电机与拖动基础试题及答案

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图中U1>U2>U3回路串电阻时机械特图中R1<R2<R310．什么在直流电动机的电枢反接的反接制动时在电枢回路中要串接较大的电阻？答：在反接制动前，假定电动机的转速为n，则此时的电动机产生的反电势为Ea。

在电枢电压反接制动时，由于电动机及机械负载的惯性作用，电动机的转速不会突变，仍然为n，即此时电动机产生的反电动势为Ea。

有电动机的电压平衡方程式可知，此时的电枢电流为：电动机在电枢反接的反接制动开始时电枢电流很大。

为了抑制电枢电流，应在电枢回路中串入较大的电阻，串入电阻后的电枢电流为：11．容量为几个千瓦时，为什么直流电动机不能直接起动而三相笼型异步电动机却可以直接起动？答：直流电动机的直接起动电流为Ist=uN/Ra，由于uN>>Ra（数值）,无论功率大小，Ist都将达到额定电流的十几倍，甚至几十倍，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异步电动机直接起动要求，所以几个千瓦的三相异步电动机可以直接起动。

12．直流电动机的电动与制动两种运转状态的根本区别何在？答：电动机的电动状态特点是电动机所发出的转矩T的方向与转速n的方向相同，制动状态特点使电动机所发的转矩T的方向与转速n的方向相反。

13．并励直流电机起动时，电枢回路中的起动电阻R和励磁回路中的调磁电阻r各应处于什么位置？说出原因？答：电机起动时，要求大的起动转矩和小的起动电流。

这就要求有强的励磁磁场，因此励磁回路电阻最小，即r处于最小位置。

小的电枢电流，即电枢回路中的起动电阻R应该最大位置。

14．并励直流发电机自励发电的原理是什么？答：电机的微弱的剩磁产生较低的剩磁电势，剩磁电势加在励磁绕组上，产生励磁电流、磁场，若此时的磁场和原先的剩磁磁场相同，它们就会加强，产生更大的磁场，进而产生更大的切割电势，电机就会起励，完成自励发电。

15．什么叫转差率？转差率是怎样计算的？答：转差率就是同步转速n1和电动机转子转速n二者之差与同步转速n1的比值。

转差率用s表示，其计算式按照以上定义表示为：16．三相异步电动机中的空气隙为什么必须做得很小？答：当三相异步电动机的空气隙较大时，对应的电抗Xm就较小，从等效电路可知，此时无论是空载还是负载运行，电动机的励磁电流都比较大，则对应的铜损耗和铁损耗都比较大，电动机的效率较低。

因此，三相异步电动机定子和转子之间的空气隙必须做得很小，这样电动机的励磁电流才不会大，电动机的效率才较高。

17．电动机定子绕组通电产生的旋转磁场转速与电动机的极对数有何关系？答：定子绕组通电产生的旋转磁场转速，即同步转速n1，其大小由电网的频率f和电机极对数p决定，即n1=60f/p我国电网频率为f=50Hz，当p=1时，n1=3000r/min p=2时，n1=1500r/min p=3时，n1=1000r/min，等18．同步电动机的气隙磁场，在空载时是如何激励的？在负载时是如何激励的？答：空载时，定子绕组中没有电流，气隙磁场是由转子绕组中直流电流激励的，负载以后，定子三相电流产生旋转磁动势，其基波以同步速度旋转，与转子相对静止。

气隙磁场是由转子绕组中直流电流和定子绕组中三相交流电流共同激励的。

19．异步电动机运行时，为什么总是要从电源吸收滞后的无功电流？答：这是因为：一方面，异步电动机需要励磁电流来产生主磁通，对应参数为励磁电抗Xm，要从电源吸收滞后的无功电流；另一方面，对应定、转子漏磁通的参数为定、转子漏电抗X1和X2，也需从电源吸收滞后的无功电流，因此，异步电动机运行时总是需要从电源吸收滞后的无功电流，以满足这三个电抗的需要。

20．分别描述三相异步电机电压降低和转子回路串电阻后，起动转矩、最大转矩、临界转差率、同步转速的变化情况。

答：电压降低，起动转矩平方关系下降；最大转矩平方关系下降，临界转差率不变，同步转速不变。

转子回路串电阻，当临界转差率小于1时，起动转矩增加，最大转矩不变，同步转速不变。

当临界转差率大于1时，起动转矩减小，最大转矩不变，同步转速不变。

21．如何根据转差率的数值来判断异步电动机的三种运行状态。

答：电动机工作状态：转子转速n应为0<n<n1，代入转差率公式可知，1>s>0。

发电机工作状态：转子转速n应大于同步转速n1，即n>n1，代入转差率公式可知，s<0。

电动机工作状态：转子转速n应和同步转速n1转向相反，即n<0，代入转差率公式可知，s>1。

22．说出异步电机的采用的启动方法及其原理。

答：降压起动：串电抗器、串自耦变压器。

原理是降低定子绕组的电压，减小定子起动电流。

转子回路串电阻、串频敏变阻器起动。

原理是增加起动转矩，减小起动电流。

23．为什么三相异步电机的起动电流很大，起动转矩却不大？答：１）电机的漏阻抗小，起动时，所以起动电流大。

２）定子阻抗压降大，导致励磁电势小，气隙磁通Φ小。

３）转子电流频率高，电抗大，功率因数小。

根据，虽然电流很大，但转矩不大24．分别描述三相异步电机电压降低和转子回路串电阻后，起动转矩、最大转矩、临界转差率、同步转速的变化情况。

答：电压降低：起动转矩平方关系下降；最大转矩平方关系下降，临界转差率不变，同步转速不变。

转子回路串电阻：当临界转差率小于1时，起动转矩增加，最大转矩不变，同步转速不变。

当临界转差率大于1时，起动转矩减小，最大转矩不变，同步转速不变。

25．为什么异步电动机工作时的转速总是小于同步转速？答：异步电动机工作时的转子转速总是小于同步转速，这是因为如果转子转速等于同步转速，则转子绕组与旋转磁场无相对运动，也就不能切割转子导条，此时转子导条中感应电动势为零，即导条中无感应电流，转子绕组中产生的电磁转矩为零。

26．为什么同步电机的气隙要比相同容量的感应电机的大？答：感应电机的励磁电流由电源供给，需要从电网吸取感性无功功率，如果气隙大，则励磁电流大，电机的功率因数低，因此在机械容许的条件下，气隙要尽量小一些。

同步电机的气隙磁场由转子电流和定子电流共同激励，气隙大，同步电抗小，运行稳定性高。

27．同步发电机怎样产生三相交流电能？同步电动机怎样将电能转换成机械能？答：同步发电机定子上有三相对称绕组，转子上励磁绕组通直流电流，产生磁场。

当原动机拖动转子恒速旋转时，旋转磁场和定子有相对运动，在定子绕组感应电势。

当发电机接负载时，输出三相交流电能。

在同步电动机定子绕组上加三相对称电压，产生旋转磁场，在转子绕组上通直流电流，在转子同步转速下，旋转磁场吸引转子磁极一起运转，在转子上产生电磁转矩，输出机械功率。

28．简述同步电动机的异步起动过程？答：起动时，先把同步电动机的励磁绕组通过外部的限流电阻进行短接，然后把定子绕组接上三相交流电源。

由于同步电动机转子上另有绕组，相当于绕线转子异步电动机，靠起动绕组所产生的异步转矩，电动机便起动起来。

然后逐渐加速，待转速上升到接近于同步转速（约95％n0）时，将励磁绕组换接在励磁电源上，使转子建立励磁磁场，这样依靠定、转子磁场间相互作用所产生的同步转矩，便可以使转子转速达到同步转速，即所谓“牵入同步”，从而结束起动过程29．同步电动机为何没有起动转矩？答：同步电机形成的旋转磁场作用在静止转子上，转子有惯性，不能立即跟随定子磁场转动，旋转磁场对转子所产生的力矩是交变的，时而往前牵引，时而往后拖拉，因而转子只在原位置前后振动，转子的平均电磁转矩为零。