电机与电力电子技术 习题总答案（精）

第一章1.电机中涉及哪些基本电磁定律？试说明它们在电机中的主要作用。答：①全电流定律：电生磁的定律，实现电磁转换。②电磁感应定律：磁生电的定律，电磁转换；其中运动电动势表征发电机原理，变压器电动势表征变压器原理。③电磁力定律：电磁产生运动的定律，表征电动机原理。2.简介铁磁材料磁化特性原理。答：铁磁材料作为磁路的介质，在外磁场中呈现很强的磁性，这种现象称为铁磁物质的磁化。铁磁物质能被磁化并增强总磁场，是因为在它内部存在着许多很小的天然磁化区，称为磁畴，磁畴可用一些小磁铁示意，铁磁物质未放入磁场之前，磁畴杂乱无章地排列着，磁效应互相抵消，对外部不呈磁性；当将铁磁物质放入一个磁场中，在这个外磁场的作用下，磁畴的极性将趋于同一方向，由此形成一个附加磁场，叠加在外磁场上。从而，铁磁材料的加入使得总磁场大为增强。当磁畴全部沿外磁场方向排列后，即使外磁场再增加，铁磁材料内磁场几乎不再增加，即进入磁饱和状态。3.铁耗是如何形成的？电机常采用哪些方式降低铁耗？答：在交流磁路中，磁场强度的大小和方向不断变化，铁磁材料磁化方向反复变化，使磁畴方向也不断来回排列，磁畴彼此之间摩擦引起的损耗，称为磁滞损耗；因为铁芯是导电的，所以交变的磁通也能在铁芯中感应电动势，并引起环流，这些环流在铁芯内部围绕磁通作涡流状流动，称为涡流，涡流在铁芯中引起的损耗，称为涡流损耗。铁耗主要包括磁滞损耗和涡流损耗。铁芯中加入硅元素使得其磁化特性中磁滞回线的面积小，能够降低磁滞损耗；涡流损耗与铁芯厚度的平方成正比，所以为了减小涡流，电机的铁芯常采用一定厚度（0.35～0.5mm）的硅钢片叠成，并且每片硅钢片的两面涂有绝缘漆。4.简要概括电力电子技术的定义。答：电力电子技术是应用于电力领域的电子技术，是电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而形成的。进一步说，在电子学中电子器件的基础上发展出电力电子器件，这些器件结合电子学中电路基础知识够成电力电子电路，再利用控制理论方法，如连续或离散的控制方法，通过电力电子电路实现对电机或其他电力装置的电能变换的技术。第二章1.对于单叠绕组，设元件数为s，槽数为z，换向片数为k，主极对数为p，则换向器节距＝，其并联支路数2a＝。12p2.直流电机实质上是具有__________装置的交流电机。电枢绕组内的电动势和电流是______，电刷端的电压和电流是_______。电刷交流直流3.直流发电机和直流电动机除了能量转换关系不同外，还表现在发电机的电枢电动势比端电压______；而直流电动机的电枢电动势比端电压______。大小4.直流电机的电磁功率是指机械功率与电功率相互转换的那一部分功率，所以电磁功率可用机械量________来表示，也可以用电量________来表示。5．总的来说，直流电机的电枢反应会造成总_________被削弱，并且造成________困难，常采用装设____________以及可调整电刷的方式抵消电枢反应造成的不良后果。磁场换向换向极6.直流发电机由主磁通感应的电动势存在于（）中AA电枢绕组；B励磁绕组；C电枢和励磁绕组；D无法确定7.若一台直流电机的电枢电流恒等于励磁电流，则这台直流电机是（）BA他励电机；B串励电机；C并励电机；D复励电机8.直流电机的额定功率指的是（）CA电磁功率；B机械功率；C输出功率；D输入功率9.下面不属于并励直流发电机的自励条件的是：（）DA电机的主磁极必须有剩磁；B励磁绕组的接法或极性必须连接正确；C励磁回路的总电阻小于临界值；D励磁回路必须串接大电阻。10.直流电机的主要部件是什么？各有什么作用？答：直流电机的主要包括定子、转子。定子部分：包括主磁极、换向磁极、机座、电刷装置1）主磁极：建立主磁通，包括：铁芯：由低碳钢片叠成绕组：由铜线绕成2）换向磁极：改善换向，包括：铁芯：中大型由低碳钢片叠成。小型由整块锻钢制成。绕组：由铜线绕成。3）机座：固定主磁极、换向磁极、端盖等，同时构成主磁路的一部分，用铸铁、铸钢或钢板卷成。4）电刷装置：引出（或引入）电流，电刷由石墨等材料制成。转子部分：包括电枢铁芯、电枢绕组、换向片电枢铁心：构成主磁路，嵌放电枢绕组。由电工钢片叠成。电枢绕组：产生感应电动势和电磁转矩，实现机—电能量转换。由铜线绕成。换向片：换向用，由铜线围叠而成。11.直流发电机是如何发出直流电的？如果没有换向器，直流发电机能否发出直流电？.NSa+_AB题图1.1直流电机模型答：直流发电机电枢绕组内的感应电动势实为交变电动势(如题图1.1所示瞬间以导体a为例)，电枢绕组的a导体处于N极底下，由“右手定则”判得电动势方向为⊙，.NSa+_AB题图1.1直流电机模型换向装置的结构特点是电枢绕组尽管旋转，而A、B电刷固定不转（电刷与磁极相对静止），且A刷恒与N极下导体相连，B刷恒与S极底下导体相连），则由A刷引出的电动势方向恒为⊙（流出），若定义为正极，则Ｂ刷引出的电动势方向恒为⊕(流入)，为负极，因此，由Ａ，Ｂ两刷得到的就是直流。由上分析可知，由于内电路的交流是通过换向装置后才变为外电路的直流，故没有换向装置就不行。12.何谓电枢反应？电枢反应对气隙磁场有什么影响？答：直流电机在空载运行时，气隙磁场仅由励磁磁动势产生，而负载运作时，气隙磁场是由励磁磁动势和电枢磁动势共同产生的，显然与空载时不同，把电枢磁动势对主极磁场的影响称为电枢反应.电枢反应结果可能使气隙磁场畸变，如不采取措施，一般来说会使气隙磁场削弱.13.公式和中的应是什么磁通？答：公式中的为每个主磁极极面下的气隙磁通，它由励磁磁动势和电枢磁动势共同产生，可简称为每极磁通（量）。14.直流电机的电枢电动势和电磁转矩的大小取决于哪些物理量，这些量的物理意义如何？答：电枢电动势其中，，它的大小决定于电枢绕组导体总根数N、主磁极对数p及并联支路对数a，是每个极面下的磁通，n是电机转速。电磁转矩，它的大小决定于电枢绕组导体总根数N、主磁极对数p及并联支路数2a，是每个极下的磁通，是电枢电流。15.如何判断直流电机运行于发电机状态还是运行于电动机状态？它们的功率关系有什么不同？答：用感应电动势和端电压的大小来判断。当时为发电机状态，由原动机输入的机械功率，空载损耗消耗后，转换为电磁功率，再扣除电枢和励磁损耗后，以电功率的形式输出；当时，为电动机运行状态，电源输入的功率，扣除电枢和励磁铜耗后，转变为电磁功率，再扣除空载损耗后，输出机械功率。16.并励直流电动机在运行时励磁回路突然断线，电机会有什么后果？若在起动时就断线（电机有剩磁），又会有什么后果？答：并励直流电动机在运行时励磁回路突然断线，励磁电流消失（），主磁通将减小至剩磁通值，在断线瞬间，由于惯性，电机转速不会发生突变，则电枢电动势大大减小，从而电枢电流急剧增大，电枢绕组可能被烧坏。对于电磁转矩，当电枢电流增大的速度大于主磁通减小的速度时，则也会增大。如果负载转矩不变，则致使电机转速迅速升高，若在空载或轻载时，转速会剧增，致使电机受损、甚至会造成人身伤害事故。17.一台直流电动机，，，，求该电机的额定电流。解：额定电流18.一台直流发电机，，，,求该发电机的额定电流。解：额定电流19.一台四极直流电动机，单叠绕组，每极磁通为，，Z=36槽，每槽导体数为6，问电枢电流为800A时，能产生多大的电磁转矩？解：20.一台四极直流发电机，单叠绕组，每极磁通，转速，电枢总导体数152，求电机的空载电动势。解：21.一台直流电动机的铭牌数据如下：，，，。求电动机的额定电流和额定输入功率。解：22.并励直流电动机的铭牌数据如下：，，，，。电枢总电阻，电枢反应忽略不计。求：（1）额定运行时的输出转矩与电磁转矩。（2）如果额定运行时总负载转矩不变，则串入电阻瞬间转速与电枢电流各为多少？（3）保持额定运行时总负载转矩不变，则串入电阻而稳定后的转速与电枢电流各为多少？解:(1)输出转矩额定运行时，电枢电流：额定运行时，电枢电动势：额定运行时，电磁转矩：（2）串入电阻，由于惯性转速瞬间不变；瞬间电流为：（3）由于磁通和负载（保持在额定状态）都不变，稳定后电磁转矩也不变，所以串入电阻稳定时的电枢电流也不变。而稳态时的反电动势为：根据，不变，稳定后的转速为：23.一台他励直流电动机，，，，，求：（1）额定负载时的电磁功率和电磁转矩；（2）保持额定时励磁电流及负载转矩不变而端电压下降到190V，则稳定后的电枢电流和转速为多少？解：（1）额定时电枢反电动势额定时电磁功率：额定时电磁转矩：（2）根据已知条件，励磁电流不变即磁通不变，负载转矩不变意味着稳定后电磁转矩不变，则根据，则稳定后电枢电流不变。端电压下降并为则电枢反电动势变为：又根据：所以，稳定后的转速：第三章1.变压器空载时的主磁通是由_______________产生的；而负载时的主磁通是由______________________产生的。一次侧绕组电流单独一次侧绕组电流与二次侧绕组电流共同2.当电源频率一定时，变压器的主磁通幅值随电压升高而________，随一次绕组匝数增加而_______。增加减小3．额定电压为220/110V单相变压器，低压边漏电抗x1＝0.3Ω，折合到原边后大小为_____Ω。1.24.变压器的额定容量指的是额定状态下的__________功率。视在5.变压器负载情况下，简化后的等效电路，省略掉了______阻抗；把一次绕组漏阻抗和二次绕组漏阻抗合成为_______阻抗。励磁短路6.一般电压互感器的二次绕组匝数_______一次绕组匝数；电流互感器的二次绕组匝数______一次绕组匝数。小于大于7.变压器油在变压器中起（）作用。CA绝缘介质；B冷却介质；C绝缘介质和冷却介质；D防止器身与空气接触。8.变压器空载时，不考虑漏磁通，与其主磁通大小无关的是（）。AA铁芯材质与几何尺寸；B输入电压；C电流频率；D一次绕组匝数。9.变压器带电阻负载运行时，输入功率的性质为（）。DA全部是有功功率；B全部是无功功率；C有功功率和容性无功功率；D有功功率和感性无功功率。10.下面关于变压器损耗的叙述中错误的是（）。BA变压器的损耗分为铁损耗和铜损耗两类；B变压器的损耗主要是铜损耗；C变压器短路运行时，主磁通很小，铁损耗和励磁电流均可忽略；D通过空载实验和短路实验，可以获得变压器的主要损耗值。11.变压器能否对直流电压进行变换？为什么？答：不能。变压器的基本工作原理是电磁感应原理，如果变压器一次绕组外接直流电压，则在变压器一次绕组会建立恒定不变的直流电流i1，则根据F1=i1N1，我们知道直流电流i1会建立直流磁动势F1，该直流磁动势F1就不会在铁芯中产生交变的磁通，也就不会在二次绕组中产生感应电动势，故不会在负载侧有电压输出。12.变压器铁芯的主要作用是什么？其结构特点怎样？答：变压器铁芯的作用是为变压器正常工作时提供磁路，为变压器交变主磁通提供流通回路。为了减小磁阻，一般变压器的铁芯都是由硅钢片叠成的，硅钢片的厚度通常是在0.35mm-0.5mm13.变压器空载运行时，为什么功率因数不会很高？答：变压器空载运行时，一次绕组电流就称为空载电流，一般空载电流的大小不会超过额定电流的10%，变压器空载电流可以分为两个分量：建立主磁通所需要的励磁电流和由磁通交变造成铁损耗从而使铁芯发热的铁耗电流。其中励磁电流与主磁通同相位，称为空载电流的无功分量；铁耗电流与一次绕组的相位相反，超前主磁通90o,称为空载电流的有功分量。其中的铁耗电流与励磁电流相比非常小，所以一次绕组电流就近似认为是励磁电流，在相位上滞后一次绕组电压90º，所以空载运行时功率因数不会很高。14.变压器负载运行时，绕组折算的准则是什么？答：一般将二次绕组折算到一次绕组侧，折算就是用一个匝数和一次绕组完全相同的假想绕组来替代原有的二次绕组，虽然折算前后二次绕组匝数改变了，但是变压器二次绕组折算之前的能量关系、电磁关系和磁动势大小并不受影响，这是变压器折算的基本准则。15.什么电压互感器在工作时不允许二次侧短路？电流互感器在工作时不允许二次侧开路？答：由于电压互感器二次侧所接的电压表或者功率表等仪表，内阻很大，所以实际上电压互感器工作时相当于一大降压变压器的空载运行，此时二次侧短路，会产生很大的短路电流，烧坏变压器绕组，所以不允许二次侧短路。电流互感器正常工作时，二次侧相当于短路，二次侧电流所产生的磁动势近似与一次侧磁动势大小相等，方向相反，所以建立铁芯中主磁通的合成磁动势和励磁电流很小。但是如果二次侧开路，则一次侧电流全部为励磁电流，在铁芯中产生的磁通会很大，铁芯过饱和，铁损耗增大，互感器发热。而且二次绕组匝数很多，将会感应出危险的高电压，危机操作人员安全。16.有一台单相变压器，额定容量，额定电压，求一次侧和二次侧的额定电流。解：17.有一台三相变压器，额定容量，额定电压，Y/△连接。求一次侧和二次侧的额定电流。解：18.一台三相变压器，容量为，用400V的线电压给三相对称负载供电，设负载为Y形连接，每相负载阻抗为，问此变压器是否可以带动该负载？解：负载阻抗的模值为：负载的相电压和相电流分别为：三相负载的视在功率为：因为,所以变压器不能带动该负载。19.一台三相变压器，，，，接法，原边绕组每相电阻，，励磁阻抗，，试求：（1）原、副边额定电流、。（2）变压器的变比。（3）空载电流占原边额定电流的百分数。（4）原边相电压、相电动势及空载时漏抗压降，并比较三者的大小。解：（1）（2）（3）（4）原边相电压原边相电动势原边每相漏抗压降三者大小比较20.一台三相变压器，，，，/接法，在环境温度时进行空载和短路试验，测得数据如表3.1所示。表3.1空载试验和短路试验数据空载试验（低压边加压）短路试验（高压边加压）4009.376003179.41920试求：（1）变比和励磁参数，，；（2）短路参数，，；解：（1）（2）折算到时的短路参数值：第四章1.一台三相交流电机的电枢绕组共有48个线圈，每极每相槽数，则双层绕组的极对数为______，单层绕组时电机的极对数为_____。482.根据三相异步电机工作原理看，若需改变电机的转向，需改变定子绕组建立的__的方向，在实际中则可通过改变_______实现。旋转磁场相序3.一台六极三相异步电机，接在50Hz的交流电源上，转差率，此时电机的转速为_________r/min，定子旋转磁场相对转子的转速为_______r/min，定子旋转磁场相对转子旋转磁场的转速为_______r/min，同步速度为__________r/min。95050010004.当三相异步电机的转差率在__________范围内，且转速时，电机运行于电动机状态，此时电磁转矩的性质为________；在________________时，电机运行于发电机状态，此时电磁转矩的性质为________。0-1电动制动5．三相异步电机运行时转差率为0.03，转子铜损耗为0.6kW，机械功率为kW，电磁功率为kW。19.4206.同步电动机的转子结构型式有_______式和_______式。________式转子的同步电机的气隙均匀。凸极隐极隐极7.三相双层叠绕组，采用短距和分布的方法，目的是（）。CA得到较大的相电动势；B获得较大的磁动势；C改善电动势波形；D产生圆形旋转磁场。8.一个整距线圈的感应基波电动势为200V，将其改为短距线圈后，设其短距系数，则其感应的基波电动势为（）。BA200V；B195.4V；C大于200V；D以上都不对。9.三相异步电动机定子接三相电源空载运行时，气隙中每极磁通的值主要取决于（）。AA电源电压大小；B气隙大小；C磁路饱和程度；D空载电流大小。10.三相异步电动机的空载电流比变压器的空载电流大，是因为异步电动机（）。DA损耗大；B是旋转电机；C漏抗大；D气隙大。11.一台三相四极异步电动机，电源频率50Hz，转差率0.02，则定子旋转磁场以（）r/min的速度切割转子绕组。CA1500；B1470；C30；D1530。12.在三相异步电动机的等效电路中，对应电磁功率的电阻是（）。BA；B；C；D。13.下列关于单相异步电动机说法正确的是（）。DA空载时可以直接起动；B定子绕组并联一定电容后很难在满载情况下起动；C罩极起动方式可以适应满载情况下的起动；D电容起动单相异步电动机运行中，若断掉电容，电机可以继续运行。14.什么叫电角度？电角度与机械角度是什么关系？答：机械角度每转一圈所对应的机械或几何角度称为机械角度。电角度是指转子每转一圈，定子和转子绕组中的感应电动势或感应电流变化的角度。当所谓的“一圈”用定子内表面圆周上的槽数Z来表示，磁极对数用p来表示，电角度用α来表示，电角度与机械角度将有如下关系：15.试说明直流绕组磁势、单相交流绕组基波磁势和三相交流绕组基波磁势的区别?答：直流磁势是一恒定的磁动势，产生的磁场是静态磁场。单相与三相交流绕组磁动势是交变磁动势产生的磁场是动态磁场，但其中，单相交流绕组基波磁势是一个不能移动的脉振磁动势，而三相对称的三相交流磁动势是一个旋转磁动势。其磁场在电机的气隙中，是按正弦或余弦分布的16.异步电动机转子有哪几种结构型式?它们与直流电机转子的根本区别是什么?答：主要有绕线型和鼠笼型，它们与直流电机的转子的区别主要在于：1）异步电机的转子绕组都是多相绕组并联短接的（内部自闭合短路），而直流电机转子绕组是多个线圈串联后形成一个闭合环形状，并以炭刷为界分割成多个绕组，同时形成多个绕组的串与并的连接。2）异步电机的的能量转换是通过感应方式，间接通过转子完成的；而直流电机电机的能量转换直接通过转子进行的。3）异步电机与直流电机的转子线圈中的电压与电流都是交流量，但直流电机线圈中的交流是通过换向器形成的。也就是说，直流电机的转子多了一个换向器。17.为什么异步电动机(电动状态)的转速总低于同步转速？答：只有在同步转速总是高于转子转速的情况下，才能在旋转磁场与转子之间存在着相对运动，转子上的有效导体才能够有机会切割磁力线，并在转子绕组和铝条中产生感应电动势，在感应电动势的作用下产生感应电流，产生（电动）电磁力矩，进而带动负载或生产设备工作。18.异步电动机的气隙为什么要做得很小？答：三相异步电动机又名叫做感应电动机，表明在电机将电能转换为机械能或机械能转换为电能的过程中，能量都是通过磁场传递的，在磁场能量传递的磁路中两次穿过气隙。为了减少在能量转换的过程中电机自身的损耗，提高电机的能量转换效率，必须减小气隙磁阻，从而减少磁场在气隙中的损耗，降低在气隙两侧的磁压降。由于气隙构成的磁阻大小与气隙的宽度成正比，所以，要减小气隙磁阻，必须将定子与转子之间的气隙做得尽可能的小。19.异步电动机稳定运行时，定、转子电动势，电流的频率各为多少?转子基波磁动势切割定子的速度会不会因为转子转速的变化而变化?答：异步电动机稳定运行时，定子绕组中的电动势为E1，转子中的电动势为sE20，定子绕组中的电动势与电流的频率为电网的频率，为f1，而转子中的感应电动势与电流的频率为sf1。转子基波磁动势切割定子的速度不会因为转子转速的变化而变化，这是因为：转子基波磁动势切割定子的速度为n1，转子的速度一慢，转差就会增大，而它们之和却不变。所以有上述结论。20.试从异步电机的主要构造和电磁关系各方面与变压器作一比较；说明分析异步电机可采用与分析变压器相类似的基本方法的主要理由。它们的主要区别是什么?答：三相异步电机与变压器相比较，它们的工作原理是相同的，都是利用电磁感应原理通过磁场传递能量的，为了提高能量传递或传输效率，都采用硅钢片做铁心降低磁阻提高磁通量。从功能上看，电机的定子铁心和绕组与变压器的原边铁心和绕组相对应，转子的定子铁心和绕组与变压器的副边铁心和绕组相对应。不同的只是变压器的原边与副边绕组之间的铁心没有气隙，而异步电机则在定子与转子之间的磁路中存在有气隙；变压器的逼上梁山边是静止的，而异步电机的转子则是转动的。然而气隙只不过是使励磁电流比变压器的励磁电流大一些而已。转子转动也只不过是磁通与绕组绞链的方式或形式不同而已。因此，完全可以利用分析变压器的方法分析异步电机。21.求异步电动机等效电路时采用的折算法与变压器求等效电路时所采用的折算法有何异同?答：变压器等效电路的折算时，原边与副边绕组的相数是相同的；原边与副边都是静止的；原、副边电压与电流的折算变比是相同的。而异步电机则不然，定子绕组与转子绕组的相数可以是不同的，定子和转子之间的电压与电流折算变比是不同的，特别是转子向定子一侧折算时，需要将旋转的转子等效为静止状态，以便采用变压器的折算方法将转子一侧的电压、电流表阻抗折算到定子一侧。22.异步电机等效电路中和的物理意义是什么?可不可以把和的串联支路转变成并联支路?答：异步电机等效电路中和反映了电机在建立和维持磁通的过程中，在磁路中的实功损耗和虚功损耗（有功损耗和无功损耗）。理论上讲完全可以转变成并联，但不便于分析，物理意义不直观。23.某三相异步电动机=55kW，=380V，cos=0.89，=119A，=570r/min。试求：(1)电动机的同步转速；(2)电动机的极对数；(3)电动机在额定负载时的效率。解：由额定转速可知，（1）三相异步电动机的同步转速为：n1=600转/分；（2）磁极对数p=5；（3）效率为：24.有一台频率为50Hz的三相异步电动机，额定转速=1450r/min，空载转差率s=0.01，试求该电机的磁极对数p、同步转速，空载转速，额定负载时的转差率和起动瞬间转差率。解：由额定转速可知，电动机的理想空载转速即同步转速；n1=1500r/min；（2分）根据，磁极对数p=2；（2分）空载时电动机转速为：；额定转差率为：；电动机起动时因转速为0，则转差率：s=1。25.一台三相异步电动机，额定电压=380伏，Δ接法，=50Hz，额定功率=7.5kW，额定转速=960r/min，额定负载时cos=0.824，定子铜耗=474W，铁耗=231W，机械损耗=45W，附加损耗=37.5W，试计算额定负载时：(1)转差率；(2)转子电流的频率，(3)转子铜耗，(4)效率，(5)定子电流。解：（1）由额定转速可知，电动机的同步转速为1000r/min，所以，其额定转差率为：（2）（3）由电动机的能流图可知：（4）（5）由三相功率表达式：可知：26.有一台三相四极异步电动机，=10kW，=380伏，工频，Δ接法，=20A，定、转子铜耗分别为：=557W，=314W，铁耗=276W，机械损耗=77W，附加损耗=200W，试求：(1)电动机的额定转速；(2)额定负载转矩和空载制动转矩；(3)额定电磁转矩；（4)电动机输出额定功率时的效率。解：（1）由题中条件可知：磁极对数p=2，=50Hz，则n1==1500r/min电磁功率为：由可知，额定转差率sN为：（2）额定负载转矩也就是额定时输出的机械转矩：因为空载时，pcua2≈0，所以空载转矩为：（3）（4）因为系统工作在额定条件下的总损耗为，所以额定工作时的效率为：第五章1.常见的生产机械负载转矩特性有___________负载、_____________负载、____________负载。恒转矩恒功率风机泵类2.硬度不变的他励直流电动机人为机械特性是____________的人为机械特性。改变电枢端电压3.他励直流电动机带恒转矩负载，采用弱磁调速，弱磁调速后电机的转速________，电枢电流_________。上升下降4.当直流电动机的转速超过________________时，出现回馈制动。理想空载转速5.负载转矩的大小恒定、方向不变、负载转矩特性曲线位于第一象限和第四象限，此种负载为（）BA反抗性恒转矩负载；B位能性恒转矩负载；C恒功率负载；D风机泵类负载。6.他励直流电动机采用电枢回路串电阻起动或降压起动，目的是（）BA使起动过程平稳；B降低起动电流；C降低起动转矩；D既降低起动电流，又降低起动转矩。7.他励直流电动机带恒转矩负载降压调速时，如励磁电流不变，则调速前、后（）不变。CA输入功率；B输出功率；C电枢电流；D电枢电动势。8.他励直流电动机拖动恒转矩负载进行串电阻调速时，则调速前的电枢电流和调速后的电枢电流满足（）CA；B；C；D无法确定。9.他励直流电动机不需要在电枢回路中串联电阻的制动形式为（）DA能耗制动；B电压反向的反接制动；C转速反向的反接制动；D回馈制动。10.写出电力拖动系统运行方程，并说明什么情况下拖动系统运行于稳定运行状态、加速运行状态和减速运行状态。答：方程为：，其中为飞轮矩。转速变化率由决定，称为动态转矩。根据方程可判断电力拖动系统的运动状态：（1）当时，，或常数，电力拖动系统处于静止或稳定运行状态。（2）当时，，电力拖动系统处于加速运行状态。（3）当时，，电力拖动系统处于减速运行状态。11.电力拖动系统的稳定运行的充分条件是什么？答：在电动机的机械特性曲线和生产机械特性曲线的交点处，系统能稳定运行的充分条件是：交点所对应的转速之上应保证，而在这转速之下则要求。用数学形式表示为。12.他励直流电动机的起动电流由哪些因素决定？正常运行时的电枢电流由哪些因素决定？答：起动电流由电枢端电压和电枢电阻决定，端电压大电枢电阻小，起动电流就大。在正常运行时，电枢电流则由负载大小，从而引起电磁转矩变化的大小，以及励磁磁场即励磁电流大小决定，总的说，他励电机运行时若磁场不变，电枢电流取决于负载情况。13.他励直流电动机常用哪几种方法进行调速？它们的主要特点是什么？答：直流电动机通常采用三种方法调速，它们是电枢回路串电阻调速；降低电源电压调速；弱磁调速。其中，电枢回路串电阻调速和降低电源电压调速都是属于恒转矩调速，调速期间若磁场恒定则电枢电流恒定；而弱磁调速则属于恒功率调速，转速越高，转矩越小，电枢电流变小。电枢回路串电阻调速和降低电源电压调速都适用于额定转速以下调速,而弱磁调速一般都用于额定转速以上调速。实际中电枢回路串电阻调速时所串电阻损耗较大，不如降低电源电压性价比高，所以实际中在宽范围内调速时，常采用降低电源电压和弱磁调速相配合的方式。14.何谓恒转矩调速方式？何谓恒功率调速方式？调速方式与负载类型如何配合？答：根据定义，恒转矩调速是指在在调速的过程中始终保持电磁转矩不变的调速。在保持励磁不变，负载也不变的条件下，通过改变电枢回路电阻和电源即电枢端电压可以实现恒转矩调速。恒功率调速是指在在调速的过程中始终保持输入的电功率不变的调速。在保持电枢电压不变，负载也不变的条件下，通过改变励磁电流可以实现恒功率调速。对恒定负载采用恒转矩调速方式；对额定转速以上的调速采用恒功率调速。15.比较各种电磁制动方法的优缺点，并简介其应用。答：电压反向的反接制动和能耗制动制动速度快，但对电机（机械）冲击大，能量完全消耗在制动电阻上；电枢回路串电阻的能耗制动，制动速度快，可实现分级制动，但制动后需迅速切除电枢回路中所串电阻，多用于起动和制动的过程中；回馈制动主要是指带有逆变装置的电压调速，通过降低电枢电压，使直流电机在一段时间内，处于发电状态，并将发出的电回馈电网。转速反向的反接制动则适用于下放重物，将重物的势能转化为电机所接电阻上消耗。16.一台他励直流电动机，PN＝7.6kw，UN＝110V，IN＝85.2A，nN=750r／min，Ra=0.13Ω，起动电流限制在2.1IN（1）采用串电阻起动，求起动电阻；（2）若采用降压起动，电压应降为多少？（3）求出以上两种情况下的机械特性。解：（1）所串电阻R=-R=-0.13≈0.48.（2）降压起动的电压为U=2.1IR=2.185.20.13v≈23.3v.（3）电势系数C==≈0.13转矩系数C=9.55C=9.550.13≈1.26串电阻时，机械特性n=-=-≈846.2-3.72降压时，机械特性n=-=-≈179.2-0.7917.一台直流他励电动机，PN=10kW，UN＝220V，IN＝54A，nN＝1000r／min，Ra＝0.5Ω，Φ=ΦN，在负载转矩保持额定值不变的情况下工作，不串电阻，将电压降至139V。试求：（1）电压降低瞬间电动机的电枢电流和电磁转矩，此时电机工作于什么状态？（2）进入新的稳定状态时的电枢电流和转速；解：额定状态时：E=U-IR=220-540.5v=193v.电势系数C===0.193转矩系数=9.55C=9.550.193≈1.84（1）因电压突降时，电机转速不能突变，所以此瞬间=不变，则降压瞬间的电枢电流I==A=-108A电磁转矩T=I=1.84（-108）N·m=-198.72N·m.因电流及电磁转矩反向，而转速方向未变，则功率反向，即电动机此时向电源回馈电能，电机运行于第二象限，运行于回馈制动的暂时状态。（2）新的稳态时，因磁场未变，负载恒定即电磁转矩不变，则电枢电流I=I=54A.转速n==r/min≈580.3r/min18.一台并励直流电动机，UN＝110V，IN＝28A，nN＝1500r／min，励磁回路总电阻Rf＝110Ω，电枢回路电阻Ra＝0.15Ω，在额定运行状态下突然在电枢回路串入0.5Ω的电阻，忽略电枢反应和电磁惯性，计算：（1）串入电阻后瞬间的电枢电动势、电枢电流、电磁转矩；（2）若负载转矩减为原来的一半，求串入电阻后的稳态转速。解：额定状态下：励磁电流I==A=1A.电枢电流I=I-I=28-1A=27A.感应电动势E=U-IR=220-270.15V=105.95V.电势系数C==≈0.071转矩系数=9.55C=9.550.071≈0.678电枢回路串电阻瞬间，转速不能突变，电枢电动势=E=不变为105.95V电枢电流==A≈6.23A.电磁转矩T==0.6786.23N·m≈4.22N·m.若负载转矩减为原来的一半，磁场恒定，根据上面的结论，则电枢电流I=0.5=0.527A=13.5A.此时，串入电阻后的稳态转速n==r/min≈1425.7r/min19.一他励直流电动机，PN＝2.5kW，UN=220V，IN=12.5A，nN=1500r/min，Ra=0.8Ω；不变。试求：（1）电动机以1200r／min的转速运行时，采用能耗制动停车，要求制动开始后瞬间电流限制为额定电流的两倍，求电枢回路应串入的电阻值；（2）若负载为位能性恒转矩负载，TL＝0.9TN，采用能耗制动，使负载以420r／min的转速恒速下放，电枢回路应串入的电阻。解：（1）电势系数C===0.14以n=1200r/min运行时，感应电动势E=Cn=0.141200V=168V.制动开始瞬时，要求I=-2I=-212.5A=-25A.则串入的电阻R=--R=-0.8=5.92.(2)若TL＝0.9TN,磁场不变，则电枢电流I=0.9I=0.912.5A=11.25A.感应电动势E=-Cn=-0.14420V=-58.8V则串入的电阻R=--R=-0.8≈5.23-0.8=4.43.第六章1.与直流电动机类似，三相异步电动机的电磁转矩也是由_________和_________共同产生的。主磁场电枢（有效）电流2.一台运行中的三相异步电动机，当电源电压下降时，最大电磁转矩________，起动转矩______，临界转差率_________。下降下降不变3.一台过载系数的鼠笼型三相异步电动机，定子绕组为三角形接线，在额定负载转矩下运行，若电源电压不变，定子绕组改为星形接线，则电动机的最大转矩为_______倍的额定转矩，电动机会________。三分之二停转4.星-三角降压起动时，起动电流和起动转矩各降为直接起动时的______倍。35.三相异步电动机拖动恒转矩负载进行低于额定转速下的变频调速时，为了保证过载能力和主磁通不变，则应随按_________规律调节。线性6.三相异步电动机降低电源电压调速时，电压降低，转速________，过载能力______。降低降低7.三相异步电动机的反接制动分两种，分别是______________和______________，其中后者仅限于__________负载的条件下。电源反接制动倒拉反转制动位能性8.当运行中的三相异步电动机的转速超过______________时，出现回馈制动。理想空载转速9.与固有机械特性相比，三相异步电动机的人为机械特性上的最大电磁转矩减小，临界转差率没变，则该机械特性是（）。BA定子回路串电阻时的人为机械特性；B降低电源电压时的人为机械特性；C转子回路串电阻时的人为机械特性；C哪一个都不是。10.三相异步电动机起动瞬间，转差率为（）。CAs=0；Bs=0.01～0.1；Cs=1；Ds>1。11.三相异步电动机的负载越大，则起动电流（）。AA越大；B越小；C与负载无关；D不能确定。12.有关异步电动机变极调速的叙述中错误的是（）。BA变极调速是通过改变定子绕组的连接方式来实现的；B变极调速是无级调速；C可改变磁极对数的电动机也称为多速电动机；D变极调速适用于鼠笼型和绕线型异步电动机。13.三相异步电动机反接制动时，其转差率为（）。DAs<0；Bs=1；C0<s<1；Ds>1。14.异步电机机械特性参数表达式是否仅适用于50Hz条件下的计算?若使用于其它频率，公式需要作那些修正？答：适用。除了电磁转矩参数表达式中的频率f1需要改变外，所有与频率有关的量都要进行修正，重新计算，如：定子与转子绕组的漏抗x1、x’20，等效电路中的铁损rm、电抗xm。15.异步电动机的最大电磁转矩Tm受哪个参数变化的影响最大?试从物理意义上解释其原因。答：受电源电压影响最大。这是因为，交流异步电动机的电磁转矩仅仅与电源电压的平方成正比。16.异步电机机械特性参数式对应异步电机的哪一种等效电路?它的主要误差是什么?答：异步电机机械特性参数式对应异步电机的T型等效电路。误差主要是忽略了空载电流（或励磁电流）或空载损耗，即漏磁通。17.试分析异步电动机定子绕组串电阻的人为机械特性与降低电源电压的人为机械特性有何异同?答：相同之处为理想空载转速不变，转矩都与电源电压的平方成正比。不同之处为：（1）定子绕组串电阻的人为机械特性的临界转差率变大，电动运行范围变宽，而降低电源电压的人为机械特性临界转差率不会变；（2）降低电源电压后最大电磁转矩下降，而定子绕组串电阻后的最大电磁转矩不变。18.鼠笼式异步电动机采用直接起动有何优缺点?答：优点：简单易行，方便实用。缺点：起动电流过大（尤其带载时），对所在电网造成冲击，特别是频繁起动，将严重影响电网供电。19.三相异步电动机的最大转矩及临界转差率与电机的哪些参数有关?在给定参数及电源频率条件下，如电压降到额定电压的80％，最大转矩如何变化?对临界转差率有没有什么影响?答：三相异步电动机的最大转矩与相数m、极对数p、电源电压U1的平方有关，且成正比,与电源频率f1，电机定子回路电阻r1和短路电抗有关，且成反比；而临界转差率则与电机转子回路电阻r2成正比，与定子回路电阻r1和短路电抗成反比。在给定参数及电源频率条件下，如电压降到额定电压的80％，最大转矩将下降为额定最大转矩的64%；而临界转差率不变。20.鼠笼式和绕线式异步电动机有哪几种间接起动方法?各有何优缺点?答：鼠笼式异步电动机的间接起动动有：定子串电阻和电抗起动；Y—△起动；自耦变压器起动，这些起动方法都能大幅度降低起动电流对电网的冲击，但起动转矩却随端电压的降低成平方倍地下降。所串电阻还消耗能量。而绕线式异步电动机在上述起动方法的基础上，还能够采用在转子绕组回路中串电阻和电抗的方法，优点是能够改善起动转矩，提高起动能力，缺点是所串电阻消耗能量，必须在起动后迅速切除；串频敏电阻的方法，可以省去切换电阻的过程，实现自适应起动。缺点是所串电阻都消耗能量。21.一台三相、50Hz异步电动机，PN＝10kW，nN＝＝1455r/min，λm＝2。试计算这台电机的额定转矩、最大转矩、起动转矩。解：额定转矩：最大转矩：起动转矩：22.有一台三相鼠笼型异步电动机，PN=55kW，UN=380V，I1N=100A，nN=1475r/min，过载能力λm=2，起动电流倍数Ki=6.06，起动转矩倍数Km=1.1，试求：(1)全压直接起动时的IstN和TstN；(2)为了限制起动电流，采用定子串电阻起动，但要保证Tst=0.8TN；试求所串电阻值和Ist；(3)如采用自耦变压器降压起动，仍保证Tst=0.8TN，试求变压器变比和Ist；(4)如采用Y-Δ起动，能否满足Tst≥TstN。的要求?解：（1）全压起动时，根据要求，需先计算出额定转矩0α0αUNUstrkRxk于是有：（2）根据转矩与电压成平方倍的关系，有：（3）（4）显然，，不能满足起动要求。23.某绕线式异步电动机数据为；PN=55kW，UN=380V，IN=121.1A，nN=580r/min，U2N=212伏，I2N=159安，λm=2.3，最大允许起动转矩T1=1.8TN，起动切换转矩T2=0.8TN，试用解析法求起动电阻的级数和每级的电阻值。解：在自然特性上，有：根据在同一转矩下转差率与转子电阻的关系和转子串电阻起动的电阻计算表达式有：取m=4，于是有：24.一台三相绕线式异步电动机数据为，PN＝11kW，UN＝380V，IN＝30.8A，12N＝46.7A，nN＝715r/min，λm＝2.9。用它来拖动一台绞车，在下放重物时采用发电反馈制动，负载转矩为额定转矩的0.8倍。求：(1)电机在固有机械特性上的稳定转速；(2)如果在转子回路串入其值为转子电阻值3倍的附加电阻，稳定转速为多少?解：（1）首先，计算额定转差率sN和临界转差率sm，并根据题意画出特性变化图。固有有特性转速R=3r2时的转速固有有特性转速R=3r2时的转速00.8TNTemn因为1.864>sN，所以舍去。根据转速与转差率之关系，有：（2）如果在转子回路串入其值为转子电阻值3倍的附加电阻，且负载转矩不变时，有：第七章填空1.电力电子器件相对信息电子器件来说，一般仅工作在________状态。开关2.晶闸管的结构可以看成是_________________的互联结构。PNP和NPN两只晶体管3.晶闸管一旦导通，不论门极触发电流是否还存在，晶闸管都保持_________。导通4._____________是电压驱动型器件，在主要电力电子器件中开关频率最高。电力MOSFET5．典型的电压驱动型电力电子器件有_______________和__________。电力MOSFETIGBT6.智能功率模块英文简称_______，它专门指_________及其辅助器件与其保护和驱动电路的封装集成。7.电力电子器件的驱动电路中，要提供控制电路与主电路之间的__________环节，一般采用________或_________。电气隔离光隔离磁隔离8.___________是电力电子装置中最有效、应用最广的一种过电流保护措施。快速熔断器（或快熔）9.关于晶闸管，下面说法不正确的是（）。CA当晶闸管承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通；B当晶闸管承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通；C若要使已导通的晶闸管关断，给晶闸管加反向电压即可立即关断。D晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。E维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。10.典型的电流驱动型器件是（）。DA.SCR、GTO、IGBT；B.MOSFET、IGBT；C.GTR、MOSFET；D.GTO、GTR、SCR。11.驱动电路的主要作用是（）。AA.产生符合要求的可以开关电力电子器件的信号、电气隔离；B.输出通断数字脉冲信号、电气隔离；C.放大通段脉冲信号；D.保护电力电子元器件、吸收缓冲器件的损耗。12.电力电子器件，一般来说，（）是其最重要的参数。CA．能承受的最高开关频率能力；B.通态压降和断态漏电流；C.承受电压和电流的能力；D.驱动电流。13.使晶闸管导通的条件是什么？答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：uAK>0且uGK>0。14.GTO和普通晶闸管同为PNPN结构，为什么GTO能够自关断，而普通晶闸管不能？答：GTO和普通晶闸管同为PNPN结构，由P1N1P2和N1P2N2构成两个晶体管V1、V2,分别具有共基极电流增益和，由普通晶闸管的分析可得，+=1是器件临界导通的条件。+＞1，两个等效晶体管过饱和而导通；+＜1，不能维持饱和导通而关断。GTO之所以能够自行关断，而普通晶闸管不能，是因为GTO与普通晶闸管在设计和工艺方面有以下几点不同：1)GTO在设计时较大，这样晶体管V2控制灵敏，易于GTO关断；2)GTO导通时的+更接近于1，普通晶闸管+1.15，而GTO则为+1.05，GTO的饱和程度不深，接近于临界饱和，这样为门极控制关断提供了有利条件；3)多元集成结构使每个GTO元阴极面积很小，门极和阴极间的距离大为缩短，使得P2极区所谓的横向电阻很小，从而使从门极抽出较大的电流成为可能。15.在本课程中学习过的电力电子器件主要有哪几大类？并简述各自的特点。答：在本课程中学习过的电力电子器件主要有三类：1)半控型器件通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断的电力电子器件。这类器件主要是指晶闸管(Thyristor)及其大部分派生器件，器件的关断完全是由其在主电路中承受的电压和电流决定的。2)全控型器件通过控制信号既可以控制其导通，又可以控制其关断的电力电子器件。由于与半控型器件相比，可以由控制信号控制其关断，因此又称为自关断器件。这类器件品种很多，目前最常用的是绝缘栅双极晶体管(1nsulated-GateBipolarTransistor—GTO)和电力场效应晶体管(PowerMOSFET，简称为电力MOSFET)，在处理兆瓦级大功率电能的场合，门极可关断晶闸管(Gate-Turn-OffThyristor—GTO)应用也较多。3)不可控器件也有不能用控制信号来控制其通断的电力电子器件，因此也就不需要驱动电路，这就是电力二极管(PowerDiode)。这种器件只有两个端子，其基本特性与信息电子电路中的二极管一样，器件的导通和关断完全是由其在主电路中承受的电压和电流决定的。16.简要说明IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET各自的优缺点。答：17.IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET的驱动电路各有什么特点？答：IGBT驱动电路的特点是：驱动电路具有较小的输出电阻，IGBT是电压驱动型器件，IGBT的驱动多采用专用的混合集成驱动器。GTR驱动电路的特点是：驱动电路提供的驱动电流有足够陡的前沿，并有一定的过冲，这样可加速开通过程，减小开通损耗，关断时，驱动电路能提供幅值足够大的反向基极驱动电流，并加反偏截止电压，以加速关断速度。GTO驱动电路的特点是：GTO要求其驱动电路提供的驱动电流的前沿应有足够的幅值和陡度，且一般需要在整个导通期间施加正门极电流，关断需施加负门极电流，幅值和陡度要求更高，其驱动电路通常包括开通驱动电路，关断驱动电路和门极反偏电路三部分。电力MOSFET驱动电路的特点：要求驱动电路具有较小的输入电阻，驱动功率小且电路简单。18.全控型器件的缓冲电路的主要作用是什么？试分析RCD缓冲电路中各元件的作用。答：全控型器件缓冲电路的主要作用是抑制器件的内因过电压，du/dt或过电流和di/dt，减小器件的开关损耗。RCD缓冲电路中，各元件的作用是：开通时，Cs经Rs放电，Rs起到限制放电电流的作用；关断时，负载电流经VDs从Cs分流，使du/dt减小，抑制过电压。19.图8.39中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为Im，试计算各波形的电流平均值Id1、Id2、Id3与电流有效值I1、I2、I3。图8.39晶闸管导电波形解：a)Id1==()0.2717ImI1==0.4767Imb)Id2==()0.5434ImI2==0.6741Ic)Id3==ImI3==Im20.上题中如果不考虑安全裕量,问100A的晶闸管能送出的平均电流Id1、Id2、Id3各为多少？这时，相应的电流最大值Im1、Im2、Im3各为多少?解：额定电流IT(AV)=100A的晶闸管，允许的电流有效值I=157A，由上题计算结果知a)Im1329.35， Id10.2717Im189.48b)Im2232.90, Id20.5434Im2126.56c)Im3=2I=314, Id3=Im3=78.5第八章1.当相控整流电路中的可控器件全部由不可控器件（二极管）代替时，器件的导电转换点，称为______________点，即定义为控制角=_____度点。自然换相02.某单相桥式全控整流电路，带纯电阻负载，如交流侧电压有效值为100V，，则输出电压平均值为_______V；若为大电感负载，则结果约为_______V。67.5453.三相桥式全控整流电路带纯电阻负载，晶闸管相位角的移相范围是0度到______度，阻感负载时是0度到______度。120904.三相半波整流电路，纯电阻负载，____度时，其输出整流电流波形处于连续和断续的临界状态；而对于三相全控桥式整流电路，纯电阻负载，相应的临界状态是_____度。30605.无功功率增加，会使总电流_______，从而使得设备和线路的损耗_______。增加增加6.相控整流电路的功率因数，控制角越大，功率因数________，整流相数越多，功率因数______。越小越大7.直流电能变为交流电能并输出给电网，这种电能变换称为____________。有源逆变8.单相半波可控整流电路，阻性负载，控制角α的最大移相范围是0°～（

）。

D

A.90°；B.120°；C.150°；D.180°

9.单相桥式全控整流电路，大电感性负载，控制角α为（

）时，整流输出电压为0。B

A.0°；B.90°；C.120°；D.180°

10.单相桥式全控整流电路，给电炉（纯电阻）供电，相位角移相范围是0—（）度。DA.90；B.120；C.150；D.180。11.单相桥式全控整流电路，阻感性负载，晶闸管承受的最大正向电压可能是（）BA；B；C2.45；D1.1712.三相半波可控整流电路，阻感性负载，晶闸管承受的最大反向电压可能是（）。CA；B；C2.45；D1.1713.三相桥式全控整流电路，在交流电源一个周期里，输出电压脉动（

）次。

D

A.2；B.3；C.4；D.6

14.可实现有源逆变的电路为()。AA、三相半波可控整流电路；

B、三相半控桥整流桥电路；C、单相全控桥接续流二极管电路；

D、单相半控桥整流电路。15．单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流电路中，当负载分别为电阻负载或电感负载时，要求的晶闸管移相范围分别是多少？答：单相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是0~180，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是0~90。三相桥式全控整流电路，当负载为电阻负载时，要求的晶闸管移相范围是0~120，当负载为电感负载时，要求的晶闸管移相范围是0~90。16．在三相桥式全控整流电路中，电阻负载，如果有一个晶闸管不能导通，此时的整流电压ud波形如何？如果有一个晶闸管被击穿而短路，其他晶闸管受什么影响？答：假设VT1不能导通，整流电压ud波形如下：假设VT1被击穿而短路，则当晶闸管VT3或VT5导通时，将发生电源相间短路，使得VT3、VT5也可能分别被击穿。17．单相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波？其中幅值最大的是哪一次？变压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波？其中主要的是哪几次？答：单相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有2k（k=1、2、3…）次谐波，其中幅值最大的是2次谐波。变压器二次侧电流中含有2k＋1（k＝1、2、3……）次即奇次谐波，其中主要的有3次、5次谐波。18．三相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波？其中幅值最大的是哪一次？变压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波？其中主要的是哪几次？答：三相桥式全控整流电路的整流输出电压中含有6k（k＝1、2、3……）次的谐波，其中幅值最大的是6次谐波。变压器二次侧电流中含有6k1(k=1、2、3……)次的谐波，其中主要的是5、7次谐波。19．带平衡电抗器的双反星形可控整流电路与三相桥式全控整流电路相比有何主要异同？答：带平衡电抗器的双反星形可控整流电路与三相桥式全控整流电路相比有以下异同点：①三相桥式电路是两组三相半波电路串联，而双反星形电路是两组三相半波电路并联，且后者需要用平衡电抗器；②当变压器二次电压有效值U2相等时，双反星形电路的整流电压平均值Ud是三相桥式电路的1/2，而整流电流平均值Id是三相桥式电路的2倍。③在两种电路中，晶闸管的导通及触发脉冲的分配关系是一样的，整流电压ud和整流电流id的波形形状一样。20．整流电路多重化的主要目的是什么？答：整流电路多重化的目的主要包括两个方面，一是可以使装置总体的功率容量大，二是能够减少整流装置所产生的谐波和无功功率对电网的干扰。21．使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么？答：条件有二：①直流侧要有电动势，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应大于变流电路直流侧的平均电压；②要求晶闸管的控制角α>π/2，使Ud为负值。22．什么是逆变失败？如何防止逆变失败？答：逆变运行时，一旦发生换流失败，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使变流器的输出平均电压和直流电动势变为顺向串联，由于逆变电路内阻很小，形成很大的短路电流，称为逆变失败或逆变颠覆。防止逆变失败的方法有：采用精确可靠的触发电路，使用性能良好的晶闸管，保证交流电源的质量，留出充足的换向裕量角β等。23.单相半波可控整流电路对电感负载供电，L＝20mH，U2＝200V，求当α＝0和60时的负载电流Id，并画出ud与id波形。解：α＝0时，在电源电压u2的正半周期晶闸管导通时，负载电感L储能，在晶闸管开始导通时刻，负载电流为零。在电源电压u2的负半周期，负载电感L释放能量，晶闸管继续导通。因此，在电源电压u2的一个周期里，以下方程均成立：考虑到初始条件：当t＝0时id＝0可解方程得：==45(A)ud与id的波形如右图：当α＝60°时，在u2正半周期60~180期间晶闸管导通使电感L储能，电感L储藏的能量在u2负半周期180~300期间释放，因此在u2一个周期中60~300期间以下微分方程成立：考虑初始条件：当t＝60时id＝0可解方程得：其平均值为==22.5(A)此时ud与id的波形如下图：24．单相桥式全控整流电路，U2＝200V，负载中R＝2Ω，L值极大，当α＝30°时，要求：①作出ud、id、和i2的波形；②求整流输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次电流有效值I2；③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。解：①ud、id、和i2的波形如下图：②输出平均电压Ud、电流Id，变压器二次电流有效值I2分别为Ud＝0.9U2cosα＝0.9×200×cos30°＝156（V）Id＝Ud/R＝156/2＝78（A）I2＝Id＝78（A）③晶闸管承受的最大反向电压为：U2＝200＝282.5（V）考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为：UN＝（2~3）×282.5＝566~848（V）具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。流过晶闸管的电流有效值为：IVT＝Id∕＝55（A）晶闸管的额定电流为：IN＝（1.5~2）×55∕1.57＝52~70（A）具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。25．单相桥式半控整流电路，电阻性负载，画出整流二极管在一周内承受的电压波形。解：注意到二极管的特点：承受电压为正即导通。因此，二极管承受的电压不会出现正的部分。在电路中器件均不导通的阶段，交流电源电压由晶闸管平衡。整流二极管在一周内承受的电压波形如下：26．三相半波可控整流电路，U2=200V，带电阻电感负载，R=5Ω，L值极大，当=60时，要求：①画出ud、id和iVT1的波形；②计算Ud、Id、IdT和IVT。解：①ud、id和iVT1的波形如下图：②Ud、Id、IdT和IVT分别如下Ud＝1.17U2cos＝1.17×200×cos60°＝117（V）Id＝Ud∕R＝117∕5＝23.4（A）IdVT＝Id∕3＝23.4∕3＝7.8（A）IVT＝Id∕＝13.51（A）27．三相桥式全控整流电路，U2=100V，带电阻电感负载，R=10Ω，L值极大，当=60时，要求：①画出ud、id和iVT1的波形；②计算Ud、Id、IdT和IVT。解：①ud、id和iVT1的波形如下：②Ud、Id、IdT和IVT分别如下Ud＝2.34U2cos＝2.34×100×cos60°＝117（V）Id＝Ud∕R＝117∕10＝11.7（A）IDVT＝Id∕3＝11.7∕3＝3.9（A）IVT＝Id∕＝11.7∕＝6.75（A）28．单相全控桥，反电动势阻感负载，R=1Ω，L=∞，E=40V，U2=100V，LB=0.5mH，当=60时求Ud、Id与的数值，并画出整流电压ud的波形。解：考虑LB时，有：Ud＝0.9U2cosα－ΔUdΔUd＝2XBId∕πId＝（Ud－E）∕R解方程组得：Ud＝（πR0.9U2cosα＋2XBE）∕（πR＋2XB）＝44.55（V）ΔUd＝0.455（V）Id＝4.55（A）又∵－＝∕U2即得出=0.4798换流重叠角＝61.33°60°=1.33°最后，作出整流电压Ud的波形如下：29．三相半波可控整流电路，反电动势阻感负载，U2=100V，R=1Ω，L=∞，LB=1mH，求当=30时、E=50V时Ud、Id、的值并作出ud与iVT1和iVT2的波形。解：考虑LB时，有：Ud＝1.17U2cosα－ΔUdΔUd＝3XBId∕2πId＝（Ud－E）∕R解方程组得：Ud＝（πR1.17U2cosα＋3XBE）∕（2πR＋3XB）＝94.63（V）ΔUd＝6.7（V）Id＝44.63（A）又∵－＝2∕U2即得出=0.752换流重叠角＝41.28°30°=11.28°ud、iVT1和iVT2的波形如下：第九章1.当逆变电路的负载为感性时，输出交流电流相位_________于输出交流电压。滞后2.直流侧是____________的称为电压型逆变电路；直流侧是____________的称为电流型逆变电路。电压源电流源3.直流侧为电压源，或__________________，相当于电压源；直流侧_________________，相当于电流源。并联有大电容串联大电感4.电压型桥式逆变电路，为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了_____________。反馈（或续流）二极管5.电压型半桥逆变电路输出交流电压的幅值Um为________Ud，全桥逆变电路输出交流电压的幅值Um为________Ud。1/216.三相电压型逆变电路中，每个桥臂的导电角度为________，各相开始导电的角度依次相差________，在任一时刻，有________个桥臂导通。180度120度三7.三相电流型逆变电路的基本工作方式是________导电方式，按VT1到VT6的顺序每隔________依次导通。120度60度8.从电路输出的合成方式来看，多重逆变电路有串联多重和并联多重两种方式。电压型逆变电路多用________多重方式；电流型逆变电路多采用________多重方式。串联并联9.为了减小逆变电路输出矩形波所含谐波，常常采用____________电路把几个矩形波组合起来，使之成为接近正弦波的波形；也可以改变电路结构，构成___________电路。多重逆变多电平逆变10.逆变电路，负载为电阻，则输出（）。DA电压和电流均为正弦波；B电压为矩形波，电流为正弦波；C电压为正弦波，电流为矩形波；D电压和电流均为矩形波。11.电压型逆变电路，错误的是（）。AA因为反馈无功能量时直流电流不反向，因此无需给开关器件反并联二极管；B直流侧为电压源，或并联有大电容；C由于直流电压源的箝位作用，交流侧输出电压波形为矩形波；D交流侧输出的电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同。12．电流型逆变电路，错误的是（）。CA直流侧串联大电感，相当于电流源；B交流侧输出电流为矩形波，并且与负载阻抗角无关；C为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管；D交流侧输出电压波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同。13.电流型逆变电路中直流环节贮能元件是（）。DA电容B电动机C蓄电池D电感14．无源逆变电路和有源逆变电路有何不同？答：两种电路的不同主要是：有源逆变电路的交流侧接电网，即交流侧接有电源。而无源逆变电路的交流侧直接和负载联接。15．什么是电压型逆变电路？有什么特点。答：按照逆变电路直流测电源性质分类，直流侧是电压源的逆变电路称为电压型逆变电路。电压型逆变电路的主要特点是：①直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。②由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同。③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。16．什么是电流型逆变电路？有什么特点？答：按照逆变电路直流测电源性质分类，直流侧是电流源的逆变电路称为电流型逆变电路。电流型逆变电路的主要特点是：①直流侧串联有大电感，相当于电流源。直流侧电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗。②电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径，因此交流侧输出电流为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电压波形和相位则因负载阻抗情况的不同而不同。③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电感起缓冲无功能量的作用。因为反馈无功能量时直流电流并不反向，因此不必像电压型逆变电路那样要给开关器件反并联二极管。17.电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管？答：在电压型逆变电路中，当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。当输出交流电压和电流的极性相同时，电流经电路中的可控开关器件流通，而当输出电压电流极性相反时，由反馈二极管提供电流通道。在电流型逆变电路中，直流电流极性是一定的，无功能量由直流侧电感来缓冲。当需要从交流侧向直流侧反馈无功能量时，电流并不反向，依然经电路中的可控开关器件流通，因此不需要并联反馈二极管。18．逆变电路多重化的目的是什么？如何实现？串联多重和并联多重逆变电路各用于什么场合？答：逆变电路多重化的目的之一是使总体上装置的功率等级提高，二是可以改善输出电压的波形。因为无论是电压型逆变电路输出的矩形电压波，还是电流型逆变电路输出的矩形电流波，都含有较多谐波，对负载有不利影响，采用多重逆变电路，可以把几个矩形波组合起来获得接近正弦波的波形。逆变电路多重化就是把若干个逆变电路的输出按一定的相位差组合起来，使它们所含的某些主要谐波分量相互抵消，就可以得到较为接近正弦波的波形。组合方式有串联多重和并联多重两种方式。串联多重是把几个逆变电路的输出串联起来，并联多重是把几个逆变电路的输出并联起来。串联多重逆变电路多用于电压型逆变电路的多重化。并联多重逆变电路多用于电流型逆变电路得多重化。19.三相桥式电压型逆变电路，180°导电方式，Ud=100V。试求输出相电压的基波幅值UUN1m和有效值UUN1、输出线电压的基波幅值UUV1m和有效值UUV1、输出线电压中5次谐波的有效值UUV5。解：输出相电压的基波幅值为=63.7(V)输出相电压基波有效值为：=45(V)输出线电压的基波幅值为=110(V)输出线电压基波的有效值为=78(V)输出线电压中五次谐波的表达式为：其有效值为：=15.59(V)第十章1.降压斩波电路中，若电感过小，可能会出现负载电流_________的情况，并且脉动较大。断续2.升压斩波电路中，电容C的主要作用是_______________________。将输出电压保持住3.升降压斩波电路中，电感L和电容C都要_________，以使电感电流和电容电压基本为恒定值。很大4.采用多相多重斩波电路的好处，主要会使得电流脉动率________，平波电抗器体积重量也会_______。减小减小5.降压斩波电路，已知输入E=200V，负载端R=10Ω，采用脉宽调制方式，当T=50μs，Ton=10μs时，输出的电压平均值为（）V。BA.160；B.40；C.180；D.20。6.升压斩波电路中，已知电源电压E=15V,负载电压Ud=20V,斩波周期T=4ms，则开通时间Ton=（）。AA1msB2msC3msD4ms7．简述图11.1所示的降压斩波电路工作原理。答：降压斩波器的原理是：在一个控制周期中，让V导通一段时间ton，由电源E向L、R、M供电，在此期间，uo＝E。然后使V关断一段时间toff，此时电感L通过二极管VD向R和M供电，uo＝0。一个周期内的平均电压Uo＝。输出电压小于电源电压，起到降压的作用。8.简述图11.2所示升压斩波电路的基本工作原理。答：假设电路中电感L值很大，电容C值也很大。当V处于通态时，电源E向电感L充电