《电机与拖动》课程模拟试卷(五)

《电机与拖动》课程模拟试卷（五）考试时间：90分钟一、填空题（每空1分，共30分）1、所谓电力拖动，就是用带动按给定的规律运动，来完成特定的生产任务。

除这两者之外，电力拖动系统还包括连结两者的、控制用的和。

答案：电动机、生产机械、传动机构、电气控制设备、电源2、是一种静止的电气设备，可以通过电磁耦合的作用把电能或信号从一个电路传递到另一个电路。

根据绕组数目可以分为和；按相数可分为和。

答案：变压器、双绕组变压器、三绕组变压器、单相变压器、三相变压器3、三相异步电动机进行绕组折算的原则是。

答案：保证在折算前后转子磁动势的幅值和空间位置保持不变4、交流伺服电动机的控制方式有、和三种。

答案：幅值控制、相位控制、幅值-相位控制5、一台三相变压器的额定容量为S N=60kV A，额定电压为U1N/U2N=1000/200V，原、副边绕组Y/ 接法，其变比为，原、副边额定电流为和。

答案：2.89、34.64A、173.21A6、一台直流电动机由额定运行状态转速下降到原来的80%，而励磁电流、电枢电流都不变，其电枢电动势变为原来的，电磁转矩为原来的。

答案：80%、100%7、无刷直流电动机由、和三大部分构成。

答案：电动机本体、位置传感器、电子换向器8、变压器C1的电流标么值是0.8，变压器C2的电流标么值是1.0，其中是满载运行，是轻载运行。

答案：C2、C19、下图为单相变压器的功率流图，请在其中适当的位置填入：p Cu1、P 1、P M 、P 2和p Cu2。

答案：p Cu1、p Cu2、P 1、P M 、P 2（先上排后下排，从左至右）10、水轮发电机转子结构多采用 ，汽轮发电机转子结构多采用 。

答案：凸极式、隐极式二、计算题（共30分）1、（18分）某直流他励电动机额定数据如下：P N =22[kW],U N ＝220[V ]，n N ＝1500[r/min ]，I N ＝115[A]，电枢回路总电阻Ra ＝0.1[Ω]，电枢回路中允许的最大电流I amax ≤2I N ，若运行于正向电动状态时，要求计算：（1）负载为反抗性恒转矩负载T L ＝0.9T N ，采用能耗制动过程停车时，电枢回路应串入的制动电阻最小值是多少?（2）负载为位能性恒转矩负载T L ＝0.7T N ，要求电动机运行在n 1＝－200r/min 匀速下放重物，采用能耗制动运行，电枢回路应串入的电阻值是多少？ （3）负载同（1），若采用电压反向的反接制动停车，应在电枢中串入的制动电阻最小值为多少? （4）负载同（2），电动机运行在n 2＝－980r/min 匀速下放重物，采用倒拉反转运行，电枢回路应串入的电阻值是多少？ （5）负载同（2），采用反向回馈制动运行，电枢回路不串电阻时，电动机转速是多少？答案及解析：（1） 2201150.10.1391500N N a e N N U I R C n --⨯Φ=== （1分）负载T L ＝0.9T N ，则正向电动运行时电枢电流0.90.9115103.5a N I I A ==⨯=由机械特性N aa e N e NU R n I C C =-ΦΦ （1分）可计算得转速2200.1103.51508.2(/min)0.1390.139n r =-⨯= （1分）允许最大电流max 2230a N I I A == （1分） 由串电阻调速时的机械特性()N a a e N e NU I R R n C C Ω+=-ΦΦ （1分） 可得230(0.1)01508.20.1390.139R Ω-⨯+=-， （1分） 计算得能耗制动应串入的制动电阻最小值0.811R Ω=Ω （1分） （2） 因为位能性负载T L ＝0.7T N ，则匀速下放重物时电枢电流0.70.711580.5a N I I A ==⨯=， （1分）由串电阻调速时的机械特性()N a a e N e NU I R R n C C Ω+=-ΦΦ （1分） 可得80.5(0.1)02000.1390.139R Ω⨯+-=-， （1分） 计算得能耗制动应串入的制动电阻最小值0.245R Ω=Ω （1分） （3） 反接制动停车时机械特性()N a a e N e NU I R R n C C Ω-+=-ΦΦ， （1分） max 1508.2/min,230a a n r I I A ===-， （1分）所以电枢回路串入电阻的最小值：2200.1391508.20.1 1.768230R Ω+⨯=-=Ω （1分）（4） 电动势反向的反接制动停车时的机械特性()N a a e N e NU I R R n C C Ω+=-ΦΦ， （1分）980/min,80.5a n r I A =-=， （1分）所以电枢回路串入电阻的最小值：2200.139(980)0.1 4.32580.5R Ω-⨯-=-=Ω （1分）（5） 位能性恒转矩负载反向回馈制动运行，电枢不串电阻时，电动机转速为22080.50.11640.6(/min)0.1390.139N a a e N e N U I R n r C C --⨯=-=-=ΦΦ （1分）2、(12分)某三相绕线式感应电动机，额定工作频率50[Hz]， U 1N =380[V], n N ＝1455 [r/min]，定子绕组Δ接法。

r 1=1.48[Ω]， 1X σ'=2.35[Ω]，r 2’= 0.95[Ω]，2X σ'=4.7[Ω] ，r m =9.05[Ω], X m =85.2。

额定负载时p p ∆Ω+＝238[W]。

试求：（1） 画出简化等值电路图； （2） 定子电流和功率因数；（3） 输入功率、额定功率及效率。

答案与解析：（1）首先根据50N f Hz =、1455N n =和同步转速表达式160N n f p =，则11500(/min)n r =，极对数p ＝2，所以：150014550.031500N S -==。

绘制简化等制电路图： （2分）（2）下面分析，以定子相电压1U 为参考相量： 13800U =∠︒励磁支路阻抗：11()()(1.3758.34)(2.4382.6)m m m Z r r j X X j σ=+++=+++ 9.71585.0385.5883.48[]j =+=∠︒Ω负载支路阻抗：()()22112 1.041.375 2.43 4.40.03N r Z r j X X j S σσ⎛⎫'⎛⎫'=+++=+++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭36.04 6.8336.6810.73[]j =+=∠︒Ω 总阻抗： 2230.5930.69[]m m Z Z Z Z Z '⋅==∠︒Ω'+ （1分） 定子相电流为： 11380012.42(30.69)[A]30.5930.69U I Z ∠︒===∠-︒∠︒（1分）由于定子绕组∆接法，所以定子的额定电流为：1121.5[]N I I A == （1分）1r 1x '2r 'x定子功率因数为： 1cos cos(30.69)0.86ϕ=︒= （1分）（3）转子等效电流：12238010.36[A]36.38U I Z '===' （1分） 电磁功率为： 222 1.043310.3610.774[W]0.03M N r P I k S ''=⨯⨯=⨯⨯= （1分） 总机械功率为： (1)0.9710.77410.451[W]N M P S P k Ω=-=⨯= （1分） 则（额定）输出功率： ()210.4510.25110.3[W]N P P P p p k ΩΩ∆==-+=-= （1分）输入功率为： 11113cos 338012.420.8612.176[W]N N P U I k ϕ==⨯⨯⨯= （1分）效率为： 110.3100%84.59%12.176N P P η=⨯== （1分）三、简答题（共40分）1、一个变压器的联接组形式为Y/Δ-7，画出两种相量图及其连接图（标出12个连接端口）。

（10分） 答案：（相量图3分，连接图2分）图1 Y/D-7相量图1 图2 Y/D-7连接图1图3 Y/D-7相量图2 图4 Y/D-7连接图22、三相异步电动机的机械特性有可能出现在哪几个象限？简述各象限中电机的运行状况。

（8分）答案：三相异步电动机可以四象限运行，其机械特性四个象限都可能出现。

第一象限n>0,T>0，正向电动运行， 第二象限n>0,T<0，正向制动运行， 第三象限n<0,T<0，反向电动运行， 第四象限n<0,T>0，反向制动运行。

3、已知某电动机的机械特性1如图所示，试分析它与特性2、3、4三种负载配合时，A 、B 、C 、D 四个平衡点哪些是稳定的，哪些是不稳定的？并说明原因。

（8分）答案：在A 点，0,0,Z Z dT dT dT dT dn dn dn dn <=<，该点稳定（2分）； 在B 点，0,0,Z Z dT dT dT dT dn dn dn dn<><，该点稳定（2分）； 在C 点，0,0,Z ZdT dT dT dT dn dn dn dn<<<，该点稳定（2分）； 在D 点，0,0,Z ZdT dT dT dT dn dn dn dn><>，该点不稳定（2分）。

4、同步电机的运行方式有哪些？什么是同步电机的电枢反应？简述双反应原理（6分）答案：同步电机主要用作发电机，电动机和补偿机。

同步电机负载运行时，电枢磁动势对主磁极磁场的影响称为电枢反应。

双反应理论：对于在空间任意位置的电枢磁动势，可将其分解为互相垂直的交轴分量和直轴分量，分别计算直轴和交轴电枢反应，最后再把它们的效果叠加起来。

5、什么是电机的可逆原理？直流电动机负载运行时，其效率是否为定值?在什么条件下，直流电动机的效率最高?（4分）答案：同一台电机，无论是直流电机或交流电机，由于其使用时外界条件的不同，它既可以作发电机运行（从轴上输入机械功率而转换成电功率从出线端输出），也可以作电动机运行（从电源吸收电功率而转换成机械功率从轴上输出）。

这个电机理论中普适的原理，称为电机的可逆原理。

直流电动机负载运行时，其效率不是一定值。

在不变损耗与可变损耗相等时，直流电动机的效率最高。

6、同步电动机的结构主要有哪些？（4分）12 34答案：同步电动机的结构主要有：定子（或电枢）、转子、气隙和机座（或外壳）。