电机与拖动基础试题库及答案

《电机与拖动基础》试题库及答案

第一部分??直流电机

一、填空题：

1、直流电动机的工作原理是把 能转化为 能。直流发电机的工作原理是把 能转化为 能。（直流电；机械；机械；直流电）

2、直流发电机的工作原理用 定则判断感应电动势的方向。直流电动机的工作原理用 定则判断电磁力的方向。（右手；左手）

3、并励直流发电机自励建压的条件是_______;_______;_______。(主磁路存在剩磁；并联在电枢两端的励磁绕组极性要正确，使励磁电流产生的补充磁通方向与剩磁磁通方向相同；励磁回路的总电阻必须小于临界电阻)

4、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。 （E a 〈U ；E a 〉U ）

5、直流发电机的绕组常用的有_______和_______两种形式。（叠绕组；波绕组）

6、直流发电机电磁转矩的方向和电枢旋转方向_______，直流电动机电磁转矩的方向和电枢旋转方向_______。 （相反；相同）

7、电动势常数e C 与转矩常数T C 之间的关系为______。（T C =e C ） 二、选择题

1、电机的电流小于额定电流，称为（ ）运行。（1）

（1）欠载 （2）过载 （3）额定

2、电机的电流大于额定电流，称为（ ）运行。（2）

（1）欠载 （2）过载 （3）额定

3、某直流电机它的电枢与二个励磁绕组串联和并联，那么该电机为( )电机。（3）

（1）他励 （2）并励 （3）复励 （4）串励

4、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

5、直流发电机电刷在几何中线上，如果磁路不饱和，这时电械反应是（??） （3）

（1）去磁；（2）助磁；（3）不去磁也不助磁。

三、计算题

1、一台并励直流电动机,铭牌数据如下:P N =，U N =220V ，I N =20A ，n N =1000r/min,电枢电阻R a =1Ω，△U b =1V ，励磁回路电阻R 1=440Ω，空载实验：当U=220V,n=1000r/min 时，I 0=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：2200.5440f f f U I A A R =

== 励磁损耗：222220110440f Cuf

f f f U P R I W R ==== 空载时：

输入功率：102202440P UI W W ==?=

励磁功率：110f P W =

电枢铜损耗：22

0() 2.25

Cua a a a f P R I R I I W ==-= 电刷接触损耗：2221 1.5 3.0Cub a P UbI W W =?=??= 附加损耗：0ad P =

则：'1324.75Cua

Cub mec Fe f ad P P P P P P P W +=----= 当10a I A =时，10.5a f I I I A =+=

输入功率：122010.52310P UI W W ==?=

22110100Cua a a P R I W W ==?=

110f P W =

2211020Cub b a P U I W W =?=??= 输出功率：211()1755.25Cua f Cub mec Fe P P P P P P P P P W =-∑=----+= 效率：21

100%75.98%P P η=?= 2、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 =Ω（包括电刷接触电阻），励磁回路总电阻R f =177Ω，额定负载时的电枢铁损P Fe =234W ，机械损耗为P mec =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）26N P P kW == 220 1.3177f

f f U I A A R ==

= 2299f f f P R I W == 600026.1230

N N N P I A A U === 27.4a N f I I I A =+=

2427.9Cua a a P R I W ==

所以 26726.9em Cua f P P P P W =++= 6726.944.32145060

em em P T N m N m π==?=??Ω

（2）17021.9em mec Fe P P P P W =++= 21100%85.45%P P η=?=

3、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=Ω，电枢电阻R a =Ω,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：230457.7

N f f U I A A R === 3

2310100230

N N N P I A A U ?=== 104a N f I I I A =+=

21081.6Cua a a P R I W ==

（1）240.4a N a a E U R I V =+= 0.1603a e N

E C n Φ== 电动机运行：209.6a N a a E U R I V =-=

220220'0.16030.1533230230e e C C Φ=

Φ=?= 1367/min '

a e E n r C ==Φ （2）21.798em a a P E I kW ==

（3）3

21.79810152.2721367/60

em em P T N m N m π?==?=?Ω? 第二部分??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、当电动机的转速超过_______时，出现回馈制动。（理想空载转速）

4、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、选择题

1、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。

2、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。 3、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。

4、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I 1和I 2，那么：（2）

（1）I 1<I 2；（2）I 1=I 2；(3)I 1>I 2。 三、简答题： 1、电力拖动系统稳定运行的条件是什么？判断下图是否稳定？还有P79图3-13和P121 3-5.

（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

em L

dT dT dn dn

<

） （a ）稳定 （b ）稳定 （c ）稳定 （d ）不稳定 （e ）不稳定 （f ）稳定

2．电力拖动运动方程的实用形式为

由电动机的电磁转矩T e 与生产机械的负载转矩T L 的关系：

1）当T e = T L 时， d n /d t = 0，表示电动机以恒定转速旋转或静止不动，电力拖动系统的这种运动状态被称为静态或稳态；

2）若T e ＞T L 时， d n /d t ＞0，系统处于正向加速或反向减速状态； 3）若T e ＜T L 时， d n /d t ＜0，系统处于正向减速或反向加速状态。

也就是一旦 d n /d t ≠ 0 ，则转速将发生变化，我们把这种运动状态称为动态或过渡状态。

四、计算题： 1、一台他励直流电动机数据为：P N =，U N =110V ，I N =，n N =1500r/min ，电枢回路电阻R a =Ω，求：（1）U=U N ，Φ=ΦN 条件下，电枢电流I a =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T N 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，转速为（—800）r/min ，电枢回路应串入多大电阻？

T

n

n

T

n

a

c

b

T

n

d

e

T

n

f

T

n

t n

GD T T d d 3752L e =

-

解：（1）0.068N a N e N N

U R I C n -Φ== 1528/min N a a e N

U R I n r C -==Φ （2）N T 不变时，em T 不变，即T N N T a C I C I Φ=Φ 93.930.85N N a N N N

I I I A ΦΦ===ΦΦ 1738/min N a a e U R I n r C -==Φ

（3）不计空载转矩时，em L T T =，故： 0.80.80.95538.2N em N N

P T T N m n ==?=? 2N a B e N e T N

U R R n C C C +=-ΦΦ 解得： 2.69B R =Ω

2、一台他励直流电动机数据为：P N =30kW ，U N =440V ，I N =100A ，n N =1000r/min ，电枢回路电阻R a =Ω，求：

（1）电动机拖动位能性负载（T L =），采用能耗制动，要确保最大制动电流不超过2I N ，制动电阻应选多大？最后下放的稳定转速为多少？

（2）若串联同（1）一样的电阻，电动机拖动反抗性负载（T L =）采用电压反接制动，最后下放的稳定转速为多少？

（3）电动机拖动一位能性负载（T L =），在电压反接时作回馈制动下放，下放转速为1200r/min ，问电枢回路应串联多大的电阻？

解：（1）0.4N a N e N N

U R I C n -Φ== 0.80.880L N a N T T I I A =?==

440800.41020/min 0.4

N a a A e N U I R n r C --?===Φ 0.410200.4 1.6422100e N A a N C n R R I ΩΦ?≥-=-=Ω??

1.640.480408/min 0.4

a a e N R R n I r C Ω++=-?=-?=Φ （2）()440 2.04801508/min 0.4N a a e N U I R R n r C Ω+++?=-

=-=-Φ （3）04401100/min 0.4

N e N U n r C ===Φ 0n n >

11()0.1N a a e N

U I R R n R C ΩΩ++=?=ΩΦ 第三部分??变压器

一、填空题：

1、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）

2、一台2kV·A,400/100V 的单相变压器，低压侧加100V ，高压侧开路测得I 0=2A ；P 0=20W ；当高压侧加400V ，低压侧开路，测得I 0=_______A ，P 0=_______W 。（；20）

3、变压器等效电路中的x m 是对应于_______电抗，r m 是表示_______电阻。 （主磁通的；铁心损耗的等效）

4、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）

5、自耦变压器的特点在于一、二次绕组之间不仅有 的联系而且有 的联系。（磁；电）

6、使用仪用互感器时要注意：电压互感器一定要运行于 状态，而电流互感器一定要运行于 状态，并且二者均须可靠接地。（空载；短路）

二、选择题

1、变压器空载电流小的原因是：（3）

（1）一次绕组匝数多，电阻很大；（2）一次绕组的漏抗很大；（3）变压器的励磁阻抗很大；（4）变压器铁心的电阻很大。

2、变压器空载损耗：（4）

（1）全部为铜损耗；（2）全部为铁损耗； （3）主要为铜损耗；（4）主要为铁损耗

3、变压器的变比与原、副边的：（4）

（1）电压成反比；（2）电流成正比；（3）匝数成反比 ；（4）电压成正比

4、某台三相变压器，容量是3000千伏安，如原边电压为10千伏，则原边电流约为( )安。（3）

（1）300；（2）；（3）；（4）60

5、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。

三、作图题 （P149-151 P160 4-6）

1、画相量图判定组别（a ）Yy6；（b ）Yd11；（c ）Yy0；（d ）Yd5

（a）（b）（c）（d）

第四部分??异步电动机

一、填空题：

1、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；反电动势；－∞～０；制动转矩）

2、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）

3、一台6极三相异步电动机接于50H Z的三相对称电源；其s=，则此时转子转速为

_______r/min。（950；50）

4、一台三相异步电动机带恒转矩负载运行，若电源电压下降，则电动机的转速_______，定子电流_______，最大转矩_______，临界转差率_______。（减小；增大；减小；不变）

5、三相异步电动机电源电压一定，当负载转矩增加，则转速_______，定子电流_______。（减小；增加）

6、三相异步电动机等效电路中的附加电阻是模拟_______的等值电阻。（总机械功率）

二、选择题

1、如果某三相异步电动机的极数为4级，同步转速为1800转/分，那么三相电流的频率为：（2）

（1）50赫兹；（2）60赫兹；（3）45赫兹；（4）30赫兹

2、三相异步电动机带恒转矩负载运行，如果电源电压下降，当电动机稳定运行后，此时电动机的电磁转矩：（1）

（1）下降；（2）增大；（3）不变；（4）不定。

3、改变三相异步电动机转向的方法是：（3）

（1）改变电源频率；（2）改变电源电压；（3）改变定子绕组中电流的相序；（4）改变电机的工作方式

三、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=，定子为Y联结，额定运行时，定子铜损耗P Cu1=560W,转子铜损耗P Cu2=310W，机械损耗P mec=70W，附加损

耗P ad =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）2210.58em mec ad Cu P P P P P kW =+++=

2/0.0293N Cu em s P P ==

1(1)1456/min N N n s n r =-=

（2） 0 1.77mec ad P P T N m +=

=?Ω （3）2265.59N

P T N m ==?Ω （4）2067.36em T T T N m =+=?

2、已知一台三相异步电动机，额定频率为150kW ，额定电压为380V ，额定转速为1460r/min ，过载倍数为，试求：（1）转矩的实用表达式；（2）问电动机能否带动额定负载起动。

解：（1）

9550

981.2N N N P T N m n ==? 2355m m N T T N m

λ==? 根据额定转速为1460r/min ，可判断出同步转速1n =1500 r/min ，则额定转差率为 110.027N N n n s n -=

=

(0.124

m N m s s λ== 转子不串电阻的实用表达式为： 247100.1240.124m m m T T s s s s s s =

=++

（2）电机开始起动时，s=1，T=Ts ，代入实用表达式得：

471057510.1240.1241s T N m =

=?+ 因为s N T T <，故电动机不能拖动额定负载起动。

第五部分??异步电动机的电力拖动

一、填空题：

1、拖动恒转矩负载运行的三相异步电动机，其转差率s 在_______范围内时，电动机都能稳定运行。 (m s -0)

2、三相异步电动机的过载能力是指______。 (N m T T /)

3、星形一三角形降压起动时，起动电流和起动转矩各降为直接起动时的_______倍。(3)

4、三相异步电动机进行能耗制动时，直流励磁电流越大，则补始制动转距越______。(大)

5、三相异步电动机拖动恒转矩负载进行变频调速时，为了保证过载能力和主磁通不变，则U 1应随f 1按_______规律调节。 (正比)

二、选择题

1、与固有机械特性相比，人为机械特性上的最大电磁转矩减小，临界转差率没变，则该人为机械特性是异步电动机的：

（1）定子串接电阻的人为机械特性；（2）转子串接电阻的人为机械特性；（3）降低电压的人为机械特性。

2、与固有机械特性相比，人为机械特性上的最大电磁转矩不变，临界转差率增大，则该人为机械特性是异步电动机的：

（1）定子串接电阻的人为机械特性；（2）转子串接电阻的人为机械特性；（3）降低电压的人为机械特性。

3、 一台三相笼型异步电动机的数据为P N = 20kW ，U N = 380V ，λT =，k i =6,定子绕组为三角形联结。当拖动额定负载转矩起动时，若供电变压器允许起动电流不超过12I N ，最好的起动方法是：

（1）直接起动；（2）Y —△降压起动；（3）自耦变压器降压起动。

4、一台三相异步电动机拖动额定转矩负载运行时，若电源电压下降10%，这时电动机的电磁转矩：

（1）T em =T N ;(2) T em = T N ;(3) T em =。

5、三相绕线转子异步电动机拖动起重机的主钩，提升重物时电动机运行于正向电动状态，若在转子回路串接三相对称电阻下放重物时，电动机运行状态是：（3）

（1）能耗制动运行；（2）反向回馈制动运行；（3）倒拉反转运行。

6、三相异步电动机拖动恒转矩负载，当进行变极调速时，应采用的联结方式为：

（1）Y —YY ；（2）△—YY ；（3）正串Y —反串Y 。

7、三相异步电动机拖动恒功率负载，当进行变极调速时，应采用的联结方式为：

（1）Y —YY ；（2）△—YY ；（3）正串Y —反串Y 。

三、计算题

一台三相笼型异步电动机的数据为P N =40kW,U N =380V,n N =2930r/min,ηN =, cosΦN =，k i =, k st =，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;(2)负载转矩为。 解：额定电流

A A U P I N N N N N 44.7985.09.0380310340cos 3=????==

?η 直接起动电流A

A I k I N I st 43744.795.5=?== 采用Y-Δ降压起动时

起动电流：A A A I I st st 1507.1454373131π=?==' 起动转矩：N N N st st st T T T k T T 4.02.1313131=?=?=='

可见：（1）当N L T T 25.0=时，可以起动；（2）当N L T T 5.0=时，不能起动。

2、一台三相笼型异步电动机的数据为P N =，U N =380V ，n N =1450r/min ，I N =100A ，定子绕组采用△形接法，I st /I N =8，T st /T N =4，供电变压器允许起动电流为400A ，负载转矩为345N ·m 。试求：

（1）可否直接启动；

（2）可否采用Y-△启动，为什么？

解：（1）直接启动

直接启动时的启动电流

8100800st st N N

I I I A A I =

?=?= 额定转矩 43.595509550286.51450

N N N P T N m N m n ==??=? 直接启动时的启动转矩

4286.51146st st N N

T T T N m N m T =?=??=? 由于直接启动时的启动电流800400st I A A =>，故不能直接启动。

（2）Y-△启动 启动电流'

11800266.740033

st st I I A A A =?=?=< 启动转矩'11114638233st st T T N m N m =?=??=? ' 1.1 1.1345379.5st L T T N m N m >?=??=? 所以可以采用Y-△启动。

第六部分??同步电机

一、填空题：

1、同步电机工作在电动机状态时，定子边接 电源，转子边通过电刷和集电环接 电源，转子轴上联结机械负载。三相交流；直流

2、同步发电机正常情况下并车采用_______，事故状态下并车采用_______。(准同期法; 自同期法)

3、同步调相机又称为_______。实际上就是一台_______运行的同步_______，通常工作于_______状态。(同步补偿机; 空载; 电动机; 过励)

二、选择题

1、同步发电机带容性负载时，其调整特性是一条_______。（3）

（1）上升的曲线；（2）水平直线；（3）下降的曲线

2、工作于过励状态的同步调相机，其电枢反应主要是_______。（2）

（1）交轴电枢反应；（2）去磁的直轴电枢反应；（3）增磁的直轴电枢反应

3、下列不属于同步电机的启动方法的是：（1）

（1）分相启动；（2）辅助电动机启动；（3）异步启动；（4）变频启动

第七部分控制电机

1、直流伺服电机的控制方式有______和_______。交流伺服电机控制方法有_______、_____和幅值—相位控制。（电枢控制；磁场控制；幅值控制；相位控制）

2、有一步进电机，工作在单三拍方式下。已知转自齿数Z为40，相数N为3则该电机的步距角 为______度。（3）

3、对一台确定的步进电机而言，其步距角决定于______。（电机的通电方式）

一、简答题：

1、什么叫自转现象？两相伺服电机如何防止自转？(P308)

2、交流伺服电机有哪几种控制方式？并分别加以说明。

(交流伺服电动机有三种控制方式，它们分别是幅值控制、相位控制和幅相控制。

幅值控制：控制电压和励磁电压保持相位差90度，只改变控制电压幅值。

相位控制：相位控制时控制电压和励磁电压均为额定电压，通过改变控制电压和励磁电压相位差，实现对伺服电机的控制。

幅相控制：对幅值和相位都进行控制，通过改变控制电压的幅值及控制电压与励磁电压相位差控制伺服电机的转速。)

3、简要说明步进电动机动稳定区的概念。

(步进电机的动稳定区是指步进电机从一个稳定状态切换到另一个稳定状态二不失步的区域。)

第八部分电力拖动系统中电动机的选择

一、简答题：

1、电动机的三种工作制是如何划分的？负载持续率FC%表示什么意义？

（电动机的三种工作制是根据负载持续时间的不同来划分的，有连续工作制、短时工作制和断续周期工作制三种。在断续周期工作制，额定负载时间与整个周期之比称为负载持续率FC%）

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