）填空题： 1. 当s在0～1范围内，三相异步电动机运行于电动机状态，此时电磁转矩性质为驱动转矩，电动势的性质为反电动势；在 -∞～0范围内运行于发电机状态，此时电磁转矩性质为制动转矩，电动势的性质为电源电动势。 2. 三相异步电动机根据转子结构不同可分为笼型异步电动机和绕线型异步电动机两类。 3. 一台六极三相异步电动机接于50H z的三相对称电源，其s=，则此时转子 转速为950r/min，定子旋转磁动势相对于转子的转速为50r/min，定子旋转磁动势相对于转子旋转磁动势的转速为0r/min。 4. 一个三相对称交流绕组，2p=2，通入f=50H z的对称交流电流，其合成磁动 势为圆形旋转磁动势，该磁动势的转速为3000r/min。 5. 一个脉动磁动势可以分解为两个幅值和转速相同而转向相反的旋转磁动势。 6. 为消除交流绕组的五次谐波电动势，若用短距绕组，其节距y应选为4/5τ，此时基波短距系数为。 7. 三相异步电动机等效电路中的附加电阻为是模 拟总机械功率的等值电阻。 8. 三相异步电动机在额定负载运行时，其转差率s一般在 （二）判断题： 1. 不管异步电动机转子是旋转还是静止，定子旋转磁动势和转子旋转磁动势之间都是相对静止的。（√） 2. 三相异步电动机转子不动时，经由空气隙传递到转子侧的电磁功率全部转化为转子铜损耗。（√） 3. 改变电流相序，可以改变三相旋转磁动势的转向。（√） 4. 通常，三相笼型异步电动机定子绕组和转子绕组的相数不相等，而三相绕线转子异步电动机的定、转子相数则相等。（√） 5. 三相异步电动机转子不动时，转子绕组电流的频率与定 子电流的频率相同。（√） （三）选择题： 1. 若在三相对称绕组中通入i u=I m sinωt，i v=I m sin(ωt+120o)， i w=I m sin(ωt-120o)的三相电流，当ωt=210o时，其三相基波合成磁动势的幅值位于： （③） ① u相绕组轴线上；② v相绕组轴线上； ③ w相绕组轴线上；④在三相绕组轴线之外的某一位置。 2. 三相异步电动机的空载电流比同容量变压器大的原因是：（③） ①异步电动机是旋转的；②异步电动机的损耗大； ③异步电动机有气隙；④异步电动机有漏抗。 3. 三相异步电动机空载时气隙磁通的大小主要取决于：（①）
电机与拖动基础复习题 一、填空题 1、直流电机的基本原理是建立在电和磁相互作用的基础上，同一台直流电机既可以作为电动机运行，又能作为发电机运行的原理，称为电机的可逆原理。 2、发电机是将机械能转变为电能，而电动机是将电能转变为机械能， 3、换向器的作用，是发电机中，能使线圈中的交变电动势转换成电刷间的直流电动势；在电动机中，将外面通入电刷的直流电流转换成电枢线圈中所需的交变电流。 4、在直流电机中，电磁转矩是由电枢电流与气隙磁场相互作用产生的电磁力所形成的；其大小正比于每极磁通和电枢电流；方向由主磁场方向和电枢电流方向决定，只要改变其中的一个方向，电磁转矩的方向将随之改变，而两个方向同时改变时，则电磁转矩方向不变。 7、直流电动机按励磁方式可分为：他励、并励、串励和复励四种。 8、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、控制设备以及电源组成。 9、电动机从空载到额定负载时，转速下降不多，称为硬机械特性；转速下降较多，称为软机械特性。 10、无论直流发电机或直流电动机在工作时，电枢都有电动势和电流，把这两个量的乘积叫做电磁功率。 11、当直流电动机的动转矩（T-T L）等于零时，系统处于恒转速运行的稳态；动转矩大于零时，系统处于加速运动的过渡过程中；动转矩小于零时，系统处于减速运动的过度过程中。 12、异步电动机的电气制动有能耗制动、反接制动和回馈（再生）制动三种。 13、直流电动机的调速方法有电枢绕组回路串电阻调速、弱磁调速和降低电源电压调速三种方法。 14、在绕制多绕组变压器时，为了便于绕组与铁芯的绝缘，一般将高压绕组放在最外层，低压绕组或中压绕组放在内层。 15、变压器只能传递交流电能，而不能产生电能；它只能改变交流电压或电流的大小，不改变频率。 17、三相异步电动机分为鼠笼式和绕线式两种，主要由定子和转子两大部分组成，其中前者的作用是产生旋转磁场，后者的作用是带动其它机械设备旋转。 18、某三相异步电动机铭牌上标明：电压为660/1140V，接法为Y/Δ。当电源电压为660伏时，电动机应作Δ联接，为1140伏时应作Y联接。 19、电动机的转速由零上升到额定转速的过程叫做起动。电动机的直接起动电流是额定电流的4~7倍，一般将起动电流限制在2~2.5倍额定范围内。 20、只要改变磁极对数p、电源频率f、转差率s三个参数中的任一个，三相异步电动机的转速就会随着变化。 21、同步电动机的转子转速与旋转磁场的转速相同，与负载的大小无关。 22、只要调换三相电源的任何两相的相序，就可以改变旋转磁场的转向。 23、电动机在连续工作方式下，其额定功率应等于或略小于负载轴功率。 24、交流接触器中短路环的作用是减少其吸合时产生的振动和噪声。 25、速度继电器主要用于电动机反接制动控制电路中，当反接制动的转速下降到接近零时能自动及时切断电源。
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
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 第一章电机的基本原理 (1) 第二章电力拖动系统的动力学基础 (6) 第三章直流电机原理 (12) 第四章直流电机拖动基础 (15) 第五章变压器 (30) 第六章交流电机的旋转磁场理论 (41) 第七章异步电机原理 (43) 第八章同步电机原理 (50) 第九章交流电机拖动基础 (60) 第十章电力拖动系统电动机的选择 (72)
第一章 电机的基本原理 1-1 请说明电与磁存在哪些基本关系，并列出其基本物理规律与数学公式。 答： 电与磁存在三个基本关系，分别是 （1）电磁感应定律：如果在闭合磁路中磁通随时间而变化，那么将在线圈中感应出电动势。感应电动势的大小与磁通的变化率成正比，即 t ΦN e d d -= 感应电动势的方向由右手螺旋定则确定，式中的负号表示感应电动势试图阻止闭合磁路中磁通的变化。 （2）导体在磁场中的感应电动势：如果磁场固定不变，而让导体在磁场中运动，这时相对于导体来说，磁场仍是变化的，同样会在导体中产生感应电动势。这种导体在磁场中运动产生的感应电动势的大小由下式给出 Blv e = 而感应电动势的方向由右手定则确定。 （3）载流导体在磁场中的电磁力：如果在固定磁场中放置一个通有电流的导体，则会在载流导体上产生一个电磁力。载流导体受力的大小与导体在磁场中的位置有关，当导体与磁力线方向垂直时，所受的力最大，这时电磁力F 与磁通密度B 、导体长度l 以及通电电流i 成正比，即 Bli F = 电磁力的方向可由左手定则确定。 1-2 通过电路与磁路的比较，总结两者之间哪些物理量具有相似的对应关系（如电阻与磁 阻），请列表说明。 答： 磁路是指在电工设备中，用磁性材料做成一定形状的铁心，铁心的磁导率比其他物质的磁导率高得多，铁心线圈中的电流所产生的磁通绝大部分将经过铁心闭合，这种人为造成的磁通闭合路径就称为磁路。而电路是由金属导线和电气或电子部件组成的导电
第一章 直流电动机 1.6 答：电枢绕组为单叠绕组时，运行时去掉一个或相邻两个电刷，并联支路数减少一半， 电枢电流将减少一半。 电枢绕组为单波绕组时，并联支路数不受影响，电枢电流不变，但每个电刷通过的电流将增大，致使换向困难 1.7 答：感应电动势（参见图1.3）。 电刷两端得到总的感应电动 势为零。 1.8 答：由Tem=CT ΦIa 知：对于已制造好的直流电机，其电磁转矩与电枢电流和气隙磁 通的乘积成正比。可用左手定则判断电枢导体的受力方向，从而确定电磁转矩的实际方向。对于直流发电机而言，电磁转矩为制动转矩，与转子转向相反；而对于直流电动机而言，电磁转矩为驱动性质，与转子转向相同。 1.14 答：并励直流发电机正转时能自励，反转时则不能自励。如果把并励绕组两头对调， 且电枢反转，此时能自励。 1.15 答：换向元件里合成电动势∑e 为零时, 换 向元件里的换向电流随时间线性变化， 这种换向称为直线换向。直线换向时不产生火花。 换向过程中换向元件里的合成电动势大于零，使换向电流变化延缓，不再是线性的，出现了电流延迟现象，这时的换向称为延迟换向。延迟换向时电刷下产生电火花。 1.16 解：额定电流： A A U P I N N N 48.4323010103=?== 额定负载 时 的 输 入 功 率 ： kW kW N N P P 76.1185.0101 === η 1.17 解：额定负载时的输入功率： 图1.3 题1.7图
kW kW N N P P 48.2083 .0171 ===η 额定电流： 1.18 解：（1）绕组节距计算 4 151 54 2 42221 2 1=-=-=== =-=±= y y p Z y y y y k ε （2）绕组展开图如图1.4所示（采用右行短距绕组） （3）并联支路数如下： 422===a ，p a 541 41921 =+=±= εp Z y 541 41921=+=±=εp Z y 4 599 2 11911 2 =-=-==-=-==y y y y p K y k 图1.4 题1.18图
第一章 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 242221=-=±= 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
一．填空题 1.变压器是一种静止电器，它可以改变（ 电压 ）和（ 电流 ）。 2.直流电动机的起动方法有：( 电枢串电阻 )起动和( 降压 )起动。 3.一台并励直流电动机，若把电源极性反接，则电动机转向（ 不变 ）。 4.直流电机电磁转矩的数学表达式为( T em =C T ΦI a )，对于直流发电机，电磁转矩的性质为( 制动转矩 )，对于直流发电机，电磁转矩的性质为（ 驱动转矩 ） 5.变压器空载时，电源电压下降，则m Φ（ 变小 ） ，0I （ 变小 ） ，Fe P （ 变小 ） ，m Z （ 变大 ），变比k （ 不变 ）。 6.生产机械的负载从转矩特性上分，基本上可归纳为三大类，分别是（ 恒转矩 ）负载、( 恒功率 )负载和（泵与风机 ）负载。 7.直流发电机换向装置的作用是将电枢绕组内的（ 交流电 ）转变成电刷间的（ 直流电 ）。 8.变压器铁心导磁性能越好，则其励磁电抗（ 大 ），励磁电流（ 小 ）。 9.他励直流电动机的调速方法有( 变极 )调速、（ 变频 ）调速和（变转差率 ）调速。 10.当直流电机运行为发电机状态时，电磁转矩性质为( 制动 )，电动势的性质为( 反电动势 )。 11.一台单相变压器，空载实验测得Ω=Ω=86,9.1m m X R 。若一次侧加很小的直流电压，二次侧开路，则=m R （ 0 ）Ω，=m X （ 0 ）Ω。 12.电力拖动系统的运动方程式为（ dt dn GD T T l em ?=-3752 ），在满足（ L em T T = ）条件时电机为稳态运行。 13.他励直流电动机的电磁制动方法有（ 能耗 ）制动、（ 反接 ）制动和（ 回馈 ）制动。 14.直流电机的电磁转矩是由(每极气隙磁通量 )和( 电枢电流 )共同作用产生的。。 15.在其他条件不变的情况下，变压器一次侧匝数减少，若不考虑磁路饱和及漏阻抗压降的影响，则m Φ（ 增大 ），0I （ 增大 ），m X （ 减小 ） ，k （ 减小 ）。
学习-----好资料 直流电机部分 一．填空题 1.直流电机电枢绕组元件流过的电流是___________电流,流过正负电刷的电流是_________电流，直流发电机中电枢绕组产生的电磁转矩是_____ __性质的转矩,直流电动机电枢绕组电势的方向与电枢电流的方向__________。 2.直流电机的____________损耗等于___________损耗时效率最高。 3.他励直流发电机的外特性下降的原因有___________和__________，与之相比并励直流发电机的外特性，并励直流发电机电压变化率他励 直流发电机。 4.并励直流发电机自励建压的条件有三个,它们是____ ___,________ __和 _____________。 5. 一台并励直流电机Ea＞U时运行于_____ ____状态，此时电机I、Ia和I f 之间的关系_____________， Ea＜U时运行在_____ ___状态，电机I、Ia和I之间的关系_____________。f6. 直流电机空载时气隙磁密分布波形为___________波,电枢磁势分布的波形为___________波,电枢磁场空间分布波形为____________波。 7. 直流电机的电枢反应是，电刷放在几何中性线上，磁 路处于饱和状态时,电枢反应的影响为(1)_________ _(2)__________。 8.按负载转矩的大小随转速变化的规律分类,负载可以分为 _________,__________和________三类；位能性负载的机械特性位于____ _象限,反抗性负载的机械特性位于_________象限。 9.他励直流电动机恒转矩调速的方法有___________________,恒功率调速方法有________________。 10.他励直流电动机的励磁和负载转矩不变时,如降低电枢电压,则稳定后电枢电流将_________,电磁转矩将_________,转速将__________。 11.他励直流电动机高速下放重物,应用________制动,低速下放重物,应用 _________和________制动，其中消耗能量最多的方法_________。 12.为了经济合理的利用材料，直流电机的额定磁通通常设定在磁化特性曲线上膝点处，若额定磁通设定在膝点以上，则，若额定磁通 设定在膝点以下，则。 13.欲改变直流电动机的转向，可以_____________或_______________；三相异步电动机反转的方法为。 14.并励直流电动机,负载转矩保持不变,如将励磁回路的调节电阻增大,则稳定运行后的转速将________,电枢电流将_______,如只将电枢电路中的调节电阻增更多精品文档． 学习-----好资料 大,则转速将________,电枢电流将_______，降低电源电压,则稳定后电动机的转速将________,电枢电流将________。
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，
年级：＿＿＿＿专业：＿＿＿＿层次：＿＿＿＿姓名：＿＿＿ 长春工业大学＿＿＿＿学年第＿＿学期 《电机及拖动基础》期末考试卷 一、填空题（每题5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（），因此电磁转矩为（）转矩；直流电动机中的电磁转矩方向与转子的旋转方向（），因此电磁转矩为（）转矩。 2．接触器主要由（）、（）、（）等三大部分组成。 3．空气阻尼式时间继电器主要由（）、（）和（）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（）,所以对降低（）很有效。但启动转矩也只有直接用△接法启动时（），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（）时，应及时（），防止电机（）。 6、伺服电动机为了防止（）现象的发生，采用（）的方法。 二、判断题（每小题2分，共20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10分，共20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） 2．异步电动机中的空气隙为什么做得很小？ 四、计算题（30分） 1．有一台笼形异步电动机，kW P N 20=，5.6=N st I I ，如果变压器容量为 =N S 560kVA ，问能否直接起动？（4分）