电机的复习题
一变压器
变压器并联运行的条件是什么？
6、电流互感器副边不准，电压互感器副边不准。
1、一台三相变压器原边额定相电压为220V，原副边的匝数为N1=1732，N2=500，副边的额定相电为，若副边采用Y接，副边输出的额定线电压
为。
2、一台控制用单相变压器，额定容量S n=100VA，额定电压U1n/U2n=380/36V它的原边额定电流为副边额定电流为。
3、在制造或修理变压器时原边匝数比设计值少10%,则空载电流铁心损耗副边电压。
4、一台单相变压器额定容量1KVA，额定电压220V/110V工作中不慎把低压线圈接到220V 的交流电源上，其空载电流以至变压器。
3、电压互感器有何作用？使用时应注意哪些事项？
同名端
三相异步电动机按防护形式分为（）、（）、（）及（）等。
变压器能不能变频率？
9一台220/110伏的变压器，变比N1/N2=2，能否一次线圈用2匝，二次线圈用1匝，为什么？一台三相变压器，额定容量S N=100kVA，额定电压U1N/U2N=6kV/0.4Kv，Yyn联接，求它的原边、副边额定电流？
6、电流互感器副边不准，电压互感器副边不准。
一台三相变压器的联接组为有Yd7,说明高压侧线电压比低压侧线电压。
《课件上》 1 变压器能不能变频率？
2 变压器一次线圈若接在直流电源上，二次线圈会有稳定直流电压吗？为什么？
3变压器铁芯的作用是什么，为什么它要用0.35毫米厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片迭成？
4有一台D-50/10单相变压器，
试求变压器原、副线圈的额定电流？
解：一次绕组的额定电流
A U
S
I
N
N
N
76
.4
10500
10
503
1
1
=
?
=
=
二次绕组的额定电流
A U
S
I
N
N
N
39
.
217
230
10
503
2
2
=
?
=
=
5变压器空载运行时，原线圈加额定电压，这时原线圈电阻r1很小，为什么空载电流I0不大？如将它接在同电压（仍为额定值）的直流电源上，会如何？
6变压器空载运行时，是否要从电网取得功率？这些功率属于什么性质？
7试从物理意义上分析，若减少变压器一次侧线圈匝数（二次线圈匝数不变）二次线圈的电压将V
U
U
kVA
S
N
N
N
230
/ 10500
/
,
50
2
1=
=
如何变化？
8一台380/220伏的单相变压器，如不慎将380伏加在二次线圈上，会产生什么现象？
9一台220/110伏的变压器，变比N1/N2=2，能否一次线圈用2匝，二次线圈用1匝，为什么？
二异步电机
2、一台三相异步电动机铭牌U N＝1140V，Y接，现采用电源电压660V，能否拖动风机星——三角起动？为什么？
、三相异步电动机产生旋转磁场的条件是
绕线式异步电动机起动，转子串电阻的目的是
。
4、简述三相异步电动机的工作原理？
1、已知一台三相异步电动机接法△，λq=2，而负载又较小为额定值的1/3~1/2，这时我们常
采用Y接法，试问有何好处？
三相异步电动机降低定子电压，则Sm ，Tm ，
Tst 。
1、三相鼠笼型异步电动机在什么条件下可以直接起动？不能直接起动时，应采用什么方法起动？
5、试说明异步电动机转轴上机械负载增加时电动机转速n，定子电流I1和转子电流I2如何变化？为什么？
1、一台三相异步电动机，额定功率P N=55Kw，电网频率为50Hz，额定电压U N=380V，额定效率ηN=0.79，额定功率因数cosψ=0.89额定转速n N=570r/min，试求①同步转速n1；②极对数P；
③额定电流I N；④额定负载时的转差率S N。
Y—△起动，
6、三相对称绕组通入三相对称电流产生磁场。
1、简述三相异步电动机的工作原理。为什么电机转速总是小于同步转速？
三相绕线型异步电动机制动方式
有、、。
1、三相异步电动机根据转子结构的不同可分为________和___________两类。
2、星形—三角形降压起动时，起动电流和起动转矩各降为直接起动时的____倍。
6、一台6极三相异步电动机接于50Hz的三相对称电源，其s=0.05，则此时转子转速为_____
r/min，定子旋转磁通势相对于转子的转速为______r/min。
8、绕线式三相异步电动机，如果电源电压一定，转子回路电阻适当增大，则起动转__ ，
最大转矩_____，临界转差率________。
2、电动机的过载能力、转差率：
1异步电动机在起动及空载运行时，为什么功率因数较低？当满载运行时，功率因数为什么较高？
4、画出异步电动机的固有机械特性，并分析其关键点以及稳定工作区
1、当S在_____范围内，三相异步电动机运行于电动机状态，此时电磁转矩性质为
_____ ，S在_______范围内，运行于发电机状态，此时电磁转矩性质为________。
2、三相绕线式异步电动机的起动采用________和__________。
3、三相异步电动机降低定子电压, 则最大转矩Tm______，起动转矩Tst_____，临界转差
率Sm______。
5、按电动机的转子结构不同，可将电动机分为( )电动机和( )型电动机两种。
三相异步电动机产生旋转磁场的条件是什么？绕线式异步电动机起动，转子串电阻的目的是什么？三相异步电动机的调速方法有哪几种？
三相异步电动机在运行过程中出现过热，请分析造成过热的原因可能有哪些？
笼型三相异步电动机有哪些减压起动方法，简单说明各种方法的优缺点和适用场合。
画出接触器控制三相异步电动机正反转的主电路和控制电路图，要求具有电气互锁功能。
三相异步电动机为什么会转，怎样改变它的方向？
在应用降压起动来限制异步电动机起动电流时，起动转矩受到什么影响，比较各种降压的起动方法，
5 、一台电动机铭牌上标明额定电压380V，接法△，要把这台电动机接到660V的电压上，这台电动机应采用接法。
三相异步电动机产生旋转磁场的条件是
绕线式异步电动机起动，转子串电阻的目的是
三相异步电动机降低定子电压，则Sm ，Tm , Tst 。
三相对称绕组通入三相对称电流产生磁场。
三相异步电动机根据转子结构的不同可分为________和___________两类。
一台6极三相异步电动机接于50Hz的三相对称电源，其s=0.05，则此时转子转速为_____
r/min，定子旋转磁通势相对于转子的转速为______r/min。
电动机的过载能力、转差率
普通鼠笼异步电动机在额定电压下起动，为什么起动电流很大，而起动转矩却不大？
简述三相异步电动机的工作原理？
画出异步电动机的固有机械特性，并分析其关键点以及稳定工作区
三相异步电动机在运行过程中出现过热，请分析造成过热的原因可能有哪些？
电网电压太高或太低，都易使三相异步电动机定子绕组过热而损坏，为什么？
用绕线型三相异步电动机提升重物时，通过改变转子所串电阻大小，就可以很小速度稳定提升或下放重物，用机械特性图分析原因。
1、一台三相异步电动机，额定功率P N=55Kw，电网频率为50Hz，额定电压U N=380V，额定效率ηN=0.79，额定功率因数cosψ=0.89额定转速n N=570r/min，试求①同步转速n1；②极对数P；
③额定电流I N；④额定负载时的转差率S N。
《课件》 1 下列哪些方法可以使三相异步电动机的起动转矩增加：
A. 转子回路串适当的电抗
B. 降低电源电压
C. 转子回路串适当的电阻
D.定子回路串适当的电抗
2. 电源电压下降,可以使三相异步电动机的
A. 起动转矩减小,同步转速增加,临界转差率增加
B. 起动转矩减小,同步转速减小,临界转差率不变
C. 起动转矩增加,同步转速不变,临界转差率不变
D. 起动转矩不变,同步转速不变,临界转差率增加
E. 起动转矩减小,同步转速不变,临界转差率不变
3. 一般情况下,分析三相异步电动机的起动主要目的是尽可能使
A. 起动电流小,最大转矩大
B. 起动电流小,起动转矩大
C. 起动电流大,起动转矩小
D. 起动电流大,过载能力大
E. 减小起动电流和起动转矩,节省电能。
4.三相异步电机星-三角起动使:
A. 从电源吸取的电流减小为Ist/3,转矩增加为1.73Mst
B. 从电源吸取的电流减小为Ist/3,转矩减小为Mst/3
C. 从电源吸取的电流减小为Ist/1.73,转矩减小为Mst/3
D. 从电源吸取的电流减小为Ist/1.73,转矩减小为Mst/1.73
(Ist,Mst为三角形联接在额定电压下起动的电流及转矩
5.三相异步电机定子回路串自耦变压器使电机电压为0.8Ue,则:
A. 从电源吸取电流减小为0.8Ie,转矩增加为Me/0.8
B. 电机电流减小为0.8Ie,转矩减小为0.8Me
C. 电机电流减小为0.8Ie,转矩减小为0.64Me
D. 电机电流减小为0.64Ie,转矩减小为0.64Me
判断：三相鼠笼电机全压起动，为防起动电流过大烧毁电机，采取降压启动。
负载越大，起动电流越大，所以只要空载，即可全压起动。
三相异步电动机为什么会转，怎样改变它的方向？
试述“同步”和“异步”的含义？
何谓异步电动机的转差率？在什么情况下转差率为正，什么情况为负，什么情况下转差率小于1或大于1？
假如一台接到电网的异步电动机用其它原动机带着旋转，使其转速高于旋转磁场的转速，试画出转子导体中感应电动势、电流方向？
三相异步电动机在正常运行时，它的定子绕组往往可以接成星形或角形。试问在什么情况下采用这种或那种接法？采用这两种连接方法时，电动机的额定值（功率、相电压、线电压、相电流、线电流、效率、功率因数、转速等）有无改变？(画图进行分析)
异步电动机的气隙为什么要尽可能地小？它与同容量变压器相比，为什么空载电流较大？
说明异步电动机轴机械负载增加时，定、转子各物理量的变化过程怎样？
电动机稳定运行时，电磁转矩（Tem）与负载转矩(TL)平衡，当机械负载（即负载转矩）增加时，根据机械特性曲线,转子转速n势必下降，转差率增大。这样转子切割气隙磁场速度增加，转子绕组感应电动势及电流随之增大，因而转子磁动势F2增大。
根据磁动势平衡关系，因励磁磁动势F0基本不变，因而定子磁动势增大，定子电流I1随之增大。
由于电源电压不变，则电动机的输入功率就随之增加，直至转子有功电流产生的电磁转矩又与负载转矩重新平衡为止。
异步电动机带额定负载运行时，且负载转矩不变，若电源电压下降过多，对电动机的Tmax、Tst、Φ1、I1、I2、s及η有何影响？
1、当电压下降过多，则电磁转矩下降更多,当最大电磁转矩Tm 2、电压下降，而Tm>TL，则可以稳定运行，但此时： Tmax减小：Tm∝U12 Tst减小：Tst∝U12 φ减小。 S增大：由于U1下降瞬间，T减小，导致转速下降。I2增大。 I1增大：I2增大，磁势平衡，而U1下降，致使Φ、I0减小，但由于I2增大影响更大，故I1仍增大。 η降低：电压U1下降，铁损减小，但此时I1、I2增大，定、转子铜损增大，其增加的幅度远大于铁损减小幅度，故效率下降 三直流及控制电机 4.直流电机的励磁方式有，，，。 5、或均可改变直流电动机转向。 1、6、为了消除交流伺服电动机的自转现象应 1、直流电动机不能起动，可采用或 起动，起动时必须先通往励磁电流。 5、他励直流电动机的起动方法有_______和________两种。 1、直流伺服电动机在工作过程中一定要防止（）断电，以防电动机因超速而损坏。 6.直流电机的电枢电动势公式，电磁转矩公式。 直流电动机一般为什么不允许采用全压启动？ 什么是步进电动机的单三拍、六拍和双三拍工作方式？ 为什么交流伺服电动机的转子电阻值要相当大？ 四低压电器 4、电机拖动自动控制线路中常设有哪几种保护？各用什么电器来实现？ 热继电器有三种安装方式，即（）、（）和（）。 常用灭弧方法有哪些？说明下图电路的功能，分析电路的工作原理、过程。 画出两台电动机顺序联锁控制电路的主电路和控制电路图，要求两台电动机起动顺序M1，M2；停止顺序M1,M2。 漏电断路器如何实现漏电或触电保护？ 五电机试题库 4、电机拖动自动控制线路中常设有哪几种保护？各用什么电器来实现？ 1、三相异步电动机有哪几种电气制动方式？各种制动有何特点，适用于什么场合？ 、为什么异步电动机起动时，起动电流很大，而起动转矩并不大？ 5 、一台电动机铭牌上标明额定电压380V，接法△，要把这台电动机接到660V的电压上，这台电动机应采用接法。 6、异步电动机的制动方法有、、、。 4.直流电机的励磁方有，，，。变压器并联运行的条件是什么？ 5、或均可改变直流电动机转向。 2、一台三相异步电动机铭牌U N＝1140V，Y接，现采用电源电压660V，能否拖动风机星——三角起动？为什么？ 、三相异步电动机产生旋转磁场的条件是 绕线式异步电动机起动，转子串电阻的目的是 6、电流互感器副边不准，电压互感器副边不准。 1、一台三相变压器原边额定相电压为220V，原副边的匝数为N1=1732，N2=500，副边的额定相电为，若副边采用Y接，副边输出的额定线电压为。 2、一台控制用单相变压器，额定容量S n=100VA，额定电压U1n/U2n=380/36V它的原边额定电流为副边额定电流为。 3、在制造或修理变压器时原边匝数比设计值少10%,则空载电流铁心损耗副边电压。 4、一台单相变压器额定容量1KVA，额定电压220V/110V工作中不慎把低压线圈接到220V 的交流电源上，其空载电流以至变压器。 4、简述三相异步电动机的工作原理？ 1、6、为了消除交流伺服电动机的自转现象应 2、已知一台三相异步电动机接法△，λq=2，而负载又较小为额定值的1/3~1/2，这时我们常 采用Y接法，试问有何好处？ 1、直流电动机不能起动，可采用或起动，起动时必须先通往励磁电流。三相异步电动机降低定子电压，则Sm ，Tm ，Tst 。 1、三相鼠笼型异步电动机在什么条件下可以直接起动？不能直接起动时，应采用什么方法起动？ 3、电压互感器有何作用？使用时应注意哪些事项？ 5、试说明异步电动机转轴上机械负载增加时电动机转速n，定子电流I1和转子电流I2如何变化？为什么？ 1、一台三相异步电动机，额定功率P N=55Kw，电网频率为50Hz，额定电压U N=380V，额定效率ηN=0.79，额定功率因数cosψ=0.89额定转速n N=570r/min，试求①同步转速n1；②极对数P； ③额定电流I N；④额定负载时的转差率S N。 Y—△起动，同名端 6、三相对称绕组通入三相对称电流产生磁场。 1、简述三相异步电动机的工作原理。为什么电机转速总是小于同步转速？ 三相绕线型异步电动机制动方式有、、。 1、三相异步电动机根据转子结构的不同可分为________和___________两类。 2、星形—三角形降压起动时，起动电流和起动转矩各降为直接起动时的____倍。 5、他励直流电动机的起动方法有_______和________两种。 6、一台6极三相异步电动机接于50Hz的三相对称电源，其s=0.05，则此时转子转速为_____ r/min，定子旋转磁通势相对于转子的转速为______r/min。 8、绕线式三相异步电动机，如果电源电压一定，转子回路电阻适当增大，则起动转矩 ____ ，最大转矩_____，临界转差率________。 2、电动机的过载能力、转差率： 1 异步电动机在起动及空载运行时，为什么功率因数较低？当满载运行时，功率因数为什么较高？（1 1、4、画出异步电动机的固有机械特性，并分析其关键点以及稳定工作区 1、当S在_____范围内，三相异步电动机运行于电动机状态，此时电磁转矩性质为_____ __，S在_______范围内，运行于发电机状态，此时电磁转矩性质为________。 2、三相绕线式异步电动机的起动采用________和__________。 3、三相异步电动机降低定子电压, 则最大转矩Tm______，起动转矩Tst_____，临界转差 率Sm______。 第一部分：变压器 第一章 变压器基本工作原理和结构 1-1从物理意义上说明变压器为什么能变压，而不能变频率？ 答：变压器原副绕组套在同一个铁芯上, 原边接上电源后，流过激磁电流I 0， 产生励磁磁动势F 0， 在铁芯中产生交变主磁通ф0, 其频率与电源电压的频率相同， 根据电磁感应定律，原副边因交链该磁通而分别产生同频率的感应电动势 e 1和e 2 , 且有 dt d N e 01 1φ-=, dt d N e 0 22φ -=, 显然，由于原副边匝数不等, 即N 1≠N 2，原副边的感应电动势也就不等, 即e 1≠e 2, 而绕组的电压近似等于绕组电动势,即U 1≈E 1, U 2≈E 2,故原副边电压不等,即U 1≠U 2, 但频率相等。 1-2 试从物理意义上分析，若减少变压器一次侧线圈匝数（二次线圈匝数不变）二次线圈的电压将如何变化？ 答：由 dt d N e 011φ-=, dt d N e 0 2 2φ-=, 可知 , 2211N e N e =，所以变压器原、副两边每匝感应电动势相等。又U 1≈ E 1, U 2≈E 2 , 因此，22 11N U N U ≈ ， 当U 1 不变时，若N 1减少, 则每匝电压11N U 增大，所以11 22N U N U =将增大。或者根据m fN E U Φ=≈11144.4，若 N 1 减小，则m Φ增 大， 又m fN U Φ=2244.4，故U 2 增大。 1-3 变压器一次线圈若接在直流电源上，二次线圈会有稳定直流电压吗？为什么？ 答：不会。因为接直流电源，稳定的直流电流在铁心中产生恒定不变的磁通，其变化率为零，不会 在绕组中产生感应电动势。 1-4 变压器铁芯的作用是什么，为什么它要用0.35毫米厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片迭成？ 答：变压器的铁心构成变压器的磁路，同时又起着器身的骨架作用。为了减少铁心损耗，采用0.35mm 厚、表面涂的绝缘漆的硅钢片迭成。 1-5变压器有哪些主要部件，它们的主要作用是什么？ 答：铁心: 构成变压器的磁路,同时又起着器身的骨架作用。 绕组: 构成变压器的电路,它是变压器输入和输出电能的电气回路。 分接开关: 变压器为了调压而在高压绕组引出分接头,分接开关用以切换分接头,从而实现变压器调压。 油箱和冷却装置: 油箱容纳器身,盛变压器油,兼有散热冷却作用。 绝缘套管: 变压器绕组引线需借助于绝缘套管与外电路连接，使带电的绕组引线与接地的油箱绝缘。 1-6变压器原、副方和额定电压的含义是什么？ 答：变压器二次额定电压U 1N 是指规定加到一次侧的电压，二次额定电压U 2N 是指变压器一次侧加额定电压，二次侧空载时的端电压。 1-7 有一台D-50/10单相变压器，V U U kVA S N N N 230/10500/,5021==，试求变压器原、副线圈的额定电流？ 解：一次绕组的额定电流 A U S I N N N 76.4105001050311=?== 二次绕组的额定电流 A U S I N N N 39.2172301050322=?== 1-8 有一台SSP-125000/220三相电力变压器，YN ，d 接线，kV U U N N 5.10/220/21=，求① 变压器额定电压和额定电流；②变压器原、副线圈的额定电流和额定电流。 解： ① 一、二次侧额定电压 kV U kV U N N 5.10,22021== 一次侧额定电流（线电流） A U S I N N N 04.3282203125000311=?== 二次侧额定电流（线电流） A U S I N N N 22.6873230 3125000322=?= = ② 由于YN ，d 接线 一次绕组的额定电压 U 1N ф= kV U N 02.1273 220 3 1== 一次绕组的额定电流A I I N N 04.32811==Φ 二次绕组的额定电压kV U U N N 5.1022==Φ 二次绕组的额定电流I 2N ф= A I N 26.39683 22 .68733 2== 第二章 单相变压器运行原理及特性 2-1 2-1 为什么要把变压器的磁通分成主磁通和漏磁通？它们之间有哪些主要区别？并指出空载和负载时激励各磁通的磁动势？ 答：由于磁通所经路径不同，把磁通分成主磁通和漏磁通，便于分别考虑它们各自 的特性，从而把非线性问题和线性问题分别予以处理 区别：1. 在路径上，主磁通经过铁心磁路闭合，而漏磁通经过非铁磁性物质 磁路闭合。 2．在数量上，主磁通约占总磁通的99%以上，而漏磁通却不足1%。 3．在性质上，主磁通磁路饱和，φ0与I 0呈非线性关系，而漏磁通 磁路不饱和，φ1σ与I 1呈线性关系。 4．在作用上，主磁通在二次绕组感应电动势，接上负载就有电能输出， 起传递能量的媒介作用，而漏磁通仅在本绕组感应电动势，只起了漏抗压降的作用。 空载时，有主磁通0. φ和一次绕组漏磁通σφ1. ，它们均由一次侧磁动势0. F 激励。 负载时有主磁通0.φ，一次绕组漏磁通σφ1. ，二次绕组漏磁通σφ2. 。主磁通0. φ由一次绕组和二 次绕组的合成磁动势即2. 1. 0. F F F +=激励，一次绕组漏磁通σφ1. 由一次绕组磁动势1. F 激励，二 次绕组漏磁通σφ2. 由二次绕组磁动势2. F 激励 . 2-2变压器的空载电流的性质和作用如何？它与哪些因素有关？ 答：作用：变压器空载电流的绝大部分用来供励磁，即产生主磁通，另有很小一部分用来供给变压器铁心损耗，前者属无功性质，称为空载电流的无功分量，后者属有功性质，称为空载电流的有功分量。 性质：由于变压器空载电流的无功分量总是远远大于有功分量，故空载电流属感性无功性质，它使电网的功率因数降低，输送有功功率减小。 大小：由磁路欧姆定律 m R N I 1 00= φ，和磁化曲线可知，I 0 的大小与主磁通φ0, 绕组匝数N 及磁路磁阻m R 有关。就变压器来说，根据m fN E U Φ=≈11144.4，可知， 11 44.4fN U m = Φ， 因此， m Φ由电源电压U 1的大小和频率f 以及绕组匝数N 1 来决定。 根据磁阻表达式 S l R m μ= 可知，m R 与磁路结构尺寸S l ,有关，还与导磁材料的磁导率μ有关。变压器铁芯是铁磁材料，μ随磁路饱和程度的增加而减小，因此m R 随磁路饱和程度的增加而 增大。 综上，变压器空载电流的大小与电源电压的大小和频率，绕组匝数，铁心尺寸及磁路的饱和程度有关。 2-3 变压器空载运行时，是否要从电网取得功率？这些功率属于什么性质？起什么作用？为什么小负荷用户使用大容量变压器无论对电网和用户均不利？ 答：要从电网取得功率，供给变压器本身功率损耗，它转化成热能散逸到周围介质中。小负荷用户使用大容量变压器时，在经济技术两方面都不合理。对电网来说，由于变压器容量大，励磁电流较大，而负荷小，电流负载分量小，使电网功率因数降低，输送有功功率能力下降，对用户来说，投资增大，空载损耗也较大，变压器效率低。 2-4 2-4 为了得到正弦形的感应电动势，当铁芯饱和和不饱和时，空载电流各呈什么波形，为什么？ 答：铁心不饱和时，空载电流、电动势和主磁通均成正比，若想得到正弦波电动势，空载电流应为正弦波；铁心饱和时，空载电流与主磁通成非线性关系（见磁化曲线），电动势和主磁通成正比关系，若想得到正弦波电动势，空载电流应为尖顶波。 2-5 一台220/110伏的单相变压器，试分析当高压侧加额定电压220伏时，空载电流I 0呈什么波形？加110伏时载电流I 0呈什么波形，若把110伏加在低压侧，I 0又呈什么波形 答：变压器设计时，工作磁密选择在磁化曲线的膝点（从不饱和状态进入饱和状态的拐点），也就是说，变压器在额定电压下工作时，磁路是较为饱和的。 高压侧加220V ，磁密为设计值，磁路饱和，根据磁化曲线，当磁路饱和时，励磁电流增加的幅度比磁通大，所以空载电流呈尖顶波。 高压侧加110V ，磁密小，低于设计值，磁路不饱和，根据磁化曲线，当磁路不饱和时，励磁电流与磁通几乎成正比，所以空载电流呈正弦波。 低压侧加110V ，与高压侧加220V 相同， 磁密为设计值， 磁路饱和，空载电流呈尖顶波。 2-6 试述变压器激磁电抗和漏抗的物理意义。它们分别对应什么磁通，对已制成的变压器，它们是否是常数？当电源电压降到额定值的一半时，它们如何变化？我们希望这两个电抗大好还是小好，为什么？这两个电抗谁大谁小，为什么？ 答：励磁电抗对应于主磁通，漏电抗对应于漏磁通，对于制成的变压器，励磁电抗不是常数，它随磁路的饱和程度而变化，漏电抗在频率一定时是常数。 电源电压降至额定值一半时，根据m fN E U Φ=≈11144.4可知， 11 44.4fN U m = Φ，于是主磁通 减小，磁路饱和程度降低，磁导率μ增大，磁阻 S l R m μ= 减小, 导致电感 m m m R N R i i N N i N i L 2 1 001100100 = ?===φψ增大，励磁电抗m m L x ω=也增大。但是漏磁通路径是线性磁路， 磁导率是常数，因此漏电抗不变。 由 m x U I 1 0≈ 可知,励磁电抗越大越好，从而可降低空载电流。漏电抗则要根据变压器不同的使 用场合来考虑。对于送电变压器，为了限制短路电流 K K x U I 1 ≈和短路时的电磁力,保证设备安全， 希望漏电抗较大；对于配电变压器，为了降低电压变化率： )sin cos (2* 2* φφβK K x r u +=?,减小电压波动，保证供电质量，希望漏电抗较小。 励磁电抗对应铁心磁路，其磁导率远远大于漏磁路的磁导率，因此，励磁电抗远大于漏电抗。 2—7 变压器空载运行时，原线圈加额定电压，这时原线圈电阻r 1很小，为什么空载电流I 0不 大？如将它接在同电压（仍为额定值）的直流电源上，会如何？ 答： 因为存在感应电动势E 1, 根据电动势方程： )()(11.0.01.01.00.10..11..1. .jx r I Z I r I x I j jx r I r I E E U m m m ++=+++=+--=σ 可知，尽管1r 很小，但由于励磁阻抗m Z 很大，所以0I 不大.如果接直流电源，由于磁通恒定不 变，绕组中不感应电动势，即01 =E ，01=σE ，因此电压全部降在电阻上，即有11/r U I =， 因为1r 很小，所以电流很大。 2—8 一台380/220伏的单相变压器，如不慎将380伏加在二次线圈上，会产生什么现象？ 答： 根据m fN E U Φ=≈11144.4可知， 11 44.4fN U m = Φ，由于电压增高，主磁通m Φ将增 大，磁密 m B 将增大, 磁路过于饱和，根据磁化曲线的饱和特性，磁导率μ降低，磁阻m R 增大。 于是，根据磁路欧姆定律m m R N I Φ=1 0可知,产生该磁通的励磁电流0I 必显著增大。再由铁耗 3.12f B p m Fe ∝可知，由于磁密m B 增大,导致铁耗Fe p 增大，铜损耗12 0r I 也显著增大，变压器发 热严重， 可能损坏变压器。 2—9一台220/110伏的变压器，变比22 1 == N N k ，能否一次线圈用2匝，二次线圈用1匝，为什 么？ 答：不能。由 m fN E U Φ=≈11144.4可知，由于匝数太少，主磁通m Φ将剧增，磁密m B 过大,磁 路过于饱和，磁导率μ降低，磁阻 m R 增大。于是，根据磁路欧姆定律m m R N I Φ=10可知, 产生 该磁通的激磁电流0I 必将大增。再由3 .12 f B p m Fe ∝可知，磁密m B 过大, 导致铁耗Fe p 大增， 铜损耗12 0r I 也显著增大，变压器发热严重，可能损坏变压器。 2-10 2-10 变压器制造时：①迭片松散，片数不足；②接缝增大；③片间绝缘损伤，部对变压器性能有何影响？ 答：（1）这种情况相当于铁心截面S 减小，根据 m fN E U Φ=≈11144.4可知 知, 1144.4fN U m = Φ，因此,电源电压不变,磁通m Φ将不变，但磁密S B m m Φ =，S 减小，m B 将增大，铁心饱和程度增加，磁导率μ减小。因为磁阻 S l R m μ= ，所以磁阻增大。根据磁路欧姆定律m m R N I Φ=10，当线圈匝数不变时，励磁电流将增大。又由于铁心损耗3 .12 f B p m Fe ∝，所以 铁心损耗增加。 （2）这种情况相当于磁路上增加气隙，磁导率μ下降，从而使磁阻 S l R m μ= 增大。 根 据m fN E U Φ=≈111 44.4可知,1144.4fN U m = Φ，故m φ不变，磁密S B m m Φ =也不变，铁心饱和程度不变。又由于3 .12f B p m Fe ∝，故铁损耗不变。根据磁路欧姆定律m m R N I Φ=1 0可知，磁动势0F 将增大，当线圈匝数不变时，励磁电流将增大。 励磁阻抗减小，原因如下： 电感 m m m R N R i i N N i N i L 21001100100 =?===φψ, 激磁电抗m m m R N f L x 2 1 2πω==,因为 磁阻 m R 增大，所以励磁电抗减小。 已经推得铁损耗Fe p 不变，励磁电流0I 增大，根据m m Fe r r I p (2 0=是励磁电阻，不是磁 阻m R ）可知，励磁电阻减小。励磁阻抗m m m jx r z +=，它将随着 m m x r 和 的减小而减小。 （3）由于绝缘损坏，使涡流增加，涡流损耗也增加，铁损耗增大。根据 m fN E U φ11144.4=≈可知, 1144.4fN U m = Φ，故m φ不变，磁密S B m m Φ= 也不变，铁心饱和程度不变。但是，涡流的 存在相当于二次绕组流过电流，它增加使原绕组中与之平衡的电流分量也增加，因此励磁电流增 大，铁损耗增大。再由m z I E U 011 =≈可知，0I 增加，励磁阻抗m m m jx r z +=必减小。 2-11变压器在制造时，一次侧线圈匝数较原设计时少，试分析对变压器铁心饱和程度、激磁电流、激磁电抗、铁损、变比等有何影响？ 答：根据 m fN E U φ11144.4=≈可知, 11 44.4fN U m = Φ,因此,一次绕组匝数减少,主磁通m Φ将 增加，磁密 S B m m Φ= ，因S 不变，m B 将随m Φ的增加而增加，铁心饱和程度增加，磁导率μ下降。因为磁阻 S l R m μ= ，所以磁阻增大。根据磁路欧姆定律 m m R N I Φ=10，当线圈匝数减少时，励磁电流增大。 又由于铁心损耗3 .12 f B p m Fe ∝，所以铁心损耗增加。 励磁阻抗减小，原因如下。 电感 m m m R N R i i N N i N i L 21001100100 =?===φψ, 激磁电抗m m m R N f L x 2 1 2πω==,因为磁阻m R 增大，匝数1N 减少，所以励磁电抗减小。 设减少匝数前后匝数分别为1N 、' 1N ，磁通分别为m φ、' m φ，磁密分别为 m B 、'm B ，电流分别为0I 、'0I ，磁阻分别为m R 、'm R ，铁心损耗分别为Fe p ， ' Fe p 。根据以上 讨论再设，)1(11'>=k k m m φφ，同理，)1(11'>=k B k B m m ， )1(22' >=k R k R m m ，)1(313' 1<=k N k N ， 于是 3 2 11321' 1 ' '' 0I k k k N k R k k N R I m m m m == = φφ。又由于3 .12f B p m Fe ∝， 且m m Fe r r I p (2 0=是励磁电阻，不是磁阻m R ），所以m m m m Fe Fe r I r I B B p p 2 0' 2 '022 '' ==，即 m m r k r k k k 2 3'2 2212 1=，于是，123'22=m m r k r k ，因12>k ，13 m m r r <' ，显然， 励磁电阻减小。励磁阻抗 m m m jx r z +=，它将随着m m x r 和的减小而减小。 2—12 如将铭牌为60赫的变压器，接到50赫的电网上运行，试分析对主磁通、激磁电流、铁损、漏抗及电压变化率有何影响？ 答：根据 m fN E U Φ=≈11144.4可知，电源电压不变，f 从60Hz 降低到50Hz 后，频率f 下降 到原来的（1/1.2），主磁通将增大到原来的1.2倍，磁密m B 也将增大到原来的1.2倍， 磁路饱和 程度增加， 磁导率μ降低， 磁阻m R 增大。于是，根据磁路欧姆定律m m R N I Φ=10可知, 产生 该磁通的激磁电流 0I 必将增大。 再由3 .12 f B p m Fe ∝讨论铁损耗的变化情况。 60Hz 时，3 .12 f B p m Fe ∝ 50Hz 时，3 .12' )2.11()2.1(f B p m Fe ∝ 因为，14.12.12.12.17.03.12 ' ===Fe Fe p p ，所以铁损耗增加了。 漏电抗σσσ πωfL L x 2==，因为频率下降，所以原边漏电抗 σ1x ，副边漏电抗σ2x 减小。又由 电压变化率表达式 [ ] 2* 2*12*2*12* 2* sin )(cos )()sin cos (??β??βσσx x r r x r u K K +++=+=?可知，电压 变化率u ?将随σ1x ，σ2x 的减小而减小。 2-13变压器运行时由于电源电压降低，试分析对变压器铁心饱和程度、激磁电流、激磁阻抗、铁 损和铜损有何影响？ 答：根据 m fN E U Φ=≈11144.4可知, 11 44.4fN U m = Φ,因此,电源电压降低,主磁通m Φ将减 小，磁密 S B m m Φ= ，因S 不变，m B 将随m Φ的减小而减小，铁心饱和程度降低，磁导率μ增大。因为磁阻 S l R m μ= ，所以磁阻减小。根据磁路欧姆定律m m R N I Φ=10，磁动势0F 将减小，当线圈匝数不变时，励磁电流减小。又由于铁心损耗3 .12 f B p m Fe ∝，所以铁心损耗减小。 励磁阻抗增大，原因如下。 电感 m m m R N R i i N N i N i L 21001100100 =?===φψ, 励磁电抗m m m R N f L x 2 1 2πω==,因为 磁阻m R 减小，所以m x 增大。设降压前后磁通分别为m φ、'm φ，磁密分别为m B 、' m B ， 电流分别为0I 、'0I ，磁阻分别为m R 、'm R ，铁心损耗分别为Fe p 、' Fe p 。根据以上讨 论再设， )1(11'<=k k m m φφ，同理，)1(11'<=k B k B m m ， )1(22'<=k R k R m m ， 于是， 0211211 ' '' 0I k k N R k k N R I m m m m == = φφ。又由于 3 .12f B p m Fe ∝，且 m m Fe r r I p (20=是励磁电阻，不是磁阻m R ），所以m m m m Fe Fe r I r I B B p p 2 0'2 '02 2 '' ==， 即 m m r r k k k '222121=，于是，1' 22=m m r r k 因12 m m r r >' ，显然，励磁电阻将增大。励磁阻抗 m m m jx r z +=，它将随着m m x r 和的增大而增大。简单说：由于磁路的饱和特性，磁密降低的程 度比励磁电流小，而铁耗 3.12f B p m Fe ∝= m r I 2 0，由于铁耗降低得少，而电流降低得大，所以励磁电阻增大。 2-14两台单相变压器，V U U N N 110/220/21=，原方匝数相同，空载电流II I I I 00≠，今将两台变压器原线圈顺向串联接于440V 电源上，问两台变压器二次侧的空载电压是否相等，为什么？ 答：由于空载电流不同,所以两台变压器的励磁阻抗也不同（忽略11,x r ），两变压器原线圈顺向串联，相当于两个励磁阻抗串联后接在440V 电源上。由于两个阻抗大小不同，各自分配的电压大小不同，也就是原边感应电势不同，由于变比相同，使副边电势不同,既是二次的空载电压不同。 2-15变压器负载时，一、二次线圈中各有哪些电动势或电压降，它们产生的原因是什么？写出它们的表达式，并写出电动势平衡方程？ 答：一次绕组有主电动势. 1E ，漏感电动势σ. 1E ，一次绕组电阻压降11.r I ，主电动势. 1E 由主磁通 .0φ交变产生，漏感电动势σ.1E 由一次绕组漏磁通σφ1. 交变产生。一次绕组电动势平衡方程为 .111. 1. 1. )(jx r I E U ++-=；二次绕组有主电动势. 2E ，漏感电动势. 2. σE ，二次绕组电阻压降 22.r I ，主电动势.2E 由主磁通. 0φ交变产生，漏感电动势. 2. σE 由二次绕组漏磁通σφ2. 交变产生,二 次绕组电动势平衡方程为.222. 2. 2. )(jx r I E U +-=。 2-16变压器铁心中的磁动势，在空载和负载时比较，有哪些不同？ 答：空载时的励磁磁动势只有一次侧磁动势10. . N I F =，负载时的励磁磁动势是一次侧和二次侧 的合成磁动势，即2. 1. 0. F F F +=,也就是22. 11. 10. N I N I N I +=。 2-17试绘出变压器“T ”形、近似和简化等效电路，说明各参数的意义，并说明各等效电路的使用场合。 答：“T ”形等效电路 r 1 ，x 1——一次侧绕组电阻，漏抗 r 2’, x 2’ ——二次侧绕组电阻，漏抗折算到一次侧的值 r m , x m ——励磁电阻，励磁电抗 近似等效电路： r k = r 1 +r 2’ -----短路电阻 x k= x 1 +x 2’ ----------短路电抗 r m , x m -----励磁电阻，励磁电抗 r 1 x 1 r 2 ’ x 2 ’ r m x m 1.U 1.I 1.E .'2I .0I 。'2U 'L Z r 1 x 1 r 2 ’ x 2 ’ r m x m 1.U 1. I -=L I 1。.'2I .0I 。'2U 'L Z 简化等效电路 r k , x k --短路电阻，短路电抗 2-18 当一次电源电压不变，用变压器简化相量图说明在感性和容性负载时，对二次电压的影响？容性负载时，二次端电压与空载时相比，是否一定增加？ 答： 两种简化相量图为：图（a ）为带阻感性负载时相量图，(b)为带阻容性负载时相量图。从相量 图可见，变压器带阻感性负载时，二次端电压下降（1'2U U <），带阻容性负载时，端电压上升（ 1' 2U U >）。 （a ） (b) 从相量图（b ）可见容性负载时，二次端电压与空载时相比不一定是增加的。 2-19变压器二次侧接电阻、电感和电容负载时，从一次侧输入的无功功率有何不同，为什么？ 答：接电阻负载时，变压器从电网吸收的无功功率为感性的，满足本身无功功率的需求；接电感负载时，变压器从电网吸收的无功功率为感性的，满足本身无功功率和负载的需求，接电容负载时，分三种情况：1）当变压器本身所需的感性无功功率与容性负载所需的容性无功率相同时，变压器不从电网吸收无功功率，2）若前者大于后者，变压器从电网吸收的无功功率为感性的；3）若前者小于后者，变压器从电网吸收的无功功率为容性的。 2—20 空载试验时希望在哪侧进行？将电源加在低压侧或高压侧所测得的空载功率、空载电流、空载电流百分数及激磁阻抗是否相等？如试验时，电源电压达不到额定电压，问能否将空载功率和空载电流换算到对应额定电压时的值，为什么？ 答： 低压侧额定电压小，为了试验安全和选择仪表方便，空载试验一般在低压侧进行。 以下讨论规定高压侧各物理量下标为1，低压侧各物理量下标为2。空载试验无论在哪侧做，电 压均加到额定值。根据m fN E U Φ=≈44.4可知， 11144.4fN U N m = Φ； 22244.4fN U N m = Φ，故 12 222122121=?==ΦΦKN N U KU N U N U N N N N m m ，即21m m Φ=Φ。因此无论在哪侧做，主磁通不变，铁心 饱和程度不变，磁导率μ不变，磁阻 S l R m μ= 不变。 根据磁路欧姆定律m m R IN F Φ==可 知，在m R 、m Φ不变时， 无论在哪侧做，励磁磁动势都一样，即0201F F =，因此 r K x K 1.U -=1。I . '2I 。'2U - 'L Z ? 1I ?-'2U K r I ?1 K x I j ? 1 ?1U ? -'2U K r I ? 1 K x I j 1? ?1U ?1I 202101N I N I =， 则K N N I I 1120201= =，显然分别在高低压侧做变压器空载试验，空载电流不等， 低压侧空载电流是高压侧空载电流的K 倍。 空载电流百分值 (%)100(%)10101?= N I I I ， (%)100(%)20202?=N I I I ， 由于N N KI I KI I 120102,==， 所以(%)01I =(%)02I ，空载电流百分值相等。 空载功率大约等于铁心损耗，又根据 3 .12f B p m Fe ∝，因为无论在哪侧做主磁通都相同，磁密不变，所以铁损耗基本不变，空载功率基本相等。 励磁阻抗 02220111,I U z I U z N m N m == ，由于N N KU U KI I 210102,==，所以 221m m z K z =，高压侧励磁阻抗1m z 是低压侧励磁阻抗2m z 的2K 倍。 不能换算。因为磁路为铁磁材料,具有饱和特性。磁阻随饱和程度不同而变化， 阻抗不是常数，所以不能换算。由于变压器工作电压基本为额定电压，所以测量 空载参数时，电压应加到额定值进行试验，从而保证所得数据与实际一致。 2-21短路试验时希望在哪侧进行？将电源加在低压侧或高压侧所测得的短路功率、短路电流、短路电压百分数及短路阻抗是否相等？如试验时，电流达不到额定值对短路试验就测的、应求的哪些量有影响，哪些量无影响？如何将非额定电流时测得U K 、P K 流换算到对应额定电流I N 时的值？ 答：高压侧电流小，短路试验时所加电压低，为了选择仪表方便，短路试验一般在高压侧进行。 以下讨论规定高压侧各物理量下标为1，低压侧各物理量下标为2。 电源加在高压侧，当电流达到额定值时，短路阻抗为 2'212'211)()(x x r r z K +++=，铜损耗为)(' 21211r r I p N cu +=，短路电压111K N KN z I U =， 短路电压百分值为(%) 100(%)1111?=N K N K U z I U 电源加在低压侧，当电流达到额定值时，短路阻抗为 22' 122' 12)()(x x r r z K +++=，铜损耗为)(2' 1222r r I p N cu +=，短路电压222K N KN z I U =， 短路电压百分值为(%) 100(%)2222?=N K N K U z I U ， 根据折算有12' 122' 21,r K r r K r = =，12'122 '21,x K x x K x ==，因此 短路电阻2 22212' 211)(K K r K r K r K r r r =+=+=， 短路电抗2 22212' 211)(K K x K x K x K x x x =+=+=， 所以高压侧短路电阻、短路电抗分别是低压侧短路电阻、短路电抗的2 K 倍。 于是，高压侧短路阻抗也是低压侧 短路阻抗的2 K 倍； 由 N N I K I 2!1 = 推得21cu cu p p =，高压侧短路损耗与低压侧短路损耗相等； 而且 21K K KU U =，高压侧短路电压是低压侧短路电压的K 倍； 再由N N KU U 21=推得(%)(%)21K K U U =，高压侧短路电压的百分值值与低压侧短 路电压的百分值相等 。 因为高压绕组和低压绕组各自的电阻和漏电抗均是常数，所以短路电阻、短路电抗 K K x r ,也为常数，显然短路阻抗恒定不变。电流达不到额定值，对短路阻抗无影响， 对短路电压、短路电压的百分数及短路功率有影响，由于短路试验所加电压很低，磁 路不饱和，励磁阻抗很大，励磁支路相当于开路，故短路电压与电流成正比，短路功 率与电流的平方成正比，即K K N KN I U I U =，2 2k K N KN I p I p =，于是可得换算关系K K N KN I U I U =， 2 2k K N KN I p I p =。 2—22 当电源电压、频率一定时，试比较变压器空载、满载（0 20>?）和短路三种情况下下述各 量的大小（需计及漏阻抗压降）： （1）二次端电压U 2；（2）一次电动势E 1；（3）铁心磁密和主磁通m Φ。 答：（1）变压器电压变化率为)sin cos (2* 2* ??βk k x r u +=?，二次端电压 N U u U 22)1(?-=，空载时，负载系数β=0，电压变化率0=?u ，二次端电压为N U 2； 满载（o 02>?）时，负载系数β=1，电压变化率0>?u ，二次端电压2U 小于N U 2； 短路时二次端电压为0。显然，空载时二次端电压最大，满载（o 02>?）时次之，短 路时最小。 （2）根据一次侧电动势方程11. 1.111.1.1 . )(Z I E jx r I E U +-=++-=可知，空载时I 1 最 小，漏电抗压降11. Z I 小，1E 则大；满载时N I I 11=，漏电抗压降 11. Z I 增大，1E 减 小；短路时1I 最大，漏电抗压降11. Z I 最大，1E 更小。显然，空载时1E 最大，满载时 次之，短路时最小。 （3）根据m fN E Φ=1144.4知， 11 44.4fN E m = Φ，因为空载时1E 最大，满载时次之， 短路时最小，所以空载时m Φ最大，满载时m Φ次之，短路时m Φ最小。 因为磁密 S B m m Φ= ，所以空载时m B 最大，满载时m B 次之，短路时m B 最小。 2-23为什么变压器的空载损耗可以近似看成铁损，短路损耗可近似看成铜损？负载时变压器真正的铁耗和铜耗与空载损耗和短路损耗有无差别，为什么？ 答：空载时，绕组电流很小，绕组电阻又很小，所以铜损耗I 02r 1很小,故铜损耗可以忽略，空载损耗可以近似看成铁损耗。测量短路损耗时，变压器所加电压很低，而根据 11.1.111.1.1.)(Z I E jx r I E U +-=++-=可知，由于漏电抗压降11. Z I 的存在，1E 则更小。又根 据m fN E Φ=1144.4可知， 1144.4fN E m = Φ，因为1E 很小，磁通就很小，因此磁密S B m m Φ =很低。再由铁损耗3 .12 f B p m Fe ∝，可知铁损耗很小，可以忽略，短路损耗可以近似看成铜损耗。 负载时，因为变压器电源电压不变，1E 变化很小（)11U E ≈，主磁通几乎不变，磁密就几乎不变，铁损耗也就几乎不变，因此真正的铁损耗与空载损耗几乎无差别，是不变损耗。铜损耗与电流的平方成正比，因此负载时的铜损耗将随电流的变化而变化，是可变损耗，显然，负载时的铜损耗将因电流的不同而与短路损耗有差别。 2-24 变压器电源电压不变，负载（02>?）电流增大，一次电流如何变，二次电压如何变化？当 二次电压过低时，如何调节分接头？ 答：根据磁动势平衡方程10. 22. 11. N I N I N I =+可知， K I I N N I I I 2 . 0. 122.0. 1. )(-+=- +=，当负 载电流（即2I ）增大时，一次电流一定增大。又电压变化率)sin cos (2* 2*??βk k x r u +=?， 其中 N I I 22 =β，负载电流增大时，β增大。因为02>?，所以0>?u 且随着β的增大而增大，于是，N U u U 22)1(?-=将减小。 因为变压器均在高压侧设置分接头，所以，变压器只能通过改变高压侧的匝数实 现调压。二次电压偏低时，对于降压变压器，需要调节一次侧（高压侧）分接头，减少匝数，根据 m fN E U Φ=≈11144.4可知，主磁通 1144.4fN U m ≈ Φ将增大，每匝电压m f N U Φ≈44.41 1 将增 大，二次电压m fN U Φ=2244.4提高。对于升压变压器，需要调节二次侧（高压侧）分接头，增加匝数，这时，变压器主磁通、每匝电压均不变（因一次侧电压、匝数均未变），但是由于二次侧匝数增加，所以其电压m fN U Φ=2244.4提高。 2-25有一台单相变压器，额定容量为5千伏安，高、低压侧均有两个线圈组成，原方每个线圈额定电压均为U 1N =1100伏，副方均为U 2N =110伏，用这台变压器进行不同的连接，问可得到几种不同的变化？每种连接原、副边的额定电流为多少？ 解：根据原、副线圈的串、并联有四种不同连接方式： 1）原串、副串： 1011021100 22221=??== N N U U K A U S I A U S I N N N N N N 73.2211025000 2273.21100 25000 22211=?== =?== 2）原串、副并：20 11011002221=?==N N U U K A U S I A U S I N N N N N N 45.451105000 273.21100 25000 22211=== =?== 3）原并、副串：5 11021100221=?==N N U U K A U S I A U S I N N N N N N 73.2211025000 2545.4110050002211=?== === 4）原并、副并：10 110110021===n N U U K A U S I A U S I N N N N N N 45.451105000 545.41100 50002211=== === 2-26 一台单相变压器，S N =20000kVA ，kV U U N N 11/3220/21= ，f N =50赫，线圈为铜线。 空载试验（低压侧）：U 0=11kV 、I 0=45.4A 、P 0=47W ； 短路试验（高压侧）：U k =9.24kV 、I k =157.5A 、P k =129W ；试求（试验时温度为150C ）： （1）折算到高压侧的“T ”形等效电路各参数的欧姆值及标么值（假定 2,2' 21'21k k x x x r r r === =）； （2）短路电压及各分量的百分值和标么值； （3）在额定负载，1cos 2=?、)0(8.0cos 22 >=??和)0(8.0cos 22<=??时的电压变化率 和二次端电压，并对结果进行讨论。 （4）在额定负载， )0(8.0cos 22>=??时的效率； （5）当)0(8.0cos 22 >=??时的最大效率。 解：（1）低压侧励磁阻抗Ω =?==29.2424.4510113 00I U z m 低压侧励磁电阻Ω=?==8.224.4510472 3 200I p r m 低压侧励磁电抗 Ω=-=-=21.2418.2229.2422 22 2 m m m r z x 变比 547 .1111 3 22021=== N N U U K . 浙江省2009年10月自学考试控制电机试题 课程代码：02614 一、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，共20分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1.励磁式电磁减速同步电动机分为永久磁钢励磁和_________励磁两种。( ) A.电容 B.电脉冲 C.直流电 D.交流电 2.交流伺服电动机转子的结构常用的有_________形转子和非磁性杯形转子。( ) A.磁性杯 B.圆盘 C.圆环 D.鼠笼 3.步进电动机常用于_________系统中作执行元件，以有利于简化控制系统。( ) A.高精度 B.高速度 C.开环 D.闭环 4.无力矩放大作用，接收误差稍大，负载能力较差的自整角机是_________式自整角机。 ( ) A.力矩 B.控制 C.差动 D.单机 5.旋转变压器由_________两大部分组成。( ) A.定子和换向器 B.集电环和转子 C.定子和电刷 D.定子和转子 6.有一台四极交流伺服电动机，电源频率为400Hz，其同步速为( ) min min min min 7.在各类步进电机中，结构比较简单，用得也比较普遍的是_________步进电动机。( ) A.永磁式 B.反应式 C.感应子式 D.混合式 8.理论上交流异步测速发电机转速为0时输出电压应为( ) B.最大值 C.平均值 D.有效值 9.堵转电流通常是交流伺服电动机绕组电流的( ) A.最小值 B.最大值 C.额定值 D.平均值 10.直流电机可以做成多对极，而控制用的直流电机一般做成( ) A.一对极 B.二对极 第九章 其他交流电机及电动机的选择 一、名词解释 1、单相异步电动机：由单相交流电源供电的交流电动机 2、同步电机：转子速度与旋转磁场速度相同的交流电机 3、感应调压器：是一台静止的绕线转子异步电动机，其转子绕组联结成星形，并作为一次绕组与电源相连；定子绕组作为二次绕组，一端与转子绕组相连，另一端作为输出端连接负载。 4、移相器：是一台转子静止的绕线转子异步电动机，转子被机械蜗轮蜗杆机构卡住，不能自由转动，只能根据需要旋转到某一个角度。一般定子、转子绕组都联结成星形，定子接电源，转子绕组经集电环接负载。 5、同步调相机：实际上是空载运行的同步电动机，通过调节励磁电流改善电网的功率因数，用于向电网发出感性或容性无功功率 6、同步电机的功率角：相量1 U 与0E -的夹角为θ，称为功率角，其物理定义是合成等效磁极与转子磁极轴线之间的夹角。 7、同步电机的功率因数角：相量1I 与1 U 的夹角为?。 8、同步电机的内功率因数角：相量1I 与0 E -的夹角为ψ。 9、同步电机的励磁调节：就是通过调节同步电动机的励磁电流，来调节同步电动机的无功电流和功率因数，从而提高电网的功率因数的一种控制方式。 10、同步电机的过励方式：当增大励磁电流为2f I (12f f I I >)时，对应的感应电动势为02E ，电枢相电流I 12 超前定子相电压1U 的相位角。 11、同步电机的欠励方式：当减小励磁电流为3f I (13f f I I <)，对应的感应电动势为 03E ，电枢相电流13I 滞后定子相电压1U 的相位角。 二、填空 1、同步电动机的启动一般有三种方式：异步启动，变频启动，其它电机拖入同步。 2、同步电动机的启动一般有三种方式：异步启动，变频启动，其它电机拖入同步。 3、同步电动机的启动一般有三种方式：异步启动，变频启动，其它电机拖入同步。 三、单项选择题 1、单相电机如果在结构上为单相，则 （ B ） A ．供电要单相 B ．不能起动 C ．可以运行 D ．轻载时可以工作 2、一台单相交流异步电机，用于电冰箱，如果其极数为8，则同步速度应为（ C ） A ．250转/分 B ．500转/分 C ．750转/分 D ．1000转/分 3、一台单相交流异步电机，用于空调，如果其极数为6，则同步速度应为 （D ） A ．250转/分 B ．500转/分 C ．750转/分 D ．1000转/分 第一章磁路 一、填空： 1.磁通恒定的磁路称为，磁通随时间变化的磁路称为。 答：直流磁路，交流磁路。 2.电机和变压器常用的铁心材料为。 答：软磁材料。 3.铁磁材料的磁导率非铁磁材料的磁导率。 答：远大于。 4.在磁路中与电路中的电势源作用相同的物理量是。 答：磁动势。 5.★★当外加电压大小不变而铁心磁路中的气隙增大时，对直流磁路，则磁通，电 感，电流；对交流磁路，则磁通，电感，电流。 答：减小，减小，不变；不变，减小，增大。 二、选择填空 1.★★恒压直流铁心磁路中，如果增大空气气隙。则磁通；电感；电流；如 果是恒压交流铁心磁路，则空气气隙增大时，磁通；电感；电流。 A：增加 B：减小 C：基本不变 答：B，B，C，C，B，A 2.★若硅钢片的叠片接缝增大，则其磁阻。 A：增加 B：减小 C：基本不变 答：A 3.★在电机和变压器铁心材料周围的气隙中磁场。 A：存在 B：不存在 C：不好确定 答：A 4.磁路计算时如果存在多个磁动势，则对磁路可应用叠加原理。 A：线形 B：非线性 C：所有的 答：A 5.★铁心叠片越厚，其损耗。 A：越大 B：越小 C：不变 答：A 三、判断 1.电机和变压器常用的铁心材料为软磁材料。（）答：对。 2.铁磁材料的磁导率小于非铁磁材料的磁导率。（）答：错。 3.在磁路中与电路中的电流作用相同的物理量是磁通密度。（）答：对。 4. ★若硅钢片的接缝增大，则其磁阻增加。 （ ） 答：对。 5. 在电机和变压器铁心材料周围的气隙中存在少量磁场。 （ ） 答：对。 6. ★恒压交流铁心磁路，则空气气隙增大时磁通不变。 （ ） 答：对。 7. 磁通磁路计算时如果存在多个磁动势，可应用叠加原理。 （ ） 答：错。 8. ★铁心叠片越厚，其损耗越大。 （ ） 答：对。 四、简答 1. 电机和变压器的磁路常采用什么材料制成，这种材料有那些主要特性？ 答：电机和变压器的磁路常采用硅钢片制成，它的导磁率高，损耗小，有饱和现象存在。 2. ★磁滞损耗和涡流损耗是什幺原因引起的？它们的大小与那些因素有关？ 答：磁滞损耗由于B 交变时铁磁物质磁化不可逆，磁畴之间反复摩擦，消耗能量而产生的。它与交变频率f 成正比，与磁密幅值 B m 的α次方成正比。V fB C p n m h h = 涡流损耗是由于通过铁心的磁通ф发生变化时，在铁心中产生感应电势，再由于这个感应电势引起电流（涡流）而产生的电损耗。它与交变频率f 的平方和 B m 的平方成正比。 V B f C p m e e 2 22?= 3. 什么是软磁材料？什么是硬磁材料？ 答：铁磁材料按其磁滞回线的宽窄可分为两大类:软磁材料和硬磁材料。磁滞回线较宽，即矫顽力大、剩磁也大的铁磁材料称为硬磁材料，也称为永磁材料。这类材料一经磁化就很难退磁，能长期保持磁性。常用的硬磁材料有铁氧体、钕铁硼等，这些材料可用来制造永磁电机。磁滞回线较窄，即矫顽力小、剩磁也小的铁磁材料称为软磁材料。电机铁心常用的硅钢片、铸钢、铸铁等都是软磁材料。 4. 磁路的磁阻如何计算？磁阻的单位是什么？ 答：m R A μ= l ，其中：μ为材料的磁导率；l 为材料的导磁长度；A 为材料的导磁面积。磁阻的单位为A/Wb 。 5. ★说明磁路和电路的不同点。 答：1）电流通过电阻时有功率损耗，磁通通过磁阻时无功率损耗； 2）自然界中无对磁通绝缘的材料； 3）空气也是导磁的，磁路中存在漏磁现象； 4）含有铁磁材料的磁路几乎都是非线性的。 6．★说明直流磁路和交流磁路的不同点。 答：1）直流磁路中磁通恒定，而交流磁路中磁通随时间交变进而会在激磁线圈内产生感应电动势； 2）直流磁路中无铁心损耗，而交流磁路中有铁心损耗； 1 电动机分为（交流电动机）（直流电动机），交流电动机分为（同步电动机）（异步电动机）异步电动机分为（三相电动机）（单相电动机） 2电动机主要部件是由（定子）和（转子）两大部分组成。此外，还有端盖、轴承、风扇等 部件。定子铁心：由内周有槽的（硅钢片）叠成三相绕组，机座：铸钢或铸铁。 3根据转子绕组结构的不同分为：（笼型转子转子）铁心槽内嵌有铸铝导条，（绕线型转子）转子铁心槽内嵌有三相绕组。 4笼型电机特点结构简单、价格低廉、工作可靠；（不能人为）改变电动机的机械特性。绕线 式转子电机特点结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子（外加电阻可人为改变）电动 机的机械特性。 5分析可知：三相电流产生的合成磁场是一（旋转的磁场），即：一个电流周期，旋转磁场在空 间转过（360°）旋转磁场的旋转方向取决于（三相电流的相序），任意调换两根电源进线则旋 转磁场（反转）。 6若定子每相绕组由两个线圈（串联），绕组的始端之间互差（60°），将形成（两对）磁 极的旋转磁场。旋转磁场的磁极对数与（三相绕组的排列）有关。旋转磁场的转速取决于磁 场的（极对数）。 p=1 时 (n0=60f 1)。旋转磁场转速n0 与（频率f1）和（极对数p）有关。 7 旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速之比称为（转差率S）异步电动机运行中S=（ 1--9）％。 8 一台三相异步电动机，其额定转速 n=1460 r/min ，电源频率 f1=50 Hz 。试求电动机在额定负载 下的转差率。 解：根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转速的关系可知：n0=1500 r/min ,即 s n0 n 100% 1500 1460 100% 2.7% n0 1500 9 定子感应电势频率 f 1 不等于转子感应电势频率 f 2。 10 电磁转矩公式 sR2 U 12 T K ) 2 R2 (sX 20 2 2 由公式可知 :1. T 与定子每相绕组电压 U 成（正比）。 U 1 ↓则 T↓ 。 2.当电源电压 U1 一定时， T 是 s 的函数 , 3. R2 的大小对T 有影响。绕线式异步电动机可外接电阻来改变（转子电阻R2 ），从而改变转距。 11 三个重要转矩：(1) ( 额定转矩 TN) 电动机在额定负载时的转矩(2) (最大转矩Tmax) 电机带动最大负载的能力,(3) ( 起动转矩Tst)电动机起动时的转矩。 12 如某普通机床的主轴电机(Y132M-4 型 ) 的额定功率为7.5kw, 额定转速为1440r/min, 则额定转矩为（T P N 9550 7 . 5 N . m ）。 N 9550 49 . 7 n N 1440 13 转子轴上机械负载转矩T2 不能（大于 Tmax ），否则将造成堵转(停车 )。 过载系数 (能T m ax 一般三相异步电动机的过载系数为 1.8 ~ 2.2 T N 力 ) 14 K st T st 启动条件（ Tst>TL ）否则电动机不能启动，正常工作条 起动能力 T N 件：所带负载的转矩应为（TL 考 试 卷（ A 卷） 课程名称 电机学 考试学期 07-08/3 得分 适用专业 电气工程及其自动化 考试形式 开卷闭卷半开卷 考试时间长度 120分钟 一、 填空题：（35分） 1. 在国际单位制中，磁场强度单位是___A/m ___________。电磁感应定律的 物理意义是，当闭合的线圈中磁通发生变化时，线圈中的产生的感应电流所产生的磁场___阻碍_______原来磁通的变化。一个线圈产生的磁通所经过路径的磁阻越大，说明该线圈的电感就越______小________。 2. 变压器损耗包括绕组铜耗和___铁耗_______，后者又包括涡流和磁滞损 耗。电力变压器最大效率通常设计在负载系数为___0.5~0.6____之间。当___可变损耗等于不变损耗_（或_kN p p 0 β= ）___时，变压器效率达最大。 3. 由于铁心饱和特性，施加正弦电压时变压器激磁电流波形通常为______ 尖顶______波，而铁心的磁滞特性使之为___不对称尖顶___波。 4. 并联运行的变压器必须有相同的电压等级，且属于相同的___连接组 ___________。各变压器的负载分配与该变压器的额定容量成正比，与__短路电压（标幺值）___成反比。___短路电压（标幺值）____小的变压器先达到满载。 5. 三相变压器组不能接成Yy 的原因是励磁绕组中需要的___三次谐波 ___________电流不能流通，使磁通近似为____平顶波__________波，会在绕组中电动势波形严重畸变，产生___过电压________危害线圈绝缘。 6. 三相变压器组的零序阻抗比三相铁心式变压器的零序阻抗____大 _________。 7. 电压互感器二次侧不允许___短路_________，而电流互感器二次侧不允 许____开路____。 8. 交流电机绕组的短距和分布既可以改善磁动势波形，也可以改善__电势 ____________波形。设电机定子为双层绕组，极距为12槽，为同时削弱 1、直流电机负载时电枢反应对气隙合成磁场的影响 使气隙磁场发生畸变 、气隙磁场的 畸变使物理中心线偏离几何中心线 、磁路饱和时，有去磁作用； 2．可用下列关系来判断直流电机的运行状态。当U>Ea 时为电动机状态，当U 电机原理试题及答案（仅供参考） 一、填空(每空1分，共25分) 1. 单相异步电动机可分为________、________两大类型。 2. 6极异步电动机电源频率f=50Hz，额定转差率S N=，则额定转速为n N=_____、额定工作时， 将电源相序改变，则反接瞬时的转差率S=_____。 ~ 3. 同步补偿机实际上是一台_________的同步电动机，它接到电网上的目的就是为了 ___________。 4. 直流电机的励磁方式可分为＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿。 5. 有一台极数2P＝4，槽数Z＝24的三相单层链式绕组电机，它的极距τ＝＿＿＿、每极每 相槽数ｑ＝＿＿＿、槽距角α＝＿＿＿。 6、变压器空载运行时功率因数很______。 7．________型三相异步电动机可以把外接电阻串联到转子绕组回路中去。 … 8. 直流发电机电磁转矩的方向和电枢旋转方向________。 9. 直流电动机的起动方法有____________；______________。 10. 当电动机的转速超过_______时，出现回馈制动。 11. 三相异步电动机的过载能力是指_______________。 12 . 星形—三角形降压起动时，起动电流和起动转矩各降为直接起动时的______倍。 》 13. 三相异步电动机拖动恒转矩负载进行变频调速时，为了保证过载能力和主磁通不变，则 U1应随f1按______规律调节。 14、可用下列关系来判断直流电机的运行状态。当_________时为电动机状态，当________ 时为发电机状态。 15、单迭绕组极对数为P时，则并联支路数为_______。 二、判断正误(对在括号里打√、错则打×，每小题1分，共15分) 【 1.( ) 电动机的额定功率是指额定运行时从电源输入的电功率。 2.( ) 一台并励直流电动机，若改变电源极性，则电机转向也改变 3.( ) 三相异步电动机的旋转方向决定于定子绕组中通入的三相电流的相序。 4.( ) 与同容量的变压器相比较，异步电动机的空载电流小。 5.( ) Y-D降压起动适用于正常运行时定子绕组为星形联接的笼型异步电动机。 - 6. ( ) 变极调速时必须同时改变加在定子绕组上电源的相序。 7. ( ) 变频调速过程中按U1/f1=常数的控制方式进行控制，可以实现恒功率调速。 8. ( ) 异步电动机的功率小于时都允许直接起动。 9. ( ) 变压器的二次额定电压是指当一次侧加额定电压，二次侧开路时的空载电压值。 10.( ) 变压器在原边外加额定电压不变的条件下，副边电流大，导致原边电流也大，因 此变压器的主磁通也大。 > 直流电机原理及拖动 1.直流电动机的电磁转矩的大小与_________成正比。 A．电机转速B．主磁通和电枢电流 C．主磁通和转速D．电压和转速 2.图示的直流电动机机械特性曲线，是_________励磁方式的电动机。 A．串励 B．他励 C．并励 D．复励 3.直流电机换向极作用主要是_________。 A．增加电机气隙磁通B．改善换向，减少换向时火花 C．没有换向极，就成为交流电机D．稳定电枢电流 4.并励电动机出现轻载“飞车”的主要原因是_________。 A．电源电压过高B．电枢绕组流过的电流过大 C．电刷和换向器接触不良D．励磁绕组断线 5.直流电机换向极绕组与_________。 A．电枢绕组并联B．电枢绕组串联 C．并励绕组串联D．并励绕组并联 6.同交流异步电机比较，直流电机的最大优点是________。 A．造价低B．结构简单 C．维修工作量少D．调速性能好 7.直流电动机电枢导体中的电流是_______。 A．直流电B．交流电C．脉动电流D．以上均不对 8.下列调速法不适用于直流电机的是__。 A．在电枢回路的串联可调电阻B．改变励磁回路中的励磁电阻 C．改变电枢的电压D．改变定子磁极对数 9.下列励磁方式的直流电机不能空载运行的是___。P187 A．串励B．并励C．他励D．复励 10.一般说来，串励、并励、复励三种励磁方式的直流电动机中，机械特性最硬 和最软的分别是___。 A．串励／复励B．复励／并励C．并励/串励Ｄ．复励/串励 11.改变直流电动机的转向方法有________。 A．对调接电源的两根线 B．改变电源电压的极性 C．改变主磁通的方向并同时改变电枢中电流方向 D．改变主磁通的方向或改变电枢中电流方向 12.直流电动机起动时必须在电枢回路中串联起动电阻，原因是刚起动时 ________。 A．主磁通较弱B．反电动势为零 C．瞬间高压D．提高电磁转矩 13.直流电动机的调速方法种类与交流电动机________，而制动方法种类 ________。 A．相同／相同B．相同／不同 C．不同／相同D．不同／不同 14.直流发电机和直流电动机的铭牌上的额定容量是指电机在额定状态下的 ________。 A．电功率B．机械功率C．输入功率D．输出功率 15.直流电动机和交流绕线式电动机在结构上都具有________。 A．电刷、换向器B．电刷、滑环 C．电刷D．滑环 16.对于直流电机，下列部件不在定子上的是________。 A．主磁极B．换向极C．电枢绕组D．电刷 17.对于直流电机，下列部件不在转子上的是________。 A．换向器B．换向极 C．电枢铁心D．电枢绕组 18.一台他励直流电动机，起动前出现励磁回路断线。假设该电机未设失磁保护， 现空载起动，则会________。 A．堵转一致于烧毁电机绕组B．发生飞车事故 C．无起动转距，转子静止D．转子的转速大大降低 19.直流电机电枢绕组中的电动势与其转速大小成________，与主磁通大小成 ________。 A．正比／正比 B．反比／反比 C．视电机种类(是发电机还是电动机)而定 D．视电机容量而定 20.关于直流电动机的转动原理，下列说法正确的是________。 A．转子在定子的旋转磁场带动下，转动起来 B．通电导体在磁场中受到力的作用 C．导体切割磁力线产生感生电流，而该电流在磁场中受到力的作用 D．穿过闭合导体的磁感应强度变化引起电磁转矩 电机拖动复习题 一、填空题（每题2分，共20分） 1. 直流电机的电磁转矩是由_______和_______共同作用产生的。（每极气隙磁通量；电枢电流） 2.直流电动机的起动方法有、、。 (直接起动；降低转子端电压；转子回路串电阻) 3.直流电动机的调速有、、三种方法。 (转子串电阻调速；调压调速；弱磁调速) 4.直流发电机输出的额定功率是指。(出线端输出的电功率) 5. 单相罩极式异步电动机的转向_____ 。 (不可改变) 6.额定频率为50HZ的三相异步电动机额定转速为725r/min，该电机的极数为，同步转速为r/min，额定运行时的转差率为。 (8；750；0.03) 7.三相异步电动机的最大转矩与转子电阻。(无关) 8.绕线式异步电动机一般采用的起动方法是。(转子回路串电阻) 9.双鼠笼异步电动机按起动和运行时的情况可将上笼称为。(起动笼) 10.直流发电机电磁转矩的方向和电枢旋转方向，直流电动机电磁转矩的方向和电枢旋转方向。(相反；相同) 11.当电动机的转速超过时，出现回馈制动。(理想空载转速) 12.变压器带负载运行时，若负载增大，其铁损耗将，铜损耗将（忽略漏阻抗压降的影响）。(不变；增加) 13.一个脉振磁通势可以分解为两个和相同，而相反的旋转磁通势。(幅值；转速；转向) 14.三相异步电动机根据转子结构不同可分为和两类。 (笼型异步电动机和绕线型异步电动机) 15.三相异步电动机电源电压一定，当负载转矩增加，则转速，定子电流。 (减小；增加) 16.对于绕线转子三相异步电动机，如果电源电压一定，转子回路电阻适当增大，则起动转矩，最大转矩。(增大；不变) 17.星形一三角形降压起动时，起动电流和起动转矩各降为直接起动时的倍。C 18.三相异步电动机拖动恒转矩负载进行变频调速时，为了保证过载能力和主磁通不变，则U1应随f1按规律调节。(正比) 19.他励直流电动机的机械特性是指和的关系。(转速；电磁转矩) 20.异步电动机变频调速中，基速以上的调节属于恒调速。(功率) 21.可用下列关系来判断直流电机的运行状态，当_______时为电动机状态，当_______时为发电机状态。(Ea 〈U；Ea〉U) 22.当s在范围内，三相异步电动机运行于电动状态，此时电磁转矩性质为；在的范围内运行于发电机状态，此时电磁转矩性质为。 (0~1；驱动性质；小于1；制动性质) 23.直流电动机改变线圈中电流方向是和完成的。(换向器电刷) 24.直流发电机把转换成。(机械能直流电能) 25.三相变压器的原、副绕组都可以接成。(星形或三角形) 26.交流异步电动机的转子绕组有和两种。(鼠笼型绕线型) 27.定子三相绕组中通过三相对称交流电时在空间会产生。(旋转磁场) 28.同步电机可分为、和三类。(同步发电机同步电动机同步补偿机) 第四章 三相异步电动机 一、 填空（每空1分） 1. 如果感应电机运行时转差率为s ，则电磁功率，机械功率和转子铜耗之间的比例是 2:P :e Cu P p Ω= 。 答 s :s)(1:1- 2. ★当三相感应电动机定子绕组接于Hz 50的电源上作电动机运行时，定子电流的频率为 ，定子绕组感应电势的频率为 ，如转差率为s ，此时转子绕组感应电势的频率 ，转子电流的频率为 。 答 50Hz ，50Hz ，50sHz ，50sHz 3. 三相感应电动机，如使起动转矩到达最大，此时m s = ,转子总电阻值约为 。 答 1， σσ21X X '+ 4. ★感应电动机起动时，转差率=s ，此时转子电流2I 的值 ，2cos ? ,主磁通比，正常运行时要 ，因此起动转矩 。 答 1，很大，很小，小一些，不大 5. ★一台三相八极感应电动机的电网频率Hz 50，空载运行时转速为735转/分，此时转差率为 ，转子电势的频率为 。当转差率为0.04时，转子的转速为 ，转子的电势频率为 。 答 0.02，1Hz ， 720r/min ，2Hz 6. 三相感应电动机空载时运行时，电机内损耗包括 ， ， ，和 ，电动机空载输入功率0P 与这些损耗相平衡。 答 定子铜耗，定子铁耗，机械损耗，附加损耗 7. 三相感应电机转速为n ，定子旋转磁场的转速为1n ，当1n n <时为 运行状态；当1n n >时为 运行状态；当n 与1n 反向时为 运行状态。 答 电动机， 发电机，电磁制动 8. 增加绕线式异步电动机起动转矩方法有 ， 。 答 转子串适当的电阻， 转子串频敏变阻器 9. ★从异步电机和同步电机的理论分析可知，同步电机的空隙应比异步电机的空气隙要 ，其原因是 。 答 大，同步电机为双边励磁 10. ★一台频率为 160Hz f =的三相感应电动机，用在频率为Hz 50的电源上（电压不变），电动机的最大转矩为原来的 ，起动转矩变为原来的 。 了解交直流电机的工作原理；掌握各种低压电器的原理、功能、图形文字符号等等；掌握基本控制电路和典型控制电路等 1 直流电动机的定子主要由______电刷__、______机座___和______端盖____及换向磁极等组成。 2.电动机具有过载保护的电路中，热继电器的热元件应______串联_____在电动机定子绕组____________中，常闭触点应串联在接触器线圈回路______中。 3 直流电动机电枢回路串入电阻时，串入的电阻越大特性曲线越___陡________（平/陡），转速变化率越__大_________。 4.步进电动机的最大缺点是容易失步（引起控制误差）________，特别是在___启动_______和__高频________的情况下，更容易发生。 5 对三相异步电动机调速的方法有：变__电源电压________调速、变_极_______调速和改变转差率调速等。 6.接触器的触点分为____主触点__________和__辅助触点_____________。_主触点___________用来通断大电流的主电路，__辅助触点__________用来通断小电流的控制电路。 7 三相反应式步进电动机的供电方式有三相单三拍、_双三拍_______________和___单双六拍_____________三种工作方式。 8 伺服电动机按电流制的不同可分为_直_____流和__交_____流两种伺服电动机。 9 交流异步电动机按转子结构的不同可分为三相和单项两种。 10 电磁式电器的电磁机构一般由__铁心________、____线圈______和_衔铁_________组成。 11.电气原理图一般有主电路________和_辅助电路_______两部分组成。在电气原理图中各元器件触点的图形符号画法为：图形垂直放置时以__从走往右________的原则绘制；当图形水平放置时以__从上往下________的原则绘制。 12、热继电器是对电动机进行_过载保护______保护的电器；熔断器是用于供电线路和电气设备的__短路______保护的电器。 13 电动机电磁转矩T与转速n方向相同时为电动状态，特性曲线位于第1,3_________象限；T与n方向相反时为制动状态，特性曲线位于第__2,4_________象限。 14 接触器的触点系统按在电路中的功能分有_主__________触点和___辅助________触点，在线圈未通电时触点按其通断状态分为__动断________触点和_常开_________触点。 15.步进电机通过控制__脉冲频率________控制速度；通过控制_脉冲个数___________控制位移量；通过改变步进电机输入脉冲信号的_通电顺序_________，实现步进电机的正反转。 16 当异步电动机的转子转速小于同步转速（n < n0）时，电机处于电动运行状态，当n > n0时，电机处于_____发电_______运行状态。（用发电机或电动机） 17. 调速按平滑性可分为_有极__________调速和__无极________调速两种。 18、笼型异步电动机降压起动控制方式有_定子串电阻______________、_星三角降压启动_______________和__自耦变压器降压启动_____________，采用降压启动的根本目的是_减小启动电流_________________________。 19 电气控制线路图一般都含有_主__________电路和_辅助___________电路两部分。 20.热继电器是对电动机进行_过载______保护的电器；熔断器是用于供电线路和电气设备的__短路__ ____保护的电器。 21.接触器的触点系统按在电路中的功能分有__主______触点和__辅助_______触点。 22. 电器在其线圈没通电状态下，其触点处于接通状态的叫_常闭_______触点，处于断开状态的叫__ 2、异步电动机等效电路中的附加电阻 的物理意义是什么？能否用电抗或电容 代替这个附加电阻？为什么？ （异步电动机等效电路中的附加电阻代表总机械功率的一个虚拟电阻， 加损耗等）。因输出的机械功率和机械损耗等均属有功性质。 因此，从电路角度来模拟的话， 只能用有功元件电阻，而不能用无功元件电抗或电容代替这个附加电阻。 ） 3、为什么变压器的空载损耗可近似看成铁损耗，而短路损耗可近似看成为铜损耗？ （变压器铁损耗的大小决定于铁心中磁通密度的大小， 铜损耗的大小决定决 定于绕组中电流的大小。 变压器空载和短路时，输出功率都为零。输入功率全部变为变压器的损耗。 即铜损耗与铁损耗之和。空载时，电源电压为额定值，铁心中磁通密度达到正常 运行的数值，铁损耗也为正常运行时的数值。 而此时二次绕组中的电流为零，没 有铜损耗，一次绕组中电流仅为励磁电流，远小于正常运行的数值，它产生的铜 损耗相对于这时的铁损耗可以忽略不计，因而空载损耗可近似看成为铁损耗。短 路试验时，输入功率为短路损耗。此时一次、二次绕组电流均为额定值，铜损耗 也达到正常运行时的数值，而电压大大低于额定电压，铁心中磁通密度也大大低 于正常运行时的数值，此时铁损耗与铜损耗相比可忽略不计。因此短路损耗可近 似看成铜损耗。） 5、异步电动机中的空气隙为什么做得很小？ （异步电动机气隙小的目的是为了减小其励磁电流 （空载电流），从而提高电动机功率 因数。因异步电动机的励磁电流是由电网供给的， 故气隙越小，电网供给的励磁电流就小。 而励磁电流有属 于感性无功性质， 故减小励磁电流，相应就能提高电机的功率因 数。） 计算题 1、一台并励直流电动机 ,铭牌数据如下：P N =3.5kW, U=220V ，I N =20A ，n N =1000r/min, 电枢电阻 R a =1Q ，△U b =1V,励磁回路电阻 R i =440Q ，空载实验：当U=220V,n=1000r/min 时, I 0=2A,试计算当电枢电流I a =10A 时，电机的效率（不计杂散损耗）。 解：励磁电流: I f U f R f 220 A A 440 0.5A - -2 U 2 2202 励磁损耗： P Cuf R flf 110W R f 440 空载时： 输入功率： P UI 0 220 2W 440W 励磁功 率： P f 110W 电枢铜损耗: F C ua R a l f ' 2 R a （l 。I f ）2 2.25W 电刷接触损耗： f^Cub 2 2 UbI a 2 1 1.5W 3.0W 附加损耗： F a d 0 则：P mec Re P R f R R F a d 324.75W Cua Cub 电阻所消耗的功率 吁也2来代替总机械功率 （包括轴上输出的机械功率和机械损 耗、 用转子电流在该 一、直流电机的回答问题 1、直流电机有哪几种励磁方式？在各种不同励磁方式的电机里，电机的输入、输出电流和励磁电流有什么关系？ 答： 励磁方式有： ????? ???? ? ??他励 复励并励串励 自励 1、直流电机的电枢电动势和电磁转矩的大小取决于哪些物理量，这些量的物理意义如何？ 答：电枢电动势 n C E e a Φ= 其中，C e 是电机的电动势结构数 a pN C e 60=，它的大小决定于电枢绕组导体总根数 N 、主磁极对数 p 及并联支路数2a ，Φ是每个极面下的磁通，n 是电机转速。 电磁转矩 a T M I C T Φ= C T 是电机的电磁转矩结构常数，a pN C T π2= ，它的大小决定于电枢绕组导体总根数N 、主磁极对数p 及并联支路数 2a ，Φ是每个极下的磁通，a I 是电枢电流。 1、如何判断直流电机运行于发电机状态还是运行于电动机状态？它们的功率关系有什么不同？ 答：用感应电动势和端电压的大小来判断。当U E a >时为发电机状态，由原动机输入的机械功率，空载 损耗消耗后，转换为电磁功率 a a I E T =Ω?，再扣除电枢和励磁损耗后，以电功率UI 的形式输出；当 U E a <时， 为电动机运行状态，电源输入的功率UI ，扣除电枢和励磁铜耗后，转变为电磁功率 Ω ?=T I E a a ，再扣除空 载损耗后，输出机械功率。 1、并励直流电动机在运行时励磁回路突然断线，电机会有什么后果？若在起动时就断线（电机有剩磁），又会有什么后果？ 答： 并励直流电动机在运行时励磁回路突然断线，励磁电流消失（0 =f I ），主磁通将减小至剩磁通值， 在断线瞬间，由于惯性，电机转速不会发生变化，则电枢电动势 n C E e a Φ=大大减小，从而电枢电流 I a U I I f 复励 I a =I f +I I a U I I f 并励 I a =I f +I I f =U/R f 第六章 同步电机 一、填空 1. ★在同步电机中，只有存在 电枢反应才能实现机电能量转换。 答 交轴 2. 同步发电机并网的条件是：（1） ；（2） ； （3） 。 答 发电机相序和电网相序要一致，发电机频率和电网频率要相同，发电机电压和电网电压大小要相等、相位要一致 3. ★同步发电机在过励时从电网吸收 ，产生 电枢反应；同步电动机在过励时向电网输出 ，产生 电枢反应。 答 超前无功功率，直轴去磁，滞后无功功率，直轴增磁 4. ★同步电机的功角δ有双重含义，一是 和 之间的夹角；二是 和 空间夹角。 答 主极轴线，气隙合成磁场轴线，励磁电动势，电压 5. 凸极同步电机转子励磁匝数增加使q X 和d X 将 。 答 增加 6. 凸极同步电机气隙增加使q X 和d X 将 。 答 减小 7. ★凸极同步发电机与电网并联，如将发电机励磁电流减为零，此时发电机电磁转矩为 。 答 δsin2)X 1X 1(mU d q 2- 二、选择 1. 同步发电机的额定功率指（ ）。 A 转轴上输入的机械功率； B 转轴上输出的机械功率； C 电枢端口输入的电功率； D 电枢端口输出的电功率。 答 D 2. ★同步发电机稳态运行时，若所带负载为感性8.0cos =?，则其电枢反应的性质为（ ）。 A 交轴电枢反应； B 直轴去磁电枢反应； C 直轴去磁与交轴电枢反应； D 直轴增磁与交轴电枢反应。 答 C 3. 同步发电机稳定短路电流不很大的原因是（ ）。 A 漏阻抗较大； B 短路电流产生去磁作用较强； C 电枢反应产生增磁作用； D 同步电抗较大。 答 B 4. ★对称负载运行时，凸极同步发电机阻抗大小顺序排列为（ ）。 A q aq d ad X X X X X >>>>σ； B σX X X X X q aq d ad >>>>； C σX X X X X ad d aq q >>>>； D σX X X X X aq q ad d >>>>。 答 D 5. 同步补偿机的作用是（ ）。 A 补偿电网电力不足； B 改善电网功率因数； C 作为用户的备用电源； D 作为同步发电机的励磁电源。 答 B 三、判断 1. ★负载运行的凸极同步发电机，励磁绕组突然断线，则电磁功率为零 。 （ ） 答 错 2. 同步发电机的功率因数总是滞后的 。 （ ） 答 错 3. 一并联在无穷大电网上的同步电机，要想增加发电机的输出功率，必须增加原动机的输入功率，因此原动机输入功率越大越好 。 （ ） 答 错 4. 改变同步发电机的励磁电流，只能调节无功功率。 （ ） 答 错 5. ★同步发电机静态过载能力与短路比成正比，因此短路比越大，静态稳定性越好。（ ） 答 错 6. ★同步发电机电枢反应的性质取决于负载的性质。 （ ） 答 错 7. ★同步发电机的短路特性曲线与其空载特性曲线相似。 （ ） 答 错 8. 同步发电机的稳态短路电流很大。 （ ） 答 错 9. 利用空载特性和短路特性可以测定同步发电机的直轴同步电抗和交轴同步电抗。（ ） 答 错 10. ★凸极同步电机中直轴电枢反应电抗大于交轴电枢反应电抗。 （ ） 答 对 11. 与直流电机相同，在同步电机中，U E >还是U E <是判断电机作为发电机还是电动机运行的依据之一。 （ ） 答 错 12. ★在同步发电机中，当励磁电动势0 E &与I &电枢电流同相时，其电枢反应的性质为直轴电枢反应 。 （ ） 答 错 四、简答 1. ★测定同步发电机的空载特性和短路特性时，如果转速降至0.951n ，对试验结果有什么影 第二篇直流电机 一、填空题： 1.直流电机电枢导体中的电动势是电动势，电刷间的电动势是电动势。 交流；直流 2.直流电机电枢绕组中流过的电流方向是___________的，产生电磁转矩的方向是___________的（填变化或 不变）。 变化；不变 3.直流电机的主磁路不饱和时，励磁磁动势主要消耗在________上。 气隙 4.直流电机空载时气隙磁密的波形曲线为____________波。 平顶 5.直流电机的磁化特性曲线是指电机空载时______________与______________之间的关系曲线。 每极气隙磁通0与励磁磁动势2F f（F0） 6.一台6极他励直流发电机，额定电流为150A，若采用单叠绕组，则电枢绕组的支路电流为A，若 采用单波绕组，则电枢绕组的支路电流为A。 25；75 7.一直流电机，Q u=S=K=22，2p=4，右行单叠绕组，绕组节距y=y K= ，y1= ，y2= 。 5；1；4或6；1；5 8.一台四极直流电机，元件数为21，换向片数为____________，构成左行单波绕组，则合成节距为 ____________，第一节距为____________，第二节距为____________，并联支路数为______________。 21；10；5；5；2 9.直流电机电刷放置的原则是：。 空载时正负电刷间的感应电动势最大 10.直流电机的励磁方式分为____________、____________、____________、____________。 他励；并励；串励；复励 11.直流电机负载运行时，___________ 对__________ 的影响称为电枢反应。 电枢磁动势；励磁磁场 12.直流发电机的电磁转矩是___________转矩，直流电动机的电磁转矩是___________转矩。 制动；驱动（或拖动） 13.直流发电机，电刷顺电枢旋转方向移动一角度，直轴电枢反应是___________的；若为电动机，则直轴电 枢反应是___________的。 去磁；助磁（或增磁） 14.直流电机电刷在几何中性线上时，电枢反应的作用为：（1）_____________________________；（2）使物 理中性线_____________________________ ；（3）当磁路饱和时起_____________作用。 使气隙磁场发生畸变；；偏移几何中性线一个角度；；去磁作用 15.并励直流发电机自励建压的条件是：_____________________________，__________________________， __________________________________ 。 电机有剩磁；励磁绕组并联到电枢两端的极性正确；励磁回路的电阻小于与电机转速相应的临界电阻16.他励直流发电机的外特性是一条下垂的曲线，其原因有：(1)___________________；(2) ____________ 电机学复习题 一、填空题 1、电机技术中磁性材料的铁损耗主要包括、 。 2、变压器的二次侧是通过 对一次侧产生作用的。 3、在采用标幺制计算时，额定值的标幺值为 。 4、一台变压器，原设计的频率为50HZ，现将它接到60HZ 的电网上运行，额定电压不变，励磁电流将 ，铁耗将 。 5、三相组式变压器的磁路系统特点是，各相主 磁通以各自的铁芯为回路。 6、既和一次侧绕组交链又和二次侧边绕组交链的磁通为，仅和一 侧绕组交链的磁通为。 7、单相绕组的基波磁势是 。 8、一台三相八极感应电动机的电网频率Hz 50，空载运行时转速为735转/分，此时转差率为 ，转子电势的频率为 。 9、三相异步电机转速为n ，定子旋转磁场的转速为1n ，当1n n <时为运行状态；当1n n >时为运行状态；当n 与1n 反向时为 运行 状态。 10、绕线型异步电动机转子串入适当的电阻，会使起动电流，起动 转矩 。 11、单相异步电动机按磁场获得的方式，可分为电动机和 电动机。 12、电机和变压器常用的铁芯材料为，铁磁材料的磁导非铁 磁材料的磁导率。 13、要在变压器的中产生正弦波的磁通波形，所需要的励磁电流波形应该是。 14、在的情况下，变压器的效率最 高。 15、如将额定电压为220/110V 的变压器的低压侧误接到220V 电压，则励磁电流将 ，变压器将 。 16、三相芯式变压器的磁路系统特点是，任一相必须通过另外两相方能闭合。 17、变压器的一次侧绕组接入交流电源后，将在铁芯磁路中产生交变的磁通，该磁通可分为和两种。 18、交流绕组采用短距与分布后，基波电势与谐波电势都(填增大、减小或不变)。 19、一台三相八极感应电动机的电网频率Hz 50，当转差率为0.04时，转子的转速为，转子的电势频率为。 I的值很小，20、异步电动机起动时，转差率= s，此时转子电流 2 cos?,主磁通比正常运行时要小一些，因此起动转矩。 2 21、若异步电动机的漏抗增大，则其起动转矩，其最大转矩。 22、增加绕线式异步电动机起动转矩方法有和 。 23、异步电动机的制动方法主要有、、和正接反转制动。 24、单相异步电动机按交流电流“分相”的方法不同，可分为电容起动电机、电容运转电动机、电动机和电动机。 二、选择题 1.联接组号不同的变压器不能并联运行，是因为。 A:电压变化率太大；B:空载环流太大； C:负载时励磁电流太大；D:不同联接组号的变压器变比不同。 2.当采用绕组短距的方式同时削弱定子绕组中五次和七次谐波磁势时，应选绕组节距为。 A：τB：4τ/5 C：6τ/7D：5τ/6 3.绕线式三相感应电动机，转子串电阻起动时。 A起动转矩增大，起动电流增大；B起动转矩增大，起动电流减小； C起动转矩增大，起动电流不变；D起动转矩减小，起动电流增大。自学考试：控制电机试题及答案(14)
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