电机拖动复习题

第 页 共 7 页1 一 变压器一 变压器 1 变压器带负载运行时 若负载增大 其铁损耗将不变 铜损耗将增加 忽略漏阻抗压降的 影响 2 三相变压器的联结组别不仅与绕组的绕向和首末端标记有关 而且还与三相绕组的联结方 式有关 3 自耦变压器的特点在于一 二次绕组之间不仅有磁的联系而且有电的联系 4 使用仪用互感器时要注意 电压互感器一定要运行于开路状态 而电流互感器一定要运行 于 短路状态 并且二者均须可靠接地 5 电压互感器在运行时 副绕组绝对不允许短路 而电流互感器在运行时 副边绝对不允许 开路 6 一台接到电源频率固定的变压器 在忽略漏阻抗压降条件下 其主磁通的大小决定于外加 电压的大小 而与磁路的材质和几何尺寸基本无关 其主磁通与励磁电流成非线性关系 7 变压器铁心导磁性能越好 其励磁电抗越越大 励磁电流越越小 8 变压器带负载运行时 若负载增大 其铁损耗将不变 铜损耗将增加 忽略漏阻抗压降的 影响 9 当变压器负载一定 电源电压下降 则空载电流 I0减小 铁损耗 PFe减小 10 一台 2kV A 400 100V 的单相变压器 低压侧加 100V 高压侧开路测得 I0 2A P0 20W 当 高压侧加 400V 低压侧开路 测得 I0 0 5A P0 20W 11 变压器短路阻抗越大 其电压变化率就大 短路电流就小 12 变压器空载电流小的原因是 变压器的励磁阻抗很大 变压器空载损耗 主要为铁损耗 13 变压器的变比与原 副边的匝数成正比 14 某台三相变压器 容量是 3000 千伏安 如原边电压为 10 千伏 则原边电流约为 173 2 安 15 变压器中 不考虑漏阻抗压降和饱和的影响 若原边电压不变 铁心不变 而将匝数增加 则励磁电流减少 16 画相量图判定组别 a Yy6 b Yd11 c Yy0 d Yd5 二 异步电机二 异步电机 1 当 s 在 0 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反电动势 第 页 共 7 页2 在 范围内运行于发电机状态 此时电磁转矩性质为制动转矩 2 三相异步电动机根据转子结构不同可分为笼型异步电动机和绕线型异步电动机两类 3 一台 6 极三相异步电动机接于 50HZ 的三相对称电源 其 s 0 05 则此时转子转速为 950r min 定子旋转磁势相对于转子的转速为 50r min 4 三相异步电动机的电磁转矩是由主磁通和转子电流的有功分量共同作用产生的 5 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 增大 最大转矩不变 6 一台三相异步电动机带恒转矩负载运行 若电源电压下降 则电动机的转速减小 定子电 流增大 最大转矩减小 临界转差率不变 7 三相异步电动机电源电压一定 当负载转矩增加 则转速减小 定子电流增加 8 三相异步电动机等效电路中的附加电阻是模拟总机械功率的等值电阻 9 星形 三角形降压起动时 起动电流和起动转矩各降为直接起动时的 1 3 倍 因此只适用 于 空载或轻载启动 10 三相异步电动机进行能耗制动时 直流励磁电流越大 则初始制动转距越大 11 三相绕线转子异步电动机拖动起重机的主钩 提升重物时电动机运行于正向电动状态 若 在转子回路串接三相对称电阻下放重物时 电动机运行状态是 倒拉反转运行 12 三相异步电动机拖动恒转矩负载 当进行变极调速时 应采用的联结方式为 Y YY 13 三相异步电动机拖动恒功率负载 当进行变极调速时 应采用的联结方式为 YY 14 在异步电机的定子三相绕组中通过三相对称交流电时在空间会产生旋转磁场 15 槽距角 是指相邻两槽的电角度 一台异步电机的空间电角度是空间几何角度的 p 倍 p 是异步电机的极对数 16 鼠笼型电动机的起动方法有全压 直接 起动 减压起动两种 17 异步电动机的调速有变极调速 变频调速 转子串电阻调速 三 同步电机三 同步电机 1 直流发电机中的电磁转矩方向与转子的旋转方向相反 因此电磁转矩为阻力转矩 直流电 动机中的电磁转矩方向与转子的旋转方向相同 因此电磁转矩为动力转矩 2 直流电动机的工作原理是把直流电能转化为机械能 直流发电机的工作原理是把机械 能转化为直流电能 3 直流发电机的工作原理用右手定则判断感应电动势的方向 直流电动机的工作原理用 左手定则判断电磁力的方向 4 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和励磁回路的总电阻必须小于临 界电阻 5 可用下列关系来判断直流电机的运行状态 当 Ea U 时为电动机状态 当 Ea U 时为发电 机状态 6 直流发电机的绕组常用的有叠绕组和波绕组两种形式 7 直流发电机电磁转矩的方向和电枢旋转方向相反 直流电动机电磁转矩的方向和电枢旋转 方向相同 8 电动势常数与转矩常数之间的关系为 9 55 9 他励直流电动机的固有机械特性是指在 U UN N 电枢回路不外串电阻条件下 电动机 的 转速 n 和电磁转矩 T 的关系 10 直流电动机的起动方法有全压起动 降压起动 电枢回路串电阻起动 11 当电动机的转速超过理想空载转速时 出现回馈制动 12 拖动恒转矩负载进行调速时 应采降压或电枢回路串电阻调速方法 而拖动恒功率负载时 应采用弱磁调速方法 13 同步电机可分为同步发电机 同步电动机和同步调相机三类 第 页 共 7 页3 14 同步电机工作在电动机状态时 定子边接三相交流电源 转子边通过电刷和集电环接直流 电源 转子轴上联结机械负载 15 同步调相机又称为同步补偿机 实际上就是一台空载运行的同步电动机 通常工作于过励 状态 16 同步电动机的结构分有凸极式和隐极式两种 17 同步电动机起动的方法有辅助起动法 变频起动法及比较常用的异步起动法 18 直流电机处于反接制动时 当电机转速接近于 0 时 应及时切断电源 防止电机反向起动 19 直流电机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 2 倍 20 步进电动机是一种把电脉冲信号转换成相应角位移或线位移信号的控制电机 21 单相异步电动机定子绕组中产生的磁场是脉振磁场 可分解为正向旋转磁场和反向旋转磁 场两部分 22 直流伺服电机的控制方式有电枢控制和磁场控制 交流伺服电机控制方法有幅值控制 相 位控制和幅值 相位控制 四 综合题四 综合题 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 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 为了减小起动电流 3 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 反接制动 状态 4 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 I1 I2 5 电机的电流小于额定电流 称为欠载运行 6 电机的电流大于额定电流 称为过载运行 7 某直流电机它的电枢与二个励磁绕组串联和并联 那么该电机为复励电机 8 直流发电机主磁极磁通产生感应电动势存在于电枢绕组中 9 直流发电机电刷在几何中线上 如果磁路不饱和 这时电械反应是不去磁也不助磁 10 同步电动机启动时 必须待转子转速达到同步转速的 85 及以上时再加入励磁 11 下列不属于同步电机的启动方法的是 分相启动 12 如果变压器的铁心绝缘损坏 变压器的铁耗将增加 13 三相异步电动机 定子通入频率为 f1的电流 转差率为 s 时 其转子电势频率 f2为 f2 sf1 14 直流机 交流机 同步机的共同特点是作电动机运行时 改变电压 都可以改变转速 15 异步电动机的功率因数总是滞后 16 电动机三相负载任何一相中的电流与其三相平均值相差 不允许超过 5 17 直流并励电动机起动时 电枢回路的起动电阻阻值应置于最大位置 18 变压器的一次侧匝数增加 10 其它条件不变 则变压器的主磁通减小 19 三相异步电动机的空载电流比同容量变压器大的原因异步电动机有气隙 20 变压器空载电流小的原因是 变压器的励磁阻抗很小 21 变压器空载损耗 主要为铁损耗 22 变压器的变比与原 副边的电压成正比 23 某台三相变压器 容量是 3000 千伏安 如原边电压为 10 千伏 则原边电流约为 173 2 安 24 变压器中 不考虑漏阻抗压降和饱和的影响 若原边电压不变 铁心不变 而将匝数增加 则励磁电流减少 第 页 共 7 页4 25 如果某三相异步电动机的极数为 4 级 同步转速为 1800 转 分 那么三相电流的频率为 60 赫兹 26 三相异步电动机带恒转矩负载运行 如果电源电压下降 当电动机稳定运行后 此时电动 机的电磁转矩不变 27 改变三相异步电动机转向的方法是 改变定子绕组中电流的相序 28 一台单相变压器 如果它的变压比为 20 当它正常工作时 副边电流为 100A 那么它的 原边绕组中的电流应为 5 安 29 30 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 升高大于 20 30 三相异步电动机带恒转矩负载运行 如果电源电压下降 当电动机稳定运行后 此时电动 机的电磁转矩下降 31 三相异步电动机的空载电流比同容量变压器大的原因是异步电动机有气隙 32 三相异步电动机空载时 气隙磁通的大小主要取决于电源电压 33 三相异步电动机能画出像变压器那样的等效电路是由于气隙磁场在定 转子或主磁通在原 副边都感应电动势 34 三相异步电动机在运行中 把定子两相反接 则转子的转速会下降至零后再反向旋转 五 判断题五 判断题 正确的打 错误的打 1 一台并励直流发电机 正转能自励 若反转也能自励 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 3 三相笼型异步电动机的电气控制线路 如果使用热继电器作过载保护 就不必再装设熔断 器作短路保护 4 交流电动机由于通入的是交流电 因此它的转速也是不断变化的 而直流电动机则其转速 是恒定不变的 5 转差率 s 是分析异步电动机运行性能的一个重要参数 当电动机转速越快时 则对应的转 差率也就越大 6 三相异步电动机不管其转速如何改变 定子绕组上的电压 电流的频率及转子绕组中电势 电流的频率总是固定不变的 7 使用并励电动机时 发现转向不对 应将接到电源的两根线对调以下即可 8 电流 电压互感器属于特殊变压器 电压互感器二次侧禁止开路 电流互感器二次侧禁止 短路 9 三相异步电动机在起动时 由于某种原因 定子的一相绕组断路 电动机还能起动 但是 电动机处于很危险的状态 电动机很容易烧坏 10 单相电机一般需借用电容分相方能起动 起动后电容可要可不要 11 深槽式与双笼型三相异步电动机 起动时由于集肤效应而增大了转子电阻 因此具有较高 的起动转矩倍数 12 三相绕线转子异步电动机转子回路串入电阻可以增大起动转矩 串入电阻值越大 起动转 矩也越大 13 三相绕线转子异步电动机提升位能性恒转矩负载 当转子回路串接适当的电阻值时 重物 将停在空中 14 三相异步电动机的变极调速只能用在笼型转子电动机上 15 采用同步电动机拖动机械负载 可以改善电网的功率因数 为吸收容性无功功率 同步电 动机通常于过励状态 六 作图题六 作图题 1 已知三相异步电机定子总槽数为 36 槽 极数为 6 极 画出其交叉链式绕组展开图 七 简答题七 简答题 第 页 共 7 页5 2 如何使他励直流电动机反转 答 使他励直流电动机反转的方法有两种 1 电枢绕组接线不变 将励磁绕组反接 这种方法称为磁场方向 2 励磁绕组接线不变 电枢绕组反接 称为电枢反向 3 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 aNst RUI 由于 aN RU 无论功率大小 st I 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 4 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 4 深槽与双笼型异步电动机为什么起动转矩大而效率并不低 答 深槽式与双笼型异步电动机所以起动转矩大 是因为起动时转子电动势 电流频率较 高 出现集肤效应造成了转子电阻增大所致 正常运行时集肤效应不显著 转子电阻减小 为正常值 因此运行时效率仍较高 5 直流发电机的励磁方式有哪几种 答 他励 自励 包括并励 串励和复励 6 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 答 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 换向极绕组与电枢组相串联的原因是 使随着电枢磁场的变化 换向极磁场也随之变化 即任何负载情况下都能抵消电枢反应的影响 7 试比较他励和并励直流发电机的外特性有何不同 并说明影响曲线形状的因素 答 并励直流发电机的外特性比他励的软 他励 影响因素有两个 1 随着 Ia 增加 IaRa 增加 使 U 下降 2 随着 Ia 增加 电枢反应附加去磁作用增强 使磁通 减少 电枢电动势 Ea 减少 最后使 U 下降 并励 影响因素有三个 1 随着 Ia 增加 IaRa 增加 使 U 下降 2 随着 Ia 增加 电枢反应附加去磁作用增强 使磁通 减少 电枢电动势 Ea 减少 最后使端电压 U 下降 3 两端电压下降 磁通 下降 电枢电动势 Ea 进一步减少 端电压 U 进一步下降 8 异步电动机中的空气隙为什么做得很小 答 异步电动机气隙小的目的是为了减小其励磁电流 空载电流 从而提高电动机功率 因数 因异步电动机的励磁电流是由电网供给的 故气隙越小 电网供给的励磁电流就小 而励磁电流有属于感性无功性质 故减小励磁电流 相应就能提高电机的功率因数 第 页 共 7 页6 9 一台并励直流发电机并联于电网上 若原动机停止供给机械能 将发电机过渡到电动机状 态工作 此时电磁转矩方向是否变 旋转方向是否改变 答 电磁转矩方向改变 电机旋转方向不变 10 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后果 答 起动瞬间转速 n 0 电动势 Ea Ce n 0 最初起动电流 aNN RUI 若直接起动 由于 Ra 很小 Ist 会达到十几倍 甚至几十倍的额定电流 造成电机无法换向 同时也会 过热 因此不能直接起动 11 变压器一次绕组若接在直流电源上 二次侧会有稳定的直流电压吗 为什么 答 不会 因为直流电源加在变压器一次绕组上 将产生直流电流 在铁心中建立恒定磁 通 恒定磁通不会在二次绕组中产生稳定的感应电动势 另外 如加上和额定交流电压相同的直流电压 由于电感对直流相当于短路 故此时只有 绕组电阻限制电流 电流将很大 并将烧毁变压器 八 计算题八 计算题 1 一台他励直流电动机额定数据为 PN 7 5kW UN 110V IN 85 2A nN 750r min Ra 0 129 拟采用电枢回路串三级电阻起 动 试计算各起动电阻阻值 解 设最大起动电流 I1 2IN 170 4 A 第三级电阻为 起动电流比为 切换电流为 各级起动电阻分别为 R 1 Ra 0 221 R2 Ra R 3 Ra 各级串入电阻分别为 Rs1 R1 Ra 0 092 Rs2 R2 R1 0 156 Rs3 R3 R2 0 269 2 交流电动机的频率 极对数与同步转速之间有什么关系 试求 1 当 f 50Hz p 1 时 同步转速 n1 2 当 f 60Hz p 3 时 同步转速 n1 3 当 f 50Hz n1 600r min 时 极对数 p 答 交流电动机的频率 极对数与同步转速之间的关系 n1 60f p 1 当 f 50Hz p 1 时 同步转速 n1 60 50 1 3000r min 2 当 f 60Hz p 3 时 同步转速 n1 60 60 3 1200r min 3 当 f 50Hz n1 600r min 时 极对数 p 60 50 600 5 646 0 4 170 110 1 N m I U R 71 1 129 0 646 0 3 a m m R R N 1 2 I1 17A6 99A 71 1 4 170 I I 第 页 共 7 页7 3 已知一台三相异步电动机 额定频率为 150kW 额定电压为 380V 额定转速为 1460r min 过载倍数为 2 4 试求 1 转矩的实用表达式 2 问电动机能否带动额 定负载起动 解 1 9550981 2 N N N P TN m n 2355 mmN TTN m 根据额定转速为 1460r min 可判断出同步转速 1 n 1500 r min 则额定转差率为 1 1 0 027 N N nn s n 2 1 0 124 mN mm ss 转子不串电阻的实用表达式为 24710 0 124 0 124 m m m T T sss sss 2 电机开始起动时 s 1 T Ts 代入实用表达式得 4710 575 10 124 0 1241 s TN m 因为 sN TT 故电动机不能拖动额定负载起动 4 有一台笼形异步电动机 kWPN20 5 6 Nst II 如果变压器容量为 N S 560kVA 问能否直接起动 解 解 判断电机能否直接起动的依据是满足公式 N N N Q P S I I 44 3 5 6 NQ II 75 7 204 560 4 3 44 3 N N P S 所以满足上面的公式 此电动机可以直接起动 5 三相变压器额定容量为 20kV A 额定电压为 10 0 4 kV 额定频率为 50HZ Y y0 联结 高压绕组匝数为 3300 试求 1 变压器高压侧和低压侧的额定电流 2 高压和低压 绕组的额定电压 3 绘出变压器 Y y0 的接线图 解 1 1 1 1 16 3 N N N S IA U 第 页 共 7 页8 2 2 28 87 3 N N N S IA U 2 1 1 5 774 3