电机与电气控制技术自测题与答案

1第 1 章 自测题一、填空题1、变压器运行中，绕组中电流的热效应引起的损耗称为 铜 损耗；交变磁场在铁心中所引起的 磁滞 损耗和 涡流 损耗合称为 铁 损耗。其中 铁 损耗又称为不变损耗；铜损耗称为可变损耗。2、变压器空载电流的 有功 分量很小， 无功 分量很大，因此空载的变压器，其功率因数 很低 ，而且是 感 性的。3、电压互感器实质上是一个 降压 变压器，在运行中副边绕组不允许 短路 ；电流互感器是一个 升压 变压器，在运行中副绕组不允许 开路 。从安全使用的角度出发，两种互感器在运行中，其 副边 绕组都应可靠接地。4、变压器是既能变换 电压 、变换 电流 ，又能变换 阻抗 的电气设备。变压器在运行中，只要 端电压的有效值 和 频率 不变，其工作主磁通 将基本维持不变。5、三相变压器的原边额定电压是指其 原边线电压 值，副边额定电压指 副边线电压 值。6、变压器空载运行时，其 电流 很小而 铜 耗也很小，所以空载时的总损耗近似等于 变压器的铁 损耗。7、根据工程上用途的不同，铁磁性材料一般可分为 软磁性 材料； 硬磁性 材料和 矩磁性 材料三大类，其中电机、电器的铁芯通常采用 软 材料制作。8、自然界的物质根据导磁性能的不同一般可分为 非磁性 物质和 铁磁性物质 两大类。其中 非磁性 物质内部无磁畴结构，而 铁磁性 物质的相对磁导率大大于 1。9、 磁通 经过的路径称为磁路。其单位有 韦伯 和 麦克斯韦 。10、发电厂向外输送电能时，应通过 升压 变压器将发电机的出口电压进行变换后输送；分配电能时，需通过 降压 变压器将输送的 电能 变换后供应给用户。二、判断题1、变压器的损耗越大，其效率就越低。 （对）2、变压器从空载到满载，铁心中的工作主磁通和铁耗基本不变。 （对）3、变压器无论带何性质的负载，当负载电流增大时，输出电压必降低。 （错）4、电流互感器运行中副边不允许开路，否则会感应出高电压而造成事故。 （对）5、防磁手表的外壳是用铁磁性材料制作的。 （对）6、变压器是只能变换交流电，不能变换直流电。 （对）27、电机、电器的铁心通常都是用软磁性材料制作。 （对）8、自耦变压器由于原副边有电的联系，所以不能作为安全变压器使用。 （对）9、无论何种物质，内部都存在磁畴结构。 （错）10、磁场强度 H 的大小不仅与励磁电流有关，还与介质的磁导率有关。 （错）三、选择题1、变压器若带感性负载，从轻载到满载，其输出电压将会（B）A、升高； B、降低； C、不变。2、变压器从空载到满载，铁心中的工作主磁通将（C）A、增大； B、减小； C、基本不变。3、电压互感器实际上是降压变压器，其原、副方匝数及导线截面情况是（A）A、原方匝数多，导线截面小； B、副方匝数多，导线截面小 。4、自耦变压器不能作为安全电源变压器的原因是（B）A、公共部分电流太小； B、原副边有电的联系； C、原副边有磁的联系。5、决定电流互感器原边电流大小的因素是 （D ）A、副边电流； B、副边所接负载； C、变流比； D、被测电路。6、若电源电压高于额定电压，则变压器空载电流和铁耗比原来的数值将（B）A、减少； B、增大； C、不变。7、 （ D ）的说法是错误的。A、变压器是一种静止的电气设备 B、变压器可用来变换电压C、变压器可用来变换阻抗 D、变压器可用来变换频率8、变压器的分接开关是用来（ C ）A、调节阻抗 B、调节相位 C、调节输出电压 D、调节输出阻抗9、为了提高铁芯的导磁性能、减少铁损耗，中、小型电力变压器的铁芯都采用（ B ）制成。A、整块钢材 B、0.35mm 厚，彼此绝缘的硅钢片叠装C、2mm 厚，彼此绝缘的硅钢片叠装 D、0.5mm 厚，彼此不绝缘的硅钢片叠装10、单相变压器至少由（ A ）个绕组组成。A、2 个 B、4 个 C、6 个 D、3 个11、一台三相的联结组别标号为 Y、y0，其中 Y 表示变压器的 （ B ）A、高压绕组为三角形联结 B、高压绕组为星形联结3C、低压绕组为三角形联结 D、低压绕组为星形联结12、电压互感器实质上是一个（ B ）A、电焊变压器 B、降压变压器C、升压变压器 D、自耦变压器四、简答题1、变压器的负载增加时，其原绕组中电流怎样变化？铁芯中工作主磁通怎样变化？输出电压是否一定要降低？答：变压器负载增加时，原绕组中的电流将随着负载的增加而增大，铁芯中的工作主磁通基本保持不变，输出电压随着负载的增加而下降。2、若电源电压低于变压器的额定电压，输出功率应如何适当调整？若负载不变会引起什么后果？答：若电源电压低于变压器的额定电压，输出功率应向下调整，以适应电源电压的变化。若负载不变，就会引起线路上过流现象，严重时会损坏设备。3、变压器能否改变直流电压？为什么？答：变压器是依据互感原理工作的，直流下不会引起互感现象，因此不能改变直流电压。4、铁磁性材料具有哪些磁性能？答：铁磁性材料具有高导磁性、磁饱和性、剩磁性和磁滞性。5、你能说出硬磁性材料的特点吗？答：硬磁性材料由于磁滞回线包围的面积宽大，因此剩磁多、矫顽磁力大，不易磁化，一经磁化又不易去磁，一般用来制做各种人造的永久磁体。6、为什么铁芯不用普通的薄钢片而用硅钢片？制做电机电器的芯子能否用整块铁芯或不用铁心？答：铁芯不用普通的薄钢片而用硅钢片是为了增强材料的电阻率和提高其导磁率。制做电机电器的芯子是不能用整块铁芯或不用铁芯的。因为，用整块铁芯或不用铁芯造成涡流损耗过大或不能满足电气设备小电流强磁场的要求。选用硅钢片叠压制成铁芯主要是为了小电流获得强磁场的要求，同时最大程度地限制了涡流损耗。7、具有铁芯的线圈电阻为 R，加直流电压 U 时，线圈中通过的电流 I 为何值？若铁芯有气隙，当气隙增大时电流和磁通哪个改变？为什么？若线圈加的是交流电压，当气隙增大时，线圈中电流和磁路中磁通又是哪个变化？为什么？答：具有铁芯的线圈电阻为 R，加直流电压 U 时，线圈中通过的电流 I=U/R；若铁芯有气隙，当气隙增大时电流不变，根据磁路欧姆定律可知，磁通减小。若线圈加的是交流电压，当气隙增大时，根据主磁通原理可知，磁路中磁通不发生变化，根据磁路欧姆定律，线圈中电流大大增加。48、为什么电流互感器在运行时二次绕组不允许开路？而电压互感器在运行时二次绕组不允许短路？答：电流互感器运行时二次绕组不允许开路。若二次绕组开路，则电流互感器成为空载运行状态，此时一次侧绕组中流过的大电流全部成为励磁电流，铁芯中的磁通密度猛增，磁路产生严重饱和，会因铁芯过热而烧坏绕组绝缘；另一方面，由于二次绕组中因匝数很多，会产生很高的感应电压，也会将绝缘击穿，危及二次绕组中的仪表及操作人员的安全。电压互感器正常工作时降压变压器的空载运行，若运行时二次绕组短路，必将在一次侧引起很大的短路电流，致使互感器烧坏，因此绝不允许电压互感器二次绕组短路。9、电弧焊工艺对焊接变压器有何要求?如何满足这些要求？电焊变压器的结构特点有哪些？答：电弧焊接工艺对焊接变压器的要求是：为保证容易起弧，二次侧空载电压在6075V 之间，最高空载电压小于 85V；负载运行时具有陡降的外特性，即当负载电流增大时，二次侧输出电压应急剧下降，通常在额定运行时输出电压约 30V 左右；为了满足不同焊接材料，工件大小和不同规格焊条要求，焊接电流可在一定范围内调节；短路时的电流不应过大，且焊接电流稳定。基于上述要求，弧焊变压器的一次、二次绕组分装在两个铁芯柱上，并采用串联可变电抗器改变弧焊电流，以达到起弧和起弧后电压迅速下降，且短路电流与额定电流相差不多，具有陡降外特性的目的。10、自耦变压器的结构特点是什么? 使用自耦变压器的注意事项有哪些?答：自耦变压器的结构特点是它不仅一次、二次具有磁耦合关系，而且一次、二次电路也有直接联系，因此自耦变压器不能用作安全变压器使用。五、计算题1、一台容量为 20kVA 的照明变压器，它的电压为 6600V/220V，问它能够正常供应 220V、40W 的白炽灯多少盏？能供给 、电压为 220V、功率 40W 的日光6.0cos灯多少盏？（10 分）解：能够正常供应 220V、40W 的白炽灯数为：2000040=500 盏；能供给 、220V、40W 的日光灯数为：200000.640=300 盏6.0cos2、已知输出变压器的变比 k=10，副边所接负载电阻为 8，原边信号源电压为10V，内阻 R0=200，求负载上获得的功率。 （8 分）解：Z 1r=1028=800 I1=10/(800+200)=0.01A I2=I110=0.1A P=0.128=0.08W第 2 章 自测题一、填空题51、根据工作电源的类型，电动机一般可分为 直流 电动机和 交流 电动机两大类；根据工作原理的不同，交流电动机可分为 同步 电动机和 异步 电动机两大类。2、异步电动机根据转子结构的不同可分为 鼠笼 式和 绕线 式两大类。它们的工作原理 相同 。 异步 式电机调速性能较差， 绕线 式电机调速性能较好。3、三相异步电动机主要由 定子 和 转子 两大部分组成。电机的铁心是由相互绝缘的 硅钢 片叠压制成。电动机的定子绕组可以联接成 星形 或 三角形 两种方式。4、分析异步电动机运行性能时，接触到的三个重要转矩分别是 额定电磁 转矩、 最大电磁 转矩和 起动电磁 转矩。其中 最大电磁 转矩反映了电动机的过载能力。5、旋转磁场的旋转方向与通入定子绕组中三相电流的 相序 有关。异步电动机的转动方向与 定子旋转磁场 的方向相同。旋转磁场的转速决定于电动机的 极对数和电源频率 。6、转差率是分析异步电动机运行情况的一个重要参数。转子转速越接近磁场转速，则转差率越 小 。对应于最大转矩处的转差率称为 临界 转差率。7、若将额定频率为 60Hz 的三相异步电动机，接在频率为 50Hz 的电源上使用，电动机的转速将会 大于 额定转速。改变 频率 或 电机极对数 可改变旋转磁场的转速。8、电动机常用的两种降压起动方法是 Y- 降压 起动和 自耦补偿降压 起动。 9、三相鼠笼式异步电动机名称中的三相是指电动机的 定子绕组为三相 ，鼠笼式是指电动机的 转子结构是鼠笼型 ，异步指电动机的 转速与旋转磁场转速不同步 。10、降压起动是指利用起动设备将电压适当降低 后加到电动机的定子绕组上进行起动，待电动机达到一定的转速后，再使其恢复到 额定值 下正常运行。11、异步电动机的调速可以用改变 极对数 、 电源频率 和 改变转差率 三种方法来实现。其中 变频 调速是发展方向。12、单相异步电动机的磁场是一个 脉振磁场 ，因此不能 自行起动 ，为获得旋转磁场，单相异步电动机采用了 电容分相 式和 罩极 式。二、判断题1、当加在定子绕组上的电压降低时，将引起转速下降，电流减小。 （错）2、电动机的电磁转矩与电源电压的平方成正比，因此电压越高电磁转矩越大。 （错）3、起动电流会随着转速的升高而逐渐减小，最后达到稳定值。 （对）4、异步机转子电路的频率随转速而改变，转速越高，则频率越高。 （错）5、电动机的额定功率指的是电动机轴上输出的机械功率。 （对）66、电动机的转速与磁极对数有关，磁极对数越多转速越高。 （错）7、鼠笼式异步机和绕线式异步机的工作原理不同。 （错）8、三相异步机在空载下启动，启动电流小，在满载下启动，启动电流大。 （对）9、三相异步电动机在满载和空载下起动时，起动电流是一样的。 （错）10、单相异步机的磁场是脉振磁场，因此不能自行起动。 （对）三、选择题1、电动机三相定子绕组在空间位置上彼此相差（ B ）A、60电角度； B、120电角度； C、180电角度； D、360 电角度。2、工作原理不同的两种交流电动机是（ B ） 。A、鼠笼式异步机和绕线式异步机 B、异步电动机和同步电动机3、 绕线式三相异步机转子上的三个滑环和电刷的功用是（ C ） 。A、 联 接 三 相 电 源 B、 通 入 励 磁 电 流C、 短 接 转 子 绕 组 或 接 入 起 动 、 调 速 电 阻4、三相鼠笼式异步机在空载和满载两种情况下的起动电流的关系是（ A ） 。A、满载起动电流较大 B、空载起动电流较大 C、二者相同5、三相异步电动机的旋转方向与通入三相绕组的三相电流（ C ）有关。A、大小； B、方向； C、相序； D、频率。6、三相异步电动机旋转磁场的转速与（ C ）有关。A、负载大小； B、定子绕组上电压大小；C、电源频率； D、三相转子绕组所串电阻的大小。7、三相异步电动机的电磁转矩与（ B ）A、电压成正比； B、电压平方成正比；C、电压成反比； D、电压平方成反比。8、三相异步电动机的起动电流与起动时的（ B ）A、电压成正比； B、电压平方成正比；C、电压成反比； D、电压平方成反比。9、能耗制动的方法就是在切断三相电源的同时（ D ）A、给转子绕组中通入交流电； B、给转子绕组中通入直流电；7C、给定子绕组中通入交流电； D、给定子绕组中通入直流电。10、在起重设备中常选用（ B ）异步电动机。A、鼠笼式 B、绕线式 C、单相四、简答题1、三相异步电动机在一定负载下运行，当电源电压因故降低时，电动机的转矩、电流及转速将如何变化？答：当电源电压因故降低时，T=T L 的平衡被打破，转速下降，转差率上升，导致转子电流增大、定子电流增大，增大的结果使电磁转矩重新上升以适应负载阻转矩的需要，重新平衡时，转速将重新稳定，只是转速较前低些。2、三相异步电动机电磁转矩与哪些因素有关？三相异步电动机带动额定负载工作时，若电源电压下降过多，往往会使电动机发热，甚至烧毁，试说明原因。答：三相异步电动机的电磁转矩 TK TI2 cos2，由公式可看出，T 与每极下工作主磁通的大小及转子电流的有功分量有关。当三相异步电动机带动额定负载工作时，若电源电压下降过多时，导致电磁转矩严重下降，电动机转速下降甚至停转，从而造成转差率大大上升，其结果使电动机的转子电流、定子电流都大幅增加，造成电动机过热甚至烧毁。3、有的三相异步电动机有 380/220V 两种额定电压，定子绕组可以接成星形或者三角形，试问何时采用星形接法？何时采用三角形接法？答：三相异步电动机额定电压有 380/220V 两种时，说明它在 380V 线电压情况下定子绕组要接成 Y 形，在 220V 线电压情况下定子绕组要接成 形，即同一台电动机无论在哪种额定电压下，其每相绕组上的额定电压应保持相同。4、在电源电压不变的情况下，如果将三角形接法的电动机误接成星形，或者将星形接法的电动机误接成三角形，将分别出现什么情况？答：如果将 接的电动机误接成 Y 形，当电源电压不变时，电动机各相绕组上的电压和各相负载中的电流只有额定值的 0.577 倍，线电流只有额定值的 1/3，电动机将不能正常工作；如果将 Y 接的电动机误接成 形，当电源电压不变时，电动机各相绕组上的电压和各相负载中的电流则是额定值的 1.732 倍，线电流是额定值的 3 倍，因此电动机将会因过电流而烧毁。5、如何改变单相异步电动机的旋转方向？答：若要改变单相异步电动机的旋转方向，只需将起动绕组和工作绕组的位置变换一下即可。6、当绕线式异步电动机的转子三相滑环与电刷全部分开时，此时在定子三相绕组上加上额定电压，转子能否转动起来？为什么？答：当绕线式异步电动机的转子三相滑环与电刷全部分开时，此时在定子三相绕组上加上额定电压，转子也不能转动。因为，此时转子电路处开路状态，不能感应电流，也不能成为载流导体而受力转动。87、为什么异步电动机工作时转速总是小于同步转速？如何根据转差率来判断异步电机运行状态？答：异步电动机也称为感应电动机，当它的转子绕组和气隙中的旋转磁场产生切割时，在转子绕组中感应电流，感应电流受旋转磁场作用后产生电磁转矩从而使电动机转动。如果异步电动机工作时的转速达到了同步转速，则没有了相对切割运动，因此就不会在转子绕组中感应电流，也不会产生电磁转矩而转动了。转差率等于 0 时，电动机处静止状态，转差率等于 1 时电动机堵转，转差率在 0 和 1 之间时，电动机运行。8、为什么异步电动机空载运行时 cos2 很高? 而电机的功率因数 cos1 却很低?答：异步电动机空载运行时虽然 cos2 很高，但定子电流几乎全部是无功的磁化电流，因此 cos1 很低。五、计算题1、已知某三相异步电动机在额定状态下运行，其转速为 1430r/min，电源频率为 50Hz。求：电动机的磁极对数 p、额定运行时的转差率 SN、转子电路频率 f2 和转差速度 n。解：电动机的额定转速总是接近同步转速的，因此判断此电机的 n0=1500r/min，所以可求得极对数 p=2，额定运行时的转差率 SN=(1500-1430)/15000.047，转子电路的频率 f2=sf1=0.047502.33Hz，转差速度 n=1500-1430=70r/min 。2、某 4.5kW 三相异步电动机的额定电压为 380V，额定转速为 950r/min，过载系数为 1.6。求（1）T N、T M；（2）当电压下降至 300V 时，能否带额定负载运行？ 解：（1）T N=95504.5/95045.2Nm TM= TN=45.21.672.4 Nm（2）当电压下降至 300V 时，300/380=78.9%U N，电机的电磁转矩与电压的平方成正比，此时电动机产生的最大电磁转矩 TM=72.40.789245.1NmT N，无法带额定负载运行。3、一台三相异步电动机，铭牌数据为：Y 联接，PN=2.2kW，U N=380V，n N=2970r/min， N=82%，cos N=0.83。试求此电动机的额定电流、额定输入功率和额定转矩。解：额定输入功率： KW68.2.0N1P额定电流： A03.48.37.1cos3UI额定转矩： mN.290.590NnPT94、已知一台三相异步电动机的型号为 Y132M-4，U N=380V，P N=7.5kW，cos N=0.85，n N=1440r/min。试求额定电流、该电动机的极对数和额定转差率。解：额定电流： A4.1385.0372.1cos3NUPI由型号可以看出，该电动机为 4 极，即极对数 p2额定转差率：S N=(1500-1440)/15000.045、台三相八极异步电动机的额定数据：PN=260kW，U N=380rmin，f 1=50HZ，n N=727r/min，过载能力 T =2.13，求：（1）产生最大转矩 Tm 时的转差率 sm；（2）当 s=0.02 时的电磁转矩。解：（1）额定转差率 SN=(750-727)/7500.03 2.0)(2Nms（2）T N=9550260/7273415Nm Tm= TN=34152.137273 Nmsmem 35902./1./07/6、一台三相鼠笼式异步电动机，已知 UN=380V，I N=20A，D 接法，cos N =0.87，N=87.5，n N=1450rmin ，I st/IN=7，T st/TN=1.4， T =2，试求：(1)电机轴上输出的额定转矩 TN。(2)若要能满载起动，电网电压不能低于多少伏?(3)若采用 Y/D 起动，T st 等于多少 ?解：（1）额定转矩： m6145087.23.7950N nP（2）满载起动时，电动机起动转矩应等于 Tst=661.4=92.4Nm 因 Tst 正比与电源电压的平方，所以电网电压不得低于 V32875.0273.195041 U（3）若采用 Y/D 起动， m9/st 第 3 章 自测题一、填空题1、直流电动机主要由 定子 和