电机及拖动基础习题

1、 欢迎阅读本文档，希望本文档能对您有所帮助！ 欢迎阅读本文档，希望本文档能对您有所帮助！ 感谢阅读本文档，希望本文档能对您有所帮助！ 感谢阅读本文档，希望本文档能对您有所帮助！ 欢迎阅读本文档，希望本文档能对您有所帮助！ 感谢阅读本文档，希望本文档能对您有所帮助！电机及拖动基础习题 目录 HYPERLINK /2004/djjtdjc/xiti/xiti.asp l 1 1.直流电机 HYPERLINK /2004/djjtdjc/xiti/xiti.asp l 2 2.变压器 HYPERLINK /2004/djjtdjc/xiti/xiti.asp l 3 3.交流电动机（1 ） HYPE

2、RLINK /2004/djjtdjc/xiti/xiti.asp l 4 4.交流电动机（2) HYPERLINK /2004/djjtdjc/xiti/xiti.asp l 5 5.电力拖动(1) HYPERLINK /2004/djjtdjc/xiti/xiti.asp l 6 6.电力拖动(2) 1.直流电机 HYPERLINK /2004/djjtdjc/xiti/xiti.asp （返回顶部）1-1 如果将电枢绕组装在定子上，磁极装在转子上，换向器和电刷应怎样装置，才能使其作为直流电机运行？1-2 在直流发电机和直流电动机中，电磁转矩和电枢旋转方向的关系有何不同？电枢电势和电枢电流

3、方向的关系有何不同？怎样判别直流电机是运行于发电机状态还是运行于电动机状态？1-3 一台Z2 直流电动机，其额定功率PN160千瓦；额定电压UN220伏，额定效率N = 90 % , 额定转速nN =1500转/分，求该电动机的额定电流？ 1-4 一台Z2 直流发电机，其额定功率PN145千瓦；额定电压UN 230伏，额定转速nN =1450转/分，求该发电机的额定电流？ 1-5 何谓电枢反应？电枢反应对气隙磁场有什么影响？公式TaCN N Ia 中的N应是什么磁通。1-6 一台并励直流电动机在额定电压UN220伏和额定电流IN80安的情况下运行，电枢绕组电阻ra0.08欧，2Us=2伏，励磁

4、绕阻的电阻rf = 88.8欧，额定负载时的效率N85 ，试求： （1）额定输入功率；（2）额定输出功率；（3）总损耗；（4）励磁回路铜耗；（5）电枢回路铜耗；（6）电刷接触损耗；（7）附加损耗；（8）机械损耗与铁耗之和。 1-7 并励直流电动机的起动电流决定于什么？正常工作时电枢电流又决定于什么？ 1-8 试验时如果分别要改变并励、串励、复励直流电动机的转向，应怎么办？ 1-9 并励直流电动机在运行时若励磁绕阻断线，会出现什么后果？ 1-10 一台并励直流电动机，PN= 96千瓦，UN440伏，IN255安，IfN5安，nN500 转/分，Ra0.078 欧，试求： （1）电动机的额定输出转

5、矩； （2）在额定电流时的电磁转矩； （3）当Ia0 时电机的转速； （4）在总制动转矩不变的情况下，当电枢中串入一电阻0.1 欧而达稳定时的转速。 1-11 一台Z261并励直流电动机的额定数据如下：PN17千瓦，UN220伏，nN3000转/分，IN88.9安，电枢回路总电阻Ra0.114欧，励磁回路电阻Rf181.5 欧，忽略电枢反应影响，求： （1）电动机的额定输出转矩； （2）在额定负载时的电磁转矩； （3）额定负载时的效率； （4）在理想空载（Ia0）时的转速； （5）当电枢回路串入一电阻R0.15欧时，在额定负载转矩时的转速。 1-12 一台220伏的并励直流电动机，电枢回路总电

6、阻ra0.316欧，空载时电枢电流Ia0=2.8安，空载转速n0=1600转/分。 （1）今欲在电枢负载为IaX=52安时，将转速下降到nX=800转/分，问在电枢回路中须串入的电阻值为多大（忽略电枢反应）？ （2）这时电源输入电枢回路的功率只有百分之几输入到电枢中？这说明什么问题？ 1-13 一台并励直流电动机在某负载转矩时转速为1000转/分，电枢电流为40安，电枢回路总电阻Ra=0.045欧，电网电压为110伏。当负载转矩增大到原来的4倍时，电枢电流及转速各为多少？（忽略电枢反应）1-14 一台Z225并励直流电动机，PN7.5千瓦，UN110伏，IN82.2安，nN1500转/分。电枢

7、回路总电Ra0.1014欧，励磁绕阻电阻rf46.7欧，忽略电枢反应作用： （1）求电动机电枢电流Ia=60安时的转速； （2）假若负载转矩不随转速而改变，当电机的主磁通减少15，求达到稳定状态时的电枢电流及转速。2.变压器 HYPERLINK /2004/djjtdjc/xiti/xiti.asp （返回顶部） 2-1 有一台三相变压器，额定容量SN50千伏安，高压侧额定电压U1N10千伏，低压侧额定电压U2N400伏，高低压绕组都接成星形，试求高低压侧的额定电流。 2-2 变压器中主磁通与漏磁通的性质和作用有什么不同？在分析变压器时是怎样反映它们作用的？ 2-3 某单相变压器额定电压为38

8、0伏/220伏，额定频率为50赫。（1）如误将低压边接到380伏电源，变压器将会发生一些什么异常现象？空载电流Io、励磁阻抗Zm、铁耗pFe与正常相比发生怎样的变化？（2）如电源电压为额定电压，但频率比额定值高20，问Io、Zm、pFe三者又会发生怎样的变化？（3）如果将变压器误接到电压等于变压器额定电压的直流电源上，又会发生什么现象？（4）当电源电压、频率都符合额定值时，r1虽然很小，但Io不会很大，为什么？2-4 为什么变压器的空载损耗可以近似看成是铁耗，短路试验损耗可以近似看成是铜耗？负载时的实际铁耗和铜耗，与空载试验和短路试验时测定的空载损耗和短路损耗有无差别，为什么？ 2-5 两台单

9、相变压器，电压均为220/110伏，原边匝数相等，但空载电流不等，且 IoI2IoII 。今将两个原绕组串联后加440伏交流电压，这两台变压器的副边电压是否相等？ 2-6 单相变压器的额定数据如下：SN4.6千伏安，U1N / U2N380 / 115伏。I1N / I2N12.1 / 40安，空载和短路试验数据为： 空载试验（低压侧）Uo2115伏，Io23安，Po60瓦； 短路试验（高压侧）Us115.6伏，Is112.1安，Ps172瓦。 求： （1）画出折算到高压侧和低压侧的等值电路（设折算过的原副侧漏阻抗相等）； （2）阻抗电压的百分值及其有功分量和无功分量的百分值。 2-7 变压器

10、铭牌数据如下：SN750千伏安，U1N / U2N10000伏 / 400伏，Y,y12接法。 低压侧空载试验数据为：U2o400伏，I2o60安，Po3800瓦 高压侧短路试验数据为：U1s440伏，I1s43.3安，Ps10900瓦，室温为20oC，试求： （1）变压器的参数，并画出等值电路： （2）分别计算当：（a）额定负载cosj0.8，（b）cos（-j）0.8时，电压变化率DU，副边电压U2及效率h。 2-8 三相变压器额定值为SN5600千伏安，U1N / U2N35000伏/6300伏，Y,d11接法。从短路试验得：U1k2610伏，I1k92.3安，Pk53千瓦。当U1U1N

11、时，I2I2N，测得电压恰为额定值U2U2N。求此时负载的性质及功率因数角的大小（不考虑温度的换算）。 2-9 三相变压器的额定值为SN1800千伏安，U1N / U2N6300伏/3150伏，Y,d11接法，空载损耗Po6.6千瓦，短路损耗Ps21.2千瓦。求： （1）当输出电流I2I2N，cos0.8时之效率； （2）效率最大时之负载系数m。 2-10试把一三相变压器接成Y,d3和Y,y8的联接组号。 2-11 两个三相变压器并联运行。由于原边输电线电压升高一倍（由3300伏升为6600伏），为了临时供电，利用原有两个三相变压器组，将原边绕组串联接到输电线上，副边仍并联供电，如两变压器的励

12、磁电流相差一倍，则副边并联时是否会出现很大的环流，为什么？ 2-12 两台变压器并联运行，均为Y,d11联接标号，U1N / U2N35千伏/10.5千伏。第I台 SIN=1250千伏安，UkI6.5 % ；第II台 SIIN=2000千伏安，Uk6。试求： （1）总输出为 S=3250千伏安时，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？此时并联组的利用率达到多少？ 2-13 试用相量图判别附图的联接标号。 3.交流电动机（1） HYPERLINK /2004/djjtdjc/xiti/xiti.asp （返回顶部）3-1 一台三相异步电动机PN60

13、千瓦，nN577转/分，cosN0.77，N88.5 %,试求在额定线电压为380伏时的额定电流。 3-2 八极异步电动机电源频率f50 赫，额定转差率sN0.04，试求： (1) 额定转速； (2) 在额定工作时，将电源相序改变，求反接瞬时的转差率。3-3 一台三相异步电动机铭牌上标明了f50 赫，额定转速nN960 转 / 分，该电动机的极数是多少？ 3-4 异步电动机的定、转子铁芯如用非磁性材料制成，会出现什么后果？ 3-5 如果将绕线转子三相异步电动机的定子绕组短接，而把转子绕组联接于电压为转子额定电压，频率为50 赫的对称三相交流电源会发生什么现象？ 3-6 异步电动机中的空气隙为什

14、么必须做得很小？ 3-7 电势的频率与旋转磁场的极数及转速有什么关系？在异步电机中，为什么旋转磁场切割定子绕组的感应电势的频率总是等于电网频率？ 3-8 有一个三相同心式绕组，极数2p4，定子槽数Z136 ，支路数a1，画出绕组展开图。并计算绕组系数。 3-9 有一个三相双层迭绕组，极数2p6，定子槽数Z136，节距y15/6，支路数a2，试画出绕组展开图3-10 试比较单相交流绕组、三相交流绕组所产生的磁势有何区别，与直流绕组磁势又有何区别？ 3-11 一台三相异步电动机，如果把转子抽掉，而在定子绕组上加三相额定电压，会产生什么后果？ 3-12 拆换异步电动机的定子绕组时，若把每相的匝数减少

15、，当定子绕组加额定电压时气隙中每极磁通及磁密数值将怎样变化？ 3-13 一台三相异步电动机接于电网工作时，其每相感应电势为350伏，定子绕组的每相串联匝数N1312匝，绕组系数kw10.96，试问每相磁通为多大？ 4.交流电动机（2 ） HYPERLINK /2004/djjtdjc/xiti/xiti.asp （返回顶部）4-1 异步电动机为什么又称为感应电动机？ 4-2 异步电动机处于不同的运行状态时，转子电流产生的磁势对定子的转速是否变化？为什么？ 4-3 说明异步电动机的机械负载增加时电动机定、转子各物理量的变化过程怎样？ 4-4 与同容量的变压器相比较，异步电动机的空载电流大，还是变

16、压器的空载电流大？为什么？ 4-5 在分析异步电动机时，转子边要进行哪些折算？为什么要进行这些折算？折算的条件是什么？ 4-6 异步电动机的等值电路与变压器的等值电路有无差别？异步电动机的等值电路中的 (1-s)r2/s 代表什么？能不能不用电阻而用电感和电容代替，为什么？ 4-7 异步电动机的等值电路中的Zm反映什么物理量？Zm是否是一个变量？在额定电压下电动机由空载到满载，Zm的大小是否变化？如果是变化的，是怎样变化？ 4-8 电磁功率与转差率的乘积叫转差功率，这部分功率消耗到哪里去了？增大这部分消耗，异步电动机会出现什现象？ 4-9 异步电动机拖动额定负载运行时，若电源电压下降过多，会产

17、生什么后果？ 4-10 一台异步电动机铭牌上写明，额定电压UN=380/220伏，定子绕组接法Y/。试问： （1） 如果使用时，将定子绕组接成，接于380伏的三相电源上，能否带负载或空载运行？会产生什么后果，为什么？ （2） 如果将定子绕组接成Y形，使用时，接于220伏三相电源上，能否带负载或空载运行？为什么？ 4-11 如果电源电压下降10%，对异步电动机的转速、定子电流、定子功率因数有什么影响？ 4-12 一台三相异步机，六极，50周。当定子加额定电压转子绕组开路时，转子绕组每相感应电势E2=110伏。问当电机工作于额定转速nN=980转/分时： （1） 电机运行于电动机、发电机还是电磁制

18、动状态？ （2） 额定运行时转子电势E2s=?(忽略定子漏阻抗压降影响)。 （3） 如果转子被卡住时，参数为r2=0.1欧，x2=0.5欧，试求额定运行时的I2=? 4-13 一台三相异步电动机的输入功率为8.6千瓦，定子铜耗为425瓦，铁耗为210瓦，转差率s=0.034，试计算电动机的电磁功率，转子铜耗及机械功率。 4-14 一台JO2-52-6异步电动机，额定电压380伏，频率50赫，额定容量7.5千瓦，额定转速962转/分，定子绕组为接法。额定负载时cosN=0.827，定子铜耗470瓦、铁耗234瓦，机械损耗45瓦，附加损耗80瓦。计算在额定负载时（1）转差率；（2）转子电流的频率；

19、（3）转子铜耗；（4）效率；（5）定子电流。 4-15 有一台JQ2-L三相四极笼型异步电动机，已知其额定数据和每相参数为：PN=17千瓦,UN=380伏（接法）r1=0.715欧，x1=1.74欧,r2=0.416欧,x2=3.03欧，rm=6.2欧,xm=75欧；电动机的机械损耗为139瓦；额定负载时的附加损耗为320瓦；试求额定负载时电动机的转差率、定子电流、定子功率因数、电动机的电磁功率、输出转矩和额定效率。 4-16 有一台50赫的三相异步电动机，铭牌上列出PN=10千瓦，2p=4,UN=380伏，IN=19.8安，Y接法，r1=0.5欧。 空载试验：U1=380伏时,I10=5.4

20、安,p10=425瓦,p=170瓦。 短路试验： U1k(伏，线) 200 160120 80 40 I1k(安) 362718.110.54p1k(瓦) 3680268092029040试求： （1） xm、x1、x2、r2(设x1=x2); （2） 电动机的cosN、N。5.电力拖动(1) HYPERLINK /2004/djjtdjc/xiti/xiti.asp （返回顶部）5-1 他励直流电动机的铭牌数据： PN=1.75千瓦,UN=110伏,IN=20.1安,nN=1450转/分，试计算： （1） 固有特性曲线，并用坐标纸画出； （2） 50%额定负载时的转速； （3） 转速为150

21、0转/分时的电枢电流值。 5-2 他励直流电动机的铭牌数据同上，试计算磁通为80%额定值、电枢电压为50%UN时的人为特性，并用坐标纸画出。 5-3 他励直流电动机的数据：PN=10千瓦;UN=220伏;IN=53.7安,nN=3000转/分；试计算： （1） 固有特性； （2） 当电枢电路总电阻为50% RN ( RN=UN/IN ) 时的人为特性； （3） 当电枢电路总电阻为150% RN时的人为特性；（4） 当电枢电路端电压U=50% UN时的人为特性； （5） 当磁通为80%额定值时的人为特性。并作出其机械特性图。 5-4 一台他励电动机数据如下： PN=21千瓦,UN=220伏,IN

22、=112安,nN=950转/分 （1） 若负载转矩为0.8TN时，求电动机转速； （2） 若负载转矩为0.8TN时，在电枢电路中串联30%RN附加电阻，求电阻接入瞬间和转入新的稳态时的转速、电枢电流和电磁转矩； （3） 若将电枢电压降低至额定电压的20%，磁通为额定磁通的70%，求额定负载时电机的转速。5-5 一直流电动机有下列数据：UN=220伏,IN=40安,nN=1000转/分，电枢电路总电阻Ra=0.5欧，当电压降到180伏，负载为额定负载时，求： （1）电机接成他励时（励磁电流不变）的转速和电枢电流； （2）电机接成并励时（励磁电流随电压正比变化）的转速和电枢电流（设铁心不饱和）。

23、5-6 他励电动机铭牌数据：PN=2.5千瓦，UN=220伏，IN=12.5安，nN=1500转/分，Ra=0.8欧。 （1） 运行中在n=1200转/分时使系统转入能耗制动停车，问保证起始制动电流为2IN时，电枢应串入多大电？如电枢不接入制动电阻，则制动电流为多大？ （2） 若负载转矩为位能转矩，要求在T2=0.9TN时保证电机以120转/分的转速能耗制动稳速下放重物，问所需制动电阻为多大？ （3） 绘出上述两种情况的机械特性。 6.电力拖动(2) HYPERLINK /2004/djjtdjc/xiti/xiti.asp （返回顶部）6-1三相异步电动机，PN=100千瓦,nN=725转/

24、分，KT=2.8，E2N=304伏，I2N=206安。 （1） 试绘制固有机械特性。 （2） 设负载转矩Tz=0.8TN,求转速n=0.3n0时，转子电路中的附加电阻？ 6-2一绕线转子异步电动机其技术数据为PN=75千瓦，nN=720转/分，I1N=148安 ，N=90.5%，cos=0.85，KT=2.4，E2N=213伏，I2N=220安。 （1） 用实用表达式绘制电动机的固有特性。 （2） 用该电动机带动位能负载，如下放负载时要求转速n=300转/分，负载转矩Tz=TN时转子每相应串接多大电阻？ （3） 电动机在额定状态下运转，为了停车采用反接制动，如要求制动转矩在起始时为2TN，求转

25、子每相串接的电阻值。 （4） 用工程计算法计算异步电动机的下列参数：TN, Tm, k, r2, r1, sm, x1,x2,x2,Io及xo等 6-3一桥式起重机主钩电动机为绕线式异步电动机，有关数据为：PN=22千瓦，nN=723转/分，E2=197伏，I2N=70.5安，KT=3，作用到电动机轴上的位能负载转矩，Tz=100牛米，求： （1） 在固有特性上提升负载时，电动机的转速是多少？ （2） 在固有特性上利用回馈制动稳定下降负载时，电机的转速是多少？ （3） 如果要使电动机以800转/分的转速回馈制动下降负载，则转子内应接入多大的附加电阻？ 6-4 习题6-3之电机，重物作用到电动机

26、轴上的位能负载转矩Tz=100牛米。求： （1） 电动机以758转/分的转速下降重物，转子每相应串入多大的附加电阻？（接线不改变） （2） 当转子每相中接入附加电阻Rf=119r2,重物下降时电机的转速是多少？ （3） 当转子每相接入附加电阻Rf=49r2,电动机转速为多少？重物上升还是下降？ 6-5 习题6-3之电机，原在向上提升重物Tz=100牛米，现采用电源相序反接的反接制动，反接制动转矩不超过2TN，试求： （1） 反接制动时，转子应串多大的附加电阻？ （2） 在Tz=100牛米的位能负载时，电动机一直串入这么大的附加电阻最终电机将运转在什么状态？电动机的转速为多少？ 6-6 一台三相

27、四级线绕式异步电动机，PN=40千瓦，nN=1470转/分，r2=0.08欧，KT=2.6，带动位能性负载。（考虑机械特性为直线） （1） 将该电机用来提升重物，要求起动初瞬具有2TN的起动转矩，转子每相应串入多大电阻？ （2） 若起动电阻不切除，当负载转矩为0.8TN时，电机转速为多少？若负载转矩不变（仍为0.8TN），要求电机进入倒拉反接制动状态，此时转子总电阻至少应大于什么数值？ （3） 负载转矩仍为0.8TN，电机在固有特性上利用回馈制动下放重物时，电机的转速为多少？ 电机及拖动基础解题提示 目录 HYPERLINK /2004/djjtdjc/xiti/tishi.asp l 1 1

28、.直流电机 HYPERLINK /2004/djjtdjc/xiti/tishi.asp l 2 2.变压器 HYPERLINK /2004/djjtdjc/xiti/tishi.asp l 3 3.交流电动机（1 ） HYPERLINK /2004/djjtdjc/xiti/tishi.asp l 4 4.交流电动机（2) HYPERLINK /2004/djjtdjc/xiti/tishi.asp l 5 5.电力拖动(1) HYPERLINK /2004/djjtdjc/xiti/tishi.asp l 6 6.电力拖动(2) 1.直流电机 HYPERLINK /2004/djjtdjc

29、/xiti/tishi.asp （返回顶部）1-1提示：直流电机运行时，电枢绕组与换向器保持相对静止，故装于定子；磁极与电刷也保持相对静止装于转子即可。1-2提示：直流发电机：电磁转矩和电枢旋转方向相反，电枢感应电动势和电枢电流方向相同；直流电动机：电磁转矩和电枢旋转方向相同，电枢感应电动势和电枢电流方向相反；运行时直流电机的感应电动势大于电枢端电压为发电运行状态；感应电动势小于电枢端电压为电动运行状态1-3提示：直流电动机：PN=UNINN1-4提示：直流发电机：PN=UNIN 1-5提示：直流电机负载运行时的主磁场由励磁磁势与电枢磁势共同建立，电枢磁势的存在使主磁场不同于电机的空载磁场，这

30、种影响称为电枢反应。电枢反应对气隙磁场影响有二：首先使气隙磁场发生畸变，其次存在去磁效应。N 应该是每极合成磁通。1-6提示：（1）额定输入功率:P1N=UNIN（2）额定输出功率:PN=P1NN（3）总损耗:Sp=P1N-PN（4）励磁电流If=UN/rf;励磁回路铜耗pcuf=rfIf2（5）电枢电流Ia=IN-If;电枢回路铜耗pcua=raIa2（6）电刷接触损耗ps=Ia2Us（7）附加损耗p=1%PN（8）机械损耗与铁耗之和pmec+pFe=Sp-pcuf-pcua-ps-p1-7提示：并励直流电动机的起动电流IQ=UN/Ra(Ra电枢回路总电阻)；正常工作时电枢电流决定于实际负载

31、。1-8提示：对于直流电动机的电枢电流或励磁电流方向，两者只能改变其一。1-9提示：这时电动机的磁通仅为剩磁。空载时电动机的转速急速上升；负载时电动机的转速降至零且电枢电流急速上升。1-10提示： （1）电动机的额定输出转矩TN=9.55PN/nN （2）求得：Ia=IN-IfN；CeFN=(UN-Iara)/nN ,在额定电流时的电磁转矩Tem=CT FNIa=9.55CeFNIa（3）当Ia0 时电机转速为：n0=UN/CeFN （4）在总制动转矩不变的情况下，当电枢中串入一电阻RW=0.1W而达稳定时的转速为：n=(UN-Iara-IaRW)/CeFN1-11提示：参考题1-10的提示。

32、1-12提示：（1）这时电势常数：CeF=(UN-Ia0ra)/n0，所串入的电阻RW应该满足：IaX(ra+RW)=UN-CeFnX ;（2）这时由电源输入电枢回路的功率 P=UNIaX;输入电枢的功率为：P=P-IaX2RW。1-13提示：若磁通不变，负载转矩增大到原来的4倍时，电枢电流也将增大4倍。对应的电枢电阻压降也要增大，由此电枢感应电动势降低，导致电动机转速降低（E = CeF n）。1-14提示：首先求电动机额定状态时的电势常数CeFN ,额定运行时的电枢电流Ia=IN-If=IN-UN/rf; CeFN=(UN-IaRa)/nN(1)电动机电枢电流Ia=60安时的转速为：n=(

33、UN-IaRa)/CeFN(2)若负载转矩不随转速而改变，则当电机的主磁通减少15后,达到稳定状态时的电枢电流Ia将满足以下关系：CTFNIa=(1-15)CTFNIa，或CeFNIa=(1-15)CeFNIa，这样达到稳定状态时转速n=(UN-IaRa)/(1-15)CeFN。2.变压器 HYPERLINK /2004/djjtdjc/xiti/tishi.asp （返回顶部） 2-1提示：三相变压器额定容量SN与额定电压U1N(U2N)、额定电流I1N(I2N)的关系为：SN=sqrt(3)U1NI1N 或 SN=sqrt(3)U2NI2N2-2提示：主磁通同时交链原、副绕组，在原副绕组中

34、感应电势并实现能量传输。漏磁通仅交链原绕组，或者仅交链副绕组。在分析变压器时一般以励磁电抗与漏电抗分别反映主磁通和漏磁通的作用。主磁通所经过的路径主要是铁磁材料，表征磁通与励磁电流的关系为非线性，故励磁电抗不是常数。而漏磁通所经过的磁路可以认为是线性的，所以漏电抗被认为是常数。数值上励磁电抗远大于漏电抗。2-3提示：（1）如误将低压边接到380伏电源后，由于磁通增加，磁路饱和，励磁电抗减小，铁耗增加。另一方面励磁电流大增而使变压器烧毁。（2）由于磁通减小，磁路饱和程度降低，励磁电抗增加，励磁电流减小，铁耗主要受磁通降低的影响而减小。（3）励磁阻抗仅决定于绕组的直流电阻，故励磁电流大增而使变压器

35、烧毁。（4）绕组中存在感应电势而使励磁电流不会很大。2-4提示：空载时电流很小，铜耗可以忽略，但磁通基本为额定值，故铁耗与变压器额定运行情况相仿，所以空载损耗可以近似看成是铁耗。短路试验时绕组上所加的电压比较小，所以变压器的磁通也比较小，这时铁耗就比其额定运行时的值要小得多。而短路试验时的电流约为额定值，因而此时变压器的铜耗与其额定运行时的值相仿，比这时的铁耗大得多，所以短路试验损耗可以近似看成是铜耗。2-5提示：由于空载电流不等且有一倍之差，两台变压器的励磁电抗也相差很大。因为现在将两台变压器的原绕组串联起来，所以它们的感应电势也有很大差别，这两台变压器的副边没有联系时，其电压相差也会很大。

36、2-6提示：（1）、折算到低压侧的励磁阻抗 Zm = Uo2/Io2; 励磁电阻 rm = Po/Io22 ; 励磁电抗 xm = sqrt(Zm2 -rm2 )（2）、折算到高压侧的短路阻抗 Zs = Us1/Is1; 短路电阻 rs = Ps/Is12 ; 短路电抗 xs = sqrt(Zs2 -rs2 ) （3）、画出T型等值电路时，要将励磁阻抗和原（副）绕组漏阻抗共同折算到高压侧，或者都折算到低压侧（4）、阻抗电压的百分值us*=I1NZs/U1N% ;其有功分量usr*=I1Nrs/U1N % ;其无功分量usx*=I1Nxs/U1N % 2-7提示：（1）、现在是对三相变压器进行计

37、算，变压器接为 Y/Y 型（2）、折算到低压侧的励磁阻抗 Zm = U2o/(sqrt(3)I2o); 励磁电阻 rm = Po/(3I2o2 ); 励磁电抗 xm = sqrt(Zm2 -rm2 )（3）、折算到高压侧的短路阻抗 Zs = U1s/(sqrt(3)I1s); 短路电阻 rs = Ps/(3I1s2) ; 短路电抗 xs = sqrt(Zs2 -rs2 )（4）、定子额定电流I1N = SN /(sqrt(3)U1N); 电压变化率DU = (I1Nrscosj+ I1Nxssinj) /U1N（5）、效率h =（1-（P0+b2PsN）/(bSNcosj2 + P0 + b2

38、PsN)）; PsN 是与额定电流所对应短路试验时测得的损耗2-8提示：由于已知当U1U1N时，I2I2N，即DU=0，而DU=(I1Nrscosj+ I1Nxssinj) /U1N，所以：I1Nrscosj+ I1Nxssinj = 0，即tgj = - rs/xs故可求得：j = arctg(- rs/xs)2-9提示：（1）、效率h =（1-（P0 + b2PsN）/(bSNcosj2 + P0 + b2PsN)）（2）、由效率计算公式 h =（1-（P0+b2PsN）/(bSNcosj2 + P0 + b2PsN)）令 dh/db = 0,得 b2PsN = P0, 故得：hm=sqr

39、t(P0/PsN)2-10提示：请参考：3)变压器的各种连接组及原副边接法”一节的三相变压器的连结组问题。2-11提示：分析时要注意：当由于两变压器副边电压不等并联后出现环流时，此环流对两台变压器的作用是不一样的：一台去磁，另一台增磁，其最终结果导致两台变压器的副边电压趋于接近。这样，两变压器副边并联后出现的环流就不会太大。2-12提示：（1）、设两台变压器的负载分别为S1、S2, 解方程组：S1+S2=S; S1UkI/SIN=S2Uk/SIIN 即可（2）、请注意：阻抗电压小的变压器先达到满载2-13提示：请参考：3)变压器的各种连接组及原副边接法”一节的三相变压器的连结组问题。3.交流电

40、动机（1） HYPERLINK /2004/djjtdjc/xiti/tishi.asp （返回顶部）3-1提示： PN=sqrt(3)UNINhN cosjN3-2提示： (1)n0=60f/p ;nN=n0(1-sN)(2)此时n0=-750rpm、n不变3-3提示： 请考虑：(1)n0=60f/p (2)n0稍大于nN3-4提示：如定子、转子铁芯用非磁性材料制成，则主磁路的磁阻将急剧增加，而励磁电抗大为减小，若要产生同样大小的旋转磁场，必须大大增加励磁电流，甚至超过额定电流好多倍，以致电动机在运行时，有可能烧坏绕组。3-5提示：此时，转子绕组产生旋转磁场，同步转速为n0，（假设为逆时针方

41、向），那么定子绕组便产生感应电势和感应电流（因定子绕组短路），此电流在磁场的作用下又会产生电磁转矩（逆时针方向），但因定子不能转动，故反作用于转子。使得转子向顺时针方向旋转。3-6提示：因为异步电机的励磁电流是由电网供给的，气隙大时磁阻增加，所需励磁电流将增加，从而降低电机的功率因素。所以一般异步电机的空气隙做得很小。3-7提示：若旋转磁场的极对数为p，转速为n0,则感应电势频率f为：f=pn0/60而旋转磁场转速n0与电网频率f1的关系为：n0=60f/p3-8提示：3-10提示：单相交流绕组产生的磁势为脉振磁势，三相交流绕组产生的磁势为旋转磁势。脉振磁势在空间的位置是固定的，而大小随时间变

42、化，旋转磁势的幅值不变，但在空间随时间而旋转。而直流绕组产生的磁势不仅在空间的位置固定不变，且其大小也不随时间而变，即为恒定磁势。3-11提示：如果把转子抽掉，则磁路中的气隙将大大增加，即磁阻增大，因为在定子绕组上加三相额定电压，那么所产生的磁通也为额定，这样就需要增加很多励磁电流，以致烧毁定子绕组。3-12提示：因为电压不变，故感应电势基本不变，由：E=4.44f1Nkw1F 知，每相的匝数N下降，则气隙中每极磁通与磁密增加。3-13提示：由 E = 4.44f1Nkw1F 知：F = E/（4.44f1Nkw1）=.4.交流电动机（2 ） HYPERLINK /2004/djjtdjc/x

43、iti/tishi.asp （返回顶部）4-1提示： 异步电动机工作原理是由于定子绕组接上电源后，建立旋转磁场，依靠电磁感应作用在转子绕组中感应电势，并产生电流，转子电流与磁场互相作用，产生电磁转矩，从而实现能量变换。由于转子电流是感应而生的，因此又称为感应电机。4-2提示： 当异步电动机以转速n运行，旋转磁场同步速为n0时，转子电流频率为：f2=p(n0-n)/60=sf1,此时转子电流产生的旋转磁场相对转子而言，转速为:Dn=60f2/p=s60f1/p=sn0而转子本生以转速n旋转，故相对定子而言转子电流产生的旋转磁场之转速为：Dn+n=sn0+n=n0 4-3提示：机械负载增加，转子转

44、速n下降，则转差率s上升，转子绕组切割磁力线的速度增加，转子的感应电势、感应电流E2s、I2相应增加，转子磁势F2也增加，由磁势平衡关系，定子磁势增加，定子电流I1上升，即从电网吸收的电功率增加。这一过程直到转子电流产生的转矩和负载转矩重新平衡为止，由于机械负载增加而所需的机械功率通过电磁感应，由电网供给。4-4提示：因为异步电动机定子、转子之间有空气隙存在，故磁阻增大，与同容量的变压器相比较，空载电流较大。4-5提示：转子边要进行频率折算，绕组折算。因为只有转子的频率与绕组匝数和定子边相等时，才能把定、转子之间的磁的联系化为电的联系，从而用等值电路分析。折算的条件应保证定、转子之间电磁效应不

45、变，能量关系不变，即折算前后对电网而言是等值的。4-6提示：异步电动机的等值电路和变压器在纯电阻负载时的等值电路基本上无差别，但由于异步电动机是旋转的，所以除了进行绕组折算外，还需进行频率折算。另外，由于异步电动机定转子之间存在气隙，故等值电路的参数值和变压器相差很大。(1-s)r2/s为代表机械负载的附加电阻，该电阻消耗的电功率实际上为电动机可以输出的机械功率。因为输出功率是有功功率，所以只能用电阻代替而不能用电感或电容代替。4-7提示：Zm为异步电动机的励磁阻抗，是反应铁芯磁化特性和铁耗的物理量。由于异步电动机的主磁路主要由铁磁物质构成，所以Zm是一个变量，与磁路的饱和程度有关。在额定电压

46、下，电动机由空载到满载时，由于定子电路I1增加，漏阻抗压降也增加，由U1=-E1+I1Z1可见E1略有减少，磁路饱和程度略有降低，故Zm也增加。 4-8提示：电磁功率 Pem= m1E1I2cosj2 = m1I22r2/s转差功率 sPem= sm1E1I2cosj2 = m1I22r2 = pcu2所以（1）转差功率作为转子铜耗消耗了（2）增大这部分消耗，则电动机的输出机械功率减小，转差s增大，电动机转速降低4-9提示：额定负载运行时，若电源电压降低过多，则主磁通fm相应下降很多，而现在负载转矩不变，故转子电流I2和定子电流I1增加，甚至超过额定值，会损坏电机。4-10提示：(1)如将定子

47、绕组接成，则相电压增加sqrt(3)倍，主磁通fm也增加sqrt(3)倍，因电机磁路原来已接近饱和，故此时励磁电流大大增加，即使在空载运行时就可能大于额定电流，使绕组发热甚至烧坏，所以不能空载运行，更不允许负载运行。(2)如接成形，接于220伏三相电源，则相电压降低sqrt(3)倍，磁通也降低 sqrt(3)倍，磁路饱和程度降低，故励磁电流减少，允许空载运行，但如果带负载运行，由于T=CTFI2cosj2导致转子电流，定子电流大大增加，这是不允许的。 4-11提示：如电源电压下降10%，则主磁通F下降约10%（不考虑饱和），当负载转矩不变时，I2cosj2就要上升约10%（T=CTFI2cos

48、j2）定子电流 I1相应上升，功率因数cosj2也上升，而电机转速因负载电流的上升而降低。 4-12提示： （1）因为n0=60f1/p=1000rpm, 而电机工作于额定转速nN=980rpmn0,所以电机运行于电动机工作状态 （2）转差率sN=(n0-nN)/nN =0.02额定运行时转子电势 E2s= sNE2 =. （3） 额定运行时的I2 = E2s/sqrt(r22+sN2x22)=.4-13提示： 电磁功率Pem= P1N-pcu1-pFe= 8600-425-210 (W)=.转子铜耗pcu2= sNPem=.及机械功率Pmec=Pem-pcu2=. 4-14提示：（1）已知额

49、定转速nN=962rpm,故p=3，n0=1000rpm,所以转差率s=(n0-nN)/nN=.（2）转子电流频率f2=sf1=. （3）因为机械功率Pmec=PN+pmec+pD=.所以转子铜耗pcu2=sPmec/(1-s)=.（4）额定负载时输入功率 P1N=PN+pcu1+pFe+pcu2+pmec+pD=.所以效率 hN=PN/P1N =.（5）由P1N =sqrt(3)U1I1cosj1N知定子电流I1=. 4-15提示：此题的解题关键在于首先要求出额定负载时电动机的转差率sN。此问题可以利用异步电动机的近似等值电路加以解决，根据三相异步电动机的机械功率计算公式：Pmec=3I22

50、r2（1-s）/s,I22 近似等于 U12/(r1+r2/s)2+(x1+x2)2)以及题目所给的条件：Pmec=PN+pmec+pD=.经整理后可得转差率s的一元二次方程，解此方程可求得s的两个解：s1=0.019, s2=0.27由于额定转差率一般在0.05左右，故舍去s2,此后存在的就是对等值（复）电路的求解问题。要注意的是定子电流为转子电流与励磁电流的相量和；电动机的电磁功率Pem=Pmec+3I22r2=.额定输出转矩 T2=9.55PN/nN=.其中 nN=（1-sN)n0;额定效率hN=PN/P1N =. 其中P1N = 3U1I1cosj1N这里U1、I1分别为电动机定子的相

51、电压和相电流4-16提示：(1)pFe=p10-p-3I102r1=.rm=pFe/(3I102)=.Z0=Z1+Zm=U10/I10=.x0=x1+xm=sqrtZ02-(r1+rm)2=.对短路试验数据利用插值法，求得与短路电流IkN等于额定电流时相应的UkN与pkN这样Zk=sqrt(r1+r2)2+(x1+x2)2=UkN/sqrt(3)IkN=.rk=pkN/(3IkN2)=.xk=x1+x2=sqrt(Zk2-rk2)=.r2=rk-r1=.x1=x2=xk/2=.(2)P1N=PN-(p10-pcu1)+pkN=.cosj1N = P1N/sqrt(3)U1I1=.这里U1、I1

52、分别为电动机定子的线电压和线电流额定效率hN=PN/P1N =. 5.电力拖动(1) HYPERLINK /2004/djjtdjc/xiti/tishi.asp （返回顶部）5-1提示：（1）估算RaRa = (UN IN - PN) /(2 IN2) = 0.57欧CeN =(UN INRa)/n0 = 0.068CMN = 9.55CeN = 0.649n0 = UN/ CeN = 1618转/分TN = CmNIN = 13牛米过点（0，n0 ），（TN, nN ）做图。由图可知其固有的特性方程为：n = n0 - R T /(CeCTN2) = 1618 12.9T或 n = n0

53、- RaIa/(CeN) = 1618 8.38Ia（2）T =50% TN 因 T= CmNIa 不变，且Ia = 50% IN = 50% 20.1 = 10.05安则 n = 1618 8.38 10.05 = 1538.8转/分（3） n = 1500转/分时1500 = 1618- 8.38 IaIa = (1618 1500)/8.38 =14.1 安 5-2提示：= 80%N = 0.8NCe = 0.8CeN = 0.8 0.068 = 0.054n0 = U/ Ce = 2037转/分此时，人为 特性方程为： n = U/ Ce RaT/(CeCT2)= 2037 20.46

54、 T或 n = U/ Ce RaIa/ Ce= 2037 10.56Ia当 T = TN 时 ， Ia = IN /0.8 = 25.1 安n=2037 10.56 25.1 =1772 转/分通过点 （0，n0）, ( TN,n) 作图（见下图特性2）。当 U = 50% UN = 50% 110 = 55 (伏时)，n0 = U/ CeN = 808.8 转/分当 T = TN 时， Ia =IN人为 特性方程为：n = 808.8 8.38 20.1 =640.4转/分过点（0，nN）(TN, n) 做图（见上图特性3）。5-3提示： 估算RaRa = (UN IN - PN) /(2

55、IN2)= 0.315 欧CeN =(UN IaRa)/n0= 0.0677 CTN = 9.55CeN =0.647（1）固有特性方程式为： n= UN/ CeN - RaIa/(CeN) = 3250 4.7Ia或 n = UN/ CeN - RaT/(CeCT2) = 3250 7.26Tn0= 3250转/分TN = CTNIN=34.74牛米（2）R = 0.5RN= 0.5 UN/IN= 2.05欧此时人为 特性方程为：n= UN/ CeN - RaIa/(CeN)=3250 30.3Ia或n = UN/ (CeN)- R T /(CeCTN2)= 3250-46.8 TT =TN

56、 时,Ia=INn= 3250 30.3 53.7 =1623转/分过点（0，n0 ），（TN, n）做图。1. R = Ra 时，n = nN =3000转/分2. R = 0.5RN 时，n = 3250-30.3 , Ia = 1623 转/分3. R = 1.5RN 时，n = 3250-90.8 , Ia = -1623 转/分4. U = 0.5UN 时，n = 1625-4.65 , Ia = 1375.3 转/分5. = 0.8N 时，n = 4047-5.83 , Ia = 3761 转/分5-4提示： （1）估算RaRa= (UN IN PN) /(2 IN2) = 0.1

57、45欧CeN = (UN INRa)/nN= 0.241CTN = 9.55 CeN =2.04T = 0.8 TN 时,Ia = 0.8IN = 89.6安 n = (Ua RaIa)/(CeN ) = 967.3转/分（2） R = Ra + 30% RN = Ra + 30% UN/IN = 0.73欧电阻接入瞬间，转速来不及变，n = 967.3转/分Ia= (Ua - Ea) / R = 17.8安T = CTNIa = 36.3牛.米转入稳态后：因为负载转矩不变，所以T = 0.8 TN = 182.8牛.米电枢电流不变 Ia = 0.8IN = 89.6 安转速：n = (UN

58、- IaR)/ (CeN) = 722.4 转/分（3） U = 20% UN = 44伏 = 70% N，Ce = 0.7CeN = 0.15Ia= IN/0.7 = 160 安n = (Ua RaIa)/(Ce) = 138.6转/分5-5提示：（1） 接成他励时：CeN = (UN - INRa)/nN = 0.2CTN = 1.91当 U = 180 伏时, = N（励磁电流不变）Tz = TN = CTNINIa = IN = 40安n = (Ua RaIa)/(Ce)=800转/分（2） 接成并励时： = KIf = KUf = KUCe = U CeN/UN = 0.164Tz

59、= TN = CTNIa = CTNINIa = CTNIN/(CT) = UNIN/U = 220 * 40/180 = 48.9安n = (Ua RaIa)/(Ce) = 948.5转/分5-6提示：(1)CeN = (UN RaIN) = 0.14当 n =1200 转/分时，感应电势为：Ea = Ce N n = 0.14 * 1200 = 168伏这样，能耗制动电阻为：Rz= Ea/(2IN) Ra = 5.92 欧如不接制动电阻，则制动电流为：Iz = Ea/Ra = 210安 = 16.8 IN(2) 因为 Tz = 0.9 TN ,Ia= 0.9 IN =12.5安 ,则能耗制

60、动时机械特性为：n = - R Ia/(Ce)n = - 120 rpm则 R = - Cen/Ia= 1.49欧Rz = R - Ra = 1.49 - 0.8 = 0.69 欧(3)对（1） 过点（-2IN, 1200转/分），（0，0）做特性曲线，对（2） 过点（0，0）（0 .9IN, -120转/分）做曲线，见上图6.电力拖动(2) HYPERLINK /2004/djjtdjc/xiti/tishi.asp （返回顶部）6-1提示：（1）SN = (n0 - nN)/n0=0.033TN = 9.55PN/nN = 1317 牛.米Tm=KTTN = 3688 牛.米Sm=KT+(