电机与拖动复习题及答案

直流电机部分

一、填空

1. 一台四极直流发电机采用单叠绕组，若取下一支或相邻的两支电刷，其电流和功率 ，而电刷电压 。 答：减小，不变。

2. 一台并励直流电动机拖动恒定的负载转矩，做额定运行时，如果将电源电压降低了20℅，则稳定后电机的电流为

倍的额定电流（假设磁路不饱和）。 答：1.25倍。

3. 并励直流电动机，当电源反接时，其中Ia的方向 ，转速方向 。 答：反向，不变。

4. 直流发电机的电磁转矩是 转矩，直流电动机的电磁转矩是 转矩。 答：制动，驱动。

5. ★电枢反应对并励电动机转速特性和转矩特性有一定的影响，当电枢电流Ia增加时，转速n将 ，转矩

Te将 。 答：下降，增加。

6. 直流电动机电刷放置的原则是： 。 答：空载时正、负电刷之间获得最大的电动势。

7. 直流电动机调速时，在励磁回路中增加调节电阻，可使转速 ，而在电枢回路中增加调节电阻，可使转速 。 答：升高，降低。

8. 电磁功率与输入功率之差，对于直流发电机包括 损耗；对于直流电动机包括

损耗。

答：空载功率，绕组铜。

9. 并励直流电动机改变转向的方法有 ， 。

答：将电枢绕组的两个接线端对调，将励磁绕组的两个接线端对调，但二者不能同时对调。

10. 串励直流电动机在电源反接时，电枢电流方向 ，磁通方向 ，转速n的方向 。 答：反向，反向，不变。

11. 当保持并励直流电动机的负载转矩不变，在电枢回路中串入电阻后，则电机的转速将 。 答：下降。

12. 并励直流发电机的励磁回路电阻和转速同时增大一倍，则其空载电压 。 答：不变。

13. 直流发电机，电刷顺电枢旋转方向移动一角度，直轴电枢反应是 ；若为电动机，则直轴电枢反应

是 。 答：去磁的，增磁的。

二、选择

1. ★★一台串励直流电动机，若电刷顺转向偏离几何中性线一个角度，设电机的电枢电流保持不变，此时电动机转

速 。

A：降低， B：保持不变， C：升高。 答：C

2. ★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不变，则 。

A：Ea下降30℅， B：T下降30℅，

C：Ea和T都下降30℅，

D：端电压下降30℅。 答：A

3. 一台并励直流发电机希望改变电枢两端正负极性，采用的方法是 。

Ａ：改变原动机的转向， Ｂ：改变励磁绕组的接法，

Ｃ：改变原动机的转向或改变励磁绕组的接法。 答：C

4. ★把直流发电机的转速升高２０℅，他励方式运行空载电压为U01，并励方式空载电压为U02,则 。

Ａ：U01 = U02， Ｂ：U01 < U02， Ｃ：U01 > U02。

答：B

5. ★一直流电动机拖动一台他励直流发电机，当电动机的外电压，励磁电流不变时，增加发电机的负载，则电动机

的电枢电流Ia和转速n将 。 A：Ia增大，n降低， B：Ia减少，n升高， C：Ia减少，n降低。 答：A

6. ★一台并励直流电动机，在保持转矩不变时，如果电源电压U降为0.5UN,忽略电枢反应和磁路饱和的影响，此时电机的转速 。

A：不变， B：转速降低到原来转速的0.5倍， C：转速下降， D：无法判定。 答：C

7. 在直流电机中，公式Ea?Ce?nФ和T?CT?Ia中的Φ指的是 。 A：每极合成磁通 ， B：所有磁极的总磁通，

C：主磁通每极磁通 ， D：以上都不是 。 答：A

8. ★直流电动机在串电阻调速过程中，若负载转矩保持不变，则 保持不变。 A：输入功率 ， B：输出功率，

C：电磁功率 ， D：电机的效率。 答：A

9. 起动直流电动机时，磁路回路应 电源。

A；与电枢回路同时接入， B：比电枢回路先接入， C：比电枢回路后接入。 答：B

10. ★一台并励直流电动机运行时励磁绕组突然断开，则 。

A：电机转速升到危险的高速， B：保险丝熔断

C：上面情况都不会发生。

答：C

11. ★直流电动机的电刷逆转向移动一个小角度，电枢反应性质为 。

A：去磁与交磁 B：增磁与交磁 C：纯去磁 D：纯增磁 答：A

12. ★一台他励直流发电机，额定电压为200伏，六极，额定支路电流为100安培，当电枢为单叠绕组时，其额定功

率为 ；当电枢为单波绕组时，其额定功率为 。

A：20kW B：40kW C：80kW D：120kW 答：D，B

13. y = yc = 为单叠绕组。

A：QU//2p±ε B：1 C：2 D：yc=k-1 E：（K+1）/2p 答：B

14. ★并励直流电动机磁通增加10℅，当负载力矩不变时（T2不变），不计饱和与电枢反应的影响，电机稳定后，下

列量变化为：Te ,n ,Ia ,P2 。

A：增加 B：减小 C：基本不变 答：C，B，B，B

15. ★一台他励直流发电机，额定电压220V，6极，额定支路电流为100A，当电枢为单叠绕组时，其额定功

率 。

A：22kW B：88kW C：132kW D：44kW 答：C

16. 在直流电机中，右行单叠绕组的合成节距y?yc= 。

A：Qu2p, B：

Qu??, C：1, D：2. 2p答：C

17. ★直流发电机的电刷逆转向移动一个小角度，电枢反应性质为 。

A：去磁与交磁, B：增磁与交磁, C：去磁. 答：B

18. ★并励直流电动机在运行时励磁绕组断开了，电机将 。

A：飞车, B：停转, C：可能飞车，也可能停转. 答：C

19. 若并励直流发电机转速上升20％，则空载时发电机的端电压U0将 。

A：升高20％, B：升高大于20％, C：升高小于20％, D：不变. 答：B

20. 直流电动机的额定功率指 。

A:转轴上吸收的机械功率, B:转轴上输出的机械功率, C:电枢端口吸收的电功率, D:电枢端口输出的电功率。 答：B

21. 欲使电动机能顺利起动达到额定转速，要求 电磁转矩大于负载转矩。 A：平均, B：瞬时, C：额定. 答：A

22. ★负载转矩不变时，在直流电动机的励磁回路串入电阻，稳定后，电枢电流将 ，转速将 。

A,上升，下降 B,不变，上升 C,上升，上升

答：A

三、判断

1. ★并励直流发电机转速上升0.2倍，则空载时发电机端电压上升0.2倍。 （ ） 答：错

2. 直流电机的电枢绕组并联支路数等于极数即2a?=2p。 （ ） 答：错

3. 直流电机主磁通既链着电枢绕组又链着励磁绕组，因此这两个绕组中都存在着感应电势。 （ ） 答：错

4. ★他励直流电动机在固有特性上弱磁调速，只要负载不变，电动机转速升高。 （ ） 答：对

5. 直流电机的电枢绕组至少有两条并联支路。 （ ） 答：对

6. 电磁转矩和负载转矩的大小相等，则直流电机稳定运行。 （ ） 答：错

7. ★他励直流电动机降低电源电压调速与减小磁通调速都可以做到无级调速。 （ ） 答：对

8. ★直流发电机中的电刷间感应电势和导体中的感应电势均为直流电势。 （ ） 答：错

9. 起动直流电动机时，励磁回路应与电枢回路同时接入电源。 （ ） 答：错

10. 直流电动机的额定功率指转轴上吸收的机械功率。 （ ） 答：错

11. 直流电机无电刷一样可以工作。 （ ） 答：错

12. 直流电机的转子转向不可改变。 （ ） 答：错

13. 同一台直流电机既可作发电机运行，由可作电动机运行。 （ ） 答：对

14. 并励直流电动机不可轻载运行。 （ ） 答：错

五、计算

1. 一台并励直流发电机，PN?35kW，UN?115V，nN?1450r/min，电枢电路各绕组总电阻ra?0.0243?，

一对电刷压降2?Ub?2V，励磁回路电阻Rf?20.1?。求额定负载时的电磁转矩及电磁功率。 解 额定电流

PN35?103IN??A?304.3A

UN115额定励磁电流

IfN?UN115?A?5.72A Rf20.1额定电枢电流

IaN?IN?IfN?(304.3?5.72)A?310A

额定电枢电动势

EN?UN?IaNra?2?Ub

?(115?310?0.0243?2)V?124.5V 电磁功率

Pe?ENIaN?124.5?310W?38.6kW

电磁转矩

Te?PeEI?NaNN?m?245.2N?m ?2?1450602. ★一台并励直流电动机，额定数据为：UN?110V，IN?28A，nN?1500r/min，电枢回路总电阻

Ra?0.15?，励磁电路总电阻Rf?110?。若将该电动机用原动机拖动作为发电机并入电压为UN的电网，并

忽略电枢反应的影响，试问：

（1）若保持电压电流不变，此发电机转速为多少？向电网输出的电功率为多少？ （2）当此发电机向电网输出电功率为零时，转速为多少？ 解 （1）电动机状态额定运行时 励磁电流

IfN?电枢电流

UN110?A?1A Rf110IaN?IN?IfN?(28?1)A?27A

感应电动势

EN?UN?IaNRa

V ?(110?27?0.15)V?114.1 由于额定电压不变，励磁电流不变，因此主磁通保持不变。故发电机运行时的转速为

nF?发电机运行时输出功率

EF114.1nN??1500r/min?1615r/min EN106P2?UN(IaF?IfN)?110?(27?1)W

?2860W?2.86kW

（2）发电机向电网输出功率为0，即此时输出电流为0，故发电机的电枢电流等于励磁电流

'IaF?IfN?1A

发电机感应电动势为

''EF?UN?IaFRa

?(110?1?0.15)V?110.2V 发电机的转速

'EF110.2n??nF??1615r/min?1560r/min

EF114.1'F3. ★一台并励直流发电机数据如下：PN?46kW，nN?1000r/min，UN?230V，极对数p?2，电枢电阻

ra?0.03?，一对电刷压降2?Ub?2V，励磁回路电阻Rf?30?，把此发电机当电动机运行，所加电源电压UN?220V，保持电枢电流为发电机额定运行时的电枢电流。试求：

（1）此时电动机转速为多少（假定磁路不饱和）？ （2）发电机额定运行时的电磁转矩为多少？ （3）电动机运行时的电磁转矩为多少？ 解 （1）作发电机运行时，额定电流

PN46?103IN??A?200A

UN230励磁电流

IfN?额定电枢电流

UN230?A?7.67A Rf30IaN?IN?IfN?(200?7.67)A?207.7A

Ce?F? ?今作电动机运行

UN?IaNra?2?Ub

nN230?207.7?0.03?2?0.2382

1000220A?7.33A 30IfD?UN//Rf?Ce?D?电动机转速

IfDIfFCe?F?7.33?0.2382?0.2276 7.67n? ? (2) 发电机额定电磁转矩

UN?raIaN?2?Ub

CE?D220?0.03?207.7?2r/min?930.4r/min

0.2276TeF?CT?FIaN?9.55Ce?FIaN

?9.55?0.2382?207.7N?m?472.5N?m

（3）电动机电磁转矩

TeD?CT?DIaN?9.55C?DIaN

?9.55?0.2276?207.7N?m?451.5N?m

4. 一台并励直流电动机的额定数据如下：PN＝17kw，UN＝220V，n＝3000r/m，IN＝88.9A，电枢回路电阻Ra=0.0896

欧，励磁回路电阻Rf＝181.5欧，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）当电枢回路串入电阻R＝0.15欧时，在额定转矩时的转速。 解（1） TN?PN?17000?60?54.1 N·m ?N2??3000 （2） IfN?UN?220?1.212? Rf181.5 IaN?IN?IfN?88.9?1.212?87.688 A

EaN?UN?IaNRa?220?87.688?0.0896?212.14V

.13 w PeN?EaNIaN?212.14?87.688?18602.13?60PeN?18602m ??59.2 N·TeN2??nN?N（3） T0?TeN?TN?59.2?54.1?5.1 N·m

P0?T0??5.1?2??3000?1602.2w

60P1N?PeN?Pcua?Pcuf

2 ?PeN?I2aRa?IfRf

＝18602.13+87.6882×0.0896+1.2122×181.5 ＝19557.7 w

?N?PN?100%?86.9%

P1N（4）n0?220?3000UnUN?NN??3111.2r/m

212.14Ce?EaN（5）因为调速前后Te不变，所以Ia不变

E'a?UN?Ia(Ra?R)?220?87.688?(0.0896?0.15)?199V

n'?3000nN?E'a??199?2814.2r/m

212.14EaN5. ★一台并励发电机，PN＝6kW，UN＝230V，n＝1450r/m，电枢回路电阻Ra75??0.921励磁回路电阻Rf?177?，?，

额定负载时的附加损耗P??60W，铁耗PFe?145.5W，机械损耗P??168.4W，求额定负载下的输入功率、电磁功率、电磁转矩及效率。 解：发电机所以 INN?PU?6000?26.09 A N230IaN?IN?UNR?26.09?230?27.39 A

f177EaN?UN?IaNRa?230?27.39?0.921?255.23V

PeN?EaNIaN?255.23?27.39?6990.75 W TeNeN?P.75?60??6990?46.04 N·m

N2??1450P1N?PeN?P??P??PFe

?6990.7?516?8.4?60?7364.65

1?PN6000N?P??81.5% 1N7364.65

第二章 变压器

一、填空：

1. ★★一台单相变压器额定电压为380V/220V，额定频率为50HZ，如果误将低压侧接到380V上，则此时

（增加，减少或不变） ?m ,I0 ,Zm ,pFe 。答：?m增大，I0增大，Zm减小，pFe增大。

2. ★一台额定频率为50Hz的电力变压器接于60Hz，电压为此变压器的6/5倍额定电压的电网上运行，此时变压器磁

路饱和程度 ，励磁电流 ，励磁电抗 ，漏电抗 。 答：饱和程度不变，励磁电流不变，励磁电抗增大，漏电抗增大。 3. ★如将变压器误接到等电压的直流电源上时，由于E= ，U= ，空载电流将 ，空载损耗将 。

答：E近似等于U，U等于IR，空载电流很大，空载损耗很大。

4. ★变压器空载运行时功率因数很低，其原因为 。 答：励磁回路的无功损耗比有功损耗大很多，空载时主要由励磁回路消耗功率。

5. 如将额定电压为220/110V的变压器的低压边误接到220V电压，则励磁电流将 ，变压器

将 。 答：增大很多倍，烧毁。

6. 联接组号不同的变压器不能并联运行，是因为 。

答：若连接，将在变压器之间构成的回路中引起极大的环流，把变压器烧毁。 7. 变压器副边的额定电压指 。 答：原边为额定电压时副边的空载电压。

8. 为使电压波形不发生畸变，三相变压器应使一侧绕组 。 答：采用d接。

9. 通过 和 实验可求取变压器的参数。 答：空载和短路。

10. 既和原边绕组交链又和副边绕组交链的磁通为 ，仅和一侧绕组交链的磁通为 。 答：主磁通，漏磁通。

11. 变压器运行时基本铜耗可视为 ，基本铁耗可视为 。 答：可变损耗，不变损耗。

二、选择

1. ★★三相电力变压器带电阻电感性负载运行时，负载电流相同的条件下，cos?越高，则 。

A：副边电压变化率Δu越大，效率η越高， B：副边电压变化率Δu越大，效率η越低， C：副边电压变化率Δu越大，效率η越低，

D：副边电压变化率Δu越小，效率η越高。 答：D

2. ★一台三相电力变压器SN=560kVA，U1NU2N =10000/400(v), D,y接法，负载时忽略励磁电流，低压边相电流为808.3A时，则高压边的相电流为 。

A： 808.3A ， B: 56A， C: 18.67A ， D: 32.33A。 答：C

3. 一台变比为k＝10的变压器，从低压侧作空载实验，求得副边的励磁阻抗标幺值为１６，那末原边的励磁阻抗标

幺值是 。

Ａ：16, Ｂ：1600, Ｃ：0.16。

答：A

4. ★★变压器的其它条件不变，外加电压增加１０℅，则原边漏抗X1，副边漏抗X2和励磁电抗Xm将 。

Ａ：不变，

Ｂ：增加10% ，

Ｃ：减少10% 。 （分析时假设磁路不饱和）

答：A

5． 电压与频率都增加5℅时，穿过铁芯线圈的主磁通 。

A 增加 B 减少 C 基本不变 答：C

6． 升压变压器，一次绕组的每匝电势 二次绕组的每匝电势。

A 等于 B 大于 C 小于 答；A

7． 三相变压器二次侧的额定电压是指原边加额定电压时二次侧的 电压。

A 空载线 B 空载相 C 额定负载时的线

答：A

8． 单相变压器通入正弦励磁电流，二次侧的空载电压波形为 。

A 正弦波 B 尖顶波 C 平顶波 答：A

9． ★如将额定电压为220/110V的变压器的低压边误接到220V电压，则励磁电流将 ，变压器将 。

A：不变；B:增大一倍；C:增加很多倍;D:正常工作;E:发热但无损坏危险；F:严重发热有烧坏危险 答：C，F 10． 三相变压器组不宜采用Y,y联接组，主要是为了避免 。

A：线电势波形发生畸变； B：相电势波形发生畸变； C：损耗增大； D：有效材料的消耗增大。 答：B 11． 三相变压器的变比是指———之比。

A：原副边相电势 B：原副边线电势 C：原副边线电压 答：A 12． ★变压器铁耗与铜耗相等时效率最大，设计电力变压器时应使铁耗 铜耗。

A：大于 B：小于 C：等于 答：A 13．

变压器负载呈容性，负载增加时，副边电压 。 A,呈上升趋势； B,不变， C,可能上升或下降 答：C

'X1??X2??(Zk2)?Rk2?102.5? 2U1NU1N??3.6k? Z1N?SNI1N所以 Rm?*2Rm4.446??1.235 Z1N3.6Xm56.402??15.667 Z1N3.6R130.5??8.472?10?3 3Z1N3.6?10X1?102.5?2 ??2.8472?103Z1N3.6?10 Xm?**R1*?R2?*X1*??X2??（2）折算到高压的T型等效电路

?（3）ukr?RK?100%?0.0169?100%?1.69%

?ukx?XK?100%?0.0569?100%?5.69% 22uk?ukr?ukx?1.692?5.692?5.94%

(4) 电压变化率

?u?ukrcos?2?ukxsin?2?(1.69?0.8?5.69?0.6)%?4.77%

此时，

U'2?U1N??u?U1N?57.138kV

而

I'?I21N?SNU1N?16.667A

所以 P.3kW 2?U2I2COS?2?57.138?16.667?0.8?952故 P1?P2?P0?(''I1N2)Pk?974.24kW Ik则 ??P2P1?100%?952.3?100%?97.75%

974.24（5）达到最大效率时，pFe?pcu?5000kW

' 所以 I2?pcu5000??9.05A Rk61'I29.05 I???0.543

I1N16.67*2*P0?I2Pk2?max?(1?所以

ISNcos?2?P0?IP*2*22k)?100P00?0.5432?14000?(1?)?100% 320.543?1000?10?0.8?5000?0.543?14000?98.19%3.★一台3kVA，230/115V单相变压器，原线圈电阻R1?0.3?，副线圈电阻R2?0.05?，原线圈漏抗X1??0.8?，副圈漏抗X2??0.1?，铁耗pFe?45W，额定负载时铜耗pcu?85W。

求：(1) 副方功率因数为0.9（滞后）时的电压变化率；

(2) 供给3.04kw，功率因数为0.95（滞后）负载时的效率。 解：（1） I1N? I2NSN3000??13.043A 2302303000S?N??26.087A 115115Z1N?U1N?17.634? I1NU2N?4.408? I2N Z2N?所以 Rk?R1?R2?***R1R0.30.05?2???0.028 4Z1NZ2N17.6344.408X1?X2?0.80.1????0.0681 Z1NZ2N17.6344.408**Xk?X1*??X2??故副方cos?2?0.8(滞后)时电压变化率

**?u?(Rkcos?2?Xksin?2)?100%

＝5.524％

（2）供给负载3.04kw时，如不考虑电流对?u的影响时，

**?u?(Rkcos?2?Xksin?2)?100%

＝0.028×0.95+0.0681×1?0.952 ＝4.78％

'此时端电压 U2?U2N(1??u)?115?(1?0.0478)?109.5V

此时负载电流I'2?这个电流对电压变化率的影响为

P2?3040?27.76A

'U2109.5??u?I'2?u'

所以考虑电流变化对电压变化率的影响后电压变化率

?u?端电压

27.76?4.78%?5.09%

26.087U2?115?(1?0.0509)?109.17V

负载电流

I2?在这个负载时变压器的铁耗不变，铜耗为

P2?3040?27.85A U2109.1727.852)?85?96.88W

26.087*pcu?I2Pk?(2所以供给3.04kw、功率因数为0.95（滞后）负载时的效率为

??P23040?100%??100%?95.54%

P2?P0?pcu3040?45?96.884.★单相变压器电压为220/110V，如图下图所示，设高压边加220V电压，空载励磁电流为I0，主磁通为?0，若U2与

u1连在一起，在U2u1端加330V电压，此时励磁电流，主磁通各为多少？若U2与u2连在一起，在U1u1端加110V电

压，则励磁电流、主磁通又各为多少？

解：U2、u1联，顺串 （N1＝2N2）

原： 220＝4.44N1f1?0

110＝4.44 N2f1?0 现： 330＝4.44（N1+N2）f1?'0 所以 ?'0＝?0 原 (I0?N1)?m??0

现 I'0(N1?N2)?m??'0??0 所以 I'0?U2与u2联，反串

' 现： N1?N1?N2?N2 ''' 110＝4.44f1 N1?0 '所以 ?'0＝?0

2I0?I0 3''''但现在： I'0N1?m??0??0

I0N2?m??0

'所以 I'0?2I0

''5.有一台变压器容量SN＝5600kVA，U1N/U2N＝6.3/3.3kV，Y，yn0，uk＝10.5％，铁耗PFe＝25.5kW，铜耗Pcu＝62.5kW，今改为自耦变压器U1N/U2N＝9.9/3.3kV，求：

1、改为自耦变压器后的容量SN自与原来双绕组时的容量SN双之比（其中电磁容量、传导容量各为多少？） 2、改为自耦变压器后，在额定电压时，稳定短路电流IkN自为额定电流IN的多少倍？与原双绕组时的稳定短路电流比IkN自/IkN双；

3、改为自耦变压器后，在额定负载cos?＝0.8落后时效率比未改前提高多少？ 解：普通变压器：I1N?5600SN??513.2 A 3U1N3?6.35600SN??986.6 A 3U2N3?3.3I2N?Z1N?7.09?

1、 SaN?3U1aNI1aN?3(U1N?U2N)?I1N

?3?9.6?513.2?4926.723KVA＝8533 KVA

电磁容量：5600 KVA； 传递容量：2933 KVA

?1Uk2、普通：短路电抗I????9.524 倍

Zk0.105?k?0.105?7.09ZZkk?Z1N???0.069 自耦： Z?U10.81aN?Z1NaI1aN??kaIka??1Zka??1?14.49 0.069Ik?IkI1N?9.524?513.2 Ika?IkaI1aN?14.49?513.2

Ika?14.49?1.52倍 IS9.5243、普通： ??1???PFe?Pcu

?SNcos?2?PFe?Pcu25.5?62.5?98.07%

5600?0.8?25.5?62.525.5?62.5?98.7% 自耦： ?a?1?8533?0.8?25.5?62.5 ?1????98.7%?9807%?0.63%

220V/110V的单相变压器接成220V/330V的升压自耦变压器，6.将一台5kVA、试计算接后一次和二次的额定电流、

额定电压和变压器的容量。

解：作为普通两绕组变压器时

k?110?0.5 220I2N?I1N接成自耦变压器时

5000A?22.7A220

5000?A?45.4A110U1a?220VU2a?330VI1Na?I1N?I2N?68.1AI2Na?45.4A额定容量为

SaN?220?68.1VA?330?45.4VA?15000VA（即15kVA）

其中传导功率为

SN5?kVA?10kVA k0.5

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