电机与电力拖动基础作业

变压器1、变压器有哪些主要部件，它们的主要作用是什么？答：铁心: 构成变压器的磁路,同时又起着器身的骨架作用。

绕组: 构成变压器的电路,它是变压器输入和输出电能的电气回路。

分接开关: 变压器为了调压而在高压绕组引出分接头,分接开关用以切换分接头,从而实现变压器调压。

油箱和冷却装置: 油箱容纳器身,盛变压器油,兼有散热冷却作用。

绝缘套管: 变压器绕组引线需借助于绝缘套管与外电路连接，使带电的绕组引线与接地的油箱绝缘。

2、变压器的主磁通和漏磁通之间有哪些主要区别？答：由于磁通所经路径不同，把磁通分成主磁通和漏磁通，便于分别考虑它们各自的特性，从而把非线性问题和线性问题分别予以处理区别：1. 在路径上，主磁通经过铁心磁路闭合，而漏磁通经过非铁磁性物质磁路闭合。

2．在数量上，主磁通约占总磁通的99%以上，而漏磁通却不足1%。

3．在性质上，主磁通磁路饱和，φ0与I呈非线性关系，而漏磁通磁路不饱和，φ1σ与I1呈线性关系。

4．在作用上，主磁通在二次绕组感应电动势，接上负载就有电能输出， 起传递能量的媒介作用，而漏磁通仅在本绕组感应电动势，只起了漏抗压降的作用。

3、变压器的空载电流的性质和作用如何？答：作用：变压器空载电流的绝大部分用来供励磁，即产生主磁通，另有很小一部分用来供给变压器铁心损耗，前者属无功性质，称为空载电流的无功分量，后者属有功性质，称为空载电流的有功分量。

性质：由于变压器空载电流的无功分量总是远远大于有功分量，故空载电流属感性无功性质，它使电网的功率因数降低，输送有功功率减小。

4、变压器空载运行时，是否要从电网取得功率？这些功率属于什么性质？起什么作用？答：要从电网取得功率，供给变压器本身功率损耗，它转化成热能散逸到周围介质中。

小负荷用户使用大容量变压器时，在经济技术两方面都不合理。

对电网来说，由于变压器容量大，励磁电流较大，而负荷小，电流负载分量小，使电网功率因数降低，输送有功功率能力下降，对用户来说，投资增大，空载损耗也较大，变压器效率低。

单选题1. 一台他励直流发电机转速为额定运行状态下降到原来的60%，而励磁电流，电枢电流都不变，则_______.(5分)(A) E a下降到原来的60%(B) T下降到原来的60%(C) E a和T都下降到原来的60%(D) 端电压下降到原来的60%参考答案：A2. 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_______。

(5分)(A) 等于20%(B) 大于20%(C) 小于20%(D) 不确定参考答案：B3. 直流发电机主磁极磁通产生感应电动势存在于_______中。

(5分)(A) 电枢绕组(B) 励磁绕组(C) 电枢绕组和励磁绕组(D) 都不存在参考答案：A4. 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______ _。

(5分)(A) 能耗制动状态(B) 反接制动状态(C) 倒拉反转状态(D) 回馈制动状态参考答案：C5. 直流电动机采用降低电源电压的方法起动，其目的是_______。

(5分)(A) 为了使起动过程平稳(B) 为了减小起动电流(C) 为了减小起动时电枢感应电势(D) 为了减小起动电压参考答案：B6. 恒速运行的电力拖动系统中，已知电动机电磁转矩为80N∙m，忽略空载转矩，传动机构效率为0.8，速比为10，未折算前实际负载转矩为_______。

(5分)(A) 8N∙m(C) 80N∙m(D) 640N∙m参考答案：D判断题7. 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。

(5分)正确错误参考答案：错误解题思路：8. 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。

(5分)正确错误参考答案：正确解题思路：9. 一台并励直流发电机，正转能自励，若反转也能自励。

(5分)正确错误参考答案：错误解题思路：10. 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。

《电机与电力拖动基础》试卷一《电机与电力拖动基础》试卷一一、一、 填空题（每空1分，共20分）分）1、 他励直流电动机的机械特性是指在 电动机处于稳态运行 的条件下转速 和 电磁转矩 的关系。

的关系。

2、直流电动机的起动方法有： 电枢回路串电阻 和 降压起动 。

3 3、、一台接到电源频率固定的变压器，在忽略漏磁阻抗压降的条件下，其主磁通的大小决定于 输入电压 的大小，而与磁路的的大小，而与磁路的 基本无关，其主基本无关，其主磁通与励磁电流成 正比 关系。

关系。

4、变压器带负载运行时，若负载增大，其铁损耗将 不变 ，铜损耗 增大 （忽略漏磁阻抗压降的影响）。

5、当变压器负载（φ2>0˚）一定，电源电压下降，则空载电流I 0减小 ，铁损耗P Fe 减小 。

6、采用 短矩绕组 绕组和 分布绕组 绕组可以有效的削弱谐波分量，同时使基波分量 减小 （增大和减小）。

7、当s 在 0~1 范围内，三相异步电动机运行于电动状态，此时电磁转矩性质为 驱动性质 ；在 小于1 的范围内运行于发电机状态，此时电磁转矩性质为 制动性质 。

8、三相异步电动机根据转子不同可分为 笼型 和 绕线 两类。

两类。

根据磁滞回线 剩磁 的大小，铁磁材料分为硬磁材料和软磁材料。

3. 电力拖动系统是由电力拖动系统是由 电动机 拖动机械机构工作的系统。

拖动机械机构工作的系统。

4. 直流电动机的励磁方式包括直流电动机的励磁方式包括 他励 、并励、串励和 复励 ，其中，其中 他 励直流电动机更适合于电动机控制的场合。

5. 电机绕组有两种形式，分别为电机绕组有两种形式，分别为 叠 绕组和绕组和 波 绕组。

使用于高电压的为绕组。

使用于高电压的为 波绕组，使用于大电流的为绕组，使用于大电流的为 叠 绕组。

绕组。

6. 直流电机电枢磁场对空载主磁场的影响称为 电枢反应 。

7. 直流电机在直流电机在 主磁 极之间常安装换向极改善换向。

换向极的位置恰好也是极之间常安装换向极改善换向。

第二章2-2 变压器为什么不能直接改变直流电的电压等级，而能改变交流电的电压等级，其原理是什么?答：因为只有变化的磁通才能在线圈中感应出电势，变压器不能用来变换直流电压。

因为若是变压器一次绕组接直流电源，所产生的主磁通是恒定磁通，即不会在变压器一、二次绕组中产生感应电动势，二次绕组的输出电压为零，输出功率也为零。

2-4 一台频率为50Hz 、额定电压为220V/110V 的变压器，如果接在60Hz 电网上运行，如果额定电压不变，则主磁通、励磁电流会如何变化? 答：根据变压器一次侧的电压平衡方程1N 111m 4.44U E f N Φ≈=150Hz f =时，1Nm5014.4450U N Φ=⨯；160Hz f =时，1N m6014.4460U N Φ=⨯，所以m60m5056ΦΦ=即主磁通为原来的5/6。

若不考虑磁路的饱和效应，主磁通与空载电流（励磁电流）成正比，空载电流将减小。

2-9 变压器在做空载试验时为什么通常在低压侧进行，而在做短路实验时又在高压侧进行? 答：在做变压器空载实验时，为了便于测量同时安全起见，应当在变压器低压侧加电源电压，让高压侧开路。

在实验过程中应当将激磁电流由小到大递升到1.15NU 左右时，只能一个方向调节，中途不得有反方向来回升降。

否则，由于铁芯的磁滞现象，会影响测量的准确性。

在做变压器短路实验时，电流较大，外加电压很小，为了便于测量，通常在高压侧加电压，将低压侧短路。

在实验过程中应注意为了避免过大的短路电流，短路实验在较低的电压下进行，通常以短路电流达到额定值为限；外加电压应从零开始逐渐增大，直到短路电流约等于1.2倍额定电流；在实验过程中要注意变压器的温升。

2-12 一台三相变压器，额定容量750N S KVA =，额定电压12/10/0.4N N U U KV =，采用Y ，d 连接，试求：（1）一、二次侧的额定电流；（2）一、二次侧绕组的额定电压和额定电流。

电机与电力拖动基础(专升本)阶段性作业4总分: 100分考试时间:分钟单选题1. 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_______。

(5分)(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(D) 定子串接电抗的人为机械特性参考答案：A2. 同步发电机定子旋转磁场具有的特点为_______。

(5分)(A) 其磁极数和转速与转子同，但转向不同(B) 其磁极数和转向与转子同，但转速不同(C) 其转速和转向与转子同，而磁极对数也同(D) 其转速和转向与转子同，而磁极对数不同参考答案：A3. 国产额定转速为1450r/min的三相感应电动机为_______极电机。

(5分)(A) 2(B) 4(C) 6(D) 8参考答案：B4. 下面_______起动方法，可以使起动电压降为直接起动的0.5倍，起动电流降为直接起动的0.25，起动转矩也是直接起动的0.25倍.(5分)(A) 直接起动(B) 串电抗启动(C) Y—△降压起动(D) 自耦变压器降压起动参考答案：D5. 三相绕线转子异步电动机拖动起重机的主钩，提升重物时电动机运行于正向电动状态，若在转子回路串接三相对称电阻下放重物时，电动机运行状态是_______。

(5分)(A) 能耗制动运行(B) 反向回馈制动运行(C) 倒拉反转运行(D) 反接制动运行参考答案：C6. 加在同步发电机定子绕组上的三相对称电压大小不变，定子电流最小的是_______。

(5分)(A) 取出转子(B) 转子在同步转速不加励磁(C) 转子在同步速旋转加励磁(D) 以上都不正确参考答案：D判断题7. 三相绕线转子异步电动机转子回路串入电阻可以增大起动转矩，串入电阻值越大，起动转矩也越大。

(5分)正确错误参考答案：错误解题思路：8. 三相绕线转子异步电动机提升位能性恒转矩负载，当转子回路串接适当的电阻值时，重物将停在空中。

第1次作业一、单项选择题（本大题共60分，共30小题，每小题2分）1.所谓变压器的（）AU是指原边加额定电压、负载功率因数一定，空载与负载时副边端电压之差（扇。

-U2）用额定电压如的百分数表示的数值。

A.外特性B.电压变化率C.效率2.用电动机作为原动机的拖动称为电力拖动。

下图（）是正确的电力拖动系统组成图。

旋转运动方程式的实用形式T-0 = 竺空，皿2称为（）。

3.375 dtA.转动惯量B.机械角速度C.飞轮矩4.负载的机械特性如下图所示，该负载属于（）。

A.位能性恒转矩负载B.泵类负载C.反抗性恒转矩负载根据直线运动方程式竺,E = F”贝5.出£A.物体加速运动B.物体减速运动C.物体匀速运动6.异步电机转子绕组向定子折算后，转子（）保持不变。

A.电动势B.阻抗C.功率7.根据折算前后异步电机转子（）保持不变的原则，设想把实际电动机的转子抽出，换上一个等效转子，其绕组的相数、每相串联匝数和绕组系数都与定子绕组一样。

这种方法称为转子绕组向定子折算。

A.电动势B.磁通势C.阻抗8.负载的机械特性如下图所示，该负载属于（）。

A.彳立能T斩亘转矩负载B.恒功率负载C.反抗性恒转矩负载9.考虑传动损耗转矩的实际位能性恒转矩负载机械特性如下图所示，下放重物时（n<0）,损耗转矩由（）提供。

B.电动机和负载共同C.负载10.变压器的（）是指原边加额定电压，负载功率因数一定时，副边端电压随负载电流变化的关系，即U2=f（T2）oA.外特性B.电压变化率C.效率根据直线运动方程式F-F L^m—.如果物体加速运动，贝U（）。

11.dtA.F>F,.B.F=F LC. 512.负载机械特性如下图所示，但是未标出横坐标，横坐标应该是（）。

A. U NB.IdC.'L13.变压器在纯电阻和感性负载时，外特性是（）。

A.水平的B.下降的C.上翘的14.异步电机转子绕组向定子折算后，转子（）保持不变。

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变为直流电。

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 (14)第五章变压器 (29)第六章交流电机的旋转磁场理论 (43)第七章异步电机原理 (44)第八章同步电机原理 (51)第九章交流电机拖动基础 (61)第十章电力拖动系统电动机的选择 (73)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tΦN 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回路，也可以说电路是电流所流经的路径。

磁路与电路之间有许多相似性，两者所遵循的基本定律相似，即KCL：在任一节点处都遵守基尔霍夫第一定律约束；KVL：在任一回路中都遵守基尔霍夫第二定律；另外，磁路与电路都有各自的欧姆定律。

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 ；Tem2、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。

电机与拖动试卷及参考答案一、、填空题（每空1分，共30分）1．直流发电机中的电磁转矩方向与转子的旋转方向（相反），因此电磁转矩为（阻力）转矩；直流电动机中的电磁转矩方向与转子的旋转方向（相同），因此电磁转矩为（动力）转矩。

2．接触器主要由（电磁机构）、（触点系统）、（灭弧装置）等三大部分组成。

3．空气阻尼式时间继电器主要由（电磁机构）、（触点系统）和（延时机构）三部份组成。

若要将通电延时型改成断电延时型，只需将（电磁机构翻转180度）。

4、用Y-△降压起动时,起动电流为直接用△接法起动时的（1/3）,所以对降低（起动电流）很有效。

但启动转矩也只有直接用△接法启动时（1/3），因此只适用于空载或轻载启动。

5．反接制动时，当电机转速接近于（0）时，应及时（切断电源），防止电机（反转）。

6、伺服电动机为了防止（反转）现象的发生，采用（增大转子电阻）的方法。

7、步进电动机是一种把（电脉冲）信号转换成（角位移或线位移）信号的控制电机。

8．分磁环的作用是使（产生的合成吸力始终大于弹簧的反作用力），以消除（衔铁的振动和噪声）现象；三相交流电磁机构是否需要分磁环（不需要）。

9．单相异步电动机定子绕组中产生的磁场是（脉动磁场），可分解为（正向旋转磁场）和（反向旋转磁场）两部分。

10．熔断器又叫保险丝，用于电路的（短路）保护，使用时应（串）接在电路中。

二、判断题（每小题1分，共10分）。

（×）1．一台额定电压为220V的交流接触器在交流220V和直流220V的电源上均可使用。

（×）2．三相笼型异步电动机的电气控制线路，如果使用热继电器作过载保护，就不必再装设熔断器作短路保护。

（×）3．交流电动机由于通入的是交流电，因此它的转速也是不断变化的，而直流电动机则其转速是恒定不变的。

（ × ）4．转差率S 是分析异步电动机运行性能的一个重要参数，当电动机转速越快时，则对应的转差率也就越大。