电机与变压器（含习题册） 习题答案 高玉泉

参考答案模块一直流电机任务1认识直流电动机一、填空题1.直流发电机、直流电动机 2.静止的定子、可以转动的转子、定转子之间的气隙3.机座、主磁极、换向磁极、端盖、电刷装置4.电枢铁心、电枢绕组、换向器、风扇、转轴5.主磁通、主磁极铁心、励磁绕组6.电刷、刷握、刷杆、刷杆座、压力弹簧7.感应电动势、电流8.他励、串励、并励、积复励、差复励二、选择题1.A2.A3.C4.A5.C6.B7.B三、判断题1.√2.×3.√四、简答题1.答：为了减少交流谐波在主磁极和机座中造成的涡流损耗采用厚0.5m钢片制作主磁极和定子磁轭，为了减少损耗电枢铁心通常用厚度为0.5mm表面有绝缘层的圆形硅钢冲片叠答：换向器的作用是将电枢中的交流电动势和电流，转换成电刷间的直流电动势和电流，从而保证所有导体上产生的转矩方向一致。3.答：电枢反应对直流电动机的工作影响很大，使磁极半边的磁场加强，另半边的磁场减弱。负载越大，电枢反应引起的磁场畸变越强烈，其结果将破坏电枢绕组元件的正常换向，易引起火花，使电动机工作条件恶化。同时电枢反应将使极靴尖处磁通密集，造成换向片间的最大电压过高，也易引起火花甚至造成电动机环火。电枢反应严重时，会损坏电动机的电刷、换向器和电枢绕组。4.答：他励直流电动机运行中，当励磁回路开路时，①励磁电流为零，主磁极仅有很少的剩磁，即Φ很小，②反电动势很小，③电枢电流增加，④电动机转速也急剧增加，远远超过电动机的额定转速，会造成严重的“飞车事故”。5.答：直流电机励磁方式四种：①他励——励磁电流If由独立电源供给，与电枢电流Ia无关；②并励——励磁电流并在电枢两端，励磁电压Uf等于电枢电压U；③串励——励磁绕组与电枢串联，If=Ia；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——串励与并励磁动势同向，差复励——串励与并励磁动势反向。6.答：①电枢反应不仅使主磁场发生畸变，而且还会产生去磁作用。电枢电流越大，畸变越强烈，去磁作用越大。②主磁场畸变后，会使电动机运行时在换向器上产生火花，并使运行特性变坏。任务2分析直流电动机基本参数一、填空题1.相反、反电势、=2.驱动、负载转矩、机械阻转矩、T=T2+T03.磁通、电枢电流二、判断题1.×2.√3.√三、计算题解：（1）P1=PN/η=11kW额定电流：IN=P1/UN=100A额定励磁电流：IN=UN/Rf=2A额定电枢电流：IaN=IN-IfN=98A（2）铜损耗：△Pcu=IaN2Ra=0.192kW空载损耗：△P0=P1-PN-△Pcu=0.808kW（3）额定转矩：TN=9550PN/η=86.8N•m（4）电枢反电动势：Ea=UN-IaNRa=108.04V任务3分析直流电动机机械特性一、填空题1.n0、下、α2.电源电压、励磁电流、附加电阻3.电源电压、气隙磁通、电枢外串电阻4.电枢串电阻、改变电源电压、改变磁通5.5-6、空载、轻载二、选择题1.C2.C3.B4.B5.A三、简答题1.答：直流电动机的电源电压U、励磁电流If、电枢回路总电阻R都等于常数时，转速n与电磁转矩T之间的关系曲线称为直流电动机的机械特性。当直流电动机的电枢电压和励磁电流均为额定值时，电枢回路不串外接电阻时的机械特性称为固有机械特性。人为的改变电枢电压、励磁电流或电枢电阻三个量中任意一个数值所得到的机械特性叫作人为机械特性。例：2.答：串励电动机空载时，理想空载转速n0为无限大，实际中n0也可以达到额定转速nN的5～7倍（俗称飞车），这是电动机的强度所不允许的。因此，串励直流电动机不允许空载或轻载运行。任务4直流电动机的运行一、填空题1.静止状态、稳定转速2.直接起动3.大功率且起动频繁、起动电流小4.电枢串电阻调速、改变电枢电源电压调速、弱磁调速5.能耗制动、反接制动、回馈制动6.电源反接制动、倒拉反接制动7.改变励磁电流方向、改变电枢电流方向二、选择题1.C2.B3.C4.C5.C6.A7.A8.B9.A10.B1.B12.B三、判断题1.√2.×3.×4.×5.√6.√四、简答题1.答：改变直流电动机的转向，通常通过以下两种方向来实现：改变励磁电流方向和改变电枢电流方向。2.答：电枢回路串电阻起动、降低电枢电压起动。3.答：直流电动机调速方法有电枢串电阻调速、改变电枢电源电压调速和弱磁调速。改变电阻只能是有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，在基速（即电动机额定转速）以上作小范围的弱磁升速。因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主。4.答：不能。并励直流电动机的励磁绕组和电枢绕组采用同一个电源供电，改变电源极性后，同时改变主磁通方向和电枢电流方向，则电磁转矩方向不会改变，因此电动机的旋转方向不能改变。5.答：直流电动机反接制动时应当注意当电动机转速接近于零时，一个迅速断开电枢电源，否则电动机将反向旋转；电枢电源反接时，一定要在电枢回路中串接反接电阻，否则将产生几乎是起动电流两倍的制动电流，对电动机造成损坏。五、计算题解：（1）直接起动时的额定电流：Ist=UN/Ra=743A起动电流是额定电流的：Ist/IN=11.6（2）变阻器的电阻值：Rst=UN/Ist-Ra=1.079Ω（3）起动转矩：Tst=CTφIst=2.5CTφIN=2.5TN=418N▪m任务5认识直流发电机一、填空题1.可逆2.额定转速、负载电流、端电压二、简答题1.答：①发电机内部的主磁极必须有剩磁。②励磁绕组与电枢绕组的接法正确，即使励磁电流产生的磁通方向与剩磁方向一致。③励磁回路的总电阻应小于建压时的临界电阻（及电阻线与空载特性线性段重合时对应的电阻）。④转速不能偏低。2.答：①并励发电机端电压比他励发电机端电压下降变化快。②外特性曲线有“拐弯”现象。③短路电流较小。任务6推导直流发电机基本方程一、填空题1.他励、并励、串励、复励2.一致、相反模块二变压器任务1认识变压器一、填空题1.电磁感应2.心式、壳式3.铁心、绕组铁心绕组4.心式、心式5.壳、小型干式二、选择题1.B2.A任务2变压器基本工作原理分析一、填空题1.一次、N1、二次、N22.空载3.感应电动势、感应电动势4.铁、空载5.负载运行6.相等、变压器二、选择题1.B2.B三、判断题1、×2、×3、√4、√5、√任务3分析变压器的外特性一、填空题1.外特性2.电阻、电感、电容3.电压调整率4.铁损耗、铜损耗、PFe、PCu5.铁、铜二、判断题1.×2.×3.×4.√任务4认识单相变压器绕组的极性一、填空题1.感应电动势、同名端2.同极性3.串、并4.正向、反向、同极性、反极性二、判断题1.√2.√3.√4.×任务5认识三相变压器一、填空题1.三相组合式变压器、三相心式变压器2.体积较大、散热较好、成本较高3.感应电压、漏电、有一点接地、环流4.变压器油箱、储油柜5.瓷套、导电杆、电压等级、使用条件二、选择题1.C2.B3.B三、判断题1.√2.√3.×4.×四、简答题1.答：三相组合式变压器由三台相同容量的单相变压器按一定连接方式组合而成的。它的特点是：三相组合式变压器的三个铁心磁路是互相独立，当三相电压平衡时，磁路也是平衡的。它体积较大，散热较好，但成本较高。2.答：三相芯式变压器是三相共用一个铁心的变压器。它的特点：三相芯式变压器铁心用料少，因而体积较小，成本较低。当电源电压不稳定时，会造成三相磁路不平衡，铁心损耗增加。为防感应电压或漏电，变压器铁心必须接地，且铁心只能有一点接地，以免形成闭合回路，产生环流。任务6三相变压器绕组的连接及并联运行一、填空题1.星形、三角形2.中性点、引出箱外3.不对称、急剧增加4.首尾端、三个连接点、正相序、反相序5.星形、三角形、90︒6.Y、d77.供电质量8.变比相等、联接组标号相同、短路阻抗相等二、选择题1.B2.C3.C4.B三、判断题1.×2.×3.√4.√5.×四、简答题1.答：星形（）接法将三个绕组的末端连在一起，接成中性点，再将三个绕组的首端引出箱外。如果中性点也引出箱外，则称为中点引出箱外的星形接法，以符号“”表示。2．答：一次、二次电压应相等即变比相等。两个线圈要并联，必须要电压相等，极性相同，才不会产生环流。任务7认识自耦变压器一、填空题1．星形2.磁、电3.减少了自耦变压器的体积和质量4.可靠接地二、选择题1.C2.C3.C三、判断题1.×2.√3.√4.√5.×6.√四、计算题解：QUOTE任务8认识仪用互感器一、填空题1.电压互感器、电流互感器2.串、并3.168、4.54.开路、短路5.降压变压器、电压比6.可靠接地二、选择题1.B2.A3.B4.B5.C6.B三、判断题1.√2.×3.√4.×5.√6.×7.×8.×四．简答题1.答：电流互感器串接在被测电流的线路中，电流互感器在工作时，它的二次回路始终是闭合的，电流互感器的工作状态接近短路；电流互感器二次侧开路时时，被测线路中的大电流全部成为励磁电流，使铁心严重过热，二次侧感应高电压，会损坏电流互感器，并危及人员和其它设备安全；为确保工作人员安全，电压互感器的副绕组以及铁心应可靠接地；2.答：二次侧决不允许短路，否则会产生很大的短路电流，烧坏电压互感器；为确保工作人员安全，电压互感器的副绕组以及铁心应可靠接地；为确保测量精度，电压互感器的二次侧不宜并接过多的负载。任务9认识电焊变压器一、填空题1.陡降的外特性2.13.可调电抗器、气隙4.铁心柱、漏抗5.小、小二、选择题1.A2.B3.B4.B三、判断题1.√2.×3.×4.√四、简答题1.答：二次侧空载电压应为60～75V，以保证容易起弧。同时为了安全，空载电压最高不超过85V；具有陡降的外特性，即当负载电流增大时，二次侧输出电压应急剧下降；短路电流不能太大，以免损坏电焊机，同时也要求变压器有足够的电动稳定性和热稳定性；为了适应不同的加工材料、工件大小和焊条，焊接电流应能在一定范围内调节。模块三交流电机任务1认识交流电动机一、填空题1.电动机、发电机2.机械能、交流电能、直流电动机、交流电动机、驱动、控制3.工农业生产中、电力拖动的原动机二、选择题1．A2.B3.B4.B5.A三、问答题答：它的优点是：结构简单、制造方便；运行方便、维护容易；对工作环境要求较低。它的缺点是：功率因数滞后；调速性能较差。任务2认识三相异步电动机一、填空题1.定子、转子、0.2~1.5mm、端盖、轴承、接线盒、吊环2.旋转磁场、机座、定子铁心、定子绕组3.电机磁路、绕组、绝缘铜导线或绝缘铝导线、电路4.0.5mm厚的硅钢片、电磁转矩二、选择题1.A2.A三、判断题1.√2.×3.√四、简答题1.答：（1）组成三相笼型异步电动机一般由机座定子铁心定子绕组、转端盖、轴承和轴承盖以及风扇和风罩等组成。（2）作用1）机座：保定子铁心：定三相机有三相绕组通入三相对称电流时，就会产生旋转磁场。3）转子铁心：一方面作为电动机磁路的一部分绕组。4）笼型绕组：产生电磁转矩。5）端盖：端盖除了起防护作用外在端盖6）轴承盖：动，另外起存放润滑油和保护轴承的作用。7）轴承：8）接线盒：保护和固定定子绕组9）吊环：保护风叶。11）风扇：冷却电动机。2．答：三相绕组由三个彼此独立的绕组组成且每个绕组又由若干线圈连接而成每个绕组即为一相，每个绕组在空间相差1200电角度。3．答：笼型转子有单笼型、双笼型两种。为了最大限度切割磁力线，笼型转子的导电条都做成斜的。任务3三相异步电动机工作原理分析一、填空题1.定子绕组、对称三相交流电流2.相序、反转3.f、p4.小于5.堵转、0、1二、选择题1.B2.B3.A4.D5.C三、判断题1.√2.×3.√4.√5.×6.√7.√8.√四、简答题1.答：旋转磁场是指磁场的轴线位置随时间而旋转的磁场。当电动机的定子绕组通人三相交变电流，该电流就在定子绕组中产生旋转磁场。条件：对称三相定子绕组通入对称三相交流电流。改变方向：对调任意两相电源线。2.答：改变电源频率；改变磁极对数。3.答：旋转磁场转速与转子转速之差称为转差。转差与旋转磁场转速的比值，称为转差率。转子转速与旋转磁场的转速不可能相等，因为如果两者转速相等，那么转子与旋转磁场之间就没有相对运动了，转子导体就不能切割磁力线，转子导体中便不会产生感应电动势和电流，因而也不会有电磁力和电磁转矩驱动转子转动。于是，三相异步电动机转子转速就会自动变慢。因此，转子转速与同步转速n，之间总是保持着相对稳定的转速差。4.答：三相异步电动机接通电源后，如果磁极沿顺时针方向旋转，则磁极的磁力线会切割转子导条，导条中产生感应电动势，在感应电动势的作用下，闭合的导条中就会产生感应电流，旋转磁极的磁场对该电流作用，产生电磁力F。大小相等方向相反的电磁力会在转子上产生电磁转矩，使转子顺着旋转磁极的旋转方向转动起来。5.答：转差率S是三相异步电动机的一个重要参数。当电动机起动瞬间，转子转速n＝0，则S=1；正常运行时，1>S>0；当转子转速等于同步转速时，S＝0，为理想空载状态。任务4三相异步电动机的特性分析一、填空题1.星形、三角形2.功率因数、电磁转矩、效率、输出功率3.低、大4.铁损耗、铜、电压5.旋转磁场的每极磁通、转子电流二、选择题1.D2.A三、判断题1.√2.×3.×4.√四、简答题1.答：异步、多速、中心高200mm；L:长机座8.6.4极。任务5三相异步电动机的运行一、填空题1.降低定子绕组上的电压2.星-三角、延边三角形、自耦变压器、定子绕组串电阻3.加入电压、正常运转4.三分之一、三分之一、重载5.起动电流、起动转矩6.电阻、频敏变阻器、重载起动、空载或轻载起动7.变极调速、变频调速、改变转差率调速8.旋转磁场、相序、任意两相9.反接制动、能耗制动、再生制动10.动能二、选择题1.C2.A3.D4.C5.B6.D7.A8.A9.C10.B三、判断题1.×2.×3.√4.√5.√6.√7.×8.×9.×10.√11.×12.×13.×四、简答题1.答：全压起动适用于小功率频繁起动的电动机；减压起动适用于轻载或空载起动的电动机。2.答：减压起动是指利用起动设备，将电压适当降低后加到电动机的定子绕组上进行起动，待电动机转速升高后，再使其电压恢复到额定值的起动方式。起动方法：星-三角、延边三角形、自耦变压器、定子绕组串电阻。3.答：特点：优点是：可以按容许的起动电流和所需的起动转矩来选择自耦变压器的不同抽头实现减压起动，而且不论电动机定子绕组在正常运行时采用Y接法或△接法都可使用这种起动方法。缺点是：设备体积大，投资较大。适用于星型或三角形接法的电动机。4.答：的1/3;起动电压是三角形直接起动时的1/优点是设备简单价格低缺点是不适宜重载起动。适用于正常运行时三角形接法定子每相绕组实际可承担的额定电压是电源的线电压的电动机。5.答：调速有三种方法(1)变极调速改变定子绕组磁极对数的调速方法。变极调速优点是所需设电动机绕组引出往与机械调速配调速范围的目的。(2)变转差率调速改变电动机的转差率S-变转子电阻或改变定子绕组上的电压变转差率调速方法简单、方便但机械特性曲线较软而且外接电阻越大曲线越软致使负载有较小的变化便会引起很大的转速波动另外在转子电路上串接的电阻要消耗功率导致电动机效率较低。(3)变频调速改变供给电动机电源的频率的调速方法。变频调速优点是质量轻体积小惯性小、效率高械特性曲线可以做得像直流电动是目前交流调速的发展方向。任务6认识单相异步电动机一、填空题1.定子、转子、其他部分2.产生单相异步电动机正常工作所需的磁场、将电能转变机械能3.脉动磁场、起动转矩、所加外力方向4.罩极式、分相式二、判断题1.×2.√3.×4.√任务7认识分相式单相异步电动机一、填空题1.LZ、LF、90°2.闭合、起动转矩、80％左右的额定转速、断开3.起动电容c1、并、并4.串电抗器调速、定子绕组抽头调速二、判断题1.×2.√3.√4.×任务8认识分相式单相异步电动机一、填空题1.凸极式罩极电动机、隐极式罩极电动机2.结构简单、制造方便二、判断题1.√2.×3.×4.√任务9认识三相同步发电机一、填空题1.隐极式、凸极式、隐极式、凸极式2.磁极、转子铁心、气隙3.导体切割磁感线产生感应电动势4.准整步法、自整步法二、判断题1.√2.×3.√三、简答题答：同步发电机的输出电压应要和电网电压具有相同的频率、有效值、极性和相位。任务10认识三相同步电动机一、填空题1.功率因数2.辅助电动机起动法、调频起动法、异步起动法3.起动转矩大、容量大4.异步起动阶段、拉入同步阶段二、判断题1.√2.×3.√4.×三、简答题答：电动机运行时，定子磁场拖动转子磁场转动。两个磁场之间存在着一个固定的力矩，这个力矩的存在是有条件的，两者的转速必须相等，即同步才行，所以这个力矩也称为同步力矩。一旦两者的速度不相等，同步力矩也就不存在