廣大復習資料之電機及拖動基礎_試卷和答案

《電機與電力拖動基礎》試卷一

一、填空題（每空1分，共20分）

1、他勵直流電動機的機械特性是指在電動機處于穩(wěn)態(tài)運行的條件下轉速和電磁轉矩的關系。

2、直流電動機的起動方法有：電樞回路串電阻和降壓起動。

3、一臺接到電源頻率固定的變壓器，在忽略漏磁阻抗壓降的條件下，其主磁通的大小決定于輸入電壓的大小，而與磁路的基本無關，其主磁通與勵磁電流成正比關系。

4、變壓器帶負載運行時，若負載增大，其鐵損耗將不變，銅損耗增大（忽略漏磁阻抗壓降的影響）。

5、當變壓器負載（φ2>0）一定，電源電壓下降，則空載電流I0

減小，鐵損耗PFe減小。

6、采用短矩繞組繞組和分布繞組繞組可以有效的削弱諧波分量，同時使基波分量減�。ㄔ龃蠛蜏p�。�。

7、當s在0~1范圍內(nèi)，三相異步電動機運行于電動狀態(tài)，此時電磁轉矩性質(zhì)為驅(qū)動性質(zhì)；在小于1的范圍內(nèi)運行于發(fā)電機狀態(tài)，此時電磁轉矩性質(zhì)為制動性質(zhì)。

8、三相異步電動機根據(jù)轉子不同可分為籠型和繞線兩類。根據(jù)磁滯回線剩磁的大小，鐵磁材料分為硬磁材料和軟磁材料。3.電力拖動系統(tǒng)是由電動機拖動機械機構工作的系統(tǒng)。

4.直流電動機的勵磁方式包括他勵、并勵、串勵和復勵，其中他勵直流電動機更適合于電動機控制的場合。

5.電機繞組有兩種形式，分別為疊繞組和波繞組。使用于高電壓的為波繞組，使用于大電流的為疊繞組。

6.直流電機電樞磁場對空載主磁場的影響稱為電樞反應。

7.直流電機在主磁極之間常安裝換向極改善換向。換向極的位置恰好也是幾何中性線的位置。

8.從機械特性上看，第一象限為電動機的正向電動狀態(tài)，第四象限為電機的反向制動狀態(tài)。

9.他勵直流電動機的機械特性為硬特性，串勵直流電動機的機械特性為軟特性。（硬、軟）

10.勵磁繞組斷線的他勵直流電動機，空載起動時，將出現(xiàn)飛車10.勵磁繞組斷線的他勵直流電動機，空載起動時，將出現(xiàn)飛車情況。情況。

11.一臺三相變壓器的變比為相電壓之比。

12.額定電壓為440V/110V的單相變壓器，高壓邊漏電抗16，折合到二次側后大小為1。

15.多臺三相變壓器并聯(lián)運行時，應該滿足的條件是聯(lián)結組號相同、額定電壓和變比相同、

短路阻抗相同和阻抗角相同。

1.三相交流繞組通入對稱的三相交流電流將產(chǎn)生幅值（或轉速）不變，空間旋轉的磁動勢。如果想要改變磁場的旋轉方向，可以通過改變電流相序來實現(xiàn)。2.某三相交流繞組，36個元件，2對極，60度相帶，若2，3，4號槽屬于A相帶，則14號槽屬于C相帶；若為120度相帶，且7號槽也屬于A相帶，則號槽屬于C相帶。

3.三相異步電動機根據(jù)轉子結構的不同，分為籠型異步電動機和繞線型異步電動機；同步電動機根據(jù)轉子結構的不同分為隱極同步電動機和凸極同步電動機。4.三相異步電動機Y132M-6，50Hz，轉差率為-0.2，則轉速為1200r/min，轉子側頻率為10Hz，該電機處于發(fā)電機（或回饋）運行狀態(tài)。

5.三相異步電動機參數(shù)測定實驗中，空載實驗的損耗包括定子銅損、鐵損耗和機械損耗。實驗過程中，機械損耗是不變損耗。

6.異步電動機的轉差功率指的是轉子銅損耗，定子電壓降低時，該功率值增大。7.根據(jù)集膚效應的原理，采用深槽電機可以提高異步電動機的起動性能。8.異步電動機變頻調(diào)速中，基速以上的調(diào)節(jié)屬于恒功率調(diào)速。9.同步電機的運行方式包括發(fā)電機、電動機和補償機。

10.在同步電機的勵磁系統(tǒng)中，無刷勵磁系統(tǒng)指的是旋轉整流器勵磁系統(tǒng)。11.如果空載運行的同步發(fā)電機氣隙增大，而勵磁電流不變，端電壓將降低；如果異步電動機氣隙增大，而電源電壓不變，功率因數(shù)將降低。

1.單相交流繞組通入單相交流電流將產(chǎn)生空間位置不變，幅值變化的磁動勢。如果想要獲得恒定的磁場，可以在繞組中通入直流電流來實現(xiàn)。

2.某三相交流繞組，24個元件，2對極，60度相帶，若3，4號槽屬于Z相帶，則14號槽屬于A相帶；若為120度相帶，且1~4號槽屬于A相帶，則14號槽屬于A相帶。

3.三相異步電動機根據(jù)轉子結構的不同，分為籠型異步電動機和繞線型異步電動機；同步電動機根據(jù)轉子結構的不同分為隱極同步電動機和凸極同步電動機。4.三相異步電動機Y132M-4，60Hz，轉差率為0.04，則轉速為1728r/min，轉子側頻率為24Hz，該電機處于電動機運行狀態(tài)。

5.三相異步電動機參數(shù)測定實驗中，定子繞組電阻為提前獲得的參數(shù)，參數(shù)測定實驗包括空載實驗和堵轉實驗。

6.異步電動機的轉差功率指的是轉子銅損耗，變轉差調(diào)速中，轉差增大，則該損耗增大。

7.根據(jù)集膚效應的原理，采用深槽電機可以提高異步電動機的起動性能。

8.異步電動機變頻調(diào)速中，如果向基速以下調(diào)節(jié)采用壓頻恒比方式，則屬于恒轉矩調(diào)速。

9.同步發(fā)電機在正常勵磁（功率因數(shù)為1）的基礎上增大勵磁電流，將輸出滯后的無功。

10.在同步電機的勵磁系統(tǒng)中，旋轉整流器勵磁系統(tǒng)又被稱為無刷勵磁系統(tǒng)。二、判斷題（每題2分，共20分）

1、一臺直流發(fā)電機若把電樞固定，而電刷與磁極同時旋轉，則在電刷兩端仍能得到直流電壓。（對）

2、直流電動機的人為特性都比固有特性軟（錯）

3、直流電動機串多級電阻起動，在起動過程中，每切除一級起動電阻時，電樞電流都會突變。（對）

4、一臺變壓器原邊電壓U1不變，副邊接電阻性負載或接電感性負載，如負載電

流相等，則兩種情況下，副邊電壓也相等。（錯）5、變壓器在原邊外加額定電壓不變的情況下，副邊電流大，導致原邊電流也大，因此變壓器的主磁通也大。（錯）

6、交流發(fā)電機正常發(fā)電以后可以斷掉直流勵磁電源。（錯）7、改變電流相序可以改變?nèi)�相旋轉磁通勢的轉向。（對）8、不管異步電動機轉子是旋轉，還是靜止，定、轉子磁通勢都是相對靜止的（錯）9、三相異步電動機的最大磁通勢Tm的大小與轉子電阻rm阻值無關。（對）10、三相異步電動機的變極調(diào)速只能用在籠型轉子電動機上。（對）二、簡答題（每題5分，共20分）

1、簡述異步測速發(fā)電機的剩余電壓誤差產(chǎn)生原因及解決辦法？答：由于加工、裝配過程中存在機械上的不對稱及定子磁性材料性能的不一致性，使得測速發(fā)電機轉速為零時，實際輸出電壓并不為零，此時的輸出的電壓叫剩余電壓。剩余電壓的存在引起的測量誤差稱為剩余電壓誤差。減小剩余電壓誤差的方法是選擇高質(zhì)量各方向性一致的磁性材料，在機加工和裝配過程中提高機械精度，也可以通過裝配補償繞組的方法加以補償。

2、為什么采用短矩繞組可以改變電動勢波形？

圖中實線表示表示整矩繞組情況，這時五次諧波磁場在線圈兩個有效邊中感應電動勢大小相等，方向相反，沿線圈回路，正好相加。如果把節(jié)矩縮短1/5τ，如圖中虛線所示，兩個有效邊中五次諧波電動勢大小、方向都相等，沿回路正好抵消，合成電動勢為零。3、試繪出單相變壓器“T”型等效電路圖。4、電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件是什么？

答：必要條件：電動機的機械特性與負載特性必須有交點，即Tem=TL.。充分條件：在交點的轉速以上存在TemTL.

三、計算題（第一題10分，第二、三題每題15分，共40分）

1、他勵直流電動機的UN=220V,IN=207.5A,Ra=0.067Ω,試問：（1）直接起動時的起動電流是額定電流的多少倍?（2）如限制起動電流為1.5IN，電樞回路應串入多大的電阻？解：（1）直接起動的電流Ist=UN/Ra=220/0.067=3283.6AIst/IN=3283.6/207.5=15.8

（2）Ist1=1.5×IN=1.5×207.5=311.25A=UN/(Ra+Rst)由此可得：Rst=0.64Ω

2、一臺三相籠型異步電動機的額定數(shù)據(jù)為：PN=125KW，Nn=1460r/min,UN=380V，Y聯(lián)結，IN=230A，起動電流倍數(shù)ki=5.5，起動轉矩倍數(shù)kst=1.1，過載能力λT=2.2，設供電變壓器限制該電動機的最大起動電流為900A，問：（1）該電動機可否直接起動？（2）采用電抗器降壓起動，起動電抗xst值應為多少？（3）串入（2）中的電抗器時能否半載起動？解：（1）直接起動電流為：Ist=kiIN=5.5×230A=1265A>900A

所以不能采用直接起動。

（2）定子串電抗器后，起動電流限制為900A則：α=Ist/Ist=1265/900=1.4

短路阻抗為：Zs=√rs+xs=UN/

223×Ist=380/

3×12=0.173Ω

所以rs=0.3Zs=0.3×0.173=0.052Ω

xs=√Zs2-rs2=√0.1732-0.05220.165Ω應串接電抗值：

xst=√α2xs2+(α2-1)rs2-xs=√1.42×0.1652+(1.42-1)×0.0522－0.165=0.072Ω

（3）串入xst=0.072Ω時的起動轉矩為

Tst=1/α2Tst=1/α2kstTN1=1.42×1.1×TN=0.56TN因為，Tst=0.56TN>TN=0.5TN所以可以半載起動

3、一臺三相異步電動機接到50HZ的交流電源上，其額定轉速nN=1455r/min，試求：（1）該電動機的極對數(shù)p；（2）額定轉差S（3）額定轉速運行時，轉子電動勢的頻率。

解：（1）因異步電動機額定轉差率很小，故可根據(jù)電動機的額定轉速nN=1455r/min,直接判斷出最接近nN的氣隙旋轉磁場的同步轉速n1=1500r/min,于是p=60f/n1=(60×50)/1500=2

或p=60f/n1≈60f/n=(60×50)/1455=2.06取p=2

（2）sN=(n1－n)/n1=(1500－1455)/1500=0.03（3）f2=sNf1=0.03×50HZ=1.5HZ

1.（本題10分）某他勵直流電動機的額定數(shù)據(jù)為PN=54kW，UN=220V，IN=270A，nN=1150r/min，請估算感應電動勢再畫出固有機械特性。

2.（本題8分）畫圖判斷變壓器的聯(lián)結組號。如果將副邊的首端和尾端調(diào)換，又是什么聯(lián)結組號？

3.（本題7分）畫出直流電動機結構原理圖，標出感應電動勢、

勵磁電流、電樞電流的方向，確定換向極極性及換向極繞組電流方向。（假設轉子逆時針旋轉）

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電機與拖動試卷及參考答案

一、、填空題（每空1分，共30分）

1．直流發(fā)電機中的電磁轉矩方向與轉子的旋轉方向（相反），因此電磁轉矩為（阻力）轉矩；直流電動機中的電磁轉矩方向與轉子的旋轉方向（相同），因此電磁轉矩為（動力）轉矩。

2．接觸器主要由（電磁機構）、（觸點系統(tǒng)）、（滅弧裝置）等三大部分組成。3．空氣阻尼式時間繼電器主要由（電磁機構）、（觸點系統(tǒng)）和（延時機構）三部份組成。若要將通電延時型改成斷電延時型，只需將（電磁機構翻轉180度）。4、用Y-△降壓起動時,起動電流為直接用△接法起動時的（1/3）,所以對降低（起動電流）很有效。但啟動轉矩也只有直接用△接法啟動時（1/3），因此只適用于空載或輕載啟動。

5．反接制動時，當電機轉速接近于（0）時，應及時（切斷電源），防止電機（反轉）。

6、伺服電動機為了防止（反轉）現(xiàn)象的發(fā)生，采用（增大轉子電阻）的方法。7、步進電動機是一種把（電脈沖）信號轉換成（角位移或線位移）信號的控制電機。

8．分磁環(huán)的作用是使（產(chǎn)生的合成吸力始終大于彈簧的反作用力），以消除（銜鐵的振動和噪聲）現(xiàn)象；三相交流電磁機構是否需要分磁環(huán)（不需要）。9．單相異步電動機定子繞組中產(chǎn)生的磁場是（脈動磁場），可分解為（正向旋轉磁場）和（反向旋轉磁場）兩部分。

10．熔斷器又叫保險絲，用于電路的（短路）保護，使用時應（串）接在電路中。

二、判斷題（每小題1分，共10分）。

（×）1．一臺額定電壓為220V的交流接觸器在交流220V和直流220V的電源上均可使用。

（×）2．三相籠型異步電動機的電氣控制線路，如果使用熱繼電器作過載保護，就不必再裝設熔斷器作短路保護。

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（×）3．交流電動機由于通入的是交流電，因此它的轉速也是不斷變化的，而直流電動機則其轉速是恒定不變的。

（×）4．轉差率S是分析異步電動機運行性能的一個重要參數(shù)，當電動機轉速越快時，則對應的轉差率也就越大。

（×）5．三相異步電動機不管其轉速如何改變，定子繞組上的電壓、電流的頻率及轉子繞組中電勢、電流的頻率總是固定不變的。

（×）6．使用并勵電動機時，發(fā)現(xiàn)轉向不對，應將接到電源的兩根線對調(diào)以下即可。

（×）7．電流、電壓互感器屬于特殊變壓器。電壓互感器二次側禁止開路，電流互感器二次側禁止短路。

（√）8．三相異步電動機在起動時，由于某種原因，定子的一相繞組斷路，電動機還能起動，但是電動機處于很危險的狀態(tài)，電動機很容易燒壞。

（√）9．刀開關安裝時，手柄要向上裝。接線時，電源線接在上端，下端接用電器。

（×）10．單相電機一般需借用電容分相方能起動，起動后電容可要可不要。

三、簡述題（每小題5分，共15分）

1．直流電動機為什么不能直接起動？如果直接起動會引起什么后果？（5分）答：起動瞬間轉速n=0，電動勢Ea=CeΦn=0，最初起動電流INUNRa。若直接起動，由于Ra很小，Ist會達到十幾倍甚至幾十倍的額定電流，造成電機無法換向，同時也會過熱，因此不能直接起動。2．異步電動機中的空氣隙為什么做得很小？

答：異步電動機氣隙小的目的是為了減小其勵磁電流（空載電流），從而提高電動機功率因數(shù)。因異步電動機的勵磁電流是由電網(wǎng)供給的，故氣隙越小，電網(wǎng)供給的勵磁電流就小。而勵磁電流又屬于感性無功性質(zhì)，故減小勵磁電流，相應就能提高電機的功率因數(shù)。

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3．變壓器一次繞組若接在直流電源上，二次側會有穩(wěn)定的直流電壓嗎，為什么？答：不會。因為直流電源加在變壓器一次繞組上，將產(chǎn)生直流電流，在鐵心中建立恒定磁通，恒定磁通不會在二次繞組中產(chǎn)生穩(wěn)定的感應電動勢。

另外，如加上和額定交流電壓相同的直流電壓，由于電感對直流相當于短路，故此時只有繞組電阻限制電流，電流將很大，并將燒毀變壓器。

四、作圖題（共21分）

1．已知三相變壓器的接線圖，作出原、副邊的電壓相量圖，并判別它的聯(lián)接組別。（9分）

該三相變壓器的聯(lián)接組別是Y△11。

2．按設計思路自行設計三相籠型異步電動機按時間原則控制的電動機可逆運行直流制動電路圖,要求有必要的保護環(huán)節(jié)。（12分）

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五、計算題（24分）

1．有一臺籠形異步電動機，PN20kW，IstIN6.5，如果變壓器容量為

SN560kVA，問能否直接起動？（4

分）

IQIN34SN4PN解：判斷電機能否直接起動的依據(jù)是滿足公式：

34SN4PN34560420

IQIN6.5，

7.75

所以滿足上面的公式，此電動機可以直接起動。

2．并勵電動機的UN=220V，IN=122A，Ra=0.15Ω，Rf=110Ω，nN=960r/min。如保持額定轉矩不變，使轉速下降到750r/min，求需在電樞電路中串入電阻Rc的阻值？（8分）解：串入電阻前：IfEaUNUNRf2201*02AIaINIf1222110A

IaRa2201*00.15203.5V

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串入電阻調(diào)速后：

EaEa"CEn"CEnNn"nN750960因此Ea"159V

由于額定轉矩不變，TeCTIa，所以Ia保持不變。

EaUNIaRa所以Ra""""UNEaIa"2201*91200.51

RcRaRa0.510.150.36

3．已知一臺三相異步電動機的額定數(shù)據(jù)如下：

PNIst=4.5KW,nN=950r/min,N=84.5%,cosN=0.8,起動電流與云額定電流之比/IN=5，=2，起動轉距與額定轉距之比Tst/TN=1.4，額定電壓220/380V，

接法星/三角，f1=50Hz。求（1）磁極對數(shù)p；（2）額定轉差率sN；(3)額定轉距TN；（4）三角形聯(lián)結和星形聯(lián)結時的額定電流IN；（5）起動電流Ist；（6）起動轉距Tst。（12分）解：（1）n160f1p3000p,當p1時，n13000r/min當p2時，

n11500r/min

當p3時，n1100r0/min而nN950r/min，所以取p3，此時

n1100r0/min

（2）SNn1nNn1100095010000.05（3）TN9.55PNPNnN9.55450095045.2Nm

（4）三角形聯(lián)結時INPN3UN3UNcosNN450033800.80.845450010.1A

星形聯(lián)結時INcosNN32200.80.84517.47A

（5）三角形聯(lián)結時IQ5IN510.150.5A

星形聯(lián)結時IQ5IN517.4787.35A（6）TQTN245.290.4Nm

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