电机及电力拖动.docx

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电机及电力拖动

电机及电力拖动

《电机及电力拖动》习题第一章直流电机1.直流电机有哪些主要部件？

各用什么材料制成？

起什么作用？

2.一直流电动机，已知PN=13kw，UN=220V，nN=1500r，η=，求额定电流IN。

3.一直流发电机，已知PN=90kw，UN=230V，nN=1450r，η=，求额定电流IN。

4.一台p对极的直流发电机，若将电枢绕组由单叠改为单波（导体数不变），问额定电压、额定电流和额定功率如何变化？

5.计算下列各绕组的节距y1、y2和绘制绕组展开图，安放主磁极和电刷，并求出支路对数。

1）单叠绕组2p=4，S=K=18；2）单波绕组2p=4，S=K=19。

6.一台4极直流发电机，电枢绕组为单叠整距绕组，每极磁通φ=×102wb，电枢总导体数N=152，求当转速n=1200r时的空载电动势E。

若改为单波绕组，其他条件不变，则当空载电动势为210V时，发电机转速应为多少？

若保持每条支路的电流I=50A不变，求电枢绕组为单叠和单波时，发电机的电磁转矩Tem各为多少？

7.什么叫电枢反应？

电枢反应的性质与哪些因素有关？

一般情况下，发电机的电枢反应的性质是什么？

对电动机呢？

8.什么叫换向？

为什么要改善换向？

改善换向的方法有哪些？

9.说明装置换向极改善换向的原理，一发电机改作电动机或转向改变时，换相极绕组是否需要改接？

为什么？

10.一台4极80kw、230V、930r的并励发电机，在75℃时的电枢回路电阻Ra=Ω，励磁绕组电阻Rf=Ω，额定负载时励磁回路串入调节电阻Rpf=Ω，电刷压降2ΔUb=2V，铁耗和机械损耗pfe+pΩ=，附加损耗ps=。

求额定负载时，发电机的输入功率、电磁功率、电磁转矩和效率。

11.一台并励直流电动机，在额定电压UN=220V，额定电流IN=80A的情况下运行，75℃的电枢电阻Ra=Ω,电刷接触压降2ΔUb=2V，励磁回路总电阻Rrf+Rpf=110Ω，附加损耗ps=，效率η=。

求：

（1）额定输入功率P1；

（2）额定输出功率P2；（3）总损耗Σp；（4）电枢铜耗pcua；（5）励磁回路损耗pf；（6）电刷接触损耗pcub；（7）附加损耗ps；（8）机械损耗和铁耗pΩ+pFe。

12.什么叫发电机的外特性？

他励发电机和并励发电机的外特性有什么不同？

为什么？

13.一台并励发电机，额定运行时情况正常，当转速降为1时，电枢电压U=0，试分析原因。

14.一台并励直流电动机，铭牌数据为PN=96kw，UN=440V，IN=255A，IfN=5A，nN=1550r，并已知Ra=Ω。

试求：

（1）电动机的额定输出转距TN；

（2）电动机的额定电磁转距Tem；（3）电动机的理想空载转速n0。

15.电动机的工作特性是什么？

试比较不同励磁方式对工作特性的影响。

第三章的作用的？

变压器1.变压器中主磁通与漏磁通的性质和作用有什么不同？

在等效电路中是怎样反映它们2.试分析一次绕组匝数比原设计值减少时，铁心饱和程度、空载电流大小、铁心损耗、二次侧空载电压和电压比的变化。

3.励磁电抗Xm的物理意义如何？

Xm大好还是小好？

若将铁心抽出后Xm如何变化？

若一次绕组匝数增加5%，而其余不变，则Xm大致如何变化？

若铁心叠片松散、片数不足，则Xm及I0如何变化？

如铁心硅钢片接缝间隙较大时，对Xm及I0有何影响？

4.变压器空载运行时，一次侧加额定电压，为什么空载电流I0很小？

如果接在直流电源上，一次侧也加额定电压，这时一次绕组的电流将有什么变化？

铁心中的磁通有什么变化？

二次绕组开路和短路时对一次绕组中电流的大小有无影响？

5.为什么变压器的空载损耗可以近似地看成是铁耗，短路损耗可以近似地看成是铜耗？

负载时的实际铁耗和铜耗与空载损耗和短路损耗无差别，为什么？

6.一台50Hz单相变压器，如接在60Hz的电*上运行，额定电压不变，问空载电流、铁心损耗、漏抗、励磁阻抗及电压调整率有何变化？

7.一台单相变压器，额定电压为220v，如果不慎将低压侧误接到220v电源上，变压器将发生什么现象？

8.有一台单相变压器，已知：

SN=5000kvA，UN1=35kv/，铁心的有效截面积SFe=1120cm，铁心中最大磁通密度Bm=，试求：

高、低压绕组的匝数和电压比。

9.一台单相变压器，额定容量为5kvA，高、低压绕组均有两个匝数相同的线圈，高、低压侧每个线圈的额定电压分别为1100v和110v，先将他们进行不同方式的联接。

试问：

可得几种不同的电压比？

每种联接时的高、低压侧额定电流为多少？

10.两台单相变压器，电压为220v，一次侧匝数相等，但空载电流I01=2I02。

今将两台变压器的一次绕组顺极性串联起来加440v电压，问两台变压器二次侧的空载电压各为多少？

11．一台单相变压器电压为220v。

当在高压侧加220v电压时，空载电流为I0，2主磁通为Φ。

试问：

（1）若U2与u1连在一起，在U1与u2端加330v电压，此时空载电流和主磁通各为多少？

（2）若U2与u2连在一起，U1与u1端加110v电压，则空载电流和主磁通又各为多少？

12．有一台三相变压器，已知：

SN=100kvA，UN1=/，联接组为Y,yn0因电源电压改为10kv，如果用改绕高压绕组的方法来满足电源电压的改变，而保持低压绕组每相为55匝不变，则新的高压绕组每相匝数应为多少？

如果不改高压绕组匝数会产生什么后果？

13．有一台1000匝的铁心线圈接到110v、50Hz的交流电源上，由安培表和瓦特表的读数得知I1=、P1=10W，把铁心抽出后电流和功率就变为100A和10000W。

若不计漏磁，试求：

（1）两种情况下的参数和等效电路；

（2）两种情况下电流的无功分量和有功分量；（3）两种情况下磁通的最大值。

14．有一台单相变压器，SN=100kvA，UN1=6000v，f=50Hz，一、二次绕组的电阻和漏抗为R1=Ω，R2=Ω，X1=Ω，X2=Ω，试求：

（1）折算到高压侧的短路参数Rk、Xk、Zk；

（1）短路参数的标幺值；（3）求满载时，当cosφ2=1、cosφ2=（滞后）和cosφ2=（超前）等三种情况下的电压调整率，并对结果进行分析。

15．一台单相变压器，已知：

R1=Ω，X1=Ω，R2=Ω，X2=Ω，Rm=1250Ω，Xm=12600Ω，N1=876匝，N2=260匝，U2=6000v，I2=180A，cosφ（滞后），试用近似等效电路和简化等效电路求U1和I1。

16．一台三相变压器，SN=750kvA，UN1=10000v，Y,yn0接法，在低压侧作空载试验时得I0=60A，p0=3800w，在高压侧作短路试验时得Uk=440v，pk=10900w（Ik1=IN1）,室温20℃，试求：

（1）折算到高压侧的励磁阻抗和短路阻抗；

（2）*短路阻抗的标幺值Rk*、Xk*、Zk2=；（3）计算满载及cosφ*2=（滞后）时的ΔU、U2及ƞ；（4）计算最大效率ƞmax。

17．变压器出厂前要进行“极性”试验，如图所示。

将U1、u1联结，在U1-U2端加电压，用电压表测U2-u2间电压。

设变压器的电压220v，如果U1、u1为同名端，电压表的读数是多少？

如U1、u1为非同名端，则电压表的读数又是多少？

18．试说明三相变压器组为什么不采用Y,y联结，而三相心式变压器又可用呢？

为什么三相变压器中希望有一边接成三角形？

19．Y,d联结的三相变压器中，3次谐波在三角形联结时能形成环流，基波电动势能否在三角形中形成环流？

Y,y联结的三相变压器组中，相电动势中有3次谢波，线电动势中有无3次谐波？

为什么？

20．变压器的一、二次绕组按图示联结，试画出它们的线电势相量图，并判明其联结组别。

21．有一三相变压器，其一、二次绕组的同名端及端点标记如图所示，试把变压器接成Y,d7、D,y7、Y,y4、D,d4。

22．一台Y,d联结的三相变压器，在一次侧加额定电压空载运行，此时将二次侧的三角形联结打开一角测量开口处的电压，再将三角形闭合测量电流。

试问：

当此三相变压器是三相变压器组或三相心式变压器时，所测得的数值有无变化？

为什么？

23．有两台Y,d联结的三相变压器并联运行,第一台为5600kVA，6000V，*Zk

（1）=，第二台为*3200kVA，6000V，Zk

（2）=，试求：

空载时两台变压器内的环流及其标幺值。

24．两台变压器并联运行，均为Y,d11联结，UN1=35kv/。

第一台为1250kvA，*Zk

（1）=%，第二台为*2000kvA，Zk

（2）=6%，试求：

（1）总输出为3250kvA时，每台变压器的负载为多少？

（2）在两台变压器均不过载情况下，并联组的最大输出为多少？

并联组的利用率是多少？

25．有一台5600kvA，/，Y,yn0*联结的三相双绕组变压器，Zk=。

现将其改成/的降压自耦变压器，试求：

（1）自耦变压器的额定容量；

（2）额定电压下的稳态短路电流，并与原双绕组变压器稳态短路电流相比较。

第四章三相感应电动机的基本原理1.试述感应电动机的工作原理，为什么说感应电机是一种异步电机？

2.什么叫同步转速？

它与那些因素有关？

一台三相4极交流电动机，试分别写出电源频率f=50Hz与f=60Hz时的同步转速。

3.一三相交流电动机，电源频率f=50Hz，试分别写出当极数2p=2、4、6、8、10时的同步转速。

4.何谓转差率s？

通常感应电动机的s值约为多少？

5.一台三相4极感应电动机，已知电源频率f=50Hz，额定转速nN=1450r，求转差率s。

6.有一个三相单层绕组，极数2p=4，定子槽数Z1=24，支路数a=1，试画出绕组展开图，并计算基波绕组因数。

7.上题中，将定子槽数改为Z1=36，试画出绕组展开图，并计算基波绕组因数。

8.题6中，将极数改为2p=2，试画出绕组展开图，并计算基波绕组因数。

59.有一个三相双层叠绕组，极数2p=4，定子槽数Z1=24，节距y1=6τ，支路数a=1，试画出绕组展开图，并计算绕组因数。

10．题9中，若支路数改为a=2和a=4，试画出U相绕组的展开图。

11．试比较单层绕组与双层绕组各有什么优缺点？

为什么容量稍大的电动机采用双层绕组？

12．一台三相感应电动机接在UN=380v，f=50Hz的电*上工作，定子绕组作三角形联结，已知每相电动势为额定电压的92%，定子绕组的每相串联匝数N1=312匝，绕组因数Kw1=，试求每极磁通Φ1。

13．绕组中的谐波电动势是如何产生的？

由交流绕组产生的旋转磁动势的基波和υ次谐波在绕组中感应的电动势的频率为多少？

14．若在对称的两相绕组中（两个绕组匝数、结构相同，在空间相隔90°电角度），通以对称的两相电流，iA=Imsinωt，iB=Imsinωt。

试用解析法说明两相合成磁动势基波的性质。

15．一台三相感应电动机，极数2p=6，定子槽数Z1=36，定子绕组为双层叠绕组，节距5y1=6τ，每极串联匝数N1=72。

当通入对称三相电流，每相电流的有效值为20A时，试求基波以及3、5、7次谐波的三相合成磁动势的幅值及转速。

第五章三相感应电动机的运行原理1．与同容量的变压器相比较，感应电动机的空载电流大，还是变压器的空载电流大？

为什么？

2．感应电动机理想空载时，空载电流等于零吗？

为什么？

3．说明感应电动机工作时的能量传递过程，为什么负载增加时，定子电流和输入功率会自动增加？

从空载到额定负载，电动机的主磁通有无变化？

为什么？

4．什么叫做“单相量—多时轴”法？

并说明感应电动机的时间相量图。

5．分析说明图示得时—空相量图，这时定子相量与转子相量的相位关系说明什么问题？

6．在分析感应电动机时，为什么要用一静止的转子来代替实际转动的转子？

这时转子要进行哪些折算？

如何折算？

7．感应电动机的等效电路有哪几种？

试说明T型等效电路中各个参数的物理意义？

8．一台三相感应电动机的输入功率为，定子铜耗为425w、铁耗为210w，转差率s=，试计算电动机的电磁功率、转子铜耗及机械功率。

9．一台三相感应电动机，额定数据如下：

UnN=962r，三角形接法，已知cosφNN=380v，fN=50Hz，PN=，=，pcu1=470w，pFe=234w，p=45w，ps=80w，求：

（1）电动机极数。

（2）额定负载时的转差率和转子频率。

（3）转子铜耗pcu2。

（4）效率η。

110．笼型转子可以认为每个槽就是一相，每相槽数N2=2，试求笼型转子的绕组因数Kw1。

11．一台三相6极绕线型感应电动机，定转子绕组均采用星形接法，额定功率PN=250kw，额定电压UN1=500v，额定频率fN=50Hz，满载时的效率η=，功率因数cosφ=，定子每相电阻R1=Ω，每抗电流X1=Ω，转子每相电抗X2=Ω，绕组因数Kw1=，Kw2=，定子槽数Z1=72，每槽导体数N1=16，每相并联支路数a=6，转子槽数Z2=90，每槽导体数N2=2，每相并联支路数a=1，空载电流I0=，试求：

（1）额定负载时的定子电流。

（2）忽略R1及Rm时的励磁电抗Xm。

（3）转子阻和抗的折算值Rr2X。

12．一台三相绕线式感应电动机，UN=380v，fN=50Hz，星形接法，nN=1440r，已知=Ω，X1=R1=Rr2X=1Ω，Xm=40Ω，Rm略去不计，定、转子有效匝数比为4，求：

（1）满载时的转差率。

（2）由等效电路求出I1、I2和I0。

（3）满载时转子每相电动势E2的大小和频率。

（4）总机械功率P。

（5）额定电磁转矩。

第六章三相感应电动机的机械特性1.何谓三相感应电动机的固有机械特性和人为机械特性？

2.三相笼型感应电动机的起动电流一般为额定电流的4～7倍，为什么起动转矩只有额定转矩的～倍？

3.三相感应电动机能够在低于额定电压下运行吗？

为什么？

4.绕线转子感应电动机在起动时转子电路中串入起动电阻，为什么能减小起动电流，增大起动转矩？

5.一台绕线式转子感应电动机，已知：

PN=75kw，U1N=380V，nN=720r，I1N=148A，ηN=%，cosφ=，λm=，E2N=213V，I2N=220A，试用机械特性的实用表达式绘制电动机的固有机械特性和转子串入Ω和人为机械特性。

6.深槽式感应电动机和双笼型感应电动机为什么能改变起动性能？

7.笼型感应电动机的起动方法有哪几种？

各有何优缺点？

各适用于什么条件？

8.一台三相感应电动机，已知UN=380V，IN=20A，Δ接法，cosφN=，ηN=%，nN=1450r，Ist=7，Tst=K=，λm=2，试求：

（1）电动机轴上输出的额定转矩TN。

（2）若要保证能满载起动，电*电压不能低于多少伏？

（3）若采用Y—Δ起动，Ist等于多少？

能否半载起动？

9.一台绕线转子感应电动机，已知PN=11kw，nN=1435r，E2N=243V，I2N=110A，设起动时负载转矩为Tz=，最大允许的起动转矩Tst1=，切换转矩Tst2=TN，试用解析法求起动电阻的段数的每段的电阻值。

10.题9中的电动机，采用转子串不对称电阻方法起动，求各段电阻值（每次只短接一相的一段电阻，最后一级同时短接两段电阻）。

11.一台绕线转子感应电动机，已知PN=11kw，nN=715r，E2N=163V，I2N=，Tst1=，负载转矩Tz=98N·m，求4级起动时的每级起动电阻。

12.一台三相4级的绕线转子感应电动机，f1=50Hz，转子每相电阻Rr=Ω，nN=1485r，负载转矩保持额定值不变，要求把转速下降到1050r，问转子每相中应串多大的电阻？

13.一台三相笼型感应电动机，在能耗制动时，定子绕组的接法如图所示，试决定等效的交流电流值。

14.题5的电动机，带动一位能负载，Tz=TN，今采用倒拉反接制动下放负载，要求下放转速为300r，问转子每相应串接多大电阻。

15.题5的电动机，若采用回馈制动下放负载，已知转子每相串入电阻为Ω，负载转矩为，求此时电动机的转速。

16.题5的电动机，用以起吊重物，当电动机转子转45转，重物上升1m，如要求带动额定负载的重物以8m的速度上升，求转子电路中应串接的电阻值。

17.绕线转子感应电动机PN=17kw，nN=970r，λm=，E2N=230V，I2N=33A，若要求电动机有最短起动时间，试问其转子回路应串入多大的电阻。

七章其他种类的感应电动机1.为什么单相感应电动机没有起动转矩？

单相感应电动机有哪些起动方法？

2.一台三相感应电动机，定子绕组接成星形，工作中如果一相断线，电动机能否继续工作？

为什么？

3.用什么方法可以改变分相式单相电动机的转向？

为什么？

4.串励电动机为什么能交、直两用？

单相串励电动机与值流串励电动机在结构上有什么区别？

为什么？

要改变单相串励电动机的转向，可采用什么方法？

第八章同步电机的基本类型和基本结构1.什么叫同步电机？

怎样由其极数决定它的转速，试问75r，50Hz的同步电机是几极的？

2.比较汽轮发电机和水轮发电机的结构特点。

3.为什么大容量的同步电机都采用旋转磁极式结构？

4.旋转电枢式的同步电机与直流电机有什么相似处和差别？

第九章同步发电机1.一台旋转电枢式三相同步发电机，电枢以转速n逆时针方向旋转，主磁场对电枢是什么性质的磁场？

对称负载运行时，电枢反应磁动势对电枢的转向如何？

对定子上主磁极的相对转速又是多少？

主极绕组能感应出电动势吗？

2.何谓同步发电机的电枢反应？

电枢反应的性质主要决定于什么？

试分析讨论同步发电机电枢反应为纯去磁作用、纯增磁作用、去磁兼交磁、纯交磁等五种情况。

3.试分析对称稳定运行时同步发电机内部的磁通和感应电动势，并由此画出不及饱和时的相量图。

4.三相同步发电机对称稳定运行时，在电枢电流滞后和超前于励磁电动势E0的相位差大于90°的两种情况下（即90°＜φ＜180°和﹣90°＜ψ＜﹣180°，电枢磁动势Fad和Faq各起什么作用？

5.试述交轴和直轴同步电抗的意义。

为什么同步电抗的数值一般较大，不可能做得很小？

试分析下面几种情况对同步电抗有何影响？

（1）电枢绕组匝数增加；

（2）铁心饱和程度提高；（3）气隙加大；（4）励磁绕组匝数增加。

6.为什么要把同步发电机的电枢电流分解为它的直轴分量和交轴分量？

如何分解法？

有什么物理意义？

如两个分量各等于100A，实际流过电枢绕组的电流为多少A？

在什么情况下电枢电流只有直轴分量？

在什么情况下只有交轴分量？

当一同步发电机供给纯电阻负载时，电枢电流有哪些分量？

7.一台隐极三相同步发电机，定子绕组为Y联结，UN=400V，IN=，cosφN=（滞后），Xt=Ω（不饱和值），不计电阻，当发电机运行在额定情况下时，试求：

（1）不饱和的励磁电动势E0；

（2）功率角δN；（3）电磁功率PM；（4）过载能力Km。

8.一台凸极三相同步发电机，星形联结，UN=400V，IN=，cosφN=（滞后），每相同步电抗Xd=Ω，Xq=Ω，不计电阻，试求：

（1）额定运行时的功率因数角δN及励磁电动势E0；

（2）过载能力及产生最大电磁功率的功率角。

第十章同步电动机和同步调相机1.比较同步电动机和同步发电机的相量图。

2.同步电动机的功率因数受哪些因素影响而发生变化？

试用相量图分析输出功率改变时，保持励磁不变，同步电动机的功率因数怎样变化？

3.改变励磁电流时，同步发电机和同步电动机的磁场发生什么变化？

对电*有什么影响？

4.当转子转速等于同步转速时，为什么同步电机能产生转矩，而感应电动机不能产生转矩？

为什么转子转速低于同步转速时，感应电机能产生转矩，而同步电机不能产生转矩？

5.从同步发电机过渡到电动机时，功率角δ、电流I、电磁转矩T的大小和方向有何变化？

5.一水电站供应一远距离用户，为改善功率因数添置一台调相机，此机应装在水电站内还是装在用户附近？

为什么？

6.一台三相隐极同步发电机，Y联结，UN=380V，IN=，Xt=Ω，不计电阻，若输入功率为15kw时，试求：

（1）cosφ=1时的功率角δ；

（2）相电动势E0=250V时的功率因数。

7.某工厂自6000V的电*上吸取cosφ=的电功率2000kw，今装一台同步电动机，容量为720kw，效率为，求功率因数提高为时，同步电动机的额定电流和cosφD。

8.某工厂变电所变压器的容量为2000kV·A，该厂电力设备的平均负载为1200kw，cosφ=（滞后）。

今欲新装一台500kw，cosφ=（超前），η=95%的同步电动机，问当电动机满载使全厂的功率因数是多少？

变压器过载否？

9.有一座工厂电源电压为6000V，厂中使用了许多台感应电动机，设其总输出功率为1500kw，平均效率为70%，功率因数为（滞后），由于生产需要，又增添一台同步电动机。

设当该同步电动机的功率因数为（超前）时，已将全厂的功率因数调整到1，求此同步电动机承担多少视在功率（kV·A）和有功功率（kw）。

第十一章拖动系统电动机的选择1.电机的温升、温度以及环境温度三者之间有什么关系？

电机铭牌上的温升值的含义是什么？

2.电机在实际使用中，电流、功率和温升能否超过额定值？

为什么？

3.电机的工作方式有哪几种？

试查阅国家标准—电机基本技术要求（GB755—81），说明工作制S3、S4、S5、S6、S7和S8的定义，并绘出负载图。

4.电机的容许温升取决于什么？

若两台电机的通风冷却条件不同，而其它条件完全相同，他们的容许温升是否相同？

5.同一系列中，统一规格的电机，满载运行时，他们的稳定温升是否都一样？

为什么？