电机及拖动技术期末考试卷.doc

电机及拖动技术-期末考试卷
北 京 交 通 大 学 海 滨 学 院 考 试 试 题 （A 卷）

课程名称：电机及拖动技术 2011－2012学年第一学期 出题教师：李 军
专业：机电工程系 班级：090 姓名： 学号：
（请考生注意：本试卷共有五道大题）
题号
一
二
三
四
五
总分
得分

阅卷人

一.填空（本题20分，每小题1分）

（1）第1章 直流电机的结构及工作原理
1、直流电机主要由 和 这两大部分组成。
2、直流发电机是将 转化为 ；而直流电动机是将 转化为 。
3、如果想让直流发电机发出大电流，则电枢绕组常采用 绕组。
4、直流发电机电磁转矩的方向和电枢旋转方向 ；
而直流电动机电磁转矩的方向和电枢旋转方向 。
5、当磁极对数均为p时，单叠和单波绕组的并联支路数a分别为 和 。

（2）第2章 直流电机的基本理论及运行特性
6、并励直流发电机的自励建压条件是 ， 和 。
7、直流电机在工作过程中，定子主磁极产生 ，电枢电流产生 ，
电枢反应就是 对 的影响。
8、直流电机的电磁转矩是由 和 共同作用产生的。
9、电枢反应的结果使得合成磁场，一是 ，二是 。

（3）第3章　 直流电动机的电力拖动基础
10、他励直流电动机的固有机械特性是指在 的条件下， 和 的关系。
11、电动机拖动生产机械运转称为 系统，其中 为原动机， 为负载。
12、在同样的n0下，β值较大时，直线倾斜程度 ；并称此机械特性为 特性。

（4）第4章　 直流电机的电力拖动
13、励直流电动机的电压为额定值，电流小于额定时的运行状态称为 运行，而电流大于额定时的运行状态称为 运行。
14、按静负载转矩的大小随转速变化的规律分类，静负载可以分为 ， 和 。
15、他励直流电动机的固有机械特性是指在 条件下， 和 的关系。
16、直流电动机的起动方法有 ， 和 。
17、当电动机的转子转速超过 时，才能出现回馈制动。

（5）第5章　 变压器
18、变压器铁心导磁性能越好，其励磁电抗越 ，励磁电流越 。
19、变压器带负载运行时，如果负载增大，其铁耗将 ，铜耗将 。
20、变压器短路阻抗Zk越大，其电压变化率就 ，短路电流就 。
21、变压器等效电路的xm是对应于 电抗，rm是表示 电阻。
22、三相变压器的联结组别不仅及绕组的 和 有关，而且还及三相绕组的 有关。

（6）第6章　 交流电机的绕组
23、单相绕组流过单相交流电流时，产生的是 的磁动势；三相对称布置的绕组流过三相对称交流电流时，产生的是 的磁动势。
24、相邻两个槽轴线之间的电角度，叫做 。
25、一个脉振磁势可以分解为两个转向 ，转速 ，大小 的旋转磁动势。
26、如果三相对称交流电源的一相保险丝烧断，则交流电动机产生的磁动势就变为 。
27、交流电机采用分布短距绕组的主要目的在于改善 和 的波形。
28、三相对称绕组通以三相对称电流时产生的三相基波合成磁动势为 圆形 旋转磁动势，
其幅值F1= ，转速n1= ，转向及 相同。
29、改变 就可以改变三相旋转磁动势的转向。
30、三相交流绕组产生的旋转磁动势，转向及电源的 有关，转速及电源 有关。
31、采用节距y1= 的短距绕组，可以消除五次谐波分量。
32、一个三相对称交流绕组，2p=2，通入f=50Hz的三相对称电流, 合成磁动势为 的,该磁动势的转速为 转/分。
33、一个脉振磁势可以分解为两个 和 相同，而 相反的旋转磁动势。
34、当三相中的某相电流达到最大值，三相合成旋转磁动势的幅值就在 。

（7）第7章　 三相异步电动机
35、三相异步电动机根据转子结构不同可分为 和 两大类。
36、三相异步电动机在额定负载运行时，其转差率s一般在 范围内。
37、根据转差率s的大小和符号，异步电动机可以运行在 ， 或 状态。
38、某三相异步电动机，nN=1450 r/min，fN=50Hz，则sN= ，磁极对数p= 。

（8）第8章　 三相异步电动机的电力拖动
39、三相异步电动机根据转子结构不同可分为 和 两大类。
40、三相异步电动机主要由 和 两大部分组成。
41、三相鼠笼异步电动机直接起动时，起动电流Ist可达到额定电流IN的 倍。
42、某三相鼠笼异步电动机，铭牌标明“UN=380V，接法△”，当采用星形-三角形(Y-D)转换法时，要先在起动时将定子绕组接成 ，起动结束后正常运行时接成 。
43、三相鼠笼异步电动机降压起动的方法有 ， 和 。
44、三相绕线式异步电动机起动时为减小Ist增加Tst，须在转子回路中串接 或 。
45、异步电动机也称为 。
46、线式异步电动机一般采用 的调速方法。
47、三相异步电动机的过载能力λm 是指 。
48、当三相异步电动机的转速超过 时，出现回馈制动。
49、三相异步电动机的调速方法有 ， 和 。
50、异步电动机拖动恒转矩负载变频调速，应使U1/fN= 以保证过载能力和主磁通不变。

（9）第9章　 单相异步电动机
51、单相异步电动机如果没有起动绕组，通电时的起动转矩为 ，它 自行起动。
52、根据获得旋转磁场方式的不同，单相异步电动机可分为 和 分相式。
53、单相电容电动机实质上是一台 异步电动机，故起动绕组应按 设计。
54、罩极式单相异步电动机的定子有 和 两种形式。
55、为解决单相异步电动机不能起动的问题，常采用 和 两套绕组，并且有 和 两种分相形式。
56、单相异步电动机(除了罩极式以外)可以采用 的方法来实现正、反转。
57、单相罩极式异步电动机的转向则需要把 才能改变 。

（10）第10章　同步电动机
58、同步电动机的结构分为 ， 和 三大部分。
59、同步电动机的定子主要由 ， ， 和 组成。
60、同步电动机有两种励磁方式，分别为 和 励磁。
61、同步电动机的额定功率，是指 ；而同步发电机的额定功率，是指 。
62、同步电动机的起动方法大致分为 ， 和 三种。

（11）第11章　微特电机
63、对控制电机的基本要求是 ， ， 和 。
64、对伺服电动机的基本要求是 ， ， 和 。
65、直流伺服电动机主要有 和 两类。
66、直流伺服电动机动态特性的快慢及 有关， 越小，其响应 。
67、交流伺服电动机的定子由两相绕组构成，分别叫做 绕组和 绕组。

68、交流伺服电动机的控制方法有三种： 控制， 控制和 控制。
69、步进电动机的最大优点是 ， ， ， 和 。
70、工作机械对步进电动机的基本要求是 ， ， 和 。
71、测速发电机的输出电压Uout和输入转速n之间的关系称为 特性。
72、直流测速发电机所存在的主要缺点是 和 。

（12）第12章　电动机的选择
-------------------------

二、选择题（本题10分，每小题0.5分）

（1）
1、直流电机的换向极绕组（ ）
A. 及励磁绕组串联 B. 及电枢绕组串联 C. 及励磁绕组并联 D. 及电枢绕组并联
2、下列关系式中，属于单波绕组的是（ ）
A. a=2p B. a=p C. a=1 D. y=1

（2）
3、直流发电机主磁极磁通产生的感应电动势存在于（ ）之中。
A. 电枢绕组 B. 励磁绕组 C. 电枢绕组和励磁绕组 D. 换向极绕组
4、直流发电机电刷在几何中心线上，若考虑磁路的饱和，则带电负载后产生的电枢反应性质是（ ）的。 A. 增磁 B. 去磁 C. 不增磁也不去磁 D. 不滞后也不超前

（3）
5、电动机拖动系统运动方程式中的GD2反映了（ ）。
A. 旋转体的重量乘以其直径的平方，毫无物理意义
B. 系统机械惯性的大小，是一个整体物理量
C. 系统储能的大小，但不是一个整体物理量
6、某他励直流电动机机械特性的n0和斜率β均发生了变化，则此为（ ）人为机械特性。
A. 电枢回路串联电阻 B. 励磁回路并联电阻 C. 降压 D. 弱磁
7、在下图的四种电力拖动系统中，直线为Tem，弧形线为负载特性TL，则系统（ ）不稳定。

（4）
8、在机电能量转换过程中，发电机的作用是（ ）。
A. 将电能转换成机械能 B. 将机械能转换成电能
C. 将一种电能转换成另一种电能 D. 将一种机械能转换成另一种机械能
9、直流电动机降压起动是为了（ ）。
A. 使起动过程平稳 B. 减小起动电流 C. 减小起动转矩 D.降低绕组电压值
10、直流电动机在电枢回路串电阻的起动方法，及直接起动相比较，起动时的（ ）。
A. 电流小转矩大 B. 电流小转矩也小 C. 电流大转矩小 D. 电流大转矩也大
8、直流电机的不变损耗等于（ ）时，效率最高。
A. 铜损耗 B. 铁损耗 C. 不变损耗 D. 可变损耗
9、对于直流电机，正确的表达式是（ ）侧。
A. PN=UNINcosφN B. PN=UNINηNcosφN C. PN=UNINηN D. PN=UNIN
10、他励直流电动机，其n0和斜率β及固有相比均发生了变化的人为特性一定是（ ）。
A. 电枢回路串联电阻 B. 励磁回路并联电阻 C. 降压 D. 弱磁
11、他励直流电动机拖动恒转矩负载进行串电阻调速，调速后的Ia2及之前的Ia1（ ）。
A. Ia1<Ia2 B. Ia1=Ia2 C. Ia1>Ia2 D. 没有什么关系

（5）
12、变压器的空载损耗（ ）。
A. 全部为铜损耗 B. 全部为铁损耗 C. 主要是铜损耗 D. 主要是铁损耗
13、变压器的U1及铁心不变,且不考虑原边漏磁阻抗压降I0z1和铁心饱和的影响，只将匝数N1增加，则励磁电流I0将（ ）。
A. 增加 B. 减少 C. 不变 D. 基本不变
14、一台变压器在（ ）时效率最高。
A. 负载系数β=1 B. P0/Ps=常数 C. Pcu=PFe D. S=SN

（6）
15、三相对称绕组通以三相不对称电流时产生的三相基波合成磁动势为（ ）磁动势。
A. 脉振 B. 旋转 C. 圆形旋转 D. 椭圆形旋转
16、三相交流电机，为了改善电动势的波形，经常采用的是（ ）绕组。
A. 分布 B. 短距 C. 分布和短距 D. 单波
17、三相对称绕组中通入iu=Imsinωt，iv=Imsin(ωt+120°)，iw=Imsin(ωt-120°)的三相电流，当ωt=210°时，其三相合成旋转磁动势的幅值位于（ ）。
A. U相绕组轴线上 B. V相绕组轴线上 C. W相绕组轴线上 D. 不在相绕组轴线上
18、三相对交流发电机时产生的三相交流电动势的相位差为（ ）。
A. 60° B. 120° C. 240° D.360°
19、三相异步电动机的工作磁场是（ ）磁场。
A. 恒定 B. 旋转 C. 脉动 D. 既脉动又旋转

（7）
20、一台三相异步电动机p=2, f=50Hz, 当转差率s=0.02时的转速为（ ）r/min。
A. 2940 B. 1470 C. 980 D. 735
21、一台三相交流电机p=2, 当施加工频电压时，其同步转速为（ ）r/min。
A. 750 B. 1000 C. 1500 D. 3000
22、三相异步电动机在运行中，把定子两相反接，转子的转速会（ ）。
A. 不变 B. 升高 C. 下降 D. 停转
23、三相异步电动机空载时，气隙磁通的大小取决于（ ）。
A. 气隙的大小 B. 铁心的尺寸 C. 电源电压 D. 定子绕组
24、当异步电动机的转差率s＜0时,该电动机工作在（ ）状态。
A. 电动机 B. 发电机 C. 电磁制动 D. 变压器
25、当电源电压U1下降5%时，异步电动机的额定转矩TN将下降（ ）。
A. 2.5% B. 25% C. 9.75 % D. 10%

（8）
26、三相异步电动机，4kW，D接法，1440r/min，Tst /TN=2.2，则采用Y-D法的Tst为（ ）。
A. 29.2 (Nm) B. 19.5 (Nm) C. 26.5 (Nm) D. 58.4(Nm)
27、三相异步电动机拖动额定负载转矩运行，若U1下降了10%，则电磁转矩Tem=（ ）。
A. TN B. 0.90TN C. 0.81TN D. 0.1 TN
28、绕线式异步电动机的负载不变,转子串电阻后转速n和最大转矩Tm的变化情况是（ ）。
A. n↑Tm↓ B. n↓Tm↓ C. n↓Tm不变 D. n↑Tm↑
29、把三相异步电动机定子绕组出线端任意对调两根电源线时，运行状态将会变为（ ）。
A. 反接制动 B. 倒拉反转反接制动 C.反转运行 D. 先反接制动后反转运行
30、异步电动机起动电流大，是因为（ ）。
A. 起动时轴上静摩擦阻力大 B. Φ还未产生，E1=0
C. n=0，s=1>> sN，E2和I2很大 D. n=nN，s=0＜sN，E1和I1很大
31、最大电磁转矩Tm减小,临界转差率sm不变的是属于异步电动机的（ ）人为机械特性。
A. 转子串电阻 B. 定子串电阻 C. 定子和转子都串电阻 D. 降低电压
32、三相异步电动机采用直接起动方式时，空载时的起动电流及带负载时相比，应为（ ）。
A. 空载时小于带负载时 B. 带负载时小于空载时 C. 一样大 D. 不一定哪个大
33、三相笼型异步电动机采用Y-D换接起动，其起动电流和起动转矩为直接起动的（ ）。
A. 1/1.732 B.1/3 C. 1/1.414 D. 1/2
34、三相笼型异步电动机采用自耦变压器降压起动，其Ist和Tst为直接起动的（ ）。
A. 1/k2 B. 1/k C. k D. k2
35、绕线式异步电动机在转子绕组中串变阻器起动时,（ ）。
A. Ist↓和Tst↓ B. Ist↓和Tst↑ C. Ist↑和Tst↓ D. Ist↑和Tst↑
36、当三相异步电动机的电源电压U1过高时，将会产生的现象是（ ）。
A.转速n↓电流I↑ B. 转速n↑电流I↑ C.转速n↑电流I↓ D.转速n↓电流I↓
37、异步电动机在满载运行中，三相电源电压突然从额定值下降了10%，则电流将会（ ）。
A. 下降了10% B. 增加 C. 减小了20% D. 不变

（9）
38、在单相交流异步电动机定子中通入单相交流电流，无起动绕组时，其起动转矩（ ）。
A. 很大 B. 为零 C. 很小 D. 以上答案都不对
39、如果单相异步电动机只有一个单相绕组，则通电后电动机将会（ ）。
A. 很快转动 B. 不转动 C. 不转动，但用手拧以下就可以 D. 电机振动

（10）
-------------------------
（11）
40、在直流伺服电动机的机械特性中,当负载转矩一定时，电磁转矩也一定。当控制电压
升高时，转速（ ）；当控制电压降低时，转速也（ ）。
A. 不变 B. 升高 C.降低 D.堵转
41、霍尔电刷直流测速发电机的输出电压及（ ）有关。
A.磁通 B.电流 C.电动势 D.转速
42、步进电动机角位移量或直线位移量及（ ）成正比。
A. 电脉冲数 B.转速 C. 线速度 D. 频率

（12）
-------------------------

三.判断题（本题10分，每小题0.5分）

（1）
1、直流电机的电枢绕组都是单层的，而交流电机的电枢绕组单层和双层都有。 （ ）
2、当把直流发电机电枢固定，电刷及磁极同时旋转，则仍然能得到直流电压输出。 （ ）
3、直流电机原则上既可以作为发电机，也可以作为电动机，只是外部条件不同而已。（ ）
4、在直流电机的电枢绕组中，电动势和电流毫无疑问当然都是直流的。 （ ）

（2）
5、对并励直流发电机，如果正转能自励，则反转也能自励，而他励时显然就不行了。（ ）
6、一台并励直流电动机，若改变电源极性，则轴的旋转方向也变。 （ ）
7、直流电动机的电磁转矩是驱动性质的，故稳定运行时电磁转矩越大转速越高。 （ ）

（3）
8、运动方程式Tem-TL=JdΩ/dt及其稳定运行条件只适用于直流电动机电力拖动系统。（ ）
9、直流电动机的任何一种人为机械特性都比固有机械特性要硬得多。 （ ）
10、在恒转矩负载中，反抗性位于一、三象限，而位能性位于一、四象限。 （ ）

（4）
11、电动机满载起动时的起动电流显然应该比空载起动时的起动电流要大得多。 （ ）
12、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。 （ ）

（5）
13、变压器原边电压不变，副边无论接电阻性还是接电感性负载，负载电流都相等。（ ）
14、由于存在传导功率，自耦变压器绕组的设计容量小于铭牌的额定容量。 （ ）
15、使用电压互感器时，二次侧不允许短路；而使用电流互感器时，二次侧不允许开路。（ ）

（6）
16、改变三相电流的相位，就可以改变三相旋转磁动势的转向。 （ ）
17、一个脉振磁势可以分解为两个大小不等，转速相同，而转向相反的旋转磁动势。 （ ）
18、同步发电机三相交流绕组接成星形，是为了消除5次及其倍数的奇次谐波。 （ ）
19、三相对称绕组中通以三相对称交流电流时，产生的基波合成磁动势是旋转的。 （ ）
20、两相对称绕组中通入两相对称交流电流时，产生的基波合成磁动势也是旋转的。 （ ）
21、每极每相槽数q越多，对改善电动势波形的效果越明显。 （ ）

（7）
22、异步电动机的“异步”，是指转子旋转磁场及定子旋转磁场的转速不相同。 （ ）
23、当三相异步电动机的转子不动时，转子及定子绕组电流的频率就相等了。 （ ）
24、异步电动机的转子旋转磁场及定子旋转磁场在空间总是相对静止的。 （ ）
25、异步电动机的电磁转矩Tem∝U12，如果U1下降10%则Tem将下降19%。 （ ）
26、因为没有电流的直接联系，异步电动机定子电流的大小及转子电流的大小无关。 （ ）
27、鼠笼式异步电动机转子绕组及定子绕组的相数m总是相等的。 （ ）

（8）
28、三相异步电动机起动瞬间，因为转子还是静止的，故转子中的感应电流为零。 （ ）
29、Y-D降压起动只适用于正常工作时定子绕组D接法的电动机。 （ ）
30、绕线式异步电动机转子串入电阻r2起动，电阻r2越大，则起动转矩越大。 （ ）
31、绕线式异步电动机带负载运行时，若在转子电路中串入一定的电阻r2，则s↑n↓。 （ ）
32、三相异步电动机的变极调速，只能用于笼型转子电动机上。 （ ）
33、起动时获得最大电磁转矩的条件是sm=1。 （ ）
34、笼型异步电动机采用降压起动的目的是降低起动电流，同时增加起动转矩。 （ ）
35、星形-三角形换接起动，起动电压和起动转矩都减小为直接起动时的1/3倍。 （ ）
36、绕线式异步电动机转子串入频敏变阻器，就是串入一个随转子电流频率而变化的
可变阻抗，及转子回路串入可变电阻器起动的效果是相似。 （ ）
37、异步电动机可以通过改变极对数进行调速。 （ ）
38、异步电动机的变频调速方法具有优异的性能，端电压不变化可适合不同负载。 （ ）
39、异步电动机在满载运行，若U1突然低于允许值，则转速将下降，电流也同时减小。（ ）

（9）
40、三相异步电动机电源断一相时，相当于一台单相异步电动机，故不能自行起动。 （ ）
41、单相罩极式异步电动机，只要改变电源两个端点的接线，就能改变它的转向。 （ ）
42、单相罩极式异步电动机的转向可以改变。 （ ）
43、单相异步电动机一般采用降压和变极的方法进行调速。 （ ）

（10）
44、整流励磁是将电网或其他交流电源经过整流后，送入电动机励磁绕组的。 （ ）
45、同步电动机的气隙磁场F是由励磁(转子)磁势Ff和电枢(定子)磁势Fa共同合成。（ ）
46、电枢磁动势Fa的直轴分量Fad及励磁磁动势Ff的方向相同。 （ ）
47、同步电动机由电网的额定电源送入功率，然后输出电功率。 （ ）
48、将同步电动机运行状态设置在过励工作，以吸收超前的无功，改善电网的cosφ。（ ）

（11）
-------------------------
（12）
-------------------------

四、问答题（20分）
（1）
1．直流发电机的工作原理是什么？（2分）
2．直流电动机的工作原理是什么？（2分）
（2）
3．下图中的励磁方式各是什么？并标出直流电动机时的相应物理量及其参考方向。（4分）

4．改善直流电机换向的方法有哪几种？安装换向极是如何改善换向的？（6分）
5．如何判断直流电机的运行状态？即？何时为发电机状态？何时为电动机状态？（8分）
（3）
6．电力拖动系统稳定运行的条件是什么？（8分）
7．画简图说明负载机械有哪几种基本类型？（8分）
（4）
8．如何改变他励直流电动机的转向？（8分）
9．电磁制动状态的特征是什么？制动的作用是什么（8分）
10．评价调速性能的指标包括哪四项？（8分）
（5）
11．变压器铁心的作用是什么？为什么要用硅钢制成（8分）
12．变压器的主要作用是什么？他的主要部件及其各部件功的能是什么（8分）
13．简要说明变压器是如何工作的？（8分）
（6）
14．比较直流绕组、单相交流绕组和三相交流绕组的磁动势有何异同？（8分）
15．采用短距绕组和采用整距绕组有什么区别？各有什么优缺点？（8分）
16．电机中空间电角度是如何定义的？它及空间机械角度之间有什么关系？（8分）
（7）
17．异步电动机有哪几种工作状态？在各种状态中，转速n及转差率s的变化范围？（8分）
18．如何改变三相异步电动机的旋转方向？（8分）
19．三相异步电动机在运行时，如果U1略微降低，待稳定后Tem和I1将如何变化？（8分）
20．异步电动机带动额定负载工作时，若U1下降过为什么多就会发热，甚至烧毁？（8分）
（8）
-------------------------
（9）
-------------------------
（10）
-------------------------
（11）
-------------------------
（12）
-------------------------

五、计算题（40分）
1、变截面直杆的受力如图所示，已知： 总伸长量为0.075mm，求出力P的大小并画出轴力图。（10分）

2、求图示梁支座的约束反力，已知F=2kN，a=2m。（10分）

3. 如右图所示的轮系，各轮齿数分别为Z1=24，Z2=28，Z3=20，Z4=60，Z5=24，Z6=20，Z7=28，求传动比i17=?若n1的转向已知如图，试判定轮7的转向。（10分）

10 / 10