電機簡答題解答

1、李賀賀編輯直流電機1. 為什么直流電機主磁極一般只要用3mm厚的低碳鋼板疊壓而成，而電樞鐵芯必須要用0.35mm的硅鋼片疊壓而成？答：渦流損耗pWBm2f2d2，直流電機主磁極沒有交變電流，渦流損耗幾乎為0，故可以厚點，但電樞鐵芯存在交變電流，為了減小渦流損耗所以應(yīng)減小硅鋼片厚度d，故硅鋼片厚度應(yīng)盡可能的薄。2. 為什么直流電機的機殼上不需要安裝散熱片？答：直流電機定子中沒有交變電流，不產(chǎn)生交變磁場，鐵耗幾乎為零，不需要散熱片。3. 將一臺額定功率為30kW的直流發(fā)電機改為電動機運行，則其額定功率將大于、等于、還是小于30kW？為什么？答：小于。對于發(fā)電機：P=UNIN，對于電動機：P=NUN

2、IN。4. 試判斷下列情況下，電刷兩端的電動勢是交流還是直流？磁極固定，電刷和換向片、電樞同時旋轉(zhuǎn)；電樞和換向片不動，電刷與磁極同時旋轉(zhuǎn)。答：直流電機工作的基本條件是：電刷與磁極要保持相對靜止關(guān)系，而電樞與電刷和磁極要保持相對運動關(guān)系。因此，（1）電刷兩端電壓性質(zhì)是交流（2）電刷兩端電壓性質(zhì)是直流。5. 電刷正常情況下應(yīng)該放在什么位置？為什么？答：換向器上的幾何中性線，確保空載時通過正負電刷引出的電動勢最大。6. 為什么電樞繞組的并聯(lián)支路數(shù)永遠是偶數(shù)？答：單波繞組：a=1，并聯(lián)支路數(shù)為2。單疊繞組：a=p，并聯(lián)支路數(shù)為2p。故并聯(lián)支路數(shù)永遠為偶數(shù)。7. 一臺他勵直流發(fā)電機，在勵磁電流和電樞電流

3、不變的條件下，若轉(zhuǎn)速下降，則電機銅耗、鐵耗、機械損耗、電樞電動勢、電磁功率、電磁轉(zhuǎn)矩、輸出功率、輸入功率如何變化？答：PCU=Ia2Ra，銅耗不變。n下降，f下降，鐵耗減小。n下降，機械損耗下降。E=CEn，n下降，電樞電動勢下降。Tem=CTIa，電磁轉(zhuǎn)矩不變。P2=UI=E-IaRaI，E下降，輸出功率下降。P1=Pem+P0，Pem下降，輸入功率下降。8. 他勵直流發(fā)電機能否持續(xù)穩(wěn)態(tài)短路？并勵直流發(fā)電機是否可以？為什么？答：否，可以。由圖可知他勵直流發(fā)電機短路時，I非常大，會燒壞電機，不能持續(xù)穩(wěn)態(tài)短路。并勵直流發(fā)電機短路時，電流很小，不會燒壞電機，所以可以持續(xù)穩(wěn)態(tài)短路。9. 如果一臺他勵

4、直流發(fā)電機，如果不小心將50Hz的交流電源接在勵磁繞組上，則將獲得一個什么樣的輸出電壓？答：獲得f=100Hz的交變電壓。10. 試證明：如果有一臺直流電機，其電樞鐵芯既可嵌放單疊繞組也可嵌放單波繞組，只要每極磁通和總的導體數(shù)不變，則兩種繞組形式的直流電機必然具有相同的電磁功率。答：Pem=EaIa=Ea2R，Ea=CEn=pNa60an。單波：a=1，R=S4；單疊：a=p，R=S4p2，故Pem=4Ea2S。11. 一臺直流電動機，磁路是飽和的，當電機帶負載以后，電刷逆著電樞旋轉(zhuǎn)方向移動了一個角度，試問此時電樞反應(yīng)對氣隙磁場有什么影響？答：電刷移動后，電刷不在幾何中性線上，同時存在交軸電樞

5、反應(yīng)和直軸電樞反應(yīng)。交軸電樞反應(yīng)使氣隙磁場波形發(fā)生畸變，磁場零點位置逆電樞旋轉(zhuǎn)方向偏移；因磁路飽和，還有去磁作用，使每極磁通減少。作為電動機，電刷逆電樞旋轉(zhuǎn)方向移動后，直軸電樞反應(yīng)起去磁作用，使每極磁通減少。12. 直流電機磁路是飽和的，其負載運行時的電樞繞組電動勢與空載運行時的是否相同？為什么？答：直流電機磁路飽和，m不變，負載時，n下降，由E=CEmn知，E下將。13. 一臺正在運行的并勵直流電動機轉(zhuǎn)速為1450r/min，現(xiàn)在將它停下來，用改變勵磁繞組極性的方法使之改變轉(zhuǎn)向（其他條件不變），當電樞電流的大小與正轉(zhuǎn)時相同，則轉(zhuǎn)速會怎么變化？為什么？答：變大。對于正轉(zhuǎn)情況而言，電刷順電樞方向

6、偏移了一個角度，直軸電樞磁動勢起助磁作用；對于反轉(zhuǎn)情況而言，電刷逆電樞方向偏移了一個角度，直軸電樞磁動勢起去磁作用；所以減小,由公式n=U-IaRaCE可知，轉(zhuǎn)速增大。14. 一臺并勵直流發(fā)電機在額定轉(zhuǎn)速下能自勵，而當轉(zhuǎn)速下降到一定的程度時卻不能自勵，為什么？答：n下降，空載特性曲線向下移動，臨界電阻線與空載特性曲線無交點，不能自勵。15. 并勵直流發(fā)電機正轉(zhuǎn)時能自勵，反轉(zhuǎn)時還能自勵么？若是將勵磁繞組兩端反接，是否可以自勵？請說明原因。答：發(fā)電機正轉(zhuǎn)時能自勵，表明發(fā)電機正轉(zhuǎn)時滿足自勵條件，即：（1）有一定的剩磁（2）勵磁回路的電阻小于與運行轉(zhuǎn)速所對應(yīng)的臨界電阻（3）勵磁繞組的接線與電機轉(zhuǎn)向的配

7、合是正確的，勵磁電流所產(chǎn)生的磁場方向與剩磁方向相同，從而實現(xiàn)電機的自勵如果電機的轉(zhuǎn)向改變，而勵磁繞組的接線未改變，則剩磁電動勢極性改變，勵磁電流的方向必然改變，勵磁電流產(chǎn)生的磁場方向?qū)⑴c剩磁的方向相反，電機內(nèi)磁場被削弱，電壓不能建立。所以并勵直流發(fā)電機正轉(zhuǎn)時能自勵，反轉(zhuǎn)時不能自勵，若是將勵磁繞組兩端反接，可以自勵。16. 并勵直流發(fā)電機自勵時，其勵磁繞組的電阻必須小于臨界電阻。臨界電阻是否永遠不變？為什么？答：與n有關(guān)，否。n下降，空載特性曲線下移，臨界電阻減小。17. 若把直流發(fā)電機的轉(zhuǎn)速升高20%，試問在他勵方式下運行和并勵方式下運行時，哪一種運行方式下空載電壓升高得較多？為什么？答：并勵

8、。由Ea=CEn可知，他勵：n升高20%，電壓升高20%。并勵：電壓升高使If增大，所以增大，進一步導致電壓升高，故電壓升高不止20%。18. 他勵直流發(fā)電機由空載到額定負載，端電壓會逐漸上升還是下降？并勵直流發(fā)電機與他勵直流發(fā)電機相比，哪一個的電壓變化率大？答：下降，并勵。由U=E-IaRa可知，他勵直流發(fā)電機由空載到額定負載，Ia由0增加到IaN，所以端電壓會下降。對于并勵直流發(fā)電機而言，端電壓下降，引起勵磁電流If下降，使下降和E下降，從而引起U進一步下降。19. 并勵直流電動機正在運行時勵磁繞組突然斷開，試問在電機有剩磁或沒有剩磁的情況下有什么后果？若起動時勵磁繞組就已經(jīng)斷了，會有什么

9、后果？答：勵磁繞組突然斷開時，電機只剩下剩磁。在短線初瞬，由于機械慣性，電機轉(zhuǎn)速來不及改變，電樞電勢E=CEn與磁通成比例減小，由U=E-IaRa可知，Ia將急劇增大。電磁轉(zhuǎn)矩Tem=CTIa，當Ia增加的比例大于磁通下降的比例時，電磁轉(zhuǎn)矩增加，負載轉(zhuǎn)矩不變，由于電磁轉(zhuǎn)矩大于負載轉(zhuǎn)矩，電動機轉(zhuǎn)速會明顯提高，出現(xiàn)飛車現(xiàn)象；當Ia增加的比例小于磁通下降的比例時，由于電磁轉(zhuǎn)矩小于于負載轉(zhuǎn)矩，因而轉(zhuǎn)速下降，但在這種情況下，電樞電流仍然遠遠超過了額定電流，會燒毀電樞繞組。若電機沒有剩磁，則勵磁繞組突然斷開時，電磁轉(zhuǎn)矩為0，電機會停轉(zhuǎn)，同樣電樞電流將遠遠超過了額定電流。若啟動時勵磁繞組斷線，則啟動轉(zhuǎn)矩為0

10、，電機不能啟動，電樞電流遠遠超過了額定電流值。20. 若給并勵直流電動機施加交流電壓，是否可以運行？為什么？若為他勵電動機，能否運行？答：（1）并勵可以，Tem=CTIa，前半周期，電壓為正，為正，Ia為正，Tem為正；后半周期，電壓為負，為負，Ia為負，Tem為正，故可以運行。（2）他勵不可以。前半周期，電壓為正，為正，Ia為正，Tem為正；后半周期，電壓為負，為正，Ia為負，Tem為負，故不可以運行。21. 直流電動機的實驗（接線圖及其原理、儀表及其量程）。22. 直流發(fā)電機的實驗（接線圖及其原理、儀表及其量程）。23. 直流電機的電樞繞組畫法變壓器1. 在變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)分別加相應(yīng)的

11、額定電壓進行空載試驗，所得到的鐵耗是否相同？計算出來的勵磁阻抗是否相同？試予以解釋。答：由于U1E1=4.44fN1m，即mU1/N1=U2/N2，因此，在變壓器高壓方和低壓方分別加額定電壓進行空載實驗時，鐵芯的主磁通是相等的，即磁密Bm是相等的。而鐵耗pFefBm2,故所測得的鐵耗相等。由于主磁通相等，因此磁動勢相等，故所測得的空載電流與匝數(shù)成反比。而所加的電壓與匝數(shù)成正比，故計算出的勵磁阻抗（等于電壓除以電流）之比等于匝數(shù)之比的平方，所以它們之間的關(guān)系符合變壓器的阻抗參數(shù)折算關(guān)系。2. 電流互感器與主線路是串聯(lián)關(guān)系還是并聯(lián)關(guān)系？哪一側(cè)繞組的匝數(shù)多？哪一側(cè)繞組的導線截面積大？為什么？為什么電

12、流互感器二次側(cè)不能開路運行？答：串聯(lián)，二次側(cè)，一次側(cè)。由I1I2=N2N1，因為I1I2，所以N2N1，因為一次側(cè)匝數(shù)較少，所以導線截面積大。若電流互感器二次側(cè)開路運行，則二次側(cè)產(chǎn)生極大的電壓，將使其繞組絕緣損壞，危及人身、儀表安全，且鐵芯會過飽和，鐵耗將大大增加，使鐵芯過熱，將電流互感器燒壞。3. 一臺額定頻率為50Hz的電力變壓器接到60Hz的電網(wǎng)上運行，額定電壓不變，試問對勵磁電流、鐵耗、漏抗、電壓調(diào)整率有什么影響？為什么？答：根據(jù)U1E1=4.44fN1m，頻率f由50Hz變?yōu)?0Hz時，主磁通減小為原來的5/6，鐵芯飽和程度下降，主磁路磁導增大，磁阻減小，由F=mRm=N1Im 知勵

13、磁電流減小且小于原來的5/6。由于pFefBm2(12)，主磁通減小為原來的5/6，即磁密Bm減小為原來的5/6.因此鐵耗變?yōu)樵瓉淼?65)(56)2=(65)-21.故鐵耗減小。漏電抗X1=2fN121，X2=2fN222，1、2與飽和程度無關(guān)，為常數(shù)，故漏抗增大為原來的6/5倍。由于漏抗增大，短路電抗增大，基值不變，短路電抗標幺值Xk*增大，由u=I2*(rk*cos2+xk*sin2)100% 知電壓調(diào)整率增大。4. 變壓器負載運行時輸出電壓高于額定電壓，負載是感性、容性還是阻性？為什么？答：容性。由題意知，u=U2N-U2U2N100%0，又因為u=I2*(rk*cos2+xk*sin

14、2)100%0,所以xk*sin20,且rk*cos2xk*sin2，所以為容性。5. 變壓器二次側(cè)開路，一次側(cè)加額定電壓時，雖然一次繞組的電阻很小，但是一次電流卻不大，為什么？答：由U1N=I0(Rm+jXm)，因為Xm非常大，所以電流I0不大。6. 使用T型等效電路進行變壓器實際問題的計算時，算出來的一次和二次電壓、電流、銅耗、鐵耗、輸入功率、輸出功率是否均為實際值？為什么？答：一次側(cè)電壓、電流、銅耗、鐵耗、輸入功率均為實際值；二次側(cè)輸出功率、銅耗為實際值，但電壓、電流均不是實際值，它們都是二次側(cè)折算到一次側(cè)的值。7. 相同容量和相同額定電壓的兩臺變壓器，若額定頻率分別為50Hz和500H

15、z，則哪一臺變壓器的體積大？為什么？答：第一臺變壓器的體積大，由U1=4.44fN1m知，相同容量和相同額定電壓的兩臺變壓器第一臺變壓器頻率低，所以匝數(shù)多，故體積要大。8. 試證明：在額定電壓時，變壓器的空載電流標幺值等于勵磁阻抗模的標幺值的倒數(shù)。答：I0*=I0I0b=I0U0NZ0N=1U0NI0NZ0N=1ZmZ0N=1Zm*9. 試證明：變壓器在額定電流下做短路試驗時，所加短路電壓的標幺值等于短路阻抗模的標幺值。答：Zk*=ZkZ1b=ZkU1bI1b=ZkU1NI1N=I1NZkU1N=UkU1N=Uk*10. 相同容量的變壓器和異步電動機，誰的勵磁電抗大？答：變壓器，因為變壓器沒有

16、氣隙，異步電動機有氣隙，所以變壓器的磁阻小，又因為磁阻與勵磁電抗成反比，所以變壓器的勵磁電抗大。11. 聯(lián)結(jié)組號的判定。答：高、低壓繞組線電動勢相量三角形的重心重合，將高壓繞組線電動勢相量作為長針指向零點，將低壓繞組相應(yīng)的線電動勢相量作為短針，它指向的鐘點就是連接組的組號。12. 參考方向的規(guī)定。13. 空載試驗（接線圖及其原理、儀表及其量程）。14. 短路試驗（接線圖及其原理、儀表及其量程）。異步電機1. 異步電動機的轉(zhuǎn)子繞組為什么需要進行頻率折算？頻率折算是怎么進行的？其原則是什么？答：轉(zhuǎn)子繞組折算和頻率折算的目的是導出異步電機的統(tǒng)一等效電路，從而使一部電機的分析計算更加簡便。繞組折算的條

17、件是，折算前后轉(zhuǎn)子磁動勢不變，轉(zhuǎn)子上有功功率、無功功率保持不變。頻率折算的條件是，折算前后轉(zhuǎn)子磁動勢不變，轉(zhuǎn)子上有功功率不變。2. 異步電動機的T型等效電路中，哪些電阻是虛擬電阻？其物理意義是什么？答：1-ssr2和rm 。1-ssr2消耗的功率代表總機械功率P，rm消耗的功率代表鐵耗pFe。3. 一臺繞線式異步電動機，定子繞組短路，在轉(zhuǎn)子繞組中通入三相交流電流，其頻率為f1，旋轉(zhuǎn)磁場相對于轉(zhuǎn)子以n1=61f1/p 順時針方向旋轉(zhuǎn)，則此時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向如何？轉(zhuǎn)差率如何變化？為什么？答：按異步電動機的工作原理，轉(zhuǎn)子交流電流建立的磁場相對于定子順時針旋轉(zhuǎn)，企圖帶動定子同向旋轉(zhuǎn)，但定子不能動，反作用與轉(zhuǎn)子

18、，使得轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速n反時針方向旋轉(zhuǎn)。站在轉(zhuǎn)子上觀察，定子以轉(zhuǎn)速n(n1。4. 異步電動機的T型等效電路中的1-ssR2代表什么意義？能否用電感或電容來代替？答：異步電動機的T型等效電路中的1-ssR2是一種虛擬電阻，其消耗的功率代表轉(zhuǎn)軸上產(chǎn)生的總機械功率。因為機械功率為有功功率，所以不能用電感或電容代替。5. 變壓器與異步電機有哪些異同點？答：相同點：一次、二次繞組之間沒有電的聯(lián)系，只有磁的聯(lián)系。繞組中主磁通按正弦規(guī)律變化不同點：變壓器：沒有氣隙、集中繞組、脈振磁場。異步電機：有氣隙、分布繞組、旋轉(zhuǎn)磁場。6. 試證明：繞組折算前后，異步電動機轉(zhuǎn)子繞組的銅耗不變。答：折算前pCu2=m2I22r2

19、s,折算后pCu2=m1I22r2s=m11ki2I22kiker2s=m1kekiI22r2s=m2I22r2s=pCu2。7. 使用T型等效電路進行異步電動機實際問題的計算時，算出來轉(zhuǎn)子電動勢、電流、銅耗、輸出功率和實際值的關(guān)系是什么？答：電動勢E2=keE2=kesE2s、電流I2=kiI2=kiI2s、銅耗、輸出功率和實際值相等。8. 異步電動機的轉(zhuǎn)子繞組是否短路？為什么？答：是。轉(zhuǎn)子繞組作用是感應(yīng)電動勢、產(chǎn)生電流和電磁轉(zhuǎn)矩。若轉(zhuǎn)子繞組開路則無法產(chǎn)生電流和電磁轉(zhuǎn)矩。9. 2極繞線式異步電動機的轉(zhuǎn)子繞組開路，定子繞組加額定電壓，若用手將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一個90度，則轉(zhuǎn)子繞組的電動勢是否會發(fā)生變化

20、？為什么？答：是，電動勢大小不變，相位變化90。10. 能否通過重新設(shè)計定子繞組，將一臺2極繞線式異步電動機改為4極電機？為什么？答：不能。改動前定子2極、轉(zhuǎn)子2極，改動后定子4極、轉(zhuǎn)子2極，電動機無法運轉(zhuǎn)（如果是鼠籠式則可以）。11. 為什么異步電動機的機殼上一般都裝有散熱片？答：因為鐵耗、定子銅耗很大。12. 異步電動機的定子電流和定子電壓的相位關(guān)系如何？為什么？答：電流滯后電壓，因為異步電動機從電網(wǎng)吸收滯后（感性）的無功功率。13. 為什么異步電動機起動時，定、轉(zhuǎn)子電流很大而感應(yīng)電動勢和主磁通很小？答：異步電動機起動時n=0，s=1所以1-ssr2=0， ZmZ2，兩者并聯(lián)，Zm可以忽略

21、，相當于開路。此時阻抗很小，因此電流很大，Z1Z2，所以電動勢和主磁通相當于額定運行時的一半。14. 異步電動機的空載轉(zhuǎn)矩是否等于空載損耗除以轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機械角速度？為什么？答：不等于。因為T0=m+。15. 進行異步電動機的空載試驗時，定子端電壓一般要從1.1U1N逐漸減小，測量若干個點。但是當電動機轉(zhuǎn)速發(fā)生后明顯變化、空載電流明顯回升時就不能再減小電子端電壓，這是為什么？答：因為m只與n有關(guān)，n發(fā)生明顯變化，則m發(fā)生明顯變化，故不能再減小電子端電壓。16. 如何才能通過異步電動機的空載試驗數(shù)據(jù)，實現(xiàn)機械損耗和鐵耗的分離？答：由P0=P0-3I02R1=pFe+pm+ppFe+pm，pm僅與電

22、機轉(zhuǎn)速有關(guān)，pFe與U12成正比，P0與U12的關(guān)系曲線為一條直線。實驗時，在保證轉(zhuǎn)速不明顯變化和空載電流不明顯回升的情況下，將定子電壓從1.1U1N逐漸下降，記錄7組數(shù)據(jù)（P0、I0、U0），做出P0與U12的曲線，曲線與縱軸的交點即是pm。17. 異步電動機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子電流為I2s=E2sr2+jsx2=sE2r2+jsx2=E2r2s+jsx2，當轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子電流為I2=E2r2+jx2，這兩個式子中的E2是否相等？為什么？答： 否。第一個式子中的E2的頻率為f1, 第二個式子中的E2的頻率為f2(f2=sf1)，故不相等。18. 三相異步電機工作在電磁制動狀態(tài)下，且氣隙合成磁場

23、逆時針旋轉(zhuǎn)。請標出轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)子繞組中電流方向、電磁轉(zhuǎn)矩方向，并說明轉(zhuǎn)差率的范圍及功率流向。答：s=ns-nns1,n00（發(fā)電機狀態(tài)）主極磁場超前于氣隙合成磁場，制動性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩，吸收機械功率，輸出電功率；功角=0（補償機狀態(tài)）主極磁場與氣隙合成磁場的軸線重合，電磁轉(zhuǎn)矩為零，沒有有功功率的轉(zhuǎn)換；功角0（電動機狀態(tài)）主極磁場滯后于氣隙合成磁場，驅(qū)動性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩，吸收電功率，輸出機械功率。4. 交軸電樞反應(yīng)和直軸電樞反應(yīng)對同步發(fā)電機的運行有何影響？答：交軸電樞反應(yīng)總是呈交磁作用；當內(nèi)功率角0,直軸電樞反應(yīng)呈去磁作用，當內(nèi)功率角-0,直軸電樞反應(yīng)呈增磁作用。5. 試說明隱極同步發(fā)電機帶上純電阻性負載時，電樞反應(yīng)的性質(zhì)。答：交軸電樞反應(yīng)呈交磁作用，因為隱極同步發(fā)電機帶上純電阻性負載，所以U和I同相位，由E=U+Ira+jIXs知，0/2，所以直軸電樞反應(yīng)呈去磁作用。6. 試述同步發(fā)電機并網(wǎng)運行的條件。答：（1）相同的相序（2）E0和電網(wǎng)電壓U必須相等：有效值相等、相位相等、頻率一致7. 一臺同步發(fā)電機轉(zhuǎn)速恒定，若單獨給對稱負載進行供電，其定子電流的功率因數(shù)由什么決定？若是并網(wǎng)運行，則又由什么決定？為什么？答：若單獨給對稱負載進行供電，其定子電流的功率因數(shù)由負載決