《电机学》复习资料
第一部分变压器 一、填空题：
1、电部机的铁耗包括 磁滞 损耗和涡流损耗两分。
2、变压器负载运行时，当负载电流增大时，铜损耗会 增大 ，铁损耗会 基本不变 。 3、在本课程中，电机包括： 直流电机 、 变压器 、 异步电机 、和同步电动机。 4、变压器中的磁通包含主磁通和 漏磁通 ，前者（主磁通）的路径为： 铁心 ，后者的路径为 空气及变压器油 。
5、变压器主磁通的性质和作用 与原、副边绕组相交链，是变压器实现能量转换和传递的主要因素 ，漏磁通的性质和作用是 仅与原边绕组或副边绕组相交链，不传递能量，但起到电压平衡作用 。
6、一台单相双绕组变压器，额定容量SN=250KVA，额定电压U1N/U2N=10/0.4KV，试求一次、二次侧的额定电流 I1N=25A，I2N=625A 。
7、一台三相变压器，额定容量SN=5000kVA，额定电压U1N/U2N=10/6.3KV，Y，d联结（即Y/△联结），试求：
（1）一次、二次侧的额定电流； I1N=288.68A,I2N=458.21A
（2）一次、二次侧的额定相电压和相电流 U1N?=5.77KV, U1N?=6.3KV; I1N?=288.68A, I2N?= 264.55A 。
8、铁心的作用是 为了提高磁路的导磁率 。为什么要用厚度为0.35mm且表面土有绝缘漆的硅钢片叠制成铁心 为了减小铁心内的涡流损耗 。
9、一台单相变压器在铁心叠装时，由于硅钢片剪裁不当，叠装时接缝处留有较大的缝隙，那么此台变压器的空载电流将 ② 。（选填：①减少；②增加；③不变）
10、一台单相变压器，额定电压为220/110V现将原边接在电压为250V的电源上，变压器等效电路中的励磁电抗则 ③ 。（选填：①不变；②变大；③变小；）
11、一台变比k=10的变压器，从低压侧做空载试验求得励磁阻抗为16Ω，那么高压边的励磁阻抗值是 ② 。（选填①16；②1600；③0.16）
12、一台单相变压器进行空载试验，当高压侧加额定电压进行测量，或低压侧加额定电压进行测量，所测得损耗 ③ 。（选填①不相等且相差较大；②折算后相等；③相等）
13、变压器的短路损耗为 ③ 。（选填①全部为铜耗；②全部为铁耗；③主要为铜耗）
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14、若电源电压不变，变压器产生的主磁通Φ，在空载和负载时，其值 ② 。 （选填①完全相等；②基本不变；③根本不同；）
15、一台单相变压器，当一次侧电压降至额定电压一半时，变压器等效电路中的励磁电抗 ②。（选填：①不变；②变大；③变小）
16、一台变压器的额定频率为50Hz，如果接到60Hz的电源上，且额定电压的数值相等，则此变压器铁心中的磁通 ① 。（选填：①减少；②不变；③增加）
17、变压器在空载时，线路电压增加，铁心耗损将 ① 。（选填：①增加；②不变；③减少） 18、Y/Y联接的三相变压器组，在空载运行时，由于 ② ③ ，使相电压增大，有害于变压器的正常运行。（选填：①有三次谐波电流通过；②有三次谐波磁通通过；③有三次谐波感应电势）
19、消除三相心式变压器中的三次谐波磁通的主要方法是 ② ③ 。（选填：①采用Y/Y联接；②采用Y/△联接；③采用△/△联接）
20、Y/Y联接的组式变压器，相电势的波形是 ② 。（选填：①正弦波；②尖顶波；③平顶波）
21、变压器并联运行，变比相等是为了无环流；短路电压标么值相等是为了负载分配合理；连接组别相同是为了不因过大的环流而烧毁变压器绕组；短路阻抗角相等是为了变压器副边绕组的电流同相位，使在负载电流一定时每台变压器承担的电流最小。
22、 通过 和 实验可求取变压器的参数。 答：空载和短路。
23、一台接到电源频率固定的变压器，在忽略漏阻抗压降条件下，其主磁通的大小决定于_______的大小，而与磁路的_______基本无关，其主磁通与励磁电流成_______关系。（外加电压；材质和几何尺寸；非线性）
24、变压器铁心导磁性能越好，其励磁电抗越_______，励磁电流越_______。 （越大；越小） 25、变压器带负载运行时，若负载增大，其铁损耗将_______，铜损耗将_______（忽略漏阻抗压降的影响）。 （不变；增加）
26、一台2kV·A,400/100V的单相变压器，低压侧加100V，高压侧开路测得I0=2A；P0=20W；当高压侧加400V，低压侧开路，测得I0=_______A，P0=_______W。（0.5；20）
27、变压器短路阻抗越大，其电压变化率就_______，短路电流就_______。（大；小）
28、变压器等效电路中的xm是对应于_______电抗，rm是表示_______电阻。 （主磁通的；铁心损耗的等效）
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29、两台变压器并联运行，第一台先达满载，说明第一台变压器短路阻抗标么值比第二台_______。 （小）
30、三相变压器的联结组别不仅与绕组的_______和_______有关，而且还与三相绕组的_______有关。 （绕向；首末端标记；联结方式）
31、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损耗和空载时铜损耗所需的有功功率）
二、判断下列说法是否正确：
1．变压器的激磁阻抗Zm随外加电压的增大而增大。× 2．变压器从空载到负载主磁通将随负载电流的增加而变大。× 3．变压器变比的定义是初级和次级绕组的负载电压之比。×
4 变压器短路实验常在高压侧进行，测取外加电压为额定电压时的电流。× 5、变压器次级电流折算到初级要除以变比k2 。×
6、短路电压uk越大，则变压器随负载变化时，输出电压电压波动越大，且在变压器故障短路情况下，短路电流较小。?
7、按国家标准，实验测出的电阻值和电抗值应换算到基准工作温度（75℃）时的数值。× 8、变压器空载实验时，Zm?压时的数据来计算激磁阻抗。?
9、变压器的空载损耗可近似看成铁损耗，短路损耗可近似看成铜损耗。? 10、变压器带感性负载时，输出电压有可能比空载电压还高。×
三、选择题
1、变压器的空载损耗为：（B）
A、主要为铜耗 B、主要为铁耗 C、 全部为铁耗 D、 全部为铜耗 2、变压器空载电流小的原因是：（A）
A 、变压器的励磁阻抗大 B、 一次绕组匝数多，电阻大 C、 一次绕组漏抗大
3、当一次侧接额定电压并维持不变时，变压器由空载转为满载运行时，其主磁通将会 （C） A、 增大 B、 减小 C、 基本不变
4、一台一次侧额定电压为220V的单相变压器，接220V交流电源时，空载电流为1A；如果不慎错
U1，为了使测出的参数能符合变压器的实际运行，应选取额定电IO《电机学》复习资料 第 页 3
误地接到380V的交流电源，则空载电流为 （C）
A、 1.727A; B、 1.0A; C、 大于1.727A
5、下列哪种形式的变压器在电力系统中不宜采用 （D） 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接法的芯式变压器； D、 Y,y接法的组式变压器
6、一台三相变压器，SN=200kVA,U1N/U2N=1000/400V，Y/Δ接法，当此变压器额定运行时，二次绕组中流过的电流值为 （C）
A、 500A; B、 288.7A; C、 166.7A; D、 115.5A。
7、一台变压器设计的频率为50Hz，现在将它接到60Hz的电网上运行，当额定电压不变时，铁心中的磁通将 （C）
A、 增加；B、 不变；C、 减小；D、 为零不能运行。
8、一台变压器在高压侧做空载实验求得的参数与在低压侧做实验求得的参数相比 （A）
A、 大K2倍；B、 大K倍；C、 相同；D、 小K2倍；
9、一台变压器原边接在额定电压的电源上，当副边带纯电阻负载时，则从原边输入的功率： ③ ①只包含有功功率；②只包含无功功率； ③既有有功功率，又有无功功率；④为零。
10、变压器中，不考虑漏阻抗压降和饱和的影响，若原边电压不变，铁心不变，而将匝数增加，则励磁电流：②
①增加；②减少；③不变；④基本不变。 11、一台变压器在（ ）时效率最高。③ ①β=1；②P0/PS=常数；③PCu=PFe；④S=SN
四、问答题
1、电流互感器二次绕组为什么不许开路？电压互感器二次绕组为什么不许短路？
答：电流互感器正常运行时，相当于变压器工作在短路状态，一、二侧磁动势处于平衡状态，磁场很弱。若二次侧开路，一次侧电流完全用于励磁，磁场变得很强，将在二次侧感应出很高的电压，将绝缘击穿，危及人身及设备安全。因此，电流互感器二次侧不得开路。
电压互感器正常运行时，负载接电压表，阻抗很大，接近于空载运行。若二次绕组短路，则变成短路运行，电流从空载电流变成短路电流，一、二次侧电流均变得很大，造成互感器绕组过热而烧坏。
2、为什么三相变压器组不能采用Yy联结？而三相心式变压器又可采用Yy联结？
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答：Yy联结的三相变压器，一、二次绕组中都不能流通3次谐波电流，励磁电流基本接近正弦波。由于磁路饱和的原因，铁心中主磁通基本为平顶波，其中含较强的3次谐波磁通。对于三相变压器组，各相磁路彼此独立，3次谐波磁通沿铁心闭合。由于铁心磁阻很小，故3次谐波磁通较大，加上3次谐波磁通的频率为基波频率的3倍，所以，由它所感应的3次谐波相电动势相当大，在数值上可达基波幅值的45%-60%，甚至更大，结果使相电动势波形畸变，最大值升高很多，可能使绕组绝缘击穿，故不能采用Yy联结。
对于三相心式变压器，由于三相磁路彼此相关，三次谐波磁通又彼此同相位、同大小，不能沿铁心闭合，只能借油、油箱壁等形成闭合。由于这些磁路的磁阻很大，故3次谐波磁通很小，主磁通基本接近正弦波，因此可以采用Yy联结。但由于3次谐波磁通通过油箱壁闭合，引起附加涡流损耗，因此对容量较大、电压较高的三相心式变压器，也不宜采用Yy联结。
3、变压器并联运行的最理想情况有那些？怎样才能达到最理想的情况？ 答：变压器并联运行的最理想情况是
（1）空载时并联的变压器之间无环流；（2）负载时能按照各台变压器的容量合理地分担负载；（3）负载时各变压器分担的电流应为同相。
为了达到上述并联运行的理想情况，各台变压器必须具备下列三个条件
（1）各台变压器的一次侧额定电压和二次侧额定电压应分别相等。此时，各台变压器的一次侧与二次侧线电压之比相等；（2）各台变压器的二次侧线电压对一次侧线电压的相位差相等，即各台变压器应属于相同的连接组；（3）各台变压器用标幺值表示的短路阻抗应相等，短路电抗和短路电阻之比也应相等。
4、为什么变压器一、二次绕组电流与匝数成反比，只有在满载或接近满载时才成立，空载时不成立？
答：因为空载时，二次绕组的电流I2等于零，因此不存在电流比的关系。因而满载和接近满载时，一、二次绕组的电流远大于空载电流，在磁动势平衡方程式中，忽略空载电流才能得到关系。
5、 变压器空载运行时，原线圈加额定电压，这时原线圈电阻r1很小，为什么空载电流I0不大？如将它接在同电压（仍为额定值）的直流电源上，会如何？
答： 因为存在感应电动势E1, 根据电动势方程：
I1N21??这一I2N1K???E??E??I?r?I?(r?jx)?jI?x?I?r?I?Z?I?(r?jx)可知，尽管r1很小，但由于励U111?010mm01010m011《电机学》复习资料 第 页 5
磁阻抗Zm很大，所以I0不大.如果接直流电源，由于磁通恒定不变，绕组中不感应电动势，即E1?0，
E1??0，因此电压全部降在电阻上，即有I?U1/r1，因为r1很小，所以电流很大。
6、为什么变压器的空载损耗可近似看成铁损耗，而短路损耗可近似看成为铜损耗？
答 变压器铁损耗的大小决定于铁心中磁通密度的大小，铜损耗的大小决定决定于绕组中电流的大小。
变压器空载和短路时，输出功率都为零。输入功率全部变为变压器的损耗。即铜损耗与铁损耗之和。空载时，电源电压为额定值，铁心中磁通密度达到正常运行的数值，铁损耗也为正常运行时的数值。而此时二次绕组中的电流为零，没有铜损耗，一次绕组中电流仅为励磁电流，远小于正常运行的数值，它产生的铜损耗相对于这时的铁损耗可以忽略不计，因而空载损耗可近似看成为铁损耗。短路试验时，输入功率为短路损耗。此时一次、二次绕组电流均为额定值，铜损耗也达到正常运行时的数值，而电压大大低于额定电压，铁心中磁通密度也大大低于正常运行时的数值，此时铁损耗与铜损耗相比可忽略不计。因此短路损耗可近似看成铜损耗。
7、电源频率降低，其他各量不变，试分析变压器铁心饱和程度、励磁电流、励磁电抗、漏抗的变化情况。
答 据U1?4.44fN1?m可知，当f降低时，?m（Bm）增加，铁心饱和程度增加，励磁电流增加，励磁电抗减小。
8、变压器的原、副边额定电压都是如何定义的？
答 原边额定电压是指规定加在一次侧的电压。副边额定电压是指当一次侧加上额定电压时，二次侧的开路电压。
9、变压器空载试验的步骤
答：（1）变压器的低压线圈a、x接电源，高压线圈A、X开路。
（2）选好所有的电表量程。将控制屏左侧调压器旋钮向逆时针方向旋转到底，即将其调到输出电压为零的位置。
（3）合上交流电源总开关，按下“开”按钮，便接通了三相交流电源。
（4）调节三相调压器旋钮，使变压器空载电压U0?1.2UN，然后逐次降低电源电压，在1.2~0.2
UN的范围内，测取变压器的U0、I0、P0。
（4）测取数据时，U?UN点必须测，并在该点附近测的点较密，共测取数据7-8组。记录于表中。
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（5）调压器AT调至零电压值，断开开关S。 五、计算题
1、有一台630KVA、35/6.6KV、50Hz的单相变压器，空载实验与稳态短路实验数据如下所示：
实验名称 电压加于 空载实验 短路实验 低压侧 高压侧 电压 6.6KV 2.27KV 电流 5.1A 17.2A 功率 3.8KW 9.5KW 求(1)归算到高压侧的励磁阻抗及短路阻抗; (2)假定R1?R'2,X1??X'2?,绘出T型等效电路；
（3）当低压侧接负载ZL?57?j43.5时，利用T型等效电路求高压侧电流及其功率因数。 解：（1）励磁阻抗Zm?UO6600??1294? IO5.1励磁电阻Rm?PO3800??146? 2IO5.1222? 励磁电抗Xm?Zm?Rm?12942?1462?1285变压比K?U1035??5.3 U206.6归算到高压侧
Zm'?K2?Zm?5.32?1294?36348?Xm'?K2?Xm?5.32?1285?36095? Rm'?K2?Rm?5.32?146?4100?利用稳态短路实验数据计算可得：
Zk?Rk?Uk2270??132?Ik17.2PkIk2?29500?32.2?17.222
Xk?Zk?Rk?1322?32.22?128?（2）
1?128?64?211R1?R2'?Rk??32.2?16.1?22 第 页 《电机学》复习资料X1??X2?'?7
T型等效电路如图所示：
R1?16.1?+x1??64?'R2?16.1?'x2???64?I?'2I1?I0Rm?4100?+'?U2??U1?ZL?57?j43.5?_xm?36095?_
（3）略。自己验算
2、一铁心线圈，加上12V直流电压时，电流为1A；加上110V交流电压时，电流为2A，消耗的功率为88W，求后一情况下线圈的铜损耗、铁损耗和功率因数。
解 本题目的是为了复习铁心线圈电路中的功率关系 由线圈加直流电压时的电压和电流值可求得线圈的电阻为
R?U12??12? I1由线圈加交流电压时的数据求得交流铁心线圈电路中的铜损耗、铁损耗和功率因数分别为
pcu?RI2?12?22?48W pFe?P?pcu?88?48?40W
??P88??0.4 UI110?23、一交流铁心线圈电路，线圈电压U?380V，电流I?1A，功率因数??cos??0.6，频率
f?50Hz，匝数N=8650。电阻R?0.4?，漏电抗X?0.6?。求线圈的电动势和主磁通最大值。
解 本题目的是为了复习交流铁心线圈电路中的电磁关系。
选择电压为参考相量，即U?380?0?，电压与电流的相位差??arccos??arc0.6?53.1?
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由交流铁心线圈电路的电动势平衡方程求得
E??U?(R?jX)I??380?0??(0.4?j0.6)?1??53.1??379?0.006?V
???由此求得
??E379??0.0002Wb
4.44Nf4.44?8650?504、
一单相变压器，SN?50KVA，U1N/U2N?10000/230V，SN?50KVA，R1?40?，
X1?60?，R2?0.02?，X2?0.04?，Rm?2400?，Xm?12000?。当该变压器作降压变压器向外供电时，二次电压U2?215V，I2?180A，功率因数?2?0.8（电感性）。试用基本方程式求该变压器的I0、I1和U1。 解 k???U1N10000??43.48 U2N230?E2?U2?Z2I2?215?0??(0.02?j0.04)?180??36.87??222.23?0.93?V E1?kE2?43.48?222.23?0.93?9662.56?0.93?V
??I0?????E19662.56?0.93????0.79?102.24?A Zm2400?j12000I2180??36.87??(0.79?102.24???4.76?136.96?A k43.48???I1?I0???U1??E1?Z1I1??9662.56?0.93??(40?j60)?4.76??136.96??9998??178.65?V
第二部分直流电机 一、填空题：
1、一台他励调速直流电动机，当励磁电流减小时，将使该电机的转速 升高 。 2、直流电机以励磁方式来分类，有他励， 并励 ， 串励 和 复励 四类。 3、直流电动机常用的制动方式有 能耗制动 、 反接制动 、 回馈制动 。
4、直流发电机的输出电压随负载电流的增大而 降低 、其中并励和他励发电机相比，电压降更大的是 并励电机 。
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5、并励直流发电机自励电压的建立满足 电机中要有剩磁 、励磁绕组并接到电枢绕组两端的极性要正确，使励磁电流产生的磁通与剩磁同方向、 励磁回路的电阻值要小于建立临界电阻值 三个条件。
6、串励电动机电动机空载运行时会出现的现象是 飞车现象 。 7、直流电动机恒功率调速应采用的方法是 调励磁电流调速 。
8、直流并励电动机的输出功率等于 A 。（选填：①UNINηN；②UNIN-If）；③UNIN） 9、直流发电机电枢导体中的电流是 B 。（选填：①直流电；②交流电；③脉动的直流） 10、要改变并励直流电动机的转向，可以 C 。（选填：①增大励磁；；②改变电源极性；③改变励磁绕组）
11、直流发电机的电磁转距与转速的方向 B 。（选填：①相同；②相反；③无关）
12、一台并励直流发电机，在500rpm时建立空载电压120V，若把转速提高到1000rpm，则该电机空载电压 B 。（因为E=CeФn，Ф在变）
A：等于240V B：大于240V C：大于120V但小于240V D：无法判断
13、一台串励直流电动机，若把电刷顺旋转方向偏离几何中心线一个角度，设电机的电枢电流保持不变，此时电动机的转速将 A 。（选填：①降低；②升高；③保持不变）
14、一台直流发电机，由额定运行状态转速下降为原来的30%，而励磁电流及电枢电流均不变，则 A 。（选填：①E下降30%；；②Tem下降30%；③E和Tem都下降30%）
15、直流发电机的电磁转距是 制动 转距，而直流电动机的电磁转距是 驱动 转距。 16、如果把直流发电机的电刷顺电枢旋转方向移动一个角度，负载时的电枢反应是去磁性的；如果把电枢反方向旋转，负载时的电枢反应是 助 磁性的。
17、直流电机空载时损耗有 机械损耗 、铁心损耗、励磁损耗，它们分别是由 机械摩擦、电枢铁心相对磁场运动、励磁绕组铜耗 引起的。
18、直流电机负载时损耗有 电枢回路电阻上的损耗及电刷与换向器表面的接触电阻的损耗 ；铁耗和机械损耗在 负载变化时 可看成是不变损耗。
19、一台直流发电机的转速由额定值下降为原来的50%，而励磁电流If、电枢电流Ia不变，则感应电势 下降50% ，电磁转距保持 不变 。
20、他励直流电动机空载运行时，若不慎将励磁回路断开，电机转速将 A 。（1、飞车 2、升至新的值稳定运行 3、减速直至停车）
21、直流电机电枢反应的定义是_______，当电刷在几何中线时，电动机产生_______性质的电枢
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反应，其结果使_______和_______，物理中性线朝_______方向偏移。（电枢磁动势对励磁磁动势的作用；交磁；气隙磁场产生畸变；对主磁场起附加去磁作用；逆电机旋转）
22、交轴电枢反应对电机的影响是（1）使气隙磁场发直流电机的电磁转矩是由_______和_______共同作用产生的。（每极气隙磁通量；电枢电流）
生畸变；（2）使物理中性线偏移；（3）使每极磁通减少，具有去磁效应。
23、可用下列关系来判断直流电机的运行状态，当_______时为电动机状态，当_______时为发电机状态。 （Ea〈U；Ea〉U）
24、直流电机的电磁转矩是由_______和_______共同作用产生的。（每极气隙磁通量；电枢电流）
二、判断下列说法是否正确：
1．直流电机中电刷所短路的绕组的感应电动势为最大。× 2．直流电机的电刷的实际位置是在电机的磁极中性线上。? 3．单迭绕组的并联支路数等于该电机的极对数。?
4．并励电动机的电枢电流Ia，励磁电流If，输入电流I的关系为：Ia = I +If。× 5．复励电动机的每个主极铁心上不止有一套励磁绕组。? 6．直流电动机中电枢电流为直流。×
7．直流发电机的额定功率PN是指输入功率。×
8．直流电动机其它条件不变，减小励磁电流，电动机的转速会减小。× 9．一般地，具有上升机械特性的电机带负载会稳定运行。× 10．直流电动机改变电枢电压调速会使电动机的机械特性变软。×
三、选择题
1、若并励直流发电机转速升高15％，则空载时发电机的端电压将升高 （B） A、 15& B、 >15% C、 <15%
2、直流电动机降压调速稳定后，若磁场及负载转速不变，则（C） 不变 A、 输入功率 B、 输出功率 C、 电枢电流 3、直流发电机由主磁通感应的电动势存在于 A A、 电枢绕组 B、 电枢和励磁绕组 C、 励磁绕组 4、电源电压不变时，直流电动机的启动电流决定于 （B）
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A、 负载转矩的大小 B、 电枢回路的总电阻 C、 励磁电流 D、 由上述因素共同作用 5、在直流电动机中，公式Ea=CeΦn和T=CMΦIa中的Φ是 （B） A、 主磁极每极磁通；B、 每极合成磁通； C、 每极电枢反应磁通；D、 所有磁极的总磁通。
6、直流并励电动机起动时，串联在励磁回路中的变阻器应处于的位置 （B） A、 阻值最大；B、 阻值最小；C、 断开；D、 任意。
7、一台直流发电机，在额定状态下，拖动转速下降了30％，假设励磁电流及电枢电流不变，则 （C）
A、 电磁转矩T下降30％； B、 端电压下降30％； C、 感应电势Ea下降30％；D、 Ea和T均下降30％
8、直流发电机主磁极磁通产生感应电动势存在于（ ）中。 （1） （1）电枢绕组；（2）励磁绕组；（3）电枢绕组和励磁绕组
9、直流发电机电刷在几何中线上，如果磁路不饱和，这时电枢反应是（ ） （3） （1）去磁；（2）助磁；（3）不去磁也不助磁。
四、问答题
1、他励直流发电机由空载到额定负载，端电压为什么会下降？并励发电机与他励发电机相比，哪一个电压变化率大？
答：他励发电机由空载到额定负载，电枢电流Ia由0增加到额定值IaN，电枢回路电阻压降IaRa增加，且电枢反应的去磁作用使主磁通Φ下降，从而使感应电动势E下降。由公式U=E-IaRa可知，端
电压U随Ia的增加而下降。
对于并励发电机，除上面两个原因外，端电压下降，引起励磁电流If下降，使得Φ下降和E下降，从而引起U进一步降低，所以并励发电机的电压变化率比他励发电机的电压变化率要大些。
2、 一台直流并励电动机，在维修后作负载实验，发现电动机转速很高，电流超过正常值，停机维修发现线路无误，电动机的励磁电流正常。试分析这一故障的可能原因并说明理由。
答：如果直流电动机的电刷不在几何中性线上，则在负载运行时，除了具有交轴电枢磁动势外，还存在直轴电枢磁动势。如果电刷位置是从几何中性线逆电机旋转方向移开的话，则直轴电枢磁动势是去磁的，即与主磁通方向相反。而当气隙磁通削弱时，便会使转速n=
U?RaIa增高。同时在一定电
Ce?磁转距下，因为Tem=CMΦIa，电枢电流会增加。如果电动机具有起稳定作用的串励绕组，则可能是串
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励绕组反接，而不是电枢位置不对，或者两种原因兼有。
3、为什么在供给相同的负载电流时，并励发电机的端电压下降比他励发电机的端电压大？ 4、试述并励直流电动机的调速方法，并说明各种方法的特点。 答 并励直流电动机的调速方法有以下三种：
（1）改变励磁电流调速。这种调速方法方便，在端电压一定时，只要调节励磁回路中的调节电阻便可改变转速。由于通过调节电阻中的励磁电流不大。故消耗的功率不大，转速变化平滑均匀，且范围宽广。接入并励回路中的调节电阻为零时的转速为最低转速，故只能“调高”，不能“调低”。改变励磁电流，机械特性的斜率发生变化并上下移动。为使电机在调速过程中得到充分利用，在不同转速下都能保持额定负载电流，此法适用于恒功率负载的调速。
（2）改变电枢端电压调速。当励磁电流不变时，只要改变电枢端电压，即可改变电动机的转速，提高电枢端电压，转速升高。改变电枢端电压，机械特性上下移动，但斜率不变，即其硬度不变。此种调速方法的最在缺点是需要专用电源。在保持电枢电流为额定值时，可保持转矩不变，故此法适用于恒转矩的负载调速。
（3）改变串入电枢回路的电阻调速。在端电压及励磁电流一定、接入电枢回路的电阻为零时，转速最高，增加电枢路电阻转速降低，故转速只能“调低”不能“调高”。增加电枢电阻 ，机械特性斜率增大，即硬度变软，此种调速方法功率损耗大，效率低，如果串入电枢回路的调节电阻 是分级的，则为有级调速，平滑性不高，此法适用于恒转矩的负载调速。
5、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。 答 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φ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φ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φ下降，电枢电动势Ea进一步减少，端电压U进一步下降。
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五、计算题
1、一并励直流发电机，PN=35KW，UN=115V，nN=1450r/min，电枢电路各绕组总电阻ra=0.0243Ω，一对电刷压降2△Ub=2V，并励电路电阻Rf=20.1Ω。求额定负载时的电磁转距及电磁功率。
解：额定电流：IN?PN35?103??304.3A UN115 额定励磁电流：IfN?UN115??5.72A Rf20.1额定电枢电流: IaN?IN?IfN?310A
额定电枢电动势: EN?UN?IaNra?2U?b?115?310?0.0243?2?124.5V 电磁功率：Pem?ENIaN?124.5?310W?38.6KW 电磁转距:Tem?PemENIaN38600???254.2N.m
n1450?2?2?6060
2、一台并励直流发电机，励磁回路总电阻Rf=44W，负载电阻RL=4W，电枢回路总电阻Ra=0.25W，端电压U=220V，使求：
（1）励磁电流If和负载电流I；
（2）电枢电流Ia和电枢电动势Ea（忽略电刷接触压降）； （3）输出功率P2和电磁功率Pem。 解：励磁电流If?U220??5A Rf44负载电流I?U220??55A RL4（2）电枢电流Ia?I?If?55?5?60A
电枢电动势Ea?U?IaRa?220?60?0.25?235V
W (3)输出功率P2?UI?220?55?12100电磁功率Pem?EaIa?235?60?14100W
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2或Pem?P2?IaRa?I2?602?0.25?52?44?14100W fRf?121003、一台他励发电机，额定电枢电压230V，额定电枢电流100A，电枢电阻0.2Ω。求（1）空载电压；（2）如果磁通减小10％，求满载时的输出电压。
解 （1）U0?EN?UaN?RaIaN?230?0.2?100?250V （2）当Φ减小10％时，E?0.9EN?0.9?250?225V 满载时Ua?E?RaIaN?225?0.2?100?205V
4、某直流发电机，已知pCu?2000rpm。求该发电机的电W，p0?1200W，T?210Nm，n?1000磁功率、输出功率、输入功率和效率。
解
2?2?3.14Tn??210?1000?21980W6060P2?Pem?pCu?21980?2000?19980WPem?T??P1?Pem?p0?21980?1200?23180W
??
P219980?100%??100%?86.19%P1231895、一台并励直流电动机，额定功率PN=2.2KW，额定电压UN=220V，额定效率?N?80%，额定转速
nN?750rpm，电枢电路电阻Ra?0.2?，励磁电路电阻Rf?275?。求该电机在额定状态下运行时的输入电流I、励磁电流If、电枢电流Ia、电动势E和电磁转矩T。
解 I?PNUN?N2.2?103??12.5A 220?0.8If?UN220??0.8ARf275Ia?I?If?12.5?0.8?11.7AE?U?RaIa?220?0.2?11.7?217.66VE217.66Ce????0.29nN7506060Ce???0.29?2.772?2?3.14T?CT?Ia?2.77?11.7?32.44NmCT??15
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6、一台他励电动机，在TL?87Nm时，T0?3Nm，n=1500rpm，??80%。求该电机的输出功率P2、电磁功率Pe、输入功率P1、铜损耗PCu和空载损耗P0。
解
T2?TL?87NmT?T2?T0?87?3?90Nm
P2?2?2?3.14T2n??87?1500?13659W 60602?2?3.14Tn??90?1500?14130W6060P13659P1?2??17073.75W
?0.8PCu?P1?Pe?17073.75?14130?2945.75WPe?P0?Pe?P2?14130?13659?471W
第三部分 直流电动机的电力拖动 一、填空题：
1、他励直流电动机的固有机械特性是指在_______条件下，_______和_______的关系。
（U=UN、φ=ΦN，电枢回路不串电阻；n；Tem ）
2、直流电动机的起动方法有____ ___。
（降压起动、电枢回路串电阻起动）
3、如果不串联制动电阻，反接制动瞬间的电枢电流大约是电动状态运行时电枢电流的_______倍。
（2）
4、当电动机的转速超过_______时，出现回馈制动。（理想空载转速）
5、拖动恒转转负载进行调速时，应采_______调速方法，而拖动恒功率负载时应采用_______调速方法。（降压或电枢回路串电阻；弱磁）
二、判断题
1、直流电动机的人为特性都比固有特性软。（ ）（F）
2、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。 （T） 3、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。 （T） 4、他励直流电动机的降压调速属于恒转矩调速方式，因此只能拖动恒转矩负载运行。（ ） （F）
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5、他励直流电动机降压或串电阻调速时，最大静差率数值越大，调速范围也越大。（ ） （T）
三、选择题
1、电力拖动系统运动方程式中的GD2反映了：（2）
（1）旋转体的重量与旋转体直径平方的乘积，它没有任何物理意见；（2）系统机械惯性的大小，它是一个整体物理量；（3）系统储能的大小，但它不是一个整体物理量。
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了变化，那么这条人为特性一定是：（3）
（1）串电阻的人为特性；（2）降压的人为特性；（3）弱磁的人为特性。 3、直流电动机采用降低电源电压的方法起动，其目的是：（2）
（1）为了使起动过程平稳；（2）为了减小起动电流；（3）为了减小起动转矩。 4、当电动机的电枢回路铜损耗比电磁功率或轴机械功率都大时，这时电动机处于：（2） （1）能耗制动状态；（2）反接制动状态；（3）回馈制动状态。
5、他励直流电动机拖动恒转矩负载进行串电阻调速，设调速前、后的电枢电流分别为I1和I2，那么：（2）
（1）I1
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
dTemdTL?） dndn2、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。)
3、他励直流电动机的启动步骤？
答 （1）直流他励电动机启动时，须将励磁回路串联的电阻Rf1调至最小
（2）先接通励磁电源，使励磁电流最大；（3）同时将电枢串联的启动电阻R1调至最大，然后方可接通电枢电源。使电动机正常启动。（4）启动后，将启动电阻R1调至零，使电机正常工作。
五、计算题：
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1、一台他励直流电动机数据为：PN=7.5kW，UN=110V，I N=79.84A，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？（3）U=U N，Φ=ΦN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）Ce?N?UN?RaIN?0.068 nN n?UN?RaIa?1528r/min
Ce?N （2）TN不变时，Tem不变，即CT?NIN?CT?Ia Ia??N?NIN?IN?93.93A ?0.85?N n?UN?RaIa?1738r/min
Ce? （3）不计空载转矩时，Tem?TL，故： Tem?0.8TN?0.8?0.955UNR?RB ?a2Ce?NCeCT?NPN?38.2N?m nN n? 解得：RB?2.69?
2、有一台直流电动机，带有恒转矩负载，额定功率PN=22KW，额定电压UN=220V，额定电流IN=115A，额定转速nN =1500rpm，电枢回路总电阻Ra=0.1Ω，忽略空载转矩T0，电动机带额定负载运行时，要把转速降到1000rpm，求采用串电阻法需串多大电阻？
解：电机带恒转矩负载，忽略空载转矩，所以 T=CMΦIa 恒定，即Ia=IN=115恒定不变，
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Ea?U?RaIa?Ce?nU?RaIa220?0.1?115??0.139n1500转速降到1000rpm时，Ce??E'a?U?Ia(Ra?Rp)?Ce?n'Rp??
第四部分 异步电机 一、填空题：
1、异步电动机定子绕组采用的单层迭绕组是 整距 绕组，采用的双层迭绕组是 短距 绕组（选短距、整距、或长距）
2、三相对绕组通以三相电流时，将产生 旋转 磁场，单相绕组通以三相电流时，将产生 脉振 磁场。
3、在电机中，参数rm称为 激磁电阻 。Xm称为 激磁电抗 。当电源电压升高时，Xm会 下降 。
4、某三相交流电机定子槽数为36，极对数为3，双层短距分布绕组相邻两槽内导体基波电动势的相位差?为30?。
5、产生圆形旋转磁动势的条件是 三相对称绕组通入三相对称电流 ，若在p=1的三相对称绕组里通入ia=I3msin3?t， ib=I3msin（3?t+120?）， ic=I3msin（3?t- 120?）的三相电流， ?=314电弧度/秒，则产生的旋转磁动势的转速为 9000 rpm，转向为 a-c-b ，当?t=70?瞬间，磁动势幅值在 c相绕组轴线上 。
6、基波脉振磁势可以分解为两个 幅值相等 、 转向相反 、 转速相同 的圆形旋转磁势。
7、一台三相6极50Hz的异步电动机，其S=0.05，则转子转速为 950 rpm，转子磁势相对于转子的转速为 50 rpm，转子磁势相对于定子的转速为 1000 rpm，定子磁动势相对于转子磁动势的转速为 0 。
8、一台异步电动机的额定转差率为0.02，由定子经气隙传递到转子侧的电磁功率Pem中的
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U?Ce?n'?RaIa220?0.139?1000?0.1?0.604?1152％ 部分供给转子铜耗， 98％ 部分供给总的机械功率。
9、当采用短距绕组同时削弱定子绕组中的五次和七次波磁势，下列哪一种绕组是我们应该选用的：③ ；①绕组跨距为（4/5）τ；②绕组跨距为（6/7）τ；③绕组跨距为（5/6）τ；
10、由三相定子绕组产生的五次空间磁势谐波，它的转速是：②；①静止不动；②是基波磁场转速的1/5；③等于基波磁场转速；④五倍于基波磁场转速；
11、由三相定子绕组产生的七次空间磁势谐波，它产生的磁通切割定子绕组感应电势的频率是：②；①等于零；②等于基波频率；③等于基频的1/7；④1等于基频的7倍；
12、三相交流绕组每相感应电势公式E=4.44fkN1φM中的φM是：③；①磁通随时间交变的最大值；②一台电机的总磁通量；③一个极的总磁通量。
13、异步电机定子表面在空间相距α电角度的两根导体，它们的感应电势大小 相等 ，相位互差α电角度。
14、公式F=1.35（NkN/P）I是指：③；①一相的磁势幅值；②三相一对极的合成磁势幅值；③三相一个极的合成磁势幅值；
15、异步电动机的频率折算，就是用一个 静止 的等效转子来代替实际 旋转 的转子，使转子电路的频率与定子电路的频率 相等
16、380V星形连接的三相异步电动机，电源电压为220V时才能接成三角形。380V三角形连接的电动机，电源电压为660V时，才能接成星形。
17、三相对称绕组的构成原则是_____ _;____ _;__ _ _。(各相绕组的结构相同;阻抗相等;空间位置对称（互差120度电角度）)
18、当s在_______范围内，三相异步电机运行于电动机状态，此时电磁转矩性质为_______；在_______范围内运行于发电机状态，此时电磁转矩性质为_______。（0～１；驱动转矩；－∞～０；制动转矩）
19、三相异步电动机根据转子结构不同可分为___ ____和__ _____两类。（笼型异步电动机和绕线型异步电动机）
20、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_______r/min，定子旋转磁势相对于转子的转速为_______r/min。（950；50）
21、三相异步电动机的电磁转矩是由_______和_______共同作用产生的。（主磁通；转子电流的有功分量 ）
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升25%，定子电流相应上升，电动机的转速有所降低，s增大，sm不变。
6、感应电动机在轻载下运行时，试分析其效率和功率因数都较额定负载时低的原因。如定子绕组为
?联接的感应电动机改为Y联接运行，在轻载下其结果如何？此时所能负担的最大负载必须少于多少？
答 （1）轻载时功率因数低的原因是由于轻载时定子负载电流小，定子电流主要取决于无功的励磁电流，而在感应电动机中，由于空气隙的存在，励磁电流较大，一般为.(0.2?0.5)I1N。
(2) 效率低的原因是由于轻载在输入的电功率中输出的有功功率小，而不变损耗（铁耗和机耗）所占的分量较大，因此效率低。
（3）轻载时如将?接改为Y接，由于相电压只为原来的13，因此，励磁电流及铁耗都大为减
少，功率因数及效率将显著改善。此时最大转矩必须小于?联接时电动机的最大电磁转矩的13。
五、计算题
1、一台三相笼型异步电动机的数据为PN=40kW,UN=380V,nN=2930r/min,ηN=0.9, cosΦN=0.85，ki=5.5, kst=1.2，定子绕组为三角形联结，供电变压器允许起动电流为150A，能否在下列情况下用Y—△降压起动？
（1）负载转矩为0.25TN;(2)负载转矩为0.5TN。
IN?解：额定电流
PN3UN?Ncos?N?40?1033?380?0.9?0.85A?79.44A
直接起动电流Ist?kIIN?5.5?79.44A?437A 采用Y-Δ降压起动时
11??Ist??437A?145.7A?150AIst33起动电流： 111??Tst??kstTN??1.2TN?0.4TNTst333起动转矩：
可见：（1）当TL?0.25TN时，可以起动；（2）当TL?0.5TN时，不能起动。 2、一台Y160M-4型三相笼型异步电动机，?形联结，其额定数据如下：11KW，380V，
1455r/min,?N?0.87,cos?n?0.85,TST/TN?1.9,TMAX/TN?7。试求：（1）额定电流；（2）?形联结时的起动电流和起动转矩；（启动电流是额定电流的7倍）（3）采用Y-?换接起动时的起动电流和起动
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转矩；（4）在70%额定负载时能否采用Y-?换接起动？
【解】（1）额定电流 IN?PN3UN?Ncos?N?11?1033?380?0.87?0.85A?22.6A
（2）?形联结起动时
P11 TN?9500N?9500?N?m?72.2N?m
nN1455
TST??1.9TN?1.9?72.2N?m?137.2N?m
IST??7IN?7?22.6A?158.2A （3）采用Y-?换接起动时
1137.2TSTY?TST??N?m?45.7N?m 331158.2IST??A?52.73A 331??1.9TN?0.63TN?0.7TN 3 ISTY?（4）TSTY故不能在70%额定负载时采用Y-?换接起动。
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