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电机拖动试题


第一篇 电机基本定律和变压器
1-1 1-2 1-3 如何区别功率和能量?为什么电机的容量用功率表示,而不用能量表示? 电机和变压器的磁路常采用什么材料制成?这种材料有哪些主要特征? 公式 e=-

dφ di dψ ,e=-w ,e=-L ,都是电磁感应定律的不同写法,它们之间有什么差 dt dt dt

1-4

r />1-5 1-6 1-7

别?哪一种写法最有普遍性?从一种写法改为另一种写法需要什么附加条件? 设有一矩形线圈结构尺寸如图 1-7 所示。线圈共有 200 匝,环绕图中所示中心轴线 以 3000r/min 的转速匀速旋转,线圈所处空间为 B=1.4T 的均匀磁场。试求: (1) 线圈中感应电势的时间表达式。 (2) 当线圈中通入 I=20A ,线圈上将产生电磁力和电磁转矩,写出电磁转矩与线 圈位置关系的表达式。 变压器中主磁通和漏磁通有什么区别?指出激励各磁通的磁势。 变压器是根据什么原理变压的?其能量又是如何从原方传递至副方的? 在作变压器的等效电路时,激磁回路中的 电表来测量?

r

m

代表什么电阻?这一电阻是否能用直流

1-8

变压器中的激磁电抗 m 组的匝数

x

m

的物理意义?在变压器中希望

x

m

大, 还是小好?增加原绕

x

m

是增加还是减小?如原、副绕组的匝数同时按比例地增加,

x

m

又如

何变化?增加铁芯的截面积 1-9

x

m

如何变化?

(电压相同)问激磁电流 , 如将频率 f=50Hz 的变压器, 接在频率 f=60Hz 的电源上 激磁阻抗

I

m



r 、 x ,短路电抗 x
m m

k

和铁芯损耗

p

如何变化的?
Fe

1-10

单相变压器,额定容量为 6000kVA,额定频率为 50Hz,额定电压为 35/6.6kV,高压 绕组匝数为 1320 匝,试求: (1) 变比; (2) 高低压绕组的额定电流; (3) 低压绕组匝数; (4) 每匝电势。 有一台三相变压器,额定容量

1-11

S

N

=1000kVA , 高 、 低 压 方 额 定 电 压 =395.37 ㎝ 2 ,铁芯柱中磁通密度最大

U /U
1N

2N

=10/0.4kV,铁芯柱有效截面积

A

Fe



B

m

=1.45T,绕组连接为 Y,yn0(即 Y/Y 0 -12 表示原方绕组接成星形,副方绕组

1-12

接成星形并有中线引出) ,试求: (1) 变比; (2) 高、低压绕组匝数。 三相变压器额定容量为 2500kVA,额定电压为 60/6.3kV,Y,d 联接(即 Y/△联接) ,

室温为 25℃时测得试验数据如表 2-1 所示。试求: (1) 高压和低压侧的额定电压和电流。 (2) 等效电路参数的欧姆值和标幺值。 (3) 激磁支路用导纳表示的数值和标幺值。 (4) 短路电压百分数及其有功分量和无功分量。 1-13 设有一台 125000kVA、50Hz、110/11kV、YN,d(即 Y 0 /△)联接三相变压器。空载 电流

I

0

=0.02

I

N

,空载损耗

P

0

=133KW, 短 路 电 压

u

k

=0.105, 短 路 损 耗

p

kn

=600kW。

(1) 试求激磁阻抗和短路阻抗。作出近似等效电路,标明各阻抗的数值。 (2) 设该变压器的副方电压保持额定,且供给功率因数为 0.8 滞后的额定负载电 流,求原方电压及原方电流。 (3) 应用题(2)的计算结果按定义求电压调整率和效率。并与由公式计算结果 进行比较。 (4) 求出当该变压器有最大效率时的负载系数以及最大效率。设 cos 1-14 1-15 1-16 1-17 1-18 1-19 1-20 1-21 1-22 1-23 1-24



2

=0.8。

1-25 1-26

三相变压器的联接组由哪些因数决定的? 是否任何变压器联接组都可以用时钟表示法表示?为什么? 变压器的原、副绕组按图 3-7 联接。试画出它们的电势相量图,并判明其联接组别。 设相序为 A、B、C 相序。 试说明三相变压器组为什么不采用 Y,y 联接,而三相铁芯式变压器又可用呢? Y,d 接法的三相变压器中,三次谐波电势在 d 接法的绕组中能形成环流,基波电势 能否在 d 接法的绕组中形成环流呢? 变压器并联运行时,希望满足哪些理想条件?如何达到理想的并联运行? 如何用电压表确定一台电压 380/220V 三相变压器的接法为 Y,d11? 对称分量法的实质是什么?采用对称分量法分析不对称运行有什么好处? 为什么变压器的正序阻抗和负序阻抗相等?为什么变压器的零序阻抗不同于正序阻 抗和负序阻抗?是什么因素决定变压器零序阻抗的大小? 为什么变压器的零序阻抗不仅与绕组联接组有关且于铁芯的结构形式有关? 试分析下列各种变压器零序阻抗的大小: (1) 三相芯式变压器 Y,y,Y,d 联接。 (2) 三相变压器组 Y,y,Y,d 联接。 (3) 三相芯式变压器 YN,d. (4) 三相芯式变压器 YN,y。 (5) 三相变压器组 YN,y。 什么情况下突然短路电流最大?大致是额定电流的多少倍?对变压器有什么危害? 设有一不对称三相电 压 60°),

u

a

=

2 × 100cos( ωt +30°),

u

b

=

2 × 80cos( ωt -

u

c

=

2 ×50cos( ωt =90°)。

(1) 试把以上电压分解为对称分量。 (2) 设上述电压外施至一 Y 联接的对称三相纯电阻负载, 每相电阻为 10 ,求各

相电流。 1-27 设 有 一 不 对 称 三 相 电 压 , U a =220 ∠0 (V), U b =215 ∠ 120° (V),

°

U c =230 ∠115° (V)。
(1) 试将其分解成对称分量。 (2) 设上述不对称电压系统接有对称三相负载,接线如图 4-7(a)所示,每相 电阻 10 。求各相电流及中线电流。 1-28 三绕组变压器等效电路中



X

1



X

2

′、

X

3

′代表什么电抗?为什么有时候其中

1-29 1-30 1-31 1-32 1-33 1-34

一个数值会成为负值? 自耦变压器的额定容量、绕组容量、传导容量各自的定义及其相互关系是什么? 电流互感器副边为什么不允许开路?电压互感器副边为什么不允许短路? 电压互感器与电流互感器都要接地为什么? 电流互感器产生误差的原因?副边电流表接的过多有什么不好? 电压互感器引起误差的原因是什么?副边电压表接的过多有什么不好? 设有已 121/38.5/11kV 三相三绕组变压器,高压、中压和低压绕组的额定容量分别 为 10000kVA,5000kVA 和 10000kVA。绕组接法为 YN,yn0,d11,铭牌是那个还标注有 以下各量:归算至高压方面的短路电压为 电压有功分量

u

k12

=17%,

u

k13

=10.5%,

u

k 23

=6%;短路

u

a12

=1%,

u

a13

=0.65%,

u

a23

=0.8%。试求等效电路中的各参数。

1-35

不计损耗和阻抗 单相自耦变压器, 180V 时输出 400A,cos =1,电压电源为 220V, 在 降落。试求各部分绕组内的电流,电磁功率、传导功率及输出功率。

第二篇 交流电机的共同理论
2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 为什么单层链式绕组采用短距只是外形上的短距,实质上是整距绕组? 什么是槽导体电势星形图?怎样利用槽导体电势星形图来安排三相绕组? 三相单层分布绕组,槽数 Q=18,极数 2p=2。画出单层绕组一相展开图。 三相双层短距分布绕组,Q=36,2p=4,y=

7 τ p ,画出一相迭绕组展开图。 9

电机每极面下有 9 个槽,试计算下列情况下绕组的分布因数: (1) 绕组分布在 9 个槽中。 (2) 绕组占每极

2 总槽数,120°相带。 3

(3) 三个相等绕组布置在 60°相带中。 2-6 三相双层短距绕组,Q=24,2p=4,线圈节距

y =6 τ
1

5

p

,试求基波,三次、五次谐波

2-7

绕组因数。 有一台单相四极电机,定子槽数 Q=24,采用同心式绕组,线圈 1~6 槽,每线圈串 联匝数

N

c1

=46,线圈 2~5 槽,每线圈串联匝数

N

c2

=34,试计算该绕组的基波绕

组因数。 2-8 三相双层绕组,Q=36,2p=2,y=14,N c =1,f=50Hz, φm =2.63Wb。试求: (1) (2) (3) (4) (5) 2-9 导体电势。 匝电势。 线圈电势。 线圈组电势。 绕组相电势。

三相单层绕组,槽数 Q=36,极数 2p=4,线圈匝数

N

c

=10,气隙每极基波磁通

φ1 =0.0172Wb,三次谐波磁通 φ3 =0.1 φ1 ,f=50Hz。试求:
(1) 基波和三次谐波相电势。 (2) 每相合成电势。 (3) 线电势。 2-10 三相双层绕组,2p=2,f=50Hz,气隙磁场的基波分量 φm =0.1505Wb,槽数 Q=60,每相 串联匝数 N=200,试求: (1) 绕组为整距绕组时、基波绕组因数和 5 次谐波绕组因数。 (2) 整距绕组的基波相电势。 (3) 要消除 5 次谐波、绕组节距应如何选择?此时基波相电势为多少? 脉动磁势与旋转磁势有什么关系? 产生圆形旋转磁势和产生椭圆形旋转磁势的条件有何不同? 如不考虑谐波分量,则椭圆形旋转磁势是空气隙磁势的最普遍形式。在什么情况下

2-11 2-12 2-13

2-14 2-15

椭圆形旋转磁势将简化为圆形旋转磁势?在什么情况下椭圆形旋转磁势将简化为脉 动磁势? 试证明:任一圆形旋转磁势可分解为两个振幅相等的脉动磁势,他们在空间轴上相 差 90°电角度,在时间相位上也相差 90°电角度。 一台 50 Hz 频率的三相电机,通入频率为 60Hz 的三相对称电流,如电流的有效值不 变,相序不变。试问三相合成基波磁势的幅值、转速和转向是否会改变? 三相异部电动机, 定子绕组为双层短距绕组, 槽数 Q=48, 极数 2p=4, 线圈节距 y 1 =10, 线圈匝数

2-16

N

c

=22,每相并联支路数 a=4,通入电流 I=37A,f=50Hz。

(1) 一相绕组磁势的基波和 3、 7 次谐波的幅值。 5、 写出各相基波磁势的表达式。 (2) 三相绕组合成磁势的基波和 3、5、7 次谐波的幅值,转速及转向。 (3) 写出三相合成磁势基波的表达式。 2-17 有一两极三相双层绕组,槽数 Q=36,每极每相槽数 q=6,线圈节距 y 1 =15,每相串联 匝数 N=72,通入 f=50Hz,交流电流有效值 I=500A。试求: (1) 一相绕组产生的基波磁势幅值。 (2) 三相绕组产生合成磁势的基波幅值及转速。

第三篇 同步电机
3-1 同步发电机怎样产生三相交流电能?同步电动机怎样将电能转化成机械能? 3-2 电枢旋转式和磁极旋转有何不同?为什么大容量同步电机采用磁极旋转式? 3-3 为什么水轮发电机要用阻尼绕组,而气轮发电机可不装阻尼绕组? 3-4 如果频率 f =50hz,有两台同步电动机,转速分别为 1500r/min 和 75r/min,它各自的极数是 多少? 3-5 同步电机的空气隙磁场,在空载时是如何激励的?在负载时是如何激励的? 3-6 对称负载时,同步电机的定子和转子磁势之间有无相对运动?在转子励磁绕组中有无感应 电势? 3-7 定子电流产生的谐波磁势与转子电流产生的谐波磁势各以什么转速旋转?它们在定子绕 组中感应的点势有何不同? 3-8 同步发电机电枢反应的性质主要决定于什么? 3-9 某同步发电机的负载电流较空载电势在时间轴上滞后 30°,求定子旋转磁场与转子旋转 磁场间的空间相角关系.该两磁场在定子绕组中所感应的电势间的相角差如何?此时合 成旋转磁场的空间位置将较转子旋转磁场超前还是滞后?合成感应电势的时间相位关系 将较空载电势超前还是滞后? 3-10 隐极同步电机的电枢反应电抗与感应电机的什么电抗具有相同的物理意义? 3-11 什么叫双反应法?为什么凸极机要用双反应法来分析电枢反应? 3-12 试述交轴与直轴同步电抗的意义.分析下面几种情况对同步电抗有何影响? (1) 电枢绕组的匝数增加. (2) 铁芯饱和程度提高. (3) 气隙加大. (4) 激磁绕组的匝数增加. 3-13 试比较变压器的激磁阻抗,异步电机的激磁阻抗和同步电机的同步的同步阻抗,说明为什 么有这些差别? 3-14 比较变压器,异步电机和同步电机中折算问题的异同点. 计算题 3-15 三相同步发电机,Y 接线,750KVA、50Hz、1000r/min, 电枢内径 86×10-2m ,电枢的轴向 长度 40.5×10-2m ,定子槽数 72,定子为双层短距绕组,线圈节距为 10,每线圈 5 匝,绕组 并 联 支 路 为 2, 磁 通 密 度 分 布 波 的 基 波 幅 值 为 0.756W b/m2 , 三 次 谐 波 幅 值 为 0.142Wb/m2..。试求: (1) 空载时的每相电势及线电势. (2) 定子电流有效值为 50A 时磁势幅值. 3-16 三相气轮发电机,额定容量为 25000KW,额定电压为 10.5KV ,Y 接法, cos =0.8 滞后)同步电抗 ( ,

X

s

=7.52 ,电枢电阻忽略不计, 当每相激磁电势为 14263V,

单机运行,接以下各种负载,试求电枢电流,并说明电枢反应的性质。 (1) 每相 10 电阻负载。 (2) 每相 10 电容负载。 (3) 每相 10 纯电感负载。

(4) 容性负载 10-j10 。 3-17 三相同步发电机,380V,Y 接法。50Hz,定子绕组每对极每相有效串联匝数为 54 匝,同步电抗

X

s

=30 , 忽略定子电阻。激磁电势

Ε

0

为 400V 时接下列负载;

(1)每相负载为 40 电阻。 (2)每相负载为 20 电阻串联 200 F 电容。 (3)每相负载为 20 电阻串联 0.1H 电感。 试分别求出它们的负载电流和电枢磁势,并说明电枢反应的性质。 3-18 在变压器和异步电动机的相量图中,各有两个电压三角形,为什么同步电机的相量图 中只有一个电压三角形。 3-19 怎样从同步电机的相量图分析同步电机的运行状态?以隐极同步电机为例说明。 3-20 为什么从空载特性和短路特性不能测定同步电机的交轴同步电抗?为什么从空载特性 和短路特性不能准确地测定同步电抗的饱和值? 3-21 为什么正常运行时,Xd 应采取饱和值,而在短路时却不采用饱和值?为什么 Xq 一般 总是采用不饱和值。 3-22 同步发电机的短路特性为一直线,为什么?如果允许不加限制的增大激磁电流。短路 特性是否仍保持为直线? 3-23 什么叫短路比? 它和电机的性能与成本的关系怎样?短路比与同步电抗的关系怎 样?为什么气轮发电机的短路比允许比水轮发电机小一些? 3-24 为什么 同步电机的空气隙要比容量相当的异步电机的空气隙大? 3-25 三相气轮发电机,2500KVA、6.3KV,Y 接法,同步电抗 Xs=10.4 ,电枢电阻

r

a

=0.071 .

试求在额定负载且功率因数为 0.81 滞后时的感应电势,功角及电压调整率。 3-26 一 台 Y 接 法 水 轮 发 电 机 进 行 转 差 率 实 验 , 数 据 如 下 :

U

max

=3300V,

Ι

min

=182A;

U

min

=3100V ,

I

max

=250A:

阻抗基值为本 13.9 。使用方法

求: (1) 直轴同步电抗和交轴同步电抗的标幺值。 (2) 额定负载且功率因数为 0.8 滞后时的感应电势和功角。 (3) 电压调整率。 3-27 一台凸极同步发电机,额定功率 直轴同步电抗

p
x

Ν

=50000KW, 额定功率因数 cos
*



Ν

=0.85(滞后)

x

d

=0.8,交轴同步电抗
*

q

=0.55,忽略电枢电阻,试计算额定运行时,电枢

电流的直轴分量

Ι

d

和交轴分量

Ι

q

*

,空载电势

Ε

0



3-28 比较变压器并联运行和同步发电机并联运行的条件的异同点。 3-29 什么是同步电机的功角特性?在推导功角特性时应用什么假定?功角的时间空间物理 意义是什么? 3-30 和大电网并联的隐极同步发电机,在调节有功功率时,输出无功功率是否改变? 3-31 和大电网并联的隐极发电机,在保持原动机输入功率不变,改变发电机的激磁电流时, 功角是否变化?输出有功功率是否改变? 3-32 同步发电机单独供给一对称负载且转速保持不变时,定子电流的功率因数由什么决 定?发电机和大电网并联时,定子电流的功率因数又由什么决定?

3-33 比较下列情况下同步电机的稳定性: (1) 当有较大的短路比或较小的短路比时。 (2) 在过激状态或欠激状态运行时。 (3) 在轻载状态或满载状态运行时。 (4) 直接接至电网或通过外电抗接至电网时。 3-34 异步转矩和同步转矩有何不同? 3-35 试说明同步电动机在异步启动过程中转子受到哪些电磁转矩作用? 3-36 试证明隐极同步电机无功功率的功角特性公式为

Q=

m Ε0 U

X

COS θ --

mU

2

s

X

S

3-37 同步补偿机是这样的一种同步电机?它和同步电动机有什么不同? 3-38 一台同步电动机在额定电压,额定频率,额定负载下运行,设在励磁保持不变时,运 行情况发生下述变化,试问功角 θ 如何变化? (1) 电网电压下降 5%,负载转矩不变。 (2) 电网频率下降 5%,负载转矩不变。 (3) 电网频率和电网电压各下降 5%,负载转矩不变。 3-39 FS-300-22 型气轮发电机, cos

S

N

=353MVA、

I

N

=11320A、

U

N

=18000V,双 Y 接法,



N

=0.85(滞后),

X

s

*

=2.26,电枢电阻可忽略不计,此发电机并联在无穷大汇流运

行,当发电机运行在额定情况时,试求: (1) 空载电势 (2) 功角

E

0



θ

N



(3) 电磁功率 (4) 过载能力

P

m

. .

K

m

3-40 一台三相 50Hz,Y 连接,11KV,8750KVA 凸极式水轮发电机,额定运行时的功率因 数为 0.8(滞后) ,每相同步电抗 (1) 同步电抗的标幺值。 (2) 该机在额定运行情况下的功角 (3) 该机的最大电磁功率

X

d

=17 ,

X

q

=9 ,电阻可略去不计,试求:

θ

N

及空载电势

Ε

0



P

,过载能力及产生最大功率时的功角 max ,

θ。
*

3-41 一台隐极同步发电机, 电枢电阻可略去不计, 同步电抗的标幺值 持在额定值不变,试求在下列情况下的功角 θ 。 (1) 负载电流为额定值且功率因数为 1 时。 (2) 负载电流为 90%额定值且功率因数为 0。85(滞后)时。 (3) 负载电流为 90%额定值且功率因数为 0。85(超前)时。

X

S

=1.0,端电压 U 保

3-42 一台凸极同步发电机接在电网上运行,电网电压保持在额定值不变,该机的同步电抗 标幺值

X

d

=1.0,

X

q

=0.6, 电阻可略去不计, 试求在下列情况下空载电势

Ε

O

的标幺值和

功角,写出功角关系的表达式。 (1) 当负载电流为额定值且功率因数为 1 时。 (2) 负载电流为 90%额定值且功率因数为 0.85(滞后)时。 (3) 负载电流为 90%额定值且功率因数为 0.85(超前)时。 3-43 一台三相隐极同步发电机与大电网并联运行,电网电压为 380V,Y 接法,忽略定子电 阻,同步电抗 试求: (1)发电机输出的有功功率和无功功率。 (2)功角 θ 。 一台三相 凸极发电机,8750KVA,11KV,Y 接法,额定运行时功率因数 cos =0.8 (滞后) ,同步电抗标幺值

X

S

=1.2 , 定子电流 Ι =69.51A,相电势

Ε

O

=270V,cos =0.8(滞后).

3-44

X

d

=1.232,

X

q

=0.654, 电阻可略去不计, 试求:

(1)额定运行时的功角和空载电势。 (2)产生最大功率时的功角,最大电磁功率,该机的过载能力。 3-45 一台气轮发电机额定运行时的功率因数为 0.8(滞后) ,同步电抗

X

S

=1.0,该机并联

在大电网上。试求: (1)在 90%额定电流且有额定功率因数时,输出的有功功率和无功功率,空载电势 和功角。 (2)调节原动机的功率输入,使该机输出有功功率为额定运行时的 110%,激磁保持 不变,此时功角是多少?输出的无功功率如何变化?欲保持输出的无功功率不 变,试求此时的空载电势 E0 和 θ 角。 (3) 保持原动机的功率输入不变, 并调节该机的激磁是输出的感性无功功率为额定运 行情况下的 110%,试求此时的空载电势和功角。 3-46 一台同步电动机在额定电压下运行,且有电网吸收一功率因数为 0.8(超前)的额定电 流,该机的同步电抗标幺值

X

d

*

=1.0,

X

q

*

=0.6。试求该机的空载电势

Ε

0

和功角 θ ,指

出该机在过激状态还是欠激状态运行? 3-47 某工厂原有多台异步电动机,总输入功率为 1000KW,功率因数为 0.8,现增加一台 同步电动机,其输出功率为 800KW,效率为 93%,使工厂功率因数提高到 1。试求: (1) 所需的同步电动机的额定容量和功率因数。 (2) 工厂原有异步电动机的总容量和装同步电动机后工厂总容量。 (3) 不装同步电动机,而是装

P

Ν

=800KW, cos =0.8(滞后) η =0.93 的异步 ,

电动机,此时工厂的总容量。 第十一章 同步电动机的不对称运行和突然短路 3-48 同步电机的转子 绕组对正序旋转磁场和负序旋转磁场各起什么作用?正序电抗为什么 是同步电抗?为什么负序电抗比正序电抗小得多? 3-49 三相绕组流过零序电流时,为什么合成磁势为零而零序电抗不等于零? 3-50 表示同步电机的负序电抗的网络和表示异步电机的负序电抗的网络有何不同?同步电

机装上阻尼绕组,负序电抗变大还是变小? 3-51 试说明下列情况中同步电机转子电流中有无交流分量? (1)同步运转,定子电流三相对称且有稳定值。 (2)同步运转,定子电流有稳态值 但三相不对称。 (3)稳定异步运转。 (4)同步运转,定子电流突然变化。 3-52 说明瞬态电抗和超瞬态电抗的物理意义,它们与定子绕组的漏抗有什么不同? 3-53 试按数值大小排列同步电机的各种电抗:

Xσ 、X

d



X

q



X

' d



X

" d



X

" q



X





X

0

3-54

3-55

为什么同步发电机突然短路电流比稳态短路电流大得多?为什么突然短路电流与和 闸瞬间有关?为什么在短路电流分量中含有直流分量? 计算题 有 一 台 300MW 气 轮 发 电 机 , 有 下 列 数 据 :

X

d

=2.27,

X

'

d

=0.2733,

X

"

d

=0.204,

T

'

d3

=0.993s,

T

"

d3

=0.0317s,

T

a3

=0.246s 该机在空载电压为额定值时,发生三相短路,试求: (1)在最不利情况下的定子突然短路电流表示式。 (2)最大瞬时冲击电流 (3)在短路后 0.5s 时的短路电流瞬时值 (4)在短路后 2s 时的短路电流瞬时值 (5)在短路后 5s 时的短路电流瞬时值 3-56 有一台三相同步发电机,50KW,当空载电势为 220V 时发生突然三相短路,由示波器记 录电流波形,其对称部分包络线可用 i =137+163

e

0.663t

+95

e

61t

(A)表示。试求:

X
3-57

d



X

'

d



X
'

"

d



有 一 台 三 相 同 步 发 电 机 ,

X

d

=1.62,

X

'

d

=0.208,

X

"

d

=0.126,

T

d

=0.74s,

T

"

d

=0.093s,

T

a

=0.132s.试求空载时三相对称突然短

路电流表达式。

第四篇

异步电机

4-1 为什么异步电机用转差率 S 来区别各种运行情况? 4-2 异步电机主磁通Φ1 是如何产生的?负载变化时 4-3 何谓异步电机的主磁通?何谓漏磁通? 4-4 异步电机等效电路中的

φ 会不会变化?
1

r

' 2

1 S S

代表什么?(在电动机状态、发电机状态和

电磁制动状态各有什么含意) 4-5 有一绕线式异步电动机,定子绕组短路,转子绕组中通入三相电流,试问转子将如何旋

转?此时转差率 S 如何计算? 4-6 为什么异步电动机的相量图与接有纯电阻负载时的变压器相量图类似? 计算题 4-7 设有一 50Hz、8 极的三相异步电动机的额定转差率为 0.043,问该机额定转速是多少? 如该机运行在 700r/min 时,转差率是多少?该机起动时,转差率是多少? 4-8 有一台四极的三相异步电动机,额定数据 消耗

P

N

=15KW,

U

N

=380V,fn=50Hz,额定时总



p

=1.73KW,其中定子铜耗

p

=534W,转子铜耗
cu1

p

=405W,铁耗
cu 2

p

=328W.
Fe

试求: (1) 额定时效率 (2) 额定转速。 (3) 额定电磁转矩和输出转矩。 4-9 设有一三相四极异步电动机,频率 50Hz,在某一运行情况下,输入功率为 6.32KW, 定子铜耗为 341W,转子铜耗 237.5 W , 铁芯损耗为 167.5 W 机械损耗 45 W , 杂散损 耗为 29 W ,试绘出该电机的功率流程图,表明电磁功率

p

内功率
M

p 及输出功率
i

p

的数据,在这一运行情况下,该机的效率是多少?这时的转差率是多少?转速
2

是多少?电磁转矩和机械转矩各多少? 4-10 三相绕线式异步电动机,额定数据如下:380 V ,Y 连接,50Hz,4 极,1460r/min . 每 相参数值: 比

r =0.031Ω, X
1

1

=0.059Ω,

r

2

=0.0355Ω,

X

2

=0.324Ω, 定转子电压变

k

e

=1.5。试求:

(1)每相开路时相电压。 (2)转子参数归算到定子侧的数值。 (3)额定时的定子电流 4-11 一台三相笼型异步电动机,额定电压 380 V ,三角连接,额定转速 957r/min,机械损 耗为 80 W ,电机参数如下: Ω,

r

1

=2.08Ω,

r

' 2

=1.525Ω,

r

m

=4.12Ω,

X

1

=3.12

X

' 2

=4.25Ω,

X

m

=62.0Ω.试分别用 Τ 型等效电路和简化等效电路求在额定情

况下的定子电流,转子电流,功率因数和效率。 4-12 试分析下列情况电机的最大转矩、启动转矩和最大转矩时的临界转差率将如何变化。 (1) 转子回路中串联电阻。 (2) 定子回路中串联电阻。 (3) 降低电源电压。 4-13 为什么异步电动机无论处于何种运行情况,功率因数总是滞后的? 4-14 三相异步电动机的过载能力与哪些电机参数有关? 4-15 异步电动机在运行时,设负载转矩不变,若电源电压降低,这时电机的各种损耗,效 率功率因数,温升和转速将有什么变化? 4-16 一台原来设计用于 50Hz 频率的异步电机,现在用在电压相同的 60Hz 频率的电网上, 问电动机的漏电抗及空载电流如何变化?

4-17 三相绕线式异步电动机,4 极,50Hz,转子开路时,在定子加额定电压,转子滑环上测 得电压为 100 V , 转子绕组 Y 接线, 转子每相电阻

r

2

=0.6Ω, 漏抗

x

2

=3.2Ω在转速为 1450r

/min 时不计机械损耗,试求: (1) 转子电流的大小与频率 (2) 电动机的输出功率。 4-18 设有 380V、6 极 50HzY 连接三相异步电动机,额定转速为 975r/min.每相参数如下:

r

1

=0.42 Ω ,

r

' 2

=0.45 Ω ,

X =X
1

' 2

=2.0 Ω . 在 额 定 电 压 下 的 空 载 电 流

I

0

=4.84 A ,

cos



=0.10。试求:
0

(1) 激磁阻抗(不计机械损耗) 。 (2) 最大转矩和临界转差率。 (3) 要求 S =0~0.5 间均能稳定运行,此时转子回路的总电阻。 4-19 一台三相 8 极异步电动机的数据为:

p

N

=260 KW ,

U

N

=380 V , f =50Hz,

n

N

=722r/min,过载能力

k

m

= 2.13.试求:

(1) 产生最大转矩时的转差率。 (2) S =0.02 时的电磁转矩。 4-20 试比较几种常用的降压起动方法的优缺点以及适用范围。 4-21 绕线式异步电动机起动时,为什么在转子回路中串电阻既能降低起动电流有能增大起 动转矩?所串的电阻是否越大越好? 4-22 绕线式异步电动机转子回路中所接频敏变阻器能否用一般电感线圈来代替? 4-23 变频调速时,通常为什么要求电源电压也随着进行变化? 4-24 绕线式异步电动机转子回路中所串的起动用的变阻器能否作为调速变阻器用? 4-25 试比较几种常用制动方法的适用范围和所需要的条件。 4-26 一台三相鼠笼式电动机额定电压 380 V ,50Hz,定子绕组△连接,额定转速 957r/min, 电机额定参数如下:

r =2.08Ω,r
1 1

' 2

=1.525Ω,

X

1

=3.12Ω,

X

' 2

=4.25Ω,

r
'

m

=4.12Ω, =2.8Ω试

X

m

=62Ω;起动参数如下:

r =2.08Ω, X

1st

=2.36Ω,

r

' 2 st

=1.735Ω,

X

2 st

求: (1) 直接起动时起动电流倍数和起动转矩倍数。 (2) 采用星形—三角形转换开关起动,起动电流倍数和起动转矩倍数。 4-27 设有一 380 V 、50Hz、1455r/min、△连接的三相异步电动机,其每相参数如下 =

r:
1

r

' 2

=0.072Ω;

X =X
1

' 2

=0.2Ω;

r

m

=0.7Ω;

X

m

=5Ω.

(1) 求在额定电压下直接起动时的转子电流及功率因数,求出相应的定子电流及功率 因数。把求得的结果和额定运行情况下的定子电流和转子电流相比较求其倍数。 (2) 求出额定电压下直接起动时的起动转矩以及它和额定转矩之比值。 4-28 设有一台三相异步电动机,其参数间有下列关系:定子参数和转子参数归算至同一方 面时可作为相等,每相漏抗为每相电阻的 3.4 倍,激磁电抗为每相漏抗的 25 倍,激

磁回路中的电阻略去不计。 (1) 该机的过载能力为 2.2,求在额定运行下的转差率

S

N

,如果你得到两个答

数,应选用哪个答数?为什 么? (2)试求该机在额定电压下直接起动的起动电流,起动转矩和起动时的功率因数 (起动电流和起动转矩表示为各该额定值的倍数) 。 4-29 有一台三相八极绕线式异步电动机,技术数据如下:30 KW 、50Hz、4 极、1470r/min, 转子电流 51.5 A ,转子开路电压 360 V ,Y 接法,负载转矩保持额定值不变,转子回 路中串入变阻器调速,试求: (1)变阻器每相电阻为 0.4Ω时转速。 (2)变阻器每相电阻为 4.4Ω时转速。 4-30 有一台三相绕线式异步电动机,4 极,50Hz,380 V ,Y 接法,

r =r
1

' 2

=1.0Ω,

X =X
1

' 2

=3.5Ω,定子、转子每相匝比是 4:1,转子绕组为△连接。试求:

(1)正常电压和频率时最大转矩和起动转矩。 (2)电压和频率同时降至正常值一半时的最大转矩和起动转矩。 (3) )正常电压和频率时转子回路串电阻,使起动转矩为最大转矩,所串电阻(每相)的欧 姆值。

第五篇

直流电机 直流电机

5-1 为什么电枢铁芯要用硅钢片叠压而成,而磁轭却可用铸钢和钢板做成,磁极通常由钢片 叠压而成? 5-2 直流电机主磁路包括哪几部分?空气隙和齿所需磁势的计算要考虑哪些问题,作哪些修 正? 5-3 直流发电机电刷偏离了几何中线,励磁磁势保持不变,电刷间的空载电压有何变化? 5-4 直流电机电枢反应与哪些因素有关? 5-5 直流电机补偿绕组的特点是什么? 5-6 换向回路中有哪些电势?它们对换向有何影响? 5-7 直流电机装有换向极,当下列情况发生变化,会对换向发生什么影响? (1) 当负载电流大幅度增加时。 (2) 当负载电流大幅度减小时。 (3) 当转速升高时。 (4) 当电刷接触电阻增加时。 (5) 当换向极绕组有一部分匝数短接时。 (6) 当电刷顺着旋转方向移动一个适当角度(分发电机和电动机两种状态讨论) 。 5-8 设有 4 极,20K W ,230 V ,2850r/min 的直流发电机,额定效率为 86.5%,电枢有 34 槽, 每槽有 10 个导体,电枢绕组为双波绕组。试求: (1) 该电机的额定电流。 (2) 该电机的额定输入转矩。 (3) 如该电机在额定运行情况下,电刷间的端电压位 230 V ,在电枢绕组中的电压 降为端电压的 10%,则每极磁通为多少? 5-9 一台直流发电机的额定容量

p

=10KW,
N

U

N

=115V,

n

N

=1500r/min,2 p =4,电枢有 36

槽,每槽中有 2 个并列圈边,每元件有 4 匝每极次磁通 φ =0.0185 Wb ,双叠绕组。试求: (1) 额定运行时的电枢感应电势。 (2) 额定运行时的电磁转矩。 5-10 有一台直流发电机,4 极,单叠绕组,每元件有 2 匝,有 139 个换向片,电枢直径

D

a

=0.295 m ,励磁磁势每极 2950 A 保持不变,电枢电流为 160 A ,极弧系数

α =0.64,电刷放在交轴处,试求(不计磁路饱和的影响) :
(1) 电枢线负荷 A 。 (2) 电枢磁势的幅值

F

a

.

5-11

(3) 前极尖与后极尖处磁通密度之比。 (4)电刷顺着电枢旋转方向移动 10 电度,电枢磁势的变化及前极尖与后极 尖处磁密之比。 一台 4 极直流发电机的额定电流为 43 A ,电枢绕组为单波绕组,共有 378 根导体, 电枢直径

D

a

=13.8cm 及弧系数 α =0.63, 电刷放在交轴, 在额

定运行情况下,励磁磁势为 1100 安/极,试求:

(1)电枢线负载 A 。 (2)电枢磁势的幅值

F

a

.

(3) 后极尖处的磁通密度与前极尖的磁通密度之比。 不计磁路饱和 的影响。 5-12 如何改变直流并励发电机输出端的极性? 5-13 如果并励发电机不能自励,若采用了以下措施后就能自励了,为什么? (1) 改变原动机转向。 (2) 提高原动机转速。 5-14 简述串励发电机的自励过程,为什么这种发电机不适应于恒压系统? 5-15 并励发电机下列情况空载电压如何变化? (1) 磁通 φ 减少 10%。 (2) 励磁电流

I

f

减少 10%。

(3) 励磁回路电阻减少 10%。 5-16 直流发电机的的转数增加,空载电压是否随之成正比例增加,为什么? (1)他励发电机。 (2)并励发电机,并励回路电阻不变。 (3)并励发电机,并励绕组电流不变。 5-17 试比较他励发电机、并励发电机、积复励发电机和差复励发电机的电压变化率 V 的 大小,为什么不同? 5-18 一台直流发电机, 回路电阻

U

N

=240 V ,

n

N

=1500r/min,2 p =4,电枢总导体数 N =400,电枢 =0.296 m ,电枢铁芯长 l =0.105 m ,极弧系数

r

a

=0.196Ω,电枢内径

D

a

α =0.64,气隙磁通密度 Bδ =0.837 T .电枢为单波绕组。
试求: (1)空载电压和电压变化率。 (2)额定电流和输出功率。 5-19 一台并励发电机,额定容量

p

N

=9K W ,

U

N

=115 V 。

n

N

=1450 r/min,电枢电阻

r

a

=0.07Ω。电枢接触压降 U =1V,并励回路电阻 =410 W ,机械损耗

r

f

=33Ω,额定负载时电枢铁耗

p

Fe

p

m

=101 W 。试求:

(1)额定负载时电磁转矩; (2)额定负载时的效率。 5-20 设有一台积复励电机,额定电压

U

N

=220 V ,满载时电枢电流为 22A,电枢回路中的

总电阻为 0.954Ω,电刷接触电压降为每刷 1V,并励绕组每极 1530 匝,串励绕组每极 25 匝,满载时电枢反应的去磁安匝数为 200,把该机的并励绕组改为他励,当转速保持

在 500r/min 时取得磁化曲线有下列数据:

E

0

(V )

39.4 0.29

59.2 0.46

79.0 0.63

98.6 0.80

138.0 1.34

157.6 1.87

177.4 2.86

I

f0

( A)

试求转速在 750r/min 时: (1) 满载电压为额定电压时励磁回路总电阻 (2) 保持



rf



rf

不变,该机的空载电压为多少?

5-21 如何判别直流电机是运行于电动机状态还是运行与发电机状态?他们的 U 、 E 、

I

a



T 、 n 的方向和大小有何不同? 5-22 直流并励电动机起动时,为什么电枢回路中串联的电阻取较大的值,而励磁回路中串 联的电阻取较小的值? 5-23 如何改变并励电动机的旋转方向?如何改变串励电动机的旋转方向? 5-24 在什么情况下并励电动机的转速特性是下降特性?在什么情况为上升特性?为什么我 们宁可要下降特性,而不要上升特性? 5-25 试分析比较他励直流电动机常用的调速方法的优缺点和适用范围。
5-26 一台他励电动机

U

N

=220 V ,

I

N

=100 A ,

n

N

=1150r/min,电枢电阻

r

a

=0.095Ω.试

求: (1) 空载转速和转速变化率。 (2) 额定时的电磁转矩。 (3) 额定时效率,设空载损耗为 1500 W 。 5-27 设在正常运行下, 一直流并励电动机的电阻压降为外施电压的 5%, 现励磁 回路发生断 路,试问下列两种情况下该机将减速或加速: (1) 当剩磁为每极磁通的 10%时。 (2) 当剩磁为每极磁通的 1%时。 5-28 有一台并励电动机, 额定数据如下: 电枢回路电阻

U

N

=500 V ,

I

N

=200 A ,

n

N

=700r/min,

η

=0.9,
N

r

a

=0.05Ω,电枢回路串电阻调速,负载转矩保持额定值不变,略去

电枢反应的影响,试求转速在 600r/min 时: (1)电枢回路附加电阻 (2)附加电阻上的损耗

r


a

p

Δ

和效率。


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