电机与拖动（孙瑞娟）习题集

习题集习题1填空题1.磁场强度沿闭合回路的线积分的大小只与包围的电流代数和有关，与积分路径无关。2.BH呈非线性关系，磁导率µ不是（是/不是）常数。选择题1.右手定则用于判断（B）。A.通电导体在磁场中的受力情况 B.导线中感应电动势的方向C.导线在磁场中的运动方向 D.变压器中的感应电流方向2.铁芯损耗包括（C）和（D）。A.电磁在铜线上的损耗 B.电流在导线中的所有损耗C.涡流损耗 D.磁滞损耗简答题说明磁通、磁通密度、磁场强度、磁导率等物理量的定义、单位和相互关系。答：磁通——SBS的磁力线根数称。磁通密度——BT，1T=1Wb/m2。磁场强度——B表示；单独由电流或者运动电荷所引起的磁场（不包括介质磁化而产生的磁场时）单位名称为安培/A/m。磁导率：是表征磁介质磁性的物理量。表示在空间或在磁芯空间中的线圈流过电流后，产生磁通的阻力或是其在磁场中导通磁力线的能力。单位是亨利/米（H/m）。sBdS

BH磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的？它们的大小与哪些因素有关？答：铁磁材料在交变磁场将有围绕磁通呈涡旋状的感应电动势和电流产生，简称涡流。I2R损耗称为涡流损耗。磁滞指铁磁材料的磁性状态变化时，磁化强度滞后于磁场强度，它的磁通密度B与磁场强度H之间呈现磁滞回线关系。磁滞损耗是铁磁体等在反复磁化过程中因磁滞现象而消耗的能量。简述磁路的基尔霍夫定律、磁路的欧姆定律，并说出磁阻和磁导与哪些因素有关？答：在磁场中，沿任意一个闭合有向回路的磁场强度线积分等于该回路所交链的所有电lHdlI一定的磁动势F作用在一定磁阻Rm的磁路上可以产生磁通Φ。磁通的大小同样遵循磁路的欧姆定律：FRm填空题

习题21.直流电机的电枢绕组的元件中的电动势和电流是交流 。2.一台并励直流电动机拖动恒定的负载转矩，做额定运行时，如果将电源电压降低了20℅，则稳定后电机的电流为 1.25倍的额定电流（假设磁路不饱和）。3.并励直流电动机，当电源反接时，其中Ia的方向反向 ，转速方向不变。4.直流发电机的电磁转矩是制动 转矩，直流电动机的电磁转矩是驱动 转矩。5.直流电动机电刷放置的原则是：空载时正、负电刷之间获得最大的电动势，这时被电刷短路的元件的电动势为零 。6.电磁功率与输入功率之差对于直流电动机包括 空载损耗功率 损耗对于直流电动机包括 绕组铜损耗 损耗。7.串励直流电动机在电源反接时电枢电流方向反向 磁通方向反向转速n的方向不变 。8.直流电机单叠绕组的并联支路数为2p 。选择题1.对于直流电动机，下列表达式正确的是（C）IN

UNcosNPN

IN

UNoNPIN

UN

IN

NUN2.直流电机的铁损、铜损分别( D 。A.随负载变化，随负载变化 B.不随负载变化，不随负载变化C.随负载变化，不随负载变化 D.不随负载变化，随负载变化3.直流电机运行在发电机状态时，其（ A）。A.Ea>U B.Ea=0 C.Ea<U D.Ea=U4.直流电动机的转子结构主要包括（A）。A．铁心和绕组 B．电刷和换相片C．电枢和换向器 D．磁极和线圈简答题1.一台直流发电机的数据为：额定功率PN=12kW，额定电压UN=230V，额定转速nN150mnN8%1IN2)1N。解：（1）直流发电机的:额定功率

PNUNINNI NUN

12103230

52.17A（2）

PNN

120.84

14.29kW2.一台直流电机的数据为：极数2p=4，元件数S=100，每个元件的电阻为0.2Ω。当转速为1000r/min时，每个元件的平均感应电动势为10V。当电枢绕组为单叠或单波绕组时，电刷间的电动势和电阻各为多少?4，每一条支路串联的元2541111个元件被短路，则电刷间的电动势为Ea=2410=240V；每一条支路的电阻为

R240.24.8，4条并联支路的电阻，即电刷间的电阻为RR4.81.2a 4 4250，换4412Ea4810480V每一条支路的电阻为

R480.29.6电刷间的电阻为

RRa 2

9.62

4.83.一台他励直流电机，极对数p=2，并联支路对数a=1，电枢总导体数N=372，电枢回路总电阻Ra=0.21Ω，运行在U=220V，n=1500r/min，=0.01Wb的情况下。PFe=360W，Pmec=200W，试问：(1)该电机运行在发电机状态还是电动机状态?(2)电磁转矩是多大?(3)输入功率、输出功率、效率各是多少?解:(1)

EpNna 60a

2372601

0.011500186V，低于电源电压U=220V，所以电机运行在电动机状态。(2)

IUEaaRaa

220186161.9A0.21TpNI

237223.141

0.01161.9191.8Nm(3)输入功率

P1UI22018640.92kWPPP

PP

4092018620.21360200输出功率 2

1

Fe mec33.09kW效率P233.09100%80.88%40.924.一台并励直流电动机的额定数据为：UN=220V，IN=90A，=0.08Ω， =90Ω，N85%1)2)34(5)励磁回路铜损耗；(6)机械损耗与铁损耗之和。解1)输入功率(2)输出功率

UNIN2209019.8kW19.80.8516.83kW(3)总损耗

PP1P219.816.832.97kW(4)

IUNfRff

2202.44A90

IaIN

If

902.4487.56A电枢回路铜损耗P I2R

87.5620.08613.34Wcua aa(5)励磁回路铜损耗

I2R

2.44290535.8Wff(6)机械损耗与铁损耗之和为ffP

2970613.34535.81820.86W5.在直流电机中换向器-电刷的作用是什么？答在直流电机中，电枢电路是旋转的，经换向器-电刷作用转换成静止电路，即构成6.7.直流电机的磁化曲线和空载特性曲线有什么区别？有什么联系？答 直流电机的磁化曲线是电机主磁通与励磁磁动势的关系曲线0

f(F0)，电机的空载特性曲线是指电机在某一转速下空载电压与励磁电流的关系曲线U0f(If)。由于U0ECE0n0，F02NfIfIf，因此两者形状相似。8.直流电机电枢绕组为什么必须是闭合的？答因为直流电枢绕组不是由固定点与外电路连接的，而是经换向器-电刷与外电路想9.电枢反应的性质由什么决定？交轴电枢反应对每极磁通量有什么影响？直轴电枢反应的性质由什么决定？答 电枢反应的性质由电刷位置决定电刷在几何中性线上时电枢反应是交轴性质的，它主要改变气隙磁场的分布形状磁路不饱和时每极磁通量不变磁路饱和时则还一定的去磁作用，使每极磁通量减小。电刷偏离几何中性线时将产生两种电枢反应：交轴电枢反应和直轴电枢反应。当电刷10直流电机空载和负载运行时，气隙磁场各由什么磁动势建立？负载后电枢电动势应该用什么磁通进行计算？答空载时的气隙磁场由励磁磁动势建立，负载时气隙磁场由励磁磁动势和电枢磁动势共同建立。负载后电枢绕组的感应电动势应该用合成气隙磁场对应的主磁通进行计算。填空题

习题31.变压器是一种静止 的电气设备，它利用电磁感应原理将一种电压等级的交流电转变成同频率的另一种电压等级的交流电。2.电力变压器按冷却介质可分为油浸式 和干式两种。3.变压器的铁芯是磁路 部分。4.变压器铁芯的结构一般分为芯式和壳式两类。5.变压器的铁芯一般采用 硅钢片 叠制而成。6.三相变压器Dyn11绕组接线表示一次绕组接成三角形 。选择题1.A．高 B．低 C．可能高也可能低 D．不变2.变压器（C）铁芯的特点是铁轭靠着绕组的顶面和底面，但不包围绕组的侧面。A．圆式 B．壳式 C．心式 D．球式3.变压器的铁芯硅钢片（A）。A．片厚则涡流损耗大，片薄则涡流损耗小B．片厚则涡流损耗大，片薄则涡流损耗大C．片厚则涡流损耗小，片薄则涡流损耗小D．片厚则涡流损耗小，片薄则涡流损耗大4.电力变压器利用电磁感应原理将（A）。A．一种电压等级的交流电转变为同频率的另一种电压等级的交流电B．一种电压等级的交流电转变为另一种频率的另一种电压等级的交流电C．一种电压等级的交流电转变为另一种频率的同一电压等级的交流电D．一种电压等级的交流电转变为同一种频率的同一电压等级的交流电5.变压器接在电网上运行时，变压器（A）将由于种种原因发生变化，影响用电设备的正常运行，因此变压器应具备一定的调压能力。A．二次侧电压 B．一次侧电压 C．最高电压 D．额定电压6.A．励磁电流 B．整定电流 C．短路电流 D．空载电流7.在给定负载功率因数下二次空载电压和二次负载电压之差与二次额定电压的（D），称为电压调整率。A．和 B．差 C．积 D．比8.变压器的效率为输出的（A）与输入的有功功率之比的百分数。A．有功功率 B．无功功率 C．额定功率 D．视在功率9.当铁损和铜损相等时，变压器处于最经济运行状态，一般在其带额定容量的（D）时。A．20％～30％ B．30％～40％ C．40％～60％ D．50％～70％10.变压器运行时各部件的温度是不同的，（C）温度最高。A．铁芯 B．变压器油 C．绕组 D．环境温度11.变压器的稳定温升大小与周围环境温度（D）。A．正比 B．反比 C．有关 D．无关12.A．绝缘 B．线圈 C．套管 D．铁芯13.变压器油是流动的液体，可充满油箱内各部件之间的气隙，排除空气，从而防止各部件受潮而引起绝缘强度的（B）。A．升高 B．降低 C．时高时低 D．不变简答题1.一台三相电力变压器Yd接法，额定容量SN=1000kV·A，额定电压U1N/U2N=10/3.3kV，短路阻抗标么值Z*=0.053，二次侧的负载接成三角形Z=(50+j85)Ω，试求一次侧电流、二K FN 3次侧电流和二次侧电压N 3解:KU1

1/

10103

=1.75U2UKUKUKU1

U2NI1NZKU1

333.3103U1/I1N

ZKZ1N

ZKZU ZU /K

ZU

ZUZKK1K1

K1N

K1NN 3I1N 3

I1N

3I1N

S/U1NZU2=K 1NS

0.053103)21000103

5.3Z

K2Z

1.752

302502852502852LN 3ZZKZN 3

5.3302307.3I11 Z

1/Z

10103

18.79A3307.3I2KI11.753307.3502852U2I2ZL502852

32.8898.63242V3U1N3102.一台三相变压器，额定容量SN5000kVA，额定电压U1NU2N10kV6.3kV，Yd联结，试求：（13U1N310S解：（1）I1N NS

5000

A288.68ASI2N NS

5000

A458.21A3U2N36.3（3U2N36.3

1N

U1N

10kV5.77kV33I1NI1N288.68A33副边联结：U1NU1N6.3kV3I1N3

I1N

458.21A264.55A33.一台单相双绕组变压器，额定容量为SN=600kV·A，U1N/U2N=35/6.3kV，当有额定电流3流过时，漏阻抗压降占额定电压的6.5%，绕组中的铜损耗为9.5kW(75℃)，当一次绕组接额定电压时，空载电流占额定电流的5.5%，功率因数为0.10。试求：(1)变压器的短路阻抗和励磁阻抗各为多少?(2)当一次绕组接额定电压，二次绕组接负载ZF=8040°Ω时的U2、I1及I2各为多少?解:(1)

KU1NU2N

351036.3103

5.56

I1N

SNU1N

60010335103

17.1ARPcuRIK 2I1N

9.510317.12

32.5I Z

UU

351030.065UZ1N UZUKU1N

1N KIKI1N

17.1

133Z2R2K K1332Z2R2K K133232.52

129ZKRKjXK

32.5j129U1NI0

o0

3510317.10.0550.13292WRP0RIm 2I0

3292(17.10.055)2

3722

Z 1NmI0m

3510317.10.055

37214Z2R2m m372142Z2R2m m37214237222

37027ZmRmjXm3722j37027(2)ZL=8040°=80（cos400jsin400)80(0.76586j0.64279)61.3j51.4Z

K2Z

5.562(61.3j51.4)1895j1589LZ为L

ZZKZ

(32.5j129)(1895j1589)=258240°42’I1N1 Z

351032582

13.56A

I2KI1

5.5613.5675.4AU2I2ZL75.4806032V412.19X15.420.1X0.964，Rm1250，Xm12600，N1N2876260。当二次侧电压U26000V，电流I2180A，且os20.8滞后）时：1T2） 用T型等效电路和简化等效电路求U1和I1，并比较其结果。解：（1）归算到高压侧：R12.19Rm1250

X115.4Xm126008762

R1111

'2'2mRm

' 'XR2XRZ' 'Z2 LR'k2R 0.151.70 Xm2 2 2608762X' k2X 0.96410.94

260（2）T型等效电路如图示：' 设U2kU2202150V' 则I2Ik53.4236.88A '

' '2E1E2U2I2Z'2202150V53.4236.88A1.70j10.9420642.41.15VE

20642.41.15V Im

1

1.6383.18AZm '

1250j12600I1ImI21.6383.18A53.4236.88A54.5638.12A

R X

' X' 'U1E1I

1Z1

21279.42.70V

1 1

2 2简化等效电路如右图：k 1 2RRR'k 1 2

' 'Z2121 ' LZ212XXk26.34 X'2 2 'I1I253.4236.88A U1U2I1Zk

21254.02.80V由于在满载的情况下ImI1，励磁支路可以忽落不计，所以两种方法计算的结果相差不大，在误差允许的范围之内。5.一台1000kV·A，10kV的单相变压器，额定电压下的空载损耗为4900W，空载电流为（标幺值），额定电流下75C时的短路损耗为14000W，短路电压为5.2%（百分值）。设归算后一次和二次绕组的电阻相等，漏抗亦相等，试计算：（1）T型等效电路（滞后（os20.8。解：（1）归算到一次侧等效电路的参数：空载试验在低压侧进行U0

U2N

，

III

0.51000A7.94A6.3002NP 10002N

4900折算到高压侧：Rk20

196I0m 2 6.3I0

7.942Z k20

10

22

2000Z R22mmI0Z R22mmI0

7.94Xm

2000219621990.4短路试验在高压侧进行Uk

Uk%U1N

5.2%10kV520VIkI1N

SNU1N

1000A100A10R 所以：R k75c

k75cIPIPk

140001.41002IZUk5205.2IZkk 100kZk2R Zk2R k75c2

5.221.425.0

R'

R k75c2

0.70，

' XkXX

2.52（2）标幺值：2

U U2高压侧的电阻基准值Zb1NI1N

1NS1N

100RRm1.96， XXm

19.9ZZm mZZb bRRk0.014， XXk

0.05ZZk kZZb b（3）变压器额定电压调整率和额定效率：U IRosXin100%N k 2 k 21(0.0140.80.050.6)100%4.12% N1PPP100%97.69% N 0 （4）变压器效率最大时，可变损耗等于不变损耗P0Pk490014000I P0Pk490014000PIP大率x1 0 N 97.97%SIcosPIPN 2 0 kN试验名称线电压V线电流A三相功率W备注开路试验63006800电压加在低压侧短路试验55032318000电压加在高压侧6.一台三相变压器，SN5600kV试验名称线电压V线电流A三相功率W备注开路试验63006800电压加在低压侧短路试验55032318000电压加在高压侧试求一次侧加额定电压时：（1）归算到一次侧时近似等效电路的参数（实际值和标幺值）； 2满载且os20.滞后U2I13满载且o20.810 3（滞后）时的额定电压调整率和额定效率。10 3解：（1）k空载试验在低压侧，折算到高压侧：

U1NphU2Nph

6.3

0.916P0Rk23

0.9162 6800

104.19Im 2I7.4 30ph7.4 3

37.4 32Z k2U0m I

0.9162

6300

1237.260Z R2Z R22mm

1237.262104.1921232.8短路试验在高压侧进行所以：R

18000

0.058Pk3Ik Pk3Ikph

33232R 234.575R

0.069k75c

234.525 kZUkphZIkIkph

550323

30.9831Xk

0.981Zk2R kZk2R k75c2S1N3标幺值：高压侧的电阻基准值Z1N

1NphI1Nph

1Nph

17.857RRm5.84， XXm

69.10ZZm mZZ1N 1NRRk0.00325， XXk

0.0549ZZk kZZ1N 1N(3)电压调整率和效率：U IRosXin100%N N k 2 k 21(0.003250.80.05490.6)100%0.036N1S

P0PkcosP

P100%99.45% N 2 0 S（2）U2U2ph1UN630010.036V6073.2VSI1

I1N N

5600

A323.32A3U1N3103U1N3102设U26073.20V，则由简化等效电路可知I1I'323.3236.88V27.电力变压器的主要用途有哪些？为什么电力系统中变压器的安装容量比发电机的安装容量大？8.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:;如果一次绕组接直流电9.变压器空载运行时，功率因数为什么很低?这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I0可分解为有功分量I0a和无功分量I0r，I0a会产生铁损耗，I0r产I0a

I0r

I0a

0.01I0r

，cosI0aI

0.01，所以功率因数0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。10.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K2，因为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K2。填空题

习题41．电动机是将 能转换为 能的设备。（电、机械）2．三相异步电动机主要有 和 两部分组成。（定子、转子）三相异步电动机的定子铁心是用薄的硅钢片叠装而成它是定子的 路部分其内表面冲有槽孔，用来嵌放 。（磁、定子绕组）4．三相异步电动机的转子有 式和 式两种形式。（鼠笼、绕线）三相异步电动机旋转磁场的转速称为 转速它与电源频率和 有关（同步，磁极对数）6.三相异步电动机旋转磁场的转向是由 决定的运行中若旋转磁场的转向改变了，转子的转向 。（电源的相序、随之改变）7.一台三相四极异步电动机，如果电源的频率f1=50Hz，则定子旋转磁场每秒在空间转过 转。（25）8.三相异步电动机的转速取决于 、 和电源频率f。（磁场极对数P、转差率s）9.电动机的额定转矩应 最大转矩。（小于）10.三相异步电动机的额定功率是额定状态时电动机转子轴上输出的机械功率，额定电流是满载时定子绕组的 电流其转子的转速 旋转磁场的速度（线小于）电动机铭牌上所标额定电压是指电动机绕组的 。(线电压)12.某三相异步电动机额定电压为380/220V，当电源电压为220V时定子绕组应接成 接法；当电源电压为380V时，定子绕组应接成 接法。（三角形、星形）选择题1.三相异步电动机的三相定子绕组是定子的（A）部分。A.电路 B.磁路 C.励磁 D.铁损2.三相异步电动机的三相定子绕组通以 ，则会产生 。（ C）A.直流电、直流励磁磁场 B.任意交流电、不定向磁场C.三相交流电流、旋转磁场 D.三相交流电流、定向磁场3.三相六极异步电动机，接到频率为50Hz的电网上额定运行时，其转差率SN=0.04，额定转速为（B ）。A.1000转/分 B.960转/分 C.40转/分 D.0转/分4.三相异步电动机铭牌上标明：“额定电压380/220V，接法丫/△”。当电网电压为380V时，这台三相异步电动机应采用( B )。A.△接法 B.丫接法 C.△、丫都可以 D.△、丫都不可以5.一台星形接法的交流电机接到三相电源时，有一相绕组断线，则电机内部产生的磁动势为（B）。A.静止磁动势 B.脉振磁动势C.圆形旋转磁动势 D.椭圆旋转磁动势简答题1.Y180L-6960转/50赫兹，问电机的同步转速是多少？有几对磁极对数？转差率是多少？解：∵

nN=960(r/min) ∴n0=1000(r/min)p=3

sn0nNn0

10009600.04100024N17WUN380VIN19A，fN=50Hz。额定运行时，转子铜损耗PCu2=500W，定子铜损耗PCu1=470W；附加损耗Pad=200W，铁损耗PFe=450W，机械损耗Pmec=150W。试求：(1)电动机的额定转速nN；(2)负载转矩T2；(3)空载转矩T0；(4)电磁转矩Tem。解1

PMPNPcu2PmecPs=17000+500+150+200=17850WPcu2sNPM

Pcu2PsNPsM

50017850

0.028nNn1(1sN)1500(10.028)1458r/min2负载转矩

T9550PN2nN2

9550

171458

111.35N.m3空载转矩

T9550P00nN0

9550nN

95500.150.22.29N.m1485(4)电磁转矩T=T2+T0=111.35+2.29=113.64N.m3.一台四极三相异步电动机，额定功率PN=55kW，额定电压UN=380V，额定负载运行时，电动机的输入功率P1=59.5kW，定子铜损耗PCu1=1091W，铁损耗PFe=972W，机械损耗Pmec=600W，附加损耗Pad=1100W。求额定负载运行时：(1)额定转速；(2)电磁转矩；(3)输出转矩；(4)空载转矩。解: (1)

PMP1Pcu1PFe=59500-1091-97257437W2

PNPmecPs57437550006001100737WPcu2sNPM

Pcu2PsNPsM

73757437

0.0128nNn1(1sN)1500(10.0128)1480r/min2电磁转矩

TPm

PNPmecPs

550006001100365.84N.m21480603输出转矩

T2

5500021480

354.87N.m4空载转矩

60T0TT2365.84354.8710.97N.m或者T0

P0

PmecPs

600110010.97N.m21480604.三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。5.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6.什么叫转差率？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n1与转子转速n之差(n1-n)称为转差。转差(n1-n)与同步nss=ns0.015~0.05。1nN1n1转子转速n=n1(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。7.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f1，转子电流频率为f2sf1，定、转子2 2不变。2 281、X1、、X、m、Xm?1ss]??答:1、X1;R、X子一相绕组的电阻和电抗折算到定子的折算值;

Rm、Xm分别表示励磁电阻和电抗。转子[(1-s)/s]

R是频率折算产生的，它代表了电动机输出的机械功率Ps)RI2m s 22填空题

习题51.凸极式转子由转子铁芯、转子绕组和集电环组成。2.励磁绕组通入直流励磁电流，转子产生固定极性的磁极。3.额定励磁电流是指同步电动机额定运行时，转子绕组流入的直流励磁电流。4.�是定子电流�和电源电压�之间的相位角，称为电机的功率因数角。5.凸极同步电动机的附加电磁转矩与空载电动势E0的关系是：无关。选择题1.同步发电机的额定功率指（D）。A转轴上输入的机械功率； B 转轴上输出的机械功率；C 电枢端口输入的电功率； D 电枢端口输出的电功率。2.同步发电机稳态运行时，若所带负载为感性，则其电枢反应的性质为（C）。A交轴电枢反应； B 直轴去磁电枢反应；C 直轴去磁与交轴电枢反应； D 直轴增磁与交轴电枢反应。3.同步发电机稳定短路电流不很大的原因是（B）。A漏阻抗较大； B短路电流产生去磁作用较强；C电枢反应产生增磁作用； D同步电抗较大。4.同步补偿机的作用是（B）。A补偿电网电力不足； B 改善电网功率因数；C 作为用户的备用电源； D 作为同步发电机的励磁电源。简答题1.QFS-300-2的汽轮发电机，UN=18

0.85，fN=50赫兹，试求（1）发电机的额定电流；（2）发电机在额定运行时能发多少有功和无功功率？解：（1）额定电流

I

300106

3183181030.85NN cosNN（2）额定功率因数角N

arccos0.8531.790

300MW无功功率QPN

tnN

300tan31.790186Mvar2一台隐极同步电动机，额定电压UN=6000VIN=72A，额定功率因数cosN0.8(超前)，定子绕组为星形联结，同步电抗XC50Ω，忽略定子电阻1。当这台cosN=0.超前)1E02)N；3)M；4过载倍数m。解:(1) cos=0.8

36052

忽略电阻的隐极同步电动机的电压平衡方程式为N N0jXc

11图可知

jXc

900，所以就有E0

题1图(Ucos(Ucos)2(UsinIX)2NNc33( cosUN)( sinIX)2UN2NNc600020.82600020.8260003(0.67250)23cosUcosN

(6000/

3)0.80.4386E0 6318.6564006

NN

640063605227014(3)忽略定子电阻时

PMP1

3UNINcosN3= 6000720.810-3598.58KW34过载倍数

=Tm 1 1

2.185mTN sin2714m03.什么叫同步电机？其感应电动势频率和转速有何关系？怎样由其极数决定它的转速？答：转子的转速恒等于定子旋转磁场的转速的电机称为同步电机，其感应电动势的频pn率与转速之间的关系是：f 当电机的磁极对数p一定时即频率f与转速60n之间保持严格不变的关系。4.S答∶磁动势的参考方向规定为从定子到转子为正时，基波励磁磁动势的正幅值在S极中心处，所以基波励磁磁动势矢量始终在S极中心所对的位置。若将磁动势的参考方向规定为从转子到定子，则基波励磁磁动势矢量将位于N极中心所对的位置。5.如果电源频率是可调的，当频率为50Hz及40Hz时，六极同步电动机的转速各是多少?解:n=n=60f1 极步动机3当f50HZ，n60501000r/min;1 p 1 36040f1=40HZn

800r/min36.空载特性反映的是哪两个物理量之间的关系？使用时要注意什么？IfFf，而不是基波Ff1。7.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:填空题

习题61.元件或执行元件。2.转轴的角位移或角速度3.从结构和原理上看，直流伺服电机就是低惯量的微型他励直流电动机。4.异步伺服电动机控制电压为零时，只有励磁电流产生的脉动磁场，转子不能转动。选择题1.在自动控制系统中，一般要求伺服电机应有（B）的调节特性。A.非线性 B.线性 C.不变 D.可变2.从结构和原理上看，直流伺服电机就是低惯量的微型（D）直流电动机。A.自励 B.复励 C.并励 D.他励3.当控制电压Uc一定时，直流伺服电机的转速n随着转矩Tem的增加，而（C）。A.上升 B.不变 C.下降 D.突变4.请选出正确的三相单三拍通电方式（A）。简答题1.请对比直流伺服电机和交流伺服电机的机械特性。2.请简述影响测速发电机精度的因素。答：1）电枢反应的影响；2）电刷接触电阻的影响；3）温度的影响；4）纹波的影响3.步进电机的三相单三拍运行含义是什么?三相单双六拍?它们的步距角有怎样的关系?答:“三相”是指定子绕组是三相绕组；定子绕组每改变一次通电方式称为“一拍”；“单双六拍”。单双六拍运行时的步距角是单三拍运行时的一半。4.常有哪些控制方式可以对交流伺服电机的转速进行控制?填空题

习题71.电力拖动是指以电动机作为原动机拖动机械设备运动的一种拖动方式，又称电机传动。2.电力拖动按电动机供电电流制式的不同，有直流电力拖动和交流电力拖动两种。。3.飞轮转矩GD2是反映物体旋转惯性的一个整体物理量。4.恒转矩负载特性是指生产机械的负载转矩TL的大小与转速n无关的特性。选择题1.反抗性恒转矩负载，当n为正向、TL为正，负载特性曲线位于第（A）象限。A.一 B.二 C.三 D.四2.位能性恒转矩负载，下放时，n为负，TL的方向为正，负载特性曲线位于第（D）象限。A.一 B.二 C.三 D.四3.恒功率负载是指当转速变化时，负载从电动机轴上（ ）的功率（ ）不变。（C）A.吸收，P1 B.输出，P1 C.吸收，P2 D.输出，P2简答题1.电力系统稳定运行的充分必要条件是什么？答：电力系统稳定运行的充分必要条件是：（1）必要条件：电动机的机械特性与负载的转矩特性必须有交点，即存在TemTL；mLdmdLmL而在交点的转速以下存在TemTL。

dn dn2.下图为5类电力拖动系统的机械特性图，试判断哪些系统是稳定的，哪些系统是不稳定的。解:系统稳定运行的必要条件是机械特性曲线T与负载特性曲线TL有交点，图中5类电力拖动dT系统都能满足要求;充分条件是dn

<dTLdn

，只有同时满足充分必要条件的系统才能稳定运行。(a)

dT<0

dTL=0 dT<dTL系统是稳定的;dn dn dn dn(b)

dT>0

dTL>0 dT<dTL系统是稳定的;dn dn dn dn(c)

dT<0

dTL>0 dT<dTL系统是稳定的;dn dn dn dn(d)

dT<0

dTL>0 dT<dTL系统是稳定的;dn dn dn dn(e)

dT>0

dTL=0 dT>dTL系统是不稳定的dn dn dn dn3.何谓恒转矩负载特性？何谓恒功率负载特性？答：所谓恒转矩负载特性，是指生产机械的负载转矩TL的大小与转速n无关的特性。无论转速n如何变化，负载转矩TL的大小都保持不变。2=PLTL60TLn=常数，也就是负载转矩TL与转速n成反比。填空题

习题81.通常称β大的机械特性为软特性，而β小的机械特性为硬特性。2.为计算方便，通常选取理想空载点与额定运行点来绘制直流电机的机械特性。3.直流电动机的电磁制动有能耗制动、反接制动、回馈制动 三种。4.电动机起动前，应使励磁回路调节电阻Rst0，这样励磁电流最大，磁通最大。选择题1.改变直流电机励磁回路的调节电阻Rsf，就可以改变（C）。A.励磁电压 B.励磁电抗 C.励磁磁通 D.端口电压2.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变化那么这条人为特性一定是（C ）。A.串电阻的人为特性 B.降压的人为特性C.弱磁的人为特性 D.固有机械特性3.一台直流电动机起动时，励磁回路应该( D )。A.与电枢回路同时接入 B．比电枢回路后接入C．比电枢回路先接入 D.无先后次序4.当Tem与n方向相同时称为( )运行状态当Tem与n方向相反时称为( )运行状态。(A)A.电动、制动 B.制动、电动 C.电动、平衡 D.平衡、制动简答题1.一台他励直流电动机的额定数据为:

N=7.5WUN220VIN40AnN1000rmn，Ra=0.5Ω。拖动TL=0.5TN恒转矩负载运行时电动机的转速及电枢电流是多大?解:EaN

CeNnN

UNRaIN

2200.540200VCeN

EaNnN

2001000

/r.min

n0

UNCeN

2201100r/min0.2由TCTNIa可知，当TL=0.5

TNIa0.5IN

0.54020Ann0

nn0

RaCeN

I11000.5201100501050r/mina 0.22.=7.5kWUN=220VIN=85.2AnN=750r/min，

Ra=0.13Ω。采用三级起动，最大起动电流限制在额定电流的2.5倍，求各段的起动电阻值为多少？解:最大起动电流

I12.5IN

2.585.2213A最大起动电阻

RUN3I13

220≈1Ω213R33Ra3 0.13R33Ra3 0.1311Ra20.130.26Ω第一段外串电阻为

R1Ra0.260.130.13Ω2 aR2R40.130.522 a第二段外串电阻为

R2R2R10.520.260.26Ω3 aR3R80.131.043 a第三段外串电阻为

R3R3R21.040.520.52Ω3.一台他励直流电动机额定功率PN=10kW，UN=220V，IN=53A，nN=1100r/min，Ra=0.3Ω，拖动反抗性恒转矩负载运行于额定运行状态。若进行反接制动，电枢回路串入R=3.5Ωn=0时电磁转矩的大小，并说明电动机会不会反转。解:C

UNRaIN

=220-0.353204.10.186V/r.min1ne NnN

1100

1100n0

UNCeN

=2201183r/min0.186

nN

n0

nN

=1183-1100=83r/minTNCTNIN=9.55CeNIN=9.550.1865394N.mnnN

，Ea=EaN

UNRaIN=2200.353204.1V电枢电流

IUEaaRRaa

220204.1= 111.6A3.50.3T1=CTNIa=9.55CeNIa=9.550.186(111.6)198N.m当n=0时

Ea=0

Ia=

URRa

22058A3.8T29.550.186(58)103N.m由于T2TN，所以拖动反抗性恒转矩负载时电动机会反转。4.直流电机的调速方式有哪些？答：1.电枢回路串电阻调速；2.降低电源电压调速；3.减弱磁通调速5.何谓他励直流电机的机械特性？答：直流电动机的机械特性是指在直流电动机稳定运行时，它的电枢电压、励磁电流、n与电磁转矩Temn由于转速和转矩都是机械量，所以把它称为机械特性。6.试比较降压调速与串联电阻调速的优缺点。答：降压调速的优点是：（1）电源电压能够平滑调节，可以实现无级调速；

f(Tem)。（2）调速前后机械特性的斜率不变，硬度较高，负载变化时，速度稳定性好；（3）无论轻载还是重载，调速范围相同，一般可达D2.5~12；（4）电能损耗较小。降压调速的缺点是：需要一套电压可连续调节的直流电源。调压调速多用在对调速性能要求较高的生产机械上，如机床、轧钢机、造纸机等。电枢串电阻调速的优点是设备简单，操作方便，缺点是：（1）由于电阻只能分段调节，所以调速的平滑性差；（2）低速时特性曲线斜率大，静差率大，所以转速的相对稳定性差；（3）轻载时调速范围小，额定负载时调速范围一般为D2。（Ia及m不变，输入电功率UNIa)也不变，但输出功率n)却随着转速的下降而减小，减大，损耗越大，效率越低，所以这种调速方法是不太经济的。填空题

习题91.s1时，电动机处于停止（或起动）s0时，电动机处于发电运行s1电磁制动0<s<1时，拖动负载获得稳定运行状态。2.三相异步电机的调速方法有变极调速、变频调速 和转子回路串电阻调速。3.绕线式异步电动机通过转子回路串接三相对称可变电阻来改善起动和调速性能的。4.笼型三相异步电动机常用的降压起动方法有：起动和5.三相异步电动机采Y-△降压起动时，其起动电流是三角联接全压起动电流的1/3，起动转矩是三角联接全压起动时的1/3。6.三相异步电动机机械负载加重时，其定子电流将增大。7.三相异步电动机负载不变而电源电压降低时，其转子转速将降低。选择题1.三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（A）。下降 B.增大 C.不变 D.不定2.A）。A.TeTN

B.

C.

D.Te0.1TN3.C）A.能耗制动运行 B.反向回馈制动运行 C.倒拉反转运行 D.回馈制动运行4.异步电动机工作在电磁制动状态，转差率s（A）。A.s>1 B.0<s<1 C.s<0 D.s=05.C）。A．定子串接电阻的人为机械特性 B．转子串接电阻的人为机械特性C．降低电压的人为机械特性 D．不能确定简答题1.三相笼型异步电动机，已知UN=6kV，nN=1450r/min，IN=20A，Δ联结，cosN=0.87，=87.5%KI=7KT=2，。试求：(1)额定转矩TN;(2)电网电压降到多少伏以下就不能拖动额定负载起动?(3)起动时初始起动电流为多少?当TL=1.1TN时能否起动?(4)采3用自耦变压器降压起动，并保证在TL=0.5TN时能可靠起动，自耦变压器的降压比KA为多少?电网供给的最初起动电流是多少?3解:PN

3UNINcosNN=

6000200.870.875=158218W=158.218KW(1)额定转矩T

9550PNnNNnN

158.218=9550 =1042N·m145022)Tst2

KTTN

(U1)2TUNNNUNNKTU1KT

6000=4243V 4243V以下就不能拖动额定负载起动。(3)直接起动时的起动电流和起动转矩分别为Ist

KIIN=720=140A

Tst

KTTN=21042=2084N·m起动时初始起动电流为

I

Ist3

=140=46.7A3起动转矩为

Tst3

=2084=695N·m3

TL=1.1

TN=1.11042=1146.2N·m不能采用Y-Δ起动方法起动TL=1.1TN的负载;(4)

TK2T=K2KT≥T=0.5T 2K2≥0.5 K≥0.5st Ast A T N L N A A当KA=0.5时，起动电流为

I

K2I

=0.52140=35AA2.三相笼型异步电动机PN=90kW，额定电压UN=380V，额定电流IN=167A，额定转速AnN=1490r/min，起动电流倍数KI=7.2，起动转矩倍数KT=2.1。若把起动电流限定在380A以内时，并要求起动转矩Tst≥0.4TN，试选择一种合适的起动方法，并通过计算加以说明。解:直接起动时的起动电流和起动转矩分别为Ist

KIIN=7.2167=1202.4A

Tst

KTTN=2.1TN

I

Ist3

1202.4= 3Y-Δ起动方法。KAIst

K2IIIIIstA

≤380A3801202.43801202.4

≤0.562 要求起动转矩T04

T时的K为ATK2T

=K2KT=2.1K2T≥0.4T

st N A0.42.1K0.42.1st Ast

A T N

AN N AA统一考虑起动电流和起动转矩的要求，则0.436≤KA≤0.562，选KA=0.55AIst

K2I

=0.5521202.4=363.7A≤380ATK2T=0.5522.1T=0.64T>0.4Tst Ast N N N可选QJ2型自耦变压器中55%的抽头用于降压起动。3N37WU1N380VnN1441mn，2E2N316V，I2N74A，过载倍数m3.0，起动时负载转矩TL0.76TN三级起动时的起动电阻。2解:sN

n1nNn1

15001441= =0.0391500

RsNE2N

0.039316374= =0.0963743I2N10.85m0.85mTN0.853TN2.553I2NT=1.2T=1.20.76T=0.912T

T1=

2.55TN

=2.82 L N N

T2 0.912TN各段外串电阻分别为

R1=R2-R2=(-1)R2=1.80.096=0.1728R2=R1=2.80.1728=0.4838 R3=R2=2.80.4838=1.35464N1W，IN21.8AUN380V，nN2930r/mnm2.2，拖动TL=0.8TN的恒转矩负载运行。求：(1)电动机的转速;(2)0.8UN时电动N机的转速;(3)若频率降低到0.8f=40Hz，保持E1不变时电动机的转速。Nf1解1

s nNNn1N

=3000-2930=0.0233000sTTN

s=0.8TNsNNTNNN

=0.80.023=0.01842.221nn1(1s)2.221smsN

m

21)0.0232.2+

)=0.096m(2)最大电磁转矩与电压平方成正比，若降低电源电压到0.8m

UN时，最大电磁转矩为T0.82T，T是额定电压时的最大电磁转矩;电压变化时s不变;m m m m由简化电磁转矩公式

Tsm

s，得到sTs

0.8TN s= 0.096

=0.027mm

2mmTN0.8

22.20.81nn(1s)=3000(1-0.027)=2919r/min1(3)在固有机械特性上转速降为

nn1n=3000-2945=55r/min变频调度时同步转速与频率成正比，而转速降不变，则有nn

f1n

0.8fN

=0.8n=2400r/minf1f1 1 1f1fN Nnnn=2400-55=2345r/min5.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。6.三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?1答:是11Z1Z1I11减小，1E1与气隙磁通1成正比，从而导致1减小到额定值的一半;起动时n=0，s=1，转子电流频率f2f1f1X2o2比较小T=CT

1Io2T1、Ios2I1的os27.三相异步电动机在何种情况下不允许直接起动?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Ist 3 SN经验公式来判断，即起动电流倍数KI应满足下述条件KI=INI

≤ +4 电动机才允许直接起动，否则不允许直接起动。8.三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?U1答:三相异步电动机起动电流Ist= 只与电源电压及电动机本身(R1R)(XX)2122122 22122129.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，m当转子回路串入电阻增大到RXX时，即临界转差率s