电机拖动习题和答案.doc

第1章 磁路一、填空题：1. 磁通恒定的磁路称为 ，磁通随时间变化的磁路称为 。2. 电机和变压器常用的铁心材料为 。3. 铁磁材料的磁导率 非铁磁材料的磁导率。4. 在磁路中与电路中的电势源作用相同的物理量是 。5. 当外加电压大小不变而铁心磁路中的气隙增大时，对直流磁路，则磁通 ，电感 ，电流 ；对交流磁路，则磁通 ，电感 ，电流 。6. 恒压直流铁心磁路中，如果增大空气气隙。则磁通 ；电感 ；电流 ；如果是恒压交流铁心磁路，则空气气隙增大时，磁通 ；电感 ；电流 。二、选择题：1. 若硅钢片的叠片接缝增大，则其磁阻 。A：增加 B：减小 C：基本不变2. 在电机和变压器铁心材料周围的气隙中 磁场。A：存在 B：不存在 C：不好确定3. 磁路计算时如果存在多个磁动势，则对 磁路可应用叠加原理。A：非线性 B：线形 C：所有的4. 铁心叠片越厚，其损耗 。A：不变 B：越小 C：越大三、判断题：1. 电机和变压器常用的铁心材料为软磁材料。 （ ）2. 铁磁材料的磁导率小于非铁磁材料的磁导率。 （ ）3. 在磁路中与电路中的电流作用相同的物理量是磁通密度。 （ ）4. 若硅钢片的接缝增大，则其磁阻增加。 （ ）5. 在电机和变压器铁心材料周围的气隙中存在少量磁场。 （ ）6. 恒压交流铁心磁路，则空气气隙增大时磁通不变。 （ ）7. 磁通磁路计算时如果存在多个磁动势，可应用叠加原理。 （ ）8. 铁心叠片越厚，其损耗越大。 （ ）四、简答题：1. 电机和变压器的磁路常采用什么材料制成，这种材料有那些主要特性？ 2. 磁滞损耗和涡流损耗是什幺原因引起的？它们的大小与那些因素有关？ 3. 什么是软磁材料？什么是硬磁材料？4. 磁路的磁阻如何计算？磁阻的单位是什么？5. 说明磁路和电路的不同点。6. 说明直流磁路和交流磁路的不同点。7. 基本磁化曲线与起始磁化曲线有何区别？磁路计算时用的是哪一种磁化曲线？8. 路的基本定律有哪几条？当铁心磁路上有几个磁动势同时作用时，磁路计算能否用叠加原理，为什么？第2章 变压器 一、填空题：1、 磁通交变会在绕组感应电势，磁通F和电势E两者波形 ，相位 ，幅值 。2、 只有当变压器的 损耗与 损耗相等时，效率最高。3、 变压器的励磁阻抗可以通过 实验计算出来。4、 变压器并联运行的条件主要有 、 、 。5、 在双绕组变压器中，只与一个绕组相链的磁通为 磁通，对应的电抗为 电抗；同时与两个绕组相链的磁通为 磁通，对应的电抗为 电抗。6、 为把只有磁的联系而无电的联系的两个独立电路化为一个统一电路，必须进行 折算，原则是 ，折算的方法是把副绕组的 变成和原绕组一样。7、 变压器的损耗主要有两种，即 和 。8、 由于磁化曲线非线性，若励磁电流为正弦波，磁通为 波；若磁通为正弦波，则励磁电流为 波。二、选择题：1、已知变压器变比k=2，折算到高压侧的副方电阻为0.5W，副方实际电阻为 （ ）A、0.5W B、0.35W C、0.25W D、1W 2、一台（Y，y）联接的三相变压器，原副绕组额定电压为10000/400V，若把低压侧1W电阻折算到高压侧，折算后的电阻为 （ ） A、1W B、25W C、0.04W D、625W 3、变压器等值电路中的励磁阻抗xm对应的是 （ ） A、铁心中主磁通 B、原绕组漏磁通 C、副绕组漏磁通 D、三次谐波磁通 4、变压器简化等效电路中的电阻rs是指 （ ） A、原绕组电阻 B、副绕组电阻 C、原绕组电阻加副绕组折算值 D、原、副绕组电阻之和 5、变压器感应电势有效值E=4.44fNF，式中F为铁心中磁通 （ ） A、有效值 B、最大值 C、平均值 D、瞬时值 6、一台变比为kA，额定容量为SN的自耦变压器，电磁容量为 （ ）A、SN B、SN/kA C、（1-1/kA）SN D、（kA-1）SN 7、下述变压器变比表达式中，定义最准确的是 （ ）A、E1/E2 B、U1/U2 C、I2/I1 D、Z1/Z2三、判断题：1、变压器铁心中的磁通为正弦波，电势为正弦波，励磁电流也为正弦波。 （ ）2、变压器的短路阻抗等于原绕组漏阻抗加上副绕组漏阻抗。 （ ）3、变压器负载运行时，铁心中的主磁通是由原、副绕组磁通势共同产生的。 （ ）4、变压器的变比等于原副绕组匝数比，也等于原、副绕组线电压比。 （ ）5、变压器绕组中感应电势大小与铁心磁通的最大值成正比。 （ ）6、变压器铁心损耗可以通过空载试验测定出来，变压器铜耗可以通过短路试验测定来。 （ ）7、 若变压器电压调整率为5%，说明变压器副方电压下降5%，原方电压也下降5%（ ） 8、变压器带感性负载，随着负载电流的增大，电压是下降的，带容性负载，随着负载电流的增大，电压一定是上升的。（ ） 9、rm是模拟铁耗的一个等效电阻。 （ ） 10、当电源电压一定时，变压器无论是空载还是负载铁心中磁通近似不变。 （ ）四、简答题：1、试比较变压器主磁通和漏磁通的性质、大小和作用。2、变压器的漏抗对应于什么磁通，当电源电压减少一半时，它如何变化？3、变压器励磁电抗大好，还是小好，为什么？当电源电压减少一半时，它如何变化？4、变压器空载运行时，是否要从电网中取得功率，起什么作用？为什么小负荷的用户使用大容量的变压器无论对电网还是对用户都不利？5、电源电压降低对变压器铁心饱和程度，励磁电流，励磁阻抗，铁耗和铜耗等有何影响？6、变压器空载实验一般在哪侧进行？将电源加在低压侧或高压侧所测得的空载电流、空载电流百分值、空载功率及算得的励磁阻抗是否相等？如实验时电源电压不加到额定值，问能否将测得的空载电流和空载功率换算到对应于额定电压时的值？为什么？五、计算题：一台SSP-63000/220三相电力变压器，（YN,d）接线，求： （1）变压器一、二次侧的额定电压和额定电流。 （2）变压器一、二次绕组的额定电压和额定电流。第3章 直流电机一、填空题：1、 在直流发电机中，换向器的作用是将 整流为 ；在直流电动机中，换向器的作用是将 逆变为 。2、 直流电机单叠绕组的支路由 的元件串联而成；单波绕组的支路由 的元件串联而成。3、 在直流电机中，若电刷放在换向器上，它在空间的正确位置为 ；若去掉换向器和元件引线，将电刷直接置放于电枢圆周表面，它在空间的正确位置为 。4、 直流电机空载时气隙磁通密度的分布为 波；负载时电枢磁通势在空间的分布为 波，电枢磁通密度在空间的分布为 波。5、 直流电机交轴电枢反应对气隙磁场的影响为：a、 ；b、 ；c、 。6、 他励直流发电机的励磁由 提供，并励直流发电机的励磁由 提供。7、 并励直流发电机中电流I、Ia和If三者之间的关系为 。8、 并励直流发电机自励建压的条件为：（1）、 ；（2）、 ；（3）、 。9、 在直流电机的换向过程中，如果换向元件中的各种电动势e=0，元件电流将实现 换向；如果e 0，将实现 换向；如果e 0，T0，则电机运行于机械特性的象限为 （ ） 若n0，T0，则电机运行于机械特性的象限为 （ ） 若n0，则电机运行于机械特性的象限为 （ ） 若n0，Tn1 B、n2n1 C、n2=n1 D、由异步电机的运行状态决定 6、如果一台三相异步电动机运行在转差率s=0.25下，此时通过气隙传递到转子的功率有： （ ） A、25%是转子铜耗 B、75%是转子铜耗 C、25%是输出功率 D、75%是输出功率 7、一台三相四极异步电动机，SN=0.03，额定运行时，转子磁动势相对于转子的转速为 （ ） A、1500r/min B、1455r/min C、45r/min D、0 8、一台三相六极异步电动机，接到f=50Hz、额定电压的电源上，额定运行时的转差率s=0.02，此时转子电流的频率为 （ ） A、50Hz B、1Hz C、0Hz D、25Hz 9、三相异步电动机定子绕组接到三相对称电源上，每个极面下的气隙磁通的大小主要取决于 （ ） A、气隙大小 B、磁路饱和程度 C、负载大小 D、电源电压 10、在异步电机的等效电路中，模拟电阻（1-s）r2/s是模拟 （ ） A、电磁功率 B、铜耗 C、总的机械功率 D、输出机械功率 11、一台空载运行的异步电动机，如果将外施电压降低20%，则转子的空载转速 （ ） A、将提高约20% B、变化不大 C、将降低约20% D、将降低约40% 12、异步电动机负载增大时，转子磁动势在空间的转速 （ ） A、增大 B、减小 C、保持不变 D、先增大、后减小三、判断题：1、由于三相交流绕组对称性的要求，三相绕组的引出线在圆周必须保证相差120度的空间几何角度。（ ）2、因为交流绕组一般采用60度相带，因此极相槽数q和槽距角a的乘积恒等于60度。 （ ）3、一个整距线圈通入正弦电流时将产生在空间呈矩形波分布，幅值随时间正弦交变的脉振磁势）4、在交流电机中，无论是单层绕组还是双层绕组，只要适当选取短距，都能削弱绕组磁势中的谐波磁势。 （ ）5、在三相交流电机中通入三相对称电流时产生基波合成旋转磁动势；在三相变压器中通入三相对称电流时也能产生基波合成旋转磁动势。（ ）6、异步电机不论处于何种运行状态，只要是稳定运行，定、转子磁动势总是相对静止（ ）7、异步电动机转子旋转时，转子电流产生的转子磁动势以同步转速切割转子。 （ ）8、异步电动机等效电路中的电阻（1-s）r2 /s模拟的是输出功率。 （ ）9、只要在转子各相电路中分别串入合适的电阻或电抗，就可用静止的转子代替实际旋转的转子。（ ）四、简答题：1、怎样改变三相异步电动机的转向，并简述理由。2、异步电动机的铭牌为接线，当电源电压为220V时应采用什么接线方式？当电源电压为380V时又应采用什么接线方式？3、异步电动机的气隙为什么要求尽可能地小？4、异步电动机在空载运行时，为什么功率因数很低？5、简析增大异步电动机转子电阻对起动电流、效率及功率因数的影响。6、简析增大异步电动机转子漏抗对其起动电流、效率及功率因数的影响。7、简析异步电动机的功率因数为什么总是滞后的？8、异步电动机等效电路中的附加电阻的物理意义是什么？能否不用电阻而用电感或电容来代替，为什么？9、一台异步电动机，当电网频率增加（设输出功率不变），试述励磁电抗，励磁电流，同步转速，最大电磁转矩和临界转差率 如何变化？五、计算题：1、一台三相异步电动机，额定频率为，额定转速为，求电动机的磁极对数和额定转差率。2、一台三相异步电动机，试求：（1）接成Y接线及接线时的定子额定电流；（2）同步转速及定子磁极对数；（3）带额定负载时的转差率。3、一台三相异步电动机的输入功率，定字铜耗，铁耗，转差率，求：（1）电磁功率。（2）转子铜耗。（3）总机械功率。4、一台三相四极的异步电动机，角形接线，稳定运行时转子铜耗，附加损耗，机械损耗，试求：（1）电动机的额定转速。（2）轴上的额定输出转矩。5、有一台频率为的三相4极异步电动机，在某一运行情况下，电源向电机输出的功率为，定字铜耗，铁耗，转子铜耗，机械损耗，附加损耗，求在这一运行情况下，效率、转差率、转速、电磁转矩和轴上输出转矩。第1章 磁路答案一、填空题：1、直流磁路，交流磁路。2、软磁材料。3、远大于。4、磁动势。5、减小，减小，不变；不变，减小，增大。6、减小，减小，基本不变，基本不变，减小，增加二、选择题：1、A 2、A 3、B 4、C三、判断题：1、对 2、错 3、对 4、对 5、对 6、对 7、错 8、对四、简答题：1、答：电机和变压器的磁路常采用硅钢片制成，它的导磁率高，损耗小，有饱和现象存在。2、答：磁滞损耗由于B交变时铁磁物质磁化不可逆，磁畴之间反复摩擦，消耗能量而产生的。它与交变频率f成正比，与磁密幅值的次方成正比。涡流损耗是由于通过铁心的磁通发生变化时，在铁心中产生感应电势，再由于这个感应电势引起电流（涡流）而产生的电损耗。它与交变频率f的平方和的平方成正比。3、答：铁磁材料按其磁滞回线的宽窄可分为两大类:软磁材料和硬磁材料。磁滞回线较宽，即矫顽力大、剩磁也大的铁磁材料称为硬磁材料，也称为永磁材料。这类材料一经磁化就很难退磁，能长期保持磁性。常用的硬磁材料有铁氧体、钕铁硼等，这些材料可用来制造永磁电机。磁滞回线较窄，即矫顽力小、剩磁也小的铁磁材料称为软磁材料。电机铁心常用的硅钢片、铸钢、铸铁等都是软磁材料。4、答：，其中：为材料的磁导率；l为材料的导磁长度；A为材料的导磁面积。磁阻的单位为。5、答：1）电流通过电阻时有功率损耗，磁通通过磁阻时无功率损耗；2）自然界中无对磁通绝缘的材料；3）空气也是导磁的，磁路中存在漏磁现象；4）含有铁磁材料的磁路几乎都是非线性的。6、答：1）直流磁路中磁通恒定，而交流磁路中磁通随时间交变进而会在激磁线圈内产生感应电动势；2）直流磁路中无铁心损耗，而交流磁路中有铁心损耗；3）交流磁路中磁饱和现象会导致电流、磁通和电动势波形畸变。7、答：起始磁化曲线是将一块从未磁化过的铁磁材料放入磁场中进行磁化，所得的B=f（H）曲线；基本磁化曲线是对同一铁磁材料，选择不同的磁场强度进行反复磁化，可得一系列大小不同的磁滞回线，再将各磁滞回线的顶点连接所得的曲线。二者区别不大。磁路计算时用的是基本磁化曲线。8、答：有：安培环路定律、磁路的欧姆定律、磁路的串联定律和并联定律；不能，因为磁路是非线性的，存在饱和现象。第2章 变压器答案一、填空题： 1、相同，F超前E90度，E=4.44fNFm 2、不变 ，可变 3、空载4、电压比相等，联接组别相同，标么值相等5、漏，漏，主，励磁6、绕组，副方磁动势和功率关系不变，匝数7、铁耗，铜耗8、平顶，尖顶二、选择题： 1、C 2、D 3、A 4、C 5、B 6、C 7、A 三、判断题： 1、2、4、7、8错 3、5、6、9、10对四、简答题：1、答：路径：主磁通为铁心；漏磁通为变压器油等；性质：主磁通与成非线形关系，漏磁通与或成线形关系；大小：主磁通占总磁通的99%以上；漏磁通不足1%；作用：主磁通起传递能量的作用；漏磁通只起漏电抗压降作用。2、答：变压器的漏抗对应于漏磁通，由于漏磁通磁路不饱和，漏抗是常数，不随电压电压而变，故电压降低一半时，漏抗不变。3、答：励磁电抗大好，因为，故大其空载电流就小。励磁电抗随磁路饱和而减小，当电源电压降低，磁路饱和程度下降（不饱和），所以增大。4、答：变压器空载运行时，尽管没有有功输出，但它仍需从电网中取得功率，这些功率中既有有功功率，又有无功功率，前者供空载时的损耗（主要是铁损耗），后者供激励磁磁通（亦称励磁功率）。小负荷用户使用大容量变压器时，在经济技术方面都不利，对电网来说大容量变压器所需励磁功率（无功性质）大，也既所需励磁电流（无功性质）大，而其负载电流又小，从而导致电网的功率因数降低，对电网的经济运行及电压的稳定都不利。对用户而言增加了一次设备的投资，另变压器长时间处于低负荷情况下运行，变压器运行效率低，同时大容量变压器空载损耗（铁损耗）大，用户负担的电费增大。5、答：铁心饱和程度降低。，降低，减少，故饱和程度降低。励磁电流减少。由磁化曲线知，励磁电流随磁通减少而减少。励磁阻抗增大。励磁阻抗随饱和程度下降而增大。铜耗减小。电压降低，减小，故铜耗减小。铁耗减小。，故铁耗减小。6、从安全的角度考虑，空载实验一般希望在低压侧进行。将电源加在或高压侧所测得的空载功率空载电流百分值相等，而空载电流不等，励磁阻抗不等。如在实验时，电源电压不加到额定值，不能将测得的空载电流和空载功率换算到对应于额定电压时的值，因为空载时与呈非线形关系。五、计算题：解：（1）额定电压 额定电流 (2) 额定电压 额定电流 第3章 直流电机答案一、填空题：1、电枢绕组中的交变电势，电刷两端的直流电势；电刷外的直流电流，电枢绕组元件内的交变电流2、处于同一主极极性下，处于所有相同主极极性下3、与主极轴线对齐，与主机间的几何中心线对齐4、平顶，三角形，马鞍型5、磁场空间波形发生畸变，物理中性线偏离几何中心线，磁通f较空载时减小6、专门的直流励磁电源，电枢的感应电势7、Ia=I+If8、电机主极铁心中有剩磁存在，励磁回路并接与电枢两端的极性要正确，励磁回路的总电阻要小于临界电阻值9、线性 ，延迟， 加速10、在定子加装换向磁极11、主极间的几何中心线处12、电枢二、选择题： 1、ABD 2、D 3、D 4、B 5、AC 6、B 7、ABD 8、AB三、判断题：1、2、5、6、7、8、9、13、14、16错3、4、10、11、12、15对四、简答题：1、答：换向器应固定在定于端接部分与电枢绕组连接，处于静止不转，而电刷应随转子部分转动，这样才能作直流电动机运行。2、答：因直流电机电枢绕组内的电流是交流，它的交变磁场会在电枢铁心产生铁心损耗，故为减小铁损，电枢铁心用硅钢片迭成，而定子磁极是用直流励磁，它不产生铁心损耗，故可用导磁性能好的低碳钢迭成。而定于磁轭是主磁通磁路的一部分，它又是机座的一部分，用作整个电机的支撑作用，故用导磁性能好的整个钢板或铸钢制成。3、答：电刷放置原则：空载时，正、负电刷间获得的电动势最大，且被它所连接的元件感应电动势最小(或为零)，为此电刷应放在位于主磁极轴线的换向片上。 若安放位置有偏差：使正、负两刷间的电动势减小；影响换向效果。4、答：他励直流发电机由空载到额定负载，电枢电流由0增加到额定值电枢回路电阻压降增加，且电枢反应的去磁作用使主磁通下降，从而使感应电动势E下降。由公式可知，端电压U随的增加而下降。对于并励发电机，除上面两个原因外，端电压下降，引起励磁电流下降，使得下降和E下降，所以并励发电机的电压变化率比他励发电机电压变化率要大些。5、答：发电机正转时能够自励，表明发电机正转时满足自励条件，即：有一定的剩磁；励磁回路的电阻小于与运行转速所对应的临界电阻；励磁绕组的接线与电机转向的配合是正确的。这里的正确配合就是说当电机以某一方向旋转时，励磁绕组只有一个正确的接法与之相对应。如果转向改变了，励磁绕组的接线也应随之改变，这样才能保证励磁电流所产生的磁场方向与剩磁方向相同，从而实现电机的自励。当电机的转向改变了，而励绕组的接线未改变，这样剩磁电动势及其产生的励磁电流的方向必然改变，励磁电流产生的磁场方向必将与剩磁的方向相反。电机内磁场被削弱，电压不能建立，所以并励发电机正转时能自励；反转时，不改变励磁绕组的两个端头的接线，是不能自励的。6、答：在直流电机中，电枢电路是旋转的，经换向器-电刷作用转换成静止电路，即构成每条支路的元件在不停地变换，但每个支路内的元件数及其所在位置不变，因而支路电动势为直流，支路电流产生的磁动势在空间的位置不动。7、答：因为直流电枢绕组不是由固定点与外电路连接的，而是经换向器-电刷与外电路想连接的，它的各支路构成元件在不停地变化。为使各支路电动势和电流稳定不变，电枢绕组正常、安全地运行，此种绕组必须是闭合的。五、计算题：1、解：输入功率 额定电流 2、解： 额定电流 额定励磁电流 额定电枢电流 额定电枢电动势 电磁功率 电磁转矩 3、解 （1）转速r/minr/min感应电动势 （2）当不变时，。因此时的感应电动势为 （3）当和n不变时，。因此Wb时的感应电动势为4、解 （1）电动机状态额定运行时励磁电流电枢电流感应电动势 由于额定电压不变，励磁电流不变，因此主磁通保持不变。故发电机运行时的转速为发电机运行时输出功率 （2）发电机向电网输出功率为0，即此时输出电流为0，故发电机的电枢电流等于励磁电流发电机感应电动势为 发电机的转速5、解 （1）作发电机运行时，额定电流励磁电流额定电枢电流 今作电动机运行电动机转速 (2) 发电机额定电磁转矩 （3）电动机电磁转矩 6、解：发电机 A AV所以 W Nm 第4章直流电动机的电力拖动答案一、 填空题：1、 降压，电枢串电阻 2、 电枢串电阻调速，降压调速，减弱励磁磁通调速，降压调速，电枢串电阻调速，减弱励磁磁通调速3、 一、三； 二、四4、 硬5、 TL大小，阻；TL大小和方向，阻，驱动性二、 选择题： 1、ABC 2、B，A，BCD 3、B 4、A，B，D，C 5、B三、 判断题：1、2、7错 3、4、5、6对四、简答题：答： 并励直流电动机的调速方法有以下三种：（1）改变励磁电流调速。这种调速方法方便，在端电压一定时，只要调节励磁回路中的调节电阻便可改变转速。由于通过调节电阻中的励磁电流不大。故消耗的功率不大，转速变化平滑均匀，且范围宽广。接入并励回路中的调节电阻为零时的转速为最低转速，故只能“调高”，不能“调低”。改变励磁电流，机械特性的斜率发生变化并上下移动。为使电机在调速过程中得到充分利用，在不同转速下都能保持额定负载电流，此法适用于恒功率负载的调速。（2）改变电枢端电压调速。当励磁电流不变时，只要改变电枢端电压，即可改变电动机的转速，提高电枢端电压，转速升高。改变电枢端电压，机械特性上下移动，但斜率不变，即其硬度不变。此种调速方法的最在缺点是需要专用电源。在保持电枢电流为额定值时，可保持转矩不变，故此法适用于恒转矩的负载调速。（3）改变串入电枢回路的电阻调速。在端电压及励磁电流一定、接入电枢回路的电阻为零时，转速最高，增加电枢路电阻转速降低，故转速只能“调低”不能“调高”。增加电枢电阻 ，机械特性斜率增大，即硬度变软，此种调速方法功率损耗大，效率低，如果串入电枢回路的调节电阻 是分级的，则为有级调速，平滑性不高，此法适用于恒转矩的负载调速。五、计算题：1、解：V（1），所以 m（2）串励且转矩保持不变，所以不变，不变20 A2、解：串励且不变，侧前后不变，不变。所以A V所以3、解（1） Nm （2） A V w Nm（3） Nmw 18602.13+87.68820.0896+1.2122181.5 19557.7 w（4）（5）因为调速前后不变，所以不变 第5章三相异步电动机答案一、 填空题：