电机学资料2.docx

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电机学资料2

直流电机

一、填空题：

1、并励直流发电机自励建压的条件是  主磁路存在剩磁；励磁绕组电流产生的磁通方向与剩磁方向一致；励磁回路的总电阻必须小于临界电阻  。

2、可用下列关系来判断直流电机的运行状态，当  EaU  时为发电机状态。

3、直流发电机的绕组常用的有  叠绕组  和  波绕组  两种形式，若要产生大电流，绕组常采用  叠  绕组。

4、直流发电机电磁转矩的方向和电枢旋转方向  相反  ，直流电动机电磁转矩的方向和电枢旋转方向  相同  。

5、单迭和单波绕组，极对数均为p时，并联支路数分别是  2p  ，  2  。

6、直流电机的电磁转矩是由  气隙磁通  和  电枢电流  共同作用产生的。

7、直流电机电枢反应的定义是  电枢磁动势对励磁磁动势的作用  ，当电刷在几何中线时，电动机产生  交磁  性质的电枢反应，其结果使  气隙磁场发生畸变  和  对主磁场起去磁作用  ，物理中性线  逆电枢旋转  方向偏移。

二、判断题

1、一台并励直流发电机，正转能自励，若反转也能自励。

（×）

2、一台直流发电机，若把电枢固定，而电刷与磁极同时旋转，则在电刷两端仍能得到直流电压。

（√）

3、一台并励直流电动机，若改变电源极性，则电机转向也改变。

（×）

4、直流电动机的电磁转矩是驱动性质的，因此稳定运行时，大的电磁转矩对应的转速就高。

（×）

5、一台接到直流电源上运行的直流电动机，换向情况是良好的，若改变电枢两端的极性来改变转向，换向极线圈不改接，则换向情况变坏。

（×）

三、选择题

1、直流发电机主磁极磁通产生感应电动势存在于（①）中。

①电枢绕组；②励磁绕组；③电枢绕组和励磁绕组

2、直流发电机电刷在几何中线上，如果磁路不饱和，这时电枢反应是（③）

①去磁；②助磁；③不去磁也不助磁。

3、如果并励直流发电机的转速上升20%，则空载时发电机的端电压U0升高（②）。

①20%；②大于20%；③小于20%。

4、直流电机公式Ea=CeΦn,和Tem=CTΦIa中磁通是指（②）。

①空载时每极磁通；②负载时每极磁通；③负载时所有磁极的磁通总合。

5、一台并励直流电动机拆装不慎，变动了电刷的位置，以致负载增大时转速越来越高，其原因是：

（①）。

①电刷逆着电枢转向移动了一个角度；

②电刷顺着电枢转向移动了一个角度；

③励磁回路电阻太大；

④电源电压越来越高。

四、简答题

1、直流电动机的励磁方式有哪几种？

试画图说明。

答：

（a）他励电动机

（b）并励电动机

（c）串励电动机

（d）复励电动机

2、如何确定换向极的极性，换向极绕组为什么要与电枢绕组相串联？

答：

    使换向极产生的磁通与电枢反应磁通方向相反。

对直流发电机，换向极的极性和电枢要进入的主磁极极性相同；对直流电动机，换向极的极性和电枢要进入的主磁极极性相反。

    换向极绕组与电枢绕组相串联的原因是：

随着电枢磁场的变化，换向极的磁场也随之变化，在任何负载下都能抵消电枢反应得影响。

3、试比较他励和并励直流发电机的外特性有何不同？

并说明影响曲线形状的因素。

答：

    并励直流发电机的外特性比他励直流发电机的外特性硬。

影响他励直流发电机外特性的因素有：

（1）、随着电枢电流的增加，电枢电阻上的压降增大，使电压下降。

（2）、随着电枢电流的增加，去磁电枢反应作用加大，使磁通减小，电压进一步下降。

影响并励直流发电机外特性的因素有：

（1）、随着电枢电流的增加，电枢电阻上的压降增大，使电压下降。

（2）、随着电枢电流的增加，去磁电枢反应作用加大，使磁通减小，电压下降。

（3）、由于电压下降，使励磁电流下降，磁通减小，电压进一步下降。

4、一台并励直流发电机并联于电网上，若原动机停止供给机械能，将发电机过渡到电动机状态工作，此时电磁转矩方向是否改变？

旋转方向是否改变？

答：

    电磁转矩方向改变，电动机旋转方向不改变。

一、填空题：

1、他励直流电动机的固有机械特性是指在  U=UN，Φ=ΦN，电枢回路不串电阻的  条件下，  转速n  与  电磁转矩Tem  的关系。

2、直流电动机的起动方法有  降压起动、电枢回路串电阻起动  。

3、如果不串联制动电阻，反接制动瞬间的电枢电流大约是电动状态运行时电枢电流的  2  倍。

4、当电动机的转速超过  理想空载转速  时，出现回馈制动。

5、拖动恒转负载进行调速时，应采用  降压或电枢回路串电阻  调速方法，而拖动恒功率负载时应采用  弱磁  调速方法。

二、判断题

1、直流电动机的人为特性都比固有特性软。

（×）

2、直流电动机串多级电阻起动。

在起动过程中，每切除一级起动电阻，电枢电流都将突变。

（√）

3、提升位能负载时的工作点在第一象限内，而下放位能负载时的工作点在第四象限内。

（√）

4、他励直流电动机的降压调速属于恒转矩调速方式，因此只能拖动恒转矩负载运行。

（×）

5、他励直流电动机降压或串电阻调速时，最大静差率数值越大，调速范围也越大。

（√）

三、选择题

1、电力拖动系统运动方程式中的GD2反映了：

（②）

①旋转体的重量与旋转体直径平方的乘积，它没有任何物理意义；

②系统机械惯性的大小，它是一个整体物理量；

③系统储能的大小，但它不是一个整体物理量。

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了变化，那么这条人为特性一定是：

（③）

①串电阻的人为特性；②降压的人为特性；③弱磁的人为特性。

3、直流电动机采用降低电源电压的方法起动，其目的是：

（②）

①为了使起动过程平稳；②为了减小起动电流；③为了减小起动转矩。

4、当电动机的电枢回路铜损耗比电磁功率或轴机械功率都大时，这时电动机处于：

（②）

①能耗制动状态；②反接制动状态；③回馈制动状态。

5、他励直流电动机拖动恒转矩负载进行串电阻调速，设调速前、后的电枢电流分别为I1和I2，那么：

（②）。

①I1I2。

四、简答题

1、电力拖动系统稳定运行的条件是什么？

答：

电动机的机械特性必须与负载转矩特性有交点，而且在交点处，满足

2、何为电动机的充分利用？

答：

电动机的充分利用是指电动机在调速过程中，无论转速怎样，电枢电流都为额定值。

变压器

一、填空题：

1、一台接到电源频率固定的变压器，在忽略漏阻抗压条件下，其主磁通的大小决定于  外加电压  的大小，而与磁路的  材料和结构  基本无关，其主磁通与励磁电流成  非线性  关系。

。

2、变压器铁心导磁性能越好，其励磁电抗越  大  ，励磁电流越  小  。

3、变压器带负载运行时，若负载增大，其铁损耗将  不变  ，铜损耗将  增大  。

4、当变压器负载（φ2>0°）一定，电源电压下降，则空载电流I0  相反  ，铁损耗

PFe  相同  。

5、一台2kVA,400/100V的单相变压器，低压侧加100V，高压侧开路测得I0=2A；P0=20W；当高压侧加400V，低压侧开路，测得I0=  0.5  A，P0=  20  。

6、变压器短路阻抗越大，其电压变化率就  大  ，短路电流就  小  。

7、变压器等效电路中的xm是对应于  主磁通的  电抗，Rm是表示  铁心损耗的等效  电阻。

8、两台变压器并联运行，第一台先达满载，说明第一台变压器短路阻抗标么值比第二台  小  。

9、三相变压器的联结组别不仅与绕组的  绕向  和  首末端标记 有关，而且还与三相绕组的  连接方式 有关。

10、变压器空载运行时功率因数很低，这是由于  建立磁场的无功功率远大于损耗的有功功率  。

二、判断题

1、一台变压器原边电压U1不变，副边接电阻性负载或接电感性负载，如负载电流相等，则两种情况下，副边电压也相等。

（×）

2、变压器在原边外加额定电压不变的条件下，副边电流大，导致原边电流也大，因此变压器的主要磁通也大。

（×）

3、变压器的漏抗是个常数，而其励磁电抗却随磁路的饱和而减少。

（√）

4、自耦变压器由于存在传导功率，因此其设计容量小于铭牌的额定容量。

（√）

5、使用电压互感器时其二次侧不允许短路，而使用电流互感器时二次侧则不允许开路。

（√）

三、选择题

1、1、变压器空载电流小的原因是：

（③）。

①一次绕组匝数多，电阻很大；

②一次绕组的漏抗很大；

③变压器的励磁阻抗很大；

④变压器铁心的电阻很大。

2、变压器空载损耗：

（④）

①全部为铜损耗；②全部为铁损耗；

③主要为铜损耗；④主要为铁损耗

3、一台变压器原边接在额定电压的电源上，当副边带纯电组负载时，则从原边输入的功率：

（③）。

①只包含有功功率；②只包含无功功率；

③既有有功功率又有无功功率；④为零。

4、变压器中，不考虑漏阻抗压降和饱和的影响，若原边电压不变，铁心不变，而将匝数增加，则励磁电流：

（②）。

①增加；②减少；③不变；④基本不变。

5、一台变压器在（③）时效率最高。

①β=1；②P0/PS=常数；③PCu=PFe；④S=SN

四、简答题

1、为什么变压器的空载损耗可近似看成铁损耗，而短路损耗可近似看成为铜损耗？

答：

    空载试验时，电源电压为额定值，铁心中的磁通密度达到正常运行时的数值，铁损耗也为正常运行时的数值，而副边没有电流，原边只有励磁电流，远小于正常运行时的数值，所以铜损耗很小，可以忽略不计，空载损耗可近似看成铁损耗；短路试验时，变压器原、副边电流达到额定电流，铜损耗为正常运行时的数值，而电压远远低于额定电压，铁心中的磁通密度远小于正常运行时的数值，因此短路损耗可近似看成为铜损耗。

2、电源频率降低，其他各量不变，试分析变压器铁心饱和程度、励磁电流、励磁电抗、漏抗和铁心损耗的变化情况。

答：

    根据

可知，电源电压不变，频率降低后，主磁通将增大，磁通密度也将增大，磁路饱和程度增加，磁导率μ降低，磁阻增大。

于是，根据磁路欧姆定律可知,产生该磁通的励磁电流将增大。

磁密增大使铁损耗增加，励磁电抗减小。

因为漏电抗

，所以原边漏电抗，副边漏电抗减小。

3、变压器的一、二次侧额定电压是如何定义的？

答：

    变压器一次侧的额定电压U1N是指规定加在一次侧的电压。

变压器的二次侧额定电压U2N是指一次侧加额定电压，二次侧空载时的端电压。

4、变压器并联运行的条件是什么？

哪一个条件要求绝对严格？

答：

（1）各变压器一、二次侧的额定电压分别相等，即变比k相等；

（2）各变压器的联结组别相同（必要条件）；

各变压器的短路阻抗标幺值

相等，短路阻抗角

也相等（或

、

分别等）。

其中第

（2）个条件要求绝对严格。

异步电机

一、填空题：

1、当s在  0~1  范围内，三相异步电机运行于电动机状态，此时电磁转矩性质为  驱动转矩  ；在  -∞~0  范围内运行于发电机状态，此时电磁转矩性质为  制动转矩  。

2、三相异步电动机根据转子结构不同可分为  笼型  和  绕线型  两类。

3、一台6极三相异步电动机接于50HZ的三相对称电源；其s=0.05，则此时转子转速为

  950  r/min，定子旋转磁动势相对于转子的转速为  50  r/min。

定子旋转磁动势相对于转子旋转磁动势的转速为  0  r/min。

4、一个三相对称交流绕组，2p=2，通入f=50Hz的三相对称交注电流，其合成磁动势为  圆形旋转  磁动势。

该磁动势的转速为  3000  r/min。

5、一个脉振磁动势可以分解为两个  幅值  和  转速  相同，而  转向  相反的旋转磁动势。

6、为消除交流绕组五次谐波电动势，若用短距绕组，其节距y应选为  

  ，此时基波短距系数为  0.951  。

7、三相异步电动机等效电路中的附加电阻

是模拟  总机械功率  的等值电阻。

8、三相异步电动机在额定负载运行时，其转差率s一般在  0.01~0.06  范围内。

二、判断题

1、不管异步电机转子是旋转，还是静止，定、转子磁动势都是相至静止的。

（√）

2、三相异步电动机转子不动时，经由空气隙传递到转子侧的电磁功率全部转化为转子铜损耗。

（√）

3、改变电流相序，可以改变三相旋转磁动势的转向。

（√）

4、通常三相笼型异步电动机定子绕组和转子绕组的相数不相等，而三相绕线转子异步电动机的定、转子相数则相等。

（√）

5、三相异步电机当转子不动时，转子绕组电流的频率与定子电流的频率相同。

（√）

三、选择题

1、若在三相对称绕组中通入

，

的三相电流，当

时，其三相基波合成磁动势的幅值位于（③）

①u相绕组的轴线上；②v相绕组的轴线上；③w相绕组的轴线上；

④在三相绕组的轴线之外的某一位置。

2、三相异步电动机的空载电流比同容量变压器大的原因是（③）

①异步电动机是旋转的；②异步电动机的损耗大；

③异步电动机有气隙；④异步电动机的漏抗。

3、三相异步电动机空载时，气隙磁通的大小主要取决于（①）

①电源电压；②气隙大小；③定、转子铁心材质；④定子绕组的漏阻抗。

4、三相异步电动机能画出像变压器那样的等效电路是由于（②）

①它们的定子或原边电流都滞后于电源电压；

②气隙磁场在定、转子或主磁通在原、副边都感应电动势；

③它们都有主磁通和漏磁通；

④它们都由电网取得励磁电流。

5、异步电动机等效电路中的电阻（R2’/s）上消耗的功率为（③）。

①轴端输出的机械功率；②总机械功率；③电磁功率；④转子铜损耗。

四、简答题

1、三相异步电动机空载运行时，电动机的功率因数为什么很低？

答：

空载时，I1=I0，其中很小一部分的有功分量用来供空载损耗，其余绝大部分的无功分量电流用来励磁，因此，空载电流属感性无功性质，因而电动机的功率因数就小。

2、三相圆形旋转磁动势的特点有哪些？

答：

①幅值恒定：

F1=

Fpm1

；

②转速：

n1=

；

③转向:

由电流超前相转向电流滞后相；

④空间位置：

当某相电流达最大值时，则旋转磁通势恰好转到该相绕组的轴线上。

3、一台异步电动机将转子卡住不转，而定子绕组上加额定电压，此时电动机的定子绕组、转子绕组中的电流及电动机的温度将如何变化？

为什么？

答：

转子不转时，n=0,s=1，此时旋转磁场以最大速度切割转子导体，转子绕组中将产生较大的感应电流，根据磁动势平衡关系，定子也产生较大电流，此时电动机的定子绕组、转子绕组中的电流超过额定电流，电动机的温度将大大增加。

4、异步电动机的定子、转子电路之间并无电的直接联系，当负载增加时，为什么定子电流和输入功率会自动增加？

答：

当负载增加时，转子转速下降，转差率上升，旋转磁场以较大速度切割转子导体，转子绕组中将产生较大的感应电流，根据磁动势平衡关系，定子也产生较大电流，此时电动机从电网输入的电功率增大。

一、填空题：

1、拖动恒转矩负载运行的三相异步电动机，其转差率s在  0~sm  范围内时，电动机都能稳定运行。

。

2、三相异步电动机的过载能力是指  Tm/TN  。

3、星形一三角形降压起动时，起动电流和起动转矩各降为直接起动时的  1/3  倍。

4、三相异步电动机进行能耗制动时，直流励磁电流越大，则补始制动转距越  大  。

5、三相异步电动机拖动恒转矩负载进行变频调速时，为了保证过载能力和主磁通不变，则U1应随f1按  正比  规律调节。

二、判断题

1、由公式Tem=CTΦmI’2cosΦ2可知，电磁转矩与转子电流成正比，因为直接起动时的起动电流很大，所以起动转矩也很大。

（×）

2、深槽式与双笼型三相异步电动机，起动时由于集肤效应而增大了转子电阻，因此具有较高的起动转矩倍数。

（√）

3、三相绕线转子异步电动机转子回路串入电阻可以增大起动转矩，串入电阻值越大，起动转矩也越大。

（×）

4、三相绕线转子异步电动机提升位能性恒转矩负载，当转子回路串接适当的电阻值时，重物将停在空中。

（√）

5、三相异步电动机的变极调速只能用在笼型转子电动机上。

（√）

三、选择题

1、与固有机械特性相比，人为机械特性上的最大电磁转矩减小，临界转差率没变，则该人为机械特性是异步电动机的：

（②）

①转子串接电阻的人为机械特性；②降低电压的人为机械特性；

③定子串接电阻的人为机械特性。

2、一台三相笼型异步电动机的数据为PN=20kW，UN=380V，λT=1.15，ki=6,定子绕组为三角形联结。

当拖动额定负载转矩起动时，若供电变压器允许起动电流不超过12IN，最好的起动方法是：

（①）

①直接起动；②Y—D降压起动；③自耦变压器降压起动。

3、一台三相异步电动机拖动额定转矩负载运行时，若电源电压下降10%，这时电动机的电磁转矩：

（①）

①Tem=TN;②Tem=0.81TN;③Tem=0.9TN。

4、三相绕线转子异步电动机拖动起重机的主钩，提升重物时电动机运行于正向电动状态，若在转子回路串接三相对称电阻下放重物时，电动机运行状态是：

（③）

①能耗制动运行；②反向回馈制动运行；③倒拉反转运行。

5、三相异步电动机拖动恒转矩负载，当进行变极调速时，应采用的联结方式为：

（①）。

①Y—YY；②D—YY；③顺串Y—反串Y。

四、简答题

1、为什么容量为几个千瓦的直流电动机不能直接起动而同容量的三相笼型异步电动机却可以直接起动？

答：

直流电动机的直接起动电流为Ist=UN/Ra,由于UN〉〉Ra,无论功率大小，起动电流都将达到额定电流的十几倍，甚至几十倍，这是电动机本身不能允许的，所以直流电动机不能直接起动。

三相笼型异步电动机的直接起动为额定电流的4~7倍，启动时间短，对电动机本身无不良影响，对于几个千瓦的异步电动机，供电变压器容量可以满足直接起动要求，所以三相笼型异步电动机可以直接起动。

2、深槽与双笼型异步电动机为什么起动转矩大而效率并不低？

答：

深槽与双笼型异步电动机起动转矩大是因为起动时，转子的转子电动势、电流的频率较高，出现集肤效应使转子电阻增大，而正常运行时，转子频率较低，集肤效应不显著，转子电阻减小为正常值，因此正常运行效率并不低。

3、定性分析三相绕线转子异步电动机转子回路突然串接电阻后降速的电磁过程，（假定拖动的是恒转矩负载）。

答：

机转子回路串接电阻前，异步电动机运行于固有机械特性的A点，转子回路突然串接电阻瞬间，由于机械惯性，转速不突变，工作点由A点变为B点，B点的电磁转矩小于A点，于是电动机开始减速，工作点由B点向C点移动。

在此期间，转速下降，电磁转矩增大，到达C点时，电磁转矩等于负载转矩，电动机在较低的转速下稳定运行，调速过程结束。

同步电机

一、填空题：

1、同步发电机的短路特性为一直线，这是因为在短路时电机的磁路  处于不饱和状态  。

2、同步发电机正常情况下并车采用  准同期法  ，事故状态下并车采用  自同期法  。

3、同步调相机又称为  同步补偿机  。

实际上就是一台  空载  运行的同步  电动机  ，通常工作于  过励  状态。

4、同步发电机带负载时，如0°<ψ<90°，则电枢反应磁通势Fad，可分解为Fad=

  FasinΨ  ，Faq=  FacosΨ  ，其中Fad电枢反应的性质为  去磁性质  ，Faq电枢反应的性质为  交磁性质  。

5、同步发电机与无穷大电网并联运行，过励时向电网输出  感性  无功功率，欠励时向电网输出  容性  无功功率。

6、一台汽轮发电机并联于无穷大电网运行，欲增加有功功率输出，应  增大进气量  ，欲增加感性无功功率输出，应  增加励磁电流  。

7、汽轮同步发电机气隙增大时,则同步电抗Xt  减小  ，电压调整率△U  减小  ，电机制造成本  增加  ，静态稳定性能  增加  。

8、当同步发电机作发电机运行时，在相位上，

  超前于  

，作电动机运行时

  滞后于  

。

二、判断题

1、凸极同步发电机由于其电磁功率中包括磁阻功率，即使该电机失去励磁，仍能稳定运行。

（√）

2、采用同步电动机拖动机械负载，可以改善电网的功率因数，为吸收容性无功功率，同步电动机通常于过励状态。

（√）

3、同步发电机过励运行较欠励运行稳定，满载运行较轻载运行稳定。

（×）

4、同步发电机采用准同期法并车，当其他条件已满足，只有频率不同时，调节发电机的转速，使其频率与电网频率相等时，合上并联开关，即可并车成功。

（×）

5、汽轮同步发电机与无穷大电网并联运行，只调节气门的开度，既可改变有功功率，又可改变无功功率。

（√）

三、选择题

1、同步发电机带容性负载时，其调整特性是一条（③）

①上升的曲线；②水平直线；③下降的曲线

2、同步发电机的V型曲线在其欠励时有一不稳定区域，而对同步电动机的V形曲线，这一不稳定区应该在（③）区域。

①I1>If0；②I1=If0；③I1

3、工作于过励状态的同步调相机，其电枢反应主要是（②）

①交轴电枢反应；②去磁的直轴电枢反应；③增磁的直轴电枢反应

4、欲增加励磁电流，则（②）

①发出的容性无功功率增加，功角减小；

②发出的感性无功功率增加，功角减小；

③发出的容性无功功率增加，功角增大；

④发出的感性无功功率增加，功角增大。

四、简答题

1、试用电路和磁路分析同步发电机带

负载时端电压下降的原因。

答：

        磁路方面：

带上φ>00的对称负载，电枢反应的性质有直轴去磁作用，故端电压会下降。

电路方面：

由电动势方程式

可知，带上φ>00的对称负载，电机本身的阻抗压降，也使端电压下降。

2、试简述功角的双重物理意义？

答：

        时间相位差：

空载电动势

与

电压之间的夹角；

空间相位差：

励磁磁动势

与定子等效合成磁动势

之间的夹角。

一、填空题：

1、单相异步电动机若无起动绕组，通电起动时，起动转矩  为零，不能自行起动  。

2、根据获得旋转磁场方式的不同，单相异步电动机可分为：

  分相电动机  和  罩极电动机  。

3、转差率的定义为：

  。

其中v1为  行波磁场的移动速度  ，v1为  次级的移动速度  。

4、磁滞式同步电动机的磁滞转矩大小与转速  无关  。

5、影响永磁同步电动机不能自行起动的主要因素有

（1）  转子本身存在惯性  ；

（2）  定、转子磁场之间转速相差过大  。

6、单相电容电动机实质上是一台  两相  异步电动机，因此起动绕组应按  长期工作  设计。

7、反应式同步电动机的转矩是依靠转子自身交直轴两个方向  磁阻不同  而产生的，故又称为  磁阻电动机  。

8、交流伺服电机的控制方式有三种，他们分别是：

  幅值控制  ，  相位控制  ,  幅相控制  。

9、线性旋转变压器的输出电压的大小与转子转角α成  正比  关系。

10、力矩式自整角机的误差主要有：

  零位误差  和  静态误差  。

二、判断题

1、三相异步电动机电源断一相时，相当于一台单相异步电动机，故不能自行起动。

（√）

2、改变极距τ和电源频率f1，均可