青島理工大學(xué)電氣工程2010電機復(fù)習(xí)題補

1、一、直流電機的回答問題1、直流電機有哪幾種勵磁方式？在各種不同勵磁方式的電機里，電機的輸入、輸出電流和勵磁電流有什么關(guān)系？答： 勵磁方式有：IaUIIf復(fù)勵I(lǐng)a=If+IIaUIIf并勵I(lǐng)a=If+IIf=U/Rf1、直流電機的電樞電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩的大小取決于哪些物理量，這些量的物理意義如何？答：電樞電動勢 其中，Ce是電機的電動勢結(jié)構(gòu)數(shù)，它的大小決定于電樞繞組導(dǎo)體總根數(shù)N、主磁極對數(shù) p及并聯(lián)支路數(shù)2a ，是每個極面下的磁通，n是電機轉(zhuǎn)速。電磁轉(zhuǎn)矩CT是電機的電磁轉(zhuǎn)矩結(jié)構(gòu)常數(shù)，它的大小決定于電樞繞組導(dǎo)體總根數(shù)N、主磁極對數(shù)p及并聯(lián)支路數(shù) 2a，是每個極下的磁通，是電樞電流。1、如何判斷直流電

2、機運行于發(fā)電機狀態(tài)還是運行于電動機狀態(tài)？它們的功率關(guān)系有什么不同？答：用感應(yīng)電動勢和端電壓的大小來判斷。當時為發(fā)電機狀態(tài)，由原動機輸入的機械功率，空載損耗消耗后，轉(zhuǎn)換為電磁功率，再扣除電樞和勵磁損耗后，以電功率的形式輸出；當時，為電動機運行狀態(tài)，電源輸入的功率，扣除電樞和勵磁銅耗后，轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶殴β?，再扣除空載損耗后，輸出機械功率。1、直流電動機為什么能不能直接起動？一般的他勵直流電動機為什么不能直接起動？采用什么起動方法比較好？答： 不能直接起動。這是因為受到換向器的限制，起動瞬間電樞回路相當于短路，如不加以限制，電流太大會燒毀換向器，所以，直流電動機不允許直接起動。通常采用電樞回路串電阻起動

3、，或降壓起動，以降壓起動為最好。因為降壓起動時，可以實現(xiàn)無電流沖擊，做到平滑、無級的連續(xù)起動，甚至可以做到恒力矩起動。1、直流電機的衡量調(diào)速性能的好壞時，采用哪些指標，說明各項指標的意義。答：就調(diào)速指標而言，有靜差率、調(diào)速范圍、平滑性等，靜差率與硬度是有區(qū)別的。靜差率按低速機械特性校核。靜差率與調(diào)速范圍D是互相制約的。調(diào)速范圍反映了電機的額定工作時的速度變化范圍，平滑性，反映了系統(tǒng)調(diào)速過程中的連續(xù)性、勻速性的特點。1、直流他勵電動機常用哪幾種方法進行調(diào)速？它們的主要特點是什么？比較它們的優(yōu)缺點。答：直流電動機通常采用三種方法調(diào)速，它們是電樞回路串電阻調(diào)速；調(diào)整電樞電壓調(diào)速；弱磁調(diào)速。其中，串電

4、阻調(diào)速和調(diào)整電樞電壓調(diào)速都是屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，而弱磁調(diào)速則屬于恒功率調(diào)速。其特點是, 串電阻調(diào)速和調(diào)整電樞電壓調(diào)速都適用于亞同步調(diào)速,即空載轉(zhuǎn)速以下調(diào)速,而弱磁調(diào)速一般都用于空載轉(zhuǎn)速以上調(diào)速。1、 采用能耗制動、轉(zhuǎn)速反向的反接制動及回饋制動都能實現(xiàn)恒速下放重物，從節(jié)能的觀點看，哪一種方法最經(jīng)濟？哪一種方法最不經(jīng)濟？答：回饋制動最經(jīng)濟；能耗制動最不經(jīng)濟。1、他勵直流電動機起動時未加勵磁，會出現(xiàn)什么后果？如在運行中勵磁回路突然斷線，又會出現(xiàn)什么后果？答：未加勵磁時，主磁極只有剩磁，與電樞電流作用產(chǎn)生很小的電磁轉(zhuǎn)矩，不能克服負載轉(zhuǎn)矩起動，故電樞回路沒有反電動勢，電樞電流很大。如不及時切斷電源，對電刷、

5、電樞繞組等會造成過熱而損壞。若運行時磁路突然斷開，主磁通迅速減小，轉(zhuǎn)速將急速增加，造成“飛車”現(xiàn)象。二、直流電機的計算題1-1 一臺他勵直流電動機，PN7.6kw，UN110V，IN85.2A，nN =750rmin，Ra=0.13，起動電流限制在2.1IN 。（1）采用串電阻起動，求起動電阻；（2）若采用降壓起動，電壓應(yīng)降為多少？（3）求出這二種情況下的機械特性。解：（1）所串電阻R = -R=-0.130.48.（2）降壓起動的電壓為U=2.1IR=2.185.20.13v23.3v.（3）電勢系數(shù)c=0.13轉(zhuǎn)矩系數(shù)c=9.55 c=9.550.131.26串電阻時，機械特性n=-T=-

6、T846.2-3.72T=874-3.72T降壓時，機械特性n=-T=-T179.2-0.79T=180-0.79T1-3 一并勵直流電動機，UN110V，IN28A，nN1500rmin，勵磁回路總電阻Rf 110，電樞回路電阻Ra0.15，在額定運行狀態(tài)下突然在電樞回路串入0.5的電阻，忽略電樞反應(yīng)和電磁慣性，計算：（1）串入電阻后瞬間的電樞電勢、電樞電流、電磁轉(zhuǎn)矩；（2）若負載轉(zhuǎn)矩減為原來的一半，求串入電阻后的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速。解：勵磁電流I=A=1A. 電樞電流I=I- I=28-1A=27A.感應(yīng)電動勢E=U-IR=220-270.15V=105.95V.電勢系數(shù)c=0.071轉(zhuǎn)矩系數(shù)c=9

7、.55 c=9.550.0710.678(1) 電阻瞬間 E=E=105.95V電樞電流I=A6.23A.電磁轉(zhuǎn)矩T= cI=0.6786.23N·M4.22 N·M.(2) 若負載轉(zhuǎn)矩減為原來的一半，則電樞電流I=0.5I=0.527A=13.5A.則串入電阻后的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速n=r/min1425.7r/min=1426r/min.1-4 一他勵直流電動機，PN2.5kW，UN =220V，IN =12.5A，nN =1500r/min，Ra=0.8。試求：（1）電動機以1200rmin的轉(zhuǎn)速運行時，采用能耗制動停車，要求制動開始后瞬間電流限制為額額定電流的兩倍，求電樞回路應(yīng)

8、串入的電阻值；（2）若負載為位能性恒轉(zhuǎn)矩負載，TZ 0.9TN，采用能耗制動，使負載以420rmin的轉(zhuǎn)速恒速下放，電樞回路應(yīng)串入的電阻。解：（1）電勢系數(shù)c=0.14 以n=1200r/min運行時，感應(yīng)電動勢E=cn=0.141200V=168V. 制動開始瞬時，要求I= -2I=-212.5V= -25V. 則串入的電阻R= -R=-0.8=5.92.(2) 若T=0.9T, 則電樞電流I=0.9I=0.912.5A=11.25A.感應(yīng)電動勢E= -cn= -0.14420V= -58.8V則串入的電阻R= -R=-0.85.23-0.8=4.43.1-5 他勵直流電動機，PN5.6 k

9、W，UN220V，IN31A，nN =1000rmin，Ra=0.4。在額定電動運行情況下進行電源反接制動，制動初瞬電流為2.5IN ，試計算電樞電路中應(yīng)加入的電阻，并繪出制動的機械特性曲線。如果電動機負載為反抗性額定轉(zhuǎn)矩，制動到n0時，不切斷電源，電動機能否反轉(zhuǎn)？若能反轉(zhuǎn)，穩(wěn)定轉(zhuǎn)速是多少？解：制動前運行于額定狀態(tài)，則E=U-IR=220-310.4V=207.6V.制動后開始瞬時, I=-2.5I=-2.531A= -77.5A.則串入的電阻R=-R=-0.45.52-0.4=5.12.電勢系數(shù)c=0.21轉(zhuǎn)矩系數(shù)c=9.55 c=9.550.212.01機械特性曲線n=-T=-T-1047

10、.6-13.1T=-1048-13.1T當轉(zhuǎn)速n=0時，T= -N·M=-80 N·M.(負號表示方向與開始時相反).忽略空載制動轉(zhuǎn)矩，額定電磁轉(zhuǎn)矩為T=9.55=N·M=53.48N·M.穩(wěn)態(tài)時，負載轉(zhuǎn)矩T=T=53.48N·M.|T|> T，故電動機能反轉(zhuǎn)。穩(wěn)定轉(zhuǎn)速n=-1048-13.1(-53.48)r/min-1048+701r/min=-347r/min.1-7 一臺他勵直流電動機數(shù)據(jù)為：PN=7.5kW，UN=110V，I N=79.84A，nN=1500r/min，電樞回路電阻Ra=0.1014，求：（1）U=U N，=N

11、條件下，電樞電流Ia=60A時轉(zhuǎn)速是多少？（2） U=U N條件下，主磁通減少15%，負載轉(zhuǎn)矩為TN不變時，電動機電樞電流與轉(zhuǎn)速是多少？（3）U=U N，=N條件下，負載轉(zhuǎn)矩為0.8TN，轉(zhuǎn)速為（800）r/min，電樞回路應(yīng)串入多大電阻？ 解：（1）， （2）不變時，不變，即 ， （3）不計空載轉(zhuǎn)矩時，故： ， 解得：1-8 一臺并勵直流電動機的額定數(shù)據(jù)如下：PN=17kw，UN=220v，nN=3000r/min， IN=88.9A，電樞回路總電阻Ra=0.114，勵磁回路電阻Rf=181.5。忽略電樞感應(yīng)影響，試求： (1)電動機的額定輸出轉(zhuǎn)矩；(2)額定負載時的電磁轉(zhuǎn)矩； (3)額定負

12、載時的效率； (4)理想空載（Ia=0)時的轉(zhuǎn)速；(5)當電樞回路串入一個電阻 Rc=0.15時，額定負載的轉(zhuǎn)速； 解：（1）電動機的額定輸出轉(zhuǎn)矩（2）額定負載時的電磁轉(zhuǎn)矩（3）額定負載時的效率 （4）理想空載時的轉(zhuǎn)速（5）當電樞回路串入電阻 時，額定負載的轉(zhuǎn)速為三、直流電機的填空題1、他勵直流電動機有三種調(diào)速方法，分別為 、 、 。2、直流電動機的起動方法有 、 。3、直流電機拖動恒轉(zhuǎn)距負載調(diào)速，應(yīng)采_ 、 _調(diào)速方法，而拖動恒功率負載時應(yīng)采用_調(diào)速方法。4、直流電機的繞組常用的有_ _和_ _兩種形式。5、直流電機的UEa時運行于_狀態(tài)，UEa時運行在_狀態(tài)。7、他勵直流電動機的機械特性是

13、指在 的條件， 和 的關(guān)系。2、直流電動機的起動方法有： 和 。一、變壓器的回答問題1、變壓器并聯(lián)運行需要滿足下列三個條件： 答：（1）并聯(lián)運行的各臺變壓器的額定電壓應(yīng)相等，即各臺變壓器的電壓比應(yīng)相等； （2）并聯(lián)運行的各臺變壓器的聯(lián)結(jié)組號必須相同； （3）并聯(lián)運行的各臺變壓器的短路阻抗（或阻抗電壓）的相對值要相等。1、 變壓器負載運行時，繞組折算的準則是什么？答：折算就是用一個匝數(shù)和一次繞組完全相同的假想繞組來替代原有的二次繞組，雖然折算前后二次繞組匝數(shù)改變了，但是變壓器二次繞組折算之前的能量關(guān)系、電磁關(guān)系和磁動勢大小并不受影響，這是變壓器折算的基本準則。1、 為什么電壓互感器在工作時不允許

14、二次側(cè)短路？電流互感器在工作時不允許二次側(cè)開路？答：由于電壓互感器二次側(cè)所接的電壓表或者功率表等儀表，內(nèi)阻很大，所以實際上電壓互感器工作時相當于一太降壓變壓器的空載運行，此時二次側(cè)短路，會產(chǎn)生很大的短路電流，燒壞變壓器繞組，所以不允許二次側(cè)短路。電流互感器正常工作時，二次側(cè)相當于短路，二次側(cè)電流所產(chǎn)生的磁動勢近似與一次側(cè)磁動勢大小相等，方向相反，所以建立鐵芯中主磁通的合成磁動勢和勵磁電流很小。但是如果二次側(cè)開路，則一次側(cè)電流全部為勵磁電流，在鐵芯中產(chǎn)生的磁通會很大，鐵芯過飽和，鐵損耗增大，互感器發(fā)熱。而且二次繞組匝數(shù)很多，將會感應(yīng)出危險的高電壓，危機操作人員安全。1、畫出變壓器的“T”型等效電

15、路二、變壓器的計算題1、有一臺單相變壓器，額定容量，額定電壓，求一次側(cè)和二次側(cè)的額定電流。解：2、 有一臺三相變壓器，額定容量，額定電壓，Y/連接。求一次側(cè)和二次側(cè)的額定電流。解：3、 一臺三相變壓器，容量為，用400V的線電壓給三相對稱負載供電，設(shè)負載為Y形連接，每相負載阻抗為，問此變壓器是否可以帶動該負載？解： 負載阻抗的模值為：負載的相電壓和相電流分別為：三相負載的視在功率為：因為,所以變壓器不能帶動該負載。三、變壓器的填空題1、變壓器空載試驗時輸入的有功功率主要消耗在_鐵心_ _，短路試驗時輸入的有功功率主要消耗在_繞組_。2、使用電流互感器時，其二次側(cè)必須 短路 ，否則，將二次繞組感

16、應(yīng)出危險的高電壓，危機操作人員安全。 使用電壓互感器時，其二次側(cè)必須開路 ，否則，將二次會產(chǎn)生很大的短路電流，燒壞變壓器繞組。一、異步電機的回答問題1、 為什么異步電動機(電動狀態(tài))的轉(zhuǎn)速n總低于同步轉(zhuǎn)速n0？答：只有在同步轉(zhuǎn)速n0總是高于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n的情況下，才能在旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子之間存在著相對運動，轉(zhuǎn)子上的有效導(dǎo)體才能夠有機會切割磁力線，并在轉(zhuǎn)子繞組和鋁條中中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，在感生電動勢的作用下產(chǎn)生感生電流，產(chǎn)生電磁力矩。帶動負載或生產(chǎn)設(shè)備工作。1、 異步電動機的氣隙為什么要做得很??？答：三相異步電動機又名叫做感應(yīng)電動機，表明在電機將電能轉(zhuǎn)換為機械能或機械能轉(zhuǎn)換為電能的過程中，能量都是通過磁場

17、傳遞的，在磁場能量傳遞的磁路中兩次穿過氣隙。為了減少在能量轉(zhuǎn)換的過程中電機自身的損耗，提高電機的能量轉(zhuǎn)換效率，必須減小氣隙磁阻，從而減少磁場在氣隙中的損耗，降低在氣隙兩側(cè)的磁壓降。由于氣隙構(gòu)成的磁阻大小與氣隙的寬度成正比，所以，要減小氣隙磁阻，必須將定子與轉(zhuǎn)子之間的氣隙做得盡可能的小。1、 什么叫電角度？電角度與機械角度是什么關(guān)系？答：機械角度每轉(zhuǎn)一圈所對應(yīng)的機械或幾何角度稱為機械角度。電角度是指轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈，定子和轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電動勢或感應(yīng)電流變化的角度。當所謂的“一圈”用定子內(nèi)表面圓周上的槽數(shù)Q來表示，磁極對數(shù)用p來表示，電角度用來表示，電角度與機械角度將有如下關(guān)系：1、 三相異步電動機

18、的定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組沒有電路上的直接聯(lián)系，為什么當負載轉(zhuǎn)矩增加時，定子電流和輸入功率會自動增加？ 答：異步電動機原、副繞組沒有電路的聯(lián)系，但有磁耦合，通過電磁感應(yīng)作用，異步電動機把電能轉(zhuǎn)變成機械能通過轉(zhuǎn)子輸出，所以，負載轉(zhuǎn)矩增加時，轉(zhuǎn)子電流加大，同時，定子電流和輸入功率也跟著加大。二、異步電機的計算題2、有一臺頻率為50Hz的三相異步電動機，額定轉(zhuǎn)速nN=1450 r/min，空載轉(zhuǎn)差率s=0.01，試求該電機的磁極對數(shù)p、同步轉(zhuǎn)速n1，空載轉(zhuǎn)速n0，額定負載時的轉(zhuǎn)差率sN和起動時的轉(zhuǎn)差率s。解：由額定轉(zhuǎn)速可知，電動機的空載轉(zhuǎn)速；n1=1500 r/min；磁極對數(shù)p=2；空載時電動機轉(zhuǎn)速為：

19、；額定轉(zhuǎn)差率為：；電動機起動時的轉(zhuǎn)差率：s=1;4、一臺三相異步電機輸入功率為PN=32.8kW，定子銅耗pcual=1060W，鐵耗pFe=655W，附加損耗pad=165W，機械損耗pmec=280W，轉(zhuǎn)差率s=0.0206。試求電機的電磁功率Pem，轉(zhuǎn)子銅耗pcua2，輸出功率P2。解：由交流電動機的能流圖可以看出，從輸入端看電動機的電磁功率為：轉(zhuǎn)子銅損pcua2：輸出功率：5、 一臺三相、50 Hz異步電動機，PN10 kW，nN1455 r/min，m2。試計算這臺電機的額定轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、起動轉(zhuǎn)矩。解： 額定轉(zhuǎn)矩：最大轉(zhuǎn)矩：起動轉(zhuǎn)矩：6、一臺三相、50 Hz異步電動機，PN10 kW，nN1455 r/min，m2 中的電動機采用倒拉反轉(zhuǎn)制動的方法下放重物，負載轉(zhuǎn)矩等于額定轉(zhuǎn)矩時，若使下放速度為15