电机与拖动基础习题解答第六章
武汉纺织大学
第六章
6 . 1 题6 . 1图所示的某车床电力拖动系统中,已知切削力F=2 000 N ,工件直径d=150 mm ,电动机转速n=1 450 r /min,减速箱的三级转速比1j =2 ,2j =1.5 ,3j =2 ,各转轴的飞轮矩为
2a
GD =3. 5 N ·2m (指电动机轴), 2b GD = 2 N·2m ,2c GD =2 . 7 N·2m ,2
d GD =9 N·2m ,各级传动效率1η=2η=3η=90% ,求:
题6 . 1图
( 1 )切削功率; ( 2 )电动机输出功率; ( 3 )系统总飞轮矩;
( 4 )忽略电动机空载转矩时,电动机电磁转矩; ( 5 )车床开车但未切削时,若电动机加速度
dt
dn =800 r /min ·1
-s ,忽略电动机空载转矩但不忽略传动机构的转矩损耗,求电动机电磁转矩。
解: ( 1 )切削转矩 1502
15.020002=?=?=d F T N ·m
工件转速 min /7.2412
5.121450321r j j j n n f =??==
切削功率 KW n T T P f
f 796.360
107.2411416.321506023=????=?=Ω=-π
( 2 )电动机输出功率 KW P
P 207.59
.09.09.0796
.33
212=??=
=ηηη
( 3 )系统总飞轮矩 23
22212
222122122
2
j j j GD j j GD j GD GD GD d
c b a
+++=
=55.42
5.1295.127.2225.3222222=??+?++ 2
.m N
( 4 )电动机电磁转矩 m N n P P T M .29.341450
1416.3210207.56060/2322=????==Ω=
π
( 5 ) dt dn GD T a M 3752=+12121)(3751ηdt dn j GD b +2
1222121
)
(3751ηηdt dn j j GD c
+3
2123222121
)
(3751ηηηdt dn j j j GD d =?375800(3.5+9.0222?+2229.05.127.2??+32229
.025.129
???) =?375
800
4.769=10.17 2.m N
6 . 2 龙门刨床的主传动机构如题6. 2图所示。齿轮1与电动机轴直接相连,经过齿轮2 、 3 、 4 、 5依次传动到齿轮6 ,再与工作台1G 的齿条啮合,各齿轮及运动物体的数据列于 题6 .2表。切削力F=9 800 N ,切削速度v =43 m /min,传动效率η=80% ,齿轮6的齿距6K t =20 mm ,电动机转子飞轮矩2
GD =230 N ·2
m ,工作台与导轨的摩擦系数μ=0. 1 。试计算: ( 1 )折算到电动机轴上的总飞轮矩及自载转矩(包括切削转矩及摩擦转矩两部分); ( 2 )切削时电动机输出的功率。
题6. 2图
解: ( 1 ) 两根轴之间的转速比与两个相啮合的齿轮的齿数成反比,
75.220551==
j 68.138642==j 6.230
783==j
齿轮6的圆周长为 m S 56.17802.0=?=
切削速度v =43 m /min=s m s m /717.0/60
43
=
与工作台相啮合的齿轮6的转速为 nin r n /564.2756
.143
6==
传动机构的转速比 04.1230
7838642055321=??==j j j j
与切削速度对应的电动机的转速为min /87.33104.12564.276r j n n =?=?=
工件和工作台折算到电动机轴上的飞轮矩为
2
2
222212
.74.4187
.331717.0)980014700(365)(365m N n v G G GD Z
=?+?=+?=
折算到电动机轴上的总飞轮矩为
2
23
2221262221252421232221
2
2
)Z
GD j j j GD j j GD GD j GD GD GD GD GD +++++++=（
=(230+8.25)+74.416
.268.175.220
.13768.175.225.3780.5675.260.1920.402
22222+??+?+++
=293.24 N .2
m
工作台与导轨的摩擦力为 N G G F 2450)980014700(1.0)(210=+?=+=μ
切削力和摩擦力在齿轮6上上产生的自载转矩为
m N R F F T Lg .44.3041256
.1)98002450()(0=?
+=?+=π
( 2 ) 自载转矩折算到电动机轴上的阻转矩为
m N j T T Lg L .76.3158
.004.1244
.3041=?=
=
η
切削时电动机输出的功率为
KW n T T P L L 974.1060
1087.3311416.3276.3156023
=????=?=Ω=-π
6.3 起重机的传动机构如题6.3图所示，图中各部件的数据列于题6.3表。
起吊速度为12 m /min,起吊重物时传动机构 效率η=70% 。试计算:
( 1 )折算到电动机轴上的系统总飞轮矩; ( 2 )重物吊起及下放时折算到电动机轴上的 负载转矩,其中重物、导轮8及吊钩三者的转矩 折算值;
( 3 )空钩吊起及下放时折算到电动机轴上的 负载转矩,其中导轮8与吊钩的转矩折算值为多 少?传动机构损耗转矩为多少?(可近似认为吊重 物与不吊重物时,传动机构损耗转矩相等)
题6.3图
解: ( 1 ) 双头蜗杆相当于齿数为2的齿轮,则蜗杆与蜗轮的转速比为 152
30
1==
j
安装齿轮3与齿轮6的两根轴的转速比为33.415
65
2==j
卷筒5与导轮7的转速比为 3.0500
150
3==
j
导轮8是动滑轮,钢丝绳的运行速度是重物提升速度的2倍,则卷筒5的转速为
min /28.155
.012225r D v n =??==
ππ
电动机的转速为 min /99233.41528.15215r j j n n =??==
吊钩、重物、导轮8折算到电动机轴上的飞轮矩为
2
Z
GD =36522n
Gv ?=2
2
9922.01960049087365?++?）（=0.3 N ·m 2
折算到电动机轴上的系统总飞轮矩为
2
2
3
2221282
72221262521242322
21
2
)(Z GD j j j GD GD j j GD GD j GD GD GD GD GD ++++++++=
=(5.59+0.98)3.03.033.41592
.392.333.41500.29400.981505.1794.22
22222+??++?++++
=6.57+0.09+0.093+0.02+0.3=7.073 N ·m 2
( 2 ) 重物、导轮8及吊钩在卷筒5上产生的负载转矩为
m N R F T .25222
5.0)1960049087(215=?++?=?=
重物吊起时折算到电动机轴上的负载转矩为
m N j j T T L .4.557
.033.4152522215=??==
η
其中重物折算到电动机轴上的负载转矩为
m N T .9.537
.033.415125.0196002110=?????=
导轮8折算到电动机轴上的负载转矩为
m N T .2.07
.033.415125.087218=?????=
吊钩折算到电动机轴上的负载转矩为
m N T .3.17
.033.415125.0490219=?????=
若下放时传动机构效率与提升时相等，则重物下放时折算到电动机轴上的负载转矩为
m N j j T T L .18.2733
.4157
.02522215=??=?=
'η
其中重物折算到电动机轴上的负载转矩为
m N T .4.2633
.4157.025.0196002110
=????='
导轮8折算到电动机轴上的负载转矩为
m N T .12.033
.4157.025.087218=????=
'
吊钩折算到电动机轴上的负载转矩为
m N T .66.033
.4157.025.0490219=????=
'
( 3 )空钩吊起时导轮8与吊钩在卷筒5上产生的负载转矩为
m N T .722
5.0)49087(215=?+?=
'
不考虑传动损耗时折算到电动机轴上的负载转矩为
m N j j T T L .1.133
.41572
2155=?='=
考虑传动损耗时折算到电动机轴上的负载转矩为
m N T T L L .57.17
.01
.15
5==
=
'η
传动损耗转矩为m N T T T L L
.47.01.157.1550=-=-'=
空钩下放时折算到电动机轴上的负载转矩为
m N T T L L
.77.07.01.155=?==''η
6 . 4 一台他励直流电动机的额定数据为: N P =54 kW ,N U =220 V ,N I =270 A ,
N n =1 150 r /min 。估算额定运行时的aN E ,再计算N e C Φ、N T 、0n ,最后画出固有机械特性。
解: 估算额定运行时的V U E N aN 20922095.095.0=?==
m i n )//(182.01150
209
r V n E C N aN N e ===Φ
m N I C I C T N N e N N T N .29.469270182.055.955.9=??=Φ=Φ= min /1209182
.02200r C U n N e N ==Φ=
在n-T 直角坐标系中过点A(1209,0)和点B(1150,469.29)作直线,该直线就是他励直流电动机
的固有机械特性,如题6.4图所示。
6 .5 一台他励直流电动机的额定数据为: N P =
7 . 5 kW , N U = 220 V , N I =40 A ,
N n =1 000 r /min,a R =0 . 5 Ω。拖动L T =0 . 5 N T 恒转矩负载运行时电动机的转速及电枢电
n/(r/min)
1150 T/N.m
469.29 题6.4图
流是多大?
解: V I R U n C E N a N N N e aN 200405.0220=?-=-=Φ=
1
m i n ./2.01000200-===Φr V n E C N aN N e min /11002
.02200r C U n N e N ==Φ=
由a N T I C T Φ=可知,当L T =0 . 5 N T 时,A I I N a 20405.05.0=?==
min /10505011002
.020
5.0110000r I C R n n n n a N e a =-=?-=Φ-=?-=
6 . 6 画出习题6 . 4中那台电动机电枢回路串入R=0 .1a R 和电压降到U=150 V 的两条人为 机械特性曲线。
解: 电枢回路串入电阻R=0 .1a R 后的总电阻为 a a R R R R 1.1=+=',设带额定负载时的转
速降为n ?,则1.1='
=??a
N R R n n m i n
/65)11501209(1.11.1r n n N =-?=?=?
min /11446512090r n n n =-=?-=
在n-T 直角坐标系中,过点C(1209,0)和点D(1144,469.29)作出的直线就是电动机电枢回路串
电阻时的人为机械特性,如题6.6图所示。
设电压降到U=150 V 时的理想空载转速为0
n ',则有N
U U
n n =
'00
min /8241209220
150
00
r n U U n N =?=?='
带额定负载时的转速为 min /765598240
r n n n N =-=?-'=
过点E (824,0)和点F (765,469.29)作出的直线就是电动机降压时的人为机械特性,如题6.6图 所示。
题6.6图
6 .
7 写出题6 . 7图所示各种情况下系统的运动方程,并说明系统的运行状态。(图中标 明的转速n 的方向为参考方向,T 、 L T 的方向为实际作用方向)
T/N.m
469.29 1144
题6 . 7图
解: (a) T -L T =3752GD dt
dn
L T >T 则dt dn <0 系统减速运行;
(b) -T -L T =3752GD dt
dn
dt dn <0 系统减速运行;
(c) T +L T =375
2GD dt dn
dt dn >0 系统加速运行;
(d) -T -L T =3752GD dt
dn
dt dn <0 系统减速运行;
(e) -T +L T =3752GD dt
dn
T =L T dt dn =0 系统稳速运行。
6 . 8 题6 . 8图为5类电力拖动系统的机械特性图,试判断哪些系统是稳定的,哪些 系统是不稳定的。
题6 . 8图
解: 系统稳定运行的必要条件是机械特性曲线T 与负载特性曲线L T 有交点,图中5类电力拖动系统都能满足要求;充分条件是dn dT dT L ,只有同时满足充分必要条件的系统才能稳定运行。 (a) dn dT <0 dn dT L =0 则dn dT 系统是稳定的; (b) dn dT >0 dn dT L >0 图中可见dn dT 系统是稳定的; (c) dn dT <0 dn dT L >0 则dn dT 系统是稳定的; (d) dn dT <0 dn dT L >0 则dn dT 系统是稳定的; (e) dn dT >0 dn dT L =0 则dn dT >dn dT L 系统是不稳定的 6 . 9 一台他励直流电动机的额定数据为: N P = 7 . 5 kW , N U =220 V , N I =85 .2 A , N n =750 r /min, a R =0 . 13 Ω。拟采用三级起动,最大起动电流限制在额定电流的2 . 5倍,求 各段的起动电阻值为多少。 解: 最大起动电流 A I I N 2132.855.25.21=?== 最大起动电阻 213 220 13= =I U R N ≈1Ω 起动电流比 33 313 .01 = =a R R β≈2 26.013.021=?==a R R βΩ 第一段外串电阻为 13.013.026.011=-=-=Ωa R R R Ω 52.013.0422=?==a R R βΩ 第二段外串电阻为 26.026.052.0122=-=-=ΩR R R Ω 04.113.0833=?==a R R βΩ 第三段外串电阻为 52.052.004.1233=-=-=ΩR R R Ω 6 .10 一台他励直流电动机的额定数据为: N P =1 7 kW , N U =220 V , N I =90 A , N n =1 500 r /min, a R =0 . 147 Ω。试计算: ( 1 )直接起动时的电流为多少? ( 2 )若限制最大起动电流为额定电流的两倍,有几种方法可以做到?并计算出所采用方法的参数为多少。 解: ( 1 )直接起动时的电流为 A R U I a N st 6.1496147 .0220 === ( 2 )限制最大起动电流为额定电流的两倍,有两种方法,一是降低电源电压,二是电枢回路 串电阻。 电源电压应降低为 V R I U a N 5.26147.09022=??== 电枢回路串入电阻为 075.1147.0222.1147.090 2220 2=-=-?=-=a N N R I U R Ω 6 . 11 一台他励直流电动机额定功率N P =29 kW , N U =440 V , N I =76 A , N n =1 000 r /min, a R =0.376 Ω。采用电枢回路串电阻方法调速,已知最大静差率为max δ=30 %,试计算: ( 1 )调速范围; ( 2电枢回路串入的最大电阻值; ( 3 )拖动额定负载转矩运行在最低转速时电动机输出功率和外串电阻上消耗的功率。 解: ( 1 ) V I R U n C E N a N N N e aN 41176376.0440=?-=-=Φ= 1 m i n ./411.01000 411-===Φr V n E C N aN N e min /7076411 .0376.0r I C R n N N e a N =?=Φ= ? min /10707010000r n n n N N =+=?+= 调速范围 12.6) 3.01(703 .01000)1(max max max min max =-??=-?==δδN n n n n D ( 2 ) min /16312 .61000 max min r D n n === min /9071631070min 0r n n n =-=-=? 带额定负载电枢回路串入最大电阻R 与不串电阻时的转速降落之比为 a a N R R R n n += ?? 496.4)170907(376.0)1(=-?=-??=N a n n R R Ω ( 3 ) N N T N I C T Φ==N N e I C Φ55.9=m N .29876411.055.9=?? 拖动额定负载转矩运行在最低转速时电动机输出功率为 KW W n T T P N N 086.5508660 1631416.322986022==???=? =Ω=π 外串电阻上消耗的功率为 KW W R I P N 968.2525968496.47622 ==?==? 6 .12 一台他励直流电动机额定电压N U =440 V , N I =76 A , N n = 1 000 r /min, a R =0 . 377 Ω,拖动位能性恒转矩负载,大小为L T =0. 8 N T 。忽略空载转矩与传动机构损耗, 计算: ( 1 )在电枢回路中串入电阻1R =3 . 48 Ω时电动机的稳定转速; ( 2 )若采用电枢回路串电阻的方法下放负载,下放时电机的转速n=500 r /min,求电枢回路应串入的电阻值; ( 3 )若采用能耗制动运行下放重物,转速仍为n=500 r /min,求电枢回路应串入的电阻值。 解: ( 1 ) 1min ./411.01000 76 377.0440-=?-=-=Φr V n I R U C N N a N N e min /1070411 .0440 0r C U n N e N ==Φ= m i n /70100010700r n n n N N =-=-=? 设在电枢回路中串入电阻1R =3 . 48 Ω时电动机的转速降为n ?,转速降与电阻成正比, 与 转矩成正比,则 min /5738.0377 .0377 .048.3701r T T R R R n n N L a a N =?+?=?+??=? min /49757310700r n n n =-=?-= ( 2 ) min /500r n -= min /1570)500(10700r n n n =--=-=? 设电枢回路应串入的电阻值为2R ,则有N L a a N T T R R R n n +=??2 2R =a L N N R T T n n )1( -??=19.10377.0)18.0701570( =?-?Ω ( 3 )能耗制动运行时 0=U 00=n n n n -=?0=min /500)500(0r =-- 设电枢回路应串入的电阻值为3R 3R =a L N N R T T n n )1( -??=99.2377.0)18.070500( =?-?Ω 6 . 13 一台他励直流电动机的铭牌数据如下:额定功率N P =40 kW , N U =220 V , N I =200 A , N n =1 000 r /min, a R =0. 1 Ω。生产工艺要求最大静差率max δ=20 %,现采用降低电源电压调速,计算: ( 1 )系统能达到的调速范围是多少? ( 2 )上述调速范围内电源电压最小值与最大值是多少? 解: ( 1 ) N N a N N e n I R U C -=Φ= 2.01000200 1.0-220=?1min ./-r V N e N C U n Φ= 0= 11002 .0220 =min /r N N n n n -=?0=1100-1000=100min /r )1(max max max δδ-?= N n n D = 5.2) 2.01(1002 .01000=-?? ( 2 ) D n n max min == 4005.21000 =min /r N n n n ?+=m i n m i n 0=400+100=500min /r N U U n n = 0min 0 则0 min 0n n U U N ==V 1001100500220=? 所以在调速范围内电源电压最小值是100V ,最大值是220V 。 6 . 14 一台他励直流电动机额定功率N P =10 kW , N U =220 V , N I =53 A , N n = 1 100 r/min, a R =0 . 3 Ω,拖动反抗性恒转矩负载运行于额定运行状态。若进行反接制动,电枢回路串入电阻R=3 . 5 Ω。请计算制动开始瞬间与制动到转速n=0时电磁转矩的大小,并说明电动机会不会反转。 解: N N a N N e n I R U C -=Φ= 186.011001.2041100533.0-220==?1min ./-r V N e N C U n Φ= 0=1183186.0220 =min /r N N n n n -=?0=1183-1100=83min /r N N T N I C T Φ==N N e I C Φ55.9=9453186.055.9=??m N . 反接制动开始瞬间,n =N n ,a E =N a N aN I R U E -==V 1.204533.0220=?- 电枢电流 a a a R R E U I +-== A 6.1113.05.31 .204220-=+-- 1T =a N T I C Φ=a N e I C Φ55.9=m N .198)6.111(186.055.9-=-?? 当n =0时 a E =0 a I =A R R U a 588 .3220 -=-=+ m N T .103)58(186.055.92-=-??= 由于N T T >2,所以拖动反抗性恒转矩负载时电动机会反转。 6 . 15 他励直流电动机, N P =18 . 5 kW , N U =220 V , N I =103 A , N n =500 r /min, max n =1 500 r /min, a R =0 . 18 Ω。采用弱磁调速,问: ( 1 )电动机拖动额定恒转矩负载,若磁通减至Φ=31 N Φ,电动机的稳定转速和电枢电流各为多少?能否长期运行?为什么? ( 2 )电动机拖动恒功率负载L P =N P ,若磁通减至Φ=31 N Φ时,电动机的稳态转速和转矩各为多少?此时能否长期运行?为什么? 解: ( 1 ) N N a N N e n I R U C -=Φ= 403.0500103 18.0-220=?1min ./-r V N e N C U n Φ= 0= 546403 .0220 = r /min, N N n n n -=?0=546-500=46 r /min 磁通减至Φ=31 N Φ时,理想空载转速0 n '=30n =3?546=1638 r /min 由T C C R n T e 2 Φ= ? 可知其对应的转速降是额定磁通的9倍, 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》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*21450 321========= ππ （2） 电动机输出功率：W P P L 6.52129 .0*9.0*9.03800 3 212== = ηηη （3） 系统总飞轮转矩： 2 2 222222 322212 2 2 2 12 2 1 22 2.55.425.0 3.05.05.32*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*20002/3213213 212=== = 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= -- 电机与拖动试卷C卷及答案 一、单项选择题（20小题，每题2分，共40分） 1、电机是一种实现（）能量转换的装置。 B A 电能与热能B电能与机械能 C 电能与风能D机械能与热能 2、三相异步电动机转子串电阻，其特性曲线（）A A变软B变硬 C先变硬后软D先变软后硬 3、变压器空载电流小的原因是( )C A 一次绕组匝数多，电阻很大B一次绕组的漏抗很大 C 变压器的励磁阻抗很大D变压器铁心的电阻很大。 4、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。 5、变压器的空载损耗（D）。 A．全部为铜损B．全部为铁损 C．主要为铜损D．主要为铁损 6、异步电动机的磁极是由（）产生。 D A定子绕组和三相电压B转子和单相电压 C定子绕组和单相电压D定子绕组、定子铁心和三相电压 7、输电线路使用高压输电主要是采用（）降低能量损耗。 C A 降低电线电阻B提高输电功率 C降低输电电流 D 提高电线电压 8、直流电机直接启动会产生（）C A电网电压提高B设备平稳运行 C过大的起动转矩D保护电机 9、三相异步电动机改变转向，可通过下面什么方法获得（）。D A．降低电压B．定子串电阻 C．转子串电阻D．改变相序 10. 三相异步电动机由单相电源供电时，下面说法正确的是（）。A A．起动转矩为零B．转速出现飞车 C．电磁转矩为零D．旋转速度大约为三相供电时的一半 11. 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 A．下降B．上升 C．不变D．不能确定 12、三相异步电动机的空载电流比同容量变压器大的原因是（）。C A．异步电动机是旋转的B．异步电动机的损耗大 C．异步电动机定、转子间有气隙D．异步电动机由漏抗 13、空载磁场是在（）。A A电机不带负载B电机带负载 C电机额定电压下D电机过载下 《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》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） 《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 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。 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 第五章 5 . 1 什么是直流伺服电机的电枢控制方式?什么是磁场控制方式? 答: 将直流伺服电机的电枢绕组接控制电压,励磁绕组接恒定电压的控制方式称为电枢控 制方式;将励磁绕组接控制电压, 电枢绕组接恒定电压的控制方式称为磁场控制方式。 5 . 2 为什么直流伺服电机常采用电枢控制方式而不采用磁场控制方式? 答: 直流伺服电机采用电枢控制方式时, 控制电压加在电枢绕组上, 励磁绕组接恒定电压, 控制精度高,线性度好; 采用磁场控制方式时, 电枢绕组接恒定电压, 控制电压加在励磁绕组 上,由于磁路的非线性, 控制精度较差,性能较差,所以直流伺服电机常采用电枢控制方式而不 采用磁场控制方式 5 . 3 直流伺服电机采用电枢控制方式时,始动电压是多少?与负载大小有什么关系? 答: 直流伺服电机采用电枢控制方式时,始动电压 0C U = T C RT ,与负载大小成正比。 5 . 4 常有哪些控制方式可以对交流伺服电机的转速进行控制? 答: 或通过改变控制电压的幅值,或改变控制电压的相位,或同时改变控制电压的幅值和相 位,都可以对交流伺服电机的转速进行控制,所以常有幅值控制、相位控制和幅值—相位控制 等三种控制方式对交流伺服电机的转速进行控制。 5 . 5 何谓交流伺服电机的自转现象?怎样消除自转现象?直流伺服电机有自转现象吗? 答: 转动中的交流伺服电机在控制电压为零时继续转动而不停止转动的现象,称为交流伺 服电机的自转现象。增加交流伺服电机的转子电阻可以消除自转现象。直流伺服电机没有自 转现象。 5 . 6 幅值控制和相位控制的交流伺服电机,什么条件下电机气隙磁动势为圆形旋转磁 动势? 答: 当控制电压C U 与励磁电压f U 大小相等、相位差为090时, 幅值控制和相位控制的交 流伺服电机,其气隙磁动势为圆形旋转磁动势。 5 . 7 为什么交流伺服电机常采用幅值-相位控制方式? 答: 幅值-相位控制方式只需要电容器和电位器,不需要复杂的移相装置, 控制设备简单;而 幅值控制方式或者相位控制方式都需要移相装置,所以交流伺服电机常采用幅值-相位控制 方式。 5 . 8 为什么直流测速发电机的转速不宜超过规定的最高转速?为什么所接负载电阻不 宜低于规定值? 答: 直流测速发电机的转速愈高,感应电动势就愈大,当负载不变时,电枢电流也愈大, 电枢 反应的去磁作用就愈强,输出的端电压下降愈多,误差愈大。负载电阻愈小, 电枢电流也就 愈大, 电枢反应的去磁作用就愈强, 误差愈大。所以直流测速发电机的转速不宜超过规定 电机及拖动试题(一) 一、单项选择题 1、在直流电机的公式E a=C eΦn以及T e=C TΦI a中，Φ指的是( ) A、每极合成磁通量 B、所有磁极总磁通量 C、主磁通每极磁通量 D、每对极合成磁通量 2、造成他励直流电动机固有机械特性是一条略微下垂的直线原因是 （） A、负载转矩 B、电源电压 C、气隙磁通 D、电枢电阻降压 3、一台50Hz三相感应电动机的转速n=720r/min,则该电机的极数以及同步转速为（） A、4极，1500r/min B、6极，1000r/min C、8极，750r/min D、10极，600r/min 4、一台50Hz三相感应电动机的拖动额定恒转矩负载运行时，若电源电压下降10%，则此时电动机的电磁转矩T a为（） A、T aN B、0.81T aN C、0.9T aN D、＞T aN 5、在三相感应电动机等效电路中，其中附加电阻（1-s)/(sR2＇)上所消耗的电功率等于（） A、输出功率P2 B、输入功率P1 C、电磁功率P m D、总机械功率PΩ 6、一台绕线式感应电动机，在恒定负载下，以转差率s运行，当转子边串入电阻R=2R2＇（R已折算到定子边0,测得转差率将为（）A、等于原先的转差率s B 、三倍等于原先的转差率s C、两倍等于原先的转差率s D、无法确定 7、如果有一台三相感应电动机运行在转差率s=0.25的工况下，此时通过气隙传递的功率有（） A、25%的转子铜耗 B、75%是转子铜耗 C、75%是输出功率 D、全机械功率 8、三相感应电动机与电磁转矩的大小成正比的是（） A、电磁功率 B、输出功率 C、输入功率 D、全机械功率 9、电机气隙应取尽可能小的主要目的是（） A、减小附加损 B、提高功率因素 C、减小电机体积 D、提高运行可靠性 10、不能作为降低鼠笼型异步电动机堵转电流的方法是（） A、降低电源电压 B、定子边串接电抗 C、定子绕组接法 D、绝缘等级 11、绕线式异步电动机转子串电阻调速的机械特性所具有的特点是 （）A、串接电阻越大，堵转转矩越小B、最大转矩提高 C、转差率与转子总电阻成正比 D、串接电阻越大，堵转转矩越小 12、已知一台直流电动机的额定数据如下：额定功率P N=160KW，额定电压U N=220V，额定效率ηN=90%，额定转速ηN=1500r/min，则该电机的额定电流为（） A、0.539安 B、0.08安 C、727安 D、808安 13、一台他励直流电动机的额定功率P N=20KW，额定电压U N=220v, 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 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 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 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,则稳定如只将电枢电路中的调节电阻增_______,电枢电流将________,运行后的转速将． 考点总结 第四章 e T L T —生产机械的阻转矩 n —转速(r/min)】 第五章 一、直流电机的励磁方式： I I I f I I f1图5-15直流电机的励磁方式 a) 他励式 b) 并励式 b) 串励式 b) 复励式 a) b) c) d) 按励磁绕组的供电方式不同，直流电机分4种： ○ 1他励直流电机 ○2并励直流电机 ○3串励直流电机 ○4复励直流电机 二、基础公式 1. 额定功率N P 直流电动机中，N P 是指输出的机械功率的额定值： （N T 为额定输出转矩，N n 为额定转速） 直流发电机中， N 是指输出的电功率的额定值： N N N I U P ?= 2. 电枢电动势a E 直流电机的电动势：n C E e a ?Φ?=（单位 V ） e C 为电动势常数 a Z n C P e 60?= （P n —磁极对数，Z —电枢总有效边数，a —支路对数） 3. 电磁转矩e T 直流电机的电磁转矩：a T e I C T ?Φ?= （单位m N ?） T C 为转矩常数 a Z n C P T ??= π2 （P n —磁极对数，Z —电枢总有效边数，a —支路对数） 4. 常数关系式 由于 55.9260 ≈=π e T C C 故 e T C C ?=55.9 三、直流电机 (一) 分类：直流电动机和直流发电机。 直流电动机：直流电能→→机械能 直流发电机：机械能→→直流电能 (二) 直流电动机(考点：他励直流电动机【如下图】) I 图5-18直流电动机物理量的正方向与等效电路 a) 物理量的参考正方向 b) 等效电路 a) b) 1. 电压方程： 励磁回路：f f f I R U = 电枢回路：a a a a I R E U += (特点：a a E U >) (a R ——包括电枢绕组和电刷压降的等效电阻 a E ——直流电机感应电动势) 其中 Φn C E e a = 2. 转矩方程：0L e T T T += 3. 功率方程： ○ 1输入电功率→电磁功率 输入电功率1P =励磁回路输入电功率f P +电枢回路输入电功率a P (注意：一般题目没有给出励磁信息，那么输入电功率=电枢回路输入电功率) 电枢回路输入电功率a P =电磁功率em P +铜耗功率Cua p ? 励磁回路输入的电功率：2f f f f f I R I U P == 电枢回路输入的电功率： ()Cua em 2a a a a a a a a a a a p P I R I E I I R E I U P ?+=+=+== (2a a Cua I R p =?——电枢回路的铜耗 a a em I E P =——电机的电磁功率) 且有ωωωe a p a p a p a a π2π2606060T ΦI a Z n ΦI a Z n ΦnI Z n I E ==? == 即ωe a a T I E =电机与拖动基础试题及答案
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