电机与拖动试题库和知识点经典说课材料Word文件下载.docx

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3.额定值：

在正常的、安全的条件下，电气设备所允许的最大工作参数。

（二）1.电机：

机电能量（或机电信号）转换的电磁装置

2.直流电机：

直流电能与机械能量进行转换的电磁装置

3.直流发电机：

把机械能量转换为直流电能的电磁装置

4.直流电动机：

把直流电能转换为机械能量的电磁装置

5.交流电机：

交流电能与机械能量进行转换的电磁装置

6.交流电动机：

把交流电能转换为机械能量的电磁装置

7.交流发电机：

把机械能量转换为交流电能的电磁装置

（三）第一节距：

同一元件的两个元件边在电枢圆周上所跨的距离

（四）极距：

相邻两个磁极轴线之间的距离

（五）电角度：

磁场在空间变化一周的角度表示

二、填空

1、铁心损耗一般包括磁滞损耗、涡流损耗。

2、电枢反应是主磁场与电枢磁场的综合。

3、电枢反应是主磁场与转子磁场的综合。

4、电枢反应是定子磁场与转子磁场的综合。

5、电枢反应是励磁磁场与转子磁场的综合。

三、单项选择题

（一）

1、在直流电机中，发电机的额定功率是指（C）

A．输入的功率B．输出的机械功率C．IaUaD．电磁功率

2、在直流电机中，电动机的额定功率是指（C）

A．输入的功率B．IeUeC．输出的机械功率D．电磁功率

3、在直流电机中，电动机的输入功率等于（C）

A．电磁功率B．输出的机械功率C．IaUD．机械源动装置输入的机械功率

4、在直流电机中，发电机的输入功率等于（C）

A．电磁功率B．输出的机械功率C．机械源动装置输入的机械功率D．IaUa

5、有2对磁极的直流电机、单波绕组、则此电机的支路数应为（D）

A．8B．6C．4D．2

6、大容量的直流电机中补偿绕组必须和（C）

A．励磁绕组串联B．励磁绕组并联C．电枢绕组串联D．电枢绕组并联

7、在直流电动机中，理想的换向应是（A）

A．直线换向B．延迟换向C．超前换向D．前面三个答案都正确

四、多项选择题

1、下列结构部件中属于直流电动机旋转部件的为（BC）

A．主磁极B．电枢绕组C．换向器D．电刷

2、直流电动机电枢反应的结果为（ABCD）

A．总的励磁磁势被削弱B．磁场分布的波形发生畸变

C．与空载相比，磁场的物理中性线发生偏移D．物理中性线逆旋转方向偏移

3、直流电动机中影响换向的因素应该是（ABCD）

A．电抗与电枢反应B．电抗与物理化学C．电枢反应与机械D．前面三个答案都正确

4、影响直流电机换向的电磁因素主要有（ABC）

A．电抗电势B．电抗电势以及电枢反应电势

C．电枢反应电势D．电源电压波动以及电枢绕组的电势

五、判断题（×

√）

1、磁饱和现象会导致电流、磁通和电动势的波形畸变。

2、直流电机中一个磁极下所有导体电流向必须一致。

3、直流电机中相邻两个磁极下所有导体电流向必须相反。

4、直流电机电枢中流过的是交流电流。

（√）

5、直流电动机换向中，理想的是直线换向（√）

6、直流电机单叠绕组，并联电路的只路数等于其极对数。

7、直流电机与交流异步电动机电枢中的电流对负载贡献一样。

8、直流电机单叠绕组元件两端应联接在相邻的两个换向片上。

9、在直流电机中，通常所讨论的电枢指的是定子。

（×

）

10、电刷装置并不是直流电机所特有的部件。

11、在直流电动机中一个元件中产生的磁场一般为方波（√）

12、在直流电机中其主磁场的分布一般为平顶波分布（√）

13、在直流电机中其电枢磁势的分布一般为三角波分布（√）

14、在直流电机中换向极的作用主要是帮助换向（√）

六、问答题

（一）直流电机中绕组的基本形式以及各自的基本特点是什么?

绕组的基本形式：

单叠绕组、单波绕组；

单叠绕组的基本特点是：

（1）所有元件组成一个闭合回路；

（2）元件两端分别接在相邻两个换向片上；

（3）一个极下所有上层边元件组成一条支路；

（4）电刷对数等于极对数；

（5）支路对数等于极对数；

（6）电刷的位置：

电刷所接换向片所接元件的边应处在相邻两磁极中间（对称元件处在磁极轴线下）。

单波绕组的基本特点是：

（2）元件两端分别接在

个换向片上；

（3）同一极性极下所有上层边元件组成一条支路；

（5）支路对数等于1；

（二）1、写出直流电动机电磁转矩的公式，并说明什么因素决定直流电动机的电磁转矩?

在电动、发电、制动三种运行状态下电磁转矩与转速的关系怎样?

电磁转矩的公式：

，决定直流电动机的电磁转矩的因素是负载转矩；

电动运行状态下电磁转矩与转速的方向相同，拖动电枢旋转，电能变机械能；

发电运行状态下电磁转矩与转速的方向相反，源动机拖动电枢旋转克服电磁转矩，机械能变电能；

制动运行状态下电磁转矩与转速的方向相反，电磁转矩制动电枢旋转，把能量消耗在转子内的电阻上。

（三）小型直流电动机多为两极电动机，一般在结构上只用一个换向极，问能否良好运行，为什么?

能良好运行，因为一个换向磁极，可以产生两个磁极；

另外因为小型直流电动机的容量较小，用只用一个换向极产生的两个磁极，足可以保障换向要求。

（四）怎样改变直流发电机的电动势与电磁转矩的方向?

电动势

改变励磁电压或转速中的任一个方向即可，但不能同时改变；

电磁转矩

，改变励磁电压或转速中的任一个方向即可，但不能同时改变。

（五）、换向器与电刷的作用是什么?

直流电机内部元件流的是交流；

所以直流电动机电刷把外部供给的直流电引到换向器上，通过换向器上换向片的旋转，转换到元件上的为交流电；

直流发电机内部发的是交流电，引到换向器的换向片上，旋转的换向器通过电刷把内部的交流转换外部的直流电。

（六）、换向绕组的作用是什么，装在什么位置，补偿绕组的作用是什么，装在什么位置，流过补偿绕组的电流是什么电流。

电流方向如何?

换向绕组的作用是帮助直流电机良好换向，一般装在主磁极之间，与电枢绕组串联；

直流电机只有在容量较大时才加装补偿绕组，目的是帮助换向极绕组进一步补偿直流电机良好换向，装在主磁极上；

补偿绕组一般与电枢绕组串联，则流过补偿绕组的电流为电枢电流；

电流方向为补偿换向的方向。

（七）直流电机有几中励磁方式，各自有什么的特点。

直流电机励磁方式：

他励、并励、串励、复励；

他励电机的励磁绕组与电枢绕组电源各自独立。

并励电机的励磁绕组并接在电枢绕组两端，共用一个电源；

串励电机的励磁绕组串接在电枢绕组中，共用一个电源；

复励电机有两套励磁绕组一个并接在电枢绕组中，一个串接在电枢绕组中，共用一个电源，按二者产生的磁场是增加还是减少，分为积复励和差复励。

（八）试分别说明，绕组连接图、展开图及电路图的作用。

绕组连接图的作用是方便于实际嵌线。

绕组展开图的作用是方便于电机电磁工作原理的分析。

绕组电路图的作用是方便于电路分析。

（试绘制Z=S=K=16，2p＝4，直流电机单叠绕组连接图、展开图及电路图，并说明各自的作用）

（1）绕组连接图的作用是方便于实际嵌线。

（2）绕组展开图的作用是方便于电机电磁工作原理的分析。

（3）绕组电路图的作用是方便于电路分析。

第2章直流电机拖动

1.恒转矩负载：

生产机械的负载转矩

的大小不随电机转速

变化而改变的负载。

2.恒功率负载：

电机转速变化时，而负载从电动机吸收的功率为恒定值。

3.通风机类负载：

负载转矩的大小与转速n的平方成正比，即

4.生产机械负载转矩的特性：

生产机械的转速

与负载转矩

之间的关系

。

5.直流电动机的工作特性：

是指在端电压

，励磁电流

，电枢回路不串附加电阻时即

的条件下，电动机的转速n、电磁转矩

和效率

分别随输出功率

而变化的关系，即

曲线

6.机械特性是指电动机的转速

与其转矩（电磁转矩）

之间的关系，即

曲线。

7.电力拖动系统稳定运行：

是指系统在扰动作用下，离开原来得平衡状态，仍能在新的运行条件下达到新的平衡，或者在扰动消失后，能够回到原来平衡状态的系统

8.它励发电机的外特性：

就是它励发电机电枢电流

变化引起端电压变化的关系。

9.它励发电机的调节特性：

为保持端电压基本不变，根据负载变化适当调节励磁电流即

的关系

三、单项选择题

1、他励直流电动机稳态运行时，电动势平衡方程式为（A）

A．Ua=IaRa+EaB．Ea=Ua+IaRa+Ladia/taC．Ea=Ua+IaRaD．Ua=Ea+IaRa+Ladia/dt

2、在讨论直流电动机的工作特性时，它励或者并励电动机的理想空载转速应是（C）

A．Ea/CeΦB．IaRa/CeΦC．Ua/CeΦD．Ua/CTΦ

3、在直流电动机时，运行效率最高时应是（A）

A．不变损耗与机械损耗相等B．应是铁耗与铜耗相等时

C．铁耗与磁滞损耗相等时D．可变损耗与不变损耗相等

4、在直流电动机中机械特性最硬的一般为（B）

A．并励电动机B．他励电动机C．串励电动机D．复励电动机

1、并励直流发电机发电的条件（ABC）

A．并励发电机内部必须有一定的剩磁。

B．励磁绕组接线极性要正确。

C．励磁电阻

临界电阻D．必须先给励磁通电。

1、直流电机中减弱磁通人为机械特性的一般

下降，

上升，但负载过大速度反而会下降。

2、直流电机中电枢串接电阻时的人为机械特性变软，稳定性变差。

3、直流电机降压时的人为机械特性变软，稳定性变差。

六、问答题

（一）1、试绘制功率流程图，并说明各流程中的功率含义

电源输入的电功率P1；

机械损耗Pm：

轴承损耗、电刷摩擦损耗、通风损耗、周边风阻损耗；

电枢铜耗PCU包括电阻损耗与电刷接触损耗电磁功率Pem；

铁耗PFe：

磁滞损耗、涡流损耗；

杂散损耗PΔ：

齿槽损耗、电枢反应损耗；

轴上的净输出机械功率P2

（二）1.电枢串接电阻时人为机械特性的特点

（1）理想空载转速

与固有特性时相同，且不随串接电阻

的变化而变化；

（2）电枢串接电阻

的变化，获得不同斜率的射线族。

（3）随着

的加大，特性的斜率

增加，转速降落

加大，特性变软，稳定性变差。

2.电源电压改变时人为机械特性的特点

发生变化，随电源电压的而降低。

（2）由于

，特性斜率

不变，机械特性由一组平行线所组成。

（3）特性斜率

不变，转速降落

不变，因此其特性较串联电阻时硬。

3.改变主磁通

时人为机械特性的特点

（1）理想空载转速

与磁通

成反比，即当

下降时，

上升。

（2）不同的磁通

，所得机械特性曲线斜率

不同。

（3）磁通

下降，特性斜率

上升，且

与

成反比，曲线变软；

（4）一般

（三）减小直流它励发电机端电压下降的方法

（1）减小电枢电阻（内阻）

在制造发电机时采用电阻较小的材料，但对于已制造好的发电机是无法降低电阻的。

（2）减小电枢反应的影响

采用自动控制，随着负载电流的增大，励磁电流也应略微增大，以确保端电压基本不变或降压较小。

七、故障分析题他励直流电动机起动时，为什么要先加励磁电压，如果未加励磁电压（或因励磁线圈断线），而将电枢通电源，在空载起动或负载起动会有什么后果？

根据直流电动机的机械特性公式

，他励直流电动机起动时，若先将电枢通电源，后加励磁电压（或因励磁线圈断线），即磁场处于磁化的比例去区此时可能

，则理想空载转速

很大，严重会产生“飞车”。

负载时，会出现“闷车”而烧毁电机。

第3章直流电机的过渡过程

一、名词解释

1.电机的过渡过程:

就是电机从一种稳定运行状态过渡到另一种稳定运行状态的过程。

2.电机的动态特性:

是电力拖动系统在过渡过程的变化规律和性能

3.调速范围：

在一定的负载转矩下，电机可能运行的最大转速

与最小转速

之比

4.调速的平滑性：

在一定的调速范围内，相邻两级速度变化的程度即

5.电机的起动：

就是电动机从静止状态过渡到某一稳定运行状态的过程；

实际上也就是转子的速度从零升速到某一稳定速度的过程。

7.调速：

是根据生产机械工艺要求，通过改变电气参数，人为改变电力拖动系统速度的一种控制方法。

8.制动：

实质上就是指电动机从某一稳定运行状态减速到另外一种稳定运行状态的过渡过程。

9.调速时的容许输出：

是指电动机在某一转速下长期可靠工作时，所能输出的最大功率和转矩

10.电气制动：

就是使电动机的电磁转矩成为制动转矩的一种制动。

特点是电动机的电磁转矩方向与转速方向相反，为制动性质

三、单项选择题1、在直流电动机的运行中，不能空载或轻载启动的是（D）

A．复励电动机B．并励电动机C．它励电动直流电机D．串励电动机

2、在直流电动机中机械特性最硬的一般为（B）

A．并励电动机B．他励电动机C．串励电动机D．复励电动机

3、在电机的制动中不能用于回馈制动方法的电机是（C）

A．并励电动机B．他励电动机C．串励电动机D．复励电动机

四、多项选择题1、下列结构部件中属于直流电动机旋转部件的为（BC）

A．主磁极B．电枢绕组C．换向器D．电刷

2、下列电机属于单边或者双边励磁的电机分别是（ABCD）

A．洗衣机电机B．空调电机C．交直流通用电机D．交流电机

3、直流电动机电枢反应的结果为（ABCD）

A．总的励磁磁势被削弱B．磁场分布的波形发生畸变

C．与空载相比，磁场的物理中性线发生偏移D．物理中性线逆旋转方向偏移

4、直流发电机电枢反应的结果为（ABCD）

A．总的励磁磁势被削弱B．磁场分布的波形发生畸变

C．与空载相比，磁场的物理中性线发生偏移D．物理中性线顺旋转方向偏移

5、并励直流发电机中，发电电压建立有以下列条件（ABC）

A．电机内部必须有剩磁B．励磁与电枢绕组的接法要正确C．rf＜rfLJD．rf＞rfLJ

6．并励直流电动机中影响换向的主要因素应该是（AC）

A．自感与互感电抗B．机械与物理化学C．电枢反应D．前面三个答案都正确

7、影响直流电机换向的电磁因素主要有（ABC）

A．电抗电势B．电抗电势以及电枢反应电势

C．电枢反应电势D．电源电压波动以及电枢绕组的电势

8、直流电机的调速一般可以采用的方法有（ABCD）

A．电枢回路串接电阻的调速方法B．改变电源电压的调速方法

C．改变电动机主磁通的调速方法D．改变电动机结构的调速方法

9、电机电气制动的方法一般有（ABCD）

A．电枢电源反接制动B．能耗制动C．回馈制动D．倒拉反接制动

√）

1、恒转矩调速方式配恒转矩负载（√）

2、对于风机型负载，采用电枢串电阻调速和降压调速要比弱磁调速合适一些；

在实际中针对于风机型（泵类）负载多采用交流变频调速方式。

六、问答题

（一）、电枢回路串电阻的调速性能

（1）理想空载转速不变，只能在额定转速下调节

（2）改变机械特性硬度。

电阻大，特性软稳定性差

（3）属于有级调速，调速的平滑性很差。

（4）串电阻越大，且运行时间越长，损耗也就越大

（5）属于强电流调速。

电枢回路的电阻变化，直接控制电枢电流变化，而电枢电路为主电路，电枢电流一般来说要比励磁电流大，所以属于强电流调速

（6）串电阻调速在电气控制上实现简单操作方便可靠

（7）属于恒转矩调速性质，因为在调速范围内，其长时间输出的额定转矩基本未变。

（8）应用：

只能用在调速平滑性要求不高，低速工作时间不长，容量较小的电动机。

一般在采用其他调速方法不值得的地方采用这种调速方法。

（二）、改变电源电压的调速性能

（1）理想空载转速发生变化，随电源电压降低的而降低

（2）理想空载转速随外加电压的平滑调节而改变。

特性斜率不变，因此机械特性斜率硬，稳定性好。

故调速的范围也相对大得多。

（3）调速是无级的，调速的平滑性很好。

（4）损耗较小，比较经济。

（5）降低电枢电压，属于强电流调速。

（6）电源成本。

因采用电压可调的电源技术，所以电源装置结构上复杂技术含量高

（8）适用于对调速性能要求较高的中、大容量拖动系统，，以及自动化程度较高的系统。

在冶金、机床、轧钢、重型机床（龙门刨）、精密机床、矿井提升以及造纸机等方面得到广泛应用。

（三）、调速方法的分类：

机械方法、电气方法或机械电气配合的方法

（1）机械调速方法：

电机转子的速度没有变化，通过改变传动机构的速度比来实现，但机械变速机构较复杂。

（2）电气调速方法：

电动机在一定负载情况通过改变电气参数，人为改变电力拖动系统速度的一种控制方法。

（3）机械电气调速方法：

机械调速变化有限；

单靠电气上调速，控制系统可能较复杂。

配合调速能更好的满足生产设备调速的需要。

（四）、调速与负载变化转速变化的区别

（1）调速一般是在某一不变的负载条件下，人为地改变电路的参数，而得到不同的速度。

调速与因负载变化而引起的转速变化是不同的。

调速是主动的，它需要人为的改变电气参数，则机械特性变化。

（2）负载变化而引起电机转速的变化，不是自动进行的，而是被动的。

（五）、改变电动机主磁通的调速方法

（1）理想空载转速发生变化。

理想空载转速与磁通成反比，即当下降时，上升。

普通非调磁电动机额定转速一般可高达1500r/min左右，但弱磁调节的专用电机速度可更高

（2）特性变软稳定性差

（5）属于小电流调速。

因励磁电流较小，调节控制中的控制电流也就较小，但可通过磁场的变化，间接引起电枢电流变化

（6）控制简单，容易实现。

（7）属于恒功率的调速方式。

因为电动机发热所允许的电枢电流不变，所以电动机的转矩随磁通的减小而减小，故这种调速方法是恒功率调节。

（8）可调磁电动机的设计是在允许最高转速的情况下降低额定转速以增加调速范围。

适于高转速工作，一般调速范围可达1∶2、1∶3或1∶4。

常与调压调速联合使用，以扩大调速范围，因而在生产中可到广泛应用。

（六）、直流电动机调速方法有几种?

各有什么特点?

，有三种方法：

（1）电枢回路串接电阻，方法简单，硬度下降，大容量设备不允许，电阻损耗大；

（2）改变电源电压，此方法节能，硬度较大，目前经常应用，但变压技术含量高，成本大。

（3）改变电动机主磁通，此方法硬度小，但能高于额定转速，以控制励磁电流控制电动机理论较好，但电动机为专用，体积较大成本高。

（七）、电力拖动系统动态分析的假设条件为了便于分析，设电力拖动系统满足假设条件：

（1）忽略电磁过渡过程，只考虑机械过渡过程。

（2）电源电压在过渡过程中基本不变。

（3）磁通量基本保持不变。

（4）负载转矩基本保持不变。

（八）、直流电动机起动的基本要求

1．直流电动机起动线路控制的要求

必须先保证有磁场（即先通励磁电流），而后加电枢电压。

如果先加电枢电

压，而后有磁场，则会出现不能正常起动的问题。

（1）空载或轻载起动:

出现“飞车”

（2）负载起动:

会烧毁绕组

2．直流电动机起动性能的要求

（1）要有足够大的起动转矩

（2）起动电流要限制在一定范围内～

（3）起动设备要简单、可靠

3.电枢回路串电阻起动的特点

（1）电枢串接的附加电阻

越大，电枢电流流过

所产生的损耗就越大。

（2）属于有级起动，主要是电阻连续变化困难引起。

（3）只能用于容量较小、不频繁起动、也不长时间运行的电动机。

（4）实现方法简单。

（九）、制动通常可分为机械制动、电气制动、机械与电气联合制动

1.机械制动：

所谓的机械制动就是利用机械摩擦获得制动转矩方法的制动。

机械制动一般有自然停车和抱闸装置。

（1）自然停车：

是切断设备的电源，靠设备转轴本身的摩擦以及风阻而使设备停下来的一种制动方法。

这种停车的方法停车时间很长，经常用在设备停止工作且安全要求不高的情况下。

（2）抱闸装置：

是利用专用的机械装置，把转轴抱死一种制动方法。

这种制动有电磁抱闸与液压抱闸装置两种。

这种停车的方法停车时间极短，对设备的冲击很大，一般使用在设备需要停车且安全要求较高的情况下。

2.电气制动：

所谓的电气制动就是使电动机的电磁转矩成为制动转矩的一种制动。

特点是电动机的电磁转矩方向与转速方向相反，为制动性质。

根据实现制动的方法和制动时电机内部能量传递关系的不同，电气制动的方法有能耗制动、反接制动和回馈制动三种方法。

（1）能耗制动

在切断电源停车时，利用电气控制方法将电枢组成闭合回路，将电枢储存的惯性动能，转换为电能，消耗在电枢回路电阻上的一种电气制动。

这种制动停车的方法，制动时间较长、可调，对设备冲击不大广