电机与拖动基础简答题
第二章
2 . 1 变压器能改变交流电的电压和电流,能不能改变直流电的电压和电流?为什么?
答: 变压器能改变交流电的电压和电流,但不能改变直流电的电压和电流。因为变压器是应用电磁感应原理而工作的,只有当一次绕组接交流电源时, 一次绕组才会流过交流电流,在铁心中产生变化的磁通,从而在二次绕组中产生感应电动势;如果一次绕组接直流电源,则一次绕组流过的是直流电流, 在铁心中产生的磁通是恒定不变的,不能在二次绕组中产生感应电动势,所以变压器只能改变交流电的电压和电流,不能改变直流电的电压和电流。
2 . 2 变压器的铁心为什么要用硅钢片叠成而不用整块钢制成?
答: 变压器的绕组流过交流电流时会在铁心中产生磁滞损耗和涡流损耗,统称为铁损耗。磁滞损耗与铁磁材料的磁滞回线面积有关, 硅钢片的磁滞回线较窄, 磁滞损耗较小。涡流损耗与铁磁材料的电阻成反比,与钢片厚度的平方成正比, 硅钢片是在电工钢中加入少量的硅而制成, 电阻率较大, 用硅钢片叠成的铁心, 铁损耗较小,所以变压器的铁心要用硅钢片叠成而不用整块钢制成。
2 .
3 一台变压器额定电压为220 /110 V ,若把二次绕组( 110 V )接在220 V 交流电源上,主磁通和励磁电流将如何变化?
答:若忽略变压器绕组漏阻抗压降,则绕组的端电压与感应电动势相等。正常工作时铁心磁路处于饱和状态。若把额定电压为110 V 的二次绕组接在220 V 交流电源上, 二次绕组感应电动势将增大一倍, 感应电动势与铁心磁通成正比,所以铁心磁通也将增大一倍,由于铁心磁路处于饱和状态, 励磁电流将不只是增大一倍,而将增大许多倍。
2 . 4 一台变压器一次绕组额定电压为220 V ,不小心把一次绕组接在220 V 的直流电源上,会出现什么情况?
答: 若把额定电压为交流220 V 的变压器一次绕组接在220 V 直流电源上时, 铁心中产生的磁通将是恒定不变的,不会在一次绕组中产生感应电动势, 一次绕组电流11R U I =,由于绕组电阻1R 比较小,则一次绕组电流会很大,大大超过其额定电流,很快会将变压器烧坏。
2 . 5 变压器空载运行时,功率因数为什么很低?这时从电源吸收的有功功率和无功功率都消耗在什么地方?
答: 变压器空载电流0I 可分解为有功分量a I 0和无功分量r I 0,a I 0会产生铁损耗, r I 0产生空载磁场, a I 0与 r I 0相比小很多, a I 0约为0.01r I 0,0
0cos I I a =?01.0≈,所以功率因数很低。空载时从电源吸收的有功功率转变为铁损耗, 无功功率转变为绕组中的磁场贮能。
2 . 6 何谓变压器的主磁通?何谓变压器的漏磁通?它们各有什么特点?各起什么作用?
答: 同时与一次和二次绕组相交链的磁通称为主磁通,只与一次绕组或只与二次绕组相交链的磁通称为漏磁通。主磁通经过的是铁心磁路,磁阻小, 磁通量大; 漏磁通经过的磁路是空气或变压器油, 磁阻大, 磁通量小。主磁通起着传递电能的媒介作用; 漏磁通不能传递能量,只产生电压降。
2 . 7 何谓变压器的励磁电抗m X ?希望m X 是大好还是小好?为什么?
答: 变压器的励磁电抗m X 是表示变压器绕组的励磁电流0I 在绕组中产生感应电动势
1E 的电抗,即)(E -01m m jX R I += ,m X >>m R ,所以m X I E 01≈,0
1I E X m ≈,m X 表示单位励磁电流在绕组中产生的感应电动势, 因而希望m X 大好, m X 越大,同样的励磁电流在绕组中产生的感应电动势就越大。
2 . 8 电抗1X 、2X 的物理意义如何?当负载变化时,它们的数值变化吗?为什么?
答: 电抗1X 是表示一次绕组电流1I 产生的漏磁通在一次绕组产生感应电动势1σE 的电抗,111X I E =σ ;电抗2X 是表示二次绕组电流2I 产生的漏磁通在二次绕组产生感应电动势2σE 的电抗,222X I E =σ。当负载变化时, 1X 、2X 数值不变,因为漏磁通经过的是由空气 和变压器油组成的线性磁路,没有铁磁材料的饱和现象,所以数值不变。
2 . 9 何谓折算?变压器参数折算时应该遵循什么原则?
答: 折算是在保持变压器内部原有电磁关系不变的前提下,把二次绕组的匝数变换为一次绕组的匝数，并对二次电磁量进行折合的算法。折算时遵循的原则是保持原有电磁关系不变,即磁动势不变,输出功率不变,铜损耗不变等等。
2 .10 何谓标么值?若一次电流的标么值为0. 5 ,问二次电流的标么值为多少?为什么?
答: 某一物理量的实际值与其基准值之比,称为该物理量的标么值。若一次电流的标么值为0. 5 ,则二次电流的标么值也为0.5,因为忽略空载电流时,则磁动势平衡方程式为
2211N I N I = 12
112KI N N I I == **====22211111I I I KI KI I I I N
N N 即一次与二次电流的标么值相等。
2 . 11 在一次侧和二次侧作空载试验时,从电源吸收的有功功率相同吗?测出的参数相同吗? 短路试验的情况又怎样?
答: 在一次侧和二次侧作空载试验时,从电源吸收的有功功率相同, 测出的参数中,变比相同,但励磁阻抗不相同, 一次侧测得的励磁阻抗是二次侧测得的励磁阻抗的2
K ,因为无论是
在一次侧或二次侧作空载试验时的电压都是其对应的额定电压,铁心磁通是额定磁通,铁损耗相同,所以从电源吸收的有功功率相同。在一次侧和二次侧作短路试验时,从电源吸收的有功功率也相同,一次侧测得的短路阻抗也是二次侧测得的短路阻抗的2
K 。
2 . 12 准确地说变压器的变比是空载时一次、二次绕组感应电动势之比,还是负载时一次、二次电压之比?
答: 准确地说变压器的变比是空载时一次、二次绕组感应电动势之比,不是负载时一次、二次电压之比。由于漏阻抗压降较小,可以近似认为变压器的变比是负载时一次、二次电压之比。
2 . 1
3 变压器的电压变化率的大小与哪些因素有关?
答: 变压器的电压变化率与负载系数、短路阻抗和负载的功率因数有关。负载系数大,电压变化率大; 短路阻抗大, 电压变化率大;电阻性负载电压变化率较小, 电感性负载电压变化率较大。
2 . 14 变压器的效率的高低与哪些因素有关?什么情况下变压器的效率最高?
答; 变压器效率的高低与负载系数及功率因数有关。在不变损耗(铁损耗)与可变损耗(铜损耗)相等时变压器效率最高。
2 . 15 若三相变压器的一次、二次绕组线电动势UW E 领先uw
E 90 °,试问这台变压器联结组标号的标号数是多少?
答: 将三相变压器的一次绕组线电动势UW
E 作为时钟的长针指向钟面的“12”, 二次绕组线电动势uw E 落后 UW
E 90 °,作为时钟的短针指向钟面的“3”,所以联结组标号的标号数是3。
2 . 16 变压器并联运行的条件是什么?其中哪一个条件要绝对满足?为什么?
答: 变压器并联运行的条件有三:一是各一次侧、二次侧额定电压分别相等,即变比相同;二是联结组相同;三是短路阻抗标么值相等。其中第二个条件联结组相同是要绝对满足,因为若联结组不同,表明并联变压器二次侧绕组线电动势之间有相位差, 并联运行时在二次侧绕组线之间会产生电压差,而变压器短路阻抗较小,这样就会在绕组之间产生较大的环流,将绕组烧坏。
2 .17 何谓变压器容量?何谓绕组容量?在双绕组变压器中它们是相等还是不相等?在自耦变压器中呢?
答: 变压器容量就是变压器的的视在功率,单相变压器容量等于其端电压与电流的乘积。绕组容量等于其端电压与流过绕组电流的乘积。在双绕组变压器中变压器容量与绕组容量相等;在自耦变压器中它们不相等, 变压器容量等于绕组容量加上传导容量, 变压器容量大于绕组容量。
2 . 18 电压互感器和电流互感器在使用中应注意哪些事项?
答: 电压互感器在使用中二次侧不能短路, 电流互感器在使用中二次侧不能开路,无论 是电压互感器还是电流互感器在使用中二次侧都要接地。
2 .19 电焊变压器外特性的特点是什么?
答: 电焊变压器的输出电压随焊接电流的增大而急剧下降,具有急剧下降的外特性。
第三章
3 . 1 三相异步电动机的结构主要是哪几部分?它们分别起什么作用?
答: 三相异步电动机的结构分定子和转子两部分,定、转子之间有空气隙。定子是由定子铁心、定子绕组和机座三个部分组成。定子铁心是磁路的一部分, 同时用来嵌放定子绕组; 定子绕组通电时能产生磁场; 机座用来固定与支撑定子铁心。转子部分有转子铁心和转子绕组。转子铁心也是磁路的一部分, 同时用来嵌放转子绕组; 转子绕组的作用是产生感应电动势、流过电流并产生电磁转矩。
3 . 2 异步电动机的基本工作原理是什么?为什么异步电动机在电动运行状态时,其转 子的转速总是低于同步转速?
答: 异步电动机是应用通电导体在磁场中产生电磁力的原理而工作的。电动机在工作时定子旋转磁场与转子之间要有相对切割运动,否则在转子绕组中不能产生感应电动势, 不能产生电流,也就没有电磁转矩,所以在电动运行状态时,转子的转速不能等于同步转速,只能低于同步转速。
3 . 3 什么叫转差率?三相异步电动机的额定转差率为多少?为什么转差率是异步电动 机最重要的一个技术参数?
答: 旋转磁场转速即同步转速1n 与转子转速n 之差(1n - n)称为转差。转差(1n - n)与同步转速1n 之比,称为转差率,用s 表示,即s=1
1n n n 额定转差率N s 很小,约为0.015~0.05。转子转速n=1n ( 1 - s),用转差率s 能表示转子转速, 转子的感应电动势也与转差率相关,所以转差率是最重要的一个技术参数。
3 .5 一台异步电动机定子绕组有6根引出线,其铭牌上标明“电压380 /220 V ,接法 Y/Δ”。如果三相电源电压是380 V ,定子绕组应采用哪种接法?出线盒内的接线端子应如
何连接?
答: 应采用Y 接法, 出线盒内三个绕组的末端2U 、2V 、2W 连接在一起,三个首端出线头1U 、1V 、1W 接三相电源,
3 . 6 三相异步电动机的定子绕组是如何组成的?按什么规律连接?有什么特点?
答: 三相异步电动机的定子绕组由三个匝数相等、相位互差0120的绕组组成。三个绕组可以连接成Y 联接(星形联接),也可以连接成 联接(三角形联接)。其特点是对称的三相绕组。
3 .7 三相异步电动机铭牌上标注的额定功率N P 是输入功率还是输出功率?是电功率还是机械功率?
答: 三相异步电动机铭牌上标注的额定功率N P 不是输入功率,而是输出功率, 不是电功率,而是机械功率。
3 . 8 单相绕组通以单相交流电将在气隙中产生什么性质的磁场?三相对称绕组通以三相对称电流将在气隙中产生什么性质的磁场?两种磁场之间有何内在联系?
答: 单相绕组通以单相交流电将在气隙中产生脉动磁场。三相对称绕组通以三相对称电流将在气隙中产生旋转磁场。脉动磁场可以分解为基波与高次谐波磁场, 三相对称绕组的基波磁场叠加在一起就形成了基波旋转磁场。
3 . 9 三相旋转磁动势的幅值与极数及绕组系数之间有什么关系?
答: 由三相旋转磁动势幅值表达式 1F =1 .35
p
N I 111N k 可知, 磁动势幅值1F 与极对数p 成反比关系,与绕组系数1N k 成正比。
3 . 10 若将三相异步电动机三相电源的任何两相引线对调,异步电动机转子的转向将作何变化?为什么?
答: 若将三相异步电动机三相电源的任何两相引线对调,则电动机反转。因为当电动机定子绕组外接电源相序变化时, 定子旋转磁场就反向,所以电动机也就反向旋转。
3 . 11 为什么三相异步电动机空载电流的标么值要比变压器的大?
答: 变压器的磁路是铁心构成的磁路,磁阻小,产生一定的额定磁通所需要的励磁电流比较小;而三相异步电动机的磁路中包含有定、转子之间的气隙, 气隙的磁阻比较大,产生同样大小的额定磁通所需要的励磁电流就比较大,所以三相异步电动机空载电流的标么值要比变压器的大。
3 . 12 三相异步电动机转子绕组短路并堵转,若定子绕组加额定电压,将会产生什么后果?并分析原因。
答: 当三相异步电动机转子绕组短路并堵转时,若定子绕组加额定电压,则流过绕组的电流会很大,使电动机发热严重,导致烧坏电动机。其原因是: 转子绕组短路并堵转时, 转子转速为零, 旋转磁场与转子的相对切割速度为最大,在转子绕组中产生的感应电动势最大, 转子电流最大,定子电流也就最大,约为额定电流的5～7倍,会烧坏电动机。
3 . 13 异步电动机的转差率s 是如何定义的?电机运行时,转子绕组感应电动势、电 流的频率2f 与定子频率1f 是什么关系?
答: 转差率s 的定义是转差(1n - n)与同步转速1n 之比,即s=1
1n n n - 电机运行时,转子绕组感应电动势的频率、电流的频率2f 与定子频率1f 成成正比,即
12sf f =
3 . 1
4 异步电机的时空相量图中,哪些是时间相量,哪些是空间相量?
答: 异步电机的时空相量图中,表示电流、电压、感应电动势的相量是时间相量, 表示磁通、磁动势的相量是空间相量。
3 . 15 一台额定电压380 V 、星形联结的三相异步电动机,如果误连成三角形联结,并 接到380 V 的电源上,会有什么后果?为什么?
答: 一台额定电压380 V 、星形联结的三相异步电动机,如果误连成三角形联结,并接到380 V 的电源上, 电动机会被烧坏。因为额定电压380 V 、星形联结的三相异步电动机,其定
子绕组额定电压为220V ，若将星形联结的定子绕组误连成三角形联结, 并接到380 V 的电源上,这时定子绕组电压为380 V ,大大超过其额定电压,会使定子电流变得很大, 会烧坏电动机。
3 . 16 一台额定电压380 V 、三角形联结的三相异步电动机,如果误连成星形联结,并接到380 V 的电源上满载运行时,会有什么后果?为什么?
答: 额定电压380 V 、三角形联结的三相异步电动机,如果误连成星形联结,并接到380 V 的电源上满载运行时, 电动机不能起动,不能运行。额定电压380 V 、三角形联结的三相异步电动机,如果误连成星形联结,并接到380 V 的电源上时,其一相绕组电压降为380/3=220V , 由于起动转矩与绕组电压的平方成正比, 这时起动转矩降低为原来的3
1,故而在满载时电动机不能起动,不能运行,时间一长会烧坏电动机。
3 . 17 三相异步电动机带恒转矩负载额定运行时,会产生哪些损耗?请画出功率流程图。 答: 电动机运行时的损耗有定子铜损耗1cu P ,定子铁损耗Fe P ,转子铜损耗2cu P ,机械摩擦损耗mec P ,附加损耗s P 。其功率流程图如题3.17图。
题3.17图
3 . 18 三相异步电动机的电磁功率、转子铜损耗和机械功率之间在数量上存在着什么关系?
答: 三相异步电动机的电磁功率、转子铜损耗和机械功率之间存在着比例关系,三者之比为1︰s ︰(1-s)。
3 . 19 三相异步电动机负载运行时,其T 形等值电路为什么不能简化成一字形等值电路?
答: 在电动机T 形等值电路中,转子的等值电阻为s R 2',s 很小,约为0.015～0.05, s
R 2'就比较
大, 转子阻抗='2Z s
R 2'+2X '也就比较大。励磁阻抗m Z 与2Z '相并联, m Z 与2Z '相比,并没有大到可以去掉而对电路没有影响的程度,所以不能去掉励磁阻抗而将T 形等值电路简化成一字形等值电路。
3 . 20 异步电动机的过载倍数m λ、起动转矩倍数T K 有何意义?它们是否越大越好? 答: 异步电动机的过载倍数m λ表示电动机的过载能力,用最大转矩m T 与额定转矩N T 之比来表示,即m λ=N
m T T 起动转矩倍数T K 表示电动机起动时带负载的能力,等于起动转矩st T 与额定转矩N T 之比,即T K =
N st T T m λ较大时, 电动机的过载能力较大, T K 较大时, 电动机起动时带负载的能力较大,但它们不是越大越好,因为电动机的最大转矩m T 是一定的, m λ过大时,N T 就小, 电动机带额定负载的能力降低,这是不可取的,一般m λ为1.8～2.2, T K 为2左右。
3 . 21 异步电动机带负载起动,负载越大,起动电流是不是越大?为什么?
答: 异步电动机带负载起动, 起动电流与负载大小无关,并不是负载越大,起动电流就越
大。转子电流2I =20220jX s R E + , 起动时s=1, 起动时的转子电流 20
2202jX R E I += , 与负载无关,所以起动电流即定子电流 )(2
101I I I '-+= 也与负载无关,只不过负载越大, 起动加速度就变小, 起动时间变长。
3 . 22 异步电动机在何种条件下的机械特性是固有机械特性?
答: 异步电动机定子绕组接额定频率的额定电压,定、转子回路不串接任何元器件得到的机械特性就是固有机械特性。
3 . 23 试简述三相异步电动机的运行性能优劣主要通过哪些技术指标来反映?
答: 三相异步电动机的运行性能优劣主要通过功率因数和效率等技术指标来反映, 功率因数越高, 运行性能越优越; 效率越高, 能量利用率高,运行性能越优越。另外，最大转矩m T 越大，电动机带负载能力越大; 起动转矩st T 越大，电动机带负载起动能力越大。
3 . 2
4 三相异步电动机T 形等值电路的参数主要通过什么实验来测定?
答: 三相异步电动机T 形等值电路的参数主要通过空载实验和短路实验来测定。通过空载实验测定电动机的励磁阻抗m m m jX R Z +=和铁损耗Fe P 及机械损耗mec P 。通过短路
实验测定电动机的短路阻抗)()(212
1X X j R R jX R Z K K K '++'+=+=,短路实验又称堵转实验。
3 . 25 为什么三相异步电动机的功率因数总是滞后的?
答: 三相异步电动机要从电网吸收滞后的励磁电流产生磁场;定子和转子绕组都是感性负载,所以三相异步电动机的功率因数总是滞后的。
3 . 26 为什么要进行频率折算?折算应遵循什么样的基本原则?
答: 三相异步电动机运行时,定子电流频率为1f ,转子电流频率为12sf f =,定、转子电流频率不相等, 对不同频率的电量列出的方程组不能联立求解,也不能根据它们求出等值电路和相量图。所以要把转子的频率折合,使定、转子有相同的频率。频率折算的原则是保持
转子磁动势2F 不变,也就是保持转子电流2
I 不变。
3 . 27 说明三相异步电动机等值电路中,参数1R 、1X 、 2
R '、 2X ' 、m R 、m X 各代表什么意义?三相异步电动机转子附加电阻[( 1 - s)/ s] 2
R '是如何产生的?它代表什么物理意义?
答: 1R 、1X 分别表示三相异步电动机定子一相绕组的电阻和电抗;2
R '、 2X '分别表示转子一相绕组的电阻和电抗折算到定子的折算值; m R 、m X 分别表示励磁电阻和电抗。转
子附加电阻[( 1 - s)/ s] 2
R '是频率折算产生的, 它代表了电动机输出的机械功率
222)1(3I R s
s P m ''-=
3 . 28 一台三相异步电动机,额定运行时转速N n =1 450 r /min,问这时传递到转子的电磁功率有百分之几消耗在转子电阻上?有百分之几转化成机械功率?
解: 033.01500
1450150011=-=-=n n n s N N 电磁功率M P 、总机械功率m P 、转子铜损耗2cu P 之间的比例为M P ∶ m P ∶ 2cu P =1 ∶( 1 - s)∶ s,所以传递到转子的电磁功率中有
3.3%消耗在转子电阻上, 有96.7%转化成机械功率。
第四章
4 .1 如果电源频率是可调的,当频率为50 Hz 及40 Hz 时,六极同步电动机的转速各 是多少?
解: n =1n =p
f 160 六极同步电动机P=3,当1f =50HZ 时,min /100035060r n =?=; 当1f =40HZ 时,min /80034060r n =?=
4 . 2 同步电动机在正常运行时,转子励磁绕组中是否存在感应电动势?在起动过程中是否存在感应电动势?为什么?
答: 同步电动机在正常运行时,转子励磁绕组中不存在感应电动势。正常运行时转子的转速等于定子旋转磁场的转速, 转子励磁绕组与定子旋转磁场之间没有相对切割运动,所以转子励磁绕组中不会产生感应电动势。在起动过程中转子励磁绕组中存在感应电动势,因为起动时转子的转速低于定子旋转磁场的转速, 转子励磁绕组与定子旋转磁场之间有相对切割运动, 所以转子励磁绕组中会产生感应电动势。
4 . 3 为什么异步电动机不能以同步转速运行而同步电动机能以同步转速运行?
答: 若异步电动机以同步转速运行,则转子的转速等于定子旋转磁场的转速,两者之间没有相对切割运动,在转子绕组中不会产生感应电动势,没有电流, 没有电磁转矩, 异步电动机不能运行,所以异步电动机不能以同步转速运行。同步电动机的定子绕组通入三相交流电产生旋转磁场,而转子励磁绕组通入直流电产生恒定磁场,只有当转子转速等于同步转速时, 同步电动机才能产生固定方向的电磁转矩,从而带动负载运行;如果转子转速不等于同步转速,则产生的电磁转矩的方向是交变的,时而是顺时针方向, 时而是逆时针方向,平均电磁转矩为零,所以同步电动机只能以同步转速运行。
4 . 4 为什么要把凸极同步电动机的电枢磁动势a
F 和电枢电流I 分解为直轴和交轴两个分量?
答: 凸极同步电动机结构上的特点是转子具有明显突出的磁极,使得定、转子之间的气隙是不均匀的,这给分析工作带来困难。为便于分析,在转子上放置垂直的两根轴,即直轴和交轴,直轴与转子轴线重合,交轴与转子轴线垂直,这样使得沿直轴或交轴方向的磁路是对称的,同时由于直轴与交轴互相垂直,计算直轴方向的磁通时不必考虑交轴磁动势的影响,同样, 计算交轴方向的磁通时也不必考虑直轴磁动势的影响,可使计算工作简化,所以常把凸极同步电动
机的电枢磁动势a
F 和电枢电流I 分解为直轴和交轴两个分量。
4 .
5 何谓直轴同步电抗d X ?何谓交轴同步电抗q X ?d X 和q X 相比哪个大一些?
答: 直轴同步电抗d X 是表示同步电动机定子电流的直轴分量d I 在定子绕组中产生感应电动势大小的电抗, 交轴同步电抗q X 是表示定子电流的交轴分量q I 在定子绕组中产生感应电动势大小的电抗, d X 和q X 相比, d X 大。
4 . 6 何谓同步电动机的功角?怎样用功角θ来描述同步电动机是运行在电动机状态还是运行在发电机状态?
解: 同步电动机外接电源电压U 与励磁磁动势在定子绕组中产生的感应电动势0
E 之间的相角θ称为同步电动机的功角。功角θ为正，表明U 超前0
E ,同步电动机运行在电动机状态; 功角θ为负，表明U 滞后0
E ,同步电动机运行在发电机状态。
4 . 7 什么是同步电动机的功角特性?同步电动机在什么功角范围内才能稳定运行? 答: 同步电动机的电磁功率M P 随功角θ的变化规律)(θf P M =称为同步电动机的功角 特性。当00<θ<0
90时同步电动机能稳定运行。
4 . 9 为什么同步电动机经常工作在过励状态?
答: 同步电动机的的功率因素随励磁电流的大小而变化:正常励磁时功率因素等于1;过励状态时, 励磁电流大于正常励磁,定子电流在相位上超前电源电压, 同步电动机相当于一个电阻电容性负责,可以改善电网的功率因素,所以同步电动机经常工作在过励状态。
第七章
7 . 1 为什么小容量的直流电动机不允许直接起动,而小容量的三相异步电动机却可以直接起动?
答: 直流电动机电压方程是a a a I R E U +=,感应电动势a E 与转速成正比, 起动瞬间电动机转速为零, 感应电动势亦为零,外加电压等于电枢电阻压降,而直流电动机的电枢电阻很小,使得起动电流很大,所以直流电动机不允许直接起动。对三相异步电动机而言, 起动电流 st I =2212211
)()(X X R R U '++'+,起动时的阻抗中除了电阻(2
1R R '+)外,还有电抗(2
1X X '+),小容量的三相异步电动机起动时阻抗比较大,所以可以直接起动。
7 . 2 三相异步电动机起动时,为什么起动电流很大,而起动转矩却不大?
答: 三相异步电动机起动瞬间转速为零,定子旋转磁场相对于转子的切割速度最大,在转子绕 组中产生的感应电动势最大,使得转子电流很大,从而使得定子电流即起动电流很大。
定子电压方程式是1U = -1
E +1Z 1I ,起动电流很大,使得定子绕组的漏阻抗压降1Z 1I 增大,感应电动势1E 减小, 1E 与气隙磁通1Φ成正比,从而导致1Φ减小到额定值的一半;起动时n=0 ,s=1 ,转子电流频率112f sf f ==为最高, 转子电抗2X 为最大,使得转子功率因数
cos 2?比较小; 由电磁转矩表达式T=T C 1Φ2
I ' cos 2?可知,T 与1Φ、2I '和cos 2?分别成正比关系,尽管起动时2
I '很大,但是1Φ的减小和cos 2?的减小,使得起动转矩却不够大。
7 . 3 什么情况下三相异步电动机不允许直接起动?
答: 如果电源容量相对于电动机的容量而言不是足够大时就不允许直接起动电动机,一般可根据经验公式来判断,即起动电流倍数I K 应满足下述条件I K =
N
st I I ≤43+N N P S 4 电动机才允许直接起动,否则不允许直接起动。
7 . 4 绕线转子异步电动机为何不采用降压起动?
答: 异步电动机降压起动可以降低起动电流,但也降低了起动转矩,只能用于空载或轻载起动。绕线转子异步电动机除了降压起动外,还可以采用在转子回路中串电阻或串频敏变阻器的方法进行全压带负载起动, 串电阻起动不仅可以降低起动电流，还能增大起动转矩，所以绕线转子异步电动机不采用降压起动,而采用串电阻或串频敏变阻器的方法进行起动。
7 . 5 什么是异步电动机的Y-Δ起动?它与直接起动相比,起动电流和起动转矩有什么变化? 答: 正常运行时定子绕组为Δ(三角形)联结的异步电动机,在起动时接成Y(星形) 联结, 起动完成时再转换成Δ(三角形)联结的起动方法称为Y-Δ起动。Y-Δ起动时的起动电流和起动转矩只有直接起动时的
31。
7 . 6 笼型异步电动机采用自耦变压器降压起动时,起动电流和起动转矩的大小与自耦变压器的降压比A K =1
2N N 是什么数量关系? 答: 笼型异步电动机采用自耦变压器降压起动时,起动电流和起动转矩与自耦变压器的降压
比A K 的平方成正比,即起动电流和起动转矩是直接起动时的2A K 倍。
7 . 7 说明深槽式和双笼型异步电动机改善起动特性的原因,并比较其优缺点。
答: 深槽式笼型异步电动机是利用转子槽漏磁通所引起的电流集肤效应来改善起动性能的,起动时电流集肤效应使转子电流集中在槽中导条的上部, 电流集中在导条上部的效果就相当于减小了导条的有效截面积,增大了转子电阻,从而改善起动性能。双笼型异步电动机转子有上下两套笼型绕组, 上笼绕组截面积较小,具有较大的电阻, 起动时上笼绕组起主要作用,可以改善起动性能; 下笼绕组截面积较大,电阻较小,运行时下笼绕组起主要作用, 电动机仍有较好的运行性能。这两种异步电动机的缺点是功率因素低, 双笼型异步电动机结构复杂,价格较贵。
7 . 8 绕线转子异步电动机转子回路串适当的起动电阻后,为什么既能抑制起动电流又能增 大起动转矩?如把电阻改为电抗,其结果又将怎样?
答: 绕线转子异步电动机转子回路串电阻起动时能限制转子电流,所以能抑制起动电流;由
st T =()()[]
221221122123X X R R f R pU '++'+'π 可见,在一定范围内起动转矩随转子电阻增大而增大,所以绕线转子异步电动机转子回路串适当的起动电阻后,既能抑制起动电流又能增大起动转矩。把电阻改为电抗对抑制起动电流有一定的作用,但不能增大起动转矩,还会降低起动转矩。
7 . 9 为什么绕线转子异步电动机转子回路串入的电阻太大反而会使起动转矩变小?
答: 绕线转子异步电动机转子回路串入电阻时, 在一定范围内起动转矩随转子电阻增大而增
大,当转子回路串入电阻增大到212X X R '+='时,即临界转差率m s =2
12X X R '+'=1, 起动转矩st T 为最大,就等于电动机的最大转矩m T ,即st T =m T ,再增大串入电阻会使转子电流变小,从而会使起动转矩变小。
7 . 10 绕线转子异步电动机转子回路串频敏变阻器起动的原理是什么?
答: 频敏变阻器就是一个三相铁心线圈,类似一台一次绕组Y 联结但没有二次绕组的三相心式变压器, 铁心用厚钢板或铸铁板叠压而成,铁损耗大,即励磁电阻大,所以绕线转子异步电动机转子回路串频敏变阻器起动时,既能限制起动电流又能增大起动转矩。随着转速的升高,转子电流频率2f = s 1f 逐渐下降,励磁阻抗自动减小,故而称为频敏变阻器。到起动快结束时, 2f 很小,仅有1 ～ 3 Hz , 励磁阻抗很小,频敏变阻器已不再起作用,可将频敏变阻器切除,电动机完成起动过程。
7 . 11 为什么说绕线转子异步电动机转子回路串频敏变阻器起动比串电阻起动效果更好? 答: 绕线转子异步电动机转子回路串频敏变阻器起动时, 频敏变阻器的阻抗会随着转速的升高而自动变小,不需要人为调节,操作简单方便。转子回路串电阻起动时, 随着转速的升高需要一级一级地切除电阻,直至最后切除全部电阻,在切除电阻时电流会突变,使转矩发生突变,起动过程不平稳, 起动设备比较复杂。所以说绕线转子异步电动机转子回路串频敏变阻器起动比串电阻起动效果更好。
7 . 12 三相异步电动机轴上带的负载转矩越重,起动电流是否越大?为什么?负载转矩的大小对电动机起动的影响表现在什么地方?
答: 三相异步电动机起动电流st I =2212211
)()(X X R R U '++'+,只与电源电压及电动机本
身阻抗有关,与负载转矩大小无关,所以并不是电动机轴上带的负载转矩越重,起动电流就越大。负载转矩的大小对电动机起动的影响表现在起动的快慢上, 负载转矩越重,加速度就越小, 速度上升越慢, 起动时间变长。
7 . 13 在基频以下变频调速时,为什么要保持1
1f E =常数,它属于什么调速方式? 答: 电动机的气隙磁通1Φ=1
11144.4N k N f E 保持1
1f E =常数就保持气隙磁通1Φ恒定不变,正常运行时气隙磁通1Φ为额定磁通,已接近饱和,若
11f E 变大,则1Φ会增大到过饱和,将导致励磁电流急剧增大,铁损耗增加,电动机发热厉害; 若1
1f E 变小,则1Φ会减小,T 与1Φ成正比,T 会减小, 电动机带负载能力降低,这是不可取的,所以在基频以下变频调速时,要保持
11f E =常数。11f E =常数属于恒磁通调速方式。
7 . 14 在基频以上变频调速时,电动机的磁通如何变化?它属于什么调速方式?
答: 在基频以上变频调速时,电压保持不变,由11111144.4N K N f E U Φ=≈可知,随着频率的升高, 磁通会降低,是弱磁调速。电磁功率Ω=T P M ,频率升高,一方面使转速升高,Ω增大;另一方面使磁通降低,转矩变小,最终使电磁功率基本上保持不变,所以是恒功率调速方式。
7 . 15 笼型异步电动机如何实现变极调速?变极调速时为何要同时改变定子电源的相序? 答: 在笼型异步电动机的定子绕组中,把每相绕组中的半相绕组的电流改变方向, 电动机的极对数就成倍地变化,从而实现变极调速。变极调速时定子绕组电流的相序会发生变化,如果不改变定子电源的相序, 电动机就会反转,为防止电动机反转,在变极调速时要同时改变定子电源的相序。
7 . 16 定性画出Y-YY 变极调速的机械特性,它属于何种调速方式?
答: Y-YY 变极调速的机械特性如题7 . 16图所示,
:
题7 . 16图
从图中可以看出, 从Y 向YY 变极调速时,电动机的转速、最大转矩和起动转矩都增加了一倍,即mYY T =2mY T , stYY T =2stY T 。Y-YY 变极调速属于恒转矩调速方式。
7 . 17 绕线转子异步电动机转子串电抗能否调速?为什么?
答: 绕线转子异步电动机转子串电抗不能调速,因为正常运行时转差率s 很小,约为0.015~0.05,转子电流频率12sf f 很低, 约为1~3 HZ, 串入电抗后对转子电路的影响可以忽略不计,所以绕线转子异步电动机转子串电抗不能调速。
7 . 18 三相异步电动机串级调速的基本原理是什么?
答: 三相异步电动机串级调速是在转子回路中串入一个与转子感应电动势频率相等、相位相同(或相反)的附加电动势,改变附加电动势的大小就可以改变转子电流,从而实现速度的调节;同时利用附加电动势吸收转子的转差功率并回馈电网,提高效率。
7 . 19 比较串级调速和转子串电阻调速的机械特性、效率和功率因数。
答: 绕线转子异步电动机串电阻调速的机械特性是经过理想空载点的曲线,其直线部分的斜率随串入电阻的增大而增大; 串级调速的机械特性, 其直线部分的斜率是不变的, 调速过程中机械特性上下平行移动。串电阻调速时转子的转差功率消耗在电阻上, 效率低; 串级调速时转子的转差功率被吸收后回馈电网, 效率高。串电阻调速功率因数高; 串级调速有逆变器和逆变变压器, 逆变变压器要从电网吸收无功功率, 功率因数低。
7 . 20 串级调速为什么比转子串电阻调速效率高?它适用于什么场合?
答: 绕线转子异步电动机转子串电阻调速时, 转子的转差功率消耗在电阻上,而串级调速能将转子的转差功率吸收后回馈电网,所以串级调速比转子串电阻调速效率高。串级调速适用于调速范围不大,中型容量以上的电力拖动系统中,如大型水泵、风机、矿井提升机等。
7 . 21 绕线转子异步电动机的调速方法有哪些?各有何优缺点?
答: 绕线转子异步电动机的调速方法有变频调速、晶闸管移相调压调速、转子串电阻调速和串级调速等。变频调速性能最佳,但变频器价格较贵; 晶闸管移相调压调速要接成闭环控制系统,才能扩大调速范围,实现无级调速,这时系统结构较为复杂; 转子串电阻调速, 功率因数高,操作控制简单方便,但是属有级调速, 调速的平滑性差,且效率低; 串级调速效率高, 平滑性好,但功率因数低。
7 . 22 以晶闸管串级调速为例,说明其功率传递关系。
答: 在晶闸管串级调速系统中, 电动机从电源吸收有功功率1P 中,减去定子的铜损和铁损后就是传递给转子的电磁功率M P ,M P 中的大部分转变为机械功率m P =(1-s)M P ,从m P 中减去空载损耗0P 后就是传递给负载的功率2P =m P -0P ;M P 中的小部分转变为转差功率,大小为s M P ,转差功率中的一部分消耗在转子绕组的电阻上,即转子铜损耗2cu P ,剩余的部分,即 (s M P -2cu P )通过逆变器回馈电网。
7 . 23 为什么普通笼型异步电动机带恒转矩负载不适合采用调压调速?
答: 普通笼型异步电动机带恒转矩负载不适合采用调压调速的原因有二:一是电动机的电磁转矩与电压的平方成正比,随电压降低电动机拖动负载能力变差,甚至不能拖动负载;二是调压调速范围较小, 负载越轻, 调速范围越小。
7 . 24 异步电动机回馈制动时的能量转换关系与电动运行相比发生了什么变化?试画出其功率流程图。
答: 异步电动机在电动运行状态时从电源吸收有功功率1P ,减去损耗P 后转变为轴上输出
功率2P ,拖动负载运行;在回馈制动时电动机从轴上输入功率2P ，减去损耗P ?后转变为电功率1P 回馈电源。电动运行及回馈制动的功率流程图分别如题7 . 24图（a ）和（b ）所示。
7 . 25 举若干例子说明异步电动机回馈制动过程或运行情况。
答: 矿井提升机下放重物时,若按重物下放方向接通电动机的电源, 电动机电磁转矩方向与负载转矩方向一致,电动机会不断地加速,直至达到同步转速时, 电磁转矩为零,但是负载转矩继续拖动提升机加速, 使电动机转速超过同步转速,这时电磁转矩反向为制动转矩, 电动机向电源回馈电能,当电动机加速到电磁转矩与负载转矩相等时, 提升机就匀速下放重物, 电动机处于回馈制动运行状态,将重物下放释放出来的位能转变为电能回馈电源。异步电动机改变极对数降速过程中也会出现回馈制动, 当电动机极对数突然成倍增加时,同步转速就成倍下降, 电动机转速超过下降了的同步转速, 电动机向电源回馈电能进行回馈制动。
7 . 26 试分析异步电动机处于反接制动状态时的能量转换关系,举例说明异步电动机的反接制动过程。
答: 处于反接制动状态的电动机将从电源吸收的电功率和轴上吸收的机械功率全都转变为转子的铜损耗。例如矿井提升机,为了使提升的重物在到达终点时快速停车,常采用反接制动的方法,就是改变电源相序, 电动机旋转磁场立刻改变方向, 电磁转矩改变方向为制动转矩,与负载转矩一道,使提升机快速减速停车。
1P 2P
P ? 2P
1P P ? (a) 电动运行 （b ）回馈制动
题7 . 24图
7 . 27 绕线转子异步电动机反接制动时,为什么要在转子回路串入较大的电阻值?
答: 绕线转子异步电动机反接制动时,要在转子回路串入较大的电阻值,一是限制制动电流不至于过大;二是使串入的电阻消耗掉大部分的转差功率,减轻电动机发热;三是增大制动转矩。
7 . 28 倒拉反转运行应用于何种负载,分析其功率传递关系。
答: 倒拉反转运行应用于位能性恒转矩负载,例如绕线转子异步电动机转子回路串入较大的电阻值匀速下放重物。匀速下放重物时, 电动机按提升重物的方向接通电源, 转子回路串入较大的电阻值,电动机从电源吸收的电功率和重物下放位能减小释放出来的机械功率全都转变为转子回路电阻上的转差功率。
7 . 29 正在运行的三相异步电动机,若把原来接在电源上的定子接线端迅速改换接到三相对称电阻器上能否实现快速停车,为什么?
答: 不能实现快速停车,因为三相异步电动机要产生电磁转矩需要同时具备两个条件,一是要有旋转磁场,二是旋转磁场与转子有相对切割运动, 把原来接在电源上的定子接线端迅速改换接到三相对称电阻器上就没有旋转磁场,尽管转子是转动的,也不能产生电磁转矩,也就没有制动转矩,所以不能实现快速停车。
7 . 30 三相异步电动机能耗制动时,保持通入定子绕组的直流电流恒定,在制动过程中气隙磁通是否变化?
答:三相异步电动机能耗制动时,保持通入定子绕组的直流电流恒定,会在气隙中产生恒定磁场,在制动过程中转子绕组切割气隙恒定磁场产生转子电流, 若磁路饱和,则转子电流产生的磁场对气隙恒定磁场有去磁作用,随着转速的降低, 转子磁通变小, 去磁作用减弱, 气隙磁通有所增大; 若磁路没有饱和,则在制动过程中气隙磁通基本不变。
7 . 31 异步电动机能耗制动的原理是什么?定子绕组为何要通入直流电流?定性画出其机械特性曲线。
答: 异步电动机能耗制动的原理是在制动时切除定子绕组的交流电源而接通直流电源,产生制动性的电磁转矩,实现快速制动停车。制动时定子绕组要通入直流电流在气隙中产生直流磁场, 转子绕组切割定子直流磁场产生转子电流, 转子电流与定子直流磁场作用产生制动转
矩, 实现快速制动停车,如果定子绕组没有通入直流电流,则不会有电磁转矩产生制动作用,不会快速制动停车,只能靠摩擦转矩减速停车。机械特性曲线如题7 . 31图中的曲线1所示,这是一条经过原点的曲线, 增加转子电阻得到的机械特性如图中曲线2所示;增大直流电流的机械特性如图中曲线3所示。
题7 . 31图
7 . 32 异步电动机拖动位能性负载,当负载下放时,可采用哪几种制动方法来控制其速度?定性绘出特性曲线,并标注运行点。
答: 异步电动机拖动位能性负载下放时,可采用多种制动方法来控制下放速度。一是采用倒拉反转制动运行的方法:将绕线转子异步电动机按提升方向接通电源,并在转子回路串电阻,使起动转矩c T 小于负载转矩L T ,电动机从C 点开始下放负载,电磁转矩为制动转矩,直至到达D 点, 电磁转矩等于负载转矩, 电动机匀速下放负载,如题7 . 32图(a)所示。二是采用能耗制动运行方法:将电动机定子绕组中的任意两相绕组接通直流电源,在负载转矩作用下, 电动机开始下放负载,并产生制动转矩,直至C 点,T = L T ,电动机匀速下放负载,如题7 . 32图(b)所示。三是采用反向回馈制动运行的方法: 将绕线转子异步电动机按下放方向接通电源,并在转子回路串电阻, 电磁转矩与负载转矩同方向,在它们作用下, 电动机开始加速下放负载,当转速超过同步转速时, 电磁转矩变为制动转矩, 电动机进行回馈制动运行直至C 点,T = L T ,电动机匀速下放负载,如题7 . 32图(c)所示。
电机与拖动基础试题及答案
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？
电机与拖动简答题
电机与拖动简答题
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1. 三相异步电动机有机械制动和电气制动两类方法。 2.三相绕线式异步电动机通常采用在转子绕组中串接变阻器或频敏变阻器起动方法。 3.主磁通：在铁心内通过的磁通。 4.漏磁通：在部分铁心和铁心周围的空间存在的少量分散的磁通。 5. 直流发电机的励磁方式有：他励；自励（包括并励，串励和复励）。 6.单相罩极式异步电动机的特点：起动转矩小，电动机转向不可改变。 7.常用的控制电机有：伺服电机、测速电机、自整角电机、旋转变压器、力矩电机。 8. 软磁材料可用于制造电机铁心;硬磁材料可用于制造永久磁铁. 9.直流电动机的固有机械特性:当直流电动机的电枢电压和磁通均为额定值，且电枢没有串联电阻时的机械特性。 10.直流并励发电机自励的条件是什么？ 答：直流并励发电机自励的条件是：1）电机必须有剩磁，如果电机已经失磁，可用其他直流电源激励一次，以获得剩磁。2）励磁绕组并联到电枢的极性必须正确，否则绕组接通后，电枢中的电动势不但不会增大，反而会下降，如出现这种情况，可将励磁绕组与电枢出线端的连接对调，或者将电枢反转。3）励磁回路中的电阻要小于临界值。 11.直流电动机的调速方法有几种，各有何特点？ 答：直流电机调速方法有三种（以他励直流电动机为例）：（1）改变电枢端电压：转速特性为一组平行下移的直线，特点是空载转速随电枢电压的下降而减小。（2）在电枢回路中串电阻：转速特性为一组空载转速不变的直线，特点是所串电阻要消耗功率，电动机转速随所串电阻的增加而下降。（3）改变所串的励磁回路的电阻值：弱磁调速的特点是电动机转速只能上升而不能下降。 12.何为电枢反应？电枢反应的性质是由什么决定的?电枢反应对气隙磁场有什么影响？对电机运行有什么影响？ 答：电枢磁势的基波对励磁磁势的基波的影响称为电枢反应。电枢反应的性质取决于负载的性质和电机内部的参数。电枢反应使气隙磁场波形畸变，并呈去磁性。电枢反应对直流发电机影响其端电压，对直流电动机影响其电磁转矩和转速。 13.变压器并联运行的条件有哪些? 哪一个条件要求绝对严格？变压器为什么要并联运行? 答：（1）并联运行的条件是：各台变压器的额定电压与变比相等；各台变压器的连接组别必须相同；各台变压器的短路阻抗的百分数要相等。（2）其中连接组别相同这一条必须严格遵守。（3）变压器并联运行时，可以根据负载的变化投入相应的容量和台数，提高变压器的运行效率。如果某台变压器发生故障需要检修时，可以把它从电网中切除，其它变压器继续运行，保证电网的正常供电。并联运行还可以减少备用容量。 14.直流电动机为什么不能直接起动？如果直接起动会引起什么样的后果？ 答：起动瞬间转速n=0，反电动势E a=C eΦn=0，最初起动电流 () N N a a I U E R =-。若直接起动，由于R a 很小，当直接起动时，起动电流可能增大到额定电流的十多倍使换向恶化，严重时产生
电机与拖动基础课后答案第版许建国
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
电机与拖动基础试题库及答案
《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( )。
电机与拖动试题参考答案
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)
电机与拖动基础习题1(第3-6章)
电机与拖动基础习题1（第3- 6
第三章：直流电机原理 一、简答题： 1、换向器在直流电机中起什么作用? 在直流发电机中，换向器起整流作用，即把电枢绕组里交流电整流为直流电，在正、负电刷两端输出。在直流电动机中，换向器起逆变作用，即把电刷外电路中的直流电经换向器逆变为交流电输入电枢元件中。 2、直流电机铭牌上的额定功率是指什么功率? 直流电机铭牌上的额定功率：对直流发电机而言，指的是输出的电功率的额定值;对直流电动机而言，指的是电动机轴上输出的机械功率的额定值 3、直流电机主磁路包括哪几部分? 磁路未饱和时，励磁磁通势主要消耗在哪一部分? 直流电机的主磁路主要包括; 主磁极、定、转子之间的气隙电枢齿、电枢磁轭、定子磁轭。磁路未饱和时，铁的磁导率远大于空气的磁导率，气隙的磁阻比磁路中的铁心部分大得多，所以，励磁磁通势主要消耗在气隙上。 4、如何改变他励直流发电机的电枢电动势的方向? 如何改变他励直流电动机空载运行时的转 向? 通过改变他励直流发电机励磁电流的方向，继而改变主磁通的方向，即可改变电枢电动势的方向; 也可以通过改变他励直流发电机的旋转方向来改变电枢电动势的方向。
改变励磁电流的方向，继而改变主磁通的方向，即可改变电动机旋转方向; 也可通过改变电枢电压的极性来改变他励直流电动机的旋转方向。 5、直流发电机的损耗主要有哪些? 铁损耗存在于哪一部分,它随负载变化吗? 电枢铜损耗随 负载变化吗? 直流发电机的损耗主要有:(1) 励磁绕组铜损耗;(2) 机械摩擦损耗;(3) 铁损耗;(4) 电枢铜损耗;(5) 电刷损耗;(6) 附加损耗。铁损耗是指电枢铁心在磁场中旋转时硅钢片中的磁滞和涡流损耗。这两种损耗与磁密大小以及交变频率有关。当电机的励磁电流和转速不变时, 铁损耗也几乎不变。它与负载的变化几乎没有关系。电枢铜损耗由电枢电流引起, 当负载增加时, 电枢电流同 时增加, 电枢铜损耗随之增加。电枢铜损耗与电枢电流的平方成正比。 6、他励直流电动机的电磁功率指什么? 在直流发电机中，电磁功率指的是由机械功
电机与拖动课后习题答案
《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*21450321========= ππ （2） 电动机输出功率：W P P L 6.52129 .0*9.0*9.038003212===ηηη （3） 系统总飞轮转矩： 22222222 322212 22212212 22.55.425.03.05.05.32*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*20002/3213213212====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=--
电机与拖动基础试题及答案
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(第3版 - 习题解答)
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 (15) 第五章变压器 (30) 第六章交流电机的旋转磁场理论 (41) 第七章异步电机原理 (43) 第八章同步电机原理 (50) 第九章交流电机拖动基础 (60) 第十章电力拖动系统电动机的选择 (72)
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
电机与拖动基础试题库及答案汇总
《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。
电机及拖动 第二章习题答案
第二章 直流电动机的电力拖动 2.1 答：由电动机作为原动机来拖动生产机械的系统为电力拖动系 统。一般由电动机、生产机械的工作机构、传动机构、控制设备及电源几部分组成。电力拖动系统到处可见，例如金属切削机床、桥式起动机、电气机车、通风机、洗衣机、电风扇等。 2.5 答：电动机的理想空载转速是指电枢电流I a =0时的转速， 即 。实际上若I a =0，电动机的电磁转矩T em =0，这 时电动机根本转不起来，因为即使电动机轴上不带任何负载,电机本身也存在一定的机械摩擦等阻力转矩（空载转矩）。要使电动机本身转动起来，必须提供一定的电枢电流I a0（称为空载电流），以产生一定的电磁转矩来克服这些机械摩擦等阻力转矩。由于电动机本身的空载摩擦阻力转矩很小，克服它所需要的电枢电流I a0及电磁转矩T 0很小，此所对应的转速略低于理想空载转速，这就是实际空载转速。实际空载转速为简单地说，I a =0是理想空载，对应的转速n 0称为理想空载转速；是I a = I a0实际空载，对应的转速n 0’的称为实 际空载转速，实际空载转速略低于理想空载转速。 Φ=N e N C U n 0T C C R C U I C R C U n N T e a N e N a N e a N e N 0 200ΦΦΦΦ-=-='
2.7答：固有机械特性与额定负载转矩特性的交点为额定工作点，额 定工作点对应的转矩为额定转矩，对应的转速为额定转速。理想空载转速与额定转速之差称为额定转速降，即： 2.8 答：电力拖动系统稳定运行的条件有两个，一是电动机的机械 特性与负载的转矩特性必须有交点；二是在交点（T em =T L ）处， 满足 ，或者说，在交点以上（转速增加时）,T em 《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 《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=N 3U = 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=E1N 4.44fΦm ≈U1N 4.44fΦm =35×103 4.44×50×1.45×1120×10?4 ≈971 N2= E2N 4.44fΦm ≈ U2N 4.44fΦm = 6×103 4.44×50×1.45×1120×10?4 ≈166 k= E1N E2N = N1 N2 =5.8 2.11 解：（1）k=U1N U2N =6000 230 =26.1 R k=R1+R2′=4.32+26.22×0.0063=8.61Ω x k=x1σ+x2σ′=8.9+26.22×0.013=17.76Ω Z k=√R k2+x k2=19.74Ω （2）R k′=R1′+R2=0.0261Ω x k′=x1σ′+x2σ=0.0261Ω Z k′=√R k′2+x k′2=0.029Ω （3）Z1N=U1N I1N =U1N S N2 =360Ω R k?= R k Z1N =0.0239 x k?= x k Z1N =0.0493 Z k?= Z k 1N =0.0548 Z2N= U2N I2N = U2N S N2 =0.529Ω R k′?= R k′ Z2N =0.0239 x k′?= x k′ Z2N =0.0493 Z 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。 （4）u k=Z k?×100%=5.48% u kr=R k?×100%=2.39% u kx=x k?×100%=4.93% （5）当cosφ2=1时，ΔU%=β(R k?cosφ2+x k?sinφ2)×100%=2.39% 当cosφ2=0.8（滞后）时，ΔU%=β(R k?cosφ2+x k?sinφ2)×100%=4.87%当cosφ2=0.8(超前)时，ΔU%=β(R k?cosφ2+x k?sinφ2)×100%=?1.05% 2.12 解：（1） 励磁参数计算如下： P0φ=1 3 P0=1233W，I0φ= I √3 =37.53A Z m′= U2Nφ 0φ =10.66Ω 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。 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-=、dt d N e 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dt d 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dt d N e 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 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电机与拖动考试试题及答案
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