电机与拖动试题库and知识点(经典)

电机与拖动试题库

一、名词解释二、填空三、单项选择题四、多项选择题五、判断题六、问答题七、故障分析题八、计算题绘图

0.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。

1、旋转电机是一种机电能量转换的机电装置。

2、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。

6、把机械能转换电能的电机称为电发电机。

五、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。（√）

3、棱次定律中表明垂直穿过线圈的变化磁通，会在线圈中产生电动势。（√）

6、棱次定律中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。（×）

8、棱次定律中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

(1) 有电流必定产生磁场，即“电生磁”

(2) 磁场变化会在导体或线圈中产生感应电动势，即“动磁生电”

(3) 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。

1、电枢反应是主磁场与电枢磁场的综合。

6、电枢反应是主磁场与转子磁场的综合。

9、电枢反应是定子磁场与转子磁场的综合。

12、电枢反应是励磁磁场与转子磁场的综合。

三、单项选择题（一）1、在直流电机中，发电机的额定功率是指（ C ） A．输入的功率 B．输出的机械功率

C．I a U a D．电磁功率

2、在直流电机中，电动机的额定功率是指（ C ） A．输入的功率 B． I e U e

C．输出的机械功率D．电磁功率

3、在直流电机中，电动机的输入功率等于（ C ） A．电磁功率 B．输出的机械功率

C．I a U a D．机械源动装置输入的机械功率

4、在直流电机中，发电机的输入功率等于（ C ） A．电磁功率 B．输出的机械功率

C．机械源动装置输入的机械功率D．I a U a

(二)1、有2对磁极的直流电机、单波绕组、则此电机的支路数应为（ D ） A．8 B．6 C．4 D．2

(四) 1、大容量的直流电机中补偿绕组必须和（ C ） A．励磁绕组串联 B．励磁绕组并联

C．电枢绕组串联 D．电枢绕组并联

（五）1、在直流电动机中，理想的换向应是（ A ） A．直线换向B．延迟换向

C．超前换向 D．前面三个答案都正确

四、多项选择题

（一）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

（三）1、直流电动机电枢反应的结果为（ ABCD ） A．总的励磁磁势被削弱

B．磁场分布的波形发生畸变

C．与空载相比，磁场的物理中性线发生偏移

D．物理中性线逆旋转方向偏移

（四）1、直流电动机中影响换向的因素应该是（ A B C D ） A．电抗与电枢反应B．电抗与物理化学

C ．电枢反应与机械

D ．前面三个答案都正确

4、影响直流电机换向的电磁因素主要有 （ ABC ）

A ．电抗电势

B ．电抗电势以及电枢反应电势

C ．电枢反应电势

D ．电源电压波动以及电枢绕组的电势

五、判断题（ ×√）

（一）1、磁饱和现象会导致电流、磁通和电动势的波形畸变。（ √ ）

（二）1、直流电机中一个磁极下所有导体电流向必须一致。（ √ ）

4、直流电机中相邻两个磁极下所有导体电流向必须相反。（ √ ）

（三） 2、直流电机电枢中流过的是交流电流。 （ √ ）

（四）1、直流电动机换向中，理想的是直线换向（ √ ）

（五）1、直流电机单叠绕组，并联电路的只路数等于其极对数。（ × ）

2、直流电机与交流异步电动机电枢中的电流对负载贡献一样。（ × ）

3、直流电机单叠绕组元件两端应联接在相邻的两个换向片上。（ √ ）

4、在直流电机中，通常所讨论的电枢指的是定子。 （ × ）

（六）1、直流电机单叠组元件两端应联接在相邻的两个换向片上。（ √ ）

（七）2、交流异步电动机与直流电机电枢中的电流对负载贡献不一样。（ √ ）

2、电刷装置并不是直流电机所特有的部件。（ √ ）

（九）1、在直流电动机中一个元件中产生的磁场一般为方波（ √ ）

（十）1、在直流电机中其主磁场的分布一般为平顶波分布（ √ ）

（十一）1、在直流电机中其电枢磁势的分布一般为三角波分布（ √ ）

（十二）1、在直流电机中换向极的作用主要是帮助换向（ √ ）

六、问答题（一）1、直流电机中绕组的基本形式以及单叠绕组的基本特点是什么?

绕组的基本形式：单叠绕组、单波绕组；单叠绕组的基本特点是：（1）所有元件组成一

个闭合回路；（2）元件两端分别接在相邻两个换向片上；（3）一个极下所有上层边元件组成一条支路；（4）电刷对数等于极对数；（5）支路对数等于极对数；（6）电刷的位置：电刷所接换向片所接元件的边应处在相邻两磁极中间（对称元件处在磁极轴线下）。

2、直流电机中绕组的基本形式以及单波绕组的基本特点是什么?

绕组的基本形式：单叠绕组、单波绕组；单波绕组的基本特点是：（1）所有元件组成一

个闭合回路；（2）元件两端分别接在p K y k )1( =个换向片上；（3）同一极性极下所有上层边元件组成一条支路；（4）电刷对数等于极对数；（5）支路对数等于1；（6）电刷的位置：电刷所接换向片所接元件的边应处在相邻两磁极中间（对称元件处在磁极轴线下）。

7、直流发电机中绕组的基本形式以及基本特点中的区别是什么?

（二）1、写出直流电动机电磁转矩的公式，并说明什么因素决定直流电动机的电磁转

矩?在电动、发电、制动三种运行状态下电磁转矩与转速的关系怎样?

电磁转矩的公式：a T I C T φ=，决定直流电动机的电磁转矩的因素是负载转矩；电动运

行状态下电磁转矩与转速的方向相同，拖动电枢旋转，电能变机械能；发电运行状态下电磁转矩与转速的方向相反，源动机拖动电枢旋转克服电磁转矩，机械能变电能；制动运行状态下电磁转矩与转速的方向相反，电磁转矩制动电枢旋转，把能量消耗在转子内的电阻上。

（三）1、小型直流电动机多为两极电动机，一般在结构上只用一个换向极，问能否良

好运行，为什么?

能良好运行，因为一个换向磁极，可以产生两个磁极；另外因为小型直流电动机的容量

较小，用只用一个换向极产生的两个磁极，足可以保障换向要求。

（四）1、怎样改变直流发电机的电动势与电磁转矩的方向。

电动势n C E e a φ=改变励磁电压或转速中的任一个方向即可，但不能同时改变；电磁

转矩a T I C T φ= ，改变励磁电压或转速中的任一个方向即可，但不能同时改变。

2、换向器与电刷的作用是什么

直流电机内部元件流的是交流；所以直流电动机电刷把外部供给的直流电引到换向器

上，通过换向器上换向片的旋转，转换到元件上的为交流电；直流发电机内部发的是交流电，引到换向器的换向片上，旋转的换向器通过电刷把内部的交流转换外部的直流电。

（五）1、补偿绕组的作用是什么，装在什么位置，流过补偿绕组的电流是什么电流。

电流方向如何。

直流电机只有在容量较大时才加装补偿绕组，目的是帮助换向极绕组进一步补偿直流电

机良好换向，装在主磁极上；补偿绕组一般与电枢绕组串联，则流过补偿绕组的电流为电枢电流；电流方向为补偿换向的方向。

2、换向绕组的作用是什么，装在什么位置，流过补偿绕组的电流是什么电流。电流方

向如何。

换向绕组的作用是帮助直流电机良好换向，一般装在主磁极之间，与电枢绕组串联；直

流电机只有在容量较大时才加装补偿绕组，目的是帮助换向极绕组进一步补偿直流电机良好换向，装在主磁极上；补偿绕组一般与电枢绕组串联，则流过补偿绕组的电流为电枢电流；电流方向为补偿换向的方向。

(六)1、直流电机有几中励磁方式，各自有什么的特点。

直流电机励磁方式：他励、并励、串励、复励；他励电机的励磁绕组与电枢绕组电源各

自独立。并励电机的励磁绕组并接在电枢绕组两端，共用一个电源；串励电机的励磁绕组串接在电枢绕组中，共用一个电源；复励电机有两套励磁绕组一个并接在电枢绕组中，一个串接在电枢绕组中，共用一个电源，按二者产生的磁场是增加还是减少，分为积复励和差复励。

（七）试分别说明，绕组连接图、展开图及电路图的作用。

绕组连接图的作用是方便于实际嵌线。绕组展开图的作用是方便于电机电磁工作原理的

分析。绕组电路图的作用是方便于电路分析。

八．试绘制Z=S=K=16，2p ＝4，直流电机单叠绕组连接图、展开图及电路图，并说明各

自的作用

（1）绕组连接图的作用是方便于实际嵌线。

（2）绕组展开图的作用是方便于电机电磁工作原理的分析。

（3）绕组电路图的作用是方便于电路分析。

第二章 直流电机拖动

一、名词解释 1. 恒转矩负载：生产机械的负载转矩L T 的大小不随电机转速n 变化而改变的负载。

2.恒功率负载：电机转速变化时，而负载从电动机吸收的功率为恒定值。

3.通风机类负载：负载转矩的大小与转速n 的平方成正比，即2Kn T L =

4. 生产机械负载转矩的特性：生产机械的转速n 与负载转矩L T 之间的关系L ()n f T =。

5. 直流电动机的工作特性：是指在端电压N U U =，励磁电流f fN I I =，电枢回路不串附

加电阻时即0=K R 的条件下，电动机的转速n 、电磁转矩T 和效率η分别随输出功率2P 而变化的关系，即2,,()n T f P η=曲线

6.机械特性是指电动机的转速n 与其转矩(电磁转矩)T 之间的关系，即()n f T =曲线。

7.

电力拖动系统稳定运行：是指系统在扰动作用下，离开原来得平衡状态，仍能在新

的运行条件下达到新的平衡，或者在扰动消失后，能够回到原来平衡状态的系统

8. 它励发电机的外特性：就是它励发电机电枢电流a I 变化引起端电压变化的关系。

9. 它励发电机的调节特性：为保持端电压基本不变，根据负载变化适当调节励磁电流

即)(a f I f I =的关系

三、单项选择题

1、他励直流电动机稳态运行时，电动势平衡方程式为 （ A ）

A ．U a = I a R a +E a

B ．E a =U a +I a R a +L a di a /t a

C ．E a =U a +I a R a

D ．U a =

E a +I a R a +L a di a /dt

4、他励直流电动机运行时，电磁转矩平衡方程式为 （ A ）

A ．T em =T 2+T 0+Jd Ω/dt

B ．T em =T 2+T 0

C ．T 2 = T em +T 0

D ．T 2= T em +T 0+Jd Ω/dt

C ．T em =T 1+T 0

D ．T 1 = T em +T 0

(二) 1．在讨论直流电动机的工作特性时，它励或者并励电动机的理想空载转速应是 （ C ）

A ．E a /C e Φ

B ．I a R a /

C e Φ

C ．U a /C e Φ

D ．U a /C T Φ

4．在讨论直流电动机的工作时，一般情况下，其电磁转矩为 （ C ）

A ．T em =C e ΦI a

B ．T em =

C e /ΦI a

C ．T em = C T ΦI a

D ．T em =C T /ΦI a

(三) 1、在直流电动机时，运行效率最高时应是 （ A ）

A ．不变损耗与机械损耗相等

B ．应是铁耗与铜耗相等时

C ．铁耗与磁滞损耗相等时

D ．可变损耗与不变损耗相等

（四）1、在直流电动机中机械特性最硬的一般为 （ B ）

A ．并励电动机

B ．他励电动机

C ． 串励电动机

D ．复励电动机

四、多项选择题

（一）1、并励直流发电机发电的条件 （ ABC ）

A ．并励发电机内部必须有一定的剩磁。

B ．励磁绕组接线极性要正确。

C ．励磁电阻fLj f R R ≤临界电阻

D ．必须先给励磁通电。

五、判断题（ ×√）

（一）1、电机放大机又名交磁扩大机。它实际上是一台二级直流发电机。（ √ ）

2、直流电机中减弱磁通人为机械特性的一般Φ下降，n 上升，但负载过大速度反而会

下降。（ √ ）

（三）1、直流电机中电枢串接电阻时的人为机械特性变软，稳定性变差。（ √ ）

（四）1、直流电机降压时的人为机械特性变软，稳定性变差。（ × ）

六、问答题

（一）1、试绘制功率流程图，并说明各流程中的功率含义

电源输入的电功率P 1；机械损耗P m （1）轴承损耗（2）电刷摩擦损耗

（3）通风损耗（4）周边风阻损耗；电枢铜耗P CU 包括电阻损耗与电刷接触损耗电磁

功率P em ； 铁耗P Fe （1）磁滞损耗 （2）涡流损耗；杂散损耗P Δ （1）齿槽损耗 （2）电枢反应损耗；

轴上的净输出机械功率P 2

（二）1.电枢串接电阻时人为机械特性的特点

（1）理想空载转速0n 与固有特性时相同，且不随串接电阻K R 的变化而变化；

（2）电枢串接电阻K R 的变化，获得不同斜率的射线族。

（3）随着K R 的加大，特性的斜率β增加，转速降落n ?加大，特性变软，稳定性变差。

2.电源电压改变时人为机械特性的特点

（1）理想空载转速0n 发生变化，随电源电压的而降低。

（2）由于K 0R =，特性斜率β不变，机械特性由一组平行线所组成。

（3）特性斜率β不变，转速降落n ?不变，因此其特性较串联电阻时硬。

3. 改变主磁通Φ时人为机械特性的特点

（1）理想空载转速0n 与磁通Φ成反比，即当Φ下降时，0n 上升。

（2）不同的磁通Φ，所得机械特性曲线斜率β不同。

（3）磁通Φ下降，特性斜率β上升，且β与2Φ成反比，曲线变软；

（4）一般Φ下降，n 上升，但负载过大速度反而会下降。

（三）1.由运动方程式判断电动机的工作状态

（1）当03752==-dt

dn GD J T T L 时，则n =0或n =常值，电力拖动系统处于静止或稳态运行状态，即拖动系统稳定运行状态。

（2）当03752>=-dt

dn GD J T T L 时，电力拖动系统处于起动或调速时的升速运行状态，即过渡过程的升速过程。

（3）当03752<=-dt

dn GD J T T L 时，电力拖动系统处于停车或调速时的减速运行状态， 即过渡过程的减速过程。

（四）1.稳定运行的要求：电力拖动系统在某一稳定转速下运行，由于受到某种扰动，

如负载的突然变化或电网电压的波动等，则导致系统的转速发生变化而离开了原来的平衡状态，如果电力拖动系统能在新的条件下达到新的平衡状态，或者当外界扰动消失后能自动恢复到原来的转速下继续运行，则称该系统是稳定的；如果系统不能在新的条件下达到新的平衡状态，或者当扰动消失后不能自动恢复到原来的转速下继续运行，则称该系统是不稳定的。

2. 稳定运行的条件：(1) 必要条件：电动机的机械特性与负载的转矩特性必须有交

点，即存在L T T = 。

(2) 充分条件：在交点L T T =处，满足dn dT dn dT L <（由a 2e e T

R U n T C C C ΦΦ=-与 dt

dn GD J T T L 3752=-分析可得），或者说在交点以上的转速部分满足L T T < ，而在交点以下的转速部分满足L T T >。

由于大多数负载转矩都随转速的升高而增大或者保持恒定，因此只要电动机具有下降 的机械特性，就能满足稳定运行的条件。

2. 影响直流并励发电机端电压下降的因素有两种：

（1）电枢电阻（内阻）的影响

当有负载电流通过电枢回路时，将引起电压降，它包括电枢绕组本身的电阻压降a a I r 及电刷接触电压降2U ?；

（2）电枢反应的影响

电枢反应的去磁作用，将使每极磁通略微减少，因而使感应电动势略微降低，进而造成端电压下降。

（3）励磁绕组并接方式的影响。

（六）1. 减小直流它励发电机端电压下降的方法

（1）减小电枢电阻（内阻）

在制造发电机时采用电阻较小的材料，但对于已制造好的发电机是无法降低电阻的。

（2）减小电枢反应的影响

采用自动控制，随着负载电流的增大，励磁电流也应略微增大，以确保端电压基本不变或降压较小。

（七）1. 电机放大机的定子上的绕组及其作用。

（1）控制绕组：一般加控制电压，称为控制信号。

（2）补偿绕组：抵消磁通电枢绕组磁通Φd 的去磁作用。

（3）换向绕组：为了改善直轴换向，在中槽内嵌放了换向绕组N H ，也与电枢绕组串联

（4）交轴助磁绕组：改善了交轴的换向。

（5）去磁绕组：为了减小电机放大机的剩磁和磁滞回线，磁轭上还绕有交流去磁绕组，所加工频交流电压1～3V 。

2. 电机放大机补偿绕组的三种补偿形式

（1）全补偿

补偿绕组的磁势正好抵消电枢反应的磁势，称为全补偿。这时电机放大机的电压U d 随输出电流I d 的变化，只与放大机内部一些绕组上的压降有关。因此，外特性曲线是一条稍微下降的曲线。

（2）欠补偿

补偿绕组的磁势小于电枢反应的磁势，称为欠补偿。这时随着输出电流I d 的增加，放大机的端电压U d 有较大的降低。

（3）过补偿

补偿绕组的磁势大于电枢反应的磁势，称为过补偿。过补偿太强时，随着输出电流I d 的增加，放大机的端电压U d 有较大的上升，这种特性容易使放大机工作不稳定，可能引起自激，使它失去控制。为了保证放大机的正常工作，一般补偿绕组的补偿程度都调到低于全补偿的欠补偿状态，这种调整在出厂前已调好。

七、故障分析题

（一） 1、串励直流电动机为什么在轻载或空载启动、运行时容易“飞车”?和并励直流电动机比较，串励直流电动机的机械特性硬度如何? 根据直流电动机的机械特性公式a e a e I C R C U n φ

φ-=，串励直流电动机电流与电枢电流一样，空载或轻载时，励磁处于磁化的比例区，即a kI =φ，则k C R kI C U n e a a e -=

，电枢电流与转速成反比，因为电流a I 较小，则转速n 会很大，严重会产生“飞车”。和并励直流电动机比较，串励直流电动机的机械特性硬度较软。

2、他励直流电动机起动时，为什么要先加励磁电压，如果未加励磁电压（或因励磁线圈断线），而将电枢通电源，在空载起动或负载起动会有什么后果。 根据直流电动机的机械特性公式a e a e I C R C U n φ

φ-=，他励直流电动机起动时，若先将电枢通电源，后加励磁电压（或因励磁线圈断线），即磁场处于磁化的比例去区此时可能0≈φ，则理想空载转速∞→=φe U n 0很大，严重会产生“飞车”。负载时，会出现“闷车”而烧毁电机。

（二）1、试利用机械特性公式，分析并励直流电动机负载过大烧毁电动机的原因。 直流电动机的机械特性公式a e a e I C R C U n φ

φ-=，并励直流电动机负载过大，速度降低严重时，会堵转0→n ，电流N a

a I R U I )74(--==额定电流，则内阻损耗a a cua R I P 2=将会很大时间长了，则烧毁电动机。

第三章 直流电机的过渡过程

一、名词解释

1. 电机的过渡过程:就是电机从一种稳定运行状态过渡到另一种稳定运行状态的过程。

2. 电机的动态特性:是电力拖动系统在过渡过程的变化规律和性能

3.调速范围：在一定的负载转矩下，电机可能运行的最大转速max n 与最小转速m in n 之比

4.调速的相对稳定性：负载转矩在给定的范围内变化时所引起的速度的变化，

5.调速的平滑性：在一定的调速范围内，相邻两级速度变化的程度 即1-=i i n n K

6. 电机的起动：就是电动机从静止状态过渡到某一稳定运行状态的过程；实际上也就是转子的速度从零升速到某一稳定速度的过程。

7. 调速：是根据生产机械工艺要求，通过改变电气参数，人为改变电力拖动系统速度的一种控制方法。

8. 制动：实质上就是指电动机从某一稳定运行状态减速到另外一种稳定运行状态的过渡过程。

9.调速时的容许输出：是指电动机在某一转速下长期可靠工作时，所能输出的最大功率和转矩

10.电气制动：就是使电动机的电磁转矩成为制动转矩的一种制动。特点是电动机的电磁转矩方向与转速方向相反，为制动性质

三、单项选择题

(一) 1、在直流电动机的运行中，不能空载或轻载启动的是 （ D ）

A ．复励电动机

B ．并励电动机

C ．它励电动直流电机

D ．串励电动机

（十）1、在直流电动机中机械特性最硬的一般为 （ B ）

A ．并励电动机

B ．他励电动机

C ．串励电动机

D ．复励电动机

（十一）在电机的制动中不能用于回馈制动方法的电机是 （ C ）

A ．并励电动机

B ．他励电动机

C ．串励电动机

D ．复励电动机

四、多项选择题

（一）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

（二）1、下列电机属于单边或者双边励磁的电机分别是

（ ABCD ）

A ．洗衣机电机

B ．空调电机

C ．交直流通用电机

D ．交流电机

（三）1、直流电动机电枢反应的结果为 （ ABCD ）

A ．总的励磁磁势被削弱

B ．磁场分布的波形发生畸变

C ．与空载相比，磁场的物理中性线发生偏移

D ．物理中性线逆旋转方向偏移

2、直流发电机电枢反应的结果为 （ ABCD ）

A ．总的励磁磁势被削弱

B ．磁场分布的波形发生畸变

C ．与空载相比，磁场的物理中性线发生偏移

D ．物理中性线顺旋转方向偏移

（四）1、并励直流发电机中，发电电压建立有以下列条件 （ ABC ）

A ．电机内部必须有剩磁

B ．励磁与电枢绕组的接法要正确

C ．r f ＜r fLJ

D ．r f ＞r fLJ

（五）

3．并励直流电动机中影响换向的主要因素应该是 （ AC ）

A ．自感与互感电抗

B ．机械与物理化学

C ．电枢反应

D ．前面三个答案都正确

4、影响直流电机换向的电磁因素主要有 （ ABC ）

A ．电抗电势

B ．电抗电势以及电枢反应电势

C ．电枢反应电势

D ．电源电压波动以及电枢绕组的电势

（六）直流电机的调速一般可以采用的方法有 （ ABCD ）

A ．电枢回路串接电阻的调速方法

B ．改变电源电压的调速方法

C ．改变电动机主磁通的调速方法

D ．改变电动机结构的调速方法

（七）电机电气制动的方法一般有 （ ABCD ）

A ．电枢电源反接制动

B ．能耗制动

C ．回馈制动

D ．倒拉反接制动

(八)负载转矩的特性分类一般有

A ．恒转矩负载

B ．恒功率负载

C ．风机类负载

D ．恒转速负载

五、判断题（ ×√）

（一）1、恒转矩调速方式配恒转矩负载（ √ ）

3、对于风机型负载，采用电枢串电阻调速和降压调速要比弱磁调速合适一些；在实际中针对于风机型（泵类）负载多采用交流变频调速方式。（ √ ）

六、问答题

1、电力拖动系统动态分析的假设条件

（1）忽略电磁过渡过程，只考虑机械过渡过程。

（2）电源电压在过渡过程中基本不变。

（3）磁通量基本保持不变。

（4）负载转矩基本保持不变

2.电机速度过渡过程的三要素及其关系 稳态值：开始时的初始速度；稳态值：过渡过程结束后稳定运行的速度；时间常数

375

2

GD T M β=：电机速度过渡过程中速度震荡一个周期的时间。

三要素的关系：速度n=稳态值ss n-（稳态值ss n-起始值is n）M T t e

3.经济指标：是指在调速时的经济性等

（1）调速设备的投资：调速方法不同技术含量不同，调速设备价格不同

（2）运行损耗：调速方法不同，设备运行损耗不同，运行费用也不同

（3）维护费用：调速方法不同，设备可靠性不同，则故障概率也不同；另外故障影响生产的成本，维修元器件的成本，以及维护人员的成本等都在维护费用中。

4.电枢回路串电阻的调速性能

（1）理想空载转速不变，只能在额定转速下调节

（2）改变机械特性硬度。电阻大，特性软稳定性差

（3）属于有级调速，调速的平滑性很差。

（4）串电阻越大，且运行时间越长，损耗也就越大

（5）属于强电流调速。电枢回路的电阻变化，直接控制电枢电流变化，而电枢电路为主电路，电枢电流一般来说要比励磁电流大，所以属于强电流调速

（6）串电阻调速在电气控制上实现简单操作方便可靠

（7）属于恒转矩调速性质，因为在调速范围内，其长时间输出的额定转矩基本未变。

（8）应用：只能用在调速平滑性要求不高，低速工作时间不长，容量较小的电动机。一般在采用其他调速方法不值得的地方采用这种调速方法。

5.改变电源电压的调速性能

（1）理想空载转速发生变化，随电源电压降低的而降低

（2）理想空载转速随外加电压的平滑调节而改变。特性斜率不变，因此机械特性斜率硬，稳定性好。故调速的范围也相对大得多。

（3）调速是无级的，调速的平滑性很好。

（4）损耗较小，比较经济。

（5）降低电枢电压，属于强电流调速。

（6）电源成本。因采用电压可调的电源技术，所以电源装置结构上复杂技术含量高（7）属于恒转矩调速性质，因为在调速范围内，其长时间输出的额定转矩基本未变。

（8）适用于对调速性能要求较高的中、大容量拖动系统，，以及自动化程度较高的系统。在冶金、机床、轧钢、重型机床(龙门刨)、精密机床、矿井提升以及造纸机等方面得到广泛应用。

6.调速方法的分类：机械方法、电气方法或机械电气配合的方法

（1）机械调速方法：电机转子的速度没有变化，通过改变传动机构的速度比来实现，但机械变速机构较复杂。

（2）电气调速方法：电动机在一定负载情况通过改变电气参数，人为改变电力拖动系统速度的一种控制方法。

（3）机械电气调速方法：机械调速变化有限；单靠电气上调速，控制系统可能较复杂。配合调速能更好的满足生产设备调速的需要。

7. 调速与负载变化转速变化的区别

（1）调速一般是在某一不变的负载条件下，人为地改变电路的参数，而得到不同的速度。调速与因负载变化而引起的转速变化是不同的。调速是主动的，它需要人为的改变电气参数，则机械特性变化。

（2）负载变化而引起电机转速的变化，不是自动进行的，而是被动的。

8.改变电动机主磁通的调速方法

（1）理想空载转速发生变化。理想空载转速与磁通成反比，即当下降时，上升。普通

非调磁电动机额定转速一般可高达1500r/min 左右，但弱磁调节的专用电机速度可更高

（2）特性变软稳定性差

（3）调速是无级的，调速的平滑性很好。

（4）损耗较小，比较经济。

（5）属于小电流调速。因励磁电流较小，调节控制中的控制电流也就较小，但可通过磁场的变化，间接引起电枢电流变化

（6）控制简单，容易实现。

（7）属于恒功率的调速方式。因为电动机发热所允许的电枢电流不变，所以电动机的转矩随磁通的减小而减小，故这种调速方法是恒功率调节。

（8）可调磁电动机的设计是在允许最高转速的情况下降低额定转速以增加调速范围。适于高转速工作，一般调速范围可达1∶2、1∶3或1∶4。常与调压调速联合使用，以扩大调速范围，因而在生产中可到广泛应用。

9.直流电动机调速方法有几种?各有什么特点? 根据直流电动机的机械特性公式a e a e I C R C U n φ

φ-= ，有三种方法：（1）电枢回路串接电阻，方法简单，硬度下降，大容量设备不允许，电阻损耗大；（2）改变电源电压，此方法节能，硬度较大，目前经常应用，但变压技术含量高，成本大。（3）改变电动机主磁通，此方法硬度小，但能高于额定转速，以控制励磁电流控制电动机理论较好，但电动机为专用，体积较大成本高。

10.电力拖动系统动态分析的假设条件

为了便于分析，设电力拖动系统满足假设条件：

（1）忽略电磁过渡过程，只考虑机械过渡过程。

（2）电源电压在过渡过程中基本不变。

（3）磁通量基本保持不变。

（4）负载转矩基本保持不变。

(二)直流电动机起动的基本要求

1．直流电动机起动线路控制的要求

必须先保证有磁场(即先通励磁电流)，而后加电枢电压。如果先加电枢电

压，而后有磁场，则会出现不能正常起动的问题。

（1）空载或轻载起动:出现“飞车”

（2）负载起动:会烧毁绕组

2．直流电动机起动性能的要求

(1) 要有足够大的起动转矩 (2) 起动电流要限制在一定范围内 ～ (3) 起动设备要简单、可靠

3. 电枢回路串电阻起动的特点

（1）电枢串接的附加电阻K R 越大，电枢电流流过K R 所产生的损耗就越大。

（2）属于有级起动，主要是电阻连续变化困难引起。

（3）只能用于容量较小、不频繁起动、也不长时间运行的电动机。

（4）实现方法简单。

（三）制动通常可分为机械制动、电气制动、机械与电气联合制动

4(0==-=-=a a a a a R U R U R E U I N I )7

1. 机械制动：所谓的机械制动就是利用机械摩擦获得制动转矩方法的制动。机械制动一般有自然停车和抱闸装置。

（1）自然停车：是切断设备的电源，靠设备转轴本身的摩擦以及风阻而使设备停下来的一种制动方法。这种停车的方法停车时间很长，经常用在设备停止工作且安全要求不高的情况下。

（2）抱闸装置：是利用专用的机械装置，把转轴抱死一种制动方法。这种制动有电磁抱闸与液压抱闸装置两种。这种停车的方法停车时间极短，对设备的冲击很大，一般使用在设备需要停车且安全要求较高的情况下。

2. 电气制动

所谓的电气制动就是使电动机的电磁转矩成为制动转矩的一种制动。特点是电动机的电磁转矩方向与转速方向相反，为制动性质

根据实现制动的方法和制动时电机内部能量传递关系的不同，电气制动的方法有能耗制动、反接制动和回馈制动三种制动方法。

（1）能耗制动

在切断电源停车时，利用电气控制方法将电枢组成闭合回路，将电枢储存的惯性动能，转换为电能，消耗在电枢回路电阻上的一种电气制动。这种制动停车的方法，制动时间较长、可调，对设备冲击不大广泛应用在机床设备上

（2）回馈制动（再生制动）

是利用电枢储存的机械惯性动能，克服电磁转矩，将机械惯性动能转换成电能，馈送电源的一种电气制动。这种制动运行不一定就是完全为了停车，实际上就是一种发电机运行方式。一般在调压调速、弱磁调速的机床设备上出现，或者是位能型负载下降运行时采用，但都有一个特点就是电机当前运行的速度，大于理想空载转速（交流电机中大于旋转磁场转速或同步速度）。一般经常用在一般以位能性负载为主的负载上，如电力机车下坡的运行中或起重设备的下降运行中。

（3）反接制动

有两种形式，一种是电源反接（电枢电压）制动，另一种是转速反向的反接制动（倒拉反接制动）。

电源反接制动：是正在运行的电机，利用电气控制将其电枢回路的电源反接，电机一方面从电源吸收能量，另一方面将电枢储存的惯性动能，二者一并转换为电能，消耗在电枢回路电阻上的一种电气制动。这种制动方法，制动时间很短、可调，对设备的冲击较大，一般用在容量较小电机正反转的机床设备，目的并不是停车，而是反向电动运行。

转速反向的反接制动（倒拉反接制动）：是利用电气控制方法，在电机起动时，使电机的起动电磁转矩小于负载下降的机械转矩，从而使电机拖动的位能性负载，在下降运行时不超过一定速度的电气制动。这种制动方法目的并不是停车，而是限制位能型负载下降运行速度的限制。一般经常用在一般以位能型负载为主的负载上，如起重设备、电力机车等。

3. 机械与电气联合制动

在某些特殊的生产场合，需要同时用电气制动和机械制动，如起重设备，下降时采用转速反向的反接制动（倒拉反接制动），停车时采用抱闸装置制动。

(四)电枢电压降压起动的特点

（1）由于R K=0 ，损耗较小，比较经济。

（2）恒加速起动。可以保持起动过程电枢电流为最大允许值，并几乎不变和变化极小，从而获得恒加速无级起动过程。

（3）电压电源技术的装置比较复杂。

（4）适用于自动化程度较高的情况。

第四章 单相变压器

一、名词解释

1.变压器：是利用电磁感应原理，将某一数值交流电压或电流转为另一数值的交流电压或电流(相同频率)的电磁转换装置，是进行电能传递的静止电器。

2. 主磁通：既交链一次侧绕组又交链于二次侧绕组的磁通。

3. 漏磁通：仅交链于自身绕组的磁通称为漏磁通。

4.

标幺值：某一物理量的实际值与所选基值之间的比值。即：标幺值=实际值/基值。基值一般选择为额定值。

二、填空

三、单项选择题

（一）1、变压器等效电路讨论中阻抗折算，下列式子正确的应是 （ C ） A ．2

x '= Kx 2 B ．2r '=Kr 2 C ．2Z '=K 2Z 2 D ．2

x '=Kr 2 (二) 1、变压器绕组中的电动势有效值的相量形式为 （ D ）

A ．E = 4.44fN Φm

B ．E = -j4.44fN m

Φ C E = 4.44fNK Φm D ．E = -j4.44fN m

Φ K N （三）1、在仪表使用的电流互感器中，为了确保安全一般要注意电流互感器 （ A ）

A ．可以开路

B ．不可以开路

C ．可短路，类似相同类型相同的电压互感器

D ．不可短路

（四） 1．在变压器磁场理论的应用中，表明一次侧磁场、二次侧磁场、励磁磁（B ） 场，三者的关系有：

A.12I I I m =+'

B. m

I I I =+'12 C. 012=++I I I m D.1

2I I I m =+ 四、多项选择题

1．变压器进行等效电路时，必须满足 （ BC ）

A ．等效前后磁动势平衡不能变

B ．等效前后能量平衡不能变

C ．二次侧向一次侧归算，等效前后二次侧的电流不能变

D ．二次侧向一次侧归算，等效前后二次侧的电动势不能变

五、判断题（ × ）（ √ ）

（一）1、变压器的工作方式是交流异步电动机转子不动时特殊运行形式。（ √ ）

2、仪表用电压互感器与变压器的工作原理完全一样。（ √ ）

5、电流互感器与电压互感器的工作原理是相同的。（ √ ）

6、在电焊变压器的工作中允许短时间的短路（ √ ）

8、互感器一般用于仪表的测量中。（ √ ）

9、自耦变压器与普通变压器的结构不一样。（ √ ）

10、交流弧焊机主要是借用了变压器的工作原理。（ √ ）

13、电流互感器与变压器的工作原理完全一样。 （ √ ）

（二）1.变压器端电压的变化与其负载的性质有关。（ √ ）

（三）1.钳形电流表利用的是电流互感器的工作原理。（ √ ）

2.钳形电流表利用的是电压互感器的工作原理。（ × ）

3.钳形电流表实际上利用的是变压器的工作原理。（ √ ）

六、问答题

1. 变压器的应用

作为电能传输或信号传输的装置，变压器在电力系统和自动化控制系统中得到了广泛的应用

（1）在电力系统中，变压器是电能输配的主要电气设备

（2）在电子线路中，变压器还用来耦合、传递信号，并进行阻抗匹配

（3）从节能方面考虑，用高压输电较为经济

（4）从输电电压等级方面考虑，电网电压等级有 35、110、220、500kV 等，而发电机端电压因受绝缘及制造技术上的限制，远远不能达到这样高的电压等级

（5）从用电安全、降低用电设备的绝缘等级及降低制造成本方面考虑，必须用降压变压器将输电线路上的高电压降低到配电系统的电压等级，然后再经过配电变压器将电压降低到用电器的额定电压以供使用。大型动力负荷一般采用 3kV 或 6kV ，而小型动力负荷采用 380V ，单相动力负荷和照明采用 220V 。

2.变压器的分类

容量小的只有几伏安，大的可达到数十万千伏安；电压低的只有几伏，高的可达几十万伏。如按变压器的用途来分类，几种应用最广泛的变压器为：

(1) 电力变压器。供输配电系统中升压或降压用的变压器，这种变压器在工矿企业中用得最多，是常见而又十分重要的电气设备，有单相和三相之分。

(2) 特殊电源用变压器。如电炉变压器、电焊变压器和整流变压器。

(3) 仪用互感器。供测量和继电保护用的变压器，如电压互感器和电流互感器。

(4) 试验变压器。供电气设备作耐压试验用的变压器，如做高压实验的高压变压器

(5) 调压器。能均匀调节输出电压的变压器，如自耦调压器。

(6) 控制用变压器。用于自动控制系统中的小功率变压器。

八、计算题

（一）1、现有三块10V 交流电压表，欲测量1000V 三相交流电压，该采用什么方式进行，同时还要注意什么问题。

采用三台电压互感器并接于被测电路配合电压表使用；即变比为K=N 1/N 2=U 1/U 2=1000的降压变压器；使用时应注意电压互感器的两端不允许开路，要注意加保护电路。

（二）1、现有三块5 A 交流电流表，欲测量500 A 三相交流电流，该采用什么方式进行，同时还要注意什么问题。

采用三台电流互感器串接于被测电路配合电流表使用；即变比为I 1/I 2=1/K= N 2 / N 1=5/500=1/100的升压变压器；使用时应注意电流互感器的两端不允许短路，要注意加保护电路。

第五章

第六章 三相异步电动机的工作原理

一、名词解释

1.异步电机：转速度与旋转磁场速度（同步速度）不相同的电机。

2.感应电动机：转子电流不是由电源供给，而是由定子产生旋转磁场感应而来的电动机。

3.每极每相槽数：每个极距下每相绕组所占有的槽数。即m q τ=

4.槽距角：相邻两槽轴线之间的电角度，即Z P 0360=α

5.线圈:是组成电动机绕组的基本单元，通常由一根或多根绝缘电磁线(圆线或扁线)

6.绕组: 是电动机中的电路部分,线圈按照一定规则进行连接，构成的单元组；特殊情况下可以是一个线圈。

7.绕组展开图: 把定子(或转子)沿轴向切开、沿横向拉平，再略去铁芯，把绕组连接规律用平面图形展示出来

8.

额定工作制：指电动机在额定状态下工作，按持续运转时间和顺序区分的一种工作制形式，分额定连续工作的定额S1、短时工作的定额S2、断续工作的定额S3等3种。

9.转差率：旋转磁场速度（同步速度）与转子速度之差与旋转磁场速度（同步速度）的比值。

二、填空

1、交流电动机的三种运行状态分别是电动机状态、发电机状态、电磁制动状态。

1．一台三相交流异步电机，其定子槽数为24，极对数为2，则其电角度应该是（ B ）

A ．15°

B ．30°

C ．40°

D ．50°

3．一台国外进口的设备中，交流电机的频率是60HZ 额定转速为870转/分，（ A ） 则其极数为

A ．8

B ．4

C ．10

D ．6

7．三相异步电机采用短矩分布时，相比长矩绕组而言（长、短矩绕组对称） （ D ）

A ．增加了基波电势

B ．消除了高次谐波电势

C ．基波磁势减小了

D ．基波电势没有变化

8、交流电机绕组分析时,我们知道一个线圈所产生的磁场波形一般为（ B ）

A ．锯齿波

B ．矩形波

C ．正弦波

D ．脉冲波

10、不属于交流电机绕组排列的基本原则

A ．一个极距内所有导体的电流方向必须一致。

B ．相邻两个极距内所有导体的电流方向必须相反。

C ．若为双层绕组，以上层绕组为准，或以下层绕组为准。

D ．定、转子绕组的相数必须一致。

四、多项选择题

1．交流异步电动机中的定子部分有 （ABCD ）

A ．电枢

B ．铁心

C ．外壳

D ．端盖

3、改善交流电动机的旋转磁场质量时，一般采用的方法 （ CD ）

A ．电源质量高些

B ．集中绕组

C ．整距分布绕组

D ．短距绕组

4、交流异步电动机改善磁场质量时，一般采用的方法为 （ ACD ）

A ． 长距分布绕组

B ．集中绕组

C ．整距分布绕组

D ．短距分布绕组

7．三相交流异步电动机的运行状态分别为 （ ABC ）

A ．电动机状态

B ．电磁制动状态

C ．发电机状态

D ．反接制动状态

五、判断题

3、三相交流感应电动机中电枢指的是定子。 （ √ ）

4、三相交流异步电动机中电枢指的是定子。 （ √ ）

（二）1．直线电机的工作原理与普通的电机的工作原理一样。（ √ ）

2．交流电机不需要象直流电机那样也用电刷。 （ × ）

（三）1．某交流电动机的定子30槽，是一个4极电机，则电角度是10°。（ × ）（

2、三相交流异步电动机中基波绕组系数指的是K N1。（ √ ）

4、三相交流异步电动机中基波绕组节距因数指的是K y1。 （ √ ）

5、三相交流异步电动机中基波绕组节距因数指的是K N1。（ √ ）

7、三相交流异步电动机中基波绕组分布因数指的是K y1。（ √ ）

9、三相交流异步电动机中基波绕组分布因数指的是K q1。（ √ ）

（五）1、交流异步电动机绕组采用分布排列，目的主要是削弱高次谐波磁场（√ ）

六、问答题

（一）1、三相交流异步电动机的工作原理是什么？

在三相交流异步电动机的定子绕组内，通入对称的三相交流电，气隙内产生旋转磁场，切割转子导体，产生电动势，而使转子内具有电流，受旋转磁场的作用，而产生电磁转矩拖动负载进行旋转工作，因转子的速度小于旋转磁场的速度，所以称三相交流异步电动机，另外由于转子内的电流，不是通入的，是感应而来的，所以也称为感应电动机。

2、三相交流感应电动机的工作原理是什么？

（二）1、交流异步电机绕组的嵌线原则以及操作步骤是什么？

嵌线原则：（1）一个极距下所有导体电流方向必须一致。

（2）相邻两个极距下所有导体电流方向必须相反。

（3）若为双层绕组，以上层绕组为准或，以下层绕组为准。

操作步骤：(1) 计算参数(2) 编绘电动机的槽号(3) 划定极距(4) 确定每极每相槽的位置。(5) 标定电流方向(6) 绕组展开图成图

（四）1、三相交流感应电动机中，三相基波合成磁动势的特性是什么？

（1）磁动势的性质：旋转磁动势。

（2）幅值：旋转磁动势的幅值大小不变化，这种旋转磁动势常称为圆形旋转磁动势。

（3）转向：旋转磁动势的转向取决于电流的相序，总是由电流领先相转向电流滞后相。

（4）转速：旋转磁动势的转速为min)/(6011r p

f n = （5）幅值的瞬间位置：某相绕组的电流达正的最大值时，三相合成基波旋转磁动势正好与该相绕组的轴线重合。当电流在时间上变化了任意一个电角度时，三相合成基波旋转磁动势在空间位置上也移动了数值上与之相等的空间电角度。

（6）极对数：三相合成基波磁动势波长等于2τ，极对数为电机的极对数p 。

2、三相交流异步电动机中，三相基波合成磁动势的特性是什么？

八、计算题

（一）1、一台三相交流异步电动机，额定转速为740转/分，试计算其极数、极对数、转差率、

同步速度，旋转磁场速度各是多少？

2、一台三相交流感应电动机，额定转速为730转/分，试计算其极数、极对数、转差率、同步速度，

旋转磁场速度各是多少？

p f n 601= ， N n n ≈1 4≈7305060≈601?=n f p

750601==p f n 750)730-750()-(11==n n n s

极对数为4，极数为8，同步速度与旋转磁场的速度一样为750转/每分钟

5、一台三相交流异步电动机，额定转速为950转/分，试计算其极数、极对数、旋转磁场速度、转差率同步速度各是多少？

p f n 601= ， N n n ≈1 3≈9505060≈

601×=n f p 1000601==p f n 1000)

950-1000()-(11==n n n s 极对数为3，极数为6，同步速度与旋转磁场的速度一样为1000转/每分钟

6、一台三相感应电动机，额定转速为570转/分，试计算其极数、极对数、转差率、 同步速度，旋转磁场速度各是多少？

p f n 601= ， N n n ≈1 4≈5705060≈

601?=n f p 600601==p f n 570)

570-600()-(11==n n n s 极对数为5，极数为10，同步速度与旋转磁场的速度一样为600转/每分钟

7.已知一台额定转速为n N =960 r/min 的三相异步电动机，问：（1）该电动机的磁极对数P 及磁极数是多少？2）旋转磁场的速度及同步速度是多（3）额定转差率s N 是多少？（4）转速方向与旋转磁场方向一致时，转速分别是950 r/min 与1040 r/min 时的转差率s 是多少？

（5）转速方向与旋转磁场方向相反时，转速为500r/min 时的转差率s 是多少？ 解 （1）一般而言，除非特殊说明，否则三相异步电动机所接电源的频率都为f 1=50HZ ， 额定转速略小于旋转磁场的速度，额定转差率较小，所以96050606011=≈?==N n P

P f n 则磁极对数3≈P ， 磁极数 6322=?≈P

（2）旋转磁场的速度=同步速度10003

50606011=?==P f n r/min （3）额定转差率04.01000

960100011=-=-=n n n s N N （4）转速方向与旋转磁场方向一致时

若n=950 r/min ，则05.01000

950100011=-=-=

n n n s

若n=1040 r/min ，则04.01000

1040100011-=-=-=n n n s （5）转速方向与旋转磁场方向相反时

若n=500 r/min ，则5.11000

500100011=+=-=n n n s 8.一台四极三相异步电动机，定子槽数Z 1=36，计算其基波和5次、7次谐波磁动势的分布系数。

解：（1）计算每极每相槽数q 和槽间角α

每极每相槽数： 32

323621=??==mp Z q 槽间角： 00102036

2360360=?==Z p α （2）求基波和5次、7次谐波磁动势的分布系数

根据式(5.13)可求得的基波和5次、7次谐波磁动势的分布系数，分别如下： 基波分布系数96.02

20sin 32203sin 2sin 2sin 00

1=?==ααq q k q 5次谐波分布系数217.02

205sin 322053sin 0

5=???=q k 7次谐波分布系数177.02207sin 322073sin 0

7

-=???=q k 第七章 三相异步电动机的运行原理

三、单项选择题

（一）1．三相异步电动机的电磁场功率表达式应为 （ B ）

A ．P M =E 22

I 'cos Φ2 B ．P M =m 222I 'r 2/S C ．P M =m 1222r I ''/S D ．P M =m 1I 12r 2/S

2．三相异步电动机由定子转换到转子上的电磁功率表达式应为

（ B ） A ．P cu =E 22I 'cos Φ2

B ．P cu =m 222

I 'r 2/S