电机与拖动(试卷)含答案以及基础练习题答案.doc 18页

'《电机与电力拖动基础》试卷一答案一、填空题（每空1分，共20分）1、他励直流电动机的机械特性是指在电动机处于稳态运行的条件，转速和电磁转矩的关系。2、直流电动机的起动方法有：电枢回路串电阻和降压起动3、一台接到电源频率固定的变压器，在忽略漏磁阻抗压降的条件下，其主磁通的大小决定于输入电压的大小，而与磁路的基本无关，其主磁通与励磁电流成正比关系。4、变压器带负载运行时，若负载增大，其铁损耗将不变，铜损耗增大（忽略漏磁阻抗压降的影响）。5、当变压器负载（φ2>0˚）一定，电源电压下降，则空载电流I0减小，铁损耗PFe减小。6、采用短矩绕组绕组和分布绕组绕组可以有效的削弱谐波分量，同时使基波分量减小（增大和减小）。7、当s在0~1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驱动性质；在小于1范围内运行于发电机状态，此时电磁转矩性质为制动性质。8、三相异步电动机根据转子不同可分为笼型和绕线两类。二、判断题（每题2分，共20分）1、一台直流发电机若把电枢固定，而电刷与磁极同时旋转，则在电刷两端仍能得到直流电压。（对）2、直流电动机的人为特性都比固有特性软（错）18 3、直流电动机串多级电阻起动，在起动过程中，每切除一级起动电阻时，电枢电流都会突变。（对）4、一台变压器原边电压U1不变，副边接电阻性负载或接电感性负载，如负载电流相等，则两种情况下，副边电压也相等。（错）5、变压器在原边外加额定电压不变的情况下，副边电流大，导致原边电流也大，因此变压器的主磁通也大。（错）6、交流发电机正常发电以后可以断掉直流励磁电源。（错）7、改变电流相序可以改变三相旋转磁通势的转向。（对）8、不管异步电动机转子是旋转，还是静止，定、转子磁通势都是相对静止的（错）9、三相异步电动机的最大磁通势Tm的大小与转子电阻rm阻值无关。（对）10、三相异步电动机的变极调速只能用在笼型转子电动机上。（对）一、简答题（每题5分，共20分）1、简述异步测速发电机的剩余电压误差产生原因及解决办法？答：由于加工、装配过程中存在机械上的不对称及定子磁性材料性能的不一致性，使得测速发电机转速为零时，实际输出电压并不为零，此时的输出的电压叫剩余电压。剩余电压的存在引起的测量误差称为剩余电压误差。减小剩余电压误差的方法是选择高质量各方向性一致的磁性材料，在机加工和装配过程中提高机械精度，也可以通过装配补偿绕组的方法加以补偿。18 2、为什么采用短矩绕组可以改变电动势波形？图中实线表示表示整矩绕组情况，这时五次谐波磁场在线圈两个有效边中感应电动势大小相等，方向相反，沿线圈回路，正好相加。如果把节矩缩短1/5τ，如图中虚线所示，两个有效边中五次谐波电动势大小、方向都相等，沿回路正好抵消，合成电动势为零。3、试绘出单相变压器“T”型等效电路图。r1x1r2́x2́rmZĹxm4、电力拖动系统稳定运行的条件是什么？答：必要条件：电动机的机械特性与负载特性必须有交点，即Tem=TL.充分条件：在交点的转速以上存在TemTL.一、计算题（第一题10分，第二、三题每题15分，共40分）1、他励直流电动机的UN=220V,IN=207.5A,Ra=0.067Ω,试问：（1）直接起动时的起动电流是额定电流的多少倍?（2）如限制起动电流为1.5IN，电枢回路应串入多大的电阻？18 解：（1）直接起动的电流Ist=UN/Ra=220/0.067=3283.6AIst/IN=3283.6/207.5=15.8（2）Ist1=1.5×IN=1.5×207.5=311.25A=UN/(Ra+Rst)由此可得：Rst=0.64Ω2、一台三相笼型异步电动机的额定数据为：PN=125KW，Nn=1460r/min,UN=380V，Y联结，IN=230A，起动电流倍数ki=5.5，起动转矩倍数kst=1.1，过载能力λT=2.2，设供电变压器限制该电动机的最大起动电流为900A，问：（1）该电动机可否直接起动？（2）采用电抗器降压起动，起动电抗xst值应为多少？（3）串入（2）中的电抗器时能否半载起动？解：（1）直接起动电流为：Ist=kiIN=5.5×230A=1265A>900A所以不能采用直接起动。（2）定子串电抗器后，起动电流限制为900A则：α=Ist/I΄st=1265/900=1.4短路阻抗为：Zs=√rs2+xs2=UN/√3×Ist=380/√3×1265=0.173Ω所以rs=0.3Zs=0.3×0.173=0.052Ωxs=√Zs2-rs2=√0.1732-0.05220.165Ω应串接电抗值：xst=√α2xs2+(α2-1)rs2-xs=√1.42×0.1652+(1.42-1)×0.0522－0.165=0.072Ω（3）串入xst=0.072Ω时的起动转矩为18 T΄st=1/α2Tst=1/α2kstTN1=1.42×1.1×TN=0.56TN因为，T΄st=0.56TN>TN=0.5TN所以可以半载起动3、一台三相异步电动机接到50HZ的交流电源上，其额定转速nN=1455r/min，试求：（1）该电动机的极对数p；（2）额定转差SN；（3）额定转速运行时，转子电动势的频率。解：（1）因异步电动机额定转差率很小，故可根据电动机的额定转速nN=1455r/min,直接判断出最接近nN的气隙旋转磁场的同步转速n1=1500r/min,于是p=60f/n1=(60×50)/1500=2或p=60f/n1≈60f/n=(60×50)/1455=2.06取p=2（2）sN=(n1－n)/n1=(1500－1455)/1500=0.03（3）f2=sNf1=0.03×50HZ=1.5HZ《电机与拖动基础》习题第1章直流电机原理1-1一台并励直流发电机=16kW,=230V,=69.6A,=1600r/min,电枢回路电阻=0.128,励磁回路电阻=150,额定效率18 =85.5%.试求额定工作状态下的励磁电流、电枢电流、电枢电动势、电枢铜耗、输入功率、电磁功率。解：===1.53A=+=69.6+1.53=71.13A=+=230+=239.1V===647.6W==17kW输出功率===18.7kW1-2并励直流发电机=7.5kW，=220V，=40.6A，=3000r/min，Ra=0.213。额定励磁电流=0.683A,不计附加损耗，求电机工作在额定状态下的电枢电流、额定效率、输出转矩、电枢铜耗、励磁铜耗、空载损耗、电磁功率、电磁转矩及空载转矩。解：=-=40.6-0.683=40AP1===8932W===84%=9550=9550=24N·m=Ra=0.213=341W==150WWT=9550=9550=27N·m18 =27-24=3N·m1-3一台直流电动机，其额定功率PN=160kW，额定电压UN=220伏，额定效率ηN=90%，求该电动机的输入功率及额定电流。解：输入功率(kW)因为所以额定电流(A)第2章电力拖动系统的动力学2-1负载的机械特性又哪几种主要类型？各有什么特点？答：负载的机械特性有：恒转矩负载特性、风机、泵类负载特性以及恒功率负载特性，其中恒转矩负载特性又有反抗性恒转矩负载与位能性恒转矩负载，反抗性负载转矩的特点是它的绝对值大小不变，但作用方向总是与旋转方向相反，是阻碍运动的制动性转矩，而位能性转矩的特点是转矩绝对值大小恒定不变，而作用方向也保持不变。风机、泵类、负载特性的特点是其转矩与转速的二次方成正比即，这类生产机械只能单方向旋转。恒功率负载特性的特点是在不同速度下负载转矩与转速n差不多成反比即常数。2-2某他励直流电动机数据如下：PN=40kW，UN=220V，IN=210A，nN=750r/min。试计算其固有机械特性。解：(r/mim)18 2-3一台他励直流电动机，铭牌数据为，，，，试求：（1）固有机械特性并画在坐标纸上。（2）时的转速。（3）转速时的电枢电流。解：（1），，，，，。根据（1058，0）和（1000，606）两点可画出机械特性。（2）当时的转速：（3）当时的：。可见当时电动机运行在回馈制动状态。2-4电动机的数据同上题。试计算并画出下列机械特性：（1）电枢回路总电阻为时的人为特性。（2）电枢回路总电阻为的人为机械特性。（3）电源电压为，电枢回路不串入电阻时的人为机械特性。（4）电源电压为,电枢不串入电阻，时的人为机械特性。解：已知，，18 ，，。（1）电枢回路总电阻为时：，，根据（1058，0）和（529.3，606）两点可画出曲线1。（2）电枢回路总电阻为时：，，根据（1058，0）和（-1057，606）两点可画出曲线2。（3）电源电压为，时：，，根据（529，0）和（473，606）两点可画出曲线3。（4），，时：，，，根据（2115，0）和（2004，606/2）两点可画出曲线4。（图略）2-5型他励直流电动机，，，，，采用电枢串电阻分三级起动，最大起动电流为，试计算各级起动电阻值。解：，，，，18 ，满足要求。，，，，，。2-6他励直流电动机，，，，，采用降低电源电压及弱磁调速，要求最低理想空载转速，最高理想空载转速，试求：（1）时的最低转速及此时的静差率。（2）拖动恒功率负载时的最高转速。（3）调速范围。解：采用降低电源电压调速时对应于基速以下，基速以上采用弱磁调速。（1），，，，，。（2）拖动恒功率负载时应采用弱磁调速。，，，，，。（3）调速范围应将两种方法合并考虑。18 。2-7一台他励直流电动机，，，，，电动机原工作在额定电动状态下，已知最大允许电枢电流为，试求：（1）采用能耗制动停车，电枢中应串入多大电阻？（2）采用电压反接制动停车，电枢中应串入多大电阻？（3）两种制动方法在制动到时，电磁转矩各是多大？（4）要使电动机以的转速下放位能负载，，采用能耗制动运行时，电枢应串入多大电阻？解：（1），，（2）反接制动时：（3）采用能耗制动方法在制动到时，电磁转矩。采用电压反接制动方法在制动到时：（4）当时2-8一台他励直流电动机，，，，，，拖动一台起重机的提升机构，已知重物的负载转矩，为了不用机械闸而由电动机的电磁转矩把重物吊在空中不动，问此时电枢回路应串入多大电阻？解：重物吊在空中不动，则，。18 2-9他励直流电动机的数据为，，，，。系统总飞轮矩，在固有特性上从额定转速开始电压反接制动，制动的起始电流为。试求反抗性负载及位能性负载两种情况，求：（1）反接制动使转速自降到零的制动时间。（2）从制动到反转整个过渡过程的及的解析式，并大致画出过多过程曲线。解：（1），应串入电阻，，，。（2），，位能性负载，。反抗性负载18 试题纸课程名称：电机拖动基础适用专业年级：自动化04级考生学号：考生姓名：………………………………………………………………………………………………………一、填空、选择题（共54分）1、（2’）位能性负载的机械特性位于_____D________象限，反抗性负载的机械特性位于_______C_________象限。（A：I、II；B：IIIⅣ；C：I、III；D：I、Ⅳ）2、（2’）并励直流电动机，当电源反接时，其中的方向____A_________，转速方向_____B________。（A：反向；B：不变；C：不知道）3、（2’）直流电机的时运行于_____电动机_________________状态,时运行在_____发电机____________状态。4、（5’）他励直流电动机的励磁和负载转矩不变时，如降低电枢电压，则稳定运行的电枢电流将___不变______，电磁转矩将_____________不变_____，转速将___降低_____________，输入功率将___不变_______________，输出功率将___下降_______________。5、（2’）欲改变直流电动机的转向，可以___改变电枢电流方向_______或_______改变励磁电流方向_________。6、（3’）他励直流电动机恒转矩调速的方法有___电枢回路串电阻调速、降低电枢外加电压调速______,恒功率调速方法有__弱磁调速_________。7、（2’）他励直流电动机带额定负载转矩运行时,若要将转速调低,可用的方法是：(1)______电枢回路串电阻调速__________，(2)_____降低电枢外加电压调速___________，若要将转速调高，则可用的方法是______弱磁调速___________________。8、（2’）并励直流电动机运行时，如果增大电枢回路电阻，电动机的转速将____降低____________，如果增大励磁回路的电阻，电动机的转速将_____升高____________________。9、（2’）额定容量为560KVA，Y,d11接法的三相变压器，额定电压为10000/400V18 ，此变压器的变比=___14.43_________，副边额定电流=___808.29__________A。1、（2’）变压器的原副绕组套在同一铁心柱上，当同极性端同为首端时，原副绕组感应电势之间的相位差为________0______________，当同极性端不同为首端时，原副绕组感应电势之间的相位差为_______1800_______________。2、（2’）变压器的负载电流增大时，其输出端电压将D。A.：上升；B：不变；C：下降；D：三种情况都可能。3、（2’）一个脉振磁势可以分解为两个转向__相反_____，转速___相同____，大小_相等____的圆形旋转磁势。4、（10’）设他励直流电动机正向电动运行时的电枢电压、电流、转向、电磁转矩、输入功率、电磁功率为正量，试完成下述表格：（共6’，每空0.5’）运行状态+++++++正向电动运行—++————反向回馈制动运行+++——+—倒拉反转制动0——++0—能耗制动过程—————++反向电动运行(2’)绕线式异步电动机的起动方法有转子串频敏变阻器启动、转子串电阻分级启动。5、（2’）某降压变压器的变比=4，副边的负载阻抗折合到原边后的阻抗Ω.6、（2’）单相绕组流过单相交流时，产生的磁势是_____脉振_________磁势；三相对称绕组流过三相对称交流电流时，产生的磁势是_____圆形旋转__________磁势。7、（10’）三相异步电动机的极对数，同步转速、转速、定子频率18 、转子频率、转差率及转子旋转磁势相对于转子的转速、电磁功率、机械功率、运行状态之间相互关联，请填满下表中的空格：电源正相序正相序负相序（对极）233(转/分)15001000-1200（转/分）1800-400-1500（赫兹）505060-0.21.4-0.25（赫兹）107015（转/分）-3001400300（判断正负）—+—（判断正负）———运行状态正向回馈制动运行倒拉反转制动运行反向回馈制动运行一、（6’）一台他励直流电动机拖动一台他励直流发电机在额定转速下运行，当发电机的电枢电流增加时，电动机电枢电流有何变化？分析原因。答：直流电动机的电枢电流也增加。因为直流发电机电流增加时，则制动转矩即电磁转矩增大（磁通不变），要使电动机在额定转速下运行，则必须增大输入转矩即电动机的输出转矩，那么，电动机的电磁转矩增大，因此电枢电流也增大。二、（8’）一台他励直流电动机，当所拖动的负载转矩不变时，电机端电压和电枢附加电阻的变化都不能改变其稳态下电枢电流的大小，这一现象应如何理解？答：当负载转矩不变时，要求电磁转矩不变。由公式知，必须不变。在他励电动机中励磁是独立的，不计电枢反应的影响时，不变。在不变时必然不变。三、（10’）一台他励直流电动机的额定数据如下：＝17kw，＝220V，＝3000r/m，＝88.9A，电枢回路电阻=0.09欧，若忽略电枢反应的影响，试求：（1）电动机的额定输出转矩；（2）在额定负载时的电磁转矩；18 （3）额定负载时的效率；（4）在理想空载（＝0）时的转速；（5）当电枢回路串入电阻＝0.15欧时，在额定转矩时的转速。答：（1）N·m（2）＝88.9AVwN·m（3）N·mw（4）（5）因为调速前后不变，所以不变一、（10’）一台他励直流电动机：=2.2KW，=220V，=80%，=1500r/min，=1.8Ω。试求:（1）；（2）；18 （3）以1000r/min的转速提升重物，电枢回路应串多大电阻；（4）若要求带负载以300r/min的转速下放重物，电枢回路应串多大电阻；（5），在固有特性上稳定运行时进行能耗制动，制动初始电流为，电枢回路应串多大电阻？答:,(1);(2)(3)，,（4）（5）制动前在固有特性上带负载运行时的转速为：()进行能耗制动，最大电流出现在制动之初，一、（12’）一台三相四极异步电动机：=17kW，=380V，=33A，=50Hz，定子Δ接。已知额定运行时=700W，=700W，=150W，=200W，=200W。试计算额定运行时以下数据：(1)额定转速；(2)电磁转矩；(3)负载转矩；(4)空载制动转矩；(5))效率；(6)功率因数。答：（1）（2）18 （3）（4）（5）18'