疑难习题

第一章 直流电机

1、一台Z2型直流电动机，额定功率为PN=160千瓦，额定电压UN=220伏，额定效率ηN=90%，额定转速nN=1500转/分，求该电机的额定电流？

2、直流发电机和直流电动机的电枢 电动势的性质有何区别，它们是怎样产生的？直流发电机和直流电动 机的电磁转矩的性质有何区别，它们又是怎样产生的？

3、 把一以他励发电机的转速提高20%，空载电压会提高多少（励磁电阻保持不变）？若是一台并激发电机，则电压升高得多还是少（励磁电阻保持不变）？

4、判断直流电机运行状态的依据是什么？何时为发电机状态？何时为电动机状态？ 5、一台并励直流电动机，

6、 一台并励直流电动机，UN?220V,IN?80A，额定运行时，电枢回路总电阻Ra?0.099?，励磁回路电阻Rf?110?，2?Ub?2V，附加损耗占额定功率1%，额定负载时的效率?N85%，求：（1）额定输入功率；（2）额定输出功率；（3）总损耗；（4）电枢回路铜损耗；（5）励磁回路铜损耗；（6）电刷接触电阻损耗；（7）附加损耗；（8）机械损耗和铁损耗之和。

第二章 直流电动机的电力拖动

1、 电力拖动系统稳定运行的条件是什么？一般来说，若电动机的机械特性是向下倾斜的，则系统便能稳定运行？这是为什么？

2、 在下列的图中，哪些系统是稳定的？哪些系统是不稳定的？

3、他励直流电动机的数据为：PN=10kW，UN=220V，IN=53.4A,nN=1500r/min,Ra=0.4Ω。求:（1）额定运行时的电磁转矩、输出转矩及空载转矩;（2）理想空载转速和实际转速；（3）半载时的转速;（4）n=1600r/min时的电枢电流。

4、电动机数据同题2-17，试求出下列几种情况下的机械特性方程式，并在同一坐标上画出机械特性曲线。（1）固有特性；（2）电枢回路串入1.6Ω电阻；（3）电源电压降至原来的一半；（4）磁通减少30%。 故串电阻的人为特性为：

5、他励直流电动机的UN=220V, IN=207.5A，Ra=0.067Ω， PN=10KW，试问:（1）直接启动时的启动电流是额定电流的多少倍？（2）如限制启动电流为1.5IN，电枢回路应串入多大的电阻？

6、他励直流电动机的PN=2.5kW,UN=220V,IN=12.5A，nN=1500r/min,Ra=0.8Ω，求:（1）当电动机以1200r/min的转速运行时，采用能耗制动停车，若限制最大制动电流为2IN，则电枢回路中应串入多大的制动电阻;（2）若负载为位能性恒转矩负载,负载转矩为TL=0.9TN,采用能耗制动使负载以120r/min转速稳速下降，电枢回路应串入多大电阻。

7、他励直流电动机的数据为：PN=30kW ，UN=220V，IN=158.5A，nN=1000r/min，Ra=0.1Ω，TL=0.8TN，求:（1）电动机的转速;（2）电枢回路串入0.3Ω电阻时的稳态转速；（3）电压降至188V时，降压瞬间的

1

电枢电流和降压后的稳态转速；（4）将磁通减弱至80%ΦN时的稳态转速。

8、一台他励直流电动机，PN=4kW ,UN=110V, IN=44.8A，nN=1500r/min，Ra=0.23Ω，电机带额定负载运行，若使转速下降为800r/min，那么：（1）采用电枢串电阻方法时，应串入多大电阻？此时电机的输入功率、输出功率及效率各为多少（不计空载损耗）？（2）采用降压方法时，则电压应为多少？此时的输入、输出功率和效率各为多少（不计空载损耗）？

9、一台串励直流电动机,UN=220V, IN=40A,nN=1000r/min，电枢回路总电阻为0.5Ω，设磁路不饱和，并忽略电枢反应，试问：当Ia=20A时，电动机的转速及电磁转矩为多少？（2）若电磁转矩保持上述值不变，而将电压降至110V，此时电动机的转速和电枢电流各为多少？

10、一台串励直流电动机，PN=14.7kW，UN=220V，IN=78.5A，nN=585r/min，电枢回路总电阻为0.26Ω，

采用电枢串电阻调速，在额定负载下要将转速降至350r/min，需串入多大电阻？

第三章变压器

1、变压器原、副边额定电压的含义是什么？

2、有一台D-50/10单相变压器，SN?50kVA,U1N/U2N?10500/230V，试求变压器原、副线圈的额定电流？

3、有一台SSP-125000/220三相电力变压器，YN，d接线，U1N/U2N?220/10.5kV，求①变压器额定电压和额定电流；②变压器原、副线圈的额定电流和额定电流。

4、 一台380/220伏的单相变压器，如不慎将380伏加在二次线圈上，会产生什么现象？

5、试绘出变压器“T”形、近似和简化等效电路，说明各参数的意义，并说明各等效电路的使用场合。

6、有一台单相变压器，额定容量为5千伏安，高、低压侧均有两个线圈组成，原方每个线圈额定电压均为U1N=1100伏，副方均为U2N=110伏，用这台变压器进行不同的连接，问可得到几种不同的变化？每种连接原、副边的额定电流为多少？

7、 一台单相变压器，SN=20000kVA ，U1N/U2N?2203/11kV，fN=50赫，线圈为铜线。

空载试验（低压侧）：U0=11kV、I0=45.4A、P0=47W；

短路试验（高压侧）：Uk=9.24kV、Ik=157.5A、Pk=129W；试求（试验时温度为150C）： （1）折算到高压侧的“T”形等效电路各参数的欧姆值（假定r1?r2?（2）短路电压及各分量的百分值；

8三相变压器有哪些标准组别，并判别之。 9、试用时钟图判别

10、 试画出Y，y2(y/Y-2)、Y,d5(Y/Δ-5)、D,y1(Δ/Y-1)三相变压器的接线。

答： Y,y2 Y,d5 D,y1

2

'rk2,x1?x2?'xk2）；

第四章三相异步电动机

1、 简述三相异步电动机的工作原理，怎样改变它的极性？

2、何谓异步电动机的转差率？在什么情况下转差率为正，什么情况为负，什么情况下转差率小于1或大于1？如何根据转差率的不同来区别各种不同运行状态？

3、 三相异步电动机在正常运行时，在什么情况下它的定子绕组可以接成星形或角形？

4、在绕线式异步电动机中，如果将定子三相绕组短接，并且通过滑环向转子三相绕组通入三相电流（如图所示）转子旋转磁场若为顺时针方向，这时电动机能转吗？转向如何？

5、 假如一台星形接法的异步电动机，在运行中突然切断三相电流，并同时将任意两相定子绕组立即接入直流电源，这时异步电动机的工作状况如何，试用图分析之。

6、 一台三相异步电动机，PN=4.5千瓦，Y/Δ接线，380/220伏，cos?N?0.8，?N?0.8，nN?1450转/分，试求：

1． 接成Y形或Δ形时的定子额定电流； 2． 同步转速n1及定子磁极对数P； 3． 带额定负载时转差率sN；

7、一台八极异步电动机，电源频率f=50赫，额定转差率sN=0.04，试求： 1． 额定转速nN；

2． 在额定工作时，将电源相序改变，求反接瞬时的转差率。

8、 有一台交流电机，Z=36，2P=4，y=7，2a=2，试会出槽电势星形图，并标出600相带分相情况； 9、 异步电动机的气隙为什么要尽可能地小？它与同容量变压器相比，为什么空载电流较大？

10、一台六极异步电动机，额定功率PN=28千瓦，UN=380伏，f1=50Hz，nN=950转/分，额定负载时，cos?1?0.88，pcu1+pFe=2.2千瓦，pmec=1.1千瓦，pad=0，计算在额定时的sN、pcu2、ηN、I1和f2 。

11、一台4极异步电动机，额定功率PN=5。5千瓦， f1=50Hz，在某运行情况下，自定子方面输入的功率为6.32千瓦，pcu1=341瓦，pcu2=237.5瓦，pFe=167.5瓦，pmec=45瓦，pad=29瓦，试绘出该电机的功率流程图，标明电磁功率、总机械功率和输出功率的大小，并计算在该运行情况下的效率、转差率、转速及空载转矩、输出转矩和电磁转矩 。

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第五章 三相异步电动机的电力拖动

5-1鼠笼异步电动机在直接启动时，为什么启动电流很大，而启动转矩却不大？

答： (1)启动初瞬，n=0, 定子旋转磁场对静止转子的相对切割速度最高(n1)，故转子感应电动势最大。此时尽管转子电动势频率以及它所对应的漏抗也大，但由于受转子槽形的影响，在启动瞬间槽口处饱和，致使漏抗增加幅度较电动势小，而转子绕组电阻又近为不变，故启动时转子电流I2?据磁动势平衡关系，此时定子电流(即启动电流)就大(约为额定电流5-7倍)。

从等效电路看，启动初瞬，n=0，s=1，附加电阻

U1(r1?r)?(x1?x)'22'22E2r?x2222增大，根

1?ssr2?0，相当于短路运行状态，此时启动电流：

'Ist??U1Zk

由于定，转子绕阻的漏阻抗即很小，故启动电流很大。

'（2） Tem?CT?0I2cos?2

其一：转子电流I2’尽管大，但由于启动初瞬间，x2增大而r2不变，故功率因数角?2?arctanx2r2大，

功率因数cosψ2就很低，所以这时转子电流有功分量I2’cosψ2却不大(因为说启动瞬间转子电流大的是

。..无功分量电流)。其二，由于启动电流大，定子绕组漏阻抗压增大，由于U1??E1?IstZ1知，此时定子绕组的感应电动势E1较小，故而?0?E14.44f1N1Kw1小，基于此两原因，所以异步电动机启动转矩就不大。

5-2在应用降压启动来限制异步电动机启动电流时，启动转矩受到什么影响，比较各种降压的启动方法，着重指出启动电流倍数年和启动转矩倍数间的关系。

2

答： 由上题式知：Ist∝U1，而Tst∝U1, 故采用降压启动限制启动电流的同时，更限制了启动转矩，因此此法只适用于空载或轻载时启动。

Ist、Tst被限制情况列表如下：

全压启动 降压启动 定子串电抗器启动*1 Y-△换接启动*2 自耦补偿器启动 *1 设K为电压降低倍数（K=

Ist Ist /K Ist /k Ist /k2 2Tst Tst /k2 Tst /k2 Tst /k2 3 。

UUN'1） *2 Y-△换接启动中K=

定子串电抗器启动的启动电流仅限制了K倍（其它为K2倍），但K值可根据要求灵活选择。 Y-△换接启动只适用于有六个引出端头的角接线的异步电动机，其K固定为3，故无选择灵活性，但其启动设备价廉。

自耦补偿器启动，有三个K值，可供选择，它对电动机定子绕线无任何要求，启动转矩比Y-△换接大，

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但设备费用较贵。

5-3 绕线式异步电动机在转子回路中串电阻启动时，为什么既能降低启动电流，又能增大启动转矩？

答：绕线式异步电动机在转子回路串电阻增加了转子回路阻抗，由式

Ist?U1(r1?r?r'2'2st)?(x1?x)2'22

可见，启动电流随所串电阻r2st’增大而减小，转子回路串电阻同时，还减小转子回路阻抗角

?2?arctanx2r2?r2st，从而提高转子回路功率因数cosψ2，其结果增大了转子电流的有功分量，从而增

大了启动转矩。

5-4 绕线式异步电动机在启动和运行时，如将它的三相转子绕组接成Y形短接，或接成 △形短接，问对启动性能和运行性能有无影响，为什么？

答：绕线式异步电动机转子为三相对称绕阻，因此在启动或运行时，无论是接成Y形，或△形连接，其每相绕组感应电动势是相等的。而每相绕组的漏阻抗和等效的虚拟电阻

1?ssr2又相同，所以每相绕组电

'流相等，那么由转子电流所形成的电磁转矩和由磁动势平衡关系所决定的定子电流就与转子绕组的上述接线无关，因此它不影响电动机的启动和运行性能。

5-5深槽和双鼠笼异步电动机在额定电压下启动，启动电流较小而启动转矩较大，为什么？

答：电动机在启动时，n=0，s=1，转子绕组电动势频率最高（f2=sf1），此时趋表效应最强烈，使槽电流分布趋于槽口（双鼠笼转子趋于上笼），相当于槽导体有效截面减小，转子电阻增大（双鼠笼转子，上笼本身截面积又小，，电阻大），故就类同题8-3，它既限制了启动电流，又增大了启动电阻。 5-6双鼠笼异步电动机两笼之间为什么一定要有缝隙？深槽式异步电动机转子槽为什么要做得深而窄？

答： 磁通总是以磁阻小的路径闭合，双鼠笼电动机两笼间的缝隙主要是迫使上笼漏磁通路径也交链于下笼（因缝隙的磁阻大），这样交链于下笼的漏磁通比上笼多，下笼就有较大的漏抗，使趋表效应更为明显。

深槽式异步电动机转子槽之所以做得深而窄，主要是为了改变转子的漏磁通的分布，从而改变其参数。槽越深，交链槽底部的漏磁通就越多，这些漏磁通所经过的截面积就越大，磁阻越小，漏抗就越大。另外槽窄，漏磁通经过槽内部分的长度越短，磁阻越小，故漏抗也越大，因此槽深而窄的结果，均增加槽底部分漏抗，使趋表效应更为明显。

5-7 在绕线式异步电动机的转子回路中串接电抗器或电容器是否能改善启动性能？是否能用来调速？此时Tst、Tmax、sm和额定负载下的效率和功率因数如何变化？

答：（1）绕线式异步电动机转子回路串联电抗器，增大了转子回路阻抗 ，由式

Ist?U1(r1?r)?(x1?x?x)'22'2'st2

可见，可减小启动电流。 同时，它也增大了转子回路阻抗角?转子电流有功分量I2’cosψ2减小，进而使启动转矩减小得更多。

2?arctanx2?xstr2，cosψ2减小，使

至于转子回路串联电容器（如容抗不过分大），则反之。

因此，无论是串电抗器还是电容器，都不能全面改善启动性能。

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