自动化2010级《电机及拖动》重、难点.doc

《电机及拖动基础》重、难点
第一部分 直流电机
一、 填空题
1、确定感应电动势的方向用___________定则，确定电磁力的方向用_____________定则，确定电流产生磁通的方向用______________定则。
2、直流电机电枢绕组元件流过的电流是___________电流，流过正负电刷的电流是_________电流。
3、直流电动机中电枢绕组产生的电磁转矩是____________性质的转矩，直流电动机电枢绕组电动势的方向与电枢电流的方向________________。
4、直流电机的U＞Ea时运行于_____________状态，U＜Ea时运行在______________状态。
5、直流电机电枢绕组的感应电动势其大小与____________和_______________成正比。
6、直流电机运行时电磁转矩的大小与____________和_____________成正比。
7、直流电动机的电压为额定值，电流小于额定值时的运行状态称为__________运行，电流超过额定值时的运行状态称为____________运行。
8、直流电动机的额定功率是指_______________________________。
9、直流电机空载时气隙磁场是由________________________建立，负载时气隙磁场是由______________________________建立。
10、他励直流电动机的机械特性方程式为_________________________。
11、按负载转矩的大小随转速变化的规律分类，负载可以分为___________________、___________________和_________________三类。
12、位能性负载的机械特性位于_____________象限，反抗性负载的机械特性位于________________象限。
13、制动状态的特征是__________________________________________，制动的作用是_____________________________________________。
14、他励直流电动机带负载运行时，若增大负载转矩，电动机的转速将________________。
15、欲改变直流电动机的转向，可以________________________________或___________________________________________。
16、他励直流电动机带额定负载转矩运行时，如果增大电枢回路串接的电阻，则此电动机的转速将_______ ___，电枢电流将____________，输入功率将______________，输出功率将__________________。
二、 问答题
1、直流电动机的工作原理？
2、直流电机有哪些主要部件？各起什么作用？
3、如何改变他励直流电动机的转向？
答：要改变直流电动机的转向就是要改变电磁转矩的方向。电磁转矩是由电枢电流与气隙磁场相互作用产生的，因此改变电枢电流或气隙磁场的方向就可以改变电动机的转向。对他励电动机，可将电枢绕组的两个接线端对调或将励磁绕组的两个接线端对调。
4、换向器和电刷在直流电动机中的作用？
5、直流电机的励磁方式有哪几种？
6、什么是直流电机的主磁通？什么是直流电机的漏磁通？直流电机主磁路分哪几部分？
7、从运动方程式中，如何判定系统是处于加速、减速、稳定还是静止的各种运行状态？
8、试写出他励直流电动机固有机械特性n=f（T）方程式？一台他励电动机的固有机械特性有几条？人为机械特性有几类？有多少条？
9、试写出他励直流电动机电枢回路串接电阻时的人为机械特性方程式？并说明该人为机械特性的特点。
10、试写出他励直流电动机改变电源电压时的人为机械特性方程式？并说明该人为机械特性的特点。
11、一台他励电动机原在某一状态稳定运行，现设负载转矩增大，试分析电动机将发生怎样的过渡过程？并将最后稳定的 Ia、n、Ea和 T的数值与原值进行比较。
答：稳定运行时T = TL +T0，当TL 增大后，T <TL′+T0，从而使转速下降。由 Ea = Ceφn 知Ea下降，而端电压不变，所以 Ia 上升，T = CTφIa也上升。这个过程一直持续到新的平衡T =TL′ +T0为止，电动机在新的状态下稳定运行。与原值相比，Ia增大、n减小、Ea减小、T增大。
12、直流电动机为什么不能直接起动？如果直接起动会造成什么后果？
13、为什么他励电动机正在运行时励磁电路不可断开？如果电动机尚未转动，励磁电路断开了，然后起动电动机，情况又如何？
答：（1）他励直流电动机正在运行时励磁电路断开，If=0，Φ=0；
由T=CTΦIa=0，他励直流电动机自然停车；
由Ea=CeΦn=0，UN=Ea+IaRa，则Ia=UN/Ra=（10—20）IN，可能损坏电动机。
（2）电动机尚未转动，励磁电路断开了，If=0，Φ=0；
由T=CTΦIa=0，他励直流电动机不能起动；
由Ea=CeΦn=0，UN=Ea+IaRa，则Ia=UN/Ra=（10—20）IN，可能损坏电动机。
14、试画他励直流电动机能耗制动接线图并利用能耗制动的机械特性分析带反抗性恒转矩负载时其制动过程。

三、 计算题
1、一台直流发电机，PN=145kW，UN=230V，nN=1450r/min，求该发电机额定电流。
2、一台直流电动机，PN=160kW，UN=220V，ηN=90%，nN=1500r/min，其额定电流是多少？

第二部分 变压器
一、填空题
1、变压器一次供电电压因故降低5%时，为使二次电压不变，应将_____________。
2、高压绕组其匝数______，通过的电流______，而低压绕组其匝数表______，通过的电流______。
3、变压器的空载电流包括两个分量，它们是___________分量和_______________分量，它们的作用分别为_____________________和_________________________。
4、变压器负载运行时一次绕组的电流包含两个分量，一个是_________________，另一个是___________________。
5、某降压变压器的变比K=4，二次侧的负载阻抗ZL=5+J3Ω折合到一次侧后的阻抗ZL’=________Ω。
6、变压器一次绕组加额定电压U1N，二次绕组_____________时的电压定为二次绕组的额定电压U2N。
7、若将单相变压器一、二次绕组的匝数同时减少5%，一次绕组所加额定电压不变，则其变比K将_________，主磁通Φm将_____ ____，空载电流I0将_____________，空载损耗P0将_______________。

二、问答题
1、单相变压器的的基本工作原理？
2、画出变压器负载运行时的工作原理图，并标出各物理量（用相量表示）的正方向。并说明我们是按什么惯例来规定正方向的？
3、变压器中主磁通和漏磁通的性质和作用有什么不同，它们各由什么磁通势产生？
答：主磁通经过铁心形成闭合回路，与一、二次绕组同时交链并在其中产生感应电动势，是变压器实现能量转换与传递的媒介，是变压器的工作磁通，占总磁通的绝大部分。漏磁通主要沿非磁性材料闭合，仅与一次或二次绕组之一相交链并在其中感应电动势。它增加了铁心饱和程度，在总磁通中只占很小一部分。
主磁通由一、二次绕组的磁通势共同产生；漏磁通仅由一次或二次绕组的磁通势独自产生。
4、画出变压器的T形等效电路，并标出各物理量的正方向和各物理量的物理意义。
5、变压器的rm、Xm各代表什么物理含义？磁路的饱和程度对Xm有什么影响？为什么要求 Xm大而rm小？
答：rm为变压器的励磁电阻，它是反映变压器铁损耗大小的等效电阻；Xm为变压器的励磁电抗，它反映主磁通的作用。Xm随磁路饱和程度的增加而减小。当主磁通一定时，Xm越大则需要的励磁电流越小；rm越小则铁损耗越小，所以希望 Xm大而 rm小。
6、变压器空载运行时，一次侧加额定电压的交流电源，为什么空载电流I0很小？如果一次侧加额定电压的直流电源，这时一次电流、铁心中磁通会有什么变化？
7、一台单相变压器，额定电压为220V/110V，如果不慎将低压侧误接220V的电源上，对变压器有何影响？
答：误接后由U1≈E1=4.44f1N1Φm知，磁通增加近一倍，此时变压器处于严重饱和状态，使励磁电流I0增加很多（饱和时大于一倍），变压器损耗增加很多；副边电压440伏左右，绝缘可能被击穿等现象发生。
三、计算题
1、有一台单相变压器，已知SN=10500kVA，U1N/U2N=35kV/6.6kV，铁心的有效截面SFe=1580cm2，铁心中最大磁通密度Bm=1.415T，试求高低压侧绕组匝数、电压比和一次侧额定电流I1N。

第三部分 三相异步电动机
一、填空题
1、单相交流电流流过单相绕组时，产生的磁通势是_______________磁通势。三相对称交流电流流过三相对称绕组时，产生的磁通势是_______________磁通势，其同步转速n1=___________________，转向由_____________________________。
2、三相异步电动机空载运行时，n0≈_____，所以E2S≈0，I2S≈0，相当于变压器_____________。
3、三相异步电动机带额定负载运行时，其转差率一般在1.5%-5%范围内。
4、三相异步电动机降低定子电压U1，则Sm ，Tmax ，Tst 。
5、三相异步电动机根据转子结构的不同可分为 和
两类。
6、已知某三相异步电动机，UN=380V，f1=50HZ，P=2，SN=0.05,则该电动机在额定状态下的转速nN= ________r/min，转子感应电动势的频率f2= HZ。
7、异步电动机的功率因数总是滞后的，空载时，cosφ1< 0.2 ，接近额定负载时，功率因数将达到 ，如果负载继续增大，反而使功率因数 。
8、当S在_____范围内，三相异步电动机运行 于电动机状态，此时电磁转矩性质为 ；S在_______范围内，运行于发电机状态，此时电磁转矩性质为________；S在_______范围内，运行于电磁制动状态，此时电磁转矩性质为________。
9、三相异步电动机的过载能力是指 _____ ___ 。一般约等于 2.0-2.2___ 。
10、三相异步电动机刚起动时，由于S=1，Ist值很大，约为___________IN，相当变压器的_____________。
11、三相异步电动机星形—三角形降压起动时，电压下降了____倍，起动电流和起动转矩各降为直接起动时的____倍。
12、三相异步电动机电源电压一定，当负载转矩增加，则转速_________，转子电流_________，定子电流_________。
13、一台电动机铭牌上标明额定电压380V，接法△。要把这台电动机接到660V的电压上，这台电动机应采用 接法。
14、绕线式三相异步电动机拖动反抗性负载，如果用能耗制动停车，当n＝0时，电磁转矩等于 ，所以能够 ；如果采用反接制动停车，必须在 时， 才能及时停车
15、绕线式异步电动机起动，转子串电阻的目的是 。

二、问答题
1、三相异步电动机的工作原理？
2、如何改变三相异步电动机的旋转方向？
3、若三相异步电动机的转子绕组开路，定子绕组接通三相电源后，能产生旋转磁场吗？电动机会转动吗？为什么？
4、画出三相异步电动机空载运行时的等效电路，并说明各物理量的物理意义。
5、画出三相异步电动机负载运行时的等效电路，并说明各物理量的物理意义。
6、为什么异步电动机的定、转子铁心要用导磁性能良好的硅钢片制成？而且空气隙必须很小？
7、同容量的三相异步电动机和变压器，空载电流有何差异？
答：变压器的主磁路全部由铁磁材料构成，而异步电动机的主磁路除了铁磁材料外，还有空气隙。气隙虽然长度很小，但其磁阻很大，使异步电动机主磁路的磁阻比容量相同的变压器大得多，因此异步电动机的空载电流大得多。
8、感应电动机负载增大时，为什么定子电流和输入功率会增加？
答：当负载增加时，电机转速下降，转子绕组与气隙磁场间由相对运动产生的切割磁力线增强，转子的感应电动势和感应电流相应增加，转子磁通势也增加。由磁通势平衡关系（F1+F2=F0）知定子磁通势也应增加，因此定子电流增大，电机从电网吸收的电功率（输入功率）也增加了。这个过程一直持续到电磁转矩和负载转矩重新平衡时为止。
9、异步电动机带额定负载运行时，若电源电压下降过多，会有什么严重后果？
答：U1≈E1 =4.44f1N1KN1φ1，即磁通基本上与电压成正比，若电源电压下降过多，则磁通下降很多。在负载转矩不变时，TL=T= CTφ1I2‘cosψ2不变，使转子电流增大很多，相应地定子电流也大大增加，因此容易过热甚至烧毁绕组。另外，最大电磁转矩和起动转矩都与电源电压的平方成正比，电压下降引起二者减小。如果起动转矩降到小于负载转矩时则不能起动；如果最大转矩降到小于负载转矩时，则使原来运行中的电机停转，这就相当于堵转，定、转子电流都急剧上升。
10、一台笼型异步电动机，原来转子是插铜条的，后来改为铸铝的。若负载转矩不变，则电动机的运行性能有何变化？
答：转子绕组由铜条改为铝条后，转子回路的电阻增大了，使得电动机的起动电流减小、起动转矩增大、sm增大、最大转矩不变。在负载转矩不变的情况下，s 增大，转速下降，效率降低。
11、笼型异步电动机全压起动时，为何起动电流大，而起动转矩不很大？
12、笼型异步电动机有哪几种减压起动方法？试比较以上几种减压起动方法起动电压、起动电流和起动转矩的变化情况。
13、为什么三相异步电动机的额定转矩不能设计成电动机的最大转矩？

三、计算题
1、一台三相异步电动机的fN=50Hz，nN=960r/min，该电动机的极对数和额定转差率是多少？另有一台4极三相异步电动机，其sN=0.03，那么它的额定转速是多少？