电机与拖动基础简答题

1、精选优质文档-倾情为你奉上 第二章2 . 1 变压器能改变交流电的电压和电流,能不能改变直流电的电压和电流?为什么? 答: 变压器能改变交流电的电压和电流,但不能改变直流电的电压和电流。因为变压器是应用电磁感应原理而工作的,只有当一次绕组接交流电源时, 一次绕组才会流过交流电流,在铁心中产生变化的磁通,从而在二次绕组中产生感应电动势;如果一次绕组接直流电源,则一次绕组流过的是直流电流, 在铁心中产生的磁通是恒定不变的,不能在二次绕组中产生感应电动势,所以变压器只能改变交流电的电压和电流,不能改变直流电的电压和电流。2 . 2 变压器的铁心为什么要用硅钢片叠成而不用整块钢制成? 答: 变压器的绕

2、组流过交流电流时会在铁心中产生磁滞损耗和涡流损耗,统称为铁损耗。磁滞损耗与铁磁材料的磁滞回线面积有关, 硅钢片的磁滞回线较窄, 磁滞损耗较小。涡流损耗与铁磁材料的电阻成反比,与钢片厚度的平方成正比, 硅钢片是在电工钢中加入少量的硅而制成, 电阻率较大, 用硅钢片叠成的铁心, 铁损耗较小,所以变压器的铁心要用硅钢片叠成而不用整块钢制成。2 . 3 一台变压器额定电压为220 /110 V ,若把二次绕组( 110 V )接在220 V交流电源上,主磁通和励磁电流将如何变化? 答:若忽略变压器绕组漏阻抗压降,则绕组的端电压与感应电动势相等。正常工作时铁心磁路处于饱和状态。若把额定电压为110 V的

3、二次绕组接在220 V交流电源上, 二次绕组感应电动势将增大一倍, 感应电动势与铁心磁通成正比,所以铁心磁通也将增大一倍,由于铁心磁路处于饱和状态, 励磁电流将不只是增大一倍,而将增大许多倍。2 . 4 一台变压器一次绕组额定电压为220 V ,不小心把一次绕组接在220 V的直流电源上,会出现什么情况?答: 若把额定电压为交流220 V的变压器一次绕组接在220 V直流电源上时, 铁心中产生的磁通将是恒定不变的,不会在一次绕组中产生感应电动势, 一次绕组电流,由于绕组电阻比较小,则一次绕组电流会很大,大大超过其额定电流,很快会将变压器烧坏。2 . 5 变压器空载运行时,功率因数为什么很低?这

4、时从电源吸收的有功功率和无功功率都消耗在什么地方? 答: 变压器空载电流可分解为有功分量和无功分量,会产生铁损耗, 产生空载磁场, 与 相比小很多, 约为0.01,所以功率因数很低。空载时从电源吸收的有功功率转变为铁损耗, 无功功率转变为绕组中的磁场贮能。2 . 6 何谓变压器的主磁通?何谓变压器的漏磁通?它们各有什么特点?各起什么作用? 答: 同时与一次和二次绕组相交链的磁通称为主磁通,只与一次绕组或只与二次绕组相交链的磁通称为漏磁通。主磁通经过的是铁心磁路,磁阻小, 磁通量大; 漏磁通经过的磁路是空气或变压器油, 磁阻大, 磁通量小。主磁通起着传递电能的媒介作用; 漏磁通不能传递能量,只产

5、生电压降。2 . 7 何谓变压器的励磁电抗?希望是大好还是小好?为什么? 答: 变压器的励磁电抗是表示变压器绕组的励磁电流在绕组中产生感应电动势的电抗,即,>>,所以,表示单位励磁电流在绕组中产生的感应电动势, 因而希望大好, 越大,同样的励磁电流在绕组中产生的感应电动势就越大。2 . 8 电抗 、的物理意义如何?当负载变化时,它们的数值变化吗?为什么? 答: 电抗是表示一次绕组电流产生的漏磁通在一次绕组产生感应电动势的电抗, ;电抗是表示二次绕组电流产生的漏磁通在二次绕组产生感应电动势的电抗,。当负载变化时, 、数值不变,因为漏磁通经过的是由空气和变压器油组成的线性磁路,没有铁磁

6、材料的饱和现象,所以数值不变。2 . 9 何谓折算?变压器参数折算时应该遵循什么原则? 答: 折算是在保持变压器内部原有电磁关系不变的前提下,把二次绕组的匝数变换为一次绕组的匝数，并对二次电磁量进行折合的算法。折算时遵循的原则是保持原有电磁关系不变,即磁动势不变,输出功率不变,铜损耗不变等等。2 .10 何谓标么值?若一次电流的标么值为0. 5 ,问二次电流的标么值为多少?为什么?答: 某一物理量的实际值与其基准值之比,称为该物理量的标么值。若一次电流的标么值为0. 5 ,则二次电流的标么值也为0.5,因为忽略空载电流时,则磁动势平衡方程式为 即一次与二次电流的标么值相等。2 . 11 在一次

7、侧和二次侧作空载试验时,从电源吸收的有功功率相同吗?测出的参数相同吗?短路试验的情况又怎样? 答: 在一次侧和二次侧作空载试验时,从电源吸收的有功功率相同, 测出的参数中,变比相同,但励磁阻抗不相同, 一次侧测得的励磁阻抗是二次侧测得的励磁阻抗的,因为无论是在一次侧或二次侧作空载试验时的电压都是其对应的额定电压,铁心磁通是额定磁通,铁损耗相同,所以从电源吸收的有功功率相同。在一次侧和二次侧作短路试验时,从电源吸收的有功功率也相同,一次侧测得的短路阻抗也是二次侧测得的短路阻抗的。2 . 12 准确地说变压器的变比是空载时一次、二次绕组感应电动势之比,还是负载时一次、二次电压之比? 答: 准确地说

8、变压器的变比是空载时一次、二次绕组感应电动势之比,不是负载时一次、二次电压之比。由于漏阻抗压降较小,可以近似认为变压器的变比是负载时一次、二次电压之比。2 . 13 变压器的电压变化率的大小与哪些因素有关?答: 变压器的电压变化率与负载系数、短路阻抗和负载的功率因数有关。负载系数大,电压变化率大; 短路阻抗大, 电压变化率大;电阻性负载电压变化率较小, 电感性负载电压变化率较大。2 . 14 变压器的效率的高低与哪些因素有关?什么情况下变压器的效率最高? 答; 变压器效率的高低与负载系数及功率因数有关。在不变损耗(铁损耗)与可变损耗(铜损耗)相等时变压器效率最高。2 . 15 若三相变压器的一

9、次、二次绕组线电动势领先 90 °,试问这台变压器联结组标号的标号数是多少?答: 将三相变压器的一次绕组线电动势作为时钟的长针指向钟面的“12”, 二次绕组线电动势落后 90 °,作为时钟的短针指向钟面的“3”,所以联结组标号的标号数是3。2 . 16 变压器并联运行的条件是什么?其中哪一个条件要绝对满足?为什么?答: 变压器并联运行的条件有三:一是各一次侧、二次侧额定电压分别相等,即变比相同;二是联结组相同;三是短路阻抗标么值相等。其中第二个条件联结组相同是要绝对满足,因为若联结组不同,表明并联变压器二次侧绕组线电动势之间有相位差, 并联运行时在二次侧绕组线之间会产生电压

10、差,而变压器短路阻抗较小,这样就会在绕组之间产生较大的环流,将绕组烧坏。2 .17 何谓变压器容量?何谓绕组容量?在双绕组变压器中它们是相等还是不相等?在自耦变压器中呢? 答: 变压器容量就是变压器的的视在功率,单相变压器容量等于其端电压与电流的乘积。绕组容量等于其端电压与流过绕组电流的乘积。在双绕组变压器中变压器容量与绕组容量相等;在自耦变压器中它们不相等, 变压器容量等于绕组容量加上传导容量, 变压器容量大于绕组容量。2 . 18 电压互感器和电流互感器在使用中应注意哪些事项?答: 电压互感器在使用中二次侧不能短路, 电流互感器在使用中二次侧不能开路,无论是电压互感器还是电流互感器在使用中

11、二次侧都要接地。2 .19 电焊变压器外特性的特点是什么?答: 电焊变压器的输出电压随焊接电流的增大而急剧下降,具有急剧下降的外特性。第三章3 . 1 三相异步电动机的结构主要是哪几部分?它们分别起什么作用?答: 三相异步电动机的结构分定子和转子两部分,定、转子之间有空气隙。定子是由定子铁心、定子绕组和机座三个部分组成。定子铁心是磁路的一部分, 同时用来嵌放定子绕组; 定子绕组通电时能产生磁场; 机座用来固定与支撑定子铁心。转子部分有转子铁心和转子绕组。转子铁心也是磁路的一部分, 同时用来嵌放转子绕组; 转子绕组的作用是产生感应电动势、流过电流并产生电磁转矩。 3 . 2 异步电动机的基本工作

12、原理是什么?为什么异步电动机在电动运行状态时,其转子的转速总是低于同步转速? 答: 异步电动机是应用通电导体在磁场中产生电磁力的原理而工作的。电动机在工作时定子旋转磁场与转子之间要有相对切割运动,否则在转子绕组中不能产生感应电动势, 不能产生电流,也就没有电磁转矩,所以在电动运行状态时,转子的转速不能等于同步转速,只能低于同步转速。 3 . 3 什么叫转差率?三相异步电动机的额定转差率为多少?为什么转差率是异步电动机最重要的一个技术参数? 答: 旋转磁场转速即同步转速与转子转速n之差(- n)称为转差。转差(- n)与同步转速之比,称为转差率,用s表示,即s= 额定转差率很小,约为0.0150

13、.05。转子转速n=( 1 - s),用转差率s能表示转子转速, 转子的感应电动势也与转差率相关,所以转差率是最重要的一个技术参数。 3 .5 一台异步电动机定子绕组有6根引出线,其铭牌上标明“电压380 /220 V ,接法Y/”。如果三相电源电压是380 V ,定子绕组应采用哪种接法?出线盒内的接线端子应如何连接?答: 应采用Y接法, 出线盒内三个绕组的末端、连接在一起,三个首端出线头、接三相电源,3 . 6 三相异步电动机的定子绕组是如何组成的?按什么规律连接?有什么特点? 答: 三相异步电动机的定子绕组由三个匝数相等、相位互差的绕组组成。三个绕组可以连接成Y联接(星形联接),也可以连接

14、成联接(三角形联接)。其特点是对称的三相绕组。3 .7 三相异步电动机铭牌上标注的额定功率是输入功率还是输出功率?是电功率还是机械功率?答: 三相异步电动机铭牌上标注的额定功率不是输入功率,而是输出功率, 不是电功率,而是机械功率。3 . 8 单相绕组通以单相交流电将在气隙中产生什么性质的磁场?三相对称绕组通以三相对称电流将在气隙中产生什么性质的磁场?两种磁场之间有何内在联系?答: 单相绕组通以单相交流电将在气隙中产生脉动磁场。三相对称绕组通以三相对称电流将在气隙中产生旋转磁场。脉动磁场可以分解为基波与高次谐波磁场, 三相对称绕组的基波磁场叠加在一起就形成了基波旋转磁场。3 . 9 三相旋转磁

15、动势的幅值与极数及绕组系数之间有什么关系? 答: 由三相旋转磁动势幅值表达式 =1 .35可知, 磁动势幅值与极对数p成反比关系,与绕组系数成正比。3 . 10 若将三相异步电动机三相电源的任何两相引线对调,异步电动机转子的转向将作何变化?为什么? 答: 若将三相异步电动机三相电源的任何两相引线对调,则电动机反转。因为当电动机定子绕组外接电源相序变化时, 定子旋转磁场就反向,所以电动机也就反向旋转。3 . 11 为什么三相异步电动机空载电流的标么值要比变压器的大? 答: 变压器的磁路是铁心构成的磁路,磁阻小,产生一定的额定磁通所需要的励磁电流比较小;而三相异步电动机的磁路中包含有定、转子之间的

16、气隙, 气隙的磁阻比较大,产生同样大小的额定磁通所需要的励磁电流就比较大,所以三相异步电动机空载电流的标么值要比变压器的大。3 . 12 三相异步电动机转子绕组短路并堵转,若定子绕组加额定电压,将会产生什么后果?并分析原因。 答: 当三相异步电动机转子绕组短路并堵转时,若定子绕组加额定电压,则流过绕组的电流会很大,使电动机发热严重,导致烧坏电动机。其原因是: 转子绕组短路并堵转时, 转子转速为零, 旋转磁场与转子的相对切割速度为最大,在转子绕组中产生的感应电动势最大, 转子电流最大,定子电流也就最大,约为额定电流的57倍,会烧坏电动机。3 . 13 异步电动机的转差率s是如何定义的?电机运行时

17、,转子绕组感应电动势、电流的频率与定子频率是什么关系?答: 转差率s的定义是转差(- n)与同步转速之比,即s=电机运行时,转子绕组感应电动势的频率、电流的频率与定子频率成成正比,即 3 . 14 异步电机的时空相量图中,哪些是时间相量,哪些是空间相量? 答: 异步电机的时空相量图中,表示电流、电压、感应电动势的相量是时间相量, 表示磁通、磁动势的相量是空间相量。3 . 15 一台额定电压380 V 、星形联结的三相异步电动机,如果误连成三角形联结,并接到380 V的电源上,会有什么后果?为什么? 答: 一台额定电压380 V 、星形联结的三相异步电动机,如果误连成三角形联结,并接到380 V

18、的电源上, 电动机会被烧坏。因为额定电压380 V 、星形联结的三相异步电动机,其定子绕组额定电压为220V，若将星形联结的定子绕组误连成三角形联结, 并接到380 V的电源上,这时定子绕组电压为380 V,大大超过其额定电压,会使定子电流变得很大, 会烧坏电动机。3 . 16 一台额定电压380 V 、三角形联结的三相异步电动机,如果误连成星形联结,并接到380 V的电源上满载运行时,会有什么后果?为什么?答: 额定电压380 V 、三角形联结的三相异步电动机,如果误连成星形联结,并接到380 V的电源上满载运行时, 电动机不能起动,不能运行。额定电压380 V 、三角形联结的三相异步电动机

19、,如果误连成星形联结,并接到380 V的电源上时,其一相绕组电压降为380/=220V, 由于起动转矩与绕组电压的平方成正比, 这时起动转矩降低为原来的,故而在满载时电动机不能起动,不能运行,时间一长会烧坏电动机。3 . 17 三相异步电动机带恒转矩负载额定运行时,会产生哪些损耗?请画出功率流程图。 答: 电动机运行时的损耗有定子铜损耗,定子铁损耗,转子铜损耗,机械摩擦损耗,附加损耗。其功率流程图如题3.17图。 题3.17图3 . 18 三相异步电动机的电磁功率、转子铜损耗和机械功率之间在数量上存在着什么关系?答: 三相异步电动机的电磁功率、转子铜损耗和机械功率之间存在着比例关系,三者之比为

20、1s(1-s)。3 . 19 三相异步电动机负载运行时,其T形等值电路为什么不能简化成一字形等值电路? 答: 在电动机T形等值电路中,转子的等值电阻为,s很小,约为0.0150.05, 就比较大, 转子阻抗+也就比较大。励磁阻抗与相并联, 与相比,并没有大到可以去掉而对电路没有影响的程度,所以不能去掉励磁阻抗而将T形等值电路简化成一字形等值电路。3 . 20 异步电动机的过载倍数、起动转矩倍数有何意义?它们是否越大越好? 答: 异步电动机的过载倍数表示电动机的过载能力,用最大转矩与额定转矩之比来表示,即=起动转矩倍数表示电动机起动时带负载的能力,等于起动转矩与额定转矩之比,即=较大时, 电动机

21、的过载能力较大, 较大时, 电动机起动时带负载的能力较大,但它们不是越大越好,因为电动机的最大转矩是一定的, 过大时,就小, 电动机带额定负载的能力降低,这是不可取的,一般为1.82.2, 为2左右。3 . 21 异步电动机带负载起动,负载越大,起动电流是不是越大?为什么? 答: 异步电动机带负载起动, 起动电流与负载大小无关,并不是负载越大,起动电流就越大。转子电流= , 起动时s=1, 起动时的转子电流 , 与负载无关,所以起动电流即定子电流 也与负载无关,只不过负载越大, 起动加速度就变小, 起动时间变长。3 . 22 异步电动机在何种条件下的机械特性是固有机械特性? 答: 异步电动机定

22、子绕组接额定频率的额定电压,定、转子回路不串接任何元器件得到的机械特性就是固有机械特性。3 . 23 试简述三相异步电动机的运行性能优劣主要通过哪些技术指标来反映? 答: 三相异步电动机的运行性能优劣主要通过功率因数和效率等技术指标来反映, 功率因数越高, 运行性能越优越; 效率越高, 能量利用率高,运行性能越优越。另外，最大转矩越大，电动机带负载能力越大; 起动转矩越大，电动机带负载起动能力越大。3 . 24 三相异步电动机T形等值电路的参数主要通过什么实验来测定? 答: 三相异步电动机T形等值电路的参数主要通过空载实验和短路实验来测定。通过空载实验测定电动机的励磁阻抗和铁损耗及机械损耗。通

23、过短路实验测定电动机的短路阻抗,短路实验又称堵转实验。3 . 25 为什么三相异步电动机的功率因数总是滞后的? 答: 三相异步电动机要从电网吸收滞后的励磁电流产生磁场;定子和转子绕组都是感性负载,所以三相异步电动机的功率因数总是滞后的。3 . 26 为什么要进行频率折算?折算应遵循什么样的基本原则? 答: 三相异步电动机运行时,定子电流频率为,转子电流频率为,定、转子电流频率不相等, 对不同频率的电量列出的方程组不能联立求解,也不能根据它们求出等值电路和相量图。所以要把转子的频率折合,使定、转子有相同的频率。频率折算的原则是保持转子磁动势不变,也就是保持转子电流不变。3 . 27 说明三相异步

24、电动机等值电路中,参数、 、 、 、各代表什么意义?三相异步电动机转子附加电阻( 1 - s)/ s 是如何产生的?它代表什么物理意义? 答: 、分别表示三相异步电动机定子一相绕组的电阻和电抗;、 分别表示转子一相绕组的电阻和电抗折算到定子的折算值; 、分别表示励磁电阻和电抗。转子附加电阻( 1 - s)/ s 是频率折算产生的, 它代表了电动机输出的机械功率3 . 28 一台三相异步电动机,额定运行时转速=1 450 r /min,问这时传递到转子的电磁功率有百分之几消耗在转子电阻上?有百分之几转化成机械功率?解: 电磁功率、总机械功率、转子铜损耗之间的比例为 =1 ( 1 - s) s,所

25、以传递到转子的电磁功率中有3.3%消耗在转子电阻上, 有96.7%转化成机械功率。第四章4 .1 如果电源频率是可调的,当频率为50 Hz及40 Hz时,六极同步电动机的转速各是多少? 解: = 六极同步电动机P=3,当=50HZ时,; 当=40HZ时, 4 . 2 同步电动机在正常运行时,转子励磁绕组中是否存在感应电动势?在起动过程中是否存在感应电动势?为什么? 答: 同步电动机在正常运行时,转子励磁绕组中不存在感应电动势。正常运行时转子的转速等于定子旋转磁场的转速, 转子励磁绕组与定子旋转磁场之间没有相对切割运动,所以转子励磁绕组中不会产生感应电动势。在起动过程中转子励磁绕组中存在感应电动

26、势,因为起动时转子的转速低于定子旋转磁场的转速, 转子励磁绕组与定子旋转磁场之间有相对切割运动, 所以转子励磁绕组中会产生感应电动势。4 . 3 为什么异步电动机不能以同步转速运行而同步电动机能以同步转速运行? 答: 若异步电动机以同步转速运行,则转子的转速等于定子旋转磁场的转速,两者之间没有相对切割运动,在转子绕组中不会产生感应电动势,没有电流, 没有电磁转矩, 异步电动机不能运行,所以异步电动机不能以同步转速运行。同步电动机的定子绕组通入三相交流电产生旋转磁场,而转子励磁绕组通入直流电产生恒定磁场,只有当转子转速等于同步转速时, 同步电动机才能产生固定方向的电磁转矩,从而带动负载运行;如果

27、转子转速不等于同步转速,则产生的电磁转矩的方向是交变的,时而是顺时针方向, 时而是逆时针方向,平均电磁转矩为零,所以同步电动机只能以同步转速运行。4 . 4 为什么要把凸极同步电动机的电枢磁动势和电枢电流分解为直轴和交轴两个分量? 答: 凸极同步电动机结构上的特点是转子具有明显突出的磁极,使得定、转子之间的气隙是不均匀的,这给分析工作带来困难。为便于分析,在转子上放置垂直的两根轴,即直轴和交轴,直轴与转子轴线重合,交轴与转子轴线垂直,这样使得沿直轴或交轴方向的磁路是对称的,同时由于直轴与交轴互相垂直,计算直轴方向的磁通时不必考虑交轴磁动势的影响,同样, 计算交轴方向的磁通时也不必考虑直轴磁动势

28、的影响,可使计算工作简化,所以常把凸极同步电动机的电枢磁动势和电枢电流分解为直轴和交轴两个分量。4 . 5 何谓直轴同步电抗?何谓交轴同步电抗?和相比哪个大一些? 答: 直轴同步电抗是表示同步电动机定子电流的直轴分量在定子绕组中产生感应电动势大小的电抗, 交轴同步电抗是表示定子电流的交轴分量在定子绕组中产生感应电动势大小的电抗, 和相比, 大。4 . 6 何谓同步电动机的功角?怎样用功角来描述同步电动机是运行在电动机状态还是运行在发电机状态?解: 同步电动机外接电源电压与励磁磁动势在定子绕组中产生的感应电动势之间的相角称为同步电动机的功角。功角为正，表明超前,同步电动机运行在电动机状态;功角为

29、负，表明滞后,同步电动机运行在发电机状态。4 . 7 什么是同步电动机的功角特性?同步电动机在什么功角范围内才能稳定运行? 答: 同步电动机的电磁功率随功角的变化规律称为同步电动机的功角特性。当<<时同步电动机能稳定运行。4 . 9 为什么同步电动机经常工作在过励状态? 答: 同步电动机的的功率因素随励磁电流的大小而变化:正常励磁时功率因素等于1;过励状态时, 励磁电流大于正常励磁,定子电流在相位上超前电源电压, 同步电动机相当于一个电阻电容性负责,可以改善电网的功率因素,所以同步电动机经常工作在过励状态。第七章7 . 1 为什么小容量的直流电动机不允许直接起动,而小容量的三相异步

30、电动机却可以直接起动?答: 直流电动机电压方程是,感应电动势与转速成正比, 起动瞬间电动机转速为零, 感应电动势亦为零,外加电压等于电枢电阻压降,而直流电动机的电枢电阻很小,使得起动电流很大,所以直流电动机不允许直接起动。对三相异步电动机而言, 起动电流=,起动时的阻抗中除了电阻()外,还有电抗(),小容量的三相异步电动机起动时阻抗比较大,所以可以直接起动。7 . 2 三相异步电动机起动时,为什么起动电流很大,而起动转矩却不大?答: 三相异步电动机起动瞬间转速为零,定子旋转磁场相对于转子的切割速度最大,在转子绕组中产生的感应电动势最大,使得转子电流很大,从而使得定子电流即起动电流很大。 定子电

31、压方程式是= -+,起动电流很大,使得定子绕组的漏阻抗压降增大,感应电动势减小, 与气隙磁通成正比,从而导致减小到额定值的一半;起动时n=0 ,s=1 ,转子电流频率为最高, 转子电抗为最大,使得转子功率因数cos比较小; 由电磁转矩表达式T= cos可知,T与、和cos分别成正比关系,尽管起动时很大,但是的减小和cos的减小,使得起动转矩却不够大。7 . 3 什么情况下三相异步电动机不允许直接起动?答: 如果电源容量相对于电动机的容量而言不是足够大时就不允许直接起动电动机,一般可根据经验公式来判断,即起动电流倍数应满足下述条件=+ 电动机才允许直接起动,否则不允许直接起动。7 . 4 绕线转

32、子异步电动机为何不采用降压起动?答: 异步电动机降压起动可以降低起动电流,但也降低了起动转矩,只能用于空载或轻载起动。绕线转子异步电动机除了降压起动外,还可以采用在转子回路中串电阻或串频敏变阻器的方法进行全压带负载起动, 串电阻起动不仅可以降低起动电流，还能增大起动转矩，所以绕线转子异步电动机不采用降压起动,而采用串电阻或串频敏变阻器的方法进行起动。7 . 5 什么是异步电动机的Y-起动?它与直接起动相比,起动电流和起动转矩有什么变化?答: 正常运行时定子绕组为(三角形)联结的异步电动机,在起动时接成Y(星形) 联结, 起动完成时再转换成(三角形)联结的起动方法称为Y-起动。Y-起动时的起动电

33、流和起动转矩只有直接起动时的。7 . 6 笼型异步电动机采用自耦变压器降压起动时,起动电流和起动转矩的大小与自耦变压器的降压比=是什么数量关系?答: 笼型异步电动机采用自耦变压器降压起动时,起动电流和起动转矩与自耦变压器的降压比的平方成正比,即起动电流和起动转矩是直接起动时的倍。7 . 7 说明深槽式和双笼型异步电动机改善起动特性的原因,并比较其优缺点。答: 深槽式笼型异步电动机是利用转子槽漏磁通所引起的电流集肤效应来改善起动性能的,起动时电流集肤效应使转子电流集中在槽中导条的上部, 电流集中在导条上部的效果就相当于减小了导条的有效截面积,增大了转子电阻,从而改善起动性能。双笼型异步电动机转子

34、有上下两套笼型绕组, 上笼绕组截面积较小,具有较大的电阻, 起动时上笼绕组起主要作用,可以改善起动性能; 下笼绕组截面积较大,电阻较小,运行时下笼绕组起主要作用, 电动机仍有较好的运行性能。这两种异步电动机的缺点是功率因素低, 双笼型异步电动机结构复杂,价格较贵。7 . 8 绕线转子异步电动机转子回路串适当的起动电阻后,为什么既能抑制起动电流又能增大起动转矩?如把电阻改为电抗,其结果又将怎样?答: 绕线转子异步电动机转子回路串电阻起动时能限制转子电流,所以能抑制起动电流;由= 可见,在一定范围内起动转矩随转子电阻增大而增大,所以绕线转子异步电动机转子回路串适当的起动电阻后,既能抑制起动电流又能

35、增大起动转矩。把电阻改为电抗对抑制起动电流有一定的作用,但不能增大起动转矩,还会降低起动转矩。7 . 9 为什么绕线转子异步电动机转子回路串入的电阻太大反而会使起动转矩变小?答: 绕线转子异步电动机转子回路串入电阻时, 在一定范围内起动转矩随转子电阻增大而增大,当转子回路串入电阻增大到时,即临界转差率=1, 起动转矩为最大,就等于电动机的最大转矩,即=,再增大串入电阻会使转子电流变小,从而会使起动转矩变小。7 . 10 绕线转子异步电动机转子回路串频敏变阻器起动的原理是什么?答: 频敏变阻器就是一个三相铁心线圈,类似一台一次绕组Y联结但没有二次绕组的三相心式变压器, 铁心用厚钢板或铸铁板叠压而

36、成,铁损耗大,即励磁电阻大,所以绕线转子异步电动机转子回路串频敏变阻器起动时,既能限制起动电流又能增大起动转矩。随着转速的升高,转子电流频率= s逐渐下降,励磁阻抗自动减小,故而称为频敏变阻器。到起动快结束时, 很小,仅有1 3 Hz , 励磁阻抗很小,频敏变阻器已不再起作用,可将频敏变阻器切除,电动机完成起动过程。7 . 11 为什么说绕线转子异步电动机转子回路串频敏变阻器起动比串电阻起动效果更好?答: 绕线转子异步电动机转子回路串频敏变阻器起动时, 频敏变阻器的阻抗会随着转速的升高而自动变小,不需要人为调节,操作简单方便。转子回路串电阻起动时, 随着转速的升高需要一级一级地切除电阻,直至最

37、后切除全部电阻,在切除电阻时电流会突变,使转矩发生突变,起动过程不平稳, 起动设备比较复杂。所以说绕线转子异步电动机转子回路串频敏变阻器起动比串电阻起动效果更好。7 . 12 三相异步电动机轴上带的负载转矩越重,起动电流是否越大?为什么?负载转矩的大小对电动机起动的影响表现在什么地方?答: 三相异步电动机起动电流=,只与电源电压及电动机本身阻抗有关,与负载转矩大小无关,所以并不是电动机轴上带的负载转矩越重,起动电流就越大。负载转矩的大小对电动机起动的影响表现在起动的快慢上, 负载转矩越重,加速度就越小, 速度上升越慢, 起动时间变长。7 . 13 在基频以下变频调速时,为什么要保持=常数,它属

38、于什么调速方式?答: 电动机的气隙磁通= 保持=常数就保持气隙磁通恒定不变,正常运行时气隙磁通为额定磁通,已接近饱和,若变大,则会增大到过饱和,将导致励磁电流急剧增大,铁损耗增加,电动机发热厉害; 若变小,则会减小,T与成正比,T会减小, 电动机带负载能力降低,这是不可取的,所以在基频以下变频调速时,要保持=常数。=常数属于恒磁通调速方式。7 . 14 在基频以上变频调速时,电动机的磁通如何变化?它属于什么调速方式?答: 在基频以上变频调速时,电压保持不变,由可知,随着频率的升高, 磁通会降低,是弱磁调速。电磁功率,频率升高,一方面使转速升高,增大;另一方面使磁通降低,转矩变小,最终使电磁功率

39、基本上保持不变,所以是恒功率调速方式。7 . 15 笼型异步电动机如何实现变极调速?变极调速时为何要同时改变定子电源的相序?答: 在笼型异步电动机的定子绕组中,把每相绕组中的半相绕组的电流改变方向, 电动机的极对数就成倍地变化,从而实现变极调速。变极调速时定子绕组电流的相序会发生变化,如果不改变定子电源的相序, 电动机就会反转,为防止电动机反转,在变极调速时要同时改变定子电源的相序。7 . 16 定性画出Y-YY变极调速的机械特性,它属于何种调速方式?答: Y-YY变极调速的机械特性如题7 . 16图所示,: 题7 . 16图从图中可以看出, 从Y向YY变极调速时,电动机的转速、最大转矩和起动

40、转矩都增加了一倍,即=2, =2。Y-YY变极调速属于恒转矩调速方式。7 . 17 绕线转子异步电动机转子串电抗能否调速?为什么?答: 绕线转子异步电动机转子串电抗不能调速,因为正常运行时转差率s很小,约为0.0150.05,转子电流频率很低, 约为13 HZ, 串入电抗后对转子电路的影响可以忽略不计,所以绕线转子异步电动机转子串电抗不能调速。7 . 18 三相异步电动机串级调速的基本原理是什么?答: 三相异步电动机串级调速是在转子回路中串入一个与转子感应电动势频率相等、相位相同(或相反)的附加电动势,改变附加电动势的大小就可以改变转子电流,从而实现速度的调节;同时利用附加电动势吸收转子的转差

41、功率并回馈电网,提高效率。7 . 19 比较串级调速和转子串电阻调速的机械特性、效率和功率因数。答: 绕线转子异步电动机串电阻调速的机械特性是经过理想空载点的曲线,其直线部分的斜率随串入电阻的增大而增大; 串级调速的机械特性, 其直线部分的斜率是不变的, 调速过程中机械特性上下平行移动。串电阻调速时转子的转差功率消耗在电阻上, 效率低; 串级调速时转子的转差功率被吸收后回馈电网, 效率高。串电阻调速功率因数高; 串级调速有逆变器和逆变变压器, 逆变变压器要从电网吸收无功功率, 功率因数低。7 . 20 串级调速为什么比转子串电阻调速效率高?它适用于什么场合?答: 绕线转子异步电动机转子串电阻调

42、速时, 转子的转差功率消耗在电阻上,而串级调速能将转子的转差功率吸收后回馈电网,所以串级调速比转子串电阻调速效率高。串级调速适用于调速范围不大,中型容量以上的电力拖动系统中,如大型水泵、风机、矿井提升机等。7 . 21 绕线转子异步电动机的调速方法有哪些?各有何优缺点?答: 绕线转子异步电动机的调速方法有变频调速、晶闸管移相调压调速、转子串电阻调速和串级调速等。变频调速性能最佳,但变频器价格较贵; 晶闸管移相调压调速要接成闭环控制系统,才能扩大调速范围,实现无级调速,这时系统结构较为复杂; 转子串电阻调速, 功率因数高,操作控制简单方便,但是属有级调速, 调速的平滑性差,且效率低; 串级调速效

43、率高, 平滑性好,但功率因数低。7 . 22 以晶闸管串级调速为例,说明其功率传递关系。答: 在晶闸管串级调速系统中, 电动机从电源吸收有功功率中,减去定子的铜损和铁损后就是传递给转子的电磁功率,中的大部分转变为机械功率=(1-s),从中减去空载损耗后就是传递给负载的功率=-;中的小部分转变为转差功率,大小为s,转差功率中的一部分消耗在转子绕组的电阻上,即转子铜损耗,剩余的部分,即 (s-)通过逆变器回馈电网。7 . 23 为什么普通笼型异步电动机带恒转矩负载不适合采用调压调速?答: 普通笼型异步电动机带恒转矩负载不适合采用调压调速的原因有二:一是电动机的电磁转矩与电压的平方成正比,随电压降低

44、电动机拖动负载能力变差,甚至不能拖动负载;二是调压调速范围较小, 负载越轻, 调速范围越小。7 . 24 异步电动机回馈制动时的能量转换关系与电动运行相比发生了什么变化?试画出其功率流程图。答: 异步电动机在电动运行状态时从电源吸收有功功率,减去损耗后转变为轴上输出功率,拖动负载运行;在回馈制动时电动机从轴上输入功率，减去损耗后转变为电功率回馈电源。电动运行及回馈制动的功率流程图分别如题7 . 24图（a）和（b）所示。 (a) 电动运行 （b）回馈制动 题7 . 24图 7 . 25 举若干例子说明异步电动机回馈制动过程或运行情况。答: 矿井提升机下放重物时,若按重物下放方向接通电动机的电源

45、, 电动机电磁转矩方向与负载转矩方向一致,电动机会不断地加速,直至达到同步转速时, 电磁转矩为零,但是负载转矩继续拖动提升机加速, 使电动机转速超过同步转速,这时电磁转矩反向为制动转矩, 电动机向电源回馈电能,当电动机加速到电磁转矩与负载转矩相等时, 提升机就匀速下放重物, 电动机处于回馈制动运行状态,将重物下放释放出来的位能转变为电能回馈电源。异步电动机改变极对数降速过程中也会出现回馈制动, 当电动机极对数突然成倍增加时,同步转速就成倍下降, 电动机转速超过下降了的同步转速, 电动机向电源回馈电能进行回馈制动。 7 . 26 试分析异步电动机处于反接制动状态时的能量转换关系,举例说明异步电动

46、机的反接制动过程。答: 处于反接制动状态的电动机将从电源吸收的电功率和轴上吸收的机械功率全都转变为转子的铜损耗。例如矿井提升机,为了使提升的重物在到达终点时快速停车,常采用反接制动的方法,就是改变电源相序, 电动机旋转磁场立刻改变方向, 电磁转矩改变方向为制动转矩,与负载转矩一道,使提升机快速减速停车。7 . 27 绕线转子异步电动机反接制动时,为什么要在转子回路串入较大的电阻值?答: 绕线转子异步电动机反接制动时,要在转子回路串入较大的电阻值,一是限制制动电流不至于过大;二是使串入的电阻消耗掉大部分的转差功率,减轻电动机发热;三是增大制动转矩。7 . 28 倒拉反转运行应用于何种负载,分析其

47、功率传递关系。答: 倒拉反转运行应用于位能性恒转矩负载,例如绕线转子异步电动机转子回路串入较大的电阻值匀速下放重物。匀速下放重物时, 电动机按提升重物的方向接通电源, 转子回路串入较大的电阻值,电动机从电源吸收的电功率和重物下放位能减小释放出来的机械功率全都转变为转子回路电阻上的转差功率。7 . 29 正在运行的三相异步电动机,若把原来接在电源上的定子接线端迅速改换接到三相对称电阻器上能否实现快速停车,为什么?答: 不能实现快速停车,因为三相异步电动机要产生电磁转矩需要同时具备两个条件,一是要有旋转磁场,二是旋转磁场与转子有相对切割运动, 把原来接在电源上的定子接线端迅速改换接到三相对称电阻器

48、上就没有旋转磁场,尽管转子是转动的,也不能产生电磁转矩,也就没有制动转矩,所以不能实现快速停车。7 . 30 三相异步电动机能耗制动时,保持通入定子绕组的直流电流恒定,在制动过程中气隙磁通是否变化?答:三相异步电动机能耗制动时,保持通入定子绕组的直流电流恒定,会在气隙中产生恒定磁场,在制动过程中转子绕组切割气隙恒定磁场产生转子电流, 若磁路饱和,则转子电流产生的磁场对气隙恒定磁场有去磁作用,随着转速的降低, 转子磁通变小, 去磁作用减弱, 气隙磁通有所增大; 若磁路没有饱和,则在制动过程中气隙磁通基本不变。7 . 31 异步电动机能耗制动的原理是什么?定子绕组为何要通入直流电流?定性画出其机械

49、特性曲线。答: 异步电动机能耗制动的原理是在制动时切除定子绕组的交流电源而接通直流电源,产生制动性的电磁转矩,实现快速制动停车。制动时定子绕组要通入直流电流在气隙中产生直流磁场, 转子绕组切割定子直流磁场产生转子电流, 转子电流与定子直流磁场作用产生制动转矩, 实现快速制动停车,如果定子绕组没有通入直流电流,则不会有电磁转矩产生制动作用,不会快速制动停车,只能靠摩擦转矩减速停车。机械特性曲线如题7 . 31图中的曲线1所示,这是一条经过原点的曲线, 增加转子电阻得到的机械特性如图中曲线2所示;增大直流电流的机械特性如图中曲线3所示。 题7 . 31图7 . 32 异步电动机拖动位能性负载,当负

50、载下放时,可采用哪几种制动方法来控制其速度?定性绘出特性曲线,并标注运行点。答: 异步电动机拖动位能性负载下放时,可采用多种制动方法来控制下放速度。一是采用倒拉反转制动运行的方法:将绕线转子异步电动机按提升方向接通电源,并在转子回路串电阻,使起动转矩小于负载转矩,电动机从C点开始下放负载,电磁转矩为制动转矩,直至到达D点, 电磁转矩等于负载转矩, 电动机匀速下放负载,如题7 . 32图(a)所示。二是采用能耗制动运行方法:将电动机定子绕组中的任意两相绕组接通直流电源,在负载转矩作用下, 电动机开始下放负载,并产生制动转矩,直至C点,= ,电动机匀速下放负载,如题7 . 32图(b)所示。三是采

51、用反向回馈制动运行的方法: 将绕线转子异步电动机按下放方向接通电源,并在转子回路串电阻, 电磁转矩与负载转矩同方向,在它们作用下, 电动机开始加速下放负载,当转速超过同步转速时, 电磁转矩变为制动转矩, 电动机进行回馈制动运行直至C点,= ,电动机匀速下放负载,如题7 . 32图(c)所示。 (a) 倒拉反转制动运行 (b) 能耗制动运行 (c) 反向回馈制动运行第八章8 . 1 何谓同步电动机异步起动法?为什么同步电动机要采用异步起动法起动?答: 利用异步电动机的工作原理来起动同步电动机的方法,称为同步电动机的异步起动法。同步电动机没有起动转矩,为了起动的需要,一般在转子磁极的极靴上装有类似

52、于异步电动机的笼型绕组,称为起动绕组,利用起动绕组产生的电磁转矩来起动同步电动机,所以同步电动机要采用异步起动法起动。8 . 2 为什么异步起动时,同步电动机转子励磁绕组既不能开路,又不能短路,而要串接约为励磁绕组电阻值的5 10倍的电阻?答: 同步电动机起动时转差率为s=1, 励磁绕组匝数很多,如果将励磁绕组开路,就会在其中感应出高电压,可能会危及设备和人身安全; 如果将励磁绕组短路, 会在其中产生较大电流,对起动有不利影响,所以同步电动机起动时转子励磁绕组既不能开路,又不能短路,而要串接约为励磁绕组电阻值的5 10倍的电阻。8 . 3 装在同步电动机磁极极靴中类似于感应电动机的笼型绕组有什

53、么作用?答: 装在同步电动机磁极极靴中类似于感应电动机的笼型绕组作用有二:一是在起动时产生起动转矩;二是在同步电动机振荡时产生阻尼作用,使之能稳定运行。8 . 4 何谓投励?投励的最佳时间在什么时候?为什么?答: 同步电动机起动时转子励磁绕组不接直流电源,而是串接电阻,等到转速上升到接近同步转速时才将励磁绕组接直流电源励磁,称为投励; 投励的最佳时间是在电动机转速上升到接近同步转速即亚同步转速时,约为同步转速95%左右时投励; 投励过早, 即在转速比较低时就投励,同步转矩有可能不能将电动机牵入同步,使起动失败; 投励过晚,使同步电动机异步运行时间增长,会使过流保护装置动作,主回路跳闸, 同步电

54、动机断电停转,所以在转速上升到接近同步转速95%左右时投励为最佳。8 . 5 为什么用变频器来起动同步电动机的时候要限制频率的上升率?答: 由=可知, 同步电动机定子磁场的同步转速与变频器输出频率成正比,如果变频器输出频率的上升率太大,即频率上升太快,则定子磁场的同步转速上升也很快,而转子是有惯性的, 转子转速跟不上定子磁场的同步转速而使起动失败, 所以用变频器来起动同步电动机的时候要限制频率的上升率。8 . 6 无换向器电动机调速系统主要由哪些部分组成?答: 无换向器电动机调速系统主要由同步电动机、变频器和转子位置检测器三部分组成。8 . 7 试分析交-直-交电流型无换向器电动机的调速原理。

55、答: 无换向器电动机由交-直-交变频器把频率恒定的交流电变换为频率可调、电压可调的交流电,给电动机定子绕组供电,励磁绕组由直流电源供电。要提高转速时,就要提高系统的给定控制电压,使整流桥的晶闸管提前触发导通,提高整流桥输出的直流电压,经逆变桥逆变后加到定子绕组中的三相交流电压也升高,同步电动机的电磁转矩增加,转子转速上升,同时转子位置检测器发出的控制信号频率增加,控制逆变器输出频率升高,使定子磁场的转速升高到等于转子的转速而实现同步。降速的过程则与之相反。总之,通过改变给定控制电压的大小就可以改变无换向器电动机的转速而达到调速的目的。8 . 8 无换向器电动机转子位置检测器的作用是什么?答:

56、无换向器电动机转子位置检测器的作用是用来检测电动机转子位置的变化及转速的变化,并向变频器发出控制信号, 控制变频器的输出频率随转速而变,从而使定子旋转磁场的转速随转子转速而变,两者始终保持同步。8 . 9 试分析接近开关式位置检测器的工作原理。答: 接近开关式位置检测器是由带有缺口的磁性圆盘和带有电感线圈的探头组成, 圆盘装在转子上, 探头装在定子上, 转子转动时,随转子一同旋转的圆盘与探头的距离发生变化,引起探头电感值发生变化,使得由探头电感和电容组成的振荡电路由于电感的变化而改变了振荡条件,从而发出检测信号。8 . 10 磁(悬)浮列车正常运行时需要几种作用力?答: 磁(悬)浮列车正常运行时需要三种作用力:行进方向的牵引力,垂直方向的磁浮力,两侧方向的导向力。8 . 11 试分析磁浮列车的直线电动机产生牵引力的作用原理。答: 当用直线异步电动机作拖动电动机时, 是将铁路道床中央的铝质轨道作为直线异步电动机的滑子(转子),在列