电机及拖动基础试题及试卷2010.12。_(5)

βm
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Z sh =
U sh U sh = I sh I1N
短路电阻
Rsh =
短路电抗
2 2 X sh = Z sh − Rsh
8 变压器的外特性和电压变化率
19
电压变化率的实用计算公式
∆U % = β
I1N ( Rsh cos ϕ 2 + X sh sin ϕ 2 ) ×100% U1N I I
变压器的负载系数 9 变压器的效率特性 变压器的总损耗为
分析变压器内部的电磁关系可采用三种方法： 基本方程式、 等效电路 和相量图
☆。
16
6 变压器带负载时的相量图
17
7 变压器的参数测定 (1) 空载试验 调压器 TC 加上工频的正弦交流电源， 调节调压器的输出电压使其等 于额定电压 U1N ，然后测量 U1 、I0 、U20 及空载损耗 P0
由于空载电流 I0 很小，绕组损耗 I02R 很小，所以认为变压器空载 时的输入功率 P0 完全用来平衡变压器的铁心损耗，即 P0 ≈ Δ pFe 。
☆
随着电流的增大，其输出电压下降。这是因为：① 随着发电机的负 载增加，其电枢反应的去磁效应增强，使每极磁通量减小，导致电枢 电动势下降。② 电枢回路电阻上的电压将随着电流上升而增大，使 发电机的输出电压下降。 13 效率 他励直流发电机带负载运行时，其损耗中仅电枢回路的铜耗与电流 Ia 的平方成正比，称为可变损耗；其他部分损耗与电枢电流无关， 称为不变损耗。当负载较小时，Ia 也较小，此时发电机的损耗是以 不变损耗为主，但因输出功率小而效率低；随着负载增加，P2 增大 而效率上升，当可变损耗与不变损耗相等时效率达到最大值。
☆
14
第五章
1 变压器的基本原理与结构 变压器的主要组成是铁心和绕组
变压器
U1 E N = 1 = 1 =k U2 E2 N2
2 变压器的额定参数 额定电压 U1N 和 U2N 单相变压器 三相变压器 额定电流 I1N 和 I2N 额定容量 SN
S N = U 2N I 2N = U1N I1N
S N = 3U 2 N I 2 N = 3U1N I1N
n=−
Ra + Reb Te CeΦN CTΦN
n=−
Ra + Reb Ia CeΦN
10
Reb ≥
B 能耗制动运行状态
UN − Ra λI N
(2)反接制动 A 电枢反接制动
U R + Rrb n=− N − a T 2 e CeΦN CeCTΦN
Rrb ≥
2U N λI N
11
B 倒拉反接制动
电机与拖动基础总复习
试题类型 一、填空题（每题 2 分，共 20 分） 二、判断题（每题 2 分，共 20 分） 三、单项选择题（每题 2 分，共 20 分） 四、简答题（三题，共 15 分） 五、计算题（三题，共 25 分）
第一章
电机的基本原理
1．按电机供电电源的不同，可以分为直流电机和交流电机两大类。 2． 把穿过某一截面 S 的磁力线根数被称为磁通量 Φ。 在均匀磁场中， 把单位面积内的磁通量称为磁通密度 B。 3．非导磁材料，比如：铜、橡胶和空气等，具有与真空相近的导磁 率，因此在这些材料中，磁场强度 H 与磁通密度 B 的关系是线性的。 在导磁材料中，磁场强度 H 与磁通密度 B 的关系不是线性的。 4．磁通与电压之间存在如下关系： 1）如果在闭合磁路中磁通随时间而变化，那么将在线圈中感应 出电动势；
☆
☆
3
☆7 直流电机的电枢电压方程和电动势： U
直流电机电磁转矩 8 直流电动机功率方程
a
= Ea + Ra I a
Ea = CeΦn
Te = CTΦI a
P 1 = P f +P a = ∆pCuf + ∆pCua + P em = ∆pCu + ∆pFe + ∆pm + ∆padd + P 2 = P 2 + Σ∆p
☆3．生产机械的负载转矩特性：
☆4．拖动系统稳定运行的充分必要条件: T =T
e
e < L L 且 dn dn
dT
dT
5 电动机工作在电动状态飞轮矩的折算
TL =
η cω ωL
′ TL
=
′ TL jLη c
☆
2
第三章 直流电机原理
1．直流电动机主要由定子、转子、电刷装置、端盖、轴承、通风冷 却系统等部件组成。 定子由机座、主磁极、换向极、电刷装置等组 成。转子（又称电枢）由电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴和风扇 等组成。 2．直流电机的绕组有五种形式：单叠绕组、单波绕组、复叠绕组、 复波绕组和蛙绕组（叠绕和波绕混合绕组） 。 3 极距、绕组的节距（第一节距、第二节距、合成节距）的概念和
β=
1
I1 N
=
2
I2N
∑ P = ∆p
Cu
+ ∆pFe = β 2 PshN + P0
短路损耗（铜损耗）Psh 变压器效率的实用计算公式
η/ηmax
1.0 0.8 0.6 0.4 0.2
空载损耗 P0
P0 + β 2 PshN − η = 1 β S cos ϕ + P + β 2 P ×100% N 2 0 shN
3 一次、二次绕组感应电动势
= − j 4.44 f N Φ E 1 1 1 m = − j 4.44 f N Φ E
2 1 2
m
4 变压器负载时的基本方程式和等效电路 =NI N1 I 0 1 1 + N2I2 = −E +I Z U 1 1 1 1 U 2 = E2 − I 2 Z 2 = −I Z E 1 0 f E1 = kE2 =I Z U 2 2 L
9
（3） 弱磁调速
特点：
☆☆
<< Ia ，因而控制方便，能量损耗小；
1）由于励磁电流 I f
2）可连续调节电阻值，以实现无级调速； 3）在基速以上调速，由于受电机机械强度和换向火花的限制，转速 不能太高，一般约为（1.2~1.5）nN ，特殊设计的弱磁调速电动机， 最高转速为（3~4）nN ，因而调速范围窄。 5 他励直流电动机的制动 常用的电气制动方法有能耗制动、反接制动、回馈制动三种。 （1）能耗制动 A 能耗制动过程
☆
5
第四章 直流电机拖动基础
1 他励直流电动机的机械特性
☆
n=
U a − I a ( Ra + R ) U R +R Te = n0 − βTe = a − a C eΦ C eΦ C e C T Φ 2
2 人为机械特性
☆
（1）改变电枢电压 一组平行曲线 （2）减小每极气隙磁通 特性曲线倾斜度增加， 电动机的转速较原来有所提高， 整个特性曲线 均在固有机械特性之上
☆
Rrb ≥ 2U N λI N
UN Ra + Rrb n= − T 2 e CeΦN CeCTΦN
12
(3)回馈制动 A 正向回馈制动 在调压调速系统中， 电压降低的幅度稍大时， 会出现电动机经过第二 象限的减速过程
电动车下坡时，将出现正向回馈制动运行
13
B 反向回馈制动运行
6 他励直流电动机的四象限运行
关系。 因此其主要特点 4 单叠绕组把每个主磁极下的元件串联成一条支路， 是绕组的并联支路对数 a 等于极对数 np。 直流电机在主极建立了主磁场， 当电枢绕组中通过电流 5 电枢反应： 时，产生电枢磁动势，也在气隙中建立起电枢磁场。这时电机的气隙 中形成由主极磁场和电枢磁场共同作用的合成磁场。 这种由电枢磁场 引起主磁场畸变的现象称为电枢反应。 6 直流电机的励磁方式：
☆
Zf ≈ Z0 = U1 I0
励磁电阻
励磁阻抗
Rf =
∆pFe P0 ≈ 2 I 02 I0
励磁电抗 (2)
X f = Z f2 − Rf2
电压比
k≈
U1 U 20
短路试验
短路试验时， 用调压器 TC 使一次侧电流从零升到额定电流 I1N， 分别测量其短路电压 Ush 、短路电流 Ish 和短路损耗 Psh ，并记录 试验时的室温θ（℃） 。
☆
☆
2）感应电动势的大小与磁通的变化率成正比。 5．电机作为一种机电能量转换装置能够将电能转换为机械能ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ也能 将机械能转换为电能。由于机械系统和电气系统是两种不同的系统， 其能量转换必须有一个中间媒介， 这个任务就是由气隙构成的耦合磁 场来完成的。
☆ ☆
1
6 铁心中的磁滞损耗和涡流损耗之和为铁心损耗。
18
由于短路试验时外加电压很低，主磁通很小， 所以铁耗和励磁电流 均可忽略不计，这时输入的功率（短路损耗）Psh 可认为完全消耗在 绕组的电阻损耗上，即 Psh ≈ΔpCu 。由简化等效电路，根据测量结 果，取 Ish ＝ I1N 时的数据计算室温下的短路参数。 短路阻抗
☆
∆pCu Psh ≈ 2 2 I sh I1N
9 直流电机工作特性
☆
10 直流电动机励磁回路连接可靠，绝不能断开
☆
一旦励磁电流 If = 0，则电机主磁通将迅速下降至剩磁磁通，若此时 电动机负载较轻，电动机的转速将迅速上升，造成“飞车”；若电动机 的负载为重载， 则电动机的电磁转矩将小于负载转矩， 使电机转速减 小，但电枢电流将飞速增大，超过电动机允许的最大电流值，引起电 枢绕组因大电流过热而烧毁。
6
（3）电枢回路串接电阻 n0=Const ；R 越大，曲线越倾斜
3 他励直流电动机的起动
☆
T N st
一般直流电动机拖动负载顺利起动的条件是： U T =C Φ I
I st =
N
st
R限制 a Ist（Ist ≤λ IN， λ 为电机的过载倍数） ； 1)
2) Tst ≥（1.1～1.2）TN ； 3) 起动设备简单、可靠。 （1）电枢回路串电阻起动
第二章 电力拖动系统动力学基础
1． 电力拖动系统一般由电动机、 生产机械的传动机构、 工作机构、 控制设备和电源组成， 通常又把传动机构和工作机构称为电动机的机 械负载。
☆
2．电力拖动运动方程的实用形式为Te − TL =
GD 2 d n 375 dt
由电动机的电磁转矩 Te 与生产机械的负载转矩 TL 的关系： 1）当 Te = TL 时， dn/dt = 0，表示电动机以恒定转速旋转或静 止不动，电力拖动系统的这种运动状态被称为静态或稳态； 2）若 Te ＞TL 时， dn/dt ＞0，系统处于加速状态； 3）若 Te＜TL 时， dn/dt ＜0，系统处于减速状态。 也就是一旦 dn/dt ≠ 0 ，则转速将发生变化，我们把这种运 动状态称为动态或过渡状态。
☆
15
5 绕组折算和“T”型等效电路
☆将变压器二次绕组折算到一次绕组时，电动势和电压的折算值等
于实际值乘以电压比 k，电流的折算值等于实际值除以 k，而电阻、 漏电抗及阻抗的折算值等于实际值乘以 k2。这样，二次绕组经过折 算后，变压器的基本方程式变为
=I +I ′ I 0 1 2 = −E +I Z U 1 1 1 1 ′ = E ′ − I ′ Z ′ U 2 2 2 2 Z E1 = − I 0 f ′ E1 = E2 ′ = I ′ Z ′ U 2 2 L
8
5）由于串接电阻上要消耗电功率，因而经济性较差，而且转速越低， 能耗越大。 （2） 调电压调速
特点是：
☆☆
1）由于调压电源可连续平滑调节，所以拖动系统可实现无级调速； 2）调速前后机械特性硬度不变，因而相对稳定性较好； 3）在基速以下调速，调速范围较宽，D 可达 10~20； 4）调速过程中能量损耗较少，因此调速经济性较好； 5）需要一套可控的直流电源。
4
11 自励发电方式能否建立空载电压是有三个条件
☆☆
（1）电机必须有剩磁，如果没有须事先进行充磁； （2）励磁绕组的极性必须正确，也就是励磁绕组与电枢并联时接线 要正确； （3）励磁回路的电阻不能太大，即其伏安特性的斜率 U/If 不能太
陡， 否则如果伏安特性的斜率太陡， 与发电机空载特性交点很低或无 交点，就无法建立空载电压。总之，自励发电机的运行首先要在空载 阶段建立电压，然后才能带负载运行。 12 他励直流发电机的外特性
7
（2）减压起动
4 他励直他励直流电动机的调速
☆调速范围、静差率、平滑性
（1）串电阻调速
n=
UN R +R T − a 2 e CeΦN CeCTΦN
特点：
☆☆
1）实现简单，操作方便； 2）低速时机械特性变软，静差率增大，相对稳定性变差； 3）只能在基速以下调速，因而调速范围较小，一般 D ≤ 2； 4）由于电阻是分级切除的，所以只能实现有级调速，平滑性差；