南理工电机学习题课(重点)

1、习题课中原工学院信息商务学院磁路部分磁路部分习题课中原工学院信息商务学院 1.1.简述右手螺旋法则，左手定则和右手定则，简述右手螺旋法则，左手定则和右手定则，以及电磁感应定律。以及电磁感应定律。 2.2.简述什么是磁路、磁动势、磁路的基尔霍夫简述什么是磁路、磁动势、磁路的基尔霍夫第二定律。假定作用在某段磁路上的磁动势为第二定律。假定作用在某段磁路上的磁动势为HLHL，该段磁路磁阻为，该段磁路磁阻为RmRm，则通过该段磁路的磁，则通过该段磁路的磁通量是多少？通量是多少？mRHL习题课中原工学院信息商务学院 3.3.电机中的磁路常用什么材料制成？这些材料电机中的磁路常用什么材料制成？这些材料有哪些

2、特性？有哪些特性？ 电机和变压器的磁路常采用硅钢片制成，它的导磁电机和变压器的磁路常采用硅钢片制成，它的导磁率高，损耗小，有饱和现象存在率高，损耗小，有饱和现象存在。 4.4.直流磁路和交流磁路有什么区别？直流磁路和交流磁路有什么区别？1 1）直流磁路中的磁场是固定不变的；交流磁路中的）直流磁路中的磁场是固定不变的；交流磁路中的磁场大小和方向是交变的。磁场大小和方向是交变的。2 2）直流磁路没有损耗，交流磁路有损耗。）直流磁路没有损耗，交流磁路有损耗。习题课中原工学院信息商务学院BmBm5.5.磁滞损耗和涡流损耗是什磁滞损耗和涡流损耗是什么么原因引起的？原因引起的？答：答：磁滞损耗由于磁滞损耗

3、由于B B交变时铁磁物质磁化不可逆，磁交变时铁磁物质磁化不可逆，磁畴之间反复摩擦，消耗能量而产生的。它与交变频率畴之间反复摩擦，消耗能量而产生的。它与交变频率f f成正比，成正比， 与磁密幅值与磁密幅值 的的次方成正比。次方成正比。 涡流损耗是由于通过铁心的磁通涡流损耗是由于通过铁心的磁通发生变化时，在发生变化时，在铁心中产生感应电势，再由于这个感应电势引起电流铁心中产生感应电势，再由于这个感应电势引起电流（涡流）而产生的电损耗。它与交变频率（涡流）而产生的电损耗。它与交变频率f f的平方和的平方和的平方成正比。的平方成正比。习题课中原工学院信息商务学院变压器部分变压器部分习题课中原工学院信息

4、商务学院 1 1：简述变压器的组成。变压器的最基本组成：简述变压器的组成。变压器的最基本组成是什么？是什么？变压器组成：铁心、线圈（绕组）、引线、油箱、变压器组成：铁心、线圈（绕组）、引线、油箱、储油柜、散热器等。储油柜、散热器等。最基本组成：最基本组成：器身器身，由铁心和线圈组成。，由铁心和线圈组成。习题课中原工学院信息商务学院 2 2：什么是变压器的额定容量、额定电压和额：什么是变压器的额定容量、额定电压和额定电流？定电流？ 3 3：变压器主磁通的大小主要取决于哪些因素？：变压器主磁通的大小主要取决于哪些因素？变压器的电磁关系和三相异步电动机的电磁关变压器的电磁关系和三相异步电动机的电磁关

5、系有哪些区别和联系？系有哪些区别和联系？主磁通主要取决于电源电压的大小。主磁通主要取决于电源电压的大小。22222)0,0,0,0;EIEI异步电动机空载时变压器03),%20% 30%,2% 10%.I由于存在气隙 异步电动机为而变压器的仅为1 1）二者的主磁场性质不同，三相异步电动机为旋转磁场，变压器为脉振磁场；）二者的主磁场性质不同，三相异步电动机为旋转磁场，变压器为脉振磁场；4 4）由于存在气隙）由于存在气隙, ,异步电动机漏抗较变压器的大异步电动机漏抗较变压器的大. .5)5)异步电动机通常采用短距和分布绕组异步电动机通常采用短距和分布绕组, ,计算时需考虑绕组系数计算时需考虑绕组系

6、数, ,变压器则为整距集中绕组变压器则为整距集中绕组, ,可认为绕组系数为可认为绕组系数为1.1.习题课中原工学院信息商务学院利用空载实验数据计算激磁阻抗：利用空载实验数据计算激磁阻抗：321103028322572222mmmRZX空载322575 .45101155.11/k322022202202mIUkkIUIUZ30285 .45104755.11)/(2322100222002 200mIPkkIPIPR55.111112721NNUUk4、习题课中原工学院信息商务学院利用短路实验数据求等效漏磁阻抗参数：利用短路实验数据求等效漏磁阻抗参数：7 .585 .157924011KKKI

7、UZ2 . 55 .1571012923211KKKIPR5 .582 . 57 .582222KKKRZX短路4、习题课中原工学院信息商务学院5.5.三相变压器，额定容量三相变压器，额定容量5000kVA5000kVA，额定电压，额定电压10kV/6.3kV10kV/6.3kV，YdYd连接，计算连接，计算 1 1）一、二次侧的额定电流；）一、二次侧的额定电流； 2 2）一、二次侧的额定相电压和额定相电流。）一、二次侧的额定相电压和额定相电流。习题课中原工学院信息商务学院6.三相变压器的联结组别三相变压器的连接组标号用一、二次绕组的线三相变压器的连接组标号用一、二次绕组的线电势相位差来表示。

8、电势相位差来表示。习题课中原工学院信息商务学院v Yy连接：连接：AXBYCZABEabEabcYy0 连接连接三相变压器的连接组标号用一、二次绕组的线三相变压器的连接组标号用一、二次绕组的线电势相位差来表示。电势相位差来表示。例例习题课中原工学院信息商务学院Yy6 连接连接习题课中原工学院信息商务学院Y，d5联接组，如图a、b所示例例习题课中原工学院信息商务学院直流电动机部分直流电动机部分习题课中原工学院信息商务学院 1.1.简述直流电动机结构。什么是直流电动机的简述直流电动机结构。什么是直流电动机的励磁方式？直流电动机有哪些励磁方式？励磁方式？直流电动机有哪些励磁方式？ 重点是他励和并励，

9、掌握并励发电机的并励重点是他励和并励，掌握并励发电机的并励条件。条件。 2.2.什么是直流电动机的额定功率、额定电压和什么是直流电动机的额定功率、额定电压和额定电流？额定电流？习题课中原工学院信息商务学院 3.3.什么是直流电动机的电枢反应，电枢反应对什么是直流电动机的电枢反应，电枢反应对直流电动机什么性能有影响？直流电动机什么性能有影响？电枢磁动势对主极磁场的影响电枢磁动势对主极磁场的影响磁路饱和时，每极磁通减小。磁路饱和时，每极磁通减小。习题课中原工学院信息商务学院4.“4.“直流电机实质上是一台装有换向装置的直流电机实质上是一台装有换向装置的交流电机交流电机”，你怎样理解这句话？，你怎样

10、理解这句话？答：答：无论是直流发电机还是直流电动机，它无论是直流发电机还是直流电动机，它们在电枢绕组内的电流均为交流们在电枢绕组内的电流均为交流（而电刷两端的外（而电刷两端的外电路均为直流），故直流电机实为一台交流电机。电路均为直流），故直流电机实为一台交流电机。这种交（内电路）、直（外电路）流的转换就是靠这种交（内电路）、直（外电路）流的转换就是靠换向装置来实现的。换向装置来实现的。 习题课中原工学院信息商务学院5.5.直流发电机和直流电动机的电枢电动势的性质有何直流发电机和直流电动机的电枢电动势的性质有何区别，它们是怎样产生的？直流发电机和直流电动机区别，它们是怎样产生的？直流发电机和直流

11、电动机的电磁转矩的性质有何区别，它们又是怎样产生的？的电磁转矩的性质有何区别，它们又是怎样产生的？答：直流答：直流发电机发电机电枢电动势和电枢电流电枢电动势和电枢电流同向同向 直流直流电电机电电机电枢电动势和电枢电流电枢电动势和电枢电流反向反向 （如（如下页图示）下页图示）它们的电磁转矩均由电枢绕组切割磁场产生。它们的电磁转矩均由电枢绕组切割磁场产生。直流发电机电磁转矩为制动转矩，直流电动机为驱直流发电机电磁转矩为制动转矩，直流电动机为驱动转矩动转矩习题课中原工学院信息商务学院 a)a)发电机发电机 b)b)电动机电动机RLRarfIaIfIEaUrnRLRarfIaIfIEaUrn a)a)

12、发电机发电机 b)b)电动机电动机习题课中原工学院信息商务学院eaaNCRIUnNstaUIRNaSem2eNeTNURRnTC C C 习题课中原工学院信息商务学院有一台有一台17KW17KW、220V220V的并励电动机，额定转速的并励电动机，额定转速n nN N=1450r/min=1450r/min，额，额定线电流和励磁电流分为为定线电流和励磁电流分为为I IN N=95A=95A和和I IfNfN=4.3A=4.3A，电枢电阻，电枢电阻R=0.09 R=0.09 ，试求额定负载时电动机的下列数据：，试求额定负载时电动机的下列数据：（1 1）电枢电流和电枢电动势；（）电枢电流和电枢电动

13、势；（2 2）电磁功率和电磁转矩；）电磁功率和电磁转矩；（3 3）输入功率和效率。）输入功率和效率。解：（解：（1 1）I IaNaN= I= IN N-I-IfN fN =95-4.3=90.7A=95-4.3=90.7AE EaNaN= =U UN N-I-IaNaNR-2R-2U Us s=220-90.7=220-90.70.09-0.09-2=209.8V2=209.8V(2) (2) P PeNeN=E=EaNaNI IaNaN=209.8=209.890.7=19028W90.7=19028W T TeNeN=125.3M.m=125.3M.m(3) (3) P P1N1N=UI

14、=220=UI=22095=20900W95=20900WaaaRIEU211781.33%20.9PP习题课中原工学院信息商务学院 一台他励直流电动机，额定功率一台他励直流电动机，额定功率PN=22kWPN=22kW，额定电压，额定电压U UN N=220V=220V，额定电流，额定电流I IN N=115A=115A，额定转速，额定转速n nN N=1500r/min=1500r/min，电，电枢回路总电阻枢回路总电阻Ra=0.1Ra=0.1，忽略空载转矩，忽略空载转矩T T0 0和电枢反应的和电枢反应的去磁作用。计算电机特性去磁作用。计算电机特性 1 1）CeCeN N和理想空载转速；和

15、理想空载转速； 2 2）固有机械特性斜率；）固有机械特性斜率；NaaNNnRIUCe0.139e0CUn 1582r/min29.55()aeRC0.542习题课中原工学院信息商务学院 一台他励直流电动机，额定功率一台他励直流电动机，额定功率PN=22kWPN=22kW，额定电压，额定电压U UN N=220V=220V，额定电流，额定电流I IN N=115A=115A，额定转速，额定转速n nN N=1500r/min=1500r/min，电，电枢回路总电阻枢回路总电阻Ra=0.1Ra=0.1，忽略空载转矩，忽略空载转矩T T0 0和电枢反应的和电枢反应的去磁作用。计算电机特性去磁作用。计

16、算电机特性 3 3）额定电磁转矩；）额定电磁转矩； 4 4）电动机带恒转矩负载）电动机带恒转矩负载T TL L=0.85T=0.85TN N运行时的电机转速；运行时的电机转速； 5 5）电枢串）电枢串1.51.5电阻时的人为特性（理想空载转速和曲电阻时的人为特性（理想空载转速和曲线斜率）；线斜率）； aNeNICe55. 9T152.6N.m015820.542LLnnkTT1511.7r/min29.55()aeRRC习题课中原工学院信息商务学院直流电动机参数如上题目，电机在额定状态下运行，进行调速计直流电动机参数如上题目，电机在额定状态下运行，进行调速计算算1 1）电枢串）电枢串11电阻，

17、转速为多少；电阻，转速为多少；2 2）电压为）电压为100V100V，转速为多少；，转速为多少；3 3）欲把转速调至）欲把转速调至1000 r/min1000 r/min，电枢串电阻值。，电枢串电阻值。4 4）欲把转速调至）欲把转速调至800r/min800r/min，电压值。，电压值。min/r673139. 0)11 . 0(115220C)RR(IUneaamin/r637139. 0)1 . 0(115100C)R(IUneaa604. 01 . 01151000139. 0220RInCURaaemin/r7 .1221 . 0115800139. 0RInCUaae习题课中原工学院

18、信息商务学院4.24.2：Z2-51Z2-51他励直流电动机的额定数据为：他励直流电动机的额定数据为：P PN N=7.5KW, U=7.5KW, UN N=220V=220VI IN N=41A, n=41A, nN N=1500r/min, R=1500r/min, Ra a=0.376 ,=0.376 ,拖动恒转矩负载运行，拖动恒转矩负载运行，T TL L=T=TN N, ,把电源电压降到把电源电压降到U=150VU=150V。（1 1）电源电压降低了但电动机转速还来不及变化的瞬间，电动）电源电压降低了但电动机转速还来不及变化的瞬间，电动机的电枢电流及电磁转矩各是多大？电力拖动系统的动转

19、矩是机的电枢电流及电磁转矩各是多大？电力拖动系统的动转矩是多少？多少？（2 2）稳定运行转速是多少？）稳定运行转速是多少？习题课中原工学院信息商务学院（1 1）电源电压降低了但电动机转速还来不及变化的瞬）电源电压降低了但电动机转速还来不及变化的瞬间，电动机的电枢电流及电磁转矩各是多大？电力拖间，电动机的电枢电流及电磁转矩各是多大？电力拖动系统的动转矩是多少？动系统的动转矩是多少？习题课中原工学院信息商务学院习题课中原工学院信息商务学院习题课中原工学院信息商务学院4.34.3：习题习题4.24.2中的电动机，拖动恒转矩负载运行，若把磁通减中的电动机，拖动恒转矩负载运行，若把磁通减小到小到 ，不考

20、虑电枢电流过大的问题，计算下述两，不考虑电枢电流过大的问题，计算下述两种情况下，改变前（种情况下，改变前（ ）后（）后（ ）电动机拖动负载稳定运）电动机拖动负载稳定运行的转速。行的转速。（1 1） T TL L=0.5T=0.5TN N（2 2） T TL L=T=TN N0.8N N0.8N习题课中原工学院信息商务学院习题课中原工学院信息商务学院习题课中原工学院信息商务学院异步电动机部分异步电动机部分习题课中原工学院信息商务学院1 1异步电动机的转子有哪两种类型？各有什么特点？异步电动机的转子有哪两种类型？各有什么特点？ 解：一种为绕线型转子。转子上有与定子绕组相似的解：一种为绕线型转子。转

21、子上有与定子绕组相似的三相绕组，接成三相绕组，接成Y Y接，三根引出线通过集电环和电刷引接，三根引出线通过集电环和电刷引出，以备接电阻或直接短路。出，以备接电阻或直接短路。 另一种为鼠笼转子。转子绕组为笼形，导条嵌于槽内，另一种为鼠笼转子。转子绕组为笼形，导条嵌于槽内，两端各有一个端环将导条短路。两端各有一个端环将导条短路。异步电动机的工作原理也要会异步电动机的工作原理也要会习题课中原工学院信息商务学院2 2异步电机有哪三种运行状态？这三种运行状态的电功率异步电机有哪三种运行状态？这三种运行状态的电功率和机械功率的流向如何？如何根据转速来判断是哪种运行状和机械功率的流向如何？如何根据转速来判断

22、是哪种运行状态？态？习题课中原工学院信息商务学院3 3三相异步电动机正常运行时，内部有哪些损耗？这些损耗三相异步电动机正常运行时，内部有哪些损耗？这些损耗中哪些可以忽略？当电动机从空载到额定负载运行时，这些中哪些可以忽略？当电动机从空载到额定负载运行时，这些损耗中有哪些基本不变？哪些是随负载变化的？损耗中有哪些基本不变？哪些是随负载变化的？解：一般的异步电动机运行时，内部损耗有：解：一般的异步电动机运行时，内部损耗有： （1 1）定子绕组铜损耗；）定子绕组铜损耗； （2 2）转子绕组铜损耗；）转子绕组铜损耗； （3 3）定子铁心铁损耗；）定子铁心铁损耗； （4 4）转子铁心铁损耗；）转子铁心铁

23、损耗； （5 5）机械损耗；）机械损耗； （6 6）附加损耗。）附加损耗。 以上损耗中，以上损耗中，转子铁心铁损耗可以忽略转子铁心铁损耗可以忽略。当电动机从空载。当电动机从空载到负载运行时，定子铁心铁损耗和机械损耗基本不变；定子绕组到负载运行时，定子铁心铁损耗和机械损耗基本不变；定子绕组铜损耗、转子绕组铜损耗和附加损耗随负载大小而变化。铜损耗、转子绕组铜损耗和附加损耗随负载大小而变化。1113cosNNPU I11cuFeePppP220()ecuePPpppPP习题课中原工学院信息商务学院4 4三相异步电动机有哪些起动方法？分别说明其特点。三相异步电动机有哪些起动方法？分别说明其特点。笼型感

24、应电动机的起动笼型感应电动机的起动1 1）直接起动）直接起动2 2）降压起动）降压起动3)3)深槽和双笼异步电动机深槽和双笼异步电动机绕线型感应电动机的起动绕线型感应电动机的起动1 1）转子串电阻分级起动）转子串电阻分级起动2 2）转子串频敏变阻器起动）转子串频敏变阻器起动 习题课中原工学院信息商务学院5 5三相异步电动机有哪些调速方法？分别说明其特点。三相异步电动机有哪些调速方法？分别说明其特点。1 1）变极调速（适用于笼型电动机）变极调速（适用于笼型电动机）2 2）变频调速）变频调速3 3）调节转差率调速（转子回路串电阻调速，只）调节转差率调速（转子回路串电阻调速，只适用于绕线式异步电动机

25、）适用于绕线式异步电动机）习题课中原工学院信息商务学院6 6说明推导异步电机和变压器等效电路的异同点。说明推导异步电机和变压器等效电路的异同点。解：不同点：异步电机的转子绕组要经过两次归算解：不同点：异步电机的转子绕组要经过两次归算频频率归算和绕组归算才能归算到定子绕组，而变压器的二次率归算和绕组归算才能归算到定子绕组，而变压器的二次绕组只要经过一次归算绕组只要经过一次归算绕组归算就能归算到一次绕组。绕组归算就能归算到一次绕组。 相同点：在归算过程中都要使被归算的绕组的磁势和能相同点：在归算过程中都要使被归算的绕组的磁势和能量关系保持不变。量关系保持不变。 习题课中原工学院信息商务学院7.7.异步电动机等效电路中的附加电阻异步电动机等效电路中的附加电阻21sRs的物理意义是什么？能否用电感或电容来代替，为什么？的物理意义是什么？能否用电感或电容来代替，为什么？答：异步电动机等效电路中的附加电阻实为代表机械负载（严格地答：异步电动机等效电路中的附加电阻实为代表机械负载（严格地说还包括机械损耗等）说还包括机械损耗等） 的一个虚拟电阻，用转子电流在该电阻所的一个虚拟电阻，用转子电流在该电阻所消耗的功率消耗的功率2221sIRs来等效代替