电机与电力拖动(第三版)习题参考答案.

电机与电力拖动电机与电力拖动 第三版 习题参考答案 第三版 习题参考答案 第 1 章 思考题和习题 一 填空题 1 直流电动机主磁极的作用是产生 它由 和 两大部分组 成 气隙磁场 主磁极铁心和主磁极绕组 2 直流电动机的电刷装置主要由 和 等部 件组成 电刷 刷握 刷杆 刷杆架 弹簧 铜辫 3 电枢绕组的作用是产生 或流过 而产生电磁转矩实现机电能量 转换 感应电动势 电枢电流 4 电动机按励磁方式分类 有 和 等 他励 并励 串励 复励 5 在直流电动机中产生的电枢电动势 Ea 方向与外加电源电压及电流方向 称为 用来与外加电压相平衡 相反 反电势 6 直流电动机吸取电能在电动机内部产生的电磁转矩 一小部分用来克服摩擦及 铁耗所引起的转矩 主要部分就是轴上的有效 转矩 它们之间的平衡关系可用 表示 输出 电磁转矩 损耗转矩 输出转矩 二 判断题 在括号内打 或打 1 直流发电机和直流电动机作用不同 所以其基本结构也不同 2 直流电动机励磁绕组和电枢绕组中流过的都是直流电流 3 串励直流电动机和并励直流电动机都具有很大的启动转矩 所以它们具有相似 的机械特性曲线 4 电枢反应不仅使合成磁场发生畸变 还使得合成磁场减小 5 直流电机的电枢电动势的大小与电机结构 磁场强弱 转速有关 6 直流电动机的换向是指电枢绕组中电流方向的改变 三 选择题 将正确答案的序号填入括号内 1 直流电动机在旋转一周的过程中 某一个绕组元件 线圈 中通过的电流是 B A 直流电流 B 交流电流 C 互相抵消 正好为零 2 在并励直流电动机中 为改善电动机换向而装设的换向极 其换向绕组 B A 应与主极绕组串联 B 应与电枢绕组串联 C 应由两组绕组组成 一组与电枢绕组串联 另一组与电枢绕组并联 3 直流电动机的额定功率 PN是指电动机在额定工况下长期运行所允许的 A A 从转轴上输出的机械功率 B 输入电功率 C 电磁功率 4 直流电动机铭牌上的额定电流是 C A 额定电枢电流 B 额定励磁电流 C 电源输入电动机的电流 5 在 个 4 极直流电动机中 N S 表示主磁极的极性 n s 表示换向极的极性 顺着转子的旋转方向 各磁极的排列顺序应为 C A N n N n S s S s B N s N s S n S n C N n S s N n S s D N s S n N s S n 四 简答题 1 有一台复励直流电动机 其出线盒标志已模糊不清 试问如何用简单的方法来 判别电枢绕组 并励绕组和串励绕组 答 根据阻值大小和绕组直径判断 2 为什么直流电动机的定子铁心用整块钢材料制成 而转子铁心却用硅钢片叠成 答 定子励磁电流是直流电流 磁滞损耗和涡流损耗小 而转子中流过的是交变 的电流 磁滞损耗和涡流损耗较大 3 写出直流电动机的功率平衡方程式 并说明方程式中各符号所代表的意义 式 中哪几部分的数值与负载大小基本无关 答 电磁转矩 负载转矩 空载转矩 T0 其中空载转矩的大 0 TTT Lem em T L T 小与负载大小基本无关 4 直流电机电枢绕组中的电动势和电流是直流吗 励磁绕组中的电流是直流还是 交流 为什么将这种电机叫直流电机 答 电枢绕组中的电动势和电流是交流 励磁绕组中的电流是直流 因输入或输 出的电流是直流 故称直流电机 5 什么是电枢反应 电枢反应对电机气隙磁场有什么影响 答 电枢反应是指电枢磁场对主磁场的影响 电枢反应使磁极下的磁力线扭斜 磁通密度分布不均匀 合成磁场发生畸变 使主磁场削弱 6 什么是直流电机的换向 研究换向有何实际意义 根据换向时电流变化的特点 有哪几种形式的换向 哪种形式较理想 有哪些方法可以改善换向以达到理想的换向 答 一个元件从一个磁极下旋转到另一个磁极下时 元件中电流方向改变的过程称 换向 研究换向是为了在换向时电火花对电刷的损害小而均匀 电流均匀的由大到小 再由小到大的均匀变化 直线换向 是理想的换向形式 采取安装换向极 正确移动 电刷 正确选用电刷 装设补偿绕组等方法都能改善条件 五 计算题 1 有一台 100 kW 的他励电动机 UN 220 V IN 517 A nN 1200 r min Rt 0 05 欧姆 空载损耗 P0 2 kW 试求 1 电动机的效率 2 电磁功率 P 3 输出转矩 T2 答 1 额定输入功率为 kWIUP NNN 74 113517220 1 效率 88 0 74 113 100 1 N N P P 2 电磁功率 kWPPP N 1022100 0 3 额定输出转矩 mN n P T N N N 2 796 120014 3 2 1010060 2 1060 33 2 2 一台并励直流电动机 铭牌数据为 PN 96kW UN 440V IN 255A IfN 5A nN 1 550r min 并已知 Ra 0 087 试求 1 电动机的额定输出转矩 TN 2 电动机的额定电磁转矩 Tem 3 电动机的理想空载转速 n0 答 1 额定输出转矩 mN n P T N N N 592 155014 3 2 109660 2 1060 33 2 2 根据电压平衡方程式可知电枢电动势为 VRIUE aaNa 418087 0 255440 电磁功率为 kWIEP aaem 5 104 5255 418 额定电磁转矩 mN n PP T N emem em 644 155014 3 2 10 5 10460 2 1060 33 3 根据得nCE ea 2697 0 1550 418 n E C a e 理想空载转速 min 1631 2697 0 440 0 r C U n e N 第 2 章 思考题和习题 一 填空题 1 串励电动机不允许 启动 同时规定负载不能小于额定值的 20 30 不准用 V 带或链条传动 防止因 V 带或链条滑脱而发生 事故 空载 飞车 2 直流电动机启动瞬间 转速为零 也为零 加之电枢电阻又很小 所以 启动电流很大 通常可达到额定电流的 倍 感应电动势 10 20 3 直流电动机的启动方法有 启动和 启动两种 直接 降压或电枢串电阻 4 直流电动机的调速有 调速 改变 调速和改变 调速三种方法 串电阻 电压 磁通 5 电枢回路串电阻调速时 转速将随主磁通的减小而 但最高转速通常控 制在 1 2 倍额定转速以下 升高 6 改变直流电动机旋转方向的方法有两种 一种是改变 方向 另一种是改 变 方向 若同时采用以上两种方法 则直流电动机的转向将 电枢电流 励磁电流 不变 二 判断题 在括号内打 或打 1 降低他励直流电动机的电枢电压时其理想空载转速不会降低 2 电枢串电阻调速时其理想空载转速不会降低 3 所谓电气制动 就是指使电动机产生一个与转速方向相反的电磁转矩 em T 起到阻碍运动的作用 em T 4 倒拉反转反接制动和回馈制动都是即可以用于高速下的限速下放 也可以用于 低速下的限速下放 三 选择题 将正确答案的序号填入括号内 1 并励电动机改变电枢电压调速得到的人为机械特性与自然机械特性相比 其特 性硬度 C A 变软 B 变硬 C 不变 2 由于电枢反应的作用 使直流电动机主磁场的物理中性线 B A 在几何中性线两侧摆动 B 逆着电枢的旋转方向偏转 角 C 顺着电枢的旋转方向偏转 角 3 一台他励直流电动机带恒定负载转矩稳定运行 若其他条件不变 只是人为地 在电枢电路中增加了电阻 当重新稳定运行时 其 C 将会减小 A 电磁转矩 B 电枢电流 C 电动机的转速 4 要改变直流电动机的转向 以下方法可行的是 C A 改变电流的大小 B 改变磁场的强弱 C 改变电流方向或磁场方向 5 直流电动机的能耗制动是指切断电源后 把电枢两端接到一只适宜的电阻上 此时电动机处于 B A 电动机状态 B 发电机状态 C 惯性状态 6 直流电动机在进行电枢反接制动时 应在电枢电路中串入一定的电阻 所串电 阻阻值不同 制动的快慢也不同 若所串电阻阻值较小 则制动过程所需时间 A A 较长 B 较短 C 不变 四 简答题 1 写出电力拖动系统的运动方程式并说明方程式中各物理量的意义以及方程式中 转矩和转速正 负号的规定 答 电动机的拖动转矩 生产机械的负载转矩 Lem TT t nGD d d 375 2 em T L T GD2 转动物体的飞轮矩 dn dt 转速的变化率 1 首先选定顺时针或逆时针中的某一个方向为规定正方向 2 转速的方向与规定正方向相同时为正 相反时为负 3 电磁转矩的方向与规定正方向相同时为正 相反时为负 em T 4 负载转矩与规定正方向相反时为正 相同时为负 L T 2 电力拖动系统的运动方程式有何实际应用意义 答 判断拖动系统的运动状态 定量计算拖动系统的参数 3 研究电力拖动系统时为什么要把一个多轴系统简化为一个单轴系统 简化过程 要进行哪些量的折算 折算时各需遵循什么原则 答 为简化传动系统的计算 要进行转矩和惯性的折算 转矩折算的原则是保持折 算前后功率不变 惯性折算的原则是保持折算前后动能不变 4 什么是生产机械的负载转矩特性 有哪几种类型 各有何特点 答 生产机械的转速 n 与负载转矩之间的关系特性 有恒转矩负载 L T L Tfn 特点是转矩大小恒定不变 恒功率负载 特点是负载功率大小恒定不变 通风机型负 载 特点是转矩大小与转速的平方成正比 5 什么是直流电动机的人为机械特性 并画图说明他励直流电动机的三种人为机 械特性曲线 答 为满足性能需要人为改变电动机运行参数的机械特性叫人为机械特性 三种 人为机械特性曲线见图 2 13 2 14 2 15 所示 6 当并励直流电动机的负载转矩和电源电压不变时 减小电枢回路电阻 会引起 电动机转速的何种变化 为什么 答 转速升高 因电阻减小使得电枢电流增大 电磁转矩增大 当达到新的平衡 点时在较高的转速下运行 7 为什么说串励电动机比并励电动机更适宜用做起重机械的动力 答 因串励电动机有较大而不是很大的启动转矩 便于控制 五 计算题 1 一台他励直流电动机的数据为 PN 10 kW UN 220V IN 53 4A nN 1 500r min Ra 0 4 试绘制以下几条机械特性曲线 1 固有机械特性 2 电枢 串入 1 6 电阻的机械特性 3 电源电压降至额定电压一半的机械特性 4 磁通 减少 30 的机械特性 答 1 绘制固有特性曲线 估算 Ra 由式 此处取系数 0 67 则 2 7 04 0 N NNN a I PIU R 411 0 4 53 10000 4 53220 67 0 2 a R 计算 Ne C 132 0 5001 411 0 4 53220 N aNN Ne n RIU C 理想空载点 0 em T minr 7 6661 132 0 220 0 Ne N C U n 额定工作点 n nN 1 500 r min mN32 67 4 53132 0 55 9 55 9 NNeN ICT 在坐标图中连接额定点和理想空载点 即得到固有特性曲线 2 绘制电枢串入 1 6 电阻的机械特性 当电枢回路串入电阻 Rpa 1 6 时 理想空载点仍然为 n0 1666 7 r min 当 Tem TN时 即 Ia 53 4A 时 电动机的转速为 minr 853 4 53 132 0 6 1411 0 7 6661 0 a Ne paa I C RR nn 3 电源电压降至额定电压一半的机械特性 当电源电压降至 0 5UN 110V 时 理想空载点与电压成正比变化 所以 0 n minr 833 220 110 7 6661 0 n 当 Tem TN时 即 Ia 53 4A 时 电动机的转速为 minr 667 4 53 132 0 411 0 833 n 其特性为通过 0 833 和 67 32 667 两点的直线 4 磁通减少 30 的机械特性 当磁通减弱至 30 N时 理想空载转速将升高 0 n minr 5555 132 0 3 0 220 3 0 0 Ne N C U n 当 Tem TN时 电动机的转速为 minr 370732 67 132 0 3 0 55 9 411 0 5555 3 0 55 9 22 0 N Ne a T C R nn 其人为特性为通过 0 5555 和 67 32 3707 两点的直线 2 一台他励直流电动机数据与题 1 数据相同 求 1 在额定负载下运行时的电 磁转矩 输出转矩及空载转矩 2 理想空载转速和实际空载转速 3 负载为额 定负载一半时的转速 4 n 1 600r min 时的电枢电流 答 1 在额定负载下运行时的电磁转矩 输出转矩及空载转矩 由上题可知 mN261 1 132 0 55 9 55 9 NeNT CC 额定电磁转矩 mN34 67 4 53261 1 NNTemN ICT 输出转矩 mN n P T N N LN 6 61 1550 10 95509550 空载转矩 mN74 5 6 6134 67 0 LNemN TTT 2 理想空载转速和实际空载转速 理想空载转速 minr 7 6661 132 0 220 0 Ne N C U n 实际空载转速 mN165374 5 41 2 7 1666 00 0 Tnn 而41 2 26 1 132 0 4 0 NTNe a CC R 3 负载为额定负载一半时的转速 mN158632 675 041 2 7 16665 0 0 0 N Tnn 4 n 1600r min 时的电枢电流 当 n 1600r min 时的转矩为 TTn 41 2 7 16661600 0 则 mNT 7 27 对应的电枢电流为 A C T I NT a 22 4 53261 1 26 1 7 27 3 他励直流电动机的技术数据为 PN 7 5 kW UN 110V IN 85 2A nN 750r min Ra 0 13 试求 1 直接启动时的启动电流是额定电流的多少倍 2 如限制启动电流为 1 5 倍 电枢回路应串入多大的电阻 答 1 直接启动时的启动电流是额定电流的多少倍 A R U I a N st 846 13 0 110 倍数为 9 9 2 85 846 N st I I n 2 如限制启动电流为 1 5 倍 电枢回路应串入多大的电阻 将启动电流限制到时AII Nst 8 127 2 855 15 1 应传入的电阻为 731 0 13 0 8 127 110 a st N fp R I U R 4 一台他励直流电动机的额定功率 PN 2 5kW 额定电压 UN 220V 额定电流 IN 12 5A 额定转速 nN 1500 r min 电枢回路总电阻 Ra 0 8 求 1 当电动机以 1200 r min 的转速运行时 采用能耗制动停车 若限制最大制动 电流为 2IN 则电枢回路中应串入多大的制动电阻 2 若负载为位能性恒转矩负载 负载转矩为 TL 0 9TN 采用能耗制动使负载以 120 r min 转速稳速下降 电枢回路应串入多大电阻 答 1 14 0 5001 8 0 5 12220 N aNN Ne n RIU C 在 1200 r min 的转速运行时的感应电动势为 VnCE Nea 168120014 0 应串入的电阻为 92 5 8 0 5 122 168 a z a H R I E R 2 根据机械特性方程式 此时 L NTe Ha T CC RR n 2 NL TTn9 0 120 则 5 1214 0 9 0 14 0 55 9 8 0 120 2 H R 故 5 13 H R 5 一台他励直流电动机的额定功率 PN 4kW 额定电压 UN 220V 额定电流 IN 22 3A 额定转速 nN 1 000 r min 电枢回路总电阻 Ra 0 91 运行于额定状态 为 使电动机停车 采用电枢电压反接制动 串入电枢回路的电阻为 9 求 电动机拖动 反抗性负载转矩运行于正向电动状态时 TL 0 85TN 与反接后电磁转矩进行比较 若 TL 大 则不转 若小 则转 1 制动开始瞬间电动机的电磁转矩是多少 2 n 0 时电动机的电磁转矩是多少 3 如果负载为反抗性负载 在制动到 n 0 时不切断电源 电动机会反转吗 为 什么 答 1 2 0 1000 91 0 3 22220 N aNN Ne n RIU C 制动开始瞬间的感应电动势为 VRIUE aaNa 20091 0 3 22220 制动瞬间的电流为 A RR EU I aH a Z 4 42 91 0 9 200220 2 当 n 0 时 Ea 0 此时 A RR EU I aH a Z 2 22 91 0 9 0220 电磁转矩 mNICT Zeem 4 42 2 22 2 055 9 55 9 3 如果负载为反抗性负载 在制动到 n 0 时不切断电源 将成mNTem 4 42 为反向拖动转矩 此时的负载转矩大小为 负载转矩小于反向拖动mNICT Neem 2 36 3 2285 0 2 055 985 0 55 9 转矩 电动机将反转 第 3 章 思考题和习题 一 填空题 1 变压器是一种能变换 电压 而 不变的静止电气设备 交流 频率 2 变压器的种类很多 按相数分 可分为单相和三相变压器 按冷却方式分 可 分为 风冷式 自冷式和 变压器 油冷 水冷 3 电力系统中使用的电力变压器 可分为 变压器 变压器和 变压器 升压 降压 配电 厂用 4 变压器的空载运行是指变压器的一次绕组 二次绕组 的工作状态 加额定电压 断路 5 一次绕组为 660 匝的单相变压器 当一次侧电压为 220 V 时 要求二次侧电压 为 127 V 则该变压器的二次绕组应为 匝 381 6 一台变压器的变压比为 1 15 当它的一次绕组接到 220 V 的交流电源上时 二 次绕组输出的电压是 V 14 7 7 变压器空载运行时 由于 损耗较小 损耗近似为零 所以变压器 的空载损耗近似等于 损耗 铜 铜 铁 8 变压器带负载运行时 当输入电压 U1不变时 输出电压 U2的稳定性主要由 和 决定 而二次侧电路的功率因数 cos 2主要由 决定 与变压器关系不 大 变压器内阻 负载大小 负载性质 9 收音机的输出变压器二次侧所接扬声器的阻抗为 8 如果要求一次侧等效阻 抗为 288 则该变压器的变比应为 6 10 变压器的外特性是指变压器的一次侧输入额定电压和二次侧负载 一定 时 二次侧 与 的关系 功率因数 输出电压 电流 11 一般情况下 照明电源电压波动不应超过 动力电源电压波动不应超过 否则必须进行调整 5 和 10 5 12 如果变压器的负载系数为 则它的铜耗 PCu与短路损耗 PK的关系式为 所以铜耗是随 的变化而变化的 负载 KCu PP 2 13 当变压器的负载功率因数 cos 2一定时 变压器的效率只与 有关 且 当 时 变压器的效率最高 负荷大小 7 05 0 14 短路试验是为了测出变压器的 和 铜损 断路阻抗 短路阻抗百分数 15 在铁心材料和频率一定的情况下 变压器的铁耗与 成正比 电压 16 变压器绕组的极性是指变压器一次绕组 二次绕组在同一磁通作用下所产生 的感应电动势之间的相位关系 通常用 来标记 时钟法 17 所谓同名端 是指 一般用 来表示 原 副绕组中 某一瞬时同为高电位 或同为低电位 的出线端称为同名端 用 或 18 所谓三相绕组的星形接法 是指把三相绕组的尾端连在一起 接成 三 相绕组的首端分别 的连接方式 星形点 接电源或负载 19 某变压器型号为 S7 500 10 其中 S 表示 数字 500 表示 10 表示 三相 500kVA 一次侧电压为 10kV 20 一次侧额定电压是指变压器额定运行时 它取决于 和 而二次侧额定电压是指一次侧加上额定电压时 二次侧空载时的 一次侧工作电压 电源和负载需要 空载电压 21 所谓温升 是指变压器在额定工作条件下 内部绕组允许的 与 之差 最高温度 环境温度 21 为了满足机器设备对电力的要求 许多变电所和用户都采用几台变压器并联 供电来提高 供电的可靠性和经济性 22 变压器并联运行的主要条件有两个 一是 二是 否则 不但会 增加变压器的能耗 还有可能发生事故 各变压器的变压比相等 连接组别必须相同 23 两台变压器并联运行时 要求一次侧 二次侧电压 变压比误差不允许 超过 对应相等 1 24 变压器并联运行时的负载分配 即电流分配 与变压器的阻抗电压 因此 为了使负载分配合理 即容量大 电流也大 就要要求它们的 都一样 成正比 25 并联运行的变压器容量之比不宜大于 Uk要尽量接近 相差不大于 3 1 26 运行值班人员应定期对变压器及附属设备进行全面检查 每天至少 在检查过程中 要注重 闻 嗅 摸 测 五字准则 仔细检查 进行一次巡回检查 看 27 三相自耦变压器一般接成 星形 28 自耦变压器的一次侧和二次侧既有 的联系 又有 的联系 电 磁的耦合 29 为了充分发挥自耦变压器的优点 其变压比一般在 范围内 1 2 2 30 电流互感器一次绕组的匝数很少 要 接入被测电路 电压互感器一次 绕组的匝数较多 要 接入被测电路 串联 并联 31 用电流比为 200 5 的电流互感器与量程为 5 A 的电流表测量电流 电流表读 数为 4 2 A 则被测电流是 A 若被测电流为 180 A 则电流表的读数应为 A 168 4 5 32 电压互感器的原理与普通 变压器是完全一样的 不同的是它的 更 准确 降压 精度 33 在选择电压互感器时 必须使其 符合所测电压值 其次 要使它尽量 接 近 状态 一次侧额定电压 开路 二 判断题 在括号内打 或打 1 在电路中所需的各种直流电 可以通过变压器来获得 2 变压器的基本工作原理是电流的磁效应 3 同心绕组是将一次侧 二次侧线圈套在同一铁柱的内 外层 一般低压绕组在 外层 高压绕组在内层 4 热轧硅钢片比冷轧硅钢片的性能更好 其磁导率高而损耗小 5 储油柜也称油枕 主要用于保护铁心和绕组不受潮 还有绝缘和散热的作用 6 芯式铁心是指线圈包着铁心 其结构简单 装配容易 省导线 适用于大容量 高电压 7 变压器中匝数较多 线径较小的绕组一定是高压绕组 8 变压器既可以变换电压 电流和阻抗 又可以变换相位 频率和功率 9 变压器用于改变阻抗时 变压比是一次侧 二次侧阻抗的平方比 10 变压器空载运行时 一次绕组的外加电压与其感应电动势在数值上基本相等 而相位相差 1800 11 当变压器的二次侧电流增加时 由于二次绕组磁势的去磁作用 变压器铁心中 的主磁通将要减小 12 当变压器的二次侧电流变化时 一次侧电流也跟着变化 13 接容性负载对变压器的外特性影响很大 并使电压下降 14 对升压变压器的空载试验 可以在一次侧进行 二次侧开路 15 变压器进行短路试验时 可以在一次侧电压较大时 把二次侧短路 16 变压器的铜耗 PCu为常数 可以看成是不变损耗 17 变压器二次侧采用三角形接法时 如果有一相绕组接反 将会使三相绕组感应 电势的相量和为零 18 绕组的最高允许温度为额定环境温度加变压器额定温升 19 当负载随昼夜 季节而波动时 可根据需要将某些变压器解列或并联以提高运 行效率 减少不必要的损耗 20 变压器并联运行时连接组别不同 但只要二次侧电压大小一样 那么它们并联 后就不会因存在内部电动势差而导致产生环流 21 自耦变压器绕组公共部分的电流 在数值上等于一次侧 二次侧电流数值之 和 22 白耦变压器既可作为降压变压器使用 又可作为升压变压器使用 23 自耦变压器一次侧从电源吸取的电功率 除一小部分损耗在内部外 其余的全 部经一次侧 二次侧之间的电磁感应传递到负载上 24 利用互感器使测量仪表与高电压 大电流隔离 从而保证仪表和人身的安全 又可大大减少测量中能量的损耗 扩大仪表量程 便于仪表的标准化 25 应根据测量准确度和电流要求来选用电流互感器 26 与普通变压器一样 当电压互感器二次侧短路时 将会产生很大的短路电流 27 为了防止短路造成危害 在电流互感器和电压互感器二次侧电路中都必须装设 熔断器 28 电压互感器的一次侧接高电压 二次侧接电压表或其他仪表的电压线圈 三 选择题 将正确答案的序号填入括号内 1 油浸式变压器中的油能使变压器 D A 润滑 B 冷却 C 绝缘 D 冷却和增加绝缘性能 2 常用的无励磁调压分接开关的调节范围为额定输出电压的 B A 10 B 5 C 15 3 安全气道又称防爆管 用于避免油箱爆炸引起的更大危害 在全密封变压器中 广泛采用 A 做保护 A 压力释放阀 B 防爆玻璃 C 密封圈 4 有一台 380 V 36 V 的变压器 在使用时不慎将高压侧和低压侧互相接错 当 低压侧加上 380 V 电源后 会发生的现象是 C A 高压侧有 380 V 的电压输出 B 高压侧没有电压输出 绕组严重过热 C 高压侧有高压输出 绕组严重过热 D 高压侧有高压输出 绕组无过热现象 5 有一台变压器 一次绕组的电阻为 10 在一次侧加 220 V 交流电压时 一次 绕组的空载电流 B A 等于 22 A B 小于 22 A C 大于 22 A 6 变压器降压使用时 能输出较大的 B A 功率 B 电流 C 电能 D 电功 7 将 50 Hz 220 V 127 V 的变压器接到 100 Hz 220 V 的电源上 铁心中的磁通 将 A A 减小 B 增加 C 不变 D 不能确定 8 变压器的空载电流 I0与电源电压 U1的相位关系是 C A I0与 U1同相 B I0滞后 U1 900 C I0滞后 U1接近 900但小于 900 D I0滞后 U1略大于 900 9 用一台变压器向某车间的异步电动机供电 当开动的电动机台数增多时 变压 器的端电压将 B A 升高 B 降低 C 不变 D 可能升高 也可能降低 10 变压器短路试验的目的之一是测定 A A 短路阻抗 B 励磁阻抗 C 铁耗 D 功率因数 11 变压器空载试验的目的之一是测定 C A 变压器的效率 B 铜耗 C 空载电流 12 对变压器进行短路试验时 可以测定 D A 由短路电压与二次侧短路电流之比确定的短路阻抗 B 短路电压 C 额定负载时的铜耗 D 以上均正确 13 单相变压器一次侧 二次侧电压的相位关系取决于 A A 一次 二次绕组的同名端 B 对一次侧 二次侧出线端标志的规定 C 一次 二次绕组的同名端以及对一次侧 二次侧出线端标志的规定 14 变压器二次绕组采用三角形接法时 如果有一相接反 将会产生的后果是 D A 没有电压输出 B 输出电压升高 C 输出电压不对称 D 绕组烧坏 15 变压器二次绕组采用三角形接法时 为了防止发生一相接反的事故 正确的测 试方法是 A A 把二次绕组接成开口三角形 测量开口处有无电压 B 把二次绕组接成闭合三角形 测量其中有无电流 C 把二次绕组接成闭合三角形 测量一次侧空载电流的大小 D 以上三种方法都可以 16 将自耦变压器输入端的相线和零线反接 C A 对自耦变压器没有任何影响 B 能起到安全隔离的作用 C 会使输出零线成为高电位而使操作有危险 17 自耦变压器的功率传递主要是 C A 电磁感应 B 电路直接传导 C 两者都有 18 自耦变压器接电源之前应把自耦变压器的手柄位置调到 C A 最大值 B 中间 C 零 19 如果不断电拆装电流互感器二次侧的仪表 则必须 A A 先将一次侧断开 B 先将一次侧短接 C 直接拆装 D 先将一次侧接地 20 电流互感器二次侧回路所接仪表或继电器线圈的阻抗必须 B A 高 B 低 C 高或者低 D 既有高 又有低 四 筒答题 1 为什么要高压输送电能 答 减少电能和电压损耗 2 变压器能改变直流电压吗 如果接上直流电压会发生什么现象 为什么 答 不能 烧坏变压器 因电流过大 3 什么是主磁通 漏磁通 答 经铁心通过的是主磁通 经气隙通过的是漏磁通 4 画出变压器空载运行的相量图 并根据相量图说明为什么变压器在空载时功率 因数很小 答 空载运行相量图可根据电压平衡方程画出 此处略 空载电流与一次侧电压 相位角接近 900 此时主要作用是产生主磁通 所以功率因数很低 0 1 0 3 5 变压器带负载运行时 输出电压的变动与哪些因素有关 答 与电源电压 负载大小 负载性质均有关 6 试述空载试验的实际意义 答 变压器空载试验的目的是确定变压器的变比 k 铁损耗和励磁阻抗 zm Fe p 7 判断变压器绕组同名端的原理和方法是什么 答 原理是电流产生磁场方向的右手螺旋定则 方法是注意磁场的方向和绕组的 绕向 8 什么是变压器绕组的星形接法 它有什么优缺点 答 星形接法是将三相末端连接在一起 三相首端接电源或负载 其优点是可以 同时输出两个电压 绕组承受相电压 绝缘易得到保证 经济性不如三角形连接 9 二次侧为星形接法的变压器 空载测得三个线电压为 UUV 400 V UWU 230 V UVW 230 V 请作图说明是哪相接反了 答 W 相接反了 将对称三相相量图中 UW相反向后按 UUV UU UV UVW UV UW UWU UW UU 进行向量相加可得 10 二次侧为三角形接法的变压器 测得三角形的开口电压为二次侧相电压的 2 倍 请作图说明是什么原因造成的 答 其中一相同名端接反造成 11 变压器并联运行没有环流的条件是什么 答 各变压器的原 副边额定电压对应相等 即变比 k 相等 各变压器的连接组 别必须相同 12 电流互感器工作在什么状态 为什么严禁电流互感器二次侧开路 为什么二次 侧和铁心要接地 答 短路状态 因开路时 一次侧电流全部用于励磁 磁通进入过饱和状态 发 热损坏 13 使用电压互感器时应注意哪些事项 答 1 副绕组不允许短路 以防止过大的短路电流损坏电压互感器 2 二次绕 组一端及铁心必须牢固接地 以防止绕组绝缘损伤时被测电路的高电压串入副边而危 及人身安全 3 二次负载的阻抗值不能过小 以保证测量精度 14 电焊变压器应满足哪些条件 答 1 空载时 具有 60 75V 的输出电压 U20 以保证容易起弧 2 负载时 应 具有电压迅速下降的外特性 3 短路时 其短路电流不应过大 4 焊接电流能在一 定的范围内可调 五 计算题 1 变压器的一次绕组为 2 000 匝 变压比 K 30 一次绕组接入工频电源时铁心中 的磁通最大值 m 0 015 Wb 试计算一次绕组 二次绕组的感应电动势各为多少 答 VfNE m 6660015 0 20005044 4 44 4 11 VfNE m 222015 0 30 2000 5044 4 44 4 22 2 变压器的额定容量是 100 kV A 额定电压是 6 000 V 230 V 满载下负载的等 效电阻 RL 0 25 等效感抗 XL 0 44 试求负载的端电压及变压器的电压调整率 答 额定电流为 A U S I N N N 62 9 6732 1 100 3 1 1 A U S I N N N 251 23 0 732 1 100 3 2 2 负载阻抗 5 02561 0 44 0 25 0 22 22 LLL XRZ 负载端电压 VZIU LN 4 2175 0251732 1 3 2 电压调整率 5 5 100 230 4 217230 100 2 2 N N U UU U 3 某变压器额定电压为 10 kV 0 4 kV 额定电流为 5 A 125 A 空载时高压绕组 接 10 kV 电源 消耗功率为 405 W 电流为 0 4 A 试求变压器的变压比 空载时一次 绕组的功率因数以及空载电流与额定电流的比值 答 变压比 25 25 15 400 10000 2 1 U U k 空载时一次侧阻抗 14434 4 0732 1 10000 3 10 1 10 I U Z 空载时一次侧阻抗 2531 4 0 405 22 10 10 10 I P R 空载时一次侧感抗 YRZX201934395253114434 22 2 10 2 1010 空载时一次侧功率因数 18 0 14434 2531 cos 10 10 Z R 空载电流与额定电流的比值 8 100 5 4 0 100 1 10 0 N I I I 4 一台三相变压器 额定容量 SN 400 kV A 一次侧 二次侧额定电压 UlN U2N 10 kV 0 4 kV 一次绕组为星形接法 二次绕组为三角形接法 试求 1 一次侧 二次侧额定电流 2 在额定工作情况下 一次绕组 二次绕组实际流过的电流 3 已知一次侧每相绕组的匝数是 150 匝 问二次侧每相绕组的匝数应为多少 答 1 A U S I N N N 1 23 10732 1 400 3 1 1 577 5A577 5AA U S I N N N 5 346 4 0732 1 400 3 2 2 2 在额定工作情况下 二次绕组实际流过的电流为额定电流的 即 3 1 AI200732 1 5 346 2 AII 3 1315 21 3 变压比 252515 400 10000 2 1 2 1 N N U U k 二次侧每相绕组的匝数 6 610 15 150 1 2 k N N 第 4 章 思考题和习题 一 填空题 1 电动机按其功能可分为 电动机和 电动机 动力 控制 2 电动机按用电类型可分为 电动机和 电动机 交流 直流 3 电动机按其转速与电网电源频率之间的关系可分为 电动机和 电动 机 同步 异步 4 电动机的工作原理是建立在 定律 定律 电路定律和电磁力定律等 基础上的 电磁感应 通电导体在磁场中受电动力 5 5 产生旋转磁场的必要条件是在三相对称 中通入 绕组 对称三相交流电 6 6 电动机的转动方向与 的转动方向相同 它由通入三相定子绕组的交流电 流 的 决定 旋转磁场 相序 7 7 电动机工作在 时 铁心中的磁通处于临界饱和状态 这样可以减少电动 机铁心的 损耗 额定状态 磁滞和涡流 8 8 工作制是指三相电动机的运转状态 即允许连续使用的时间 分为 和周期断续三种 连续 短时 9 三相电动机定子绕组的连接方法有 和 两种 星形 三角形 10 根据获得启动转矩的方法不同 电动机的结构也存在较大差异 主要分为 电动机和 电动机两大类 笼型 绕线式 11 电动机发热故障的机械方面原因主要有 等 1 轴承损坏或有缺陷 2 负载过载且过载时间过长 3 通风不足或进风 温度太高 4 定 转子径向错位 5 电动机受潮或浸漆后没有烘干 二 判断题 在括号内打 或打 1 三相异步电动机的定子是用来产生旋转磁场的 2 三相异步电动机的转子铁心可以用整块铸铁来制成 3 三相定子绕组在空间上互差 120 电角度 4 异步 是指三相异步电动机的转速与旋转磁场的转速有差值 5 三相异步电动机没有转差也能转动 6 负载增加时 三相异步电动机的定子电流不会增大 7 不能将三相异步电动机的最大转矩确定为额定转矩 8 电动机工作在额定状态时 铁心中的磁通处于临界饱和状态 9 电动机电源电压越低 定子电流就越小 10 异步电动机转速越快则磁极对数越多 11 额定功率是指三相电动机工作在额定状态时轴上所输出的机械功率 12 额定电压是指接到电动机绕组上的相电压 13 额定转速表示三相电动机在额定工作情况下运行时每秒钟的转数 14 电动机的维护就是通过听 看 闻 摸等手段随时注意电动机的运行状态 15 电动机绕组短路或接地是电动机转动时噪声大或振动大的原因之一 三 选择题 将正确答案的序号填入括号内 1 开启式电动机适用于 A 的工作环境 A 清洁 干燥 B 灰尘多 潮湿 易受风雨 C 有易燃 易爆气体 2 转速不随负载变化的是 B 电动机 A 异步 B 同步 C 异步或同步 3 能用转子串电阻调速的是 B 异步电动机 A 普通笼型 B 绕线式 C 多速笼型 4 适用于有易燃 易爆气体工作环境的是 A 电动机 A 防爆式 B 防护式 C 开启式 5 用兆欧表测量电机 电器设备的绝缘电阻时 C A 只需要将弱电部分断开即可 B 既要测量三相之间的绝缘 还要测量强弱电之间的绝缘 C 被测设备先电源切断 并将绕组导线与大地接通放电 四 筒答题 1 三相笼型异步电动机主要由哪些部分组成 各部分的作用是什么 答 见 4 1 2 内容 2 三相异步电动机的定子绕组在结构上有什么要求 答 见 4 2 1 内容 3 常用的笼型转子有哪两种 为什么笼型转子的导电条都做成斜的 答 铜排结构和铸铝结构 导电条做成斜的是为了使电机转子导电条在任何一个位 置都能切割磁力线 从而在整周内都有一样大小的转矩 使电机转速均匀 4 绕线转子的结构是怎样的 绕线电动机启动完毕而又不需调速时 如何减少电刷 磨损和摩擦损耗 答 结构见图 4 5 当电动机启动完毕而又不需调速时 可扳动后柄将电刷提起 并将三个滑环短路 以减少摩擦损耗和电刷的磨损 5 简述三相异步电动机的工作原理 答 见 4 1 3 6 当异步电动机的机械负载增加时 为什么定子电流会随着转子电流的增加而增 加 答 机械负载增加时根据运动平衡方程 转速将下降 转差率增大 从而使得转子 电流增大 根据磁动势平衡方程定子电流也将增大 7 三相异步电动机旋转磁场的转速由什么决定 试问两极 四极 六极三相异步 电动机的同步速度各为多少 若转子电路开路时会产生旋转磁场吗 转子是否会转动 为什么 答 旋转磁场的转速由磁极对数和频率决定 两极 四极 六极电动机的同步速度 分别为 3000 1500 1000r min 只要定子三相绕组通入对称三相交流电流即可产生 旋转磁场 但转子开路时转子电路没有电流 转子不受力 不转动 8 三相异步电动机转子电路中的电动势 电流 频率 感抗和功率因数与转差率 有何关系 说明在s 1 和s sN两种情况下 以上各量的对应大小 答 见 4 3 2 9 简述电动机定期小修的期限和项目 答 见 4 6 4 10 电动机节能的主要措施有哪些 答 见 4 8 五 计算题 1 一台三相异步电动机的 fN 50 Hz nN 960 r min 该电动机的额定转差率是多 少 另有一台 4 极三相异步电动机 其转差率 sN 0 03 那么它的额定转速是多少 答 04 0 1000 9601000 1 1 n nn s N N min 1455 03 01 1500 1 1 rsnn NN 2 某三相异步电动机的铭牌数据如下 UN 380 V IN 15 A PN 7 5 kW COS N 0 83 nN 960 r min 试求电动机的额定效率 N 答 9292 0 83 0 15380732 1 7500 cos3 NN N N IU P 3 一台三角形联结的 Y132M 一 4 型三相异步电动机的额定数据如下 PN 7 5 kW UN 380 V nN 1440 r min cos N 0 82 N 88 2 试求该电动机的额定电 流和对应的相电流 答 A U P I NN N N 76 15 82 0 882 0380732 1 7500 cos3 三角形联结时 A I I N 1 9 732 1 76 15 3 相 4 一台 20 kW 电动机 其启动电流与额定电流之比为 6 5 变压器容量为 5 690 kV A 能否全压启动 另有一台 75 kW 电动机 其启动电流与额定电流之比为 7 1 能 否全压启动 答 可以全压启动 5 672 204 5690 4 3 44 3 N N P S 可以全压启动 1 7 7 19 754 5690 4 3 44 3 N N P S 第 5 章 思考题和习题 一 填空题 1 三相异步电动机固有机械特性是在 条件下的 特性 额定电压 额定频率 按规定方法接线 2 固有机械特性曲线上的四个特殊点是 额定点 理想空载点 启动点 临界点 3 常用的人为机械特性曲线是 和 转子串电阻 降低定子电压 4 常用的降压启动方法有 等 定子串电阻 星形 三角形降压 自耦降压 5 降压启动在启动电流 的同时 也减小了 减小 启动转矩 6 绕线式异步电动机启动方法有 和 两种 其中控 制简单的是 方法 转子串电阻 转子串频敏变阻器 转子串频敏变阻器 7 能耗制动实现时应断开定子的 电源 在 加上 电 源 同时串 三相电源 定子两相上 直流 电阻 8 电源两相反接反接制动的制动能源来自于 和 其制动 力较能耗制动更 电源 转子转动的动能 大 9 最常见的出现回馈制动的情况是 和 限速下放重物 降低电压调速 10 变极调速的调速范围 调速的平滑性 最突 出的优点是 所以常被用于 小 差 低速时转矩大 重载启动 11 变频调速的优点有 调速范围宽 静差率小 稳定性好 平滑性好 能实现无级调速 可适应各种负载 效率较高 二 判断题 在括号内打 或打 1 转子串电阻人为机械特性的同步转速比固有机械特性的同步转速低 2 定子串电阻降压启动由于可以减小启动电流 所以得到广泛应用 3 转子串电阻启动既可以减小启动电流 又可以增大启动转矩 4 转子串频敏变阻器启动适用于只有启动要求 而对调速要求不高的场所 5 能耗制动可以用于限制反抗性负载的快速停车 6 反接制动一般只用于小型电动机 且不常用于停车制动的场合 7 反接制动准确平稳 8 能耗制动制动力大 制动迅速 9 回馈制动广泛应用于机床设备 三 选择题 将正确答案的序号填入括号内 1 下列选项中不满足三相异步电动机直接启动条件的是 C A 电动机容量在 7 5 kW 以下 B 满足经验公式 N T n st P S I I 44 3 C 电动机在启动瞬间造成的电网电压波动小于 20 2 Y D 降压启动适用于正常运行时为 A 连接的电动机 A D B Y C Y 和 D 3 功率消耗较大的启动方法是 C A Y 一 D 降压启动 B 自耦变压器降压启动 C 定子绕组串电阻降压启动 4 反抗性负载采用能耗制动停车后 A A 立即断掉直流电源 B 断直流电又重新加上交流电 C 停车后可以不做其他电气操作 5 能实现无级调速的调速方法是 C A 变极调速 B 改变转差率调速 C 变频调速 6 转子串电阻调速适用于 A 异步电动机 A 笼型 B 绕线式 C 滑差 7 改变电源电压调速只适用于 A 负载 A 风机型 B 恒转矩 C 起重机械 8 下列方法中属于改变转差率调速的是 A 调速 A 改变电源电压 B 变频 C 变磁极对数 四 筒答题 1 增加三相异步电动机的转子电阻对电动机的机械特性有什么影响 答 使特性曲线变软 启动转矩增大 2 三相异步电动机 Y D 降压启动的特点是什么 适用于什么场合 答 Y D 降压启动简单 运行可靠 适用于正常运行为 D 接的电动机 3 三相异步电动机自耦变压器降压启动的特点是什么 适用于什么场合 答 特点是在相同的启动电压下 自耦变压器降压启动比 Y D 降压启动向电源吸 取的电流要小 适用于对启动转矩要求大的地方 4 简述绕线式异步电动机转子串频敏变阻器启动的工作原理 答 见 5 2 2 5 三相笼型异步电动机有哪几种调速方法 各有哪些优缺点 答 见 5 4 6 简述绕线式异步电动机转子串电阻调速的特点 答 见 5 4 3 7 变频调