电机与拖动1教材

电机与拖动I第1次作业（注意：若有主观题目，请按照题目，离线完成，完成后纸质上交学习中心，记录成绩。在线只需提交客观题答案。)

本次作业是本门课程本学期的第1次作业，注释如下：一、单项选择题(只有一个选项正确，共5道小题)1.若硅钢片的接缝增大，则其磁阻（）.

(A)

增大

(B)

减小

(C)

基本不变

(D)

不一定正确答案：A解答参考：2.电机和变压器运行时，在铁芯材料周围的气隙中（）磁场。

(A)

不存在

(B)

存在

(C)

不好确定正确答案：B解答参考：3.磁通磁路计算时如果存在多个磁动势，（）可应用叠加原理进行计算。

(A)

线性磁路

(B)

非线性磁路

(C)

任何磁路正确答案：A解答参考：4.直流电动机的额定功率指（）

(A)

转轴上吸收的机械功率

(B)

转轴上输出的机械功率

(C)

电枢端口吸收的电功率

(D)

电枢端口输出的电功率正确答案：B解答参考：5.直流电机的铁耗产生在（）。

(A)

电枢铁芯

(B)

主磁极铁芯

(C)

电机机座

(D)

电枢绕组正确答案：A解答参考：三、判断题(判断正误，共4道小题)6.

电机和变压器常用硅钢片做铁芯材料，是因为它们是软磁材料。正确答案：说法正确解答参考：7.

铁磁材料的磁导率小于非铁磁材料的磁导率。正确答案：说法错误解答参考：8.

铁芯叠片越厚，铁耗越小。正确答案：说法错误解答参考：9.

磁通磁路计算时如果存在多个磁动势，可应用叠加原理进行计算。正确答案：说法错误解答参考：（注意：若有主观题目，请按照题目，离线完成，完成后纸质上交学习中心，记录成绩。在线只需提交客观题答案。)四、主观题(共11道小题)10.

什么叫电枢反应？电枢反应对气隙磁场有什么影响？参考答案：答：电枢反应是电枢磁势对气隙磁场的影响。反应为去磁及磁场畸变。11.

如何判断直流电机运行于发电机状态还是电动机状态？它们的Tem、n、E、U的方向有何不同？能量转换关系如何?

参考答案：答：可以根据反电势（感应电势）E的大小来判断直流的运行状态。当E>U时处于发电机状态，反之处于电动机状态。

发电状态时Tem与n反向，E与Ia同向，与Ua反向；电动机Tem与n同向，E与Ia

、Ua反向。

发电机从机械能转化为电能，电动机从电能转化为机械能。12.

直流电机的励磁方式有哪几种？每种励磁方式的励磁电流或励磁电压与电枢电流或电压有怎样的关系？参考答案：答：直流电机励磁方式有四种：1)他励－励磁电流由独立电源供给，与电枢电流无关；2)并励－励磁绕组与电枢并联，励磁电压等于电枢电压；3)串励－励磁绕组与电枢串联，励磁电流等于电枢电流；4)复励－既有串励绕组又有并励绕组，按两绕组磁动势方向的异同分类：积复励（串、并励磁动势同向）、差复励（串、并励磁动势反向）。13.

一台四极单迭绕组的直流电机。1)

如果取出相邻的两组电刷，只用剩下的两外两组电刷是否可以？对电机性能有何影响？端电压有何变化？此时发电机能供给多大的负载（用额定功率的百分数表示）；2)

如果有一元件断线，电刷间的电压有何变化？电流有何变化？3)

若只用相对的两组电刷是否能够运行？4)

若有一极失磁，将会产生什么后果？参考答案：答：（1）对于四级单迭绕组直流电机，如果取出相邻的两组电刷，用另外剩下的两组电刷仍然可以运行，并联支路数由原来的4变为了2，其中一条支路是原来的，另一条由原来的三条支路串联组成。两条支路的电动势相等，故端电压不变。但两条支路的电阻不一样，为使任何一条支路不过载，电阻小的支路只能供给1/3的额定电流，可见，此时电机只能供给1/3的额定负载。(2)如果有一元件断线，使原来并联支路数由4变成3，电刷间电压不变，负载能力变为原来的75％。（3）若只用相对两组电刷不能运行，此时等效电路为两条并联支路且感应电势互相抵消，使端电压为零，电机不能运行。（4）若有一极失磁，则每极下磁通不等，故在每极下导体中感应电势也不等，这样各并联支路产生的总感应电势不等，形成环流，由于电机绕组电阻很小，环流将很大，使电机过热。14.

试判断下列情况下，电刷两端电压性质：1)

磁极固定，电刷与电枢同时旋转：2)

电枢固定，电刷与磁极同时旋转。参考答案：答：（1）电刷两端的是交流电压：（2）电刷两端的是直流电压。15.

一台并励直流发电机，电动机的额定数据为：额定功率25kW，额定电压230V，额定转速1455r/min，励磁电阻130Ω，电枢电阻0.15Ω；带额定负载时杂散损耗为3.8％PN，铁耗582W，机械损耗305W，求发电机额定负载时：（1）电磁功率与电磁转矩；（2）输入功率；（3）效率。参考答案：,,

16.

一台并励直流电动机的额定数据如下:PN=17KW,UN=220V,nN=3000r/m,IN=88.9A,电枢回路电阻ra=0.0896Ω

，励磁回路电阻Rf=181.5Ω

，若忽略电枢反应的影响，试求：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（Ia=0）时的转速；5)

当电枢回路串入一电阻

R=0.15Ω

时，在额定转速时的转矩。参考答案：解（1）N·m（2）

A,VwN·m（3）N·m

w

＝18602.13+87.6882×0.0896+1.2122×181.5

＝19557.7

w（4）

（5）因为调速前后Tem不变，所以Ia不变

17.

一台串励直流电动机UN＝220V，n＝1000r/m，IN＝40A，电枢回路电阻为0.5欧，假定磁路不饱和。试求：（1）当Ia＝20A时，电动机的转速及电磁转矩？（2）如果电磁转矩保持上述值不变，而电压减低到110V，此时电动机的转速及电流各为多少？参考答案：解：V（1）,所以Ｎ·m（2）串励且转矩保持不变，所以不变，不变＝20A18.

并励直流发电机正转时，空载电动势E0=230V，停下来后在下列第

种情况下无载电动势E0=230V，第

种情况下无载电动势E0=0V，第

种情况下无载电动势E0=-230V。A、原动机以同样的转速反转B、对调一下励磁绕组的两出线端，原动机以同样的转速正转

C、对调一下励磁绕组的两出线端，原动机以同样的转速反转D、照原来一样，原动机转速转向不变参考答案：D、AB、C19.

何谓饱和现象？电机的磁路为什么会出现饱和现象?饱和对电机运行性能有何影响？参考答案：答：电机磁路由铁心部分和空气隙部分组成，当铁心的B达到一定程度后，铁心部分的磁压降开始不能忽略，此时随着励磁磁动势的增加，主磁通的增加渐渐变慢，电机进入饱和状态。

由于饱和现象的存在，使电机设计时对H和B的值不能取得过高，材料利用率受到限制，激磁电流需要增大。20.

电机和变压器的磁路常用什么材料制成，这类材料应具有哪些主要特性？

试比较交流磁路和直流磁路的异同点。参考答案：答：电机和变压器的磁路常用导磁性能好的铁磁材料制成。

直流磁路磁通不随时间变化，无磁滞、涡流损耗，也不会在无相对运动的导体中感应电势；而交流磁路磁通随时间变化，会在铁心中产生磁滞、涡流损耗，并在其交链的导体中感应电势电机与拖动I第2次作业（注意：若有主观题目，请按照题目，离线完成，完成后纸质上交学习中心，记录成绩。在线只需提交客观题答案。)

本次作业是本门课程本学期的第2次作业，注释如下：一、单项选择题(只有一个选项正确，共6道小题)1.如果并励直流发电机转速上升20%，则无载时发电机端电压升高（）

(A)

20%

(B)

小于20%

(C)

大于20%

(D)

以上所说都不对正确答案：C解答参考：2.一台四极直流发电机，单迭绕组，额定功率为20kW，现将其改接为单波绕组，则电机的额定功率为（）

(A)

减少一半

(B)

保持不变

(C)

增大一倍

(D)

增大二倍正确答案：B解答参考：3.直流电动机的机械特性描述的是（）之间的关系。

(A)

速度与电压

(B)

速度与电流

(C)

转矩与电压

(D)

转矩与速度正确答案：D解答参考：4.并励电动机在运行时励磁绕组断开了，电动机将（）

(A)

飞车

(B)

停转

(C)

可能飞车，也可能停转

(D)

正常运行正确答案：C解答参考：5.欲使电动机能顺利起动达到额定转速，要求电动机（）电磁转矩大于负载转矩。

(A)

平均

(B)

瞬时

(C)

额定

(D)

起动正确答案：A解答参考：6.一台他励直流发电机由额定运行状态转速下降到原来的60%，而励磁电流、电枢电流都不变，则（）.

(A)

Ea下降到原来的60%

(B)

T下降到原来的60%

(C)

Ea和T下降到原来的60%

(D)

端电压下降到原来的60%正确答案：A解答参考：三、判断题(判断正误，共7道小题)7.

他励直流电动机降低电源电压属于恒转矩调速方式，因此只能拖动恒转矩负载运行正确答案：说法错误解答参考：8.

他励直流电动机降压或串电阻调速时，最大允许静差率数值越大，调速范围也越大。正确答案：说法正确解答参考：9.

不考虑电动机运行在电枢电流大于额定电流时电动机是否因过热而损坏的问题，他励电动机带很大的负载转矩运行，减弱电动机的磁通，电动机的转速也一定会升高。正确答案：说法错误解答参考：10.

他励直流电动机降低电源电压调速与减小磁通升速，都可以做到无级调速。正确答案：说法正确解答参考：11.

降低电源电压调速的他励直流电动机带额定转矩运行时，不论转速高低，电枢电流Ia=IN。正确答案：说法正确解答参考：12.

直流电动机采用反接制动快速停车时，机械特性位于第二象限。正确答案：说法正确解答参考：13.

并励电动机不可以空载或轻载运行。正确答案：说法错误解答参考：（注意：若有主观题目，请按照题目，离线完成，完成后纸质上交学习中心，记录成绩。在线只需提交客观题答案。)四、主观题(共5道小题)14.

一台并励直流电动机，PN＝100kw，UN＝220V，n＝550r/m在750C时电枢回路电阻ra＝0.022欧，励磁回路电阻rf＝27.5欧，2

＝2V，额定负载时的效率为88％，试求电机空载时的电流。参考答案：解：VwA15.

限制直流电动机的起动电流是否越小越好？参考答案：答：直流电动机起动时必须限制起动电流，但起动电流不是越小越好，由于

，电流过小则转矩过小，不利于起动。16.

一台直流他励电动机拖动一起重机械，电动机的额定数据为：额定功率PN=21kw，额定电压UN=220V,额定电流IN=110A,额定转速nN=1500r/min,电枢电阻（不包括电刷接触压降）；带额定位能性恒转矩负载，不计电枢反应的影响，求：1)以750r/m转速提升重物时，电枢电路应串入多大的电阻？2)以200r/m的转速下放重物，有几种方式，所需的参数各为多少？参考答案：

（2）方式一：电枢回路串电阻方式二：能耗制动方式三：回馈制动17.

一台他励直流电动机，PN=10kw,UN=220V,nN=1000r/min,,电枢回路总电阻为0.37Ω，不计电刷接触压降，电机带额定位能负载，试求：1)在电枢回路串入1.5Ω电阻，电机稳定后的电枢电流及转速；2)在电枢回路串入0.9Ω电阻，能耗制动时的稳定转速；3)若在回馈制动方式下以760r/m的转速运行，电机的端电压。参考答案：解：（1）电枢回路串入1.5Ω电阻，由于负载不变，故电枢电流不变：（2）电枢回路串入0.9Ω电阻，由于负载不变，故电枢电流不变，能耗制动，电源电压为零：（3）若在回馈制动方式下以760r/m的转速运行，电枢电流不变：18.

一台并励电动机PN=10kw,UN=220V,nN=1500r/min，,安，欧，试求：在额定电枢电流下，从下列制动方式制动时，电枢电路内所需串联的电阻值，电枢电路内的损耗以及电磁制动转矩。（1）反接制动，n＝200r/m；（2）回馈制动，n＝200r/m；（3）能耗制动，n＝200r/m。参考答案：解：额定运行时：额定电流安电枢电流安(1)反接制动，感应电势伏所串电阻欧损耗w制动转矩T＝N·m(2)反馈制动，感应电势伏串电阻Rj=欧损耗w制动转矩T＝N·m(3)能耗制动，感应电势

伏串电阻Rj=欧损耗w制动转矩T＝N·m电机与拖动I第3次作业（注意：若有主观题目，请按照题目，离线完成，完成后纸质上交学习中心，记录成绩。在线只需提交客观题答案。)

本次作业是本门课程本学期的第3次作业，注释如下：一、单项选择题(只有一个选项正确，共7道小题)1.某三相电力变压器的SN=500KVA，U1N/U2N=10000/400V，Y，yn接法，下面数据中有一个是它的励磁电流值，它应该是（）。

(A)

28.78A

(B)

50A

(C)

2A

(D)

10A正确答案：C解答参考：2.

某三相电力变压器带电阻电感性负载运行，负载系数相同的情况下，越高，电压变化率ΔU(

)。

(A)

越小

(B)

不变

(C)

越大

(D)

无法确定正确答案：A解答参考：3.额定电压为10000/400V的三相电力变压器负载运行时，若付边电压为410V，负载的性质是()。

(A)

电阻

(B)

电阻电感

(C)

电阻电容

(D)

电感电容正确答案：C解答参考：4.变压器铁耗与铜耗相等时效率最高，因此设计变压器时应使铁耗（）铜耗。

(A)

大于

(B)

小于

(C)

等于

(D)

不一定正确答案：B解答参考：5.单相变压器在磁路饱和情况下，通入正弦波形的励磁电流，二次侧的空载电压波形为（）。

(A)

正弦波

(B)

平顶波

(C)

尖顶波

(D)

不一定正确答案：C解答参考：6.

某三相电力变压器的SN=500KVA，U1N/U2N=10000/400V，Y，yn接法，下面数据中有一个是它的励磁电流值，它应该是：

(A)

28.78A

(B)

50A

(C)

2A

(D)

10A正确答案：C解答参考：7.

某三相电力变压器带电阻电感性负载运行，负载系数相同的情况下，cosΦ2越高，电压变化率ΔU

(A)

越小

(B)

不变

(C)

越大

(D)

无法确定正确答案：A解答参考：三、判断题(判断正误，共5道小题)8.

变压器的电压变比是一、二次侧的额定线电压之比。正确答案：说法错误解答参考：9.

变压器的参数与铁芯饱和程度无关的常数。正确答案：说法错误解答参考：10.

用标幺值进行变压器参数计算时，可以不进行绕组折算。正确答案：说法正确解答参考：11.

变压器空载和负载运行时损耗相等。正确答案：说法错误解答参考：12.

变压器空载运行时，输入电流为感性。正确答案：说法正确解答参考：（注意：若有主观题目，请按照题目，离线完成，完成后纸质上交学习中心，记录成绩。在线只需提交客观题答案。)四、主观题(共6道小题)13.

变压器的其它条件不变，仅将原、副边线圈匝数变化±10％，试问对X1σ和Xm的影响怎样？如果仅将外施电压变化10％，其影响怎样？如果仅将频率变化10％，其影响又怎样？参考答案：答：因为，,，所以当原、副边匝数变化+10％时，X1σ变化21％，

Фm变化-10％。又因为

，磁通变化+10％时，由于饱和下降影响，所以Xm的变化大于21％。当匝数变化-10％时，X1σ变化-19％，

Фm变化-10％，由于饱和程度上升，所以Xm的变化小于-19％。将外施电压变化+10％时，Фm也将变化+10％，饱和程度上升，故X1σ不变，

Xm下降。将外施电压变化-10％时，

X1σ不变，

Xm上升。

如果将频率变化+10％，Фm下降，

X1σ变化10％，

xm变化大于10％。而f变化-10％，

X1σ变化-10％，

xm变化小于-10％。

14.

为什么变压器的空载损耗可以近似看成铁耗，短路损耗可以近似看成铜耗？参考答案：答：因为空载时电流很小，在空载损耗中铁耗占绝大多数，所以空载损耗近似看成铁耗。而短路时，短路电压很低，因而磁通很小，铁耗也很小，短路损耗中铜耗占绝大多数，所以近似把短路损耗看成铜耗。实际负载时铁耗和铜耗与空载时的铁耗和铜耗有差别，因为后一个是包含有其它损耗。15.

一台变压器，原设计频率为50赫兹，现将它接到60赫兹的电网上运行，额定电压不变。试问对激磁电流，铁耗，漏抗，电压变化率有何影响？参考答案：答：因为

，当U不变而f改变后，主磁通将下降到原来的5/6，所以激磁电流将减小。漏抗，所以X1σ增大6/5倍。电压变化率随X1σ增大而增大。

又因为，而，所以铁耗将下降。16.

将一台变压器的一次电压增加5％，不计磁路饱和，励磁电流、主磁通、漏抗、励磁电抗、铁耗将如何变化？参考答案：答：，电压增加则磁通增加，磁路饱和程度也增加，因此铁耗增加、励磁电抗降低，而漏抗不变。17.

一台单相变压器，,,，空载及短路实验的结果如下：试计算（1）折算到高压边的参数（实际值及标么值），假定

，（2）画出折算到高压边

的T型等效电路；（3）计算短路电压的百分值及其二分量；（4）满载及滞后时的电压变化率及效率（5）最大效率。实验名称电压（伏）电流（安）功率（W）电源加在空载630010.15000低压边短路324015.1514000高压边参考答案：解：（1）空载实验可以得到折算到高压边的参数

，而k＝60/6.3＝9.524根据短