电机与拖动期末试题及答案文库（电机与拖动基础期末重点知识归纳

《电机与拖动》期末试题及答案

一、填空题

1. 并励直流发电机自励建压的条件包括主磁路存在剩磁、并联在电枢两端的励磁绕组极性要正确，以及励磁回路的总电阻必须小于临界电阻。

2. 当电枢电流产生的电势小于外部电压时，直流电机处于电动机状态；反之，当电枢电流产生的电势大于外部电压时，电机处于发电机状态。

3. 直流发电机的绕组常用形式包括叠绕组和波绕组两种，若要产生大电流，通常采用叠绕组。

4. 直流发电机电磁转矩的方向和电枢旋转方向相反，而直流电动机电磁转矩的方向和电枢旋转方向相同。

5. 单迭和单波绕组在极数均为p的情况下，并联支路数分别是2p和2。

6. 直流电机的电磁转矩是由每极气隙磁通量和电枢电流共同作用产生的。

7. 电枢反应是电枢磁动势对励磁磁动势的作用。当电刷在几何中线时，电动机产生的电枢反应具有交磁性质，导致气隙磁场产生畸变，对主磁场起附加去磁作用。物理中性线会朝某一方向偏移。

二、判断题

1. 一台并励直流发电机，正转能自励，但反转不能自励。（错误）

2. 若将直流发电机的电枢固定，而让电刷与磁极旋转，则在电刷两端仍能得到直流电压。（正确）

3. 并励直流电动机改变电源极性时，电机转向不会改变。（错误）

4. 直流电动机的电磁转矩是驱动性质的，但在稳定运行时，大的电磁转矩并不对应高的转速。（正确）

三、选择题

1. 直流发电机主磁极磁通产生感应电动势存在于电枢绕组中。（选择（1））

2. 直流发电机电刷在几何中线上，如果磁路不饱和，这时电枢反应是不去磁也不助磁的。（选择（3））

3. 并励直流发电机的转速上升20%，空载时发电机的端电压U0的升高值会大于20%。（选择（2））

四、简答题

1. 直流发电机的励磁方式包括他励、自励（包括并励、串励和复励）。

2. 换向极的极性确定是通过使换向极产生的磁通与电枢反应磁通方向相反来实现的。对于直流发电机而言，换向极性和电枢要进入的主磁极性相同；而对于直流电动机，则换向极极性和电枢要进入的主磁极极性相反。换向极绕组与电枢组相串联是为了使随着电枢磁场的变化，换向极磁场也随之变化，即任何负载情况下都能抵消电枢反应的影响。

3. 他励和并励直流发电机的外特性有所不同。并励直流发电机的外特性比他励的更软。影响因素包括随着电流的增加，电阻和热效应导致的电压下降，以及电枢反应对磁通的去磁作用。

4. 当一台并励直流发电机并联于电网上，若原动机停止供给机械能，将过渡到电动机状态工作。此时电磁转矩方向会改变，但电机的旋转方向不变。

五、计算题

并励直流发电机的奥秘

让我们深入一台并励直流发电机的数据，其铭牌上标注的额定功率PN=6kW，额定电压UN=230V，额定转速nN=1450r/min，电枢电阻Ra=0.57Ω（包括电刷接触电阻），励磁回路总电阻Rf=177Ω。在额定负载时，电枢铁损PFe=234W，机械损耗为Pmec=61W。这些数据背后隐藏着怎样的奥秘呢？让我们一一揭示。

一、关于电磁功率与电磁转矩

这台发电机的电磁功率和电磁转矩是如何计算的呢？考虑到其额定负载时的电枢电阻和励磁回路电阻，以及电枢铁损和机械损耗，我们可以通过一系列复杂的公式和计算过程得出准确的数值。这些数值反映了发电机在额定负载时的性能表现。

二、关于效率问题

接下来，我们要这台发电机在额定负载时的效率。效率是评估发电机性能的重要指标之一，它反映了发电机将能量转换过程中的损失程度。通过一系列的计算和评估，我们可以得出这台发电机的效率值。

现在，让我们再看另一台并励直流发电机，其铭牌数据为PN=23kW，UN=230V，nN=1500r/min，励磁回路电阻Rf=57.5Ω，电枢电阻Ra=0.1Ω。如果我们将其改为并励直流电动机运行，并接到220V的直流电源上，电枢电流维持为原额定值，那么它的转速、电磁功率和电磁转矩将如何变化呢？这是一个充满挑战性的问题，需要我们运用专业知识进行解答。

接下来，我们来直流电动机的电力拖动方面的知识。

一、填空题

1. 他励直流电动机的固有机械特性是指在特定条件下，转速与电磁转矩之间的关系。这些条件包括额定电压、磁通量和电枢回路不串电阻等。

2. 直流电动机的启动方式有多种，包括降压启动和电枢回路串电阻启动等。

3. 在反接制动时，如果不串联制动电阻，瞬间的电枢电流大约是电动状态运行时电枢电流的约两倍。

4. 当电动机的转速超过理想空载转速时，会出现回馈制动。

5. 在拖动恒转转负载进行调速时，应采用降压或电枢回路串电阻调速；而拖动恒功率负载时，则采用弱磁调速。

二、判断题

1. 直流电动机的人为特性通常比固有特性软。

2. 在直流电动机串多级电阻起动过程中，每切除一级起动电阻，电枢电流都会发生突变。

3. 提升位能负载时的工作点在之一象限内，而下放位能负载时的工作点在第四象限内。

4. 他励直流电动机的降压调速属于恒转矩调速方式，但不仅能拖动恒转矩负载运行。

5. 在他励直流电动机降压或串电阻调速时，更大的静差率数值意味着更大的调速范围。

三、选择题

通过选择题我们可以进一步巩固电力拖动系统的相关知识。例如，电力拖动系统运动方程式中的GD2反映了系统机械惯性的大小；他励直流电动机的人为特性如果是通过弱磁手段实现，其理想空载转速和斜率都会发生变化；直流电动机采用降低电源电压的启动方式主要是为了减小起动电流等。

四、简答题

五、计算题

一台他励直流电动机的数据为PN=7.5kW，UN=110V，IN=79.84A，nN=1500r/min，电枢回路电阻Ra=0.1014Ω。我们需要解决以下问题：

1. 当电枢电流Ia=60A时，转速是多少？

2. 主磁通减少15%而负载转矩不变时，电动机的电枢电流和转速是多少？

3. 在额定电压和磁通条件下，负载转矩为0.8TN时，转速为-800r/min，我们需要计算电枢回路应串入多大的电阻。

第三部分 变压器

一、填空题

1. 对于接到电源频率固定的变压器，在忽略漏阻抗压降的条件下，其主磁通的大小由外加电压决定，与磁路的材质和几何尺寸基本无关，主磁通与励磁电流成线性关系。

2. 变压器铁心的导磁性能越好，其励磁电抗越大，励磁电流越小。

3. 变压器带负载运行时，若负载增大，铁损耗不变，铜损耗增加（忽略漏阻抗压降的影响）。

4. 当变压器负载一定，电源电压下降时，空载电流I0减小，铁损耗PFe也减小。

5. 一台2kVA、/100V的单相变压器，在特定条件下，低压侧加100V时I0=2A，P0=20W；当高压侧加V时，低压侧开路，测得I0=0.5A，P0仍为20W。

6. 变压器的短路阻抗越大，其电压变化率也越大，短路电流则越小。

7. 变压器等效电路中的xm对应于主磁通的电抗，rm表示铁心损耗的等效电阻。

8. 当两台变压器并联运行时，如果其中一台先达满载，那说明这台变压器的短路阻抗标么值比另一台小。

9. 三相变压器的联结组别不仅与绕组的绕向、首末端标记有关，而且还与三相绕组的联结方式有关。

10. 变压器空载运行时功率因数低，这是因为空载时建立主、漏磁场所需的无功远大于供给铁损耗和空载时铜损耗所需的有功功率。

二、判断题

1. 一台变压器原边电压U1不变，副边接不同类型的负载时，如果负载电流相等，副边电压也相等。（×）

2. 变压器在原边外加额定电压不变的条件下，副边电流大并不会导致原边电流大以及主要磁通大。（×）

3. 变压器的漏抗是一个常数，但其励磁电抗会随着磁路的饱和而减少。（√）

4. 自耦变压器由于存在传导功率，其设计容量实际上小于铭牌的额定容量。（√）

5. 使用电压互感器时，二次侧不允许短路；而使用电流互感器时，二次侧则不允许开路。（√）

三、单项选择题

以下是针对变压器相关问题的选择题：

1. 变压器空载电流小是因为其励磁阻抗很大。③

2. 变压器空载损耗主要为铁损耗。④

3. 一台变压器原边接在额定电压的电源上，当副边带纯电组负载时，从原边输入的功率既有有功功率又有无功功率。③

4. 在不考虑漏阻抗压降和饱和的影响下，若原边电压不变、铁心不变而匝数增加，则励磁电流减少。②

5. 变压器在β=1时效率更高。①（注：这里的β可能指的是负载系数）

四、简答题

在电机的运转过程中，我们遇到了空载损耗的情况。二次绕组中的电流为零，没有铜损耗发生。一次绕组中的电流仅仅是励磁电流，远远低于正常运行的数值。所产生的铜损耗相对于铁损耗几乎可以忽略不计。我们可以近似地认为空载损耗等同于铁损耗。想象一下，这就像是在给汽车加油的时候关闭了发动机，虽然汽车处于待机状态，但它的发动机仍然运转着，损耗主要是铁损耗产生的热能。短路试验时的情况也很有趣。当电机接受短路测试时，它的输入功率就是短路损耗。一次和二次绕组电流都达到了额定值，铜损耗也达到了正常运行时的水平。但电压远低于额定电压，使得铁心中的磁通密度也远低于正常运行时的数值。铁损耗与铜损耗相比变得微不足道，短路损耗可以近似地看作是铜损耗的表现。这就像是在赛车比赛中突然踩下刹车踏板，尽管车速骤降，但摩擦产生的热量却主要来自轮胎与地面的摩擦。电源频率降低时，其他参数保持不变。这种情境下，变压器铁心的饱和程度会有所变化。励磁电流和励磁电抗也会随之调整。漏抗则是一种与绕组的电气强度相关的特性参数。为了理解它，我们可以将其比作水流中的阻力：当水流通过一条狭窄的通道时，水流的速度和强度会受到阻碍和调节。变压器的额定电压定义有其特定的含义：原边额定电压指的是加在变压器一次侧的电压；副边额定电压则是在一次侧加额定电压时二次侧的开路电压。想象一下把水压进一个密闭的容器，只有适当的水压才能推动水进入容器并产生相应的电力输出。对于变压器的并联运行条件来说，各变压器的额定电压必须相等，就像大家在同一平台上比赛一样；联结组别也必须相同，如同乐队中的乐器需要和谐共鸣；短路阻抗也必须相等且相位一致，就像桥梁的两端需要保持平衡一样重要。三相变压器的额定容量、额定电压和额定频率等参数是确定其性能的关键指标。通过计算和分析这些参数，我们可以了解变压器的工作状态并对其进行优化调整。交流电机的绕组、电动势和磁动势部分涉及到电机的核心工作原理。一个三相对称交流绕组中通入对称交流电流时会产生合成磁通势。采用特定绕组和措施可以有效地削弱谐波分量并增加基波分量。同时脉振磁通势可以被分解为两个旋转磁通势的叠加等概念是理解电机工作机理的关键点。在异步电动机部分中涉及到的知识点更为深入和专业如电磁转矩的产生原理以及不同类型的异步电动机的特点等都需要我们深入理解并掌握其中的原理和应用场景。简而言之这些知识点构成了电机工程的核心内容通过深入理解并应用这些知识我们可以更好地理解和应用电机工程的相关技术为现代工业的发展贡献力量。

关于主磁通与转子电流有功分量

三相异步电动机在运行时，涉及到诸多重要的电气特性。对于主磁通和转子电流的有功分量，它们是电动机运行中的关键要素。主磁通是电机磁场的重要组成部分，它为电机提供能量转换的基础。而转子电流的有功分量则是电机转矩产生的主要驱动力。当电机带恒转矩负载运行时，其性能表现尤为关键。

三相异步电动机在恒转矩负载下的运行特性

当三相异步电动机带恒转矩负载运行时，若电源电压下降，电动机的转速会相应减小，因为电压降低导致磁场减弱，从而影响电机的旋转力。定子电流会增大，以维持电机的运行。更大的转矩需求也会随着负载的增加而增加，而临界转差率则保持不变。这一现象体现了电机在运行过程中对外部环境的自适应能力。

三相异步电动机的负载响应与电源特性

当三相异步电动机的电源电压一定时，随着负载转矩的增加，电机的转速会略有减小，以满足更大的转矩需求。定子电流也会相应增加，以维持电机的稳定运行。这种响应机制是电机在恒定电源条件下对负载变化的自适应表现。

三相异步电动机等效电路中的附加电阻模拟的是总机械功率的等值电阻。它是电机能量转换过程中的一个重要参数，体现了电机内部能量的分布与转换效率。

关于三相异步电动机的转差率及其他特性

三相异步电动机在额定负载运行时，其转差率s一般在0.01～0.06的范围内。这个范围内的转差率保证了电机的稳定运行和高效性能。对于绕线转子三相异步电动机，如果电源电压一定，适当增大转子回路电阻，可以增大起动转矩，而对更大转矩的影响则保持不变。

判断题

1. 不论异步电机的转子是旋转还是静止，定、转子磁通势都是相对静止的，这是正确的。因为电机的磁场是由定子的电流产生的，而转子的位置并不影响这个磁场的稳定性。

2. 当三相异步电动机转子不动时，经由空气隙传递到转子侧的电磁功率全部转化为转子铜损耗，这个说法是正确的。因为在这种情况下，转子的电阻会产生热量损失。

3. 三相异步电动机的更大电磁转矩Tm的大小与转子电阻r2阻值无关，这是正确的。因为电机的电磁转矩主要由电机的磁场和电流决定，与转子电阻关系不大。

4. 通常三相笼型异步电动机定子绕组和转子绕组的相数不相等，而三相绕线转子异步电动机的定、转子相数则相等，这个说法是正确的。这是因为笼型异步电机的转子是闭合的导体环组成，相当于一个整体绕组；而绕线转子电机的转子绕组是独立的线圈结构。

5. 三相异步电机当转子不动时，转子绕组电流的频率与定子电流的频率相同的说法是正确的。因为电机的运行状态是同步的，即使转子静止时也是如此。但一旦转子开始旋转，定子与转子之间的相互作用就会产生一个频率差。这也是异步电机的基本工作原理之一。

选择题（部分）

《电机原理及拖动复习》

一、知识

在电机领域，星形一三角形降压启动是一种常见的方法。启动时，电流和转矩都会有所降低，具体降低的倍数引人深思。对于三相异步电动机的能耗制动，直流励磁电流的大小直接影响着制动转矩的强度。当进行变频调速时，为了保证电机的过载能力和主磁通稳定，电压和频率的调节需遵循一定的规律。

二、判断题解读

关于电磁转矩与转子电流的关系，虽然直接启动时起动电流巨大，但并不意味着起动转矩也同样大。深槽式与双笼型三相异步电动机在启动时，由于集肤效应的作用，转子电阻增大，从而拥有较高的起动转矩倍数。三相绕线转子异步电动机在转子回路串入电阻可以调整起动转矩，但并不是电阻值越大，起动转矩也越大。对于三相绕线转子异步电动机提升位能性恒转矩负载，适当串接电阻值确实可以让重物停在空中。而三相异步电动机的变极调速确实主要应用在笼型转子电动机上。

三、选择题

对于人为机械特性，当电磁转矩减小而临界转差率不变时，我们应考虑降低电压的人为机械特性。对于一台三相笼型异步电动机，在拖动额定负载转矩启动时，若供电变压器允许起动电流有限制，更好的启动方式应该是直接启动。当三相异步电动机拖动额定转矩负载运行时，电源电压下降10%，电磁转矩也会相应变化。对于三相绕线转子异步电动机拖动起重机的主钩提升重物时，若在转子回路串接三相对称电阻下放重物，电动机将处于倒拉反转运行状态。当三相异步电动机拖动恒转矩负载进行变极调速时，应采用的联结方式为YYY。

四、简答题解答

深槽与双笼型异步电动机的起动转矩大且效率不低的原因在于启动时出现的集肤效应。这一效应增大了转子电阻，从而提高了起动转矩。但在正常运行时，集肤效应并不显著，转子电阻减小，保持较高的运行效率。

五、计算题及案例说明

对于一台三相笼型异步电动机，在特定数据下及供电变压器允许起动电流的限制下，我们需要判断其是否适合进行Y△降压启动。这取决于负载转矩的大小。在负载转矩为0.25TN和0.5TN的情况下，需要进行详细计算以确定是否适合降压启动。

《电机原理及拖动》复习要点

一、名词解释

1. 绕组元件：连接两个换向片的单匝或多匝线圈。

2. 直流电机的电磁转矩：电机运行时，电枢绕组中的载流导体在磁场中受力产生的总转矩。

3. 电力拖动系统的过渡过程：系统从一个稳定状态到另一个稳定状态的中间过程。

4. 整流变压器：作为整流装置的电源变压器，将电网电压转换为整流装置所需的电压。

5. 能耗制动：利用转子惯性转动产生制动转矩，将转子的能量消耗在转子回路的电阻上。

6. 之一节距：一个元件两个有效边之间的距离，以所跨槽数表示。

7. 直流电机的电枢电动势：直流电机正常工作时，绕组切割气隙磁通产生的刷间电动势。

8. 电力拖动系统：由电动机、机械传动机构、生产机械工作机构、电动机控制设备及电源组成的综合机电装置。

二、填空题

1. 直流电动机的电流方向改变，是通过电刷和换向器的协调运作来实现的。

2. 直流发电机将机械能转化为电能。

3. 他励直流电动机的调速方式包括改变电枢电压、改变激磁电流以及调整电机内部绕组结构等。

4. 三相变压器的原、副绕组都可以接成三角形或星形。

5. 国际上采用相位图来标志三相变压器高、低压绕组线电势的相位关系。

6. 交流异步电动机的转子绕组分为鼠笼型和绕线型两种。

7. 定子三相绕组中通过三相对称交流电时，会在空间产生旋转磁场。

8. 同步电机可分为隐极式、凸极式和单相电机三类。

9. 同步发电机可按其拖动方式分类，如汽轮发电机、水轮发电机等。

10. 我们通常使用温升测试、绝缘电阻测试、功率损耗测试和效率测试等来校验电动机的发热情况。

11. 主磁极的作用是产生磁场，它由励磁绕组和铁芯组成。

12. 在机械过渡过程中，转动部分的惯性、电磁系统的惯性和负载转矩常数是决定过渡过程的三要素。

13. 三相变压器组是由多个单相变压器按照一定的方式联接起来组成的。

14. 空间电角度是空间几何角度的两倍，而p代表极数。

15. 电压互感器运行时，副绕组绝对不允许短路；而电流互感