电机与拖动习题及解答
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电机与拖动复习题及答案一、单项选择题(每题2分,共10分)1. 电机的转子旋转速度与同步转速的关系是()。
A. 相等B. 略小于同步转速C. 略大于同步转速D. 无法确定答案:B2. 直流电机的励磁方式有()。
A. 并励B. 串励C. 他励D. 所有选项答案:D3. 异步电机的转子绕组是()。
A. 闭合的B. 开放的C. 短路的D. 断路的答案:A4. 电机的启动电流通常比额定电流大()。
A. 2-3倍B. 3-5倍C. 5-7倍D. 7-10倍答案:B5. 电机的效率是指()。
A. 输出功率与输入功率的比值B. 输入功率与输出功率的比值C. 输出功率与额定功率的比值D. 额定功率与输入功率的比值答案:A二、填空题(每题2分,共10分)1. 电机的额定功率是指电机在______下长期运行时的功率。
答案:额定电压和额定转速2. 电机的额定电压是指电机在______下运行时的电压。
答案:额定功率和额定转速3. 电机的额定转速是指电机在______下运行时的转速。
答案:额定电压和额定功率4. 电机的启动电流大,是因为电机启动时______。
答案:转子转速接近于零,转差率大5. 电机的效率提高,意味着电机的______减小。
答案:能量损耗三、简答题(每题5分,共15分)1. 简述电机的工作原理。
答案:电机的工作原理基于电磁感应和电磁力的作用。
当电机的定子绕组通入电流时,产生旋转磁场,这个旋转磁场与转子绕组中的电流相互作用,产生电磁力,使转子旋转。
2. 说明电机启动时电流大的原因。
答案:电机启动时电流大的原因是,启动时转子转速接近于零,导致转差率大,从而使得转子绕组中的感应电动势大,进而导致启动电流大。
3. 描述电机效率的物理意义。
答案:电机效率的物理意义是电机输出功率与输入功率的比值,它反映了电机将电能转换为机械能的效率。
效率越高,说明电机的能量转换效率越好,能量损耗越小。
四、计算题(每题15分,共30分)1. 某三相异步电机的额定功率为10kW,额定电压为380V,额定电流为20A,求该电机的效率。
《电机与拖动》考试试题与答案一、选择题(每题2分,共20分)1、下列哪一种类型的电机是直流电机?(A)同步电机(B)异步电机(C)伺服电机(D)步进电机答案:(C)伺服电机解释:伺服电机是一种将电信号转化为机械运动的装置,其中直流伺服电机是最常见的一种。
同步电机和异步电机是交流电机,而步进电机则是一种特殊类型的伺服电机。
2、在电动机的转速和转向一定的情况下,下列哪种方法可以改变电动机的转矩?(A)改变电源频率(B)改变电源电压(C)改变负载大小(D)改变电动机的极数答案:(B)改变电源电压解释:电动机的转矩与电源电压的平方成正比,因此改变电源电压可以改变电动机的转矩。
改变电源频率、负载大小或电动机的极数都会影响电动机的转速和转向,但不会改变电动机的转矩。
3、下列哪一种控制方式常用于直流电动机的调速?(A)开环控制(B)闭环控制(C)PWM控制(D)V/F控制答案:(B)闭环控制解释:直流电动机的调速需要精确控制电机的转速和转向,闭环控制可以实时监测电机的转速和转向,并根据需要对其进行调整,因此常用于直流电动机的调速。
开环控制常用于对系统稳定性要求不高的情况。
PWM控制常用于交流电动机的调速,而V/F控制常用于变压器的控制。
二、填空题(每空2分,共30分)1、直流电动机主要由______、______、______和______等部分组成。
答案:定子、转子、换向器、电刷2、电动机根据使用电源的不同可以分为______和______两大类。
答案:交流电动机、直流电动机3、交流电动机的转速与电源频率的______次方成正比。
答案:24、伺服电机分为______和______两种类型。
其中,______主要用于位置控制,而______主要用于速度控制。
答案:直流伺服电机、交流伺服电机、直流伺服电机、交流伺服电机三、计算题(每题10分,共20分)1、一台直流电动机的额定功率为10kW,额定电压为220V,额定转速为1500r/min。
第1章 思考题与习题1-1直流电机由哪些主要部件构成?各部分的主要作用是什么? 答:(一)定子1.主磁极:建立主磁通,包括: 铁心:由低碳钢片叠成绕组:由铜线绕成2.换向磁极:改善换向,包括: 铁心: 中大型由低碳钢片叠成。
小型由整块锻钢制成。
绕组:由铜线绕成。
3.机座和端盖:固定、支撑、保护,同时构成主磁路的一部分,用铸铁、铸钢或钢板卷成。
4.电刷装置:与换向器配合,引出(或引入)电流,电刷由石墨等材料制成。
(二)转子1. 电枢铁心:构成主磁路,嵌放电枢绕组。
由硅钢片叠成。
2. 电枢绕组:产生感应电动势和电磁转矩,实现机—电能量转换。
由铜线绕成。
3. 换向器:与电刷配合,引入、引出电流,由换向片围叠而成。
4. 转轴和轴承:使电枢和换向器灵活转动。
1-2简述直流发电机的工作原理答:直流发电机主磁极通电产生主磁场,电枢绕组被原动机拖动旋转切割主磁场感应电动势实为交变电动势(如图示瞬间以导体a 为例), 电枢绕组的a 导体处于N 极底下, 由“右手发电机”定则判得电动势方向为⊙,转半圈后,a 处于S 极下,电动势方向变为⊕,再转半圈,又回到原来位置,电动势又为⊙……,它通过电刷和换向器,把电枢绕组的交流变为外电路的直流。
这就是直流发电机的工作原理。
1-3简述直流电动机的工作原理答:直流电动机主磁极通电产生主磁场,电枢绕组通过电刷引入直流电,(如图示瞬间以导体a 为例),电枢绕组的a 导体处于N 极底下,电流方向为⊙,由“电磁生力”定则判得产生电磁转矩势方向为逆时针,转半圈后,a 处于S 极下,电流方向变为⊕,产生电磁转矩势方向仍为逆时针,再转半圈,又回到原来位置……,它通过电刷和换向器,把外电路的直流电变为电枢绕组内部的交流电,从而产生恒定方向的电磁转矩,使直流电动机沿着一个方向旋转。
这就是直流电动机的工作原理。
1-4在直流电机中,为什么要用电刷和换向器,它们各自起什么作用?答:在直流电机中,用电刷和换向器配合,把发电机电枢绕组内部的交流电流引出到外电路.N S a +_AB . N S a-+AB变为直流电。
《电机与拖动基础》习题详细解答绪论0.8解:(1)F1=I1N1-I2N2(2)F2=I1N1+I2N2(3)F3=I1N1-I2N2,因为加入气隙并不改变磁路总磁动势大小(4)由于(3)中大部分磁动势都降落在气隙中,因此加在铁芯上的磁动势远小于(1)中铁芯上的磁动势,又因为两种情况下的铁芯长度大致相等,所以H1≫H3,B1>>B3。
因此在(3)中气隙和铁芯中的B相同,由B=μH,可知由于气隙中的μ远小于铁芯中的μ,所以H气隙≫H铁芯。
0.10解:铁芯中的铁耗为P Fe=P1-P R=22-2=20W输入端的功率因素cosφ=P1/S1=22/(110×1)=0.2第一章变压器的工作原理和结构1.6 解:原边额定电流为I N1=N√3U =√3×35=82.5A副边额定电流为I N2=N3U =3×10.5=274.9A第二章变压器的运行原理与特性2.4解:由U1≈E1=4.44fN1Φm可知,变压器外加电压U1不变,若减少原绕组的匝数N1,则Φm增大,变压器的铁芯的饱和程度上升,空载电流上升,铁芯损耗上升,原边电动势E1基本不变,由于E2=E1×N2/N1,因此副边电动势E2应上升。
2.10解:N1=E1N4.44fΦm ≈U1N4.44fΦm=35×1034.44×50×1.45×1120×10−4≈971N2=E2N4.44fΦm≈U2N4.44fΦm=6×1034.44×50×1.45×1120×10−4≈166k=E1NE2N=N1N2=5.82.11 解:(1)k=U1NU2N =6000230=26.1R k=R1+R2′=4.32+26.22×0.0063=8.61Ωx k=x1σ+x2σ′=8.9+26.22×0.013=17.76ΩZ k=√R k2+x k2=19.74Ω(2)R k′=R1′+R2=0.0261Ωx k′=x1σ′+x2σ=0.0261ΩZ k′=√R k′2+x k′2=0.029Ω(3)Z1N=U1NI1N =U1NS N2=360ΩR k∗=R kZ1N=0.0239x k∗=x kZ1N=0.0493Z k∗=Z k1N=0.0548Z2N=U2NI2N=U2NS N2=0.529ΩR k′∗=R k′Z2N=0.0239x k′∗=x k′Z2N=0.0493Z k′∗=Z k′Z2N=0.0548计算结果说明原副边短路参数的标幺值是相等的。
第1章 电磁学基础知识简答题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-=、dtd Ne 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dtd 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dtd Ne 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所交链的磁链以同一个频率交变,所以在N1和N2中都会感应出电动势。
(2)按右手螺旋关系,标出Ф在N1和N2中感应出电动势e1和e2的正方向,如图中实线所示,感应电动势表达式分别为dtd Ne Φ11-=dtd Ne Φ22-= 》当电流 i 增加时,Ф也增加,0>dtd Φ,由以上表达式可知,01<e 、02<e ,说明此时N1和N2中感应出电动势的实际方向与e1和e2的正方向相反,如图中虚线(与实线方向相反)所示。
《电机与拖动基础》习题解答第一章 直流电机原理P331-21一台并励直流发电机N P =16kW , N U =230V,N I =69.6A ,N n =1600r/min,电枢回路电阻a R =0.128Ω,励磁回路电阻f R =150Ω,额定效率N η=85.5%.试求额定工作状态下的励磁电流、电枢电流、电枢电动势、电枢铜耗、输入功率、电磁功率。
解:fN I =N f U R =230150=1.53A aN I =N I +fN I =69.6+1.53=71.13A aN E =N U +aN I a R =230+71.130.128⨯=239.1Vcua p =2aN I a R =271.130.128⨯=647.6WaN E aN I =239.171.13⨯=17kW输出功率1N p =N N P η=1685.5%1685.5%=18.7kW1-29并励直流发电机N P =7.5kW , N U =220V , N I =40.6A , N n =3000r/min,Ra=0.213Ω.额定励磁电流fN I =0.683A,不计附加损耗,求电机工作在额定状态下的电枢电流、额定效率、输出转矩、电枢铜耗、励磁铜耗、空载损耗、电磁功率、电磁转矩及空载转矩。
解: a I =N I -fN I =40.6-0.683=40AP 1=N U N I =22040.6⨯=8932W N η=1N p p 100%⨯=75008932100%⨯=84% 2T =9550N N p n =95507.53000⨯=24N ·m cua p =2a I Ra=240⨯0.213=341W2203220.683N f fN U R I ===Ω 2cuf fN f p I R =∙=2200.683N fN U I ∙=⨯=150W0189327500341150941N cua cuf p P P p p =---=---=189323411508441M cua cuf P p p p =--=--=WT =9550M Np n =95508.4413000=27 N ·m 02T T T =-=27-24=3 N ·m第二章 电力拖动系统的动力学P482-9 负载的机械特性又哪几种主要类型?各有什么特点?答:负载的机械特性有:恒转矩负载特性、风机、泵类负载特性以及恒功率负载特性,其中恒转矩负载特性又有反抗性恒转矩负载与位能性恒转矩负载,反抗性负载转矩的特点是它的绝对值大小不变,但作用方向总是与旋转方向相反,是阻碍运动的制动性转矩,而位能性转矩的特点是转矩绝对值大小恒定不变,而作用方向也保持不变。
电机与拖动考试试题及答案一、选择题1. 电机是将电能转化为______能的装置。
A. 动力B. 势能C. 热能D. 光能2. 电机中传动轴上的旋转运动为______运动。
A. 直线B. 曲线C. 往复D. 微小3. 下列哪种电机适用于毛细管电泳、微型泵、超声波发射装置等小功率、小转矩的设备?A. 步进电机B. 直流电机C. 交流异步电机D. 无刷直流电机4. 外加于电机定子绕组两端,可通过继电器、空气断路器等加载于电机上,用以启动、停止电机及防止电机超载的装置是______。
A. 保护器B. 制动器C. 变速器D. 隔离器5. 允许在非连续运转时间内不受额定功率的限制,并且可以在短时间内超负荷运行的称为________工作制。
A. 连续B. 短时C. 阶段D. 高速二、填空题1. 根据电机的结构特点,主要可将电机分为______类。
2. 电动机亦称为______。
三、解答题1. 请简要描述电机的原理及主要构成部分。
答案示例:电机的原理是利用电磁感应规律,将电能转化为动力能的装置。
主要构成部分包括定子、转子、空气隙、定子绕组和转子导体等。
定子是电机中固定的部分,由堆积排列在铁心上的绕组组成。
给定子绕组通以电流,形成旋转磁场。
转子是电机中可旋转的部分,它靠着力矩产生旋转运动。
空气隙是定子与转子之间保持一定距离的空间,有助于旋转运动的实施。
定子绕组是定子上的线圈,它使得通过定子产生电流,并且使得电磁场的方向恒定,从而保证电机的正常运转。
转子导体是转子上导电的部分,通过通电与磁场的相互作用,产生力矩使得转子旋转。
2. 在制动电机中,常用的制动方式有哪些?答案示例:制动电机常用的制动方式包括机械制动、电磁制动和电阻制动。
机械制动是通过制动器在电机轴上阻碍转动,实现制动效果。
电磁制动是通过电磁铁在电机定子上产生磁场,从而阻碍转子旋转,实现制动。
电阻制动是通过串接电阻将电动机的绕组引出,通过电阻形成感性负载,从而产生电流制动电动机。
《电机与拖动》_刘锦波版清华出版社_课后答案课后答案网 //0>.第一章习题解答思考题1.1 电机中涉及到哪些基本电磁定律?试说明它们在电机中的主要作用。
答:电机与变压器中涉及到: (1)安培环路定律; (2)法拉第电磁感应定律;(3)电磁力定律;(4)磁路的欧姆定律。
其中,安培环路定律反映了一定磁势(或安匝数)所产生磁场的强弱。
在电机中,磁场在机电能量转换过程中起到了媒介的作用;法拉第电磁感应定律反映了交变的磁场所产生电势的情况。
在电机中,电磁感应定律体现了机电能量转换过程中所转换为电能的大小;电磁力定律反映了通电导体在磁场中的受力情况,它体现了机电能量转换过程中所转换为机械能的大小;磁路的欧姆定律类似于电路的欧姆定律,它体现了一定磁势作用到磁路中所产生的磁通大小,亦即耦合磁场的大小。
1.2 永久磁铁与软磁材料的磁滞回线有何不同?其相应的铁耗有何差异?答:永久磁铁又称为硬磁材料,其磁滞回线与软磁材料的不同主要体现在形状上。
硬磁材料的磁滞回线较“肥胖” ;而软磁材料则“瘦弱”。
硬磁材料的面积反映了铁磁材料磁滞损耗的大小,因而软磁材料的铁耗较小。
1.3 什么是磁路饱和现象?磁路饱和对磁路的等效电感有何影响?答:当励磁安匝(或磁势)较小时,随着磁势的增加,磁路中所产生的磁通也线性增加;当磁势增加到一定程度时,随着磁势的增加,磁路中所产生的磁通增加较小,甚至不再增加,这一现象称为磁路的饱和。
与磁路线性时相比,磁路饱和后的磁导率和等效电感有所减小。
1.4 铁心中的磁滞损耗与涡流损耗是如何产生的?它们与哪些因素有关答:铁心中的磁滞损耗是由铁磁材料在交变磁场作用下的磁化过程中,内部的磁畴相互摩擦所引起的铁心发热造成的;而涡流损耗则是由于交变的磁场在铁2心中感应电势并产生涡流,从而引起铁心发热。
由 p K f HdB C fB V 可h h h m∫见,磁滞损耗正比于磁场交变的频率、磁密的平方以及铁心的体积;由22 2pΔ Cf B V 可见,涡流损耗正比于磁场交变频率的平方、磁密的平方以及铁ee m磁材料的厚度。
电机与拖动一、填空题1.在变压器的一次和二次绕组之间只有(磁) 的耦合,却没有(电) 的联系。
2.单相变压器的额定容量为S N =( N N I U 11)=(N N I U 22 )。
3.变压器一次绕组的匝数N 1与二次绕组匝数N 2之比称为变压器的变压比K ,即,K=( 21N N )= ( N N U U 21 ) = (N N I I 12)。
4.当12N N >时,则12U U >,为( 升 )变压器,若12N N <,则12U U <,为( 降 )变压器。
5.变压器一次绕组电流的大小取决于二次绕组上的( 电流 )大小,即( 负载 )大小。
6.反接制动时,使旋转磁场反向转动与电动机的转动方向( 相反 )。
7.三相异步电动机是利用定子绕组中三相交流电产生的( 旋转磁场 )与转子绕组内的( 转子电流的有功分量 )相互作用而旋转的。
8.当电网电源频率为f 1,旋转磁场具有P 对磁极时,旋转磁场的转速为Pf 160 。
9.转速差与同步转速的比值称为( 转差率 )。
10.异步电动机中的定子绕组相当于变压器的( 一次绕组 ) 。
11.变压器的作用是变( 电压 ) 、变( 电流 )、变( 阻抗 )。
13.在三相异步电动机的定子中布置有相隔(120°)电角度的对称三相绕组。
14. 直流电动机有两种常用起动方法(电枢回路串电阻起动)(降压起动)。
15.交流测速发电机的输出电压和频率与转速关系为:交流测速发电机的输出电压U 2与(转速n )成正比,输出频率f 2等于(励磁电源频率f 1);转向改变时,输出电压的相位变化(180°)电角度。
16. 一台单相变压器额定电压为380V/220V ,额定频率为50HZ ,如果误将低压侧接到380V 上,则此时m Φ (增大) ,0I (增大) ,m Z (减小),Fe p (增大)。
(增加,减少或不变)17.三相异步电动机转子绕组的形式有两种,一种是( 鼠笼 )型绕组,另一种是( 绕线 ) 型绕组。
2020秋《电机与拖动》一、单选题1.三相异步电动机空载时气隙磁通大小取决于(A)A.电源电压B.气隙大小C.定、转子铁心材料D.定子绕组漏阻抗2.变压器副边绕组开路,原边电压因故升高时,变压器铁心中产生的铁损耗将(B)A.不变B.增大C.减小D.基本不变3.一台直流发电机,电刷位于几何中性线上,如果磁路不饱和,这时的电枢反应对磁场的影响是(C)A.去磁B.増磁C.不去磁也不増磁4.并励直流电动机的额定电流IN,额定电枢电流IaN和励磁电流IfN三者的关系为(A )A.IN=IAN+IfNB.IN=IAN=IfNC.IN=IAN-IfND.IfN?=IAN+IN5.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:(C)A.定子串接电阻的人为机械特性B.转子串接电阻的人为机械特性C.降低电压的人为机械特性6.一台Y接法的三相异步电动机定子绕组有一相绕组断线时,它所产生的磁动势是(D )A.椭圆形旋转磁动势B.不变的磁动势C.圆形旋转磁动势D.脉动磁动势7.他励直流电动机电枢回路串入附加电阻时,如果负载转矩不变,则此电动机的(B)A.输出功率P2不变B.输入功率P1不变C.电磁功率Pem不变8.一台三角形连接的三相异步电动机在额定电压下起动时的起动电流为300A,现采用星-三角换接接开关降压起动,其起动电流Ist为(A)A.100AB.173AC.212AD.150A9.他励直流电动机带额定负载转矩进行的弱磁调速,其额定转速nN=1500r/min,最高转速nmax=2700r/min,则调速范围D为(B)A.1.2B.1.8C.1200D.12010.在电动机的额定工作区内,转子电流的频率一般(D)A.很高B.为零C.不定D.很低11.他励直流电动机带额定负载时,在电枢回路串接电阻后,电动机的转速将(C)A.升高B.不变C.降低12.一台单相变压器,其它条件不变,只沿铁芯截面开一条缝,主磁通将会(C)A.变大B.基本不变C.变小13.变压器中,不考虑漏阻抗压降和饱和的影响,若原边电压不变,铁心不变,而将匝数增加,则励磁电流(B)A.增加B.减少C.不变D.基本不变14.他励直流电动机若电压U、主磁通φ和负载转矩T不变时,在电枢电路中串联一个适当阻值的电阻Ra,则转速n、电枢电流Ia和反电动势Ea的变化应是(A )A.n下降,IA不变,EA降低B.n上升,IA变小,EA增大C.n不变,IA 变小,EA不变D.n上升,IA变大,EA增大15.电力拖动系统运动方程式中的GD2反映了(B)A.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B.系统机械惯性的大小,它是一个整体物理量C.系统储能的大小,但它不是一个整体物理量16.三相异步电)动机中,转子的转向取决于旋转磁场的转向,下列有关圆形旋转磁场正确的是(CA.只要在定子绕组中通入三相交流电即可产生圆形旋转磁场B.必须向在空间上相差120度的定子绕组中通入三相交流电就可产生圆形旋转磁场C.只有向在空间上相差120度电角度的对称三相定子绕组中通入时间上相差120度的对称三相交流电才能产生圆形旋转磁场D.以上都不对17.在额定情况下运行的异步电动机,若电源电压突然下降,而负载转矩不变,则异步电动机各量的变化是(B )A.旋转磁场转速下降B.转子转速下降C.定子电流下降D.主磁通增大18.三相异步电动机拖动恒转矩负载,当进行变极调速时,应采用的联结方式为(A)A.Y—YYB.△—YYC.正串Y—反串Y19.变压器一次侧接在额定电压的电源上。
第一章 直流电机1-3 直流发电机和直流电动机中的电磁转矩 T 有何区别?它们是怎样产生的?而直流 发电机和直流电动机中的电枢电动势, E a 又有何区别?它们又是怎样产生的?解:直流发电机的电磁转矩 T 是制动性质的,直流电动机的电磁转矩 T 是驱(拖)动 性质的, 它们都是由载流导体在磁场中受到的电磁力, 形成了电磁转矩; 直流发电机的电枢 电动势 E a 大于电枢端电压 U ,直流电动机的电枢电动势 E a 小于电枢端电压 U ,电枢电动势 E a 都是运动导体切割磁场感应产生的。
1-4 直流电机有哪些主要部件?各起什么作用? 解:直流电机的主要部件有定子:主磁极(产生主极磁场) 、机座(机械支撑和导磁作 用)、换向极(改善换向) 、电刷(导入或导出电量) ;转子:电枢铁心(磁路的一部分,外 圆槽中安放电枢绕组) 、电枢绕组(感应电动势,流过电流,产生电磁转矩,实现机电能量 转换)、换向器(与电刷一起,整流或逆变)1-5 直流电机里的换向器在发电机和电动机中各起什么作用? 解:换向器与电刷滑动接触,在直流发电机中起整流作用,即把线圈(元件)内的交变 电整流成为电刷间方向不变的直流电。
在直流电动机中起逆变作用, 即把电刷间的直流电逆 变成线圈(元件)内的交变电,以保证电动机能向一个方向旋转。
1-6 一台 Z2 型直流发电机, P N 145kW ,U N 230V , n N 1450r /min, 求该发电机1-7 一台 Z2 型直流发电机, P N 160kW ,U N 220V, N 90%,n N 1500r / min,求该额定电流是多少?1-10 电枢反应对气隙磁场有何影响? 解:电枢反应使合成磁场发生畸变,磁路饱和时有去磁作用。
1-11 有一台四极直流电机,电枢绕组为单叠整距绕组, 每极磁通为 3.5× 10-2Wb ,电枢总导线数 N=152,转速 n 1200 r / min 。
《电机与拖动》复习题及答案第一章直流电机一、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。
(×)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。
(√)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。
(×)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。
(×)5、电刷装置是直流电机所特有的部件。
(×)6、电刷装置并不是直流电机所特有的部件。
(√)7、在直流电机中换向极的作用主要是帮助换向(√)8、在直流发电机中换向极的作用主要是帮助换向(√)二、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。
升高()。
(2)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U(1)20%;(2)大于20%;(3)小于20%。
三、多项选择题1、下列结构部件中属于直流电动机旋转部件的为(B C )A.主磁极B.电枢绕组C.换向器D.电刷2、下列结构部件中属于直流发电机旋转部件的为(B C )A.主磁极B.电枢绕组C.换向器D.电刷3、下列结构部件中属于直流电机旋转部件的为(B C )A.主磁极B.电枢绕组C.换向器D.电刷四、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。
换向极绕组与电枢组相串联的原因是:使随着电枢磁场的变化,换向极磁场也随之变化,即任何负载情况下都能抵消电枢反应的影响。
电机与拖动考试试题及答案一、单项选择题1. 电机的额定功率是指电机在额定电压、额定频率和额定负载下的输出功率。
这个说法()。
A. 正确B. 错误2. 三相异步电动机的同步转速是由()决定的。
A. 电源频率B. 磁极对数C. 电机转子的转速D. 电机定子的转速3. 在直流电动机中,换向器的作用是()。
A. 改变电流方向B. 增加电流大小C. 减少电流损耗D. 调节电机转速4. 电机的效率是指()。
A. 电机输出功率与输入功率之比B. 电机输入功率与输出功率之和C. 电机输入功率与输出功率之差D. 电机输出功率与电机额定功率之比5. 电机的启动电流通常()额定电流。
A. 大于B. 等于C. 小于D. 无法确定二、填空题6. 电机的额定电压是指电机在正常运行时所允许的______电压。
7. 电机的额定频率是指电机在正常运行时所允许的______频率。
8. 电机的额定负载是指电机在正常运行时所允许的______负载。
9. 电机的启动转矩是指电机在______时的转矩。
10. 电机的额定转速是指电机在______时的转速。
三、简答题11. 简述三相异步电动机的工作原理。
12. 何为电机的额定点?请列出电机的几个主要额定参数。
13. 说明直流电动机与交流电动机在结构和工作原理上的主要区别。
14. 电机在启动时为什么会产生较大的启动电流?这对电机有什么影响?15. 电机的效率是如何计算的?提高电机效率有哪些方法?四、计算题16. 已知一台三相异步电动机的额定功率为10kW,额定电压为380V,额定频率为50Hz,磁极对数为2,求其同步转速。
17. 如果上述电机的效率为90%,输入功率为12kW,请计算其输出功率和实际效率。
18. 一台直流电动机的额定电流为100A,额定电压为220V,求其额定功率。
19. 已知一台电机的效率为85%,输入功率为15kW,求其输出功率。
20. 一台电机的额定转速为1500rpm,实际转速为1450rpm,求其滑差率。
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-=、dtd Ne 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dtd 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dtd Ne 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所交链的磁链以同一个频率交变,所以在N1和N2中都会感应出电动势。
(2)按右手螺旋关系,标出Ф在N1和N2中感应出电动势e1和e2的正方向,如图中实线所示,感应电动势表达式分别为dtd Ne Φ11-=dtd Ne Φ22-= 当电流 i 增加时,Ф也增加,0>dtd Φ,由以上表达式可知,01<e 、02<e ,说明此时N1和N2中感应出电动势的实际方向与e1和e2的正方向相反,如图中虚线(与实线方向相反)所示。
第2章直流电机2.1 简答题1. 直流电动机的电枢绕组中为什么也有感应电动势?其方向与电流方向有何关系?他励直流发电机空载即电枢电流为零时,有没有电磁转矩?为什么?答:直流电动机的电枢绕组旋转时,电枢导体切割气隙磁场,在电枢绕组产生感应电动势,其方向与电枢电流方向相反,称为反电动势。
他励直流发电机空载即电枢电流为零(Ia=0)时,根据T=CtФIa,故电磁转矩T=0.2. 直流电机的电枢铁芯为什么必须采用硅钢片叠成,而机座和主磁极可以采用整块铁?为什么有的主磁极也采用薄钢板叠成?答:电枢铁芯旋转,电枢铁芯内的磁场是交变的,为了减少铁耗,用硅钢片叠成。
机座和主磁极的磁场是恒定的,故可以采用整块铁。
但是,由于电枢齿槽的影响,电枢旋转时主磁极极靴表面的磁场发生脉动,引起附加损耗,为了降低表面损耗,主磁极有时采用薄钢板叠成。
3. 什么是电机的可逆原理?接在直流电源上运行的直流电机,如何判别它是运行于发电机状态还是电动机状态?答:同一台电机(直流、交流)由于外界使用条件不同,既可以作发电机运行,也可以作电动机运行。
这个电机理论中普适的原理称为电机的可逆原理。
当端电压U<电枢电动势Ea,电枢电流Ia与Ea方向一致时,为发电机状态;当端电压U>电枢电动势Ea,电枢电流Ia与Ea方向相反时,为电动机状态;4. 如果将电枢装在定子上,主磁极装在转子上,换向器和电刷如何安装,才能作直流电机运行?答:这种结构是旋转磁极式,因电刷必须与主极相对静止,所以电刷也应装在转子上;而换向器必须与电枢相对静止,所以换向器应装在定子上。
5.直流电机电枢绕组是旋转的,而电枢绕组中的电流又是交流电,试问电枢电流所建立的磁场在空间上是恒定的还是交变或旋转的,为什么?答:是恒定的。
因为主磁极N或S下的电枢导体的电流方向不变。
6.直流电机的主磁通既交链电枢绕组,又交链励磁绕组,为什么只有电枢绕组中有感应电动势,而在励磁绕组中没有感应电动势?答:主磁通对励磁绕组来说是恒定不变的,因此励磁绕组中没有感应电动势;主磁通对电枢绕组来说是交变的,故在电枢绕组中会产生感应电动势。
7. 如何改变他励和并励直流发电机的端电压极性?答:他励:使电机反转;或将励磁电压反接;并励:励磁绕组反接,同时将电机反转。
8. 什么是电枢反应?对电机有什么影响?答:直流电机带上负载运行后,电枢里有电流流过,电枢电流产生电枢磁场,电枢磁场的出现有可能对主极磁场产生影响,这种影响称为电枢反应。
电枢反应的结果是负载后每极下总的磁通量比空载时要少。
而且电枢电流越大,这个现象越严重。
2.2 计算题1. 某直流发电机的额定功率P N =145KW ,额定电压U N =230V ,额定转速n N =1450r/min ,额定效率η=90%,求该发电机的额定电流、额定运行时的输入功率?解: )(630230145000A U P I I U P N N N N N N ===⇒= )(1619.0145000kW P P NNIN ===η2. 某直流电动机的额定功率P N =22KW ,额定电压U N =220V ,额定效率η=83%,求该电动机的额定电流、额定运行时的输入功率?解: )(48.12083.022022000A U P I I U P NN N N N N N N =⨯==⇒=ηη)(5.26)(2650548.120220kW W I U P N N IN ==⨯==3. 某四极直流电机,电枢槽数z=36,单叠绕组,每槽导体数为6,每极磁通为2.2×10-2Wb ,电枢电流为Ia=800A ,试问:电磁转矩和支路电流分别是多少?解: 395.342236622=⨯⨯⨯==ππa pN C T)(35.605800102.2395.342m N I C T a T em ⋅=⨯⨯⨯==-Φ支路电流:A a I i a a 20048002===4. 某他励直流电动机的额定电压U N =220V ,额定电流电流为I N =10A ,额定转速n N =1500r/min ,电枢回路总电阻R a =0.5Ω,试求: (1)额定负载时的电磁功率和电磁转矩;(2)保持额定时励磁电流及总负载转矩不变时,端电压降为190V ,则稳定后的电枢电流和转速是多少?(忽略电枢反应)解: (1)由于他励Ia N = I N =10A ,所以V R I U E a N N aN 2155.010220=⨯-=-=)(215010215W I E P a a M =⨯==)(7.1315002602150260m N n P P T N M NM⋅=⨯⨯=⨯==ππΩ(2)由于fN f I I =不变,忽略电枢反应,则有N ΦΦ=,又因总负载转矩不变 则10=====N aN NT N T a I I C T C T I ΦΦ A 1855.010190=⨯-=-=a a a R I U E V由于N ΦΦ=,所以12912151500185=⨯=⨯=⇒=aN N a a N aN E n E n n E n E r/min 5. 某并励直流电动机在某负载时的转速为n=1000r/min ,电枢电流为Ia=40A ,端电压为U=110V ,电枢回路总电阻为R a =0.045Ω,其他条件不变,但总负载转矩T L 增大为原来的4倍,试求:稳定后的电枢电流及转速分别为多少?(忽略电枢反应)解:当负载为T L 时,2.108045.040110=⨯-=-=a a a R I U E V当负载为L L T T 4='时, 稳定后16040444=⨯==='='a T LT L aI C T C T I ΦΦ A 8.102045.0160110=⨯-='-='a a aR I U E V 由于Ф不变,1.9502.10810008.102=⨯='='⇒''=a a a a E n E n n E n E r/min第3章 直流电动机的电力拖动3.1 简答题1. 写出他励直流电动机的固有机械特性方程式,说明各物理量的含义,并绘制机械特性曲线。
答: em NT e aN e T C C R C n 2N U Φ-Φ=; 其中,n---转速;U N ---额定电压;Ce---电动势常数; Ct---转矩常数; ΦN ---每极磁通;Tem---电磁转矩。
2. 一般的他励直流电动机为什么不能直接启动?采用什么启动方法较好? 答:直接启动由于电枢电动势0=Φ=n C E e a ,最初启动电流aS R UI =,若直接启动,由于a R 很小,S I 会十几倍甚至几十倍于额定电流,无法换向,也会过热,因此,不能直接启动;较好的启动方法是降低电源电压启动,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max a S I I ≤,直到N U U =,启动便结束。
3.直流电动机的电磁转矩是拖动性的转矩,电磁转矩增大时,转速似乎应该上升,但从直流电动机的转速和转矩特性看,电磁转矩增大时,转速反而下降,这是什么原因?答: 电磁转矩a T I C Φ=em T ; 当T em 增大,则电枢电流I a 增大,反电动势a a a a R I U E -=降低,而反电动势n C E e a Φ=,所以转速n 下降。
4. 请例举几种直流电动机的制动方法,并简要说明其工作原理。
答:1)能耗制动:当需要制动时,将开关S 投向制动电阻RB 上,电动机便进入能耗制动状态。
2)反接制动:反接制动分为电压反接制动和倒拉反接制动两种。
3)回馈制动:电动状态下运行的电动机,在某种条件下(如电动机拖动的机车下坡时)会出现运行转速n 高于理想空载转速n0的情况,此时Ea>U ,电枢电流反向,电磁转矩的方向也随之改变:由驱动转矩变成制动转矩。
从能量传递方向看,电机处于发电状态,将机车下坡时失去的位能变成电能回馈给电网,这种状态称为回馈制动状态。
3.2 计算题1.他励直流电动机额定数据为:P N =22kW ,U N =220V ,I N =115A ,n N =1500r/min ,电枢回路总电阻R a =0.1Ω,忽略空载转矩T 0,电动机带额定负载运行时,要求把转速降到1000r/min ,若采用电枢串电阻调速,需要串入的电阻值?解:139.015001.0115220=⨯-=-=ΦN a N N N e n R I U C 7.1582139.02200==Φ=N e N C U n r/min 额定转速降落m in /7.8215007.15820r n n n N =-=-=∆串电阻后转速降落m in /7.58210007.15820r n n n =-=-=∆,设电枢串电阻为R ,则有Na a n n R R R ∆∆=+,所以Ω=-⨯=-∆∆=605.0)17.827.582(1.0a a N R R n n R 或:如果负载不变则电枢电流不变,NN e N a I n C U R R 'Φ-=+Ω,可求出外串电阻ΩR 。