电机原理与拖动练习题目与答案

电机与拖动基础测试题100分钟一、分析简答题（共30分）1分析异步电动机变频调速时定子电压如何变化（低于基频、高于基频）？说明原因，并画出对应的机械特性曲线。（6分）2画出串励直流电动机的机械特性。解释它为什么适合作牵引电机？（6分）3已知电网额定电压UN=6000V，变压器额定电压U1N/U2N=6000/380V（Y，d）；负载接三相异步电动机，额定电压UN=220V，d接。（12分）（1）在图中将变压器与负载正确连接；（2）判断变压器的连接组号；（3）这台三相异步电动机是否可以星-三角启动，说明原因；（4）在高低压侧分别做短路试验，测得的输入功率相同吗？解释原因。4.画出异步电机的自然机械特性和调速、制动时的机械特性，并标注出特性名称；对比分析它们的变化规律。（6分）二、实验设计题（15分）一台三相电力变压器额定容量50000kVA，U1N/U2N=35kV/6.3kV（Y,y12接）。请设计空载阻抗测试方案，画出测试主要线路图，并简述实验方法及步骤（包括主要测试设备的选择依据）。三、分析计算题（共55分）1（15分）一台额定容量PN=5.5kW，频率f1N=50Hz的三相四极绕线异步电动机，在额定负载运行情况下，定子铜耗为341W，转子铜耗为232W，铁耗为167.5W，机械损耗为45W，附加损耗为35W。启动转矩倍数为1.93，最大转矩倍数为2.2。（1）画出功率流程图，标明各功率及损耗，并求额定运行时电动机的效率；（2）当负载转矩为额定转矩的90%，电机以100转/分低速下放重物时，转子回路每相应串入多大电阻？2（15分）三相变压器的额定容量为5600kVA，额定电压为6000/400V，Y/连接。在高压侧做短路实验，Uk=280V，短路损耗pk=56kW。空载试验测得p0=18kW。当高压侧接额定电压，低压侧每相负载阻抗ZL=0.1+j0.06，接时，求高压侧、低压侧的线电流，低压侧的线电压以及效率。3（15分）一台并励直流电动机：PN=5.5kW，UN=110V，IN=58A，nN=1470rpm，Rf=137，Ra=0.17。若电机带额定转矩负载，计算：（1）若电动机的电压保持不变，将负载以100rpm的速度下放时，电枢回路需串多大的电阻？（2）保持励磁电流额定，若采用能耗制动方式，可能达到的最慢下放速度是多少？4、（10分）一隐极同步电动机， PN =6300KW, UN =10000V(Y), IN =417A, cosjN =0.9 (超前), IfN =404A, xc=14W （E0If） 求：（1）额定效率hN ；（2）额定无功功率；E0的标幺值； qN ；（3）保持PN不变，如何调节，使cosj =1?求此时I和If（ h不变）。参考答案一、问答题1分析异步电动机变频调速时定子电压如何变化（低于基频、高于基频）？说明原因，并画出对应的机械特性曲线拖。答：低于基频变频时一定要变压，保持U1/f1=C，目的保持主磁通不变，铁耗不变。高于基频变频时一定要保持U1=额定值，电压不能超过绕组承受的额定电压。图略。2画出串励直流电动机的机械特性。解释它为什么适合作牵引电机？ 答：由机械特性可知，.当负载轻（下坡时，Tem小）时,电机转速高,可以提高生产效率，负载重（上坡时，Tem大）时,转速小,而P=Temw近似不变与轻载相同,可以保护电机，也保证安全，因此串励电动机,适合于作牵引机。3已知电网额定电压UN=6000V，变压器额定电压U1N/U2N=6000/380V（Y，d）；负载接三相异步电动机，额定电压UN=220V，接。（1）根据已知参数，在下图中将变压器与负载正确连接； Y/d-Y（2）判断变压器的连接组号； 依据画图方式（3）这台三相异步电动机是否可以星-三角启动，说明原因； 无法，因为正常运行已是星形。（4）在高低压侧分别做短路试验，测得的输入功率相同吗？为什么？ 是相同的。因为短路实验加低电压，使电流为额定电流。在高压侧做加高压侧额定电流，在低压侧做加低压侧额定电流，短路试验输入功率主要消耗在铜耗上。因而都相同。4.画出异步电机的自然机械特性和调速、制动时的机械特性，并标注出特性名称；对比分析它们的变化规律。二、实验题（10分）一台三相电力变压器额定容量50000kVA，U1N/U2N=35kV/6.3kV（Y,y12接）。请设计空载阻抗测试方案，画出测试主要线路图，并简述实验方法及步骤（包括主要测试设备的选择依据）。解： 5*(2/3) (10%I1N / ki ) 5 0.02I1N ki 0.03I1N 100*(2/3) U1N / ku 100 U1N / 100 ku 3U1N / 200 P0=(W1+W2) * ki* ku P0ph=(W1+W2) * ki* ku/3 Iph=(A1+A2+A3) * ki/3 Uph=(U1+U2+U3) * ku/(33) rm = p0ph / 3Iph2 Zm = Uph / Iph Xm2 = zm2 rm2 三、计算题1一台额定容量PN=5.5kW，频率f1N=50Hz的三相四极绕线异步电动机，在额定负载运行情况下，定子铜耗为341W，转子铜耗为232W，铁耗为167.5W，机械损耗为45W，附加损耗为35W。启动转矩倍数为1.93，最大转矩倍数为2.2。（1）画出功率流程图，标明各功率及损耗，并求额定运行时电动机的效率；（2）当负载转矩为额定转矩的90%，电机以100转/分低速下放重物时，转子回路每相应串入多大电阻？解：(1) Pmec=5500+45+35=5580W; 0.04 P1=Pem+pcu1+pfe=5812+341+167.5=6320.5W （2） SN0.9=0.9SN=0.036 S=2三相变压器的额定容量为5600kVA，额定电压为6000/400V，Y/连接。在高压侧做短路实验，Uk=280V，短路损耗pk=56kW。空载试验测得p0=18kW。当高压侧接额定电压，低压侧每相负载阻抗ZL=0.1+j0.06，接时，求高压侧、低压侧的线电流，低压侧的线电压以及效率。解： K= =8.66 IN= 538.9A rk= =0.0643 Xk= 0.293 Z总=Zk+ZL=0.0643+j0.293+=7.564+j4.793 I1l= I2l = 5809A U2l=I2ph 8.66 391V kw 3一台并励直流电动机：PN=5.5kW，UN=110V，IN=58A，nN=1470rpm，Rf=137，Ra=0.17。若电机带额定转矩负载，计算：（1）若电动机的电压保持不变，将负载以100rpm的速度下放时，电枢回路需串多大的电阻？（2）保持励磁电流额定，若采用能耗制动方式，可能达到的最慢下放速度是多少？解： Ia=58-110/137=57.13A;额定运行时电压方程： 110=EaN+57.13*0.17 EaN=100.28V(1) 将负载以100rpm的速度下放时, Ea=-(100/1470)*100.28=-6.82V，电枢电流不变电压方程： 1