电机与拖动试题库

1、直流电动机改变线圈中电流方向是转向器和电刷完成的。1、直流发电机把机械能转换成直流电能。1、直流电动机的起动方法有：电枢回路串电阻和降压起动1、直流电机具有可逆性，既可作发电机运行，又可作电动机运行。作发电机运行时，将机械能变成直流电能输出，作电动机运行时，则将电能变成机械能输出。1、直流电动机根据励磁方式的不同可分为串励电动机、并励电动机、 他励电动机和复励电动机。1、直流电动机的机械特性是指电磁转矩与转速之间的关系。1、他励直流电动机的调速方法有电阻串电阻调速，降低电源电压调速，减弱磁通调速。他励直流电动机的机械特性是指在电动机处于稳态运行的条件，转速和电磁转矩的关系。按电机供电电源的不同，可以分为直流电机和交流电机两大类。1.电力拖动系统一般由电动机、生产机械的传动机构、工作机构、控制设备和电源组成，通常又把传动机构和工作机构称为电动机的机械负载。1.直流电动机主要由定子、转子、电刷装置、端盖、轴承、通风冷却系统等部件组成。定子由机座、主磁极、换向极、电刷装置等组成。转子（又称电枢）由电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴和风扇等组成。直流电机的绕组有五种形式：单叠绕组、单波绕组、复叠绕组、复波绕组和蛙绕组（叠绕和波绕混合绕组）。2、 三相变压器的原、副绕组都可以接成星形或三角形。2、三相变压器组是由三台单相变压器按一定的方式联接起来组成的。2、国际上规定标志三相变压器高、低压绕组线电势的相位关系用时钟表示法。2、变压器的三大作用是改变电压、改变电流和变换阻抗。2、变压器带负载运行时，若负载增大，其铁损耗将不变，铜损耗增大（忽略漏磁阻抗压降的影响）。2、当变压器负载（（p2>0）一定，电源电压下降，则空载电流I0减小，铁损耗PFe减小2、 一台接到电源频率固定的变压器，在忽略漏磁阻抗压降的条件下，其主磁通的大小决定于输入电压的大小，而与磁路的基本无关，其主磁通与励磁电流成正比关系。3、 交流异步电动机的转子绕组有鼠笼型和绕线型两种。3、当s在0〜1范围内，三相异步电动机运行于电动状态，此时电磁转矩性质为驱动性质；在小于1范围内运行于发电机状态，此时电磁转矩性质为制动性质。3、三相异步电动机根据转子不同可分为笼型和绕线两类。3、 异步电动机的调速有变极变频改变转差率调速。4、 定子三相绕组中通过三相对称交流电时在空间会产生旋转磁场。4、通常采用平均损耗法等效电流法等效转矩法等效功率法等方法来校验电动机的发热。4、主磁极的作用是产生主磁通。它由主磁极铁心和励磁绕组组成。

4、初始值，稳态值和机电时间常数是决定机械过渡过程的三要素。4、空间电角度是空间几何角度的p倍，p是磁极对数。4、电压互感器在运行时副绕组绝对不允许短路。而电流互感器在运行时副边绝对不允许开路。4、定子三相绕组中通过三相对称交流电时在空间会产生旋转磁场。4、鼠笼型电动机的起动方法有直接起动、减压起动两种。4、采用短矩绕组绕组和分布绕组绕组可以有效的削弱谐波分量，同时使基波分量减小（增大和减小）。变压器简单题从物理意义上说明变压器为什么能变电压，而不能变频率？答：变压器原副绕组套在同一个铁芯上，原边接上电源后，流过励磁电流i0，产生励磁磁通势F0，在铁芯中产生交变主磁通◎m,其频率与电源电压的频率相同，根据电磁感应定律，原副边因交变主磁通pm而分别产生同e=-N土e=-N仁频率的感应电动势el和e2，且有1 1力、2 2出显然，由于原副边匝数不等，即N1尹N2,原副边的感应电动势也就不等，即e1尹e2，而绕组的电压近似等于绕组电动势即U1eE1、U2^E2，故原副边电压不等，即U1尹U2,但频率相等。若减少变压器一次侧线圈匝数（二次线圈匝数不变）二次线圈的电压将如何变化？e=-N迎答：由1 1出e=-N迎答：由1 1出e=-N史2 2dt所以变压器原、副两边每匝感应电动势相等。又U1mE1,泊UU2^E2，因此N1N2U—1-当U1不变时，若N1减少，则每匝电压N1增大，UU=N1所以2 2N1将增大。或者根据U1牝¥4,44fN1气，若N1减小，则气增大，又U2=4・44创之气，故U2增大。变压器的空载电流的作用和性质如何？它与哪些因素有关?答：变压器的空载电流的作用：变压器空载电流的绝大部分用来供励磁，即产生主磁通，另有很小一部分用来供给变压器铁心损耗，前者属无功性质，称为空载电流的无功分量，后者属有功性质，称为空载电流的有功分量。变压器的空载电流的性质：由于变压器空载电流的无功分量总是远远大于有功分量，故空载电流属感性无功性质，TOC\o"1-5"\h\z木F NI和磁化曲线可知，,0的①=—0=—1-0-

m和磁化曲线可知，,0的它使电网的功率因数降低，输送有功功率减小。大小：由磁路欧姆定律 0 0大小与主磁通①m,绕组匝数N1及磁路磁阻R0有关。就变压器来说，根据U1牝E1\o"CurrentDocument"中=——J Rm 4,44fN1，因此，①m由电源电压"1的大小和频率f以及绕组匝数N1来决定。根据磁阻表达式mHA可知，Rm与磁路结构尺寸1，A有关，还与导磁材料的磁导率H有关。变压器铁芯是铁磁材料，^随磁路饱和程度的增加而减小，因此%随磁路饱和程度的增加而增大。综上，变压器空载电流的大小与电源电压的大小和频率，绕组匝数，铁心尺寸及磁路的饱和程度有关。变压器空载运行时，原线圈加额定电压，这时原线圈电阻r1很小，为什么空载电流I0不大？如将它接在同电压（仍为额定值）的直流电源上，会如何？答：因为存在感应电动势E1,根据电动势方程:,,,,,..,,,, ..U=-E-E+1 R=I(R +jX)+jlX +1R=IZ+1 (R +jX) ra^R 泓口111H010mm’02010m011疽可知，尽官1很小，但由于励磁阻抗Zm很大，所以10不大.如果接直流电源，由于磁通恒定不变，绕组中不感应电动势，即'1=0,E1/0,因此电压全部降在电阻上，即有1="J"1，因为R1很小，所以电流很大。变压器负载时，一、二次线圈中各有哪些电动势或电压降，它们产生的原因是什么？写出它们的表达式，并写出电动势平衡方程？答：一次绕组有主电动势E1，漏感电动势E1.，一次绕组电阻压降IR1，主电动势E1由主磁通击m交变产生，E 由漏感电动势E1.由一次绕组漏磁通①1.交变产生。一次绕组电动势平衡方程为"1E1+I1(R1+jX1)；二次绕组有主电动势E2，漏感电动势E2.，二次绕组电阻压降12R2，主电动势E2由主磁通"m交变产生，漏感电动势^.由 丁1由二次绕组漏磁通①2.父变产生，二次绕组电动势平衡方程为"2 22(2j2)。为什么可以把变压器的空载损耗近似看成是铁耗，而把短路损耗看成是铜耗？变压器实际负载时实际的铁耗和铜耗与空载损耗和短路损耗有无区别？为什么？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。图5-11变压器带感性负载时的相量图瓦瓦U2\[]zT0 图5-9变压器负载运行时的等效电路直接电机简单题直流电机电刷内的电枢绕组中所流过的电流是交流还是直流若是交流其交变频率是多少？答：直流电机电刷内的电枢绕组中所流过的电流是交流，而电刷外部为直流。电刷与换向器组合实现了外部直流f—p——Hz与内部交流的转换（或换流）。内部电枢绕组所感应电势或电流的频率为： &，即内部电流的方向每转交变p次（p为电机的极对数）。为什么直流电动机必须采用电刷和换向器把外加直流电源转变交流然后再给电枢绕组供电，而不是直接采用直流电源供电？答：对于直流电动机，若不采用电刷或换向器将直流转换为内部交流，而是直接采用直流供电，则当电枢绕组的某一导体边转至极下时，假定电流为流入的，电磁转矩沿顺时针方向。则当该导体边转至极下时，电流仍为流入的，则所产生的电磁转矩必为逆时针方向。这样，在一个周期内，电机的转子（或电枢）不可能产生有效的电磁转矩。故此，必须采用机械式换流器完成直流到交流的转换。在直流电机中换向器-电刷的作用是什么？答在直流电机中，电枢电路是旋转的，经换向器■电刷作用转换成静止电路，即构成每条支路的元件在不停地变换，但每个支路内的元件数及其所在位置不变，因而支路电动势为直流，支路电流产生的磁动势在空间的位置不动。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枢电压有怎样的关系？答直流电机励磁方式四种：①他励——励磁电流!由独立电源供给，与电枢电流七无关；②并励——励磁电流并在电枢两端，励磁电压°f等于电枢电压U；③串励一一励磁绕组与电枢串联，，f=。；④复励——既有并励绕组又有串励绕组，按两绕组磁动势方向的异同分成：积复励一一串励与并励磁动势同向，差复励一一串励与并励磁动势反向。并励发电机正转能自励，反转能否自励？答发电机正转时能够自励，表明发电机正转时满足自励条件，即：①有一定的剩磁；②励磁回路的电阻小于与运行转速所对应的临界电阻；③励磁绕组的接线与电机转向的配合是正确的。这里的正确配合就是说当电机以某一方向旋转时，励磁绕组只有一个正确的接法与之相对应。如果转向改变了，励磁绕组的接线也应随之改变，这样才能保证励磁电流所产生的磁场方向与剩磁方向相同，从而实现电机的自励。当电机的转向改变了，而励绕组的接线未改变，这样剩磁电动势及其产生的励磁电流的方向必然改变，励磁电流产生的磁场方向必将与剩磁的方向相反。电机内磁场被削弱，电压不能建立，所以并励发电机正转时能自励；反转时，不改变励磁绕组的两个端头的接线，是不能自励的。一台并励直流电动机原运行于某一Ja、n、E和T值下，设负载转矩T2增大，试分析电机将发生怎样的过渡过程，并将最后稳定的Ln、E和T的数值和原值进行比较。答直流电动机稳定运行时，T=T2+T0，T2增大后，T<T2+T0，从而使得n下降。由E=CeOn知，E下,U-E— 降，而a Ra，因此，【a上升。T=上％，故T上升。这个过程一直持续到尸—T2+T0为止，电动机在新的

状态下稳定运行。与原值相比，'a增大，"减小，E减小，T增大。对于一台并励直流电动机，如果电源电压和励磁电流保持不变，制动转矩为恒定值。试分析在电枢回路串入电阻R1后，对电动机的电枢电流、转速、输入功率、铜耗、铁耗及效率有何影响？为什么？答:由转矩平衡方程式1=孔*孔可知，制动转矩不变时电磁转矩是不变的。当电动机的励磁电流保持不变，在不考虑电枢反应的影响或电枢反应保持不变时，气隙磁通中=常数，因而电枢电流'a是不变的。又由于电压U不变，z） n=U-七（Ra+R）所以输入功率P1="a+1f不变。从 CeO 可知，当"、'a、中不变时，转速将随着R的增大而。/e ， 、a、 ， 1减小。而P2"T2〃，所以输出功率随n下降而下降，因此电机的效率将降低。铜耗%〃=伊a+I随£增大而增大，铁耗随n下降而减少。因此电枢回路串电阻后，电机的转速下降，电枢电流不变，输入功率不变，输出功率减少，铁耗减少，铜耗增加，效率降低。1他励直流电动机的机械特性乌-土RT=n-，TC①CC①2e0e_乌-土RT=n-，TC①CC①2e0e2人为（1）改变电枢电压一组平行曲线（2）减小每极气隙磁通（2）减小每极气隙磁通图4-4改变磁通的人为机械特性副-3改变电枢电压的人为的机德特性（3）电枢回路串接电阻n0=Const；R越大，曲线越倾斜图4-5改变电枢电阻的人为机械综合简答题1、 改善电机换向有哪些方法？方法有三个，一是选用适当的电刷，更换时要用与原来牌号相同的电刷。二是移动电刷位置，这种方法只适于负载不变的电机。三是装置换向磁极。2、 电流互感器在使用时必须注意什么？①为了安全，二次侧应牢固地接地。②二次侧不允许开路。在换接电流表时要先按下短路开关，以防二次绕组开路，否则二次绕组会产生很高的尖峰电动势。③二次绕组回路接入的阻抗不能超过允许值，否则会使电流互感器的精度下降。3、 根据什么情况决定异步电动机可以全压起动还是应该采取降压措施？一般对于经常起动的电动机来说，如果它的容量不大于供电变压器容量的20%都可以直接起动。否则应采取降压措施。4、 什么是电枢反应?电枢反应的性质与哪些因素有关？当定子绕组流过三相对称的电流时，将产生电枢（定子）磁场。电枢磁场对主磁场必将产生影响，这种影响就叫电枢反应。电枢反应的性质因负载的性质和大小的不同而不同，它取决于电枢磁势与励磁磁势在空间的相对位置。5、 简述建立并励直流发电机输出电压的条件。①发电机必须有剩磁，如果无剩磁，必须用另外的直流电源充磁。②励磁绕组并联到电枢两端，线端的接法与旋转方向配合，以使励磁电源产生的磁场方向与剩磁的磁场方向一致。③励磁回路的总电阻必须小于临界电阻。6、 如何使他励直流电动机反转？使他励直流电动机反转的方法有两种：（1）电枢绕组接线不变，将励磁绕组反接，这种方法称为磁场方向。（2）励磁绕组接线不变，电枢绕组反接，称为电枢反向。7、 自耦变压器有什么特点?应用时要注意什么问题？自耦变压器的优点是节省原材料、体积小、重量轻、安装运输方便、价格低、损耗小、效率高。它的缺点是一次绕组和二次绕组有电的联系，因此，低压绕组及低压方的用电设备的绝缘强度及过电压保护等均需按高压方考虑。使用时，需把原副边的公用端接零线，外壳必须接地。8、三相异步电动机的起动电流为什么很大?有什么危害？由于刚起动时，旋转磁场与转子导体相对转速大，转子导体以最大转速切割磁力线，产生很大的电流。电流大的危害是（1）使线路产生很大的电压降，影响同一线路的其它负载的正常工作。严重时还可能使本电机的起动转矩太小而不能起动；（2）使电动机绕组过热，加速绝缘老化，缩短电动机的使用寿命。第一章直流电机原理10直流电动机励磁回路连接可靠，绝不能断开☆一旦励磁电流If=0，则电机主磁通将迅速下降至剩磁磁通，若此时电动机负载较轻，电动机的转速将迅速上升，造成“飞车”；若电动机的负载为重载，则电动机的电磁转矩将小于负载转矩，使电机转速减小，但电枢电流将飞速增大，超过电动机允许的最大电流值，引起电枢绕组因大电流过热而烧毁。11自励发电方式能否建立空载电压是有三个条件^女（1） 电机必须有剩磁，如果没有须事先进行充磁；（2） 励磁绕组的极性必须正确，也就是励磁绕组与电枢并联时接线要正确；（3） 励磁回路的电阻不能太大，即其伏安特性的斜率U/If不能太陡，否则如果伏安特性的斜率太陡，与发电机空载特性交点很低或无交点，就无法建立空载电压。总之，自励发电机的运行首先要在空载阶段建立电压，然后才能带负载运行。12他励直流发电机的外特性☆随着电流的增大，其输出电压下降。这是因为：①随着发电机的负载增加，其电枢反应的去磁效应增强，使每极磁通量减小，导致电枢电动势下降。②电枢回路电阻上的电压将随着电流上升而增大，使发电机的输出电压下降。13效率他励直流发电机带负载运行时，其损耗中仅电枢回路的铜耗与电流Ia的平方成正比，称为可变损耗；其他部分损耗与电枢电流无关，称为不变损耗。当负载较小时，Ia也较小，此时发电机的损耗是以不变损耗为主，但因输出功率小而效率低；随着负载增加，P2增大而效率上升，当可变损耗与不变损耗相等时效率达到最大值.☆一、 感应电动势的计算先求出每个元件电动势的平均值，然后乘上每条支路中串联元件数。感应电动势的计算公式为直流电机的感应电动势的计算公式是直流电机重要的基本公式之一。感应电动势Ea的大小与每极磁通①（有效磁通）和电枢转速的乘积成正比。如不计饱和影响，它与励磁电流If和电枢机械角速度乘积成正比。二、 电磁转矩的计算电磁转矩计算公式是直流电机的重要基本公式，它表明：电磁转矩Te的大小与每极磁通①和电枢电流Ia的乘积成正比。或：如不计饱和影响，它与励磁电流If和电枢电流Ia的乘积成正比。三、 几个重要关系式直流电机感应电动势计算公式：直流电机电磁转矩计算公式：电动势常数：转矩常数：电动势常数与转矩常数的关系：电动机电枢回路稳态运行时的电动势平衡方程式。U=Ea+RaIaEa=Ce①n四、 直流电动机的工作特性是指其端电压U=UN（额定电压），电枢回路中无外加电阻、励磁电流If=IfN（额定励磁电流）时，电动机的转速n、电磁转矩Te和效率n三者与输出功率P2之间的关系。（一）并励直流电动机的工作特性转速特性转矩特性效率特性n=（P2/P1）X100%电机励磁损耗、机械损耗、铁耗等于电枢铜耗时，效率最大。（二）串励直流电动机的工作特性串励电机不允许在空载或负载很小的情况下运行。五、直流发电机的工作特性直流电动机的固有机械特性1、 空载特性当他励直流发电机被原动机拖动，n=nN时，励磁绕组端加上励磁电压Uf,调节励磁电流If0,得出空载特性曲线U0=f（I0）。2、 负载运行无论他励、并励还是复励发电机，建立电压以后，在n=nN的条件下，加上负载后，发电机的端电压都将发生变化。第三章直流电动机的电力拖动五、 直流电机电枢绕组的基本形式有两种：一种叫单叠绕组，另一种叫单波绕组。单叠绕组的特点：元件的两个端子连接在相邻的两个换向片上。元件的跨距：上层元件边与下层元件边的距离称为跨距，元件跨距称为第一节距y1（用所跨的槽数计算）。一般要求元件的跨距等于电机的极距。上层元件边与下层元件边所连接的两个换向片之间的距离称为换向器节距yc（用换向片数计算）。直流电机的电枢绕组除了单叠、单波两种基本形式以外，还有其他形式，如复叠绕组、复波绕组、混合绕组等。各种绕组的差别主要在于它们的并联支路，支路数多，相应地组成每条支路的串联元件数就少。原则上，电流较大，电压较低的直流电机多采用叠绕组；电流较小，电压较高，就采用支路较少而每条支路串联元件较多的波绕组。所以大中容量直流电机多采用叠绕组，而中小型电机采用波绕组。六、 直流电机的励磁方式1、 他励直流电机一一励磁绕组与电枢绕组无联接关系，而是由其他直流电源对励磁绕组供电。2、 并励直流电机一一励磁绕组与电枢绕组并联。3、 串励直流电机——励磁绕组与电枢绕组串联。4、 复励直流电机一一两个励磁绕组，一个与电枢绕组并联，另一个与电枢绕组串联。七、 直流电机负载时的磁场及电枢反应当直流电机带上负载以后，在电机磁路中又形成一个磁动势，这个磁动势称为电枢磁动势。此时的电机气隙磁场是由励磁磁动势和电枢磁动势共同产生的。电枢磁动势对气隙磁场的影响称为电枢反应。负载转矩特性：生产机械的负载转矩特性，包括恒转矩负载，恒功率负载和通风机负载几大类。它们的特性分别为直线型、双曲线型和指数曲线型。直流电动机的机械特性：他励直流电动机的机械特性是指在电枢电压、励磁电流、电枢总电阻为恒值的条件下，电动机转速n与电磁转矩Tem的关系曲线或电动机转速n与电枢电流Ia的关系曲线。即n—I或C①C①ae en=U/C①——理想空载转速机械特性包括固有机械特性和人为机械特性，固有机械特性是指工作电压和磁通均为额定值，电枢电路中没有串入附加电阻时的机械特性。而人为机械特性是指人为地改变电枢电压、磁通量和电枢回路串电阻时的机械特性。当改变上述三个参数时，电动机的机械特性要在固有机械特性是指工作电压和磁通均为额定值，电枢电路中没有串入附加电阻时的机械特性。而人为机械特必理指人为地改变电枢电压、磁通量和电枢回路串电阴时的机械特性。当改变上述三个参数时，电动机的机械特性要在固有特性的基础上发生改变，改变的目的是为了控制直流电动机的起动。电力拖动稳定运行的条件：电力拖动稳定运行的条件是：电动机的机械特性和负载的转矩特性必须配合得当。须满足下式要求：虫<与dndn他励直流电动机的起动、制动与调速：他励直流电动机的起动按人为机械特性的不同分为降压起动和电枢回路串电阻起动两种方式，其目的都是为了减小起动电流并保证有足够大的起动转矩。他励直流电动机的制动分别为能耗制动、反接制动和回馈制动几大类，制动时的机械特性各不相同，其目的都是为了使运动着的电机能很快停下来。他励直流电动机的调速方法有：1）改变电枢回路串入的调节电阻Rpa；2）改变励磁回路的调节电阻Rpf或改变励磁电压，以调节主磁通，简称调磁；3）改变电枢的端电压U，简称调压。通过人为机械特性的分析可知采取这三种方式可在额定转矩负载下得到希望的各级转速。调速指标：调速范围D、调速平滑性？、静差率8、输出方式（恒功率输出、恒转矩输出）。1.他励直他励直流电动机的调速。调速范围、静差率、平滑性（1）串电阻调速 =U_R+RT特点： "一夜一¥e1） 实现简单，操作方便；2） 低速时机械特性变软，静差率增大，相对稳定性变差；3） 只能在基速以下调速，因而调速范围较小，一般DW2；4） 由于电阻是分级切除的，所以只能实现有级调速，平滑性差；5） 由于串接电阻上要消耗电功率，因而经济性较差，而且转速越低，能耗越大。（2） 调电压调速特点是：1） 由于调压电源可连续平滑调节，所以拖动系统可实现无级调速；2） 调速前后机械特性硬度不变，因而相对稳定性较好；3） 在基速以下调速，调速范围较宽，D可达10~20；4） 调速过程中能量损耗较少，因此调速经济性较好；5） 需要一套可控的直流电源。（3） 弱磁调速特点1） 由于励磁电流If<<Ia，因而控制方便，能量损耗小；2） 可连续调节电阻值，以实现无级调速；3） 在基速以上调速，由于受电机机械强度和换向火花的限制，转速不能太高，一般约为1.2〜1.5）nN，特殊设计的弱磁调速电动机，最高转速为（3〜4）nN，因而调速范围窄。通过人为机械特性的分析可知采取这三种方式可在额定转矩负载下得到希望的各级转速。4.调速指标：调速范围D、调速平滑性？、静差率8、输出方式（恒功率输出、恒转矩输出）。第四章变压器变压器的作用和原理：变压器是一种静止的电气设备，它是根据电磁路的耦合作用把交流电从原边输送到副边，利用绕制在同一铁心上的原绕组和副绕组的另一种电压、电流的电能转换成同频率的另一种电压、电流的电能。变压器的运行：变压器的运行分空载运行和负载运行。空载运行和负载运行的电磁转换关系见教材《电机及拖动基础》（西安电子科大出版社，主编孟宪芳2009年9月2版）。空载电流及其作用：空载时原方绕组的电流I0为空载电流，主要用来建立主磁通。负载运行