电机简答题解答
直流电机
1.为什么直流电机主磁极一般只要用3mm厚的低碳钢板叠压而成，而电枢
铁芯必须要用的硅钢片叠压而成
答：涡流损耗p p∝p p2p2p2，直流电机主磁极没有交变电流，涡流损耗几乎为0，故可以厚点，但电枢铁芯存在交变电流，为了减小涡流损耗所以应减小硅钢片厚度d，故硅钢片厚度应尽可能的薄。
2.为什么直流电机的机壳上不需要安装散热片
答：直流电机定子中没有交变电流，不产生交变磁场，铁耗几乎为零，不需要散热片。
3.将一台额定功率为30kW的直流发电机改为电动机运行，则其额定功率
将大于、等于、还是小于30kW为什么
答：小于。对于发电机：P=p p p p，对于电动机：P=p p p p p p。4.试判断下列情况下，电刷两端的电动势是交流还是直流①磁极固定，电
刷和换向片、电枢同时旋转；②电枢和换向片不动，电刷与磁极同时旋转。
答：直流电机工作的基本条件是：电刷与磁极要保持相对静止关系，而电枢与电刷和磁极要保持相对运动关系。因此，（1）电刷两端电压性质是交流（2）电刷两端电压性质是直流。
5.电刷正常情况下应该放在什么位置为什么
答：换向器上的几何中性线，确保空载时通过正负电刷引出的电动势最大。
6.为什么电枢绕组的并联支路数永远是偶数
答：单波绕组：a=1，并联支路数为2。单叠绕组：a=p，并联支路数为2p。故并联支路数永远为偶数。
7.一台他励直流发电机，在励磁电流和电枢电流不变的条件下，若转速下
降，则电机铜耗、铁耗、机械损耗、电枢电动势、电磁功率、电磁转矩、输出功率、输入功率如何变化
答：p pp=p p2p p，铜耗不变。n下降，f下降，铁耗减小。n下降，机械损耗下降。E=p pΦp，n下降，电枢电动势下降。p pp=p pΦp p，电磁转矩不变。p2=pp=(p?p p p p)p，E下降，输出功率下降。p1=p pp+p0，p pp下降，输入功率下降。
8.他励直流发电机能否持续稳态短路并励直流发电机是否可以为什么
时，I
机，所以可以持续稳态短路。
9.如果一台他励直流发电机，如果不小心将50Hz的交流电源接在励磁绕
组上，则将获得一个什么样的输出电压
答：获得f=100Hz的交变电压。
10.试证明：如果有一台直流电机，其电枢铁芯既可嵌放单叠绕组也可嵌放
单波绕组，只要每极磁通和总的导体数不变，则两种绕组形式的直流电机必然具有相同的电磁功率。
答：p pp=p p p p=p p2
p ，p p=p pΦp=pp p
60p
Φp。单波：a=1，R=
N
I
U
U
U
p
4?；单叠：a=p，R=
p
4p2
，故p pp=4p p
2
p
。
11.一台直流电动机，磁路是饱和的，当电机带负载以后，电刷逆着电枢旋
转方向移动了一个角度，试问此时电枢反应对气隙磁场有什么影响答：电刷移动后，电刷不在几何中性线上，同时存在交轴电枢反应和直轴电枢反应。交轴电枢反应使气隙磁场波形发生畸变，磁场零点位置逆电枢旋转方向偏移；因磁路饱和，还有去磁作用，使每极磁通减少。
作为电动机，电刷逆电枢旋转方向移动后，直轴电枢反应起去磁作用，使每极磁通减少。
12.直流电机磁路是饱和的，其负载运行时的电枢绕组电动势与空载运行时
的是否相同为什么
答：直流电机磁路饱和，Φp不变，负载时，n下降，由E=p pΦp p知，E下将。
13.一台正在运行的并励直流电动机转速为1450r/min，现在将它停下来，
用改变励磁绕组极性的方法使之改变转向（其他条件不变），当电枢电流的大小与正转时相同，则转速会怎么变化为什么
答：变大。对于正转情况而言，电刷顺电枢方向偏移了一个角度，直轴电枢磁动势起助磁作用；对于反转情况而言，电刷逆电枢方向偏移了一个角度，直轴电枢磁动势起去磁作用；所以Φ减小,由公式n=p?p p p p
p pΦ
可知，转速增大。
14.一台并励直流发电机在额定转速下能自励，而当转速下降到一定的程度
时却不能自励，为什么
答：n下降，空载特性曲线向下移动，临界电阻线与空载特性曲线无交点，
不能自励。
15.并励直流发电机正转时能自励，反转时还能自励么若是将励磁绕组两端
反接，是否可以自励请说明原因。
答：发电机正转时能自励，表明发电机正转时满足自励条件，即：
（1）有一定的剩磁
（2）励磁回路的电阻小于与运行转速所对应的临界电阻
（3）励磁绕组的接线与电机转向的配合是正确的，励磁电流所产生的磁场方向与剩磁方向相同，从而实现电机的自励
如果电机的转向改变，而励磁绕组的接线未改变，则剩磁电动势极性改变，励磁电流的方向必然改变，励磁电流产生的磁场方向将与剩磁的方向相反，电机内磁场被削弱，电压不能建立。所以并励直流发电机正转时能自励，反转时不能自励，若是将励磁绕组两端反接，可以自励。
16.并励直流发电机自励时，其励磁绕组的电阻必须小于临界电阻。临界电
阻是否永远不变为什么
答：与n有关，否。n下降，空载特性曲线下移，临界电阻减小。
17.若把直流发电机的转速升高20%，试问在他励方式下运行和并励方式下
运行时，哪一种运行方式下空载电压升高得较多为什么
答：并励。由p p=p pΦp可知，他励：p升高20%，电压升高20%。并励：电压升高使p p增大，所以Φ增大，进一步导致电压升高，故电压升高不止20%。
18.他励直流发电机由空载到额定负载，端电压会逐渐上升还是下降并励直
流发电机与他励直流发电机相比，哪一个的电压变化率大
答：下降，并励。由U=E?p p p p可知，他励直流发电机由空载到额定负载，p p由0增加到p pp，
所以端电压会下降。对于并励直流发电机而言，端电压下降，引起励磁电流p p下降，使Φ下降和E下降，从而引起U进一步下降。
19.并励直流电动机正在运行时励磁绕组突然断开，试问在电机有剩磁或没
有剩磁的情况下有什么后果若起动时励磁绕组就已经断了，会有什么后果
答：励磁绕组突然断开时，电机只剩下剩磁。在短线初瞬，由于机械惯性，电机转速来不及改变，电枢电势E=p pΦp与磁通成比例减小，由U=E?p p p p可知，p p将急剧增大。电磁转矩p pp=p pΦp p，当p p增加的比例大于磁通下降的比例时，电磁转矩增加，负载转矩不变，由于电磁转矩大于负载转矩，电动机转速会明显提高，出现飞车现象；当p p增加的比例小于磁通下降的比例时，由于电磁转矩小于于负载转矩，因而转速下降，但在这种情况下，电枢电流仍然远远超过了额定电流，会烧毁电枢绕组。
若电机没有剩磁，则励磁绕组突然断开时，电磁转矩为0，电机会停转，同样电枢电流将远远超过了额定电流。
若启动时励磁绕组断线，则启动转矩为0，电机不能启动，电枢电流远远超过了额定电流值。
20.若给并励直流电动机施加交流电压，是否可以运行为什么若为他励电动
机，能否运行
答：（1）并励可以，p pp=p pΦp p，前半周期，电压为正，Φ为正，
p p为正，p pp为正；后半周期，电压为负，Φ为负，p p为负，p pp为正，故可以运行。
（2）他励不可以。前半周期，电压为正，Φ为正，p p为正，p pp为正；后半周期，电压为负，Φ为正，p p为负，p pp为负，故不可以运行。
21.直流电动机的实验（接线图及其原理、仪表及其量程）。
22.直流发电机的实验（接线图及其原理、仪表及其量程）。
23.直流电机的电枢绕组画法
变压器
1.在变压器高压侧和低压侧分别加相应的额定电压进行空载试验，所得到
的铁耗是否相同计算出来的励磁阻抗是否相同试予以解释。
答：由于p1≈p1=4.44pp1Φp，即Φp∝p1/p1=p2/p2，因此，在变压器高压方和低压方分别加额定电压进行空载实验时，铁芯的主磁通是相等的，即磁密B p是相等的。而铁耗p pp∝p p p p2,故所测得的铁耗相等。
由于主磁通相等，因此磁动势相等，故所测得的空载电流与匝数成反比。而所加的电压与匝数成正比，故计算出的励磁阻抗（等于电压除以电流）之比等于匝数之比的平方，所以它们之间的关系符合变压器的阻抗参数折算关系。
2.电流互感器与主线路是串联关系还是并联关系哪一侧绕组的匝数多哪
一侧绕组的导线截面积大为什么为什么电流互感器二次侧不能开路运行
答：串联，二次侧，一次侧。由p1p2
?，因为p1>p2，所以
?=p2p1
p2>p1，因为一次侧匝数较少，所以导线截面积大。若电流互感器二次侧开路运行，则二次侧产生极大的电压，将使其绕组绝缘损坏，危及人身、仪表安全，且铁芯会过饱和，铁耗将大大增加，使铁芯过热，将电流互感器烧坏。
3.一台额定频率为50Hz的电力变压器接到60Hz的电网上运行，额定电压
不变，试问对励磁电流、铁耗、漏抗、电压调整率有什么影响为什么答：根据p1≈p1=4.44pp1Φp，频率p由50Hz变为60Hz时，主磁通减小为原来的5/6，铁芯饱和程度下降，主磁路磁导增大，磁阻减小，由F=Φp p p=p1p p知励磁电流减小且小于原来的5/6。
由于p pp∝p p p p2(1<β<2)，主磁通减小为原来的5/6，即磁密B p减
小为原来的5/6.因此铁耗变为原来的(6
5)p(5
6
)2=(6
5
)p?2<1.故铁耗减小。
漏电抗p1p=2ppp12Λ1p，p2p=2ppp22Λ2p，Λ1p、Λ2p与饱和程度无关，为常数，故漏抗增大为原来的6/5倍。
由于漏抗增大，短路电抗增大，基值不变，短路电抗标幺值p p?增大，由?u=p2?(p p?cos p2+p p?sin p2)×100%知电压调整率增大。
4.变压器负载运行时输出电压高于额定电压，负载是感性、容性还是阻性
为什么
答：容性。由题意知，?u=p2?p?p2
p2?p
×100%<0，又因为?u= p2?(p p?cos p2+p p?sin p2)×100%<0,所以p p?sin p2<0,且|p p?cos p2|<|p p?sin p2|，所以为容性。
5.变压器二次侧开路，一次侧加额定电压时，虽然一次绕组的电阻很小，
但是一次电流却不大，为什么
答：由p1p=p0(p p+pp p)，因为p p非常大，所以电流p0不大。
6.使用T型等效电路进行变压器实际问题的计算时，算出来的一次和二次
电压、电流、铜耗、铁耗、输入功率、输出功率是否均为实际值为什么答：一次侧电压、电流、铜耗、铁耗、输入功率均为实际值；二次侧输出功率、铜耗为实际值，但电压、电流均不是实际值，它们都是二次侧折算到一次侧的值。
7.相同容量和相同额定电压的两台变压器，若额定频率分别为50Hz和
500Hz，则哪一台变压器的体积大为什么
答：第一台变压器的体积大，由p1=4.44f p1Φp知，相同容量和相同额定电压的两台变压器第一台变压器频率低，所以匝数多，故体积要大。
8.试证明：在额定电压时，变压器的空载电流标幺值等于励磁阻抗模的标
幺值的倒数。
答：p0?=p0
p0p =p0
p0?p
p0?p
?
=1p
0?p
p
0?p|p0?p|
=1
|p p|
|p0?p|
?
=1
|p p|?
9.试证明：变压器在额定电流下做短路试验时，所加短路电压的标幺值等
于短路阻抗模的标幺值。
答：|p p|?=|p p|
|p1p|=|p p|
p1p
p1p
?
=|p p|
p1?p
p1?p
?
=p1?p|p p|
p1?p
=p p
p1?p
=p p?
10.相同容量的变压器和异步电动机，谁的励磁电抗大
答：变压器，因为变压器没有气隙，异步电动机有气隙，所以变压器的磁阻小，又因为磁阻与励磁电抗成反比，所以变压器的励磁电抗大。
11.联结组号的判定。
答：高、低压绕组线电动势相量三角形的重心重合，将高压绕组线电动势相量作为长针指向零点，将低压绕组相应的线电动势相量作为短针，它指
向的钟点就是连接组的组号。
12.参考方向的规定。
13.空载试验（接线图及其原理、仪表及其量程）。
14.短路试验（接线图及其原理、仪表及其量程）。
异步电机
1.异步电动机的转子绕组为什么需要进行频率折算频率折算是怎么进行
的其原则是什么
答：转子绕组折算和频率折算的目的是导出异步电机的统一等效电路，从而使一部电机的分析计算更加简便。绕组折算的条件是，折算前后转子磁动势不变，转子上有功功率、无功功率保持不变。频率折算的条件是，折算前后转子磁动势不变，转子上有功功率不变。
2.异步电动机的T型等效电路中，哪些电阻是虚拟电阻其物理意义是什么
答：1?p
p p2′和p p。1?p
p
p2′消耗的功率代表总机械功率pΩ，p p消耗
的功率代表铁耗p pp。
3.一台绕线式异步电动机，定子绕组短路，在转子绕组中通入三相交流电
流，其频率为f
1
，旋转磁场相对于转子以n1=61p1/p顺时针方向旋转，则此时转子转向如何转差率如何变化为什么
答：按异步电动机的工作原理，转子交流电流建立的磁场相对于定子顺时针旋转，企图带动定子同向旋转，但定子不能动，反作用与转子，使得转子以转速n反时针方向旋转。站在转子上观察，定子以转速n(n
4.异步电动机的T型等效电路中的[1?s
s
]p2′代表什么意义能否用电感或电
容来代替
答：异步电动机的T 型等效电路中的[1?s s
]p 2′是一种虚拟电阻，其消耗的功率代表转轴上产生的总机械功率。因为机械功率为有功功率，所以不能用电感或电容代替。
5. 变压器与异步电机有哪些异同点
答：相同点：一次、二次绕组之间没有电的联系，只有磁的联系。绕组中主磁通按正弦规律变化
不同点：
变压器：没有气隙、集中绕组、脉振磁场。
异步电机：有气隙、分布绕组、旋转磁场。
6. 试证明：绕组折算前后，异步电动机转子绕组的铜耗不变。
答：折算前p pp2=p 2p 2
2p 2p , 折算后p pp2′=p 1p 2′2p 2′p =p 11p p 2p 22p p p p p 2p =p 1p p
p p p 22p 2p =
p 2p 2
2p 2p =p pp2。 7. 使用T 型等效电路进行异步电动机实际问题的计算时，算出来转子电动
势、电流、铜耗、输出功率和实际值的关系是什么
答：电动势p 2′=p p p 2=p p p p 2p 、电流p 2′=p p p 2=p p p 2p 、铜耗、输出功率和实际值相等。
8. 异步电动机的转子绕组是否短路为什么
答：是。转子绕组作用是感应电动势、产生电流和电磁转矩。若转子绕组开路则无法产生电流和电磁转矩。
9.
2极绕线式异步电动机的转子绕组开路，定子绕组加额定电压，若用手
将转子转动一个90度，则转子绕组的电动势是否会发生变化为什么答：是，电动势大小不变，相位变化90°。
10.能否通过重新设计定子绕组，将一台2极绕线式异步电动机改为4极电
机为什么
答：不能。改动前定子2极、转子2极，改动后定子4极、转子2极，电动机无法运转（如果是鼠笼式则可以）。
11.为什么异步电动机的机壳上一般都装有散热片
答：因为铁耗、定子铜耗很大。
12.异步电动机的定子电流和定子电压的相位关系如何为什么
答：电流滞后电压，因为异步电动机从电网吸收滞后（感性）的无功功率。
13.为什么异步电动机起动时，定、转子电流很大而感应电动势和主磁通很
小
p2′=0，p p?p2′，两者并联，答：异步电动机起动时n=0，s=1所以1?s
p
p p可以忽略，相当于开路。此时阻抗很小，因此电流很大，p1≈p2′，所以电动势和主磁通相当于额定运行时的一半。
14.异步电动机的空载转矩是否等于空载损耗除以转子旋转的机械角速度
为什么
。
答：不等于。因为p0=Ρm+ΡΔ
Ω
15.进行异步电动机的空载试验时，定子端电压一般要从逐渐减小，测量若
干个点。但是当电动机转速发生后明显变化、空载电流明显回升时就不能再减小电子端电压，这是为什么
答：因为Ρp只与n有关，n发生明显变化，则Ρp发生明显变化，故不能
再减小电子端电压。
16.如何才能通过异步电动机的空载试验数据，实现机械损耗和铁耗的分离答：由p0′=p0?3p02p1=p pp+p p+pΔ≈p pp+p p，p p仅与电机转速有关，p pp与p12成正比，p0′与p12的关系曲线为一条直线。实验时，在保证转速不明显变化和空载电流不明显回升的情况下，将定子电压从p1p逐渐下降，记录7组数据（p0、p0、p0），做出p0′与p12的曲线，曲线与纵轴的交点即是p p。
17.异步电动机转子旋转时，转子电流为p2p=
p2p
p2+ppp2p
=pp2
p2+ppp2p
=
p2
p2 p +ppp2p
，当转子堵转时，转子电流为p2=p2
p2+pp2p
，这两个式子中
的p2是否相等为什么
答：否。第一个式子中的p2的频率为p1, 第二个式子中的p2的频率为p2(p2=pp1)，故不相等。
18.三相异步电机工作在电磁制动状态下，且气隙合成磁场逆时针旋转。请
标出转子转向、转子绕组中电流方向、电磁转矩方向，并说明转差率的范围及功率流向。
答：s=p p?p
p p
>1,n<0
功率，转变成内部损耗
19.可以将变压器的T型等效电路中的励磁支路忽略掉，从而得到简化等效
电路，在分析异步电动机的运行特性时能否也这么处理为什么
答：不能。变压器：p p ?p 1，故可以忽略励磁支路。异步电动机：因为有气隙，p p 比较小，故不能忽略励磁支路。
20. 交流绕组合成磁动势是空间矢量，而绕组相电流为时间相量，是两个完全不同的物理量，为什么合成磁动势矢量最终可以表示成如下形式：p 1????? =1.35pp p1p p ?
答：电流角频率和合成磁动势角速度相等。若将各相实轴和相轴重合，则任意时刻电流向量与合成磁动势基波矢量都重合，所以最终可以表示成如下形式：p 1????? =1.35pp p1p p ?。
21. 交流绕组的画法。
同步电机
1. 同步电机与异步电机在结构上有什么区别
答：同步电机与异步电机的定子结构基本相同，其根本区别是同步电机转子侧装有磁极并通入直流电流励磁，因而具有确定的极性；异步电机转子安装的是交流绕组或笼型导条，转子绕组或导条中的电流是感应产生的。 2. 为什么现代大容量的同步发电机都做成旋转磁极式
答：由于励磁绕组电流相对较小，电压低，放在转子上引出较为方便。电枢绕组电压高、电流大、容量大，放在转子上使结构复杂、引出不方便，故大容量电机将电枢绕组作为定子、磁极作为转子，为磁极旋转式。 3. 功率角的两重含义是什么如何根据功率角区分同步电机的三中运行状态
答：（1）功角δ为激磁电动势p 0和输出电压p 之间的相位差（2）功角δ为激磁磁动势p p 和气隙合成磁动势F的夹角。
功角δ>0（发电机状态）主极磁场超前于气隙合成磁场，制动性质的电磁转矩，吸收机械功率，输出电功率；功角δ=0（补偿机状态）主极磁场与气隙合成磁场的轴线重合，电磁转矩为零，没有有功功率的转换；功角δ<0（电动机状态）主极磁场滞后于气隙合成磁场，驱动性质的电磁转矩，吸收电功率，输出机械功率。
4.交轴电枢反应和直轴电枢反应对同步发电机的运行有何影响
答：交轴电枢反应总是呈交磁作用；当内功率角0<Ψ<π,直轴电枢反应呈去磁作用，当内功率角?π<Ψ<0,直轴电枢反应呈增磁作用。5.试说明隐极同步发电机带上纯电阻性负载时，电枢反应的性质。
答：交轴电枢反应呈交磁作用，因为隐极同步发电机带上纯电阻性负载，所以p和p同相位，由p=p+p p p+pp p p知，0<Ψ<π/2，所以直轴电枢反应呈去磁作用。
6.试述同步发电机并网运行的条件。
答：（1）相同的相序（2）p0和电网电压p必须相等：有效值相等、相位相等、频率一致
7.一台同步发电机转速恒定，若单独给对称负载进行供电，其定子电流的
功率因数由什么决定若是并网运行，则又由什么决定为什么
答：若单独给对称负载进行供电，其定子电流的功率因数由负载决定，因为外功率因素角等于阻抗角；若是并网运行，则由电网决定，因为同步发电机与无穷大电网并联后，其输出电压大小和频率将受到电网的约束，被强行与电网保持一致。
8.为什么说同步电机的电枢反应电抗p p和异步电机的励磁电抗p p性质
相似
答：同步电机的电枢反应电抗p p表示电枢反应电动势与电枢电流之间的比例系数，其与电枢反应磁通所经过的磁路的磁导成正比；异步电机的励磁电抗p p是表征主磁路磁化性能的等效电抗，且p p∝p12p1p p，故性质相似。
9.相同容量的同步电机和异步电机，p p和p p哪个大为什么
答：相同容量的同步电机气隙比异步电机大，所以同步电机的磁导要小，又因为p p、p p与磁导成正比，所以p p要大。
10.试画出隐极（凸极）同步发电机欠励时的简化相量图，并说明电枢反应
的作用。
答：交轴电枢反应呈交磁作用，因为0<Ψ<π/2，所以直轴电枢反应呈去磁作用
11.为什么同步发电机的气隙比同容量的异步电机大
答：因为同步电机的电枢反应电抗p p小于异步电机的励磁电抗p p，且p p、p p与磁阻成反比，所以同步发电机的气隙比同容量的异步电机大。
12.稳态短路时，为什么同步发电机的短路电流不是很大
答：以隐极为例，短路时：p=p p p+pp p p，因为同步电抗p p比较大，所以同步发电机的短路电流不是很大。
13.同步电机的气隙磁场，在空载时是如何激励的在负载时是如何激励的
答：空载时，定子电流为零，气隙磁场为转子励磁电流产生的主磁场；负载时，定子电流不为零，气隙磁场为转子励磁电流产生的主磁场和定子电流交变产生的旋转磁场的合成磁场
14.一台凸极同步发电机，当转子绕组突然失去励磁电流，试问该电机能否
输出有功功率为什么
答：有，因为Ρpp=3p0p
p p sin p+3p
2
2
(1
p p
?1
p p
)sin2p，当转子绕组
突然失去励磁电流时Ρpp=3p 2
2(1
p p
?1
p p
)sin2p≈Ρ2，故该电机能输
出有功功率。
电机与拖动简答题
电机与拖动简答题
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1. 三相异步电动机有机械制动和电气制动两类方法。 2.三相绕线式异步电动机通常采用在转子绕组中串接变阻器或频敏变阻器起动方法。 3.主磁通：在铁心内通过的磁通。 4.漏磁通：在部分铁心和铁心周围的空间存在的少量分散的磁通。 5. 直流发电机的励磁方式有：他励；自励（包括并励，串励和复励）。 6.单相罩极式异步电动机的特点：起动转矩小，电动机转向不可改变。 7.常用的控制电机有：伺服电机、测速电机、自整角电机、旋转变压器、力矩电机。 8. 软磁材料可用于制造电机铁心;硬磁材料可用于制造永久磁铁. 9.直流电动机的固有机械特性:当直流电动机的电枢电压和磁通均为额定值，且电枢没有串联电阻时的机械特性。 10.直流并励发电机自励的条件是什么？ 答：直流并励发电机自励的条件是：1）电机必须有剩磁，如果电机已经失磁，可用其他直流电源激励一次，以获得剩磁。2）励磁绕组并联到电枢的极性必须正确，否则绕组接通后，电枢中的电动势不但不会增大，反而会下降，如出现这种情况，可将励磁绕组与电枢出线端的连接对调，或者将电枢反转。3）励磁回路中的电阻要小于临界值。 11.直流电动机的调速方法有几种，各有何特点？ 答：直流电机调速方法有三种（以他励直流电动机为例）：（1）改变电枢端电压：转速特性为一组平行下移的直线，特点是空载转速随电枢电压的下降而减小。（2）在电枢回路中串电阻：转速特性为一组空载转速不变的直线，特点是所串电阻要消耗功率，电动机转速随所串电阻的增加而下降。（3）改变所串的励磁回路的电阻值：弱磁调速的特点是电动机转速只能上升而不能下降。 12.何为电枢反应？电枢反应的性质是由什么决定的?电枢反应对气隙磁场有什么影响？对电机运行有什么影响？ 答：电枢磁势的基波对励磁磁势的基波的影响称为电枢反应。电枢反应的性质取决于负载的性质和电机内部的参数。电枢反应使气隙磁场波形畸变，并呈去磁性。电枢反应对直流发电机影响其端电压，对直流电动机影响其电磁转矩和转速。 13.变压器并联运行的条件有哪些? 哪一个条件要求绝对严格？变压器为什么要并联运行? 答：（1）并联运行的条件是：各台变压器的额定电压与变比相等；各台变压器的连接组别必须相同；各台变压器的短路阻抗的百分数要相等。（2）其中连接组别相同这一条必须严格遵守。（3）变压器并联运行时，可以根据负载的变化投入相应的容量和台数，提高变压器的运行效率。如果某台变压器发生故障需要检修时，可以把它从电网中切除，其它变压器继续运行，保证电网的正常供电。并联运行还可以减少备用容量。 14.直流电动机为什么不能直接起动？如果直接起动会引起什么样的后果？ 答：起动瞬间转速n=0，反电动势E a=C eΦn=0，最初起动电流 () N N a a I U E R =-。若直接起动，由于R a 很小，当直接起动时，起动电流可能增大到额定电流的十多倍使换向恶化，严重时产生
机电传动控制复习题与答案(1)
西南科技大学成教学院德阳教学点 《机电传动控制》练习题 姓名：学号：班级：成绩： 一、单项选择题 1．机电传动的发展大体上经历的阶段顺序是：（） A．单电机拖动、双电机拖动、成组拖动 B．成组拖动、单电机拖动、多电机拖动C．单电机拖动、多电机拖动、成组拖动 D．成组拖动、单电机拖动、网络拖动 2、机电传动系统稳定工作时中如果T M >T L ，电动机旋转方向与T M 相同，转速将产生的变 化是。（） A．减速 B．加速 C．匀速 D．停止 3、机电传动系统中如果T M 电机学试题库2014.11 一、判断题（正确的，请在后面括号里写“√”，错误的，请在后面括号里写“X”）。 1、直流电机的电刷随转子电枢一起旋转。（X） 2、直流电机应采用尽可能接近整距的绕组。（√） 3、直流电机单波绕组的并联支路对数等于极对数。（X） 4、电刷放在几何中性线上时，电枢反应只有直轴分量。（X） 5、考虑饱和时，交轴电枢反应有助磁作用。（X） 6、直流电机的反电势正比于电枢绕组的电流。（X） 7、串励电动机在轻载时会发生飞车现象。（√） 8、降低励磁时，直流电动机的速度也相应降低。（X） 9、直流电机励磁绕组和电枢绕组中的电流都是直流。（X ） 10、直流电动机电枢绕组中的电流方向同感应的反电势方向是一致的。（X ） 11、直流发电机的换向器起整流作用；直流电动机的换向器起逆变作用。（√） 12、在直流电动机的电磁功率中，包含电枢电阻的损耗。（X） 13、三相变压器组不应该接成Y,yn联结来带单相负载。（√） 14、变压器一次侧接额定电压不变，则负载的主磁通比空载的主磁通略小。（√ ） 15、如果变压器一次侧绕组与二次侧绕组的匝数比为k=N1/N2，则一次侧归算到二次侧时，电动势和电压要乘以k倍，电流乘以1/k倍，阻抗乘以k2倍。（?） 16、考虑磁路的饱和，如果变压器主磁通为正弦波，则产生主磁通励磁电流也是正弦波。（?） 17、三相变压器绕组采用Y，d连接时，共有1、3、5、7、9、11六个组号。（√ ） 18、对称三相绕组通入对称三相电流时，除产生基波旋转磁动势外，还会产生3次、5次、7次、9次……等一系列的奇数次高次谐波旋转磁动势。（?） 19、对称三相绕组通入对称三相电流，当某相电流达到交流的最大值时，基波合成旋转磁动势波的幅值就将与该相绕组的轴线重合。（√ ） 20、对绕线型感应电动机，转子串电阻可以增大起动转矩；对笼型感应电动机，定子绕组串电阻可以增大起动转矩。（?） 21、对感应电动机，进行恒转矩变频调速，基本上要求电源电压随频率正比变化。（√ ） 22、变压器的额定容量单位为kW。（?） 23、变压器的空载试验通常在高压侧加电压、测量。（?） 24、电角度＝机械角度×2p。（?） 25、双层叠绕组的最多并联之路数为2。（?） 二、填空题 1、当降低感应电动机的电压时，感应电动机的最大转矩减小，产生最大转矩的临界转 学年度第一学期 自动化系《电机与电力拖动基础》期末考试试卷（） 年级专业自动化班级学号姓名 注：1、共120分钟，总分100分 2、此试卷适用自动化专业本科 一、选择题（每小题2分，共20分） 1．他励直流电动机的人为特性与固有特性相比，其理想空载转速和斜率均发生了变化，那么这条人为特性一定是：（3） （1）串电阻的人为特性；（2）降压的人为特性；（3）弱磁的人为特性。 2．直流电动机采用降低电源电压的方法起动，其目的是：（2） （1）为了使起动过程平稳；（2）为了减小起动电流；（3）为了减小起动转矩。 3．他励直流电动机拖动恒转矩负载进行串电阻调速，设调速前、后的电枢电流分别为I1和I2，那么：（2） （1）I1 ①电源电压；②气隙大小；③定、转子铁心材质；④定子绕组的漏阻抗。 7．三相异步电动机在运行中，把定子两相反接，则转子的转速会：② ①升高；②下降一直到停转；③②下降至零后再反向旋转；④下降到某一稳定转速。 8．三相异步电动机能画出像变压器那样的等效电路是由于：② ①它们的定子或原边电流都滞后于电源电压；②气隙磁场在定、转子或主磁通在原、副边都感应电动势；③它们都有主磁通和漏磁通；④它们都由电网取得励磁电流。 9．三相异步电动机的与固有机械特性相比，人为机械特性上的最大电磁转矩减小，临界转差率没变，则该人为机械特性是异步电动机的：（3） （1）定子串接电阻的人为机械特性；（2）转子串接电阻的人为机械特性；（3）降低电压的人为机械特性。 10．一台三相异步电动机拖动额定转矩负载运行时，若电源电压下降10%，这时电动机的电磁转矩：（1） （1）T em =T N ;(2) T em =0.81 T N ;(3) T em =0.9T N 。 二、填空题：（共20分） 1、（4分）他励直流电动机的固有机械特性是指在_______条件下，_______和_______的关系。 （U=UN 、φ=ΦN ，电枢回路不串电阻；n ；Tem ） 2、（2分）三相变压器的联结组别不仅与绕组的_______和_______有关，而且还与三相绕组的_______有关。 （绕向；首末端标记；联结方式） 3.当s 在_______范围内，三相异步电机运行于电动机状态，此时电磁转矩性质为_______；在_______范围内运行于发电机状态，此时电磁转矩性质为_______。（0～１；反电动势；－∞～０；制动转矩） 4.三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） 5.一台6极三相异步电动机接于50H Z 的三相对称电源；其s=0.05，则此时转子转速为_______r/min ，定子旋转磁势相对于转子的转速为_______r/min 。（950；50） 6. 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） 7. 三相异步电动机的过载能力是指______。 (N m T T /) 8. 拖动恒转矩负载运行的三相异步电动机，其转差率s 在_______范围内时，电动机都能稳定运行。 (m s 0) 9. 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U 1应随f 1按_______规律调节。 (正比) 第二章 1. 为什么直流发电机电枢绕组元件的电势是交变电势而电刷电势是直流电势P25 2. 如果图2 - 1 中的电枢反时针方向旋转，试问元件电势的方向和A、B电刷的极性如何P7 3. 为了获得最大的直流电势，电刷应放在什么位置为什么端部对称的鼓形绕组(见图2 - 3)的电刷放在磁极轴线上P9-10 4. 为什么直流测速机的转速不得超过规定的最高转速负载电阻不能小于给定值P23 5. 如果电刷通过换向器所连接的导体不在几何中性线上，而在偏离几何中性线α角的直线上，如图 2 - 29 所示，试综合应用所学的知识，分析在此情况下对测速机正、反转的输出特性的影响。(提示：在图中作一辅助线。)正反向特性不一致。 6. 具有16 个槽，16 个换向片的两极直流发电机结构如图2 - 30 所示。 (1) 试画出其绕组的完整连接图； (2) 试画出图示时刻绕组的等值电路图； (3) 若电枢沿顺时针方向旋转，试在上两图中标出感应电势方向和电刷极性； (4) 如果电刷不是位于磁极轴线上，例如顺时针方向移动一个换向片的距离，会出现什么问题 第三章 1. 直流电动机的电磁转矩和电枢电流由什么决定 答 直流电动机的电枢电流不仅取决于外加电压和本身的内阻，而且还取决于与转速成正比的反电势（当?=常数时） 根据转矩平衡方程式，当负载转矩不变时，电磁转矩不变；加上励磁电流If不变，磁通Φ不变，所以电枢电流Ia也不变，直流电动机的电磁转矩和电枢电流由直流电动机的总阻转矩决定。 2. 如果用直流发电机作为直流电动机的负载来测定电动机的特性(见图3 - 33)，就会发现，当其他条件不变，而只是减小发电机负载电阻RL时，电动机的转速就下降。试问这是什么原因 3. 一台他励直流电动机，如果励磁电流和被拖动的负载转矩都不变，而仅仅提高电枢端电压，试问电枢电流、转速变化怎样 答：最终电枢电流不变，转速升高 4. 已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110 V，额定运行时的电枢电流Ia=0.4 A，转速n=3600 r/m in, 它的电枢电阻Ra=50 Ω，空载阻转矩T0=15 m N·m。试问该电动机额定负载转矩是多少 5. 用一对完全相同的直流机组成电动机—发电机组，它们的励磁电压均为110 V，电枢电阻 Ra=75 Ω。已知当发电机不接负载，电动机电枢电压加110 V时，电动机的电枢电流为0.12 A，绕组的转速为4500 r/m in。试问： (1) 发电机空载时的电枢电压为多少伏 (2) 电动机的电枢电压仍为110 V，而发电机接上0.5 kΩ的负载时，机组的转速n是多大(设空载阻转矩为恒值) 6. 一台直流电动机，额定转速为3000 r/m in。如果电枢电压和励磁电压均为额定值，试问该电机是否允许在转速n=2500 r/m in下长期运转为什么 答：不能，因为根据电压平衡方程式，若电枢电压和励磁电压均为额定值，转速小于额定转速的情况下，电动机的电枢电流必然大于额定电流，电动机的电枢电流长期大于额定电流，必将烧坏电动机的电枢绕组 7. 直流电动机在转轴卡死的情况下能否加电枢电压如果加额定电压将会有什么后果 答：不能，因为电动机在转轴卡死的情况小，加额定的电枢电压，则电压将全部加载电枢绕组上，此时的电枢电流为堵转电流，堵转电流远远大于电枢绕组的额定电流，必将烧坏电动机的电枢绕组。 8. 并励电动机能否用改变电源电压极性的方法来改变电动机的转向 答：不能，改变电动机的转向有两种方法：改变磁通的方向和改变电枢电流的方向，如果同 电机与拖动试卷及参考答案 一、、填空题（每空1分，共30分） 1．直流发电机中的电磁转矩方向与转子的旋转方向（相反），因此电磁转矩为（阻力）转矩；直流电动机中的电磁转矩方向与转子的旋转方向（相同），因此电磁转矩为（动力）转矩。 2．接触器主要由（电磁机构）、（触点系统）、（灭弧装置）等三大部分组成。 3．空气阻尼式时间继电器主要由（电磁机构）、（触点系统）和（延时机构）三部份组成。若要将通电延时型改成断电延时型，只需将（电磁机构翻转180度）。 4、用Y-△降压起动时,起动电流为直接用△接法起动时的（1/3）,所以对降低（起动电流）很有效。但启动转矩也只有直接用△接法启动时（1/3），因此只适用于空载或轻载启动。 5．反接制动时，当电机转速接近于（0）时，应及时（切断电源），防止电机（反转）。 6、伺服电动机为了防止（反转）现象的发生，采用（增大转子电阻）的方法。 7、步进电动机是一种把（电脉冲）信号转换成（角位移或线位移）信号的控制电机。8．分磁环的作用是使（产生的合成吸力始终大于弹簧的反作用力），以消除（衔铁的振动和噪声）现象；三相交流电磁机构是否需要分磁环（不需要）。 9．单相异步电动机定子绕组中产生的磁场是（脉动磁场），可分解为（正向旋转磁场）和（反向旋转磁场）两部分。 10．熔断器又叫保险丝，用于电路的（短路）保护，使用时应（串）接在电路中。二、判断题（每小题1分，共10分）。 （×）1．一台额定电压为220V的交流接触器在交流220V和直流220V的电源上均 可使用。 （×）2．三相笼型异步电动机的电气控制线路，如果使用热继电器作过载保护，就不必再装设熔断器作短路保护。 （×）3．交流电动机由于通入的是交流电，因此它的转速也是不断变化的，而直流电动机则其转速是恒定不变的。 （×）4．转差率S是分析异步电动机运行性能的一个重要参数，当电动机转速越快时，则对应的转差率也就越大。 （×）5．三相异步电动机不管其转速如何改变，定子绕组上的电压、电流的频率及转子绕组中电势、电流的频率总是固定不变的。 （×）6．使用并励电动机时，发现转向不对，应将接到电源的两根线对调以下即可。（×）7．电流、电压互感器属于特殊变压器。电压互感器二次侧禁止开路，电流互感器二次侧禁止短路。 （√）8．三相异步电动机在起动时，由于某种原因，定子的一相绕组断路，电动机还能起动，但是电动机处于很危险的状态，电动机很容易烧坏。 （√）9．刀开关安装时，手柄要向上装。接线时，电源线接在上端，下端接用电器。（×）10．单相电机一般需借用电容分相方能起动，起动后电容可要可不要。 三、简述题（每小题5分，共15分） 1．直流电动机为什么不能直接起动？如果直接起动会引起什么后果？（5分） 《电机与拖动》参考答案 2-1 （1） 切削功率: W FV P s m d n V r j j j n n L f f 38009.1*2000/9.1215.0*6067.241*22*602min /67.2412*5.1*21450321========= ππ （2） 电动机输出功率：W P P L 6.52129 .0*9.0*9.038003212===ηηη （3） 系统总飞轮转矩： 22222222 322212 22212212 22.55.425.03.05.05.32*5.1*295.1*27.2225.3m N j j j GD j j GD j GD GD GD d c b a =+++=+++=+++= （4） 电动机电磁转矩： M N j j j FD T T L .29.349 .0*9.0*9.0*2*5.1*22/15.0*20002/3213213212====ηηηηηη （5） 不切削时的电动机电磁转矩： 忽略损耗时的电动机电磁转矩 M N j j j FD T .252 *5.1*22/15.0*20002/'3212=== 传动机构阻转矩：M N T T T .29.92529.34'220=-=-= 加速时电动机转矩：M N dt dn GD T T .19800*375 55.429.937520=+=+= 2-2 （a ） 减速dt dn GD T T L 3752=- （b ） 减速dt dn GD T T L 3752=-- （c ） 加速dt dn GD T T L 3752=+ （d ） 减速dt dn GD T T L 3752=-- 控制电机复习题答案111 一、填空题 1. 控制电机主要是对控制信号进行传递和变换，要求有较高的控制性能，如要求运行可靠 动作迅速准确度高等。 2. 单相异步电动机的类型主要有反应式永磁式磁滞式 3. 磁滞式同步电动机最突出的优点是能够自启动而且启动转矩很大。 4. 40齿三相步进电动机在双三拍工作方式下步距角为3，在单、双六拍工作方式下步距角为 1.5。 5. 交流伺服电动机的控制方式有变极变频变转差率。 6. 自整角机是一种能对角度偏差自动整步的感应式控制电机，旋转变压器是一种输出电 压随角度变化的信号元件，步进电动机是一种把脉冲信号转换成角位移或直线位移的执行元件，伺服电动机的作用是将输入电压信号转换为轴上的角位移或角速度输出。 7. 无刷直流电动机转子采用永磁体，用电子开关线路和位置传感器组成的电子换向器 取代有刷直流电动机的机械换向器和电刷。 8. 直线电机按照工作原理来区分，可分为直线感应电机、直线直流电机和直线同步电机 三类。 9. 自整角机是一种能对角度偏差自动整步的感应式控制电机，它通过电的方式在两个或 两个以上无电联系的转轴之间传递角位移或使之同步旋转。 10.光电编码器按编码原理分有绝对式和增量式两种。 11.异步测速发电机性能技术指标主要有线性误差、相位误差、剩余电压和输出斜率。 12 同步电动机转子上的鼠笼绕组可起启动和阻尼作用。 13.小功率同步电动机可分为反应式永磁式磁滞式等。 14.反应式电磁减速同步电动机定转子齿数应满足_______，转速公式为_______；励磁式电 磁减速同步电动机定转子齿数应满足_______，转速公式为_____。 15. 电机产生过度过程的主要原因是电机中存在两种惯性：机械电磁。 16. 罩极式单相异步电动机的旋转方向总是固定不变的由罩住的部分向未罩住的方向旋转。 17.直流伺服电动机的电气制动有能耗回馈反接。 二、选择题 1．伺服电动机将输入的电压信号变换成（ D ），以驱动控制对象。 A.动力 B.位移 C.电流 D.转矩和速度 2.交流伺服电动机的定子铁芯上安放着空间上互成（ B ）电角度的两相绕组，分别为励磁绕组和控制绕组。 A.0o B. 90o C. 120o D.180o 3.为了减小（ C ）对输出特性的影响，在直流测速发电机的技术条件中，其转速不得超过规定的最高转速。 A.纹波 B.电刷 C.电枢反应 D.温度 4.在交流测速发电机中，当励磁磁通保持不变时，输出电压的值与转速成正比，其频率与转速（ D ）。 A.正比 B.反比 C.非线性关系 D.无关 5.影响交流测速发电机性能的主要原因是（ B ）。 A.存在相位误差 B.有剩余电压 C.输出斜率小 D.以上三点 6.步进电机是利用电磁原理将电脉冲信号转换成（ C ）信号。 A.电流 B.电压 C. 位移 D.功率 1、请用电压平衡方程式解释机械特性下倾曲线？*的电压平衡方程为Ua=Ea+IaRa=Cgφn+TRa/Ct φ，在*的电枢电压不变的情况下，转速增大，则*的电磁转矩必然减小，电磁转矩增大，则*的转速必然减小。所以，*的机械特性是一条下倾的曲线。机械特性曲线的硬度反映了直流*的转速随转矩Tem的改变而变化的程度。 2、空载，调节特性有无死区？有，因为及时*不带负载，*也有空载阻转矩，死区电压Ua0=T2R2/CTφ不为零。调节特性死区的大小与电枢回路的电阻和总阻转矩有关。 3、影响直流伺服*机械时间常数的因素有哪些？（1）τm与电枢电阻Ra的大小成正比。为了减少*的机械时间常数，应尽可能减小电枢电阻。（2）τm与*电枢的转动惯量J的大小成正比。为了减小*的机械时间常数τm，宜采用细长型的的电枢或者采用空心杯电枢、盘形电枢，以获得尽可能小的J值。（3）τm与*的每极气隙磁通的平方成反比。为了减小*的机械时间常数τm，应增加每个电极气隙的磁通，即提高气隙的磁密。 4、简述PWM调速原理。在电源电压不变的情况下，电枢的端电压平均值Ua取决于占空比α的大小，改变α的大小，就可以改变Ua的平均值，从而达到调速的目的。 5、位置传感器在无刷直流*中起到什么作用？常见的位置传感器有哪些类型？它们的检测位置的传感原理分别是什么？将转子磁钢位置变成电信号去控制电子开关线路，从而使定子各相绕组以一定的次序导通，定子相电流随转子位置的变化而按一定的次序换相。种类及原理：电磁式位置传感器：利用电磁效应来实现转子位置测量；光电式位置传感器：利用光电效应制成的；磁敏式位置传感器：霍尔效应和磁阻效应。 6、三相星形连接两两导通方式与三相三角形连接三三导通方式？三相星形连接二二导通方式是指每一瞬间只有两个功率管导通，每隔60°换相一次，每次换相一个功率管，桥臂之间左右换相，每个功率管导通120°。三相三角形连接三三导通方式是指每一瞬间均有三个功率管同时导通，每隔60°电角度换相一次，每次换相一个功率管，一个桥臂上下管之间换相，每个功率管导通180°。两者结果相似，不同的是当绕组为Y连接两两通电，为两项绕组相串联，而当三角形连接三三通电时，则为两绕组并联。 1.正、余弦旋转变压器在负载时，输出电压为什么会发生畸变？解决？正、余弦输出绕组产生的感应磁场对于原磁场是一种干扰，它会影响正、余弦输出绕组的输出电压；正、余弦旋转变压器在负载时输出电压发生畸变的根本原因在于负载电流产生的交轴磁场，要消除输出电压的畸变，就必须在负载时对*中的交轴磁场予以补偿。可采用一次侧补偿和二次侧补偿两种方法。 2.简要说明一次侧补偿线性旋转变压器工作原理。根据电磁感应法则，感应磁场总是抵触产生它的原磁场的。通常交轴绕组阻抗选择为很小的值，它使交轴绕组接近于短路状态，这样交轴绕组感应电势将会产生较大的交轴绕组感应电流，进而产生较大的交轴绕组感应磁场。较大的交轴绕组感应磁场产生较大的抵消作用，具有很强的去磁作用，致使总的交轴磁场趋于零，从而消除了输出电压的畸变。 3.试比较正、余弦旋转变压器中，二次侧补偿和一次侧补偿各有哪些特点？一次侧补偿特点：当正弦输出绕组接入负载阻抗后，这时虽有负载电流通过该绕组，其负载电流所产生的磁场的交轴分量可以被交轴绕组完全抵消。二次侧补偿特点：当余弦输出绕组接入某一阻抗后，正弦输出绕组中的负载阻抗也就不能任意改变了，这个限制了二次侧补偿的应用范围。 1.简要说明力矩式自整角接收机中的整步转矩是怎样产生的？哪些因素有关？接收机的感应磁场与原来的直轴磁场相互作用产生某种动作。当力矩式自整角机失调角为θ时，作用在*轴上的电磁转矩称为整步转矩，从本质来说，它是由三个整步绕组中的感应电流和直轴磁场相互作用而产生的。 2. 简要说明自整角变压器整步绕组合成磁势的性质和特点。从物理本质上来看,控制式自整角机的发送机定子合成磁场轴线在励磁绕组轴线上,是由于定子三相绕组是对称的(接收机定子三相绕组作为它的对称感性负载).如果把发送机励磁绕组作为初级,定子三相绕组作为次级,两侧的电磁关系类似一台变压器.因此,可以推想,发送机定子合成磁势必定对励磁磁场起去磁作用.当励磁电流的瞬时值增加时,发送机定于合成磁势的方向必定与励磁磁场的方向相反.合成磁势的特点主要有:(1)合成磁场在励磁绕组轴线上,它的方向和励磁磁场的方向相反.(2)由于合成磁场的位置在空间固定不变,其大小又是时间的正弦函数，所以合成磁场是一个脉振磁场.(3) 红色为重点（2016 年考题） 第一章 1-2 仓库大门自动控制系统原理示意图。试说明系统自动控制大门开闭的工作原理，并画出系统方框图。 解当合上开门开关时，电桥会测量出开门位置与大门实际位置间对应的偏差电压，偏差电压经放大器放大后，驱动伺服电动机带动绞盘转动，将大门向上提起。与此同时，和大门连在一起的电刷也向上移动，直到桥式测量电路达到平衡，电动机停止转动，大门达到开启位置。反之，当合上关门开关时，电动机反转带动绞盘使大门关闭，从而可以实现大门远距离开闭自动控制。系统方框图如下图所示。 1-4 题1-4 图为水温控制系统示意图。冷水在热交换器中由通入的蒸汽加热，从而得到一定温度的热水。冷水流量变化用流量计测量。试绘制系统方块图，并说明为了保持热水温度为期望值，系统是如何工作的？系统的被控对象和控制装置各是什么？ 解工作原理：温度传感器不断测量交换器出口处的实际水温，并在温度控制器中与给定温度相比较，若低于给定温度，其偏差值使蒸汽阀门开大，进入热交换器的蒸汽量加大，热水温度升高，直至偏差为零。如果由于某种原因，冷水流量加大，则流量值由流量计测得，通过温度控制器，开大阀门，使蒸汽量增加，提前进行控制，实现按冷水流量进行顺馈补偿，保证热交换器出口的水温不发生大的波动。 其中，热交换器是被控对象，实际热水温度为被控量，给定量（希望温度）在控制器中设定；冷水流量是干扰量。 系统方块图如下图所示。这是一个按干扰补偿的复合控制系统。 1-5 图为工业炉温自动控制系统的工作原理图。分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量及各部件的作用，画出系统方框图。 解加热炉采用电加热方式运行，加热器所产生的热量与调压器电压Uc 的平方成正比，Uc 增高，炉温就上升，Uc 的高低由调压器滑动触点的位置所控制，该触点由可逆转的直流电动机驱动。炉子的实际温度用热电偶测量，输出电压Uf。Uf 作为系统的反馈电压与给定电压Ur 进行比较，得出偏差电压Ue，经电压放大器、功率放大器放大成au 后，作为控制电动机的电枢电压。 在正常情况下，炉温等于某个期望值T° C，热电偶的输出电压Uf 正好等于给定电压Ur。此时，Ue=Ur-Uf=0， 故U1=Ua=0，可逆电动机不转动，调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上，使Uc 保持一定的数值。这时，炉子 散失的热量正好等于从加热器吸取的热量，形成稳定的热平衡状态，温度保持恒定。 当炉膛温度T° C 由于某种原因突然下降（例如炉门打开造成的热量流失），则出现以下的控制过程,控制的结果是使炉膛温度回升，直至T°C 的实际值等于期望值为止。 系统中，加热炉是被控对象，炉温是被控量，给定量是由给定电位器设定的电压ru （表征炉温的希望值）。系 统方框图见下图。 注意:方框图中被控对象和被控量放在最右边,检测的是被控量,非被控对象 第二章 2-2 设机械系统如图2—57 所示，其中x i 为输入位移，x o为输出位移。试分别列写各系统的微分方程式及传递函数。 第二章 直流电动机的电力拖动 2.1 答：由电动机作为原动机来拖动生产机械的系统为电力拖动系 统。一般由电动机、生产机械的工作机构、传动机构、控制设备及电源几部分组成。电力拖动系统到处可见，例如金属切削机床、桥式起动机、电气机车、通风机、洗衣机、电风扇等。 2.5 答：电动机的理想空载转速是指电枢电流I a =0时的转速， 即 。实际上若I a =0，电动机的电磁转矩T em =0，这 时电动机根本转不起来，因为即使电动机轴上不带任何负载,电机本身也存在一定的机械摩擦等阻力转矩（空载转矩）。要使电动机本身转动起来，必须提供一定的电枢电流I a0（称为空载电流），以产生一定的电磁转矩来克服这些机械摩擦等阻力转矩。由于电动机本身的空载摩擦阻力转矩很小，克服它所需要的电枢电流I a0及电磁转矩T 0很小，此所对应的转速略低于理想空载转速，这就是实际空载转速。实际空载转速为简单地说，I a =0是理想空载，对应的转速n 0称为理想空载转速；是I a = I a0实际空载，对应的转速n 0’的称为实 际空载转速，实际空载转速略低于理想空载转速。 Φ=N e N C U n 0T C C R C U I C R C U n N T e a N e N a N e a N e N 0 200ΦΦΦΦ-=-=' 2.7答：固有机械特性与额定负载转矩特性的交点为额定工作点，额 定工作点对应的转矩为额定转矩，对应的转速为额定转速。理想空载转速与额定转速之差称为额定转速降，即： 2.8 答：电力拖动系统稳定运行的条件有两个，一是电动机的机械 特性与负载的转矩特性必须有交点；二是在交点（T em =T L ）处， 满足 ，或者说，在交点以上（转速增加时）,T em 控制电机第三版课后习题答案 第二章 1. 为什么直流发电机电枢绕组元件的电势是交变电势而电刷电势是直流电势? P25 2. 如果图 2 - 1 中的电枢反时针方向旋转，试问元件电势的方向和A、 B 电刷的极性如何? P7 3. 为了获得最大的直流电势，电刷应放在什么位置? 为什么端部对称的鼓形绕组(见图 2 - 3)的电刷放在磁极轴线上? P9-10 4. 为什么直流测速机的转速不得超过规定的最高转速? 负载电阻不能小于给 定值? P23 5. 如果电刷通过换向器所连接的导体不在几何中性线上，而在偏离几何中性线α角的直线上，如图 2 - 29 所示，试综合应用所学的知识，分析在此情况下对测速机正、反转的输出特性的影响。(提示: 在图中作一辅助线。)正反向特性不一致。 6. 具有 16 个槽， 16 个换向片的两极直流发电机结构如图 2 - 30 所示。 (1) 试画出其绕组的完整连接图; (2) 试画出图示时刻绕组的等值电路图; (3) 若电枢沿顺时针方向旋转，试在上两图中标出感应电势方向和电刷极性; (4) 如果电刷不是位于磁极轴线上，例如顺时针方向移动一个换向片的距 离，会出现什么问题? 4321161514N514 a,,1A513B 6132第三章 67891011121. 直流电动机的电磁转矩和电枢电流由什么决定? 答 直流电动机的电枢电流不仅取决于外加电压和本身的内阻，而且还取决于与转速成正比的反电势(当?=常数时) 根据转矩平衡方程式，当负载转矩不变时，电磁转矩不变; 加上励磁电流If 不变，磁通Φ不变，所以电枢电流Ia也不变，直流电动机的电磁转矩和电枢电流由直流电动机的总阻转矩决定。 2. 如果用直流发电机作为直流电动机的负载来测定电动机的特性(见图 3 - 33)，就会发现，当其他条件不变，而只是减小发电机负载电阻RL时，电动机的转速就下降。试问这是什么原因? RITTIn,,,,,,,,,,, La发发发电电1223. 一台他励直流电动机，如果励磁电流和被拖动的负载转矩都不变，而仅仅提高电枢端电压，试问电枢电流、转速变化怎样? 答:最终电枢电流不变，转速升高 4. 已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110 V，额定运行时的电枢电流Ia=0.4 A，转速n=3600 r/min, 它的电枢电阻Ra=50 Ω，空载阻转矩T0=15 mN?m。试问该电动机额定负载转矩是多少? 直流电机厚的低碳钢板叠压而成，而电枢铁芯必须要用3mm为什么直流电机主磁极一般只要用1. 的硅钢片叠压而成？0.35mm ，故可以厚0答：涡流损耗，直流电机主磁极没有交变电流，涡流损耗几乎为，故硅钢片厚度d点，但电枢铁芯存在交变电流，为了减小涡流损耗所以应减小硅钢片厚度应尽可能的薄。为什么直流电机的机壳上不需要安装散热片？2. 答：直流电机定子中没有交变电流，不产生交变磁场，铁耗几乎为零，不需要散热片。的直流发电机改为电动机运行，则其额定功率将大于、等于、30kW将一台额定功率为3. ？为什么？还是小于30kW ，对于电动机：答：小于。对于发电机：。试判断下列情况下，电刷两端的电动势是交流还是直流？①磁极固定，电刷和换向片、4. 电枢同时旋转；②电枢和换向片不动，电刷与磁极同时旋转。而电枢与电刷和磁极要直流电机工作的基本条件是：电刷与磁极要保持相对静止关系，答： 2）电刷两端电压性质是直流。（1）电刷两端电压性质是交流（保持相对运动关系。因此，电刷正常情况下应该放在什么位置？为什么？5. 答：换向器上的几何中性线，确保空载时通过正负电刷引出的电动势最大。为什么电枢绕组的并联支路数永远是偶数？6.。故并联支路数永2p。单叠绕组：a=p，并联支路数为答：单波绕组：a=1，并联支路数为2远为偶数。则电机铜耗、若转速下降，一台他励直流发电机，在励磁电流和电枢电流不变的条件下，7. 铁耗、机械损耗、电枢电动势、电磁功率、电磁转矩、输出功率、输入功率如何变化？ ，下降，机械损耗下降。f下降，铁耗减小。n铜耗不变。答：，n下降， 下降，电枢电动势下降。，E下降，，电磁转矩不变。n 输出功率下降。，下降，输入功率下降。他励直流发电机能否持续稳态短路？并励直流发电机是否可以？为什么？8. 答：否，可以。由图可知他励直流发电机短路U非常大，会烧坏电机，不能持续稳态短路。时，I他励U并励直流发电机短路时，电流很小，不会烧坏电0U N机，所以可以持续稳态短路。并励 0II N9.如果一台他励直流发电机，如果不小心将50Hz的交流电源接在励磁绕组上，则将获得一个什么样的输出电压？ 答：获得f=100Hz的交变电压。 10.试证明：如果有一台直流电机，其电枢铁芯既可嵌放单叠绕组也可嵌放单波绕组，只要10 《电机与控制》作业二（含习题解答） 1.一般单相异步电动机若无起动绕组时，能否自行起动？ 一般单相异步电动机无起动绕组时，是不能自行起动的。因为单相绕组通入正弦交 流电，只能建立随电源频率交变的脉振磁场，而不是旋转磁场，不可能使转子产生转矩。 2.一台定子绕组Y接的三相鼠笼式异步电动机轻载运行，若一相引出线突然断线，电动机还能否继续运行？停下来后能否重新起动？为什么？ 一台定子绕组Y接的三相鼠笼式异步电动机轻载运行，若一相引出线突然断线，电 动机会继续运行，但此时旋转磁场已由园形旋转磁场变成椭园形旋转磁场，转子的转矩变小，轻载可能继续运行，重载就可能带不动了。同样道理，若电动机停下来再重新起动，也要看轴上负载的大小，起动转矩若大于负载转矩电动机可以转起来，如果起动转矩小于负载转矩电动机就可能转不起来。 3.简述罩极式单相异步电动机的工作原理。罩极式单相异步电动机的转向如何确定？若不拆卸重新装配转子，是否可以使其反转？这种电动机的主要优缺点是什么？ 罩极式异步电动机的罩极部分与未罩部分产生的磁通之间，在空间相差一个电角 度，在时间上也差一个电角度，会在气隙中产生椭园形旋转磁场，切割转子导条建立转矩，而使电动机运转。电动机的旋转方向总是从超前相绕组的轴线，转向滞后相绕组的轴线，若不拆卸重新装配转子，电动机是不可能反转的。这种罩极式异步电动机的优点是结构简单、制造方便、价格便宜，常用于小风扇、电唱机等起动转矩要求不大的场合；其缺点是只能单方向运转。 4.电容分相式单相异步电动机有哪几种不同型式，各有什么优缺点？如何改变电容分相式单相异步电动机的转向？ 电容分相式单相异步电动机分为电容起动异步电动机、电容运转异步电动机和电容 起动与运转异步电动机三种。电容起动异步电动机所配电容使电动机在起动时旋转磁场是园形的，可产生较大的起动转矩。电容运转异步电动机所配电容使电动机在运转时旋转磁场是园形的，在运转时可产生较大的拖动转矩。电容起动与运转异步电动机配两个电容，使电动机在起动和运转时都可得到比较好的性能。 把工作绕组或起动绕组中的任一个绕组接电源的两个端子对调，即可实现电机的反转。 5.单相异步电动机主要分哪几种类型？ 单相异步电动机分为分相电动机和罩极电动机两大类。 6. 直流伺服电动机的励磁电压和电枢控制电压均维持不变，而负载增加时，电动机的转速、电枢电流和电磁转矩将如何变化？ 直流伺服电动机的励磁电压和电枢控制电压均维持不变，而负载增加时，电动机的 转速将下降，电枢电流和电磁转矩都会增大。 第一章 1 . 1 一台直流电动机的数据为:额定功率N P =25 kW ,额定电压N U =220 V ,额定转速 N n =1 500 r /min,额定效率N η =86 .2 %。试求: ( 1 )额定电流N I ; ( 2 )额定负载时的输入功率N P 1 。 解：（1）直流电动机的:额定功率 N N N N I U P η= A U P I N N N N 83.131862 .022010253 =??== η （2） KW P P N N N 29862 .025 1== =η 1 . 2 一台直流发电机的数据为:额定功率N P =12 kW ,额定电压N U =230 V ,额定转速 N n =1 450 r /min,额定效率N η=83 .5 %。试求: ( 1 )额定电流N I ; ( 2 )额定负载时的输入功率N P 1 。 解：（1）直流发电机的:额定功率 N N N I U P = A U P I N N N 17.52230 10123=?== （2）KW P P N N N 37.14835 .012 1== =η 1 . 3 一台直流电机,已知极对数p= 2 ,槽数Z 和换向片数K 均等于22 ,采用单叠绕组。 ( 1 )计算绕组各节距; ( 2 )求并联支路数。 解：（1）第一节距 54 2 42221=-=±= εp Z y ,为短距绕组。 单叠绕组的合成节距及换向器节距均为1,即1==K y y 第二节距41512=-=-=y y y (2) 并联支路数等于磁极数,为4。 1 . 4 一台直流电机的数据为:极数 2 p=4 ,元件数S=120 ,每个元件的电阻为0 . 2 Ω。当转速为1 000 r /min 时,每个元件的平均感应电动势为10 V ,问当电枢绕组为单叠或单波绕组时,电刷间的电动势和电阻各为多少? 解：当电枢绕组为单叠绕组时, 绕组并联支路数等于磁极数,为4,每一条支路串联的元件数为30, 换向器上放置4个电刷,假设一个电刷短路一个元件, 每一条支路有一个元件被短路,则电刷间的电动势为 a E =29?10=290V ; 每一条支路的电阻为 Ω=?=8.52.029R ,4条并联支路的电阻,即电刷间的电阻为 Ω=== 45.14 8 .54R R a 当电枢绕组为单波绕组时, 绕组并联支路数为2,每一条支路串联的元件数为60, 换向 器上可以放置4个电刷,至少短路4个元件,则电刷间的电动势为 V E a 5801058=?= 每一条支路的电阻为 Ω=?=6.112.058R 电刷间的电阻为 Ω===8.52 6.112R R a 1 . 5 已知一台直流电机的极对数p= 2 ,元件数S= Z = K=21 ,元件的匝数c N =10 ,单波绕组,试求当每极磁通Φ=1 . 42 × 2 10-Wb,转速n =1 000 r /min 时的电枢电动势为多少? 解：单波绕组并联支路对数a=1, 电枢总导体数420102122=??==C SN N 电枢电动势 V n a pN E a 8.198********.11 604202602=?????=Φ=- 1 . 6 一台直流电机,极数 2 p=6 ,电枢绕组总的导体数N=400 ,电枢电流a I =10 A ,气隙每极磁通Φ=0 . 21 Wb 。试求采用单叠绕组时电机的电磁转矩为多大?如把绕组改为单波绕组,电机试题库(含答案1107)
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