电机与变压器
《电机与变压器》试卷1与参考答案
一、选择填空
1、直流发电机中电刷和换向器的作用是将电枢绕组内部
A 、直流 B 、交流。
2、当直流电机处于发电状态时,电磁转矩的方向与性质为。
A 、与电机转向相同,制动 B、与电机转向相反,驱动
C 、与电机转向相同,驱动 D 、与电机转向相反,制动
3、他励直流电动机的人为特性与固有特性相比,化。
A 、电枢串电阻的人为特性; B 、降压的人为特性;
C 、弱磁的人为特性。 D 、以上都不是
14、某直流电动机额定电枢电流为I N ,采用弱磁进行调速(Φ=ΦN ),若带恒功率负载2
P L =P N ,则其电枢电流为 ;若带恒转矩负载T L =T N ,其电枢电流为
。
A 、1I N ; B 、I N ; C 、2I N 。 2
5、一台60HZ/220V的进口变压器在50HZ/220V的电源上运行, 其空载电流。A 、增
加;B 、减小;C 、不变;
5、变压器随着负载的增加,其主磁通
A 、 基本不变; B 、变大;C 、变小。
7、在下列各种类型的三相变压器中,
A 、Y ,d 接法的芯式变压器; B 、D ,y 接法的组式变压器;
C 、Y ,y 接法的组式变压器; D 、Y ,y 接法的心式变压器。
8、铭牌上显示额定转速为1420r/min的异步电机,其极对数为。
A 、2; B 、4; C 、6; D 、8
9、对于异步电动机来讲,其转差率s 在反转制动状态时的取值范围为
A 、s 1;C 、0
10、三相异步电机运行在额定转速为1420r/min,此时转子绕组所感应电势的频率为
。
A 、2.67; B 、50; C 、60; D 、3.2
二 、 简答题
1、试分别讨论大型直流电动机组成的电力拖动系统不能直接起动的原因,并各自给出两种
起动方法?
答: 刚开始起动时,n=0,E a =C e Φn =0,这时电枢电流为:I a =U N 很大,一般为额定R a
电流的10~20倍,电机过热和换向困难,损坏电机,故直流电机多采用降压或电枢回路串电
阻起动;
2、三相变压器在使用过程中最好有一侧绕组采用三角形连接,试解释其原因。
答:
考虑变压器铁芯的饱和,为确保主磁通为正弦波,变压器的原、副方绕组中必须给三次
谐波电流提供通路。只有这样才不至于因主磁通在原、副边绕组中感应尖顶波相电势而损坏
变压器绝缘。而三角形连接可以确保三次谐波电流的通路,故而原、副方最好有一侧绕组采
用三角形连接。当然,若三相变压器采用芯式结构的铁芯,在容量不大时其绕组也可以采用
星形接法。但若有一侧绕组采用三角形连接则更好。
3、试分别论述判别直流电机是工作于发电机还是电动机状态的主要依据。
答:直流电机:E a >U 发电机,E a
同步电机:E 0超前于U 发电机,U 超前于E 0电动机。
三 、 计算题:
1、已知他励直流电动机的P N =12kW,U N =220V,I N =62A, n N =1340r/min,Ra=0.25Ω。假
定电动机吊起负载T L =0. 8T N 的重物,忽略空载损耗,试求:
(1)采用能耗制动可使负载以800r/min的转速下放,求电枢回路需串联的电阻值;
(2)若采用电压反接制动,允许的最大制动转矩为2T N ,此时的制动电阻应为多少?最后
的下放速度是多少? 解:C e ΦN =U N -I N R a 220-62⨯0. 25==0. 1526 n N 1340
(1)可以有两种方法使重物以800r/min下放
R Ω1=C e ΦN n E 0. 1526⨯800-R a =-0. 25=2. 21(Ω) 0. 8I N 0. 8⨯62
U N -0. 8I N R a 220-0. 8⨯62⨯0. 25==1360(r /min) C e ΦN 0. 1526 (2) n A =R Ω3=U N +C e ΦN n A 220+0. 1526⨯1360-R a =-0. 25=3. 20(Ω) 2I N 2⨯62
n B =
-U N -0. 8I N (R Ω3+Ra ) -220-0. 8⨯62⨯(3. 20+0. 25) ==-2563(r /min) C e ΦN 0. 1526
2、(12分)一台三相绕线式异步电动机,P N =40kW , U N =380V , 定子绕组采用∆接,
r /min ,过载倍数λM =2. 6 (即T e max /T N =2. 6) ,f 1N =50Hz , n N =1470
r 2=0. 08Ω
(1)额定转差率?
(2)若转子回路每相串入R Ω=0. 52Ω的电阻,当负载转矩为T L =T N 时,转子转速为
多少?
解:
(1)由电机的额定转速可以推出,电机为4极电机,同步速为1500r/min,所以额定负
载时的转差率为
n 1-n N 1500-1470==0. 02 n 11500
r r +R Ω(2)由2=2=常数 s N s 1
r +R Ω0. 08+0. 52得s =2s N =⨯0. 02=0. 15 r 20. 08
n =n 1(1-s ) =1500⨯0. 85=1275r /min s N =
3、(12分)一台隐极式同步电动机运行在额定电压、额定频率、额定负载下运行,其功率
角θ=30︒,若:
(1)供电电压下降20%,负载转矩保持不变时的功率角θ?
(2)供电频率下降20%,负载功率保持不变时的功率角θ?
解:
隐极式同步电动机的矩角特性为:T em =mE 0U sin θ。 x t Ω1
(1)电压下降20%时,由于负载转矩不变
mE 0U N mE 0(0. 8*U N ) T em =sin θ=sin θ' x t Ω1x t Ω1
sin 30︒=0. 625,θ'=38. 682︒ 0. 8
(2)频率下降20%时,由于负载功率不变
mE 0U N m (0. 8*E 0) U N P em =sin θ=sin θ',θ'=30︒不变 x t (0. 8*x t ) sin θ'=
《电机与变压器》试卷2与参考答案
一、选择填空
1、直流发电机中电刷和换向器的作用是将电枢绕组内部
A 、直流 B 、交流。
2、与空载相比,直流电机负载前、后电机气隙内每极的磁通
A 、 基本不变;B 、减小;C 、增加;
3、当直流电机处于发电状态时,电磁转矩的方向与性质为;
A 、与电机转向相同,制动 B、与电机转向相反,驱动
C 、与电机转向相同,驱动 D 、与电机转向相反,制动
4、与固有机械特性相比,他励直流电动机弱磁升速时的人为机械特性
A 、理想空载转速不变,斜率减小; B 、理想空载转速升高,斜率减小; C 、理想空载转速升高,斜率增大;D 、理想空载转速降低,斜率减小;
5、一台60HZ/220V的进口变压器在50HZ/220V的电源上运行, 其空载电流
A 、增加;B 、减小;C 、不变;
6、变压器随着负载的增加,其主磁通
B 、 基本不变; B 、变大;C 、变小。
7、当负载电流增加时,电力变压器二次侧的输出电压。
A 、降低;B 、增加;C 、不变;D 、上述三种可能均有可能发生;
8、在下列各种类型的三相变压器中,
A 、Y ,d 接法的芯式变压器; B 、D ,y 接法的组式变压器;
C 、Y ,y 接法的组式变压器; D 、Y ,y 接法的心式变压器。
9、铭牌上显示额定转速为960r/min的异步电机,其极对数为。
A 、2; B 、4; C 、6; D 、8
10、对于异步电动机来讲,其转差率s 在反转制动状态时的取值范围为
A 、s 1;C 、0
二 、 简答题
1、试讨论大型异步电动机组成的电力拖动系统不能直接起动的原因,并各自给出两种起动方法?
答:
异步电动机直接起动时,由于转差率s=1,由等效电路
起动电流和起动转矩分别为:
I st =U 1N
'σ) (r 1+r 2') +(x 1σ+x 222
T st =U 1N m 1p 'σ) 22πf 1(r 1+r 2') 2+(x 1σ+x 2
可见,直接起动时,定子电流较大,但起动转矩因起动时主磁通降低而变小,故直流电机不能直接起动,可采取软起动器降压、自耦调压器降压、变频以及转子回路串电阻等方法起动。
2、使用电流互感器时应注意哪些问题?说明理由。
答:
电流互感器相当于一台短路运行的升压变压器。使用时应注意:1)为确保人身安全,二次侧一端应接地;2)为确保设备安全,二次侧不能开路。因为电流互感器二次侧匝数较多,副边会感应出较高的电压尖峰击穿互感器的绕组绝缘。
3、(4分)三相异步电动机采用变频调速方案,当在基频以下调速时,为什么在改变定子频率的同时必须改变定子电压的大小?
答:由三相异步电机定子电压方程可知:U 1≈E 1=4. 44f 1N 1k w 1Φm ,为了确保变频调速中电机的主磁通不变,定子电压和频率必须协调控制,亦即变频的同时必须调压。
三 、 计算题:
1已知他励直流电动机的额定数据为:P N =30kW , U N =220V , I N =156. 9A , n N =1500r /m in , R a =0. 082Ω。忽略空载损耗,试求:
(1)电动机拖动反抗性恒转矩负载T L =0. 8T N 运行在固有特性上时,进行能耗制动,欲使起始制动转矩为2T N ,电枢回路应分别串多大的电阻?
(2)电动机拖动反抗性恒转矩负载T L =0. 8T N 运行在固有特性上时,若进行电枢反向的反接制动,欲使起始制动转矩为2T N ,电枢回路应分别串多大的电阻?此时,电机能否最后进入反向电动状态?若可以,试求其稳定转速。若不可以,说明理由。
U -I N R a 220-156. 9⨯0. 082==0. 138 解:(1) C e ΦN =N
n N 1500
n A =U N -0. 8I N R a 220-0. 8⨯156. 9⨯0. 082==1519. 4r /m in C e ΦN 0. 138
C e ΦN n A 0. 138⨯1519. 4-R a =-0. 082=0. 586Ω 2I N 2⨯156. 9R Ω1=
(2)R Ω2=U N +C e ΦN n A 220+0. 138⨯1519. 4-R a =-0. 082=1. 287Ω 2I N 2⨯156. 9
电机能否进入反向电动状态的条件是:当n=0时,电动机的电磁转矩T em 是否大于负载转矩T L ,即T em >0. 8T N ,则只要不切断电源,电机就可以进入反向电动状态。
当n=0时,I st =U N 220==160. 7A >0. 8I N =125. 52A R a +R Ω20. 082+1. 287
电动机可以进入反向电动状态,其稳定转速为
n c =-U N +0. 8I N (R a +R Ω2) -220+0. 8⨯156. 9⨯1. 369==-349r /m in C e ΦN 0. 138
2、一台隐极式同步电动机单机运行,其最大转矩是额定转矩的2倍(即过载能力为2),若
转子直流励磁电流降为额定励磁的一半,外加电压下降至额定值的80%,转子仍带额定负载,问同步电机能否继续运行?试通过分析、计算说明理由。
答:
隐极式同步电动机的矩角特性为:T em =mE 0U sin θ。 x t Ω1
mE 0U N π,此时,θ=。 2x t Ω1(1)额定电压运行时,同步电动机的最大转矩为:T e max =
额定电磁转矩为:T N =mE 0U N sin θN 。 x t Ω1
由题意知:λT =T e max =2 T N
(2)若转子直流励磁电流降为额定励磁的一半,供电电压降至额定值的80%,则最大电磁转矩降为:
T e 'max =m (0. 5E 0)(0. 8U N ) =0. 4T e max =0. 4⨯2T N =0. 8T N
显然,同步电动机无法继续运行。
3、试确定下图所示三相变压器的联结组号,并画出相量图。
答:
三相变压器的联结组号为Y,y8,其相量图如下图所示。
《电机与变压器》试卷3与参考答案
一、选择填空
1、直流电动机中的电刷和换向器的作用是;直流发电机中电刷和换向器的作用是
。
A 、机械式的整流器,把电枢绕组内部的交流电转换成电刷外部的直流电;
B 、机械式的整流器,把电刷外部的交流电转换成绕组内部的直流电;
C 、机械式的逆变器,把电刷外部的直流电转换成绕组内部的交流电;
D 、机械式的逆变器,把电枢绕组内部的直流电转换成电刷外部的交流电
12、某直流电动机采用弱磁调速(Φ=ΦN ), 若带恒转矩负载T L =T N ,其电枢电流为;3
若带恒功率负载P L =P N ,其电枢电流为
1A 、I N ;B 、I N ;C 、3I N 。 3
3、他励直流电动机降低电枢电压,转子转速。
A 、不变;B 、升高;C 、降低。
4、与空载相比,直流电动机负载后电机气隙内的磁场。
A 、波形不变,磁场削弱;B 、波形不变,磁场增强;
C 、波形畸变,磁场增强;D 、波形畸变且磁场削弱。
5、同步电动机欠励运行时,从电网吸收
A 、感性 B 、阻性 C 、容性
6、串励直流电动机轻载运行时,会发生现象。
A 、电枢反应; B 、转速低; C 、飞车。
7、某三相变压器,S N =630kVA ,Y ,d 联接,U 1N /U 2N =35kV/6.3kV,一次侧和二次侧的额定
电流为 D 。
A 、I 1N =6A,I 2N =33.3A; B 、I 1N =10.39A,I 2N =33.3A;
C 、I 1N =6A,I 2N =57.73A; D 、I 1N =10.39A,I 2N =57.73A;
8、变压器负载越大,则二次侧端电压
A 、不变;B 、越低;C 、越高;D 、上述三种情况均可发生。
9、单相变压器绕组内的感应电势在相位上。
A 、滞后于主磁通90︒; B 、超前于主磁通90︒;
C 、滞后于主磁通180︒;D 、超前于主磁通180︒。
10、铭牌上显示额定转速为1430r/min的双层绕组异步电机的线圈组数为。
A 、2; B 、4; C 、6; D 、8
二 、 简答题
1、简要说明一台并励直流发电机不能发电(建压)的原因。
答:不同时满足以下三个条件:
(1)电机主磁路无剩磁;
(2)励磁回路与电枢回路接线配合不正确;
(3)励磁回路总电阻大于临界电阻。
2、一台同步电动机并联在无穷大电网上,并拖动一定大小的负载运行,当调节直流励磁电流I f 从小到大改变时,其电枢电流I a 、功率因数角ϕ及功率角θ将如何变化?同步电动机将经过哪3种状态?
答:当调节直流励磁电流I f 从小到大改变时,其电枢电流I a 从某一较大值减小至最小值然后再逐渐增大;功率因数角ϕ由某一较大值(滞后)减小至0再逐渐增大(超前);功率角θ由接近900逐渐减少至接近于零。
3、简述异步电机三相基波合成磁势的性质(脉振磁势还是旋转磁势?),其幅值、转速、转向、位置如何确定。
答:
三相基波合成磁势为一旋转磁势,其幅值是单相脉振磁势1.5倍;
合成磁势的转速为即同步速,即n 1=60f 1; p
三相基波合成磁势的幅值位置始终与电流为最大值时的相绕组轴线重合;
三相基波合成磁势的旋转方向取决于三相绕组中通以的三相电流的相序,改变电流相序则改变转向。
三 、 计算题:
1、已知他励直流电动机的额定数据为:P N =30kW , U N =220V ,
I N =156. 9A , n N =1500r /m in , R a =0. 082Ω。忽略空载损耗,试求:
(1) 若电动机拖动位能性恒转矩负载T L =0. 8T N ,采用能耗制动使负载以800r/min的转
速下放,求此时电枢回路需串联的电阻值,并绘出其机械特性;
(2) 若电动机拖动位能性恒转矩负载T L =0. 8T N ,采用转速反向的反接制动使负载以800r/min的转速下放,求此时电枢回路需串联的电阻值,并绘出其机械特性。
U -I N R a 220-156. 9⨯0. 082==0. 138 解:(1) C e ΦN =N
n N 1500
采用能耗制动使重物以800r/min下放,其机械特性见图1。
图1
1)能耗制动时:
n =-R a +R ΩI a C e ΦN
将E 点的数据代入上式,解得所串电阻为
C Φn 0. 138⨯800R Ω3=e N E -R a =-0. 082=0. 798Ω 0. 8I N 0. 8⨯156. 9
2)采用转速反向的反接制动时(倒拉反接),其机械特性见图1。
U N R +R Ωn =-a I a C e ΦN C e ΦN
将E 点的数据代入上式,解得所串电阻为
U +C e ΦN n E 220+0. 138⨯800R Ω4=N -R a =-0. 082=2. 63Ω 0. 8I N 0. 8⨯156. 9
P N =30kW , U N =380V ,f 1N =50Hz ,2、(12分)某三相绕线式异步电动机的额定数据如下:
'=0. 15Ω,过载能力λM =2. 4,定子绕组采用Y 接。试求: n N =720r /m in ,r 2
(1)电机的额定转差率和临界转差率;
(2)在转子回路串入预备级电阻起动,若要求串入预备级电阻后,电动机的起动转矩为额定转矩的0.4倍,求预备级电阻值;
解:
(1)由电机的额定转速可以推出,电机为8极电机,同步速为750r/min,所以额定负
载时的转差率为
s -n
N =n 1N
n =750-720=0. 04
1750
利用实用表达式 T N 12
T == e m a x λm s N s m
s +
m s N
则s ⎛ 2⎧0. 183
m =s N ⎫⎝λm ±λm -1⎪⎭=0. 04⨯ ⎛
⎝2. 4±2. 42-1⎫⎪⎭=⎨⎩0. 0087(舍去)
(2)串入预备电阻后,经过(0.4T N ,0)点,求出临界转差率
利用实用表达式 0. 4T N 0. 42
T ==
e m a x λm s s m
s '+
m s
⎛
则s ' λ⎫2⎫⎪⎛ 2. 4⎫2⎫
m =s m
⎝0. 4±⎛ λm 2. 4⎪⎧11. 916
⎝0. 4⎪⎭-1⎪⎪=1⨯
⎭ ⎝0. 4± ⎝0. 4⎪⎭-1⎪⎪=⎨
⎭⎩0. 0839(舍去)
s m ∝r 2
s m
s '=r 2
+R 0. 183=0. 15
+R R Ω=9. 62Ω
m r 2Ω11. 9160. 15Ω
3、画相量图判别图示三相变压器的联结组标号
解:三相变压器的联结组标号分别为Y,y4与Y ,d7。
年级________;层次________;专业________;姓名________
复习资料,仅供参考,补充整理打印,试后上交