广大复习资料之电机及拖动基础_试卷和答案
《电机与电力拖动基础》试卷一
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下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的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。根据磁滞回线剩磁的大小，铁磁材料分为硬磁材料和软磁材料。3.电力拖动系统是由电动机拖动机械机构工作的系统。
4.直流电动机的励磁方式包括他励、并励、串励和复励，其中他励直流电动机更适合于电动机控制的场合。
5.电机绕组有两种形式，分别为叠绕组和波绕组。使用于高电压的为波绕组，使用于大电流的为叠绕组。
6.直流电机电枢磁场对空载主磁场的影响称为电枢反应。
7.直流电机在主磁极之间常安装换向极改善换向。换向极的位置恰好也是几何中性线的位置。
8.从机械特性上看，第一象限为电动机的正向电动状态，第四象限为电机的反向制动状态。
9.他励直流电动机的机械特性为硬特性，串励直流电动机的机械特性为软特性。（硬、软）
10.励磁绕组断线的他励直流电动机，空载起动时，将出现飞车10.励磁绕组断线的他励直流电动机，空载起动时，将出现飞车情况。情况。
11.一台三相变压器的变比为相电压之比。
12.额定电压为440V/110V的单相变压器，高压边漏电抗16，折合到二次侧后大小为1。
15.多台三相变压器并联运行时，应该满足的条件是联结组号相同、额定电压和变比相同、
短路阻抗相同和阻抗角相同。
1.三相交流绕组通入对称的三相交流电流将产生幅值（或转速）不变，空间旋转的磁动势。如果想要改变磁场的旋转方向，可以通过改变电流相序来实现。2.某三相交流绕组，36个元件，2对极，60度相带，若2，3，4号槽属于A相带，则14号槽属于C相带；若为120度相带，且7号槽也属于A相带，则号槽属于C相带。
3.三相异步电动机根据转子结构的不同，分为笼型异步电动机和绕线型异步电动机；同步电动机根据转子结构的不同分为隐极同步电动机和凸极同步电动机。4.三相异步电动机Y132M-6，50Hz，转差率为-0.2，则转速为1200r/min，转子侧频率为10Hz，该电机处于发电机（或回馈）运行状态。
5.三相异步电动机参数测定实验中，空载实验的损耗包括定子铜损、铁损耗和机械损耗。实验过程中，机械损耗是不变损耗。
6.异步电动机的转差功率指的是转子铜损耗，定子电压降低时，该功率值增大。7.根据集肤效应的原理，采用深槽电机可以提高异步电动机的起动性能。8.异步电动机变频调速中，基速以上的调节属于恒功率调速。9.同步电机的运行方式包括发电机、电动机和补偿机。
10.在同步电机的励磁系统中，无刷励磁系统指的是旋转整流器励磁系统。11.如果空载运行的同步发电机气隙增大，而励磁电流不变，端电压将降低；如果异步电动机气隙增大，而电源电压不变，功率因数将降低。
1.单相交流绕组通入单相交流电流将产生空间位置不变，幅值变化的磁动势。如果想要获得恒定的磁场，可以在绕组中通入直流电流来实现。
2.某三相交流绕组，24个元件，2对极，60度相带，若3，4号槽属于Z相带，则14号槽属于A相带；若为120度相带，且1~4号槽属于A相带，则14号槽属于A相带。
3.三相异步电动机根据转子结构的不同，分为笼型异步电动机和绕线型异步电动机；同步电动机根据转子结构的不同分为隐极同步电动机和凸极同步电动机。4.三相异步电动机Y132M-4，60Hz，转差率为0.04，则转速为1728r/min，转子侧频率为24Hz，该电机处于电动机运行状态。
5.三相异步电动机参数测定实验中，定子绕组电阻为提前获得的参数，参数测定实验包括空载实验和堵转实验。
6.异步电动机的转差功率指的是转子铜损耗，变转差调速中，转差增大，则该损耗增大。
7.根据集肤效应的原理，采用深槽电机可以提高异步电动机的起动性能。
8.异步电动机变频调速中，如果向基速以下调节采用压频恒比方式，则属于恒转矩调速。
9.同步发电机在正常励磁（功率因数为1）的基础上增大励磁电流，将输出滞后的无功。
10.在同步电机的励磁系统中，旋转整流器励磁系统又被称为无刷励磁系统。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）
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）二、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。
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。4、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.
三、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？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=0.64Ω
2、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/Ist=1265/900=1.4
短路阻抗为：Zs=√rs+xs=UN/
223×Ist=380/
3×12=0.173Ω
所以rs=0.3Zs=0.3×0.173=0.052Ω
xs=√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
Tst=1/α2Tst=1/α2kstTN1=1.42×1.1×TN=0.56TN因为，Tst=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S（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
1.（本题10分）某他励直流电动机的额定数据为PN=54kW，UN=220V，IN=270A，nN=1150r/min，请估算感应电动势再画出固有机械特性。
2.（本题8分）画图判断变压器的联结组号。如果将副边的首端和尾端调换，又是什么联结组号？
3.（本题7分）画出直流电动机结构原理图，标出感应电动势、
励磁电流、电枢电流的方向，确定换向极极性及换向极绕组电流方向。（假设转子逆时针旋转）
扩展阅读：广大复习资料之电机及拖动基础试题及答案
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。
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（×）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）答：起动瞬间转速n=0，电动势Ea=CeΦn=0，最初起动电流INUNRa。若直接起动，由于Ra很小，Ist会达到十几倍甚至几十倍的额定电流，造成电机无法换向，同时也会过热，因此不能直接起动。2．异步电动机中的空气隙为什么做得很小？
答：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。而励磁电流又属于感性无功性质，故减小励磁电流，相应就能提高电机的功率因数。
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3．变压器一次绕组若接在直流电源上，二次侧会有稳定的直流电压吗，为什么？答：不会。因为直流电源加在变压器一次绕组上，将产生直流电流，在铁心中建立恒定磁通，恒定磁通不会在二次绕组中产生稳定的感应电动势。
另外，如加上和额定交流电压相同的直流电压，由于电感对直流相当于短路，故此时只有绕组电阻限制电流，电流将很大，并将烧毁变压器。
四、作图题（共21分）
1．已知三相变压器的接线图，作出原、副边的电压相量图，并判别它的联接组别。（9分）
该三相变压器的联接组别是Y△11。
2．按设计思路自行设计三相笼型异步电动机按时间原则控制的电动机可逆运行直流制动电路图,要求有必要的保护环节。（12分）
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五、计算题（24分）
1．有一台笼形异步电动机，PN20kW，IstIN6.5，如果变压器容量为
SN560kVA，问能否直接起动？（4
分）
IQIN34SN4PN解：判断电机能否直接起动的依据是满足公式：
34SN4PN34560420
IQIN6.5，
7.75
所以满足上面的公式，此电动机可以直接起动。
2．并励电动机的UN=220V，IN=122A，Ra=0.15Ω，Rf=110Ω，nN=960r/min。如保持额定转矩不变，使转速下降到750r/min，求需在电枢电路中串入电阻Rc的阻值？（8分）解：串入电阻前：IfEaUNUNRf2201*02AIaINIf1222110A
IaRa2201*00.15203.5V
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串入电阻调速后：
EaEa"CEn"CEnNn"nN750960因此Ea"159V
由于额定转矩不变，TeCTIa，所以Ia保持不变。
EaUNIaRa所以Ra""""UNEaIa"2201*91200.51
RcRaRa0.510.150.36
3．已知一台三相异步电动机的额定数据如下：
PNIst=4.5KW,nN=950r/min,N=84.5%,cosN=0.8,起动电流与云额定电流之比/IN=5，=2，起动转距与额定转距之比Tst/TN=1.4，额定电压220/380V，
接法星/三角，f1=50Hz。求（1）磁极对数p；（2）额定转差率sN；(3)额定转距TN；（4）三角形联结和星形联结时的额定电流IN；（5）起动电流Ist；（6）起动转距Tst。（12分）解：（1）n160f1p3000p,当p1时，n13000r/min当p2时，
n11500r/min
当p3时，n1100r0/min而nN950r/min，所以取p3，此时
n1100r0/min
（2）SNn1nNn1100095010000.05（3）TN9.55PNPNnN9.55450095045.2Nm
（4）三角形联结时INPN3UN3UNcosNN450033800.80.845450010.1A
星形联结时INcosNN32200.80.84517.47A
（5）三角形联结时IQ5IN510.150.5A
星形联结时IQ5IN517.4787.35A（6）TQTN245.290.4Nm
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