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第 0 页 共 12 页电机与拖动试卷 A 及参考答案一、填空题(每小题 1 分,共 30 分)1在变压器的一次和(二次)绕组之间只有(磁)的耦合,却没有(电)的联系。2单相变压器的额定容量为 SN=( )=( )。NIU1NI23变压器一次绕组的匝数 N1 与二次绕组匝数 N2 之比称为变压器的变压比 K,即,K= () ( ) = ( )。21N2I14当 时,则 ,为( 升 )变压器,若 ,则 ,为( 降 111212U)变压器。5变压器一次绕组电流的大小取决于二次绕组上的( 电流 )大小,即( 负载 )大小。6反接制动时,使旋转磁场反向转动与电动机的转动方向( 相反 )。7三相异步电动机是利用定子绕组中三相交流电产生的( 旋转磁场 )与转子绕组内的(转子电流的有功分量)相互作用而旋转的。8当旋转磁场具有 P 对磁极时,旋转磁场的转速为( )。Pf1609转速差与同步转速的比值称为( 转差率 )。10异步电动机中的定子绕组相当于变压器的(一次绕组)。11当 em L 时,n/t0,电力拖动系统处于(加速运行)状态; 当 em L 时,n/t0,电力拖动系统处于(减速运行)状态。12凡用于 1200V 及以下的交流或 1500V 及以下的直流电路中,起通断保护,控制作用的电器叫( 低压电器 )。13变压器的作用是变( 电压 ) 、变( 电流 )、变( 阻抗 )。14在三相异步电动机的定子中布置有相隔(120)电角度的对称三相绕组。15. 直流电动机有两种常用起动方法(电枢回路串电阻起动)(降压起动)。16交流测速发电机的输出电压和频率与转速关系为:交流测速发电机的输出电压 U2 与(转速n)成正比,输出频率 f2 等于(励磁电源频率 f1);转向改变时,输出电压的相位变化(180)电角度。第 1 页 共 12 页三、简答题(每小题 5 分,共 15 分)1、如何确定换向极的极性,换向极绕组为什么要与电枢绕组相串联? 答:使换向极产生的磁通与电枢反应磁通方向相反。对于直流发电机而言,换向极极性和电枢要进入的主磁极极性相同;而对于直流电动机,则换向极极性和电枢要进入的主磁极极性相反。换向极绕组与电枢绕组相串联的原因是:使随着电枢磁场的变化,换向极磁场也随之变化,即任何负载情况下都能抵消电枢反应的影响。 2、变压器的电源电压过高为什么会烧坏?答:引起 m 过大,使变压器中用来产生磁通的励磁电流(即空载电流 I0)大大增加而烧坏。3、三相异步电动机为什么会转,怎样改变它的转向? 答:(1)定子三相绕组通以三相对称交流电流产生一个以同步速 n1 转动的旋转磁场。 转向与电流相序有关。 (2)转子绕组切割定子旋转磁场而感应电动势,其方向由”右手定则”确定,转子绕 组自身闭合,便有电流通过。 (3)转子导体中的电流(有功分量)在定子旋转磁场作用下受到电磁力的作用,其方向 由” 左手定则” 确定, 这些力对转轴形成电磁转矩, 它与旋转磁场方向相同 (即与相序一致) , 于是在该转矩驱动下,转子沿着转矩方向旋转,从而实现了能量转换。 改变相序即可改变三相异步电动机的转向。 四、作图题(共 23 分)1 试画出既可点动,又可连续运转的控制电路,并且有必要的保护环节。(6 分)第 2 页 共 12 页2试画出两台三相电动机 M1、M2 电气控制电路,要求 M1 先启动, M2 后启动,停止时两台同时停止,并且有必要的保护环节。(8 分)3分析下图(a) 、 (b) 、 (c )控制电路中各有何缺点或问题?在图中作出改正。 (9 分)第 3 页 共 12 页五、计算题(共 22 分)1一台单相变压器额定容量 ,额定电压 ,试求一、二次侧额定kVASN250kVUN4.012电流 , 。 ( 6 分 )NI12 AUSIN68.3910.625252 31解 :2一台三相异步电动机 PN=10kW,U N=380V, 接法,n=1455r/min,cos=0.85,=0.88 ,求:额定转差率 sN、额定电流 IN 和额定转矩 TN 。(8 分)第 4 页 共 12 页mNnPT AUIInsNNNNN .651405.9. 2085381cos303.154030解3一台步进电动机的转子齿数为 ZR=40,三相单双六拍工作方式,电源频率 1000Hz,求步距角S 和转速 n。( 8 分 ) min/25046/10/60)2( .1/3/)1(RrNZfn步 进 电 动 机 的 转 速 为 :为 :步 距 角解 : 四、简答题 1、直流发电机的励磁方式有哪几种?(他励;自励(包括并励,串励和复励)2、如何确定换向极的极性,换向极绕组为什么要与电枢绕组相串联? (使换向极产生的磁通与电枢反应磁通方向相反。对于直流发电机而言,换向极性和电枢要进入的主磁极性相同;而对于直流电动机,则换向极极性和电枢要进入的主磁极极性相反。换向极绕组与电枢组相串联的原因是:使随着电枢磁场的变化,换向极磁场也随之变化,即任何负载情况下都能抵消电枢反应的影响。)3、试比较他励和并励直流发电机的外特性有何不同?并说明影响曲线形状的因素。 (并励直流发电机的外特性比他励的软。他励:影响因素有两个(1)随着 Ia 增加,IaRa 增加,使 U 下降;(2) 随着 Ia 增加,电枢反应附加去磁作用增强,使磁通 减少,电枢电动势 Ea 减少,最后使 U 下降。并励:影响因素有三个(1) 随着 Ia 增加,IaRa 增加,使 U 下降;(2) 随着 Ia 增加,电枢反应附加去磁作用增强,使磁通 减少,电枢电动势 Ea 减少,最后使端电压 U 下降。(3) 两端电压下降,磁通 下降,电枢电动势 Ea 进一步减少,端电压 U 进一步下降。)第 5 页 共 12 页4、一台并励直流发电机并联于电网上,若原动机停止供给机械能,将发电机过渡到电动机状态工作,此时电磁转矩方向是否变?旋转方向是否改变? (电磁转矩方向改变,电机旋转方向不变。)五、计算题 1、一台并励直流电动机,铭牌数据如下:P N=3.5kW,U N=220V,I N=20A,n N=1000r/min,电枢电阻 Ra=1,U b=1V,励磁回路电阻 R1=440,空载实验:当 U=220V,n=1000r/min 时,I0=2A,试计算当电枢电流 I a=10A 时,电机的效率(不计杂散损耗)。 解:励磁电流: 20.54ffUA励磁损耗:2210fCuffPRIW空载时:输入功率: 104励磁功率: fW电枢铜损耗: 220().5CuaafII电刷接触损耗: 130bPU附加损耗: 0ad则: 1 24.7CuaubmecFf adPW当 时,aIA0.5fIA输入功率: 1231PU2CuaRI0fW2102CubbaPUIW输出功率: 1 ()175.2CuafCubmecFPPW效率: 210%75.98P2、一台并励直流发电机,铭牌数据如下:P N=6kW,U N=230V,n N=1450r/min,R a=0.57(包括电刷接触电阻),励磁回路总电阻 Rf=177,额定负载时的电枢铁损 PFe=234W,机械损耗为Pmec=61W,求:(1)额定负载时的电磁功率和电磁转矩。(2)额定负载时的效率。 解:(1) 6NkW第 6 页 共 12 页201.37ffUIAR29ffPW60.13NIU27.4afA.9CuaPRIW所以 26emf7.4.3150TNm(2) 12.9emcFePW210%85.43、一台并励直流发电机,铭牌数据如下:P N=23kW,U N=230V,n N=1500r/min,励磁回路电阻 Rf=57.5,电枢电阻 Ra=0.1,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。 解: 30457.NffUIA3210NPI4afIA218.6CuaPRW(1) 0.NaEUIV.13en第 7 页 共 12 页电动机运行: 209.6aNaEURIV 130.53eeC167/minaenr(2) 2.98emaPEIkW(3)31.70152.76/eTN四、简答题: 1、电力拖动系统稳定运行的条件是什么?(电动机的机械特性与负载的转矩特性必须有交点,且在交点处,满足) emLdTn2、何谓电动机的充分利用?(所谓电动机的充分利用是指电动机无论在额定转速下运行,还是调速过程中处于不同转速下运行,其电枢电流都等于额定值。) 五、计算题: 一台他励直流电动机数据为:P N=7.5kW,U N=110V,I N=79.84A,n N=1500r/min,电枢回路电阻 Ra=0.1014,求:(1)U=U N,= N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?(3)U=U N,= N条件下,负载转矩为 0.8TN,转速为(800)r/min,电枢回路应串入多大电阻? 解:(1) 0.68aeRICn152/minNaeUIr(2) 不变时, 不变,即TTNTaCII93.0.85NaI A第 8 页 共 12 页1738/minNaeURInrC(3)不计空载转矩时, ,故:eLT0.8.9538.2NemNPTn2aBeNeTNURnC解得: .69B六、计算题 1、三相变压器额定容量为 20kVA,额定电压为 10/0.4 kV,额定频率为 50HZ,Y,y0 联结,高压绕组匝数为 3300。试求:(1)变压器高压侧和低压侧的额定电流;(2)高压和低压绕组的额定电压;(3)绘出变压器 Y,y0 的接线图。 解:(1) 11.63NSIAU228.7NI(2) 15.43PkV20.NPU2、一台 SN=100kVA,U 1N /U2N=6/0.4 kV,Y,y0 联结的三相变压器,I0%=6.5%,P 0=600W,u s=5%,P SN=1800W,试求:(1)近似等效电路参数标么值;(2)满载及cos 2=0.8(滞后)时的二次端电压和效率;(3)产生最大效率时的负载电流及cos 2=0.8( 20)时的最大效率。 解:(1)由空载试验数据求励磁参数*015.3mZI第 9 页 共 12 页*021.4mPRI*25.3mXZ由短路试验数据求短路参数*0.SU*.18SNSPR*2*0.467SSXZ(2) 22(cosin)10%4.2UX1)38NV20( )1097.cosSNP(3) 0.57mSN2283.NmI AU0max2(1)1%97.5cosNPS五、计算题 1、已知一台三相四极异步电动机的额定数据为:P N=10kW,U N=380V,I N=11.6A,定子为 Y联结,额定运行时,定子铜损耗 PCu1=560W,转子铜损耗 PCu2=310W,机械损耗 Pmec=70W,附加损耗Pad=200W,试计算该电动机在额定负载时的:(1)额定转速;(2)空载转矩;(3)转轴上的输出转矩;(4)电磁转矩。 解:(1) 2210.58emecadCukW第 10 页 共 12 页2/0.93NCuemsP1()456/innr
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