电机与拖动试

《电机与拖动》模拟试卷

一、填空题

1. 直流发电机电磁转矩的方向和电枢旋转方向相反，直流电动机电磁转矩的方向和电枢旋转方向相同。（填相同或相反） 2. 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，因此电磁转矩为拖动转矩。

3. 直流电机是一种能量转换装置，具有可逆性，既可作发电机用，又可作电动机用。作发电机使用时，输入机械功率，输出电功率；作电动机使用时，输入电功率，输出机械功率。 4. 直流电机定子主磁极的作用是产生磁场。

5. 直流电动机的电磁制动有能耗制动、反接制动、__回馈制动三种。

6. 串励直流电动机的特点是：负载变化时励磁电流及主磁通同时该变，故负载变化时转速变化很大，电磁转距则近似正比于 电流的平方 变化。

7. 直流电动机的静差率越小，表明电动机转速的相对稳定性越___高___，也表明机械特性越___硬____。

8. 可用下列关系来判断直流电机的运行状态：当___U>E____时为电动机状态，当___E>U___时为发电机状态。（填写

UE,EU;）

9. 直流电机的电磁转矩是由每极气隙磁通和电枢电流Ia共同作用产生的。 10. 变压器主要由原边和付边两部分组成。

11. 变压器空载试验一般在低压侧进行，而短路试验一般在高压侧进行。

12. 变压器空载运行时功率因数很低，这是由于空载时建立主、漏磁场所需无功远大于供给铁耗和空载时所需的有功功率。 13. 变压器的 空载损耗 可以近似看成铁耗， 负载损耗 可以近似看成铜耗。 14. 按照磁滞回线的形状不同，铁磁材料可分为软磁材料和硬磁（永磁）材料两大类。

15. 铁心中的磁滞损耗和涡流损耗之和称铁心损耗。这部分损耗都将消耗有功功率，使铁心发热。

16. 电流互感器运行时，在任何情况下都不允许副边开路，它可以看作是升压变压器；而电压互感器使用时，副边不允许短路。 17. 额定电压为440V/110V的单相变压器，高压边漏电抗16Ω，这算到二次侧后大小为1Ω。

18. 当三相异步电动机的转差率s1时，电动机处于停止（或起动）状态；当s0时，电动机处于发电运行状态；当s1时，

电动机处于电磁制动状态。当电动机拖动恒转矩负载，当满足运行条件0s1时，拖动负载获得稳定运行状态。

19. 三相交流电机电枢绕组产生基波旋转磁势的条件是三相对称定子绕组中加入三相对称的交流电，其转速与通入电流频率及电机

n060f1p极对数的关系是____，若改变电流的相序，其转向相反。

20. 三相异步电动机在额定负载运行时，其转差率s一般0.01-0.06在范围内。

21. 异步电机中存在着二个转速：一个是 旋转磁场 转速，另一个是 转子 转速。

22. 三相异步电动机根据转子结构不同可分为笼式和绕线式两类；同步电动机根据转子结构的不同分为隐极式同步电机和凸极式同步电动机。

23. 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。如果要改变磁场的旋转方向，可以通过改变电流相序来实现。

24. 一个三相对称交流绕组，2p=2，通入f = 50Hz的对称交流电流，其合成磁动势为旋转磁动势，该磁动势的转速为3000r/min。 25. 一台6极三相异步电动机接于50Hz的三相对称电源，其 s =0.05，则此时转子转速为___950___ r/min，定子旋转磁动势转速为

__1000___r/min。

26. 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耗、铁耗和机械损耗。实验过程中，机械损耗是不变损耗。

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27. 三相异步电动机的转差功率指的是转子铜耗，定子电压降低时，该功率值增大。

28. 额定频率为50Hz的三相异步电动机的额定转速为725 r/min，该电机的极数为___8___，同步转速为__750_r/min，额定转差率

为___0.0333____，转子电流频率____1.665__ Hz。

二、判断题

1. 直流电动机的电磁转矩是驱动性质的，因此稳定运行时，若电磁转矩越大对应的转速就越高。（ × ） 2. 一台并励直流发电机，正转能自励，反转也能自励。（ × ）

3. 一台并励直流电动机，若改变电源极性，则电机转向也改变。（ × ）

4. 若把一台直流发电机电枢固定，而电刷与磁场同时旋转，则在电刷两端也能得到直流电压。（ √ ） 5. 不管异步电动机转子是旋转还是静止，定子旋转磁动势和转子磁动势之间都是相对静止。（ √） 6. 直流电动机的人为特性都比固有特性软。（× ）

7. 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，电枢电流都将突变。（ √）

8. 变压器在一次侧外加额定电压不变的情况下，二次侧电流也大，导致一次侧电流也大，因此变压器的主磁通也大。（× ） 9. 变压器的漏抗是个常数，而其励磁电抗却随磁路的饱和而减少。（ √ ）

10. 使用电压互感器时其二次侧不允许短路，而使用电流互感器则不允许开路。（ √ ）

11. 三相绕线转子电动机转子回路串入电阻可以增加起动转矩，串入电阻值越大，起动转矩也越大。（ × ） 12. 三相异步电动机转子不动时，经由空气气隙传递到转子侧的电磁功率全部转化为转子铜耗。（ √ ） 13. 三相异步电动机当转子不动时，转子绕组电流的频率与定子电流的频率相同。（ √ ） 14. 交流发电机正常发电以后可以断掉直流励磁电源。（ × ）

15. 提升位能负载时的工作点在第一象限内，而下放位能负载时的工作点在第四象限内。（ √ ） 16. 改变电流相序，可以改变三相旋转磁动势力的转向。（ √ ）

17. 三相绕线转子异步电动机提升位能性恒转矩负载，当转子回路串入适当的电阻时，重物将停在空中。（√ ） 18. 三相异步电动机的变极调速只能用在笼型转子电动机上。（√ ） 19. 三相异步电动机的变极调速只能用在绕线转子电动机上。（× ）

三、选择题

1. 直流电动机的转子结构主要包括（A）。 A．铁心和绕组

B．电刷和换相片

C．电枢和换向器

D．磁极和线圈

2. 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变化，那么这条认为特性一定是（C）。 A．串电阻的人为特性

B．降压的人为特性

C．弱磁的人为特性

D．固有机械特性

3. 直流电动机采用降低电源电压的方法起动，其目的是（B）。 A．使起动过程平稳

B．减小起动电流

C．减小起动转矩

D．以上说法均不正确

4. 感应电机属于（B）。 A．直流电机

B．异步电机

C．同步电机

D．变压器

5. 如果并励直流发电机的转速上升20%，则空载时发电机的端电压UO升高（B）。 A．20%

B．大于20%

C．小于20%

D．无法确定

6. 变压器的铁心损耗可以由（C）获得。 A．负载试验

B．突加负载试验

C．空载试验

D．堵转试验

7. 变压器空载电流小的原因是（C）。 A．一次绕组匝数多，电阻很大 C．变压器的励磁阻抗很大

B．一次绕组的漏抗很大 D．变压器铁心的电阻很大

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8. 变压器的空载损耗（D）。 A．全部为铜损

B．全部为铁损

C．主要为铜损

D．主要为铁损

9. 一台星形接法的交流电机接到三相电源时，有一相绕组断线，则电机内部产生的磁动势为（B）。 A．静止磁动势

B．脉振磁动势

C．圆形旋转磁动势

D．椭圆旋转磁动势

10. 三相异步电动机的同步转速由（C）决定。 A．电源频率

B．磁极对数

C．电源频率和磁极对数

D．转子电流频率

11. 三相异步电动机参数测定中，定转子漏抗参数Z1、R1、X1与Z2’、R2’、X2’是通过（C）测取。 A．空载实验

B．负载实验

C．堵转实验

D．零功率因数实验

12. 三相异步电动机改变转向，可通过下面什么方法获得（D）。 A．降低电压

B．定子串电阻

C．转子串电阻

D．改变相序

13. 三相异步电动机由单相电源供电时，下面说法正确的是（A）。 A．起动转矩为零

B．转速出现飞车

C．电磁转矩为零

D．旋转速度大约为三相供电时的一半

14. 三相异步电动机带恒转矩负载运行，如果电源电压下降，当电动机稳定运行后，此时电动机的电磁转矩（A）。 A．下降

B．上升

C．不变

D．不能确定

15. 三相异步电动机的空载电流比同容量变压器大的原因是（C）。 A．异步电动机是旋转的

B．异步电动机的损耗大 D．异步电动机由漏抗

C．异步电动机定、转子间有气隙

三、简答题

1. 直流电动机有哪几种励磁方式？画出不同励磁方式的电路图。

答：直流电动机的励磁方式有：他励（图a）、并励（图b）、串励（图c）和复励（图d）。

M

M M

M

2. 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。 10. 为什么变压器空载损耗可以近似地看成铁耗，负载损耗可近似地看成铜耗？

答：变压器等效电路中参数是由空载试验、负载试验得到的。变压器在额定电压空载时输入的功率全部消耗于铁耗和铜耗。此时因空载电流很小，其在一次绕组中的铜耗很小，可忽略不计，而电压为额定时的主磁通很大，故可认为空载损耗就是铁耗。负载试验二次侧短路时电流为额定电流，一次电压很低，磁通也很小，在不计铁耗时可近似认为此时的输入功率全部都是铜耗。

13. 三相异步电动机的原理是什么？

答：当定子三相对称绕组中通入三相对称电流时，就会在定子和转子之间的气隙中产生旋转磁动势，旋转磁场的速度为，转子绕组与旋转磁场有相对运动，转子绕组会切割磁力线，在转子绕组中产生感生电动势，由于转子是一闭合回路，就有感生电流的存在，感生电流在磁场的作用下，会产生力的作用，使电动机转动。

14. 说明异步电动机的机械负载增加时，定子电流和输入功率会自动增加的物理过程。

答：从能量守恒定律知，有功的机械负载增加时，电源输入异步电动机的电功率也随之增加。由于机械负载增加，使转子转速有所降低，旋转磁场切割转子绕组的相对速度就增加了，从而使转子绕组中的感应电动势变大，转子电流也随之增大；由磁动势平衡关系知，定子电流会随之增加。这个过程直到电磁转矩与负载转矩重新平衡为止。 15.三相异步电动机中的空气隙为什么必须做得很小？

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

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数。

四、计算题

1. 一台并励直流电动机，PN90kW，UN440V，IN245A,IfN5A，nN750r/min，Ra0.08， 试求：

（1）电动机的额定输出转矩； （2）在额定电流时的电磁转矩； （3）当Ia0时电机的转速；

（4）在总制动转矩不变的情况下，当电枢中串入0.1电阻而达稳定时的转速。 答：1）电动机的额定输出转矩

IaINIfN(2455)240A P2NT,2N2nN60nN9.553

T2N9.55P2NnN9.559010750N.m1146N.m

2）在额定电流时的电磁转矩

EaUNIaRa4402400.08V420.8V PemEaIa420.8240W101KW

Pem101107503 Tem9.551286.07N.m

3）当Ia0时电机的转速CeEanN420.87500.5611V/r

n0UNCe4400.5611r/min784.2

4）在总制动转矩不变的情况下，当电枢中串入0.1电阻而达稳定时的转速为：

nUNIaRaRCe4402400.080.10.5611r/min707.2r/min

2. 某三相铝线变压器，SN750kVA,U1N/U2N10000/400V，Yyn0联接。有如下实验数据：

''试求：折算到高压侧的变压器T形等效电路参数并画出等效电路图（设R1R2,X1X2，不需考虑温度换算）。

试验名称 空载 负载

电压/kV 0.4 0.44 电流/A 60 43.3 功率/kW 3.8 10.9 备注 电压加在二次侧 电压加在一次侧 解：（1）由空载试验数据求励磁参数 ZmU0/I03400/6033.85

RmP0/3I023800/360220.35

XmZmRm23.850.353.83

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折算到高压侧有： kU1N/U2N/3310000/400/3325

Zm'k2Zm2523.852406.25

RmkRm250.35218.75 XmkXm253.832393.75

'22'22（2）由短路试验数据求短路参数： ZsUs/IsPs/3Is23440/43.335.87

Rs10900/343.3221.94

XsZsRs'25.871.945.54

22R1R2Rs/21.94/20.97 X1X2Xs/25.54/22.77

'3. 已知一台三相四极异步电动机的额定数据为PN10kW,UN380V,IN11A，定子绕组为Y接法，额定运行时，

pcu1557W,pcu2314W,pFe276W,pmec77W,p200W。试求（1）额定转速；（2）空载转矩；（3）电磁转矩；（4）

电机轴上的输出转矩。 解：（1）额定转速为：

由PemPNppmecpCu2(1000020077314)10591kW 则spCu2Pem314105910.03

n(1s)n0(10.03)15001455r/min

（2）空载转矩为：

p0pmecp(77200)277W

p027721455/60 T01.82Nm

（3）电磁转矩为：

TemPem01059121500/6067.5Nm

（4）电动机轴上的输出转矩为：

T2PN1000021455/6065.7Nm

4. 一台并励直流电动机在额定电压UN=230V和额定电流IN=85A的情况下运行，电枢回路总电阻Ra0.1，2Uc2V，励磁

回路总电阻Rf90，额定负载时的效率N90%，试求： （1）额定输入功率； （2）额定输出功率； （3）总损耗；

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（4）电枢回路铜耗； （5）励磁回路铜耗； （6）电刷接触损耗； （7）附加损耗；

（8）机械损耗与铁耗之和。 答：1）额定输入功率

P1NUNIN2308519.K 55W2）额定输出功率

P2NUNINN2308590%17.595KW 3）总损耗

PPUNRf1NP2N19.5517.5951.955KW

4）电枢回路铜损耗 If230902.56A

IaIIf(852.56)82.44A PcuaIaRa82.440.1679.6W

225）励磁回路铜耗

PcufIfRf2.5690589.824W

226）电刷接触损耗

Pc2UcIa282.44164.88W 7）附加损耗

P1%P2N0.0117595175.95W 8）机械损耗与铁耗之和

,N38V0f1,5. 一台PN5.5kWU5H0z的三相四极异步电动机，在某种运行情况下，自定子方面输入的功率为

PmecPFePPcuaPcufPcP(1955679.6589.824164.88175.95)W344.75W

6.32kW,Pcu1341W，Pcu2237.5W,PFe167.5W,Pmec45W,Pad29W，求：电动机的效率、转差率、转速、空载转

矩和电磁转矩。

解： 输出功率：P2P1(Pcu1PFePcu2PmecPad)

[6.32(0.3410.16750.23750.0450.029)]kW 5.5kW 效率： P2P1100%5.56.32100%87.03%

电磁功率：PemP2PCu2PmecPad

(5.50.23750.0450.029)kW5.8115kW

PCu2Pem0.23755.8115 转差率： s0.041

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转速： n(1s)n1(10.041)PmecPad605021438.5r/min

空载转矩：T00.0450.02921438.5600.49Nm

输出转矩：T2P2255001438.56036.51Nm

电磁转矩：TemT2T00.4936.5137Nm

6. 一台并励直流电动机,铭牌数据如下：PN=3.5kW，UN=220V，I N=20A，nN=1000r/min,电枢电阻Ra=1Ω，2△U=2V，励磁回路电阻Rf=440Ω，空载实验：当U=220V，n=1000r/min时，I0=2A，试计算当电枢电流Ia=10A时，电机的效率（不计附加损耗）。 7. 一台并励直流发电机，铭牌数据如下：PN=23kW，UN=230V，nN=1500r/min，励磁回路电阻Rf=57.5Ω，电枢电阻Ra=0.1Ω，不

计电枢反应磁路饱和。现将这台电机改为并励直流电动机运行，把电枢两端和励磁绕组两端都接到220V的直流电源：运行时维持电枢电流为原额定值。求： （1）转速n； （2）电磁功率； （3）电磁转矩。

8. 一台他励直流电动机数据为：PN=7.5kW，UN=110V，I N=82A，nN=1500r/min，电枢回路电阻Ra=0.1014Ω，求：

（1）U=U N，Φ=ΦN条件下，电枢电流Ia=60A时转速是多少？

（2） U=U N条件下，主磁通减少15%，负载转矩为TN不变时，电动机电枢电流与转速是多少？

9. 一台单相变压器额定值为SN=20000kVA，U1N/U2N=127kV/11kV ，f=50Hz。在15℃下进行空载和负载试验，有如下数据：求归

算到一次侧的励磁参数和短路参数（考虑温度换算），并画出T型等效电路。 （考虑温度换算）

试验名称 空载 负载

10. 有一台三相电力变压器，SN630kVA，U1N/U2N10kV/3.15kV，I1N/I2N36.4A/115.5A，连接组标号Yd11，

f50Hz，在10℃时的空载和负载试验数据如下：

电压/kV 11 9.24 电流/A 45.5 157.5 功率/kW 47 129 备注 电压加在二次侧 电压加在一次侧 试验名称 空载 负载 电压/kV 3.15 0.45 电流/A 6.93 36.4 功率/kW 2.45 7.89 备注 电压加在二次侧 电压加在一次侧 试求：

(1) 归算到一次侧的励磁参数和短路参数（考虑温度换算），并画出T型等效电路； (2) 阻抗电压的百分值及其有功分量和无功分量；

11. 一台三相异步电动机，额定数据如下：U1N380V，fN50Hz，PN7.5kW，nN962r/min，定子绕组为三角形联结，

2p6，cosN0.827，pCu1470W，pFe234W，pmech45W，p80W。试求额定负载时的：

(1) (2) (3) (4) 转差率；

转子电流频率； 转子铜耗； 效率；

(5) 定子电流。

12. 一台2p4的三相异步电动机有关数据如下：PN10kW，UN380V，nN1452r/min，R11.33/相，

X12.43/相，R2'1.12/相，X2'4.4/相，Rm7/相，Xm90/相，定子绕组为三角形联结，试求：

(1) 画出三相异步电动机T型等效电路；

(2) 以T型电路计算额定负载时的定子电流、转子电流、励磁电流、功率因数、输入功率和效率。

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