1、12014 电机与拖动复习资料思考题1.1用右手螺旋定则判断直导线电流所产生的磁场的方向时有何区别？答：用右手螺旋定则判断直导线电流的磁场大拇指方向表示导线电流方向四指回转方向表示磁感线方向。1.1磁铁内，外磁感线的方向是由 N 到 S 极还是由 S 到 N 极？答：磁铁内磁感线的方向是由 S 到 N 极；外磁感线的方向是由 N 到 S 极。1.2为什么永久磁铁要用硬磁材料制造？答：硬磁材料 BH 曲线宽， 不高，B r 大， Hc 大，磁滞回线宽而胖，常用来制造永久磁铁，如：铝镍钴、铁氧体、稀土钴、钕铁硼等。1.2初始磁化曲线与基本磁化曲线有何不同？答：基本磁化曲线与起始磁化曲线的差别很小，
2、磁路计算时所用的磁化曲线都是基本磁化曲线；起始磁化曲线可分为四段：开始磁化段、线性段、趋近饱和段、饱和段。1.3 磁路的结构一定，磁路的磁阻是否一定，即磁路的磁阻是否是线性的？答：由于磁性的材料的磁导率 不是常数，B 与 H 不是正比关系，因此，磁路的结构（即尺寸、形状和材料）一定时，磁路的磁阻并非一定，即磁路的磁阻是非线性的。1.3 当磁路中有几个磁通势同时作用时，磁路计算能否用叠加定理？答：由于磁路是非线性的，因此不能用叠加定理。1.4教材图 1.4.1 所示交流铁心线圈，漏阴抗可以忽略不计，电压的有效值不变，而将铁心的平均长度增加一倍，试问铁心中主磁通最大值 的大小是否变化？如果是直流铁
3、心m线圈，铁心中的主磁通 的大小是否变化？m答: 增加铁心的平均长度不会改变铁心中主磁通最大值 的。因为在忽略漏阻抗时，m，即 与磁路的几何尺寸无关。如果是直流铁心线圈，铁心的长度增加一4.mUNfm倍，在相同的磁通势下，由于磁阻增加了，主磁通就要减小。1.4两个匝数相同（ ）的铁心线圈，分别接到电压相等（ ） ，而频率不同12 12U（ ）的两个交流电源上时，试分析两个线圈中的主磁通 和 谁大谁小（分析12f m时可忽略线圈的漏阻抗） 。答：根据 ，可知 。4.mUNf12m1.4直流电流通过磁路时，会在电阻中产生功率损耗，恒定磁通通过磁路时，会不会产生功率损耗？答：恒定磁通通过磁路时，不会
4、在磁路中产生功率损耗。这是因为磁路中的功率损耗即铁损耗，如果磁通不变化，就不会在铁心中产生涡流和磁滞现象，也不会产生涡流损耗和磁滞损耗，即不会产生铁损耗。1.4交流铁心线圈，电压大小保持不变，而频率由 增加到 ，设 ，试50Hz6z2.02问该磁路中的铁损耗是增加了还是减小了？答: 忽略线圈的漏阻抗，则 ， 由 增加到 ， 和4.mUNf50Hz60zm将减少至原来的 ，由公式 可知 将减少。mB1.22()eFhmemPKBdfVeFP练习题1.1.1 某铁心的截面积 ，当铁心中的 时， ，且可20cAcA/50.1Wb认为磁通在铁心内是均匀的 ，求铁心的磁感应强度 B 和磁导率 。Wb1.
5、解：本题目的是为了了解磁感应强度、磁场强度、磁通、磁导率。思考题 2.1变压器能否用来就换直流电压？答：不能，因为这个主磁通为恒定磁通，不会在变压器一、二次绕组中产生感应电动势，二次绕组的输出电压为零。2.1在求变压器的电压时，为什么一般都能用空载时高、低压绕组电压之比来计算？答：因为变压器的电压比等于一、二次绕组的感应电动势之比，也即匝数之比，。空载时 ， ;负载时， , ,12ENk1EU2.11EUZI.22EZI显然用空载时一、二绕组的电压之比来计算电压比精确度较高。由于变压器既可能是高压绕组作一次绕组、低压绕组作二次绕组，也可能反之。为统一起见，工程上一般都用空载时高、低压绕组电压之
6、比来计算变压器的电压比。2.1（3）为什么说变压器一、二次绕组电流与匝数成反比，只有在满载和接近满载时才成立，空载时不成立？答：因为空载时二次绕组的电流 等于零，因此不存在电流比的关系。因而满载和接近满2I载时，一、二次绕组的电流远大于空载电流，在磁通势平衡方程式中，忽略空载电流才能得到一、二次绕组电流与匝数成反比，即 这一关系。12I NK2.1（4）阻抗变换公式，即教材中式（2.1.11）是在忽略什么因素的情况下得到的？答：阻抗变换公式是在忽略一、二次绕组的漏阻抗和空载励磁电流时，把变压器当作理想变压器的情况下得到的。2.2（1）额定电压为 10 000/230V 的变压器，是否可以将低压
7、绕组接在 380V 的交流电源上工作？答：不可以。由于一次绕组电压超过了额定电压， 大幅度增加，使得励磁电流（空载m电流）和铁损耗都大幅度增加，变压器发热严重，会烧坏变压器。而且，这时二次绕组电压也远大于 10 000V，会造成由其供电的用电设备（负载）的损坏。2.2（2）变压器长期运行时，实际工作电流是否可以大于、等于或小于额定电流？答：可以等于或小于额定电流，不可以长期大于额定电流。2.2（3）变压器的额定功率为什么用视在功率而不用有功功率表示？3答：变压器一定，则额定电压和额定电流一定，额定视在功率也就一定。而有功功率还与负载的功率因素有关，不是由变压器自身所能确定的，故额定功率用视在功
8、率来表示。2.3（1）试根据 T 型等效电路画出变压器空载时的等效电路。答：变压器空载运行时的等效电路如图 2.1 所示。2.3（2）变压器在空载和轻载运行时，可否应用简化等效电路？答：不可以。2.3（3）试根据简化等效电路画出简化相量图。答：画出的简化相量图如图 2.2 所示。图 2.22.4（1）为什么说 不变，则铁损耗不变？1U答：由铁损耗公式，即教材中式（1.4.16）或式（1.4.17）可知， 与 和 有关。由于FePfmB变压器工作时 不变，由式 可知，当 也不变时， 基本不变， 也f 14.mNf1U就基本不变，故 不变，铁损耗不变1U2.4（2） 需从室温值换算成 值，而 为什
9、么不需要换算？SR075C0R答：因为 是反映铁损耗的等效电阻，与温度无关，故 不需要换算。0 02.4（3）变压器在额定电压下进行空载试验和额定电流下进行短路试验时，电压加在高压侧测得的 和 与电压加在低压侧测得的结果是否相同？0PS答：相同。2.5（1）电压调整率与哪些因素有关，是否会出现负值？答：电压调整率与负载的功率因数有关，当负载为电容性时，电压调整率可能会出现负值。2.5（2）最大效率、额定效率和实际效率有何区别？4答：最大效率是负载系数 时的效率，额定效率是在规定的负载功率因数下 时max= =1的效率，实际效率是在实际的负载功率因数下 为实际值时的效率。2.6（1）连结组号为
10、， 的三相变压器，其高压绕组线电动势与对应的低压绕组的线电Y5d动势的相位差是多少？谁滞后谁，谁超前谁？答：相位差为 ，高压绕组线电动势超前，低压绕组线电动势滞后。03=12.6（2）如果已知联结组，你能否画出绕组的联结图？答：可以。一般步骤为先画出高压绕组联结图和电动势相量图，然后根据联结组号画出低压绕组电动势相量图，画出低压绕组的联结图。2.7（1）两台变压器并联运行，它们的容量相同而阻抗电压标值不同，试问谁分担的负载多？答：阻抗电压标么值小的变压器分担的负载多。2.7（2）两条变压器并联运行，阻抗电压标么值相同而容量不同，试问谁分担的负载多？答：容量大的变压器分担的负担多。2.7（3）联
11、结组分别为 和 ，的两台变压器能否并联运行？,4Yy,Dd答：联结组不同不能并能运行。2.9 某三绕组变压器，高、中、低压三个绕组的绕组容量分别为 、 和10kVA0k。若高压绕组作一次绕组，中压绕组输出 ，低压绕组输出 ，50kVA 4k6这种情况是否可以？答：不可以，因为低压绕组输出 超过了它的绕组容量 。60kVA 5四、思考题思考题 3.1 三相异步电动机的转子绕组如果是断开的，是否还能产生电磁转矩？答：转子绕组断开时，转子绕组中虽会产生感应电动势，却不会产生感应电流，故不能产生电磁场。3.1（1）某些国家的工业标准频率为 60 ，这种频率的三相异步电动机在 和Hz 1p时的同步转速是
12、多少？2p答: 和 360/minr180/inr3.1（2）试总结三相异步电动机产生电磁转矩的必要条件有哪些？答：3.1（3）某三相异步电动机， ， ， ，试问电动机的转差2p150fHz140/minnr率是多少?答： 10650/min2fnr/ir0s4.3.2(1) 有一台三相异步电动机，如何从结构特点来判断它是笼型还是绕线型？5答：笼型和绕线型异步电动机只是转子的结构不同，前者转子为笼型绕组，后者转子为三相绕组，且每相绕组的首端与转轴上的三个滑环相连接。从外观结构上看，具有三个滑环的必为绕线型，否则即为笼型。3.2（2）某三相绕组 ， ， 。试问该绕组是整距绕组还是短矩绕组？是36
13、z2p89y集中绕组还是分散绕组？答： 92p由于 ， ，故为短距绕组。8y362zqpm由于 ，故为分布绕组。13.2（3）380V、星形联结的三相异步电动机，电源电压为何值时才能接成三角形？380V 、三角形联结的电动机，电源电压为何值时才能接成星形？答： 220V 和 660V3.2（4）额定电压为 380/660V、/Y 联结的三相异步电动机，试问当电源电压分别为 380V和 660V 时各应采用什么连结方法？它们的额定相电流是否相同？额定线电流是否相同？若不同，差多少倍？答： 电源电压为 380V 时，应采用三角形联结：电源电压为 660V 时，应采用星形联结。它们的额定相电流相同，
14、额定线电流不同，三角形联结时的线电流是星形联结时的线电流的 倍。33.2（5） 的三相异步电动机，同步转速 是多少，极对数 是多少？2980/minNnr0np答： ，01p3.3 脉振磁通势、旋转磁通势和直流磁通势有何区别？不变答：脉振磁通势的幅值方位不变，而大小随时间交变；旋转磁通势的幅值大小不变，而位置在空间旋转；直流磁通势的幅值大小和方位都不变。3.3（1）一台三相异步电动机在额定电压下运行，试问由于负载变化转子转速降低时，转子电流和定子电流是增加还是减少？答：3.3（2）在 、 和 相同的情况下，整距集中绕组与短距分布绕组中，哪个电动势大？mNf答：整距集中绕组的电动势大。3.3（3
15、）某三相绕组， ， 试问该绕组是整距绕组还是短距绕组，是0.98PK.6集中绕组还是分布绕组？答：该绕组是短距分布绕组。63.4 一台三相异步电动机在额定电压下运行，试问由于负载变化转子转速降低时，转子电流和定子电流是增加还是减小？答：转子转速降低时，转差率 s 增加，转子电流增加，定子电流相应增加。3.4（1）三相异步电动机的转子转速变化时，转子磁通势在空间的转速是否改变？答：转子转速变化时，转子磁通势相对于转子的转速随之变化，而相对于定子的转速即在空间的转速不变。3.4（2）恒定磁通势、脉振磁通势和旋转磁通势有何区别？答：3.5（1）为什么异步电动机定、转子之间有气隙存在，空载电流会比较大
16、？试用第一章学过的理论加以解释。答：有气隙存在时，会使磁路的磁阻增加，故励磁电流（空载电流）比较大。3.5（2）上述等效电路、基本方程式和相量图中的电压、电流和电动势是相值还是线值？答：相值。3.5（3）三相异步电动机有星形和三角形两种连结方式。连接方式不同时，等效电路、基本方程式和相量图是否有所不同？答：相同。3.6（1）等效电路中的 代表什么，能否不用电阻而用电容和电感来代替？21sR答： 是用来代表机械功率的电阻，不能用电容或电感来代替。因为电阻是耗能元2s件，可以用它所消耗的功率代表机械功率，而电容和电感是储能元件，它不消耗功率，不能用来代表机械功率3.6（2）本节所讨论的功率和损耗是
17、三相的功率和损耗，还是每相的功率和损耗？答：三相的功率和损耗。3.6（3） 和 是否相等？它们是哪一部分功率？22cossmEI22cosEI答：3.6（4）电动机在稳定运行时，为什么负载转矩 增加，电磁转矩 也会随之增加？LTT答：因为电动机的 ，而在稳定运行时， ，所以 增加时， 也会随之20T21L增加。3.6（5） 、 、 与 的作用方向相同还是相反？0L2答： 和 与 的作用方向相反， 与 的作用方向相同。T2T3.8（1）为什么三相异步电动机断了一根电源线即成为单相状态而不是两相状态？答：因为三相异步电动机断了一根电源线，则处于单相电源供电状态，定子绕组中的电流为单相电流而不是两相
18、电流。3.8（2）罩极式电动机的转子转向能否改变？答：不能改变。【思考题】4.1（1） 三相笼型异步电动机，在 、 的情况下运行。若 ，试问该1Nf1NUNs7电机是工作在过载、满载还是欠载状态？答 过载状态。4.1（2） 电动机在短时过载运行时，过载越多，允许过载的时间越短，为什么？答 因为过载越多，电动机的温度升高的越快，因此允许的过载时间就越短。4.1（3） 三相绕线型异步电动机，转子电路串入的电阻越大，是否起动转矩也越大？ 答 不是。当 时， 增加， 增加；当 时， 增加， 反而减小。2RX2ST2RX2ST4.1（4） 三相异步电动机在空载和满载起动时，起动电流和起动转矩是否相同？答
19、 相同。4.2（1） 高炉卷扬机在拖动料车沿着倾斜的轨道向炉顶送料时，该生产机械属于反抗性恒转矩负载，还是属于位能性恒转矩负载？还是两者兼有之？答 两者兼有之。4.2（2） 金属切削机床，往往要求在精加工时，切削量要小，而转速要高；粗加工时，切削量要大，而转速要低，试问从这一加工的总体要求看，它应该属于哪一种负载？但在每次加工时，切削量和转速基本上保持不变，这时它应该属于哪一种负载？答 从加工的总体要求看，属于恒功率负载，从每次加工看，则属于恒转矩负载。4.2（3） 有人认为在三相异步电动机机械特性的 MS 段运行时，都是不稳定的。这种说法是否正确？答 不正确。4.3（1）星形-三角形起动是降
20、低了定子线电压还是定子相电压？自藕变压器起动呢？答 前者是降低了定子相电压，没有降低线电压；后者是降低了定子线电压，使得相电压也随之降低。4.3（2）380V、星形联结的电动机，能否采用星形 -三角形起动？答 不能。4.3（3） 笼型和绕线型两种电动机中，哪一种起动性能好？答 绕线型起动性能好。4.3（4）笼型异步电动机起动电流很大，而起动转矩为什么不大？答：起动时， 虽然很大，但 、 也很大, 很低，因而由电磁转矩的2Isl2sX2cos物理公式可知， 并不是很大。1sT4.3（5）如果在绕线型异步电动机转子电路中串联电抗是否也能起到减小起动电流，增大起动转矩的作用？答：起动电流和起动转矩都
21、会减小。4.4（1） 静差率 与转差率 有何异同？s答 静差率 是说明负载变化所引起的转速变化的程度的，转差率 是说明转子与旋转磁s场相对运动的大小的。但两者的定义公式相同，因而，静差率相当于在 、 、 和1Uf2R保持不变时，该电动机在满载时的转差率。2X4.4（2） 变频调速时，可否在 时，保持 ，而在时 ，保持 常1Nf1NU1Nf1f数？8答：不可以。因为 时，仍保持 ，则 会增加，引起磁路饱和，铁损耗增1Nf1NUm加，功率因数下降； 时，若保持 常数，则 ，这也是不允许的。1f1f1NU4.4（3） 从理论上讲， 调速时，是保持 常数好，还是保持 常数好？1Nf1Ef1f答：只有保
22、持 常数，才能真正保持 不变，所以是保持 常数好。1Efm1f4.4（4） 笼型异步电动机调速方法中哪种调速方法性能最好，绕线型异步电动机的调速方法中哪种调速方法性能最好？答 笼型异步电动机调速方法中变频调速的性能最好，绕线型异步电动机的调速方法中串级调速的性能最好。4.4（5） 绕线型异步电动机转子串电阻起动时，随着 的增大，起动转矩有小增大，而2R后又会由大变小，那么绕线型异步电动机转子串电阻调速时，是否会出现随着 的增大，2R转速由高变低，而后又会由低变高呢？答：不会。4.5（1） 用能耗制动使系统迅速停机，当转速 时，若不断开电源，电机是否会自行0n起动？利用反接制动迅速停机，当 时，
23、若不断开电源，电机是否会自行起动？答：采用能耗制动，电机不会自行起动；采用反接制动，电机会自行起动。4.5（2） 绕线型异步电动机拖动位能性恒转矩负载运行，在电动状态下提升重物时，增大， 增加还是下降，在转子反向的反接制动状态下下放重物时， 增大， 增加Rn 2Rn还是减小？答：提升重物时， 增大， 下降；下放重物时， 增加， 增加（指绝对值） 。2Rn2Rn4.5（3） 反接制动运行和回馈制动运行时，它们的转差率有何区别？答：反接制动时， ；回馈制动时， 。1s0s4.5（4） 能耗制动、反接制动和回馈制动用来稳定下放重物时，转子电阻 增加，下放2R转速是增加还是减小？答：下放转速增加。五、
24、简答题1、 变压器的主磁通和漏磁通的性质有什么不同？在等效电路中怎样反映它们的作用？答：主磁通 是由一、二次绕组的磁动势共同产生，沿铁心闭合，是变压器的工作磁通，占总磁通的绝大部分。主磁通同时与一、二次绕组相交链，并在所交链的绕组中产生感应电动势，是实现能量传递的耦合场。变压器工作时，主磁通与绕组电流无关，幅值 基m本不变。一次绕组磁动势还产生仅与一次绕组相交链的漏磁通 ，并在一次绕组中产生感应电动19势；二次绕组磁动势也产生仅与二次绕组相交链的漏磁通 ，并在二次绕组中产生感应2电动势。漏磁通主要沿空气和变压器油等非铁磁材料闭合，在量值上远远小于主磁通，漏磁通与能量传递无关。变压器工作时，漏磁
25、通 和 是随着一、二次侧电流的变化而12变化，因为 。1i2i在等效电路中，用励磁电抗 mX表征主磁通 m对电路的作用，用漏电抗 1X和 2表征漏磁通 1和 2分别对一、二次侧电路的作用。由于铁磁物质的磁饱和特性，励磁电抗mX不是常数，而是随铁心饱和程度的加深而减小。由于变压器工作时， m基本不变，故 可以当作常数使用；而漏磁通磁路是线性的，故漏电抗 1X和 2是常数。2、变压器的一、二次绕组之间并无电的联系，为什么一次侧的电流会随二次侧电流的变化而变化？答：虽然一、二次绕组之间没有电路上的直接连接，但有磁的耦合，即它们交链着同一个主磁通。负载运行时，主磁通是由一、二次绕组磁动势共同激励的。当
26、变压器一次侧电压和频率不变时，主磁通幅值基本不变，因此，负载与空载时磁路中的总励磁磁动势不变，即遵循磁动势平衡关系： 。 。因此，当二次侧电流 变化时，其磁动势1210NII&2I也随之改变。由磁动势平衡关系可知，一次侧电流会产生一个增量1，与此相应的2NI磁动势1与二次电流产生的磁动势 大小相等、方向相反，以维持主磁通幅值基本2I不变。故 将随 的增减而增减，也说明变压器二次侧的输出能量是从一次侧传递过来的。I23、短路阻抗的标幺值 对变压器运行性能有什么影响？SZ答：变压器短路阻抗的标幺值 与短路电压的标幺值*SU相等，是变压器的重要参数。的大小直接影响变压器的电压调整率和短路电流的大小。
27、若*SZ小，则电压调整率小，SZ负载变化时，变压器二次侧电压变化较小，供电比较稳定，但短路电流较大；反之，则变压器的供电不稳定，但短路电流较小。因此，设计时，要折中考虑两方面的影响。4、某单相变压器一、二次侧各有两个相同的绕组，每个一次绕组的额定电压为 110V，每个二次绕组的额定电压为 12V。用这台变压器进行不同的连接，能得到几种不同的电压比？电压比分别为多少？答：这台变压器可以有 4 种不同的联结方式，如图 3-2 所示。当电源电压为 220V 时，应该采用图 3-2a 或 b 的联结方式；当电源电压为 110V 时，应该采用图 3-2c 或 d 的联结方式10图 3-1 题 3-4 图
28、上述 4 种不同的联结方式只能得到 3 种不同的电压比，其值分别为58.42103.17.920kk5、电压互感器二次侧为什么不允许短路？电流互感器二次侧为什么不允许开路？答：由于电压表的阻抗很大，使正常运行的电压互感器相当于一台空载运行的降压变压器，即 012,II （很小） 。如果二次侧短路，一、二次侧的电流都将变得很大，易烧毁互感器。故电压互感器二次侧不允许短路。由于电流表的阻抗很小，使正常运行的电流互感器相当于一台短路运行的升压变压器，一次侧的电流 为被测电路的电流 （不受二次侧电流大小的影响） ，一、二次侧的磁动势1I处 T 平衡状态，磁路中的磁通很小。如果二次侧开路，即 ，而 不变
29、，再没有与20I1I相于衡的磁动势， 完全变成了励磁电流，使磁路严重饱和，二次侧可能感应出很高1NI1I的感应电动势，危及操作人员和设备的安全。因此，使用时，若要拆除仪表，应当先将二次侧短接，再移走仪表。6、在 Yd 联结的三相变压器一次侧施加额定电压，空载运行时，将二次侧的三角形联结打开一角，用电压表测量开角处的电压。试问在三相变压器组和三相芯式变压器中，测量结果是否相同？（设变压器容量与饱和程度均接近）答：在 Yd 联结的三相变压器组中，打开二次绕组三角形联结的一角并接入一个电压表，此时二次绕组已不是闭合的，不会存在三次谐波电流，也不存在去磁性质的三次谐波磁通。由于三相变压器组磁路独立，三次谐波磁通幅值较大，电压表在三角形绕组开角处测得电
