《电机与拖动》期末试题及答案

《电机与拖动》期末试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1.一台三相异步电动机，其额定转速为1460r/min，电源频率为50Hz，则该电动机的极对数和额定转差率分别为（）。A.2对极，0.027B.1对极，0.027C.2对极，0.973D.1对极，0.9732.直流电动机调速时，在励磁电流保持不变的情况下，通过降低电枢电压来调速，则（）。A.属于恒转矩调速，转速只能从额定转速向下调B.属于恒功率调速，转速只能从额定转速向上调C.属于恒转矩调速，转速只能从额定转速向上调D.属于恒功率调速，转速只能从额定转速向下调3.三相异步电动机在额定电压下直接起动时，起动电流很大，但起动转矩并不大，其主要原因是（）。A.起动时转子功率因数低B.起动时主磁通降低C.起动时转差率太大D.起动时漏抗压降大4.他励直流电动机拖动恒转矩负载额定运行时，若仅将电枢回路串联的电阻增大，其他条件不变，则电机稳定后的转速将（）。A.升高B.降低C.不变D.不确定5.一台变压器原边额定电压为220V，副边开路电压为24V，铁芯截面积相同。将其改接为自耦变压器，把220V作为输入，则其最大输出容量与作为普通变压器时的额定容量相比，（）。A.增大B.减小C.不变D.由负载决定6.三相异步电动机的机械特性曲线（T-s曲线）上，最大转矩对应的转差率称为临界转差率，其值与（）成正比。A.定子电阻B.转子电阻C.电源电压D.电源频率7.在电动机的制动方法中，回馈制动运行时的特点是（）。A.电机转速高于同步转速，电能回馈电网B.电机转速为零，消耗电能C.电机转速低于同步转速，消耗电能D.电机反转，消耗电能8.一台三相变压器，额定容量为100kVA，额定电压为10/0.4kV，采用Y，d联结，其高压侧的额定电流约为（）。A.5.77AB.144.3AC.10AD.250A9.单相异步电动机自身没有起动转矩，常用的起动方法是（）。A.变频起动B.串电阻起动C.分相起动或罩极起动D.直接起动10.拖动系统稳定运行的必要充分条件是（）。A.电动机的机械特性与负载的转矩特性有交点B.在交点处，满足dC.在交点处，满足dD.同时满足A和B二、填空题（每空1分，共20分）1.直流电动机的励磁方式主要分为他励、并励、串励和______四种。2.三相异步电动机的旋转磁场转速称为______转速，其计算公式为=。3.变压器进行空载试验时，通常在______侧施加额定电压，______侧开路，以测定铁损和励磁参数。4.一台他励直流电动机，额定电压220V，额定电流100A，电枢电阻0.1Ω，则其理想空载转速为1500r/min。若保持励磁和负载转矩不变，将电枢电压降至180V，则稳定后电枢电流为______A，转速约为______r/min。5.三相异步电动机的等效电路模型中，附加电阻的物理意义是模拟______。6.电动机的发热时间常数反映了电机______的快慢。7.一台4极三相异步电动机，频率为50Hz，额定转差率为0.04，则其额定转速为______r/min，转子电流频率为______Hz。8.变压器的效率在______损耗与______损耗相等时达到最大值。9.改变三相异步电动机的转向，只需______即可。10.直流电动机的电磁转矩公式为=______，其中，为______常数。11.拖动位能性恒转矩负载时，他励直流电动机可采用______制动实现匀速下放重物。12.三相异步电动机的定子绕组接法有______和三角形两种，我国3kW以下电机多采用______接法。13.深槽式和双笼型异步电动机是利用______效应来改善起动性能的。三、判断题（每题1分，共10分）1.直流电机的电枢反应会使气隙磁场发生畸变，对换向不利。（）2.变压器既可以变换电压、电流，也可以变换频率和功率。（）3.三相异步电动机的功率因数在空载时很高，接近额定负载时反而降低。（）4.他励直流电动机降低电源电压调速时，机械特性的硬度不变。（）5.自耦变压器的一、二次绕组之间既有磁的耦合，也有电的直接联系。（）6.绕线式异步电动机在转子回路串电阻调速，属于恒转矩调速方式。（）7.电动机的额定功率是指电机转轴上输出的机械功率。（）8.单相异步电动机的主、副绕组在空间上相差90°电角度，通入相位差90°的电流，即可产生旋转磁场。（）9.变极调速是通过改变定子绕组的接法来改变旋转磁场的极对数，从而实现调速，这种方法适用于绕线式异步电动机。（）10.电力拖动系统在电动机机械特性与负载转矩特性的交点上总是稳定运行的。（）四、简答题（每题5分，共20分）1.简述并励直流发电机自励建压的三个必要条件。2.画出三相异步电动机的近似“Γ”型等效电路，并简要说明其中、、、、、等参数的物理含义。3.什么是三相异步电动机的“过载能力”？它与电源电压有何关系？为什么？4.比较他励直流电动机三种电气制动方法（能耗制动、反接制动、回馈制动）的接线特点、能量关系及主要应用场合。五、计算题（共30分）1.（10分）一台他励直流电动机，额定数据如下：=22kW，=220V，=（1）计算额定运行时的电磁转矩和反电动势N。（2）若保持励磁电流和负载转矩为额定值不变，采用电枢串电阻调速使转速降至1000r/min，问需在电枢回路中串入多大的电阻？解：（1）额定运行时：反电动势N电磁功率=电磁转矩=（2）负载转矩和励磁不变，则电枢电流保持额定值==设串入电阻为，转速n=1000r/=Φn，由于励磁不变，=由电压方程：=220810.1≈2.（10分）一台三相四极绕线式异步电动机，额定频率=50Hz，额定转速=1440r（1）求额定转差率和转子电流频率。（2）求额定运行时转子每相电流（认为转子绕组为星形连接，且≪/，可忽略转子漏抗）。（3）若要在起动时使起动转矩等于最大转矩，则应在转子每相回路中串入多大的起动电阻（折算到转子侧）？解：（1）同步转速=额定转差率=转子电流频率=（2）忽略转子漏抗，额定运行时转子每相电流为：≈（注意：是转差率为时的转子相电动势，即转子堵转时相电动势为=/=5（3）异步电动机的最大转矩与转子电阻无关。临界转差率∝。起动时s=1，要使起动转矩等于最大转矩，需使设固有特性下的临界转差率为，则≈(+)，但题目未给出过载能力。另一种思路：当=1时，转子总电阻（根据转矩公式简化：当忽略定子电阻和漏抗时，电磁转矩≈。最大转矩发生在/=鉴于题目条件（忽略转子漏抗）与问题（求串电阻使起动转矩最大）存在矛盾，标准解法应基于不忽略漏抗的公式。但按题意导向，可能期望利用∝的关系。设固有未知，串电阻后总电阻=+，欲使=1，则有。但未知。通常，对于普通异步电机，在0.1~0.2之间。若假设固有=0.2，则=/=0.02/3.（10分）一台单相变压器，额定容量=1000VA，额定电压/=220/110V，额定频率f=50Hz。空载试验（低压侧施加电压）：=110V，（1）求归算到高压侧的励磁参数和。（2）求归算到高压侧的短路参数、和，并计算额定负载且功率因数cos=0.8（滞后）时的电压调整率ΔU和效率解：（1）变比k空载试验在低压侧，测得参数为低压侧值，需归算到高压侧。低压侧空载参数：空载阻抗模|空载电阻=空载电抗=归算到高压侧（乘以）：==（2）短路试验在高压侧，参数即为高压侧值。短路阻抗模|短路电阻=短路电抗=额定电流（高压侧）=额定负载时，β=电压调整率：ΔcosΔ=≈效率：总损耗∑输出功率=输入功率=效率η答案与解析一、选择题1.A解析：同步转速=60/p2.A解析：他励直流电动机，励磁不变则磁通Φ不变，负载转矩不变时电枢电流不变，电磁转矩=Φ不变，故为恒转矩调速。降压调速时，理想空载转速下降，特性曲线平行下移，故转速只能向下调。3.A解析：起动时，转子频率高，漏抗大，转子功率因数cos很低。虽然起动电流大，但转矩公式=c4.B解析：电枢串电阻后，机械特性曲线斜率增大，与恒转矩负载特性的交点左移，转速降低。5.A解析：改为自耦变压器后，容量由两部分组成：传导容量和电磁容量。输出容量可以大于其本身的绕组容量（电磁容量）。6.B解析：临界转差率公式≈，与转子电阻成正比。7.A解析：回馈制动时，电机转速高于同步转速（直流机则高于理想空载转速），电机处于发电状态，将机械能转化为电能回馈电网。8.A解析：高压侧额定线电流=≈9.C解析：单相异步电动机需产生一个旋转磁场才能自行起动，常用分相（电容或电阻分相）或罩极的方法产生两相电流形成旋转磁场。10.D解析：稳定运行需同时满足存在交点（平衡点）和在交点处负载转矩特性斜率大于电机机械特性斜率（d/二、填空题1.复励2.同步3.低压；高压（或：副边；原边）4.100；1227.3（或近似1227）解析：Φ====0.14。理想空载转速=/(Φ)=220/0.14≈1571r/min（题目给的1500是近似5.机械负载（或总机械功率对应的等效电阻）6.温升7.1440；28.可变（铜耗）；不变（铁耗）9.对调任意两相电源线10.Φ；转矩11.回馈（或再生）12.星形；星形13.集肤（或趋肤）三、判断题1.√2.×解析：变压器不能变换频率和功率（理想情况下功率不变，实际有损耗）。3.×解析：空载时功率因数很低（主要是励磁的无功电流），额定负载时功率因数最高。4.√解析：降压调速时，特性曲线平行下移，硬度β=5.√6.√解析：串电阻调速时，最大转矩不变，临界转差率改变，适用于恒转矩负载。7.√8.√9.×解析：变极调速通常通过改变定子绕组连接方式实现，主要用于笼型异步电动机。10.×解析：还需满足稳定条件，即交点处d/四、简答题1.答：①电机必须有剩磁。这是自励的初始条件。②励磁绕组的接法必须正确，使剩磁电动势产生的励磁电流所建立的磁场方向与剩磁方向相同，从而实现正反馈增强磁场。③励磁回路的总电阻必须小于该转速下的临界电阻。否则，场阻线与空载特性曲线的交点电压太低，无法建立额定电压。2.答：近似Γ型等效电路（图略，应为文字描述）：将励磁支路移至输入端。其中：：励磁电阻，代表铁芯损耗的等效电阻。：励磁电抗，代表主磁通对应的电抗。：定子绕组电阻。：定子漏电抗。：归算到定子侧的转子绕组电阻。：归算到定子侧的转子漏电抗。：模拟总机械功率的等效电阻。3.答：过载能力=/，它表示电机承受短时过载的倍数。最大转矩∝4.答：能耗制动：电枢脱离电网，接入制动电阻。电机动能转化为电能消耗在电阻上。用于快速停车。能耗制动：电枢脱离电网，接入制动电阻。电机动能转化为电