南理工電機學習題課(重點)

1、習題課 中原工學院信息商務學院 磁路部分磁路部分 習題課 中原工學院信息商務學院 1.1.簡述右手螺旋法則，左手定則和右手定則，簡述右手螺旋法則，左手定則和右手定則， 以及電磁感應定律。以及電磁感應定律。 2.2.簡述什么是磁路、磁動勢、磁路的基爾霍夫簡述什么是磁路、磁動勢、磁路的基爾霍夫 第二定律。假定作用在某段磁路上的磁動勢為第二定律。假定作用在某段磁路上的磁動勢為 HLHL，該段磁路磁阻為，該段磁路磁阻為RmRm，則通過該段磁路的磁，則通過該段磁路的磁 通量是多少？通量是多少？ m R HL 習題課 中原工學院信息商務學院 3.3.電機中的磁路常用什么材料制成？這些材料電機中的磁路常用什

2、么材料制成？這些材料 有哪些特性？有哪些特性？ 電機和變壓器的磁路常采用硅鋼片制成，它的導磁電機和變壓器的磁路常采用硅鋼片制成，它的導磁 率高，損耗小，有飽和現(xiàn)象存在率高，損耗小，有飽和現(xiàn)象存在。 4.4.直流磁路和交流磁路有什么區(qū)別？直流磁路和交流磁路有什么區(qū)別？ 1 1）直流磁路中的磁場是固定不變的；交流磁路中的）直流磁路中的磁場是固定不變的；交流磁路中的 磁場大小和方向是交變的。磁場大小和方向是交變的。 2 2）直流磁路沒有損耗，交流磁路有損耗。）直流磁路沒有損耗，交流磁路有損耗。 習題課 中原工學院信息商務學院 Bm Bm 5.5.磁滯損耗和渦流損耗是什磁滯損耗和渦流損耗是什么么原因引

3、起的？原因引起的？ 答：答：磁滯損耗由于磁滯損耗由于B B交變時鐵磁物質(zhì)磁化不可逆，磁交變時鐵磁物質(zhì)磁化不可逆，磁 疇之間反復摩擦，消耗能量而產(chǎn)生的。它與交變頻率疇之間反復摩擦，消耗能量而產(chǎn)生的。它與交變頻率 f f成正比，成正比， 與磁密幅值與磁密幅值 的的次方成正比。次方成正比。 渦流損耗是由于通過鐵心的磁通渦流損耗是由于通過鐵心的磁通發(fā)生變化時，在發(fā)生變化時，在 鐵心中產(chǎn)生感應電勢，再由于這個感應電勢引起電流鐵心中產(chǎn)生感應電勢，再由于這個感應電勢引起電流 （渦流）而產(chǎn)生的電損耗。它與交變頻率（渦流）而產(chǎn)生的電損耗。它與交變頻率f f的平方和的平方和 的平方成正比。的平方成正比。 習題課

4、中原工學院信息商務學院 變壓器部分變壓器部分 習題課 中原工學院信息商務學院 1 1：簡述變壓器的組成。變壓器的最基本組成：簡述變壓器的組成。變壓器的最基本組成 是什么？是什么？ 變壓器組成：鐵心、線圈（繞組）、引線、油箱、變壓器組成：鐵心、線圈（繞組）、引線、油箱、 儲油柜、散熱器等。儲油柜、散熱器等。 最基本組成：最基本組成：器身器身，由鐵心和線圈組成。，由鐵心和線圈組成。 習題課 中原工學院信息商務學院 2 2：什么是變壓器的額定容量、額定電壓和額：什么是變壓器的額定容量、額定電壓和額 定電流？定電流？ 3 3：變壓器主磁通的大小主要取決于哪些因素？：變壓器主磁通的大小主要取決于哪些因素

5、？ 變壓器的電磁關(guān)系和三相異步電動機的電磁關(guān)變壓器的電磁關(guān)系和三相異步電動機的電磁關(guān) 系有哪些區(qū)別和聯(lián)系？系有哪些區(qū)別和聯(lián)系？ 主磁通主要取決于電源電壓的大小。主磁通主要取決于電源電壓的大小。 2222 2)0,0,0,0;EIEI異步電動機空載時變壓器 0 3),%20% 30%, 2% 10%. I由于存在氣隙 異步電動機為而變壓器 的僅為 1 1）二者的主磁場性質(zhì)不同，三相異步電動機為旋轉(zhuǎn)磁場，變壓器為脈振磁場；）二者的主磁場性質(zhì)不同，三相異步電動機為旋轉(zhuǎn)磁場，變壓器為脈振磁場； 4 4）由于存在氣隙）由于存在氣隙, ,異步電動機漏抗較變壓器的大異步電動機漏抗較變壓器的大. . 5)5)

6、異步電動機通常采用短距和分布繞組異步電動機通常采用短距和分布繞組, ,計算時需考慮繞組系數(shù)計算時需考慮繞組系數(shù), , 變壓器則為整距集中繞組變壓器則為整距集中繞組, ,可認為繞組系數(shù)為可認為繞組系數(shù)為1.1. 習題課 中原工學院信息商務學院 利用空載實驗數(shù)據(jù)計算激磁阻抗：利用空載實驗數(shù)據(jù)計算激磁阻抗： 32110302832257 222 2 mmm RZX 空載 32257 5 .45 1011 55.11 / k 3 2 20 2 2 20 2 20 2 m I U k kI U I U Z 3028 5 .45 1047 55.11 )/( 2 3 2 2 10 0 2 2 20 0 2

7、 20 0 m I P k kI P I P R 55.11 11 127 2 1 N N U U k 4、 習題課 中原工學院信息商務學院 利用短路實驗數(shù)據(jù)求等效漏磁阻抗參數(shù)：利用短路實驗數(shù)據(jù)求等效漏磁阻抗參數(shù)： 7 .58 5 .157 9240 1 1 K K K I U Z 2 . 5 5 .157 10129 2 3 2 1 1 K K K I P R 5 .582 . 57 .58 222 2 KKK RZX 短路 4、 習題課 中原工學院信息商務學院 5.5.三相變壓器，額定容量三相變壓器，額定容量5000kVA5000kVA，額定電壓，額定電壓10kV/6.3kV10kV/6.

8、3kV， YdYd連接，計算連接，計算 1 1）一、二次側(cè)的額定電流；）一、二次側(cè)的額定電流； 2 2）一、二次側(cè)的額定相電壓和額定相電流。）一、二次側(cè)的額定相電壓和額定相電流。 習題課 中原工學院信息商務學院 6.三相變壓器的聯(lián)結(jié)組別 三相變壓器的連接組標號用一、二次繞組的線三相變壓器的連接組標號用一、二次繞組的線 電勢相位差來表示。電勢相位差來表示。 習題課 中原工學院信息商務學院 v Yy連接：連接： A X B Y C Z AB E ab E a b c Yy0 連接連接 三相變壓器的連接組標號用一、二次繞組的線三相變壓器的連接組標號用一、二次繞組的線 電勢相位差來表示。電勢相位差來表

9、示。 例例 習題課 中原工學院信息商務學院 Yy6 連接連接 習題課 中原工學院信息商務學院 Y，d5聯(lián)接組，如圖a、b所示 例例 習題課 中原工學院信息商務學院 直流電動機部分直流電動機部分 習題課 中原工學院信息商務學院 1.1.簡述直流電動機結(jié)構(gòu)。什么是直流電動機的簡述直流電動機結(jié)構(gòu)。什么是直流電動機的 勵磁方式？直流電動機有哪些勵磁方式？勵磁方式？直流電動機有哪些勵磁方式？ 重點是他勵和并勵，掌握并勵發(fā)電機的并勵重點是他勵和并勵，掌握并勵發(fā)電機的并勵 條件。條件。 2.2.什么是直流電動機的額定功率、額定電壓和什么是直流電動機的額定功率、額定電壓和 額定電流？額定電流？ 習題課 中原工

10、學院信息商務學院 3.3.什么是直流電動機的電樞反應，電樞反應對什么是直流電動機的電樞反應，電樞反應對 直流電動機什么性能有影響？直流電動機什么性能有影響？ 電樞磁動勢對主極磁場的影響電樞磁動勢對主極磁場的影響 磁路飽和時，每極磁通減小。磁路飽和時，每極磁通減小。 習題課 中原工學院信息商務學院 4.“4.“直流電機實質(zhì)上是一臺裝有換向裝置的直流電機實質(zhì)上是一臺裝有換向裝置的 交流電機交流電機”，你怎樣理解這句話？，你怎樣理解這句話？ 答：答：無論是直流發(fā)電機還是直流電動機，它無論是直流發(fā)電機還是直流電動機，它 們在電樞繞組內(nèi)的電流均為交流們在電樞繞組內(nèi)的電流均為交流（而電刷兩端的外（而電刷兩

11、端的外 電路均為直流），故直流電機實為一臺交流電機。電路均為直流），故直流電機實為一臺交流電機。 這種交（內(nèi)電路）、直（外電路）流的轉(zhuǎn)換就是靠這種交（內(nèi)電路）、直（外電路）流的轉(zhuǎn)換就是靠 換向裝置來實現(xiàn)的。換向裝置來實現(xiàn)的。 習題課 中原工學院信息商務學院 5.5.直流發(fā)電機和直流電動機的電樞電動勢的性質(zhì)有何直流發(fā)電機和直流電動機的電樞電動勢的性質(zhì)有何 區(qū)別，它們是怎樣產(chǎn)生的？直流發(fā)電機和直流電動機區(qū)別，它們是怎樣產(chǎn)生的？直流發(fā)電機和直流電動機 的電磁轉(zhuǎn)矩的性質(zhì)有何區(qū)別，它們又是怎樣產(chǎn)生的？的電磁轉(zhuǎn)矩的性質(zhì)有何區(qū)別，它們又是怎樣產(chǎn)生的？ 答：直流答：直流發(fā)電機發(fā)電機電樞電動勢和電樞電流電樞電動

12、勢和電樞電流同向同向 直流直流電電機電電機電樞電動勢和電樞電流電樞電動勢和電樞電流反向反向 （如（如 下頁圖示）下頁圖示） 它們的電磁轉(zhuǎn)矩均由電樞繞組切割磁場產(chǎn)生。它們的電磁轉(zhuǎn)矩均由電樞繞組切割磁場產(chǎn)生。 直流發(fā)電機電磁轉(zhuǎn)矩為制動轉(zhuǎn)矩，直流電動機為驅(qū)直流發(fā)電機電磁轉(zhuǎn)矩為制動轉(zhuǎn)矩，直流電動機為驅(qū) 動轉(zhuǎn)矩動轉(zhuǎn)矩 習題課 中原工學院信息商務學院 a)a)發(fā)電機發(fā)電機 b)b)電動機電動機 RL Ra rf Ia If I Ea U r n RL Ra rf Ia If I Ea U r n a)a)發(fā)電機發(fā)電機 b)b)電動機電動機 習題課 中原工學院信息商務學院 e aaN C RIU n N s

13、t a U I R NaS em 2 eNeTN URR nT C C C 習題課 中原工學院信息商務學院 有一臺有一臺17KW17KW、220V220V的并勵電動機，額定轉(zhuǎn)速的并勵電動機，額定轉(zhuǎn)速n nN N=1450r/min=1450r/min，額，額 定線電流和勵磁電流分為為定線電流和勵磁電流分為為I IN N=95A=95A和和I IfN fN=4.3A =4.3A，電樞電阻，電樞電阻 R=0.09 R=0.09 ，試求額定負載時電動機的下列數(shù)據(jù)：，試求額定負載時電動機的下列數(shù)據(jù)： （1 1）電樞電流和電樞電動勢；（）電樞電流和電樞電動勢；（2 2）電磁功率和電磁轉(zhuǎn)矩；）電磁功率和電

14、磁轉(zhuǎn)矩； （3 3）輸入功率和效率。）輸入功率和效率。 解：（解：（1 1）I IaN aN= I = IN N-I-IfN fN =95-4.3=90.7A =95-4.3=90.7A E EaN aN= =U UN N-I -IaN aNR-2 R-2U Us s=220-90.7=220-90.70.09-0.09- 2=209.8V2=209.8V (2) (2) P PeN eN=E =EaN aNI IaNaN=209.8 =209.890.7=19028W90.7=19028W T TeN eN=125.3M.m =125.3M.m (3) (3) P P1N 1N=UI=220

15、 =UI=22095=20900W95=20900W aaa RIEU 2 1 17 81.33% 20.9 P P 習題課 中原工學院信息商務學院 一臺他勵直流電動機，額定功率一臺他勵直流電動機，額定功率PN=22kWPN=22kW，額定電壓，額定電壓 U UN N=220V=220V，額定電流，額定電流I IN N=115A=115A，額定轉(zhuǎn)速，額定轉(zhuǎn)速n nN N=1500r/min=1500r/min，電，電 樞回路總電阻樞回路總電阻Ra=0.1Ra=0.1，忽略空載轉(zhuǎn)矩，忽略空載轉(zhuǎn)矩T T0 0和電樞反應的和電樞反應的 去磁作用。計算電機特性去磁作用。計算電機特性 1 1）CeCeN

16、 N和理想空載轉(zhuǎn)速；和理想空載轉(zhuǎn)速； 2 2）固有機械特性斜率；）固有機械特性斜率； N aaNN n RIU Ce 0.139 e 0 C U n 1582r/min 2 9.55() a e R C 0.542 習題課 中原工學院信息商務學院 一臺他勵直流電動機，額定功率一臺他勵直流電動機，額定功率PN=22kWPN=22kW，額定電壓，額定電壓 U UN N=220V=220V，額定電流，額定電流I IN N=115A=115A，額定轉(zhuǎn)速，額定轉(zhuǎn)速n nN N=1500r/min=1500r/min，電，電 樞回路總電阻樞回路總電阻Ra=0.1Ra=0.1，忽略空載轉(zhuǎn)矩，忽略空載轉(zhuǎn)矩T

17、T0 0和電樞反應的和電樞反應的 去磁作用。計算電機特性去磁作用。計算電機特性 3 3）額定電磁轉(zhuǎn)矩；）額定電磁轉(zhuǎn)矩； 4 4）電動機帶恒轉(zhuǎn)矩負載）電動機帶恒轉(zhuǎn)矩負載T TL L=0.85T=0.85TN N運行時的電機轉(zhuǎn)速；運行時的電機轉(zhuǎn)速； 5 5）電樞串）電樞串1.51.5電阻時的人為特性（理想空載轉(zhuǎn)速和曲電阻時的人為特性（理想空載轉(zhuǎn)速和曲 線斜率）；線斜率）； aNeN ICe55. 9T 152.6N.m 0 15820.542 LL nnkTT 1511.7r/min 2 9.55() a e RR C 習題課 中原工學院信息商務學院 直流電動機參數(shù)如上題目，電機在額定狀態(tài)下運行，

18、進行調(diào)速計直流電動機參數(shù)如上題目，電機在額定狀態(tài)下運行，進行調(diào)速計 算算 1 1）電樞串）電樞串11電阻，轉(zhuǎn)速為多少；電阻，轉(zhuǎn)速為多少； 2 2）電壓為）電壓為100V100V，轉(zhuǎn)速為多少；，轉(zhuǎn)速為多少； 3 3）欲把轉(zhuǎn)速調(diào)至）欲把轉(zhuǎn)速調(diào)至1000 r/min1000 r/min，電樞串電阻值。，電樞串電阻值。 4 4）欲把轉(zhuǎn)速調(diào)至）欲把轉(zhuǎn)速調(diào)至800r/min800r/min，電壓值。，電壓值。 min/r673 139. 0 )11 . 0(115220 C )RR(IU n e aa min/r637 139. 0 )1 . 0(115100 C )R(IU n e aa 604. 01

19、 . 0 115 1000139. 0220 R I nCU R a a e min/r7 .1221 . 0115800139. 0RInCU aae 習題課 中原工學院信息商務學院 4.24.2：Z2-51Z2-51他勵直流電動機的額定數(shù)據(jù)為：他勵直流電動機的額定數(shù)據(jù)為：P PN N=7.5KW, U=7.5KW, UN N=220V=220V I IN N=41A, n=41A, nN N=1500r/min, R=1500r/min, Ra a=0.376 ,=0.376 ,拖動恒轉(zhuǎn)矩負載運行，拖動恒轉(zhuǎn)矩負載運行， T TL L=T=TN N, ,把電源電壓降到把電源電壓降到U=150

20、VU=150V。 （1 1）電源電壓降低了但電動機轉(zhuǎn)速還來不及變化的瞬間，電動）電源電壓降低了但電動機轉(zhuǎn)速還來不及變化的瞬間，電動 機的電樞電流及電磁轉(zhuǎn)矩各是多大？電力拖動系統(tǒng)的動轉(zhuǎn)矩是機的電樞電流及電磁轉(zhuǎn)矩各是多大？電力拖動系統(tǒng)的動轉(zhuǎn)矩是 多少？多少？ （2 2）穩(wěn)定運行轉(zhuǎn)速是多少？）穩(wěn)定運行轉(zhuǎn)速是多少？ 習題課 中原工學院信息商務學院 （1 1）電源電壓降低了但電動機轉(zhuǎn)速還來不及變化的瞬）電源電壓降低了但電動機轉(zhuǎn)速還來不及變化的瞬 間，電動機的電樞電流及電磁轉(zhuǎn)矩各是多大？電力拖間，電動機的電樞電流及電磁轉(zhuǎn)矩各是多大？電力拖 動系統(tǒng)的動轉(zhuǎn)矩是多少？動系統(tǒng)的動轉(zhuǎn)矩是多少？ 習題課 中原工學院信

21、息商務學院 習題課 中原工學院信息商務學院 習題課 中原工學院信息商務學院 4.34.3：習題習題4.24.2中的電動機，拖動恒轉(zhuǎn)矩負載運行，若把磁通減中的電動機，拖動恒轉(zhuǎn)矩負載運行，若把磁通減 小到小到 ，不考慮電樞電流過大的問題，計算下述兩，不考慮電樞電流過大的問題，計算下述兩 種情況下，改變前（種情況下，改變前（ ）后（）后（ ）電動機拖動負載穩(wěn)定運）電動機拖動負載穩(wěn)定運 行的轉(zhuǎn)速。行的轉(zhuǎn)速。 （1 1） T TL L=0.5T=0.5TN N （2 2） T TL L=T=TN N 0.8 N N 0.8 N 習題課 中原工學院信息商務學院 習題課 中原工學院信息商務學院 習題課 中原

22、工學院信息商務學院 異步電動機部分異步電動機部分 習題課 中原工學院信息商務學院 1 1異步電動機的轉(zhuǎn)子有哪兩種類型？各有什么特點？異步電動機的轉(zhuǎn)子有哪兩種類型？各有什么特點？ 解：一種為繞線型轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子上有與定子繞組相似的解：一種為繞線型轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子上有與定子繞組相似的 三相繞組，接成三相繞組，接成Y Y接，三根引出線通過集電環(huán)和電刷引接，三根引出線通過集電環(huán)和電刷引 出，以備接電阻或直接短路。出，以備接電阻或直接短路。 另一種為鼠籠轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子繞組為籠形，導條嵌于槽內(nèi)，另一種為鼠籠轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子繞組為籠形，導條嵌于槽內(nèi)， 兩端各有一個端環(huán)將導條短路。兩端各有一個端環(huán)將導條短路。 異步電動機的工作原

23、理也要會異步電動機的工作原理也要會 習題課 中原工學院信息商務學院 2 2異步電機有哪三種運行狀態(tài)？這三種運行狀態(tài)的電功率異步電機有哪三種運行狀態(tài)？這三種運行狀態(tài)的電功率 和機械功率的流向如何？如何根據(jù)轉(zhuǎn)速來判斷是哪種運行狀和機械功率的流向如何？如何根據(jù)轉(zhuǎn)速來判斷是哪種運行狀 態(tài)？態(tài)？ 習題課 中原工學院信息商務學院 3 3三相異步電動機正常運行時，內(nèi)部有哪些損耗？這些損耗三相異步電動機正常運行時，內(nèi)部有哪些損耗？這些損耗 中哪些可以忽略？當電動機從空載到額定負載運行時，這些中哪些可以忽略？當電動機從空載到額定負載運行時，這些 損耗中有哪些基本不變？哪些是隨負載變化的？損耗中有哪些基本不變？哪

24、些是隨負載變化的？ 解：一般的異步電動機運行時，內(nèi)部損耗有：解：一般的異步電動機運行時，內(nèi)部損耗有： （1 1）定子繞組銅損耗；）定子繞組銅損耗； （2 2）轉(zhuǎn)子繞組銅損耗；）轉(zhuǎn)子繞組銅損耗； （3 3）定子鐵心鐵損耗；）定子鐵心鐵損耗； （4 4）轉(zhuǎn)子鐵心鐵損耗；）轉(zhuǎn)子鐵心鐵損耗； （5 5）機械損耗；）機械損耗； （6 6）附加損耗。）附加損耗。 以上損耗中，以上損耗中，轉(zhuǎn)子鐵心鐵損耗可以忽略轉(zhuǎn)子鐵心鐵損耗可以忽略。當電動機從空載。當電動機從空載 到負載運行時，定子鐵心鐵損耗和機械損耗基本不變；定子繞組到負載運行時，定子鐵心鐵損耗和機械損耗基本不變；定子繞組 銅損耗、轉(zhuǎn)子繞組銅損耗和附加損

25、耗隨負載大小而變化。銅損耗、轉(zhuǎn)子繞組銅損耗和附加損耗隨負載大小而變化。 111 3cos NN PU I 11cuFee PppP 220 () ecue PPpppPP 習題課 中原工學院信息商務學院 4 4三相異步電動機有哪些起動方法？分別說明其特點。三相異步電動機有哪些起動方法？分別說明其特點。 籠型感應電動機的起動籠型感應電動機的起動 1 1）直接起動）直接起動 2 2）降壓起動）降壓起動 3)3)深槽和雙籠異步電動機深槽和雙籠異步電動機 繞線型感應電動機的起動繞線型感應電動機的起動 1 1）轉(zhuǎn)子串電阻分級起動）轉(zhuǎn)子串電阻分級起動 2 2）轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動）轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動 習

26、題課 中原工學院信息商務學院 5 5三相異步電動機有哪些調(diào)速方法？分別說明其特點。三相異步電動機有哪些調(diào)速方法？分別說明其特點。 1 1）變極調(diào)速（適用于籠型電動機）變極調(diào)速（適用于籠型電動機） 2 2）變頻調(diào)速）變頻調(diào)速 3 3）調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)差率調(diào)速（轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速，只）調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)差率調(diào)速（轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速，只 適用于繞線式異步電動機）適用于繞線式異步電動機） 習題課 中原工學院信息商務學院 6 6說明推導異步電機和變壓器等效電路的異同點。說明推導異步電機和變壓器等效電路的異同點。 解：不同點：異步電機的轉(zhuǎn)子繞組要經(jīng)過兩次歸算解：不同點：異步電機的轉(zhuǎn)子繞組要經(jīng)過兩次歸算頻頻 率歸算和繞組歸算才能

27、歸算到定子繞組，而變壓器的二次率歸算和繞組歸算才能歸算到定子繞組，而變壓器的二次 繞組只要經(jīng)過一次歸算繞組只要經(jīng)過一次歸算繞組歸算就能歸算到一次繞組。繞組歸算就能歸算到一次繞組。 相同點：在歸算過程中都要使被歸算的繞組的磁勢和能相同點：在歸算過程中都要使被歸算的繞組的磁勢和能 量關(guān)系保持不變。量關(guān)系保持不變。 習題課 中原工學院信息商務學院 7.7.異步電動機等效電路中的附加電阻異步電動機等效電路中的附加電阻 2 1s R s 的物理意義是什么？能否用電感或電容來代替，為什么？的物理意義是什么？能否用電感或電容來代替，為什么？ 答：異步電動機等效電路中的附加電阻實為代表機械負載（嚴格地答：異步電動機等效電路中的附加電阻實為代表機械負載（嚴格地 說還包括機械損耗等）說還包括機械損耗等） 的一個虛擬電阻，用轉(zhuǎn)子電流在該電阻所的一個虛擬電阻，用轉(zhuǎn)子電流在該電阻所 消耗的功率消耗的功率 2 22 1s IR s 來等效代替總機械功率（包括軸上輸出的機械功率和