电机及拖动基础复习总结.docx

《电机与电力拖动基础》试卷一

?、填空题（每空1分，共20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 的条件卜 转速 和 ________ 的关系O

2、 肓流电动机的起动方法有： 电枢回路串电阻 和 降压起动。

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，其主磁通的人小决 6、采用 短矩绕组

绕组和 分布绕组 绕组可以冇效的削弱谐波分量,同时 （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，此吋电磁转矩性 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、三和界步电动机根据转子不同可分为笼型 和 绕线 两类o

根据磁滞回线剩磁 的人小,铁磁材料分为硬磁材料和软磁材料。

3. 电力拖动系统是由垃动虹拖动机械机构工作的系统。

4. 直流电动机的励磁方式包括他励、并励、串励和复励，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，分别为叠 绕组和 波 绕组。使用于高电压的为波 绕组,使 用于大电流的为叠绕组。

6. 肓流电机电枢磁场对空载主磁场的影响称为电枢反应。

7. 直流电机在主磁极Z 间常安装换向极改善换向。换向极的位置恰好也是皿［中性

线的位置。

8. 从机械特性上看，笫_彖限为电动机的正向电动状态，笫四象限为电机的反向制 动状态。

9. 他励肓流电动机的机械特性为硬特性,串励肓流电动机的机械特性为整特性。（硬、 软）

10. 励磁绕组断线的他励直流电动机，空载起动吋，将出现飞车10.励磁绕组断线的他励 直流电动机，空

载起动时，将出现飞车情况。

_情况。

11. —?台三相变压器的变比为相 电压之比。

12. 额定电压为440V/110V 的单相变压器，高压边漏电抗16G,折介到二次侧后大小为

1G 。

15.多台三和变压器并联运行时，应该满足的条件是联结组号相同、额定电压和变比和同、 短路阻抗相同和阻抗角相同。

1. 三相交流绕纟R 通入对称的三相交流电流将产生 幅值（或转速）不变,空间旋转的磁 动势。如果想要改变磁场的旋转方向，可以通过改变电流相序来实现。

2. 某三相交流绕组，36个元件，2对极，60度相带，若2, 3, 4号槽属于A 相带，则14 号槽属于￡相带;若为120度相带,且7号槽也属于A 相带,则14号槽属于￡相带。

3. 三相界步电动机根据转子结构的不同，分为笼型异步电动机和僵线_型异步电动机； 同步电动机根据转子结构的不同分为」极同步电动机和凸极同步电动机。

定于

的大小，而与磁路的 基本无关，其主磁通与励磁电流成

正比 _____ 关系。 4、变压器带负载运行时，若负载增人，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（4）2>0°） —定，电源电压下降，则空载电流I 。

使基波分量 铁损耗卩陆

4.三相异步电动机Y132M-6, 50Hz,转差率为-0.2,则转速为HOOMnin ,转了侧频率为10Hz ,该电机处于发电机（或回馈）运行状态。

5.三相界步电动机参数测定实验中，空载实验的损耗包括定子铜损、铁损耗和机械损耗_。实验过程中，机械损耗是不变损耗。

6.异步电动机的转养功率指的是一转子铜损耗,定子电压降低时，该功率值一增大。

7.根据集肤效应的原理，采用深杷电机可以提高界步电动机的起动性能。

&异步电动机变频调速屮，基速以上的调节属于怕.功率调速。

9.同步电机的运行方式包括发电机、电动机和补偿机。

10.在同步电机的励磁系统中，无刷励磁系统指的是_旋转一整流器励磁系统。

11.如果空载运行的同步发电机气隙增人，而励磁电流不变，端电压将降低;如果异步电动机气隙增大，而电源电压不变，功率因数将降低°

1.单相交流绕组通入单相交流电流将产生空间位置不变,幅值变化的磁动势。如果想要获得恒定的磁场，可以在绕组屮通入直流电流來实现。

2.某三相交流绕组，24个元件，2对极，60度相带，若3, 4号槽属于Z相带，则14号

槽属于A相带；若为120度相带，仇1~4号槽属于A相带，则14号槽属于丄相带。

3.三相异步电动机根据转子结构的不同，分为邈型_异步电动机和绕线型异步电动机；同

步电动机根据转子结构的不同分为隐极同步电动机和电极同步电动机。

4.三相异步电动机Y132M-4, 60Hz,转差率为0.04,则转速为1728Mnin ,转子侧频率为24Hz ,该电机处于电动机运行状态。

5.三相异步电动机参数测左实验中，定子绕组电阻为提前获得的参数,参数测定实验包

括空载实验和堵转实验。

6.界步电动机的转差功率指的是转子铜损耗,变转差调速中，转差增大,

则该损耗曲

7.根据集肤效应的原理,采用深槽电机可以提高异步电动机的起动性能。

&异步电动机变频调速小，如果向基速以下调节釆用压频恒比方式，则屈于恒转矩调速。

9.同步发电机在正常励磁（功率因数为1）的基础上增大励磁电流，将输出滞后的无功。

10.在同步电机的励磁系统中，旋转整流器励磁系统又被称为玉刷励磁系统。

SSSSS

二、简答题（每题5分，共20分）

1、简述异步测速发电机的剩余电压误差产生原因及解决办法？

答：由于加工、装配过程中存在机械上的不对称及定子磁性材料性能的不一致性，使得测速发电机转速为零时，实际输出电压并不为零，此时的输出的电压叫剩余电压。剩余电压的存在引起的测量i吴茅称为剩余电压i吴差。减小剩余电压谋差的方法是选择高质量各方向性一致的磁性材料，在机加工和装配过程中提高机械榕度，也可以通过装配补偿绕组的方法加以补偿。

2、为什么采用短矩绕组可以改变电动势波形？

图中实线表示表示整矩绕组情况，这时五次谐波磁场在线圈两个有效边中感应电动势大小相等，方向相反，沿线圈回路，正好相加。如果把节矩缩m 1/5 T ,如图中虚线所示，两个有效边屮五次谐波电动势人小、方向都和等，沿冋路正好抵消，合成电动势为零。

3、试绘出单相变压器“T”型等效电路图。

4、电力拖动系统稳定运行的条件是什么？

答：必要条件：电动机的机械特性少负载特性必须有交点，即TH。充分条件：在交点的转速以上存在Tem<血，而在交点的转速以卞存在TQ血

三、计算题(第一题10分，第二、三题每题15分，共40分)

1、他励直流电动机的Ux=220V, I N=207. 5A, Ra=0. 067 Q,试问:(1)直接起动时的起动电流是额定电

流的多少倍？(2)如限制起动电流为1.5I N,电枢回路应串入多大的电阻？

解：(1)直接起动的电流Lt=UN/Ra=220/0. 067=3283. 6A

I st/lN=3283. 6/207. 5=15. 8

(2)I st i=l. 5XI N=1. 5X207. 5=311. 25A=U N/(Ra+Rst)

由此可得：Rs t二0.64 Q

2、—台三相笼型异步电动机的额定数据为:P N=125KW, N n=1460r/min,U N=380V, Y联结,

I N=230A,起动电流倍数ki=5?5,起动转矩倍数ksFl. 1,过载能力X T=2.2,设供电变压器限制该电动机

的最大起动电流为900A,问：(1)该电动机可否直接起动？(2)采用电抗器降压起动，起动电抗也值应为多少？(3)串入(2)屮的电抗器时能否半载起动？

解：(1)直接起动电流为：Ist=kilN=5. 5X230A=1265A>900A

所以不能采用直接起动。

(2)定子串电抗器后，起动电流限制为900A

则:a=I st/r st=1265/900=1.4

短路阻抗为：Zs= V r s2+x s2二山/ J3 3< I st=380/ J3_X 1265

=0. 173 Q

所以r s=0. 3Z s=0.3X0. 173=0. 052 Q

x s= V Zs-r/—73'一0. —

应串接电抗值：

x/ V a 2Xs2+ ( a「I)打 &二“ 1.4'X O. 165 ------------------------

-0. 165=0. 072 Q

(3)串入xst=0. 072 Q时的起动转矩为

T*st=l/ a %=1/ a W N1=1. 42X 1. 1XT N=0.56T N

因为,T*st=0. 56T N>T N二0.5 T N

所以可以半载起动

3、一台三相异步电动机接到50Hz的交流电源上,其额定转速nN=1455r/min,试求：(1)

该电动机的极对数P ； （2）额定转差S

（3）额定转速运行时，转子电动势的频率。

解：（1）因杲步电动机额定转差率很小，故可根据电动机的额定转速n 尸1455 r/min,直接 判断出最

接近念的气隙旋转磁场的同步转速m 二1500 r/min,于是

p=60f/m= （60X50）/1500二 2

或 p 二60f/rh=60f/n 二（60X50）/1455二2. 06

取 P 二2

（2） s N = （m-n ）/n.= （1500-1455）/1500=0. 03

（3） f 2=s N fi=0. 03X50H z =1.5 Hz

1. （木题10分）某他励直流电动机的额定数据为P N =54kW, U N =220V, I N =270A, n N = 1150r/min ，请估算感应电动势再画出固冇机械特性。

2. （木题8分）画图判断变压器的联结组号。如果将副边的首端和尾端调换，又是什么联结 组号？

电枢电流的方向，确定换向极极性及换向极绕组电流方向。

《电机与拖动》试题库

第一部分直流电机

—、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 ______________ 吋为电动机状态，当 __________

时为发电机状态。（Ea 〈U ； E a > U ）

3、 直流发电机的绕组常用的有 ___________ 和 ________ 两种形式，若要产牛大电流，绕组常

采用 ________ 绕纽。（叠绕组；波绕组；叠）

（本题7分）画出玄流电动机结构原理图,

标出感丿应电动势、励磁电流、

（假设转子逆时针旋转） ABC

X Y Z

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______________________________________________ , _______ o （2p； 2）

6、________________________________ 直流电机的电磁转矩是山和共同作用产牛的。（每极气隙磁通量；

电枢电流）

7、___________________________________ 直流电机电枢反应的定义是_____________________ ,当电刷在几何中线吋，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；气隙磁场产主畸变；对主磁场起附加去磁作川）

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，换向极绕纽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。）

3、试比较他励和并励直流发电机的外特性有何不同？并说明影响曲线形状的因素。

（并励总流发电机的外特性比他励的软。

他励：影响因素冇两个

（1）随着M增加，IdRa增加，使U下降；

（2）随着b增加，电枢反应附加去磁作用增强，使磁通e减少，电枢电动势陥减少，最后使U下降。

并励：影响因素有三个

（1）随着b增加，laRa增加，使U下降；

（2）随着b增加，电枢反应附加去磁作用增强，使磁通（1）减少，电枢电动势Ea减少，最后使端电压U下降。

⑶两端电压下降，磁通4）下降，电枢电动势Ea进一步减少，端电压U进一步下降。）

4、一台并励直流发电机并联于电网上，若原动机停止供给机械能，将发电机过渡到电动机状态工作，此时电磁转矩方向是否变？旋转方向是否改变？

（电磁转矩方向改变，电机旋转方向不变。）

五、计算题

1、一台并励直流电动机，铭牌数据如下:P K=3. 5kW, U N二220V, I N=20A, nN=1000r/min,电枢电阻R F IQ, AUb=lV,励磁回路电阻R）=440Q ,空载实验：当U=220V, n=1000r/min时, I°=2A,试计算当电枢电流I F IOA时，电机的效率（不计杂散损耗）。

U. 220

解：励磁电流：If =— =— A = 0.5/4 f Rf 440

U22202

励磁损耗：P Cllf=R f lj =—=——= 110W

c,,f f f Rf 440

空载时：

输入功率：=UI o=22Ox2W =440W

励磁功率：p f = \\0W

电枢铜损耗：P Cll（l = R a I； = R a（Z o- I f）2 = 2.25W

电刷接触损耗：P Cllh = 2bUbI ： = 2 x 1 x 1.5W = 3.0W

附加损耗：P (ld =0

则：% + P F °二片 _P 『一 P cua - P cuh - P 通=324.75W 当I a = 10A 时,/ = /“+? =10.5A

输入功率：P { =W = 220 x 10.51V = 23101V

P Clta =RX=MQ 2W = \00W

p f = now

P Cub =2^U h I (l =2x\x\0W = 20W

输出功率：P 2=P l -l ：P = P l -P Ciia -P f -P Clih -(P mee + P,e ) = 1755.25W

效率："討。叫75.98%

2、一台并励直流发电机,铭牌数据如下:P N =6kW, U N =230V, n N =1450r/min, R a =0. 57 Q （包括

电刷接触电阻），励磁回路总电阻R 尸177Q,额定负载时的电枢铁损P 『234W,机械 损耗为P 唤二

61W,求：（1）额定负载时的电磁功率和电磁转矩。（2）额定负载时的效率。

解：(1) P 2=P N = 6kW

P Cua = RX=421.9W

⑵ P }=P em + P mec ^P Fe =102l.9W 严心.34

177

P 产RJ ；=299W

I _P N r 6000 x … = ------- A = 26.1 A 230

=27.4A

所以 心二乙 + 也+P 广6726.9W

N = 44.32V ?加 6726.9 2^x1450

77=^x100% = 85.45%

P\

3、一台并励直流发电机,铭牌数据如下:PN=23kW, U N=230V,nN=1500r/min,励磁回路电阻Rf=57. 5 Q ,电枢电阻R F O. 1 Q,不计电枢反应磁路饱和。现将这台电机改为并励宜流电动机运行，把电枢两端和励磁绕组两端都接到220V的直流电源：运行时维持电枢电流为原额定值。求（1）转速n；（2）电磁功率；（3）电磁转矩。

解：If

”5

^=23xl0i A = 100A N U N 230

I a=I N+I f=\04A

吃严即冷1081.6W

⑴E a=U N^R a I a=240AV

E

C? =亠= 0.1603

电动机运行：E a = RJ a = 209.6V

= =竺xO.16O3 = 0.1533

e 230 " 230

n^ = 1367./mi n

(2) P em=E a I a=21J9SkW

⑶T em =

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冇机械特性是指在____________ 条件下，_________ 和 _______ 的关系。（U二UN、4）= ON,电枢回路不串电阻；n； Tem

2、直流电动机的起动方法有__________________________________________________________ 3（降压起动、电枢冋路串电阻起动）

3、如果不串联制动电阻，反接制动瞬间的电枢电流人约是电动状态运行时电枢电流

的_______ 倍。⑵

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）

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?负载的转矩特性必须有交点，II .在交点处，满足

如V 如）

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。）

五、计算题：

一台他励直流电动机数据为:P N =7.5kW, U N =110V, l N =79.84A, n N =1500r/min, 电枢回路电阻

R a =0.1014Q,求：（1） U=U N ,①二味 条件下，电枢电流l a =60A 时转速是 多少？（2） U 二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 二U N ，①二味 条件卜，负载转矩为0.8T N ，转速为（一800） r/min,电 枢回路应串入多大电阻？

TT _ R [

解：（1） C?N = = 0.068

， n N n = — 一 人=1528r / min CS

(2) 7；不变时,①不变,即C T ^>N I N = C T d>I a

T J _ R [

n = ---------- = 1738r / min

(3) 不计空载转矩时，T m = T L ,故：

T em =0.87； =0.8x0.955^ = 38.2^-/??

2 n N

n 二"N R U + R B

解得：R B = 2.69Q

第三部分变压器

一、填空题:

I N = 93.934

0.85①川

1、一台接到电源频率固定的变压器，在忽略漏阻抗压降条件下，其主磁通的人小决

定于________ 的大小，而与磁路的 _________ 基本无关，其主磁通与励磁电流成____________ 关系。（外加电压；材质和几何尺寸；非线性）

2、变压器铁心导磁性能越好，其励磁电抗越 ___________ ，励磁电流越__________ o （越人; 越小）

3、变压器带负载运行吋，若负载增大，其铁损耗将 _____________ ，铜损耗将_________ （忽略漏阻抗压降的影响）。（不变；增加）

4、当变压器负载（G2〉0°）—定，电源电压卜-降，则空载电流L ___________ ,铁损耗

P F______ 。（减小；减小）

5、一台2kV ? A, 400/100V的单相变压器,低压侧加100V,高压侧开路测得Io=2A；

Pu=20W；当高压侧加400V,低压侧开路，测得1。二_________ A, P。二_____ Wo （0.5； 20）

6、变压器短路阻抗越大，其电压变化率就____________ ,短路电流就___________ o （人：小）

7、变压器等效电路中的&是对应于____________ 电抗，m是表示 ________ 电卩口。（主磁通的; 铁心损耗的等效）

8、两台变压器并联运行，第一台先达满载，说明第一台变压器短路阻抗标么值比第二

台_______ o（小）

9、三相变压器的联结组别不仅为绕组的____________ 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）

10、变压器空载运行时功率因数很低，这是由于 ________________________________________ —° （空载时建立主、漏磁场所需无功远人于供给铁损耗和空载时铜损耗所需的有功功率）

四、简答题

1、为什么变压器的空载损耗可近似看成铁损耗，而短路损耗可近似看成为铜损耗？

（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人小。

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Z和。空载吋，电源电压为额定值，铁心中磁通密度达到止常运行的数值，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，没冇铜损耗，一次绕组中电流仅为励磁电流，远小于正常运行的数值，它产牛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恢损耗。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，而电压人人低于额定电压，铁心中磁通密度也人人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。）

2、电源频率降低，其他各量不变，试分析变压器铁心饱和程度、励磁电流、励磁电抗、漏抗的变化情况。

（据U严4.44抑亠可知,当/降低时，①川（盅）增加，铁心饱和程度增加,励磁电

流增加，励磁电抗减小°）

3、变压器的原、副边额定电压都是如何定义的？

（原边额定电压是指规定加在一次侧的电压。副边次侧加上额定电压时，二次侧的开路电压。）

4、变压器并联运行的条件是什么？哪一个条件要求

（变压器并联运行的条件是：（1）各变压器一、

分别相等，即变比相同；（2）各变压器的联结组别必须辭的短路阻抗（或短路电压）标幺值相等，且短路阻抗

相同；（3）各变压U1 VI W1

额定电压是指当一

绝对严格?

二次侧的额定电压

五、作图题

1、 画相量图判定组别：如右图（a ）所示

（图略，组别Y,y4）

2、 画相量图判定组别：如右图（b ）所示

（图略，组别Y,d11）

六、计算题

1、三相变压器额定容量为20kV ?A,额定电压为10/0. 4 kV,额定频率为50出，Y, y0 联结，高压

绕组匝数为3300o 试求：（1）变压器高压侧和低压侧的额定电流；（2）高压 和低压绕组的额定电

压；（3）绘岀变压器Y, y0的接线图。

=织=5.774沖

V3

= 0.2312

2、一台 SEOOkV ?A, iWUix 二6/0.4kV, Y, yO 联结的三相变压器,Io%=6. 5%, Po=6OOW,

u s =5%, P SN =1800W,试求：（1）近似等效电路参数标么值；（2）满载及cos （I ）2=0. 8 （滞后） 时的二次端电压和效率；（3）产生最大效率时的负载电流及cos0° ）时的最大 效率。

解：（1）山空载试验数据求励磁参数

Z ；=-L = 15.38

^0

R ：=簧=1?42

X ：,Z —.31

由短路试验数据求短路参数

Z ； = U ； = 0.05

解:

S （1）G 二忒"心

X ；=Jz ；2 — R ；2 =0.467

(2) △/ = 0(尺 cos? + X ； sin02)x 100% = 4.24%

U 2=(1-AU)U 2N =383V

人=0丛厂盘x 苗計83.3A

第四部分交流电机的绕组、电动势和磁动势

一、 填空题：

1、 一个三相对称交流绕组，2p=2,通入f=50Ilz 的三相对称交流电流，其合成磁通势为 磁通势。（圆形旋转）

2、 采用 _______ 绕组和 ________ 绕组可以有效地削弱谐波分量，同吋使基波分量 ______________

（增加、减小）。（叠;波;增加）

3、 一个脉振磁通势可以分解为两个 ___________ 和 ________ 相同，而 _______ 相反的旋转磁通

势。（幅值;转速;转向）

4、 三相对称绕组的构成原则是 ____________________ ; _________________ ; ________________ o

（各相绕组的结构相同；阻抗相等;空间位置对称（互差120度电角度））

二、 是非题

1、 两相对称绕纟fl,通入两相对称交流电流，其合成磁通势为旋转磁通势。（）（T ）

2、 改变电流相序，可以改变三相旋转磁通势的转向。（）（T ）

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 ______________ o （0?1；反 电动势；一8?0；制动转矩）

2、 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）

3、 一台6极三相异步电动机接于50也的三相对称电源；其s=0. 05,则此时转了转速为

______ r/min,定了旋转磁势相对于转了的转速为 _______________ r /mino （950； 50； 0）

4、 三相界步电动机的电磁转矩是山 ___________ 和 ________ 共同作用产生的。（主磁通；转

子电流的有功分量）

5、 一台三相异步电动机带恒转矩负载运行，若电源电压下降，则电动机的转速 ________________ ,

◎ + 0%

0S N COS02+￡)+02& )X 100% = 97.1%

max

= (1- )X100% = 97.5%

定子电流 _______ ,最大转矩__________ ，临界转差率__________ c （减小；增大；减小；不变）

6、三相异步电动机电源电压一定，当负载转矩增加，则转速_____________ ,定子电流_________ o

（减小；增加）

7、三相异步电动机等效电路中的附加电阻是模拟______________ 的等值电阻。（总机械功率）

8、三相异步电动机在额定负载运行时，其转差率s—般在_______________ 范围内。（0.01?

0. 06）

9、对于绕线转子三相杲步电动机，如果电源电压一定，转子回路电阻适当增大，则起

动转矩 ________ ，最人转矩________ 。（增人；不变）

四、简答题

1、三相杲步电动机空载运行时，电动机的功率因数为什么很低？

? ? ? ? ? ?

（空载时,71 =/°，而/0=/0? + /0r,其中,几“为有功分量电流，用来供给空载损

耗；仏「为无功分量电流，用来建立磁场。山于/%<

八2

2、异步电动机等效电路中的附加电阻$ 的物理意义是什么？能否用电抗或电容代替这个附加电阻？为什么？

（异步电动机等效电路中的附加电阻代表总机械功率的一个虚拟电阻，用转了电流在该

1 —s ? S

——RJ；

电阻所消耗的功率$ 来代替总机械功率（包括轴上输出的机械功率和机械损耗、附加损耗等）。因输出的机械功率和机械损耗等均属有功性质。因此，从电路角度来模拟的话, 只能用有功元件电阻，而不能用无功元件电抗或电容代替这个附加电阻。）

3、异步电动机中的空气隙为什么做得很小？

（界步电动机气隙小的目的是为了减小其励磁电流（空载电流），从而提高电动机功率因数。因异步电动机的励磁电流是由电网供给的，故气隙越小，电网供给的励磁电流就小。而励磁电流有属于感性无功性质，故减小励磁电流，相应就能提高电机的功率因数。）

五、计算题

1、已知一台三相四极异步电动机的额定数据为:PEOkW, U N=380V,I N=11.6A,定子为Y联结，额定运行吋，定子铜损耗Pc ul=560W,转子铜损耗FW310W,机械损耗P唤二70W,附加损耗P/200W,试计算该电动机在额定负载时的：（1）额定转速；（2）空载转矩；（3）转轴上的输出转矩；（4）电磁转矩。

解:（1）P em胡 + P mec + P/ P Cu2 = 10.58加

S N=P Cu2/P en, =0.0293

n N =(1一$片)斤］=1456厂/min

(3) 7； =-^ = 65.59N?加

-G

(4)T em=T2+T Q= 67.362V-m

2、己知一台三相异步电动机，额定频率为150kW,额定电压为380V,额定转速为1460r/min,过载倍数为2. 4,试求：（1）转矩的实用表达式；（2）问电动机能否带动额定负载起动。

T N =9550竝= 981.2/V ?加

解：(1) 5

T“严入丁N"355N?m

根据额定转速为1460r/min,可判断出同步转速，?1=1500 r/min,则额定转差率为「—。27

—G+返口20.124

转子不串电阻的实用表达式为:

_ 4710

= 0.124

1

0.124 s

（2）电机开始起动时，s=l, T=Ts,代入实用表达式得:

4710

= 5752V-m

-i 0.124

O.I24+ 1

因为「5 ,故电动机不能拖动额定负载起动。

第六部分异步电动机的电力拖动

一、填空题：

1、拖动怛转矩负载运行的三相异步电动机，其转差率s在__________ 范囤内时，电动机部能稳定运行。

（0-几）

2、_______________________________________ 三相界步电动机的过载能力是指。（TJTQ

3、____________________________________________________________________________ 星形一三角形降压起动吋，起动电流和起动转矩各降为直接起动吋的 _______________________________________ 倍。⑶

4、_____________________________________________________________________________ 三相异步电动机进行能耗制动时，直流励磁电流越大，则初始制动转业越 __________________________________ o （大）

5、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】应随f】按_____ 规律调节。（正比）

四、简答题

1、容量为几个千瓦时，为什么直流电动机不能直接起动伯三相笼型界步电动机却对以 直接起动？

（肓流电动机的宜接起动电流为 由于U N ? R a ，无论功率大小，人啷将

达到额定电流的十几倍，浜至几十倍，这是电动机本身所不能允许的，所以直流电动机不能 直接起动。三相异步电动机在设计时通常允许直接起动电流为额定电流的5 7倍，加上供电 变压器容量通常都能满足小功率三相界步电动机直接起动要求，所以几个T ?瓦的三相杲步电 动机可以总接起动。）

2、深槽与双笼型异步电动机为什么起动转矩人而效率并不低？

（深槽式与双笼型异步电动机所以起动转业打，是因为起动时转了电动势、电流频率较 高，出现集肤效应造成了转子电阻增大所致。正常运行时集狀效应不显著，转子电阻减小为 正常值。因此运行时效率仍较鬲。）

五、计算题

一台三相笼型异步电动机的数据为P N =40kW.UN=380V,n N =2930r/min ，n N =0.9> coscp N =0.85, kj=5.5, k st =1.2,定子绕组为三角形联结，供电变压器允许起动电流为150A, 能否在卜列情况卜JIJ 丫一△降压起动？

（1）负载转矩为0.25TN;（2）负载转矩为0.5TN 。

直接起动电流人广也=5.5x79.44A = 43771

采用丫?A 降压起动时 /； =-/vz =-x437A = 145.7A^150A 起动电流： 3 3

起动转矩严扣扣m 扫杯

可见：（1）当Tl = 0,257^时，可以起动；（2）当m% 时，不能起动。

第七部分同步电机

—、填空题：

1、 ________________________________ 同步发电机的短路特性为一 ________________ 线，这是因为在短路时电机的磁路是 ___________________________ 。（直；处

于不饱和状态）

2、 _______________________________________ 同步发电机正常情况下并车采用 __ ，事故状态下并车采用 o （准同期法;

H 同期法）

3、 _________________________ 同步调相机又称为 __________ o 实际上就是一台 ____ 运行的同步 ,通常工作

_______ 状态。（同步补偿机；空载；电动机；过励）

4、同步发电机带负载吋，如0。< V<90°，则电枢反应磁通势Fad, nJ*分解为Fa 尸 ___________ ,

F 孑 _______ ，其中险电枢反应的性质 ____________ ,臨电枢反应的性质 ___________ 。

(巧sin 鸭；巧cos 鸭；为去磁性质；为交磁性质)

四、简答题

试简述功率和的双重物理意义？

解:

额定电流 P N 仮/皿cos% 40x103 V3x 380x0.9x0.85 =79.44A

(时间相和差：即空载电动势总和电压〃间的夹九

空间相角差：即为励磁磁动势与定了等效合成磁动势代之间的夹角。当忽略定了

漏阻抗压降时，F l( = F,,即等于气隙合成磁动势。)

五、计算题

1、一台隐极三相同步发电机,定子绕组为Y联结,U N=400V, I尸37.5A, cos①尸0.85

(滞后),x产2.38Q (不饱和值)，不计电阻，当发电机运行在额定情况下时,试求：(1)

不饱和的励磁电动势E。；(2)功率角8N；(3)电磁功率％；(4)过载能力Xo

解：U NP=U N/43= 400/V3V = 23IV

E op = U NP = /X」腮=231/0° + )2.38x37.5上—31.79° = 278+ J75.86 = 288.2Z15.26°V

(1)E o = V3E OF = V3 x 288.2V = 499. IV

(2)g =15.26°

(3)P etu ^P2= m^^sin3N = 3x 288,2x231 sin 15.26%W = 22.087RW

X t 2.38

(4) A = --------- = ------------- = 3.8

sin S N sin 15.26°

2、某工厂变电所变压器的容量为2000kV?A,该厂电力设备的平均负载为

1200kW, cos0=0. 65 (滞后)，今欲新装一台500kW, cos0=0. 8 (超前),—95%的同步电动机，问当电动机满载时，全厂的功率因数是多少？变压器是否过载？

解：该厂电力设备从电源取得的有功、无功及视在功率：

p}=nookw

5l=_p^=^kv.A

cos(p x 0.65

Qi = S[ sin (p、= 1846.2 x 0.76k var = 1402.99￡ var

同步电动机从电源取得的功率：

P, = 500 kW = 526.32kW -0.95

526.32 ，-- …....

S. = —= ---------------- kV ? A = 657?9kv ? A cos 径 0.8

Q 2 = 52 sin 炉？ = 657.9 x 0.6k var = 394.74k var

装设同步电动机后的全厂负荷及功率因数: 冬=片+乙=(1200 + 526?32)HV = 1726?32kW

Q Z =Q I -Q 2 = (1402.99-394.74))1 var = 1008.25Z: var

= J 用+ 迖=V1726.322 + 1008.252ZrV ? A = 1999? A

所以，全厂的功率因数为0. 864 （滞后），变压器不过载。

第八部分 控制电机（选学内容）

一、简答题：

1、 什么叫自转现象？两相伺服电机如何防止自转？ （P140）

2、 为什么界步测速发电机的输出电压大小与电机转速成正比，而与励磁频率无关？

（答：当励磁绕组上外加励磁电压"/后，产生而?将建立磁通①"，当转子转动 时，转子切割脉动磁动①〃，产生切割电动势乙，Er=Cr ①〃"，在&作用下，产生短路 电流人，人产生巴，巴可分解为尸帀和产生①$ ,交轴磁通与输出绕组交链感应 出频率与励磁频率相同，幅值与交轴磁通①G 成正比的感应电动势疋2 ,

因汕①严F 「严F 严E 严n,所以，E23S,即输出电压犬小正比于测速 发电机的转速，而频率与转速无关，为励磁电源的频率。）

3、 简要说明力矩式自整角机中发送机和接收机整步绕组中合成磁通势的性质。

（提示：合成磁动势的性质为脉动磁动势。）

5、 交流伺服电机冇哪儿种控制方式？并分别加以说明。

（交流伺服电动机有三种控制方式，它们分别是幅值控制、相位控制和幅相控制。

幅值控制：控制电压和励磁电压保持相位差90度，只改变控制电压幅值。

和位控制：相位控制时控制电压和励磁电压均为额定电压，通过改变控制电压和励磁电 压相位差，实现对伺服电机的控制。

幅相控制：对幅值和相位都进行控制，通过改变控制电压的幅值及控制电压与励磁电压 相位差控制伺服电机的转速。）

6、 简要说明步进电动机动稳定区的概念。

（步进电机的动稳定区是指步进电机从一个稳定状态切换到另一个稳定状态二不失步的 区域。）

第九部分 电力拖动系统中电动机的选择（选学内容）

一、简答题：

1、电动机的温升、温度以及环境温度三者之间有什么关系？电机铭牌上的温升值的含义是

什么？

（电动机的温升与铜耗，铁耗和机械损耗有关。电动机铭牌上的温升值英含义是电动机绝 缘许可的最高温度。电动机的温升、温度以及坏境温度三者之间是刚工作时电动机的温 度与周I 韦I 介质的温度之差很小，热量的发散是随温度差递增的，少量被发散法到空气屮， 人量被空气吸收。因而温度升高的较快，随着电动机温度逐渐升高，被电动机吸收的减 少，而发散到空气中的热最增加。）

cos (p y -

Qz = 0.864 (滞后)

2、电动机在使用中，电流、功率和温升能否超过额定值？为什么？

（电动机在运行中其电压、电流、功率、温升能超过额定值因为保证电动机长期安全运行的必要条件是按发热条件选择电动机功率的，只要保证9 max^ e a）

3、电动机的允许温升取决于什么？若两台电动机的通风冷却条件不同，而其他条件完全相同，它们的允许温升是否相等？

（电动机的允许温升主耍取决于所采用的绝缘材料。电动机的选择少使用都以不以超过额定温升为原则。若两台电动机的通风冷却条件不同，1佃其他条件完全相同，它们的允许温升相等。）

4、电动机的三种工作制是如何划分的？负载持续率FC%表示什么意义？

（电动机的三种工作制是根据负载持续吋间的不同来划分的，有连续工作制、短时工作制和断续周期工作制三种。在断续周期工作制，额定负载时间与整个周期之比称为负载持续率FC%）

1、直流发电机工作原理：当原动机拖动电枢以恒定方向旋转式，线圈边将切割磁力线并感应出交变电动势，由于电刷和换向器的“整流”作用，使电刷极性保持不变，在电刷间产生直流电动势。

2、直流电动机的工作原理：在电刷两端加直流电压，经电刷和换向器作用使同一主磁极下线圈边中的电流方向不变，该主磁极下线圈边所受电磁力的方向亦不变，从而产生单一方向的电磁转矩，使电枢沿同一方向连续旋转。

3、直流电机的可逆康理：同一台电机既能作电动机亦能作发电机运行的现象。

4、直流电机的结构：主要由静止的定子和旋转的转子构成，定子和转子之间存在气隙。

①定子：由主磁极、换向极、机座、端盖、轴承、电刷装直等组成。

②转子：转子的作用是感应电动势并产生电磁转矩；它包括：电扌区铁芯、电扌区绕组、换向器、轴牙口风扇等O

5、直流电机电枢绕组（基本形式：叠绕组和波绕组）分类：单叠绕组、单波绕组、复叠绕组、复波绕组及混合绕组等。

单叠绕组特点：同一个元件的出线端连接于相邻的两个换向片上，相邻元件依次半耳关，后一个元件的首端与前一个元件的尾端连在一起并接到同一个换向片上，最后一个元件首端与第一个元件尾端连在一起，形成一个闭合回路。【注：支路对数a等于电机的极对数p,即沪p】单波绕组特点：同一个元件的两个出线端所接的两个换向片相隔接近于一对极距，元件串耳关后开彳成波浪形，所以称为“波绕组”。【注：并耳关支路数总是2,即极对数a二1】★单叠与单波绕组区别：单叠绕组可通过增加磁极对数来増加并联支路对数，适用于低电压、大电流的电机。单波绕组的并联支路对数8二1,毎条并联支路数串联的元件数较多，适用于小电流、较高电压的电机。

6、直流电机分类（按励磁方式分）：他励、并励、串励、复励

7、主石玆通和漏磁通定义及其作用：同时与电枢绕组（即转子绕组）和励磁绕组（即定子绕组）相交链的石玆通称为主磁:通；只与励磁绕组（即定子绕组）相交链的磁通称为漏磁通。主磁通与通电的转子绕组相作用产生电磁转矩，使电机转动；漏磁通无用。

8、直流电机的电枢反应定义及电枢反应对主极磁:场产生的影响：

电枢绕组中通电后，电枢石玆场对主极石玆场的影响称为电枢反应；

影响：①使气隙磁场发生畸变，磁通密度分布不再均匀，物理中性线偏离几何中性线；②在磁场饱牙口时有去石玆作用，使毎个石兹极下的总石兹通有所减小。

9、直流电机的换向过程及换向改萼方法：

由电机绕组连接分析可知，直流电机的电枢绕组是一闭合绕组，电刷把这_闭合电路分成几个支路，毎个支路的元件数相等。一个电刷两边所接的两条支路中电流方向相反，电枢旋转时，绕组元件从一个支路经电刷进入另一个支路时，电流方向改变。绕组元件中电流改变方向的过程称为换向。

改善换向的方法：装配换向极、正确选用电刷和装配补偿绕组。

10、直流电机中的损耗主要包括铜损耗(Pcu)、铁损耗(PFe)、机械损耗(Pm)和附加损耗(Pad)。

11、并励直流电机自励殛压的条件：①发电机的主磁路必须有剩磁；②励磁绕组与电枢绕组连接的极性要正确，使励磁电流产生的石玆动势与剩磁方向一致；③励磁回路的总电阻必须小于该转速下的临界电阻°

12、固有机械特性：当U二UN、①二①N、R=Ra 时电动机的机械特性

13、变压器的基本结构：主要由铁芯、绕组和绝缘、引线装置、油箱、冷却装宜和保护装宜等组成。

14、三相变压器并耳关运行所要满足的条件：①各变压器一次和二次额定电压分别要相等，即变比相等；②各台变压器具有相同的连接组；③各台变压器的短路阻抗标幺值要相等，短路阻抗沖也相等。

【并联运行的优点】：①可以提髙供电的可靠性；②可以提髙运行的经济性；③可以减少总的备用容量，并可随着负载的增加分期安装变压器以减少初装投资。

模块十

15、三相异步电机主要作电动机用；三相同步电机主要作发电机用。

交流电机的绕组以相数分为：单相绕组和三相绕组；

三相交流电机定子绕组根据绕法分：叠绕组和波绕组；按槽内导体层数分：单层绕组和双层绕组；按绕组节距分：整距绕组和短距绕组。

?三相单层绕组分：链式绕组、交叉式绕组和同丿《式绕组。

?三相双层绕组分：双层叠绕组和双层波绕组。

16、三相基波合成磁动势的性质：①三相对称绕组流过三相对称电流时产生的三相基波合成

60/. 占

磁动势是一个旋转磁动势，旋转速度巾二一，与定子绕组电流频率/1成正比，与极对数

3

p成反比；②三相基波合成磁动势Fi的幅值等于一相绕组基波磁动势F P\的一倍，在旋转过

2

程中，磁动势幅值保持不变，磁动势相量矢端轨迹是一个圆，故称为圆形旋转磁动势；③三相电流中哪一项电流的瞬时值达到最大值时，三相基波合成磁动势的4?值就位于那一相绕组的轴线上，所以三相基波合成磁动势的旋转方向总是从电流的超前相转向滞后相；④当某项电流达到最大值时，则旋转磁动势恰好转到该相绕组的轴线上。

17、为什么一般交流电机釆用短距分布绕组：为削弱或抑制高次谐波产生的电势和磁势。

18、三相异步电机主要包括两部分：固定不动的定子部分和旋的转子部分。

异步电机转子绕组分为两大类：鼠笼式和绕线式。

19、［模块十八：电力拖动基础知识］

生产负载的机械特性可分为：1.恒转矩负载特性①反抗性恒转矩负载特性②位能性恒转矩负载铁芯2.恒功率负载特性；3.风机、泵类负载特性。

20、电力系统稳定运行的条件：①电动机的机械特性与负载特性必须有交点，即T二T L;②