电机与拖动I.docx

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电机与拖动I

《电机与拖动I》主观题离线作业

班级

学号

姓名

三、主观题（共11道小题）

10. 什么叫电枢反应？

电枢反应对气隙磁场有什么影响？

解：

电枢反应是电枢磁势对气隙磁场的影响。

反应为去磁及磁场畸变。

11. 如何判断直流电机运行于发电机状态还是电动机状态？

它们的Tem、n、E、U的方向有何不同？

能量转换关系如何?

解：

可以根据反电势（感应电势）E的大小来判断直流的运行状态。

当E>U时处于发电机状态，反之处于电动机状态。

  发电状态时Tem与n反向，E与Ia同向，与Ua反向；电动机Tem与n同向，E与Ia 、Ua反向。

  发电机从机械能转化为电能，电动机从电能转化为机械能。

12. 直流电机的励磁方式有哪几种？

每种励磁方式的励磁电流或励磁电压与电枢电流或电压有怎样的关系？

解：

直流电机励磁方式有四种：

1）他励－励磁电流由独立电源供给，与电枢电流无关；

2）并励－励磁绕组与电枢并联，励磁电压等于电枢电压；

3）串励－励磁绕组与电枢串联，励磁电流等于电枢电流；

4）复励－既有串励绕组又有并励绕组，按两绕组磁动势方向的异同分类：

积复励（串、并励磁动势同向）、差复励（串、并励磁动势反向）。

13. 一台四极单迭绕组的直流电机。

1）  如果取出相邻的两组电刷，只用剩下的两外两组电刷是否可以？

对电机性能有何影响？

端电压有何变化？

此时发电机能供给多大的负载（用额定功率的百分数表示）；

2）  如果有一元件断线，电刷间的电压有何变化？

电流有何变化？

3）        若只用相对的两组电刷是否能够运行？

4）        若有一极失磁，将会产生什么后果？

解：

（1）对于四级单迭绕组直流电机，如果取出相邻的两组电刷，用另外剩下的两组电刷仍然可以运行，并联支路数由原来的4变为了2，其中一条支路是原来的，另一条由原来的三条支路串联组成。

两条支路的电动势相等，故端电压不变。

但两条支路的电阻不一样，为使任何一条支路不过载，电阻小的支路只能供给1/3的额定电流，可见，此时电机只能供给1/3的额定负载。

（2）如果有一元件断线，使原来并联支路数由4变成3，电刷间电压不变，负载能力变为原来的75％。

（3）若只用相对两组电刷不能运行，此时等效电路为两条并联支路且感应电势互相抵消，使端电压为零，电机不能运行。

（4）若有一极失磁，则每极下磁通不等，故在每极下导体中感应电势也不等，这样各并联支路产生的总感应电势不等，形成环流，由于电机绕组电阻很小，环流将很大，使电机过热。

14. 试判断下列情况下，电刷两端电压性质：

1） 磁极固定，电刷与电枢同时旋转：

2） 电枢固定，电刷与磁极同时旋转。

解：

（1）电刷两端的是交流电压：

（2）电刷两端的是直流电压。

15. 一台并励直流发电机，电动机的额定数据为：

额定功率25kW，额定电压230V，额定转速1455r/min，励磁电阻130Ω，电枢电阻0.15Ω；带额定负载时杂散损耗为3.8％PN，铁耗582W，机械损耗305W，求发电机额定负载时：

（1）电磁功率与电磁转矩；

（2）输入功率；（3）效率。

解：

16. 一台并励直流电动机的额定数据如下:

PN=17KW,UN=220V,nN=3000r/m,IN=88.9A,电枢回路电阻ra=0.0896Ω ，励磁回路电阻Rf=181.5Ω ，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；

3）    额定负载时的效率；

4）          在理想空载（Ia=0）时的转速；

5）           当电枢回路串入一电阻R=0.15Ω 时，在额定转速时的转矩。

解：

（1）N·m

（2）

    A,

V

w

N·m

（3）N·m

      w

        ＝18602.13+87.6882×0.0896+1.2122×181.5

        ＝19557.7  w

（4）

 （5）因为调速前后Tem不变，所以Ia不变

17. 一台串励直流电动机UN＝220V，n＝1000r/m，IN＝40A，电枢回路电阻为0.5欧，假定磁路不饱和。

试求：

（1）当Ia＝20A时，电动机的转速及电磁转矩？

（2）如果电磁转矩保持上述值不变，而电压减低到110V，此时电动机的转速及电流各为多少？

解：

V

（1）,

所以

Ｎ·m

（2）串励且转矩保持不变，所以不变，不变

＝20A

18. 并励直流发电机正转时，空载电动势E0=230V，停下来后在下列第      种情况下无载电动势E0=230V，第        种情况下无载电动势E0=0V，第    种情况下无载电动势E0=-230V。

A、原动机以同样的转速反转

B、对调一下励磁绕组的两出线端，原动机以同样的转速正转

      C、对调一下励磁绕组的两出线端，原动机以同样的转速反转

D、照原来一样，原动机转速转向不变

解：

D、AB、C

19.   何谓饱和现象？

电机的磁路为什么会出现饱和现象?

饱和对电机运行性能有何影响？

解：

电机磁路由铁心部分和空气隙部分组成，当铁心的B达到一定程度后，铁心部分的磁压降开始不能忽略，此时随着励磁磁动势的增加，主磁通的增加渐渐变慢，电机进入饱和状态。

    由于饱和现象的存在，使电机设计时对H和B的值不能取得过高，材料利用率受到限制，激磁电流需要增大。

20.   电机和变压器的磁路常用什么材料制成，这类材料应具有哪些主要特性？

 试比较交流磁路和直流磁路的异同点。

解：

电机和变压器的磁路常用导磁性能好的铁磁材料制成。

      直流磁路磁通不随时间变化，无磁滞、涡流损耗，也不会在无相对运动的导体中感应电势；而交流磁路磁通随时间变化，会在铁心中产生磁滞、涡流损耗，并在其交链的导体中感应电势

三、主观题（共5道小题）

14. 一台并励直流电动机，PN＝100kw，UN＝220V，n＝550r/m在750C时电枢回路电阻ra＝0.022欧，励磁回路电阻rf＝27.5欧，2 ＝2V，额定负载时的效率为88％，试求电机空载时的电流。

解：

V

w

A

15. 限制直流电动机的起动电流是否越小越好？

解：

直流电动机起动时必须限制起动电流，但起动电流不是越小越好，由于 ，电流过小则转矩过小，不利于起动。

16. 一台直流他励电动机拖动一起重机械，电动机的额定数据为：

额定功率PN=21kw，额定电压UN=220V,额定电流IN=110A,额定转速nN=1500r/min,电枢电阻（不包括电刷接触压降）；带额定位能性恒转矩负载，不计电枢反应的影响，求：

1）以750r/m转速提升重物时，电枢电路应串入多大的电阻？

2）以200r/m的转速下放重物，有几种方式，所需的参数各为多少？

解：

（2）方式一：

电枢回路串电阻

方式二：

能耗制动

方式三：

回馈制动

17.  一台他励直流电动机，PN=10kw,UN=220V,nN=1000r/min,

电枢回路总电阻为0.37Ω，不计电刷接触压降，电机带额定位能负载，试求：

1）在电枢回路串入1.5Ω电阻，电机稳定后的电枢电流及转速；

2）在电枢回路串入0.9Ω电阻，能耗制动时的稳定转速；

3）若在回馈制动方式下以760r/m的转速运行，电机的端电压。

解：

（1）电枢回路串入1.5Ω电阻，由于负载不变，故电枢电流不变：

（2）电枢回路串入0.9Ω电阻，由于负载不变，故电枢电流不变，能耗制动，电源电压为零：

（3）若在回馈制动方式下以760r/m的转速运行，电枢电流不变：

18.  一台并励电动机PN=10kw,UN=220V,nN=1500r/min，,安，欧，试求：

在额定电枢电流下，从下列制动方式制动时，电枢电路内所需串联的电阻值，电枢电路内的损耗以及电磁制动转矩。

（1）反接制动，n＝200r/m；

（2）回馈制动，n＝200r/m；（3）能耗制动，n＝200r/m。

解：

额定运行时：

额定电流安

电枢电流安

（1）反接制动，感应电势伏

所串电阻欧

损耗w

制动转矩T＝N·m

（2）反馈制动，感应电势

伏

串电阻Rj=欧

损耗w

制动转矩T＝N·m

（3）能耗制动，感应电势        伏

串电阻Rj=欧

损耗w

制动转矩T＝N·m

三、主观题（共6道小题）

13. 变压器的其它条件不变，仅将原、副边线圈匝数变化±10％，试问对X1σ和Xm的影响怎样？

如果仅将外施电压变化10％，其影响怎样？

如果仅将频率变化10％，其影响又怎样？

解：

因为，，E=4.44fNΦm≈U，所以当原、副边匝数变化+10％时，X1σ变化21％，Фm变化-10％。

又因为 ，磁通变化+10％时，由于饱和下降影响，所以Xm的变化大于21％。

当匝数变化-10％时，X1σ变化-19％， Фm变化-10％，由于饱和程度上升，所以Xm的变化小于-19％。

将外施电压变化+10％时，Фm也将变化+10％，饱和程度上升，故X1σ不变， Xm下降。

将外施电压变化-10％时， X1σ不变， Xm上升。

  如果将频率变化+10％，Фm下降， X1σ变化10％， xm变化大于10％。

而f变化-10％， X1σ变化-10％， xm变化小于-10％。

14. 为什么变压器的空载损耗可以近似看成铁耗，短路损耗可以近似看成铜耗？

解：

因为空载时电流很小，在空载损耗中铁耗占绝大多数，所以空载损耗近似看成铁耗。

而短路时，短路电压很低，因而磁通很小，铁耗也很小，短路损耗中铜耗占绝大多数，所以近似把短路损耗看成铜耗。

实际负载时铁耗和铜耗与空载时的铁耗和铜耗有差别，因为后一个是包含有其它损耗。

15. 一台变压器，原设计频率为50赫兹，现将它接到60赫兹的电网上运行，额定电压不变。

试问对激磁电流，铁耗，漏抗，电压变化率有何影响？

解：

因为 ，当U不变而f改变后，主磁通将下降到原来的5/6，所以激磁电流将减小。

漏抗，所以X1σ增大6/5倍。

电压变化率随X1σ增大而增大。

  又因为，而，所以铁耗将下降。

16. 将一台变压器的一次电压增加5％，不计磁路饱和，励磁电流、主磁通、漏抗、励磁电抗、铁耗将如何变化？

解：

，电压增加则磁通增加，磁路饱和程度也增加，因此铁耗增加、励磁电抗降低，而漏抗不变。

17. 一台单相变压器，,,，空载及短路实验的结果如下：

试计算

（1）折算到高压边的参数（实际值及标么值），假定 ，

（2）画出折算到高压边 的T型等效电路；（3）计算短路电压的百分值及其二分量；（4）满载及滞后时的电压变化率及效率（5）最大效率。

实验名称

电压（伏）

电流（安）

功率（W）

电源加在

空载

6300

10.1

5000

低压边

短路

3240

15.15

14000

高压边

解：

解：

（1）空载实验可以得到折算到高压边的参数

 ，而k＝60/6.3＝9.524

根据短路实验得到折算到低压边的参数

所以 

（2）折算到高压的T型等效电路

（3）     

所以

（4）电压变化率

                     ＝（1.6944×0.8+5.6944×0.6）％

                    ＝4.77％

此时，

而

所以kw

故kw

则

（5）达到最大效率时，

所以  

所以

                                   ＝98.19％

18. 现有两台三相变压器，组号均为Y/D－7，额定数据为：

试问：

1）两台变压器能否并联运行？

为什么？

2）如果并联组的总输出为700kVA，每台变压器输出的容量是多少？

3）在两台变压器都不过载的情况下，并联组能够输出的最大容量是多少？