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、如果不串联制动电阻,反接制动瞬间的电枢电流大约是电动状态运行时电枢电流的_______倍。 (2) 4、当电动机的转速超过_______时,出现回馈制动。(理想空载转速) 5、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) 1、直流电动机的人为特性都比固有特性软。(??)(F ) 2、直流电动机串多级电阻起动。在起动过程中,每切除一级起动电阻,电枢电流都将突变。(??) (T ) 3、提升位能负载时的工作点在第一象限内,而下放位能负载时的工作点在第四象限内。(??) (T ) 4、他励直流电动机的降压调速属于恒转矩调速方式,因此只能拖动恒转矩负载运行。(??) (F ) 5、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。(??) (T ) 三、选择题 1、电力拖动系统运动方程式中的GD2反映了:(2) (1)旋转体的重量与旋转体直径平方的乘积,它没有任何物理意见;(2)系统机械惯性的大小,它是一个整体物理量;(3)系统储能的大小,但它不是一个整体物理量。 2、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。 3、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。 4、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。 5、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 1I 2。 四、简答题: 1、电力拖动系统稳定运行的条件是什么?(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 ) 2、何谓电动机的充分利用?(所谓电动机的充分利用是指电动机无论在额定转速下运行,还是调速过程中处于不同转速下运行,其电枢电流都等于额定值。) 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?
《电机与拖动》参考答案 2-1 (1) 切削功率: W FV P s m d n V r j j j n n L f f 38009.1*2000/9.1215.0*6067.241*22*602min /67.2412 *5.1*21450 321========= ππ (2) 电动机输出功率:W P P L 6.52129 .0*9.0*9.03800 3 212== = ηηη (3) 系统总飞轮转矩: 2 2 222222 322212 2 2 2 12 2 1 22 2.55.425.0 3.05.05.32*5.1*295.1*27.2225.3m N j j j GD j j GD j GD GD GD d c b a =+++=+++=+ + + = (4) 电动机电磁转矩: M N j j j FD T T L .29.349 .0*9.0*9.0*2*5.1*22 /15.0*20002/3213213 212=== = ηηηηηη (5) 不切削时的电动机电磁转矩: 忽略损耗时的电动机电磁转矩 ! M N j j j FD T .252 *5.1*22 /15.0*20002/'3212=== 传动机构阻转矩:M N T T T .29.92529.34'220=-=-= 加速时电动机转矩:M N dt dn GD T T .19800*375 55.429.937520=+=+= 2-2 (a ) 减速dt dn GD T T L 3752= - (b ) 减速dt dn GD T T L 3752= -- (c ) 加速dt dn GD T T L 3752= + (d ) 减速dt dn GD T T L 3752= --
1.1.1 某铁心的截面积A=10cm 2,当铁心中的H=5A/cm ,Φ=0.001Wb,且可认为磁通在铁心内均匀分布,求铁心的磁感应强度B 和磁导率μ。 m H m H H B T T A B /002.0/105111010001 .024 =?===?=Φ= -μ 1.2.1求下述两种情况下的铸钢中的磁场强度和磁导率:(1)B=0.5T; (2)B=1.3T ,并比较饱和与不饱和两种情况谁的μ大。 (1)B=0.5T :由磁化曲线查得H=4A/cm , m H m H H B /00125.0/1045 .02 =?== μ (2)B=1.3T :由磁化曲线查得H=16A/cm , m H m H H B /0008125.0/10 163.12=?== μ 由于B=0.5T 时,磁路未饱和,B=1.3T 时,磁路已经饱和。所以磁路不饱和时μ大。 1.2.2 已知硅钢(含硅4%)的H=4A/cm ,铸铁的H=9A/cm 。求它们的B 和μ,并比较谁的导磁能力强。 (1)H=4A/cm 时,由磁化曲线查得B=1.1T ,且磁路已经饱和。 m H m H H B /00275.0/1041.12 =?== μ (2)H=9A/cm 时,由磁化曲线查得B=0.2T ,且磁路未饱和。
m H m H H B /000222.0/1092.02 =?== μ 所以硅钢的磁导率强。 1.3.1在图1.01所示恒定磁通磁路中,铁心的平均长度l =100cm ,铁心各处的截面积均为A=10cm 2,空气隙长度l 0=1cm 。当磁路中的磁通为0.0012Wb 时,铁心中磁场强度为6A/m 。试求铁心和空气隙部分的磁阻、磁位差和线圈的磁通势。 A A U U F A A l B l H U A A l H U H H A l R H H A l R H m H H B T T A B m mc m c mc m c c c mc c c c 10150)9550600(955010110 42 .160010061096.710 10104101105.010 10102.010100m /102.0/1062.12.110100012.0027 00 000c 1 614 720000 1 614 222 -2 4=+=+==???= = ==?==?=????==?=????==?=?===?=Φ=-------------πμπμμμ 图1.01
第一章 1 . 2 一台直流发电机的数据为:额定功率N P =12 kW ,额定电压N U =230 V ,额定转速 N n =1 450 r /min,额定效率N η=83 .5 %。试求: ( 1 )额定电流N I ; ( 2 )额定负载时的输入功率N P 1 。 解:(1)直流发电机的:额定功率 N N N I U P = A U P I N N N 17.52230 10123=?== (2)KW P P N N N 37.14835 .012 1== = η 1 . 3 一台直流电机,已知极对数p= 2 ,槽数Z 和换向片数K 均等于22 ,采用单叠绕组。 ( 1 )计算绕组各节距;
( 2 )求并联支路数。 解:(1)第一节距 54 242221=-=±= εp Z y ,为短距绕组。 单叠绕组的合成节距及换向器节距均为1,即1==K y y 第二节距41512=-=-=y y y (2) 并联支路数等于磁极数,为4。 1 . 4 一台直流电机的数据为:极数 2 p=4 ,元件数S=120 ,每个元件的电阻为0 . 2 Ω。当转速为1 000 r /min 时,每个元件的平均感应电动势为10 V ,问当电枢绕组为单叠或单波绕组时,电刷间的电动势和电阻各为多少 解:当电枢绕组为单叠绕组时, 绕组并联支路数等于磁极数,为4,每一条支路串联的元件数为30, 换向器上放置4个电刷,假设一个电刷短路一个元件, 每一条支路有一个元件被短路,则电刷间的电动势为 a E =29?10=290V ; 每一条支路的电阻为 Ω=?=8.52.029R ,4条并联支路的电阻,即电刷间的电阻为 Ω=== 45.14 8 .54R R a
《电机及其应用》自测题 一、填空题 1、变压器的作用是将某一等级的交流( )变换成另一等级的交流( )。 2、变压器一次电势和二次电势之比等于( )和( )之比。 3、电力变压器中的变压器油主要起( )、( )和( )作用。 4、电力变压器的分接开关是用来改变变压器电压( )的装置,以便达到调节副边( )的目的。 5、变压器的额定电压和额定电流均指变压器的( )电压和( )电流。 6、变压器空载时的损耗主要是由于( )的磁化所引起的( )和( )损耗。 7、在测试变压器参数时,须做空载试验和短路试验。为了便于试验和安全,变压器的空载试验一般在( )加压;短路试验一般在
( )加压。 8、变压器铁芯饱和程度愈高,其励磁电抗Xm就愈( )。 9、若将变压器低压侧参数折算到高压侧时,其电势(或电压)应( )、电流应( )、电阻(或电抗)应( )。10、三相组式变压器各相磁路( ),三相芯式变压器各相磁路( )。 11、三相变压器组不能采用( )连接方法,而三相芯式变压器可以采用。 12、变压器并联运行的条件是( )、( )、( )。 13、当三相变压器接成星形(Y)时,其线电压是相电压的( )倍,线电流与相电流( )。 14、当三相变压器接成三角形(D)时,其线电压与相电压( ),线电流是相电流的( )倍。 15、变压器在运行时,当( )和( )损耗相等时,效率最高。 16、有两台变压器,额定电压分别为10kV/和/,两台变压器的变比差值△K为( ),若其它条件满足并联运行,根据计算结果,
这两台变压器( )并联运行。 17、三绕组变压器的额定容量是指( )。 18、自耦变压器与同容量的两绕组变压器比较,它的空载电流( )。 19、自耦变压器适用于一、二次侧( )相差不大的场合,一般在设计时,变比Ka( )。 20、电焊变压器实际上是一台( )的降压变压器,它的外特性( ),短路电流( )。 21、整流变压器的容量一般取一、二次绕组容量的( ),又称为( )。 22、单相绕组的感应电势与( )、( )和( )成正比。 23、线圈的短距系数表示了短距线圈比整距线圈产生的电势( )的程度。 24、线圈的分布系数表示线圈分布放置后,其合成电势比线圈集中放置时电势( )的程度。 25、主极磁场非正弦分布引起的( ),对相电势的大小影响( ),主要影响了电势的( )。
西南交10秋学期《电机与拖动II》离线作业答案 电机与拖动II第1次作业 一、单项选择题(只有一个选项正确,共4道小题) 1. 在维修三相异步电动机定子绕组时,将每相绕组的匝数做了适当增加,气隙中的每极磁通将() (A) 增加 (B) 减小 (C) 保持不变 (D) 不一定 正确答案:B 2. 三相合成旋转磁动势中的7次谐波,其在气隙中的转速是基波旋转磁势的转速的()。 (A) 1/7倍 (B) 7倍 (C) 相等 正确答案:A 3. 三相交流电机的定子合成磁动势幅值计算公式的电流为() (A) 每相电流的最大值 (B) 线电流 (C) 每相电流有效值 (D) 三相电流代数和 正确答案:C 4. 三相四极36槽交流绕组,若希望尽可能削弱5次磁动势谐波,绕组节距取()。 (A) 7 (B) 8 (C) 9 (D) 10 正确答案:A 二、判断题(判断正误,共3道小题) 5. 在机械和工艺容许的条件下,异步电动机的气隙越小越好。 正确答案:说法正确 6. 异步电动机空载运行时功率因数很高。 正确答案:说法错误 7. 交流绕组的绕组系数总是小于1。 正确答案:说法正确 三、主观题(共4道小题) 8. 一个三相对称交流绕组,通以对称三相交流电时,会产生何种合成磁势?请写出其基波磁势幅值表达式。如果绕组有一相断线又将产生何种磁势? 参考答案:答:圆形旋转磁势;;Y接断线产生脉振磁势,D接断线产生
椭圆旋转磁势。 9. 一台三相4极异步电动机,定子槽数为36,线圈节距为,试求其基波绕组系数。 参考答案:答:0.945 10. 为什么采用短矩和分布绕组能削弱谐波电势?为什么削弱5次谐波和7 次谐波电势,节距选多大比较合适?。 参考答案:答:从绕组系数公式可知,采用短矩和分布绕组 能削弱谐波电势,这是因为每槽电势随着谐波次数的增加,相邻槽的电势相位差增大倍,所以采用它们 可以削弱谐波电势。从知,要削弱5次和7次谐波电势,选y1=比较合适, 此时,,,使它们削弱都比较大。 11. 总结交流发电机定子电枢绕组相电动势的频率、波形和大小与哪些因素有关?这些因素中哪些是由构造决定的,哪些是由运行条件决定的? 参考答案: 答:交流绕组感应电动势的频率与旋转磁场转速、电机极数有关;其波形与磁势波形、电机结构相关;其大小与频率、绕组匝数、磁场强弱有关。 电机与拖动II第2次作业 一、单项选择题(只有一个选项正确,共3道小题) 1. 交流电机的定子、转子极对数要求() (A) 不等 (B) 相等 (C) 可以相等,也可以不相等 正确答案:B 2. 笼型三相异步电动机额定状态下转速下降10%,则转子电流产生的旋转磁动势相对于定子的转速不变,相对于转子的转速() (A) 上升约10% (B) 下降约10% (C) 不变 正确答案:A 3. 三相异步电动机电磁转矩的大小和()成正比 (A) 电磁功率 (B) 输出功率 (C) 输入功率
电机与拖动基础 第一章电机的基本原理 (1) 第二章电力拖动系统的动力学基础 (6) 第三章直流电机原理 (12) 第四章直流电机拖动基础 (14) 第五章变压器 (29) 第六章交流电机的旋转磁场理论 (43) 第七章异步电机原理 (44) 第八章同步电机原理 (51) 第九章交流电机拖动基础 (61) 第十章电力拖动系统电动机的选择 (73)
第一章 电机的基本原理 1-1 请说明电与磁存在哪些基本关系,并列出其基本物理规律与数学公式。 答: 电与磁存在三个基本关系,分别是 (1)电磁感应定律:如果在闭合磁路中磁通随时间而变化,那么将在线圈中感应 出电动势。感应电动势的大小与磁通的变化率成正比,即 t ΦN e d d -= 感应电动势的方向由右手螺旋定则确定,式中的负号表示感应电动势试图阻止闭合磁路 中磁通的变化。 (2)导体在磁场中的感应电动势:如果磁场固定不变,而让导体在磁场中运动, 这时相对于导体来说,磁场仍是变化的,同样会在导体中产生感应电动势。这种导体在 磁场中运动产生的感应电动势的大小由下式给出 Blv e = 而感应电动势的方向由右手定则确定。 (3)载流导体在磁场中的电磁力:如果在固定磁场中放置一个通有电流的导体, 则会在载流导体上产生一个电磁力。载流导体受力的大小与导体在磁场中的位置有关, 当导体与磁力线方向垂直时,所受的力最大,这时电磁力F 与磁通密度B 、导体长度l 以及通电电流i 成正比,即 Bli F = 电磁力的方向可由左手定则确定。 1-2 通过电路与磁路的比较,总结两者之间哪些物理量具有相似的对应关系(如电阻与磁 阻),请列表说明。 答: 磁路是指在电工设备中,用磁性材料做成一定形状的铁心,铁心的磁导率比其他物 质的磁导率高得多,铁心线圈中的电流所产生的磁通绝大部分将经过铁心闭合,这种人 为造成的磁通闭合路径就称为磁路。而电路是由金属导线和电气或电子部件组成的导电
《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、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) 2、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) 3、直流发电机的绕组常用的有_______和_______两种形式,若要产生大电流,绕组常采用_______绕组。(叠绕组;波绕组;叠) 4、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) 5、单迭和单波绕组,极对数均为p时,并联支路数分别是_______,_______。(2p;2) 6、直流电机的电磁转矩是由_______和_______共同作用产生的。(每极气隙磁通量;电枢电流) 7、直流电机电枢反应的定义是_______,当电刷在几何中线时,电动机产生_______性质的电枢反应,其结果使_______和_______,物理中性线朝_______方向偏移。(电枢磁动势对励磁磁动势的作用;交磁;气隙磁场产生畸变;对主磁场起附加去磁作用) 二、判断题 1、一台并励直流发电机,正转能自励,若反转也能自励。()(F) 2、一台直流发电机,若把电枢固定,而电刷与磁极同时旋转,则在电刷两端仍能得到直流电压。()(T) 3、一台并励直流电动机,若改变电源极性,则电机转向也改变。(F) 4、直流电动机的电磁转矩是驱动性质的,因此稳定运行时,大的电磁转矩对应的转速就高。()(F) 三、选择题 1、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 2、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。 3、如果并励直流发电机的转速上升20%,则空载时发电机的端电压U0升高()。(2) (1)20%;(2)大于20%;(3)小于20%。 四、简答题 1、直流发电机的励磁方式有哪几种? (他励;自励(包括并励,串励和复励)) 2、如何确定换向极的极性,换向极绕组为什么要与电枢绕组相串联? (使换向极产生的磁通与电枢反应磁通方向相反。对于直流发电机而言,换向极性和电枢要进入的主磁极性相同;而对于直流电动机,则换向极极性和电枢要进入的主磁极极性相反。
电机与拖动教案 【教案】 课程性质、任务和目的《电动与拖动》是电气工程及其自动化专业必修的专业基础课.它既是研究电机及电力拖动系统基础理论的学科,又可以作为一门独立的技术应用课,直接为工农业生产服务.本课程的理论性与实践性都很强,通过本课程学习,使学生掌握各种电机的基本结构与工作原理,独立分析电力拖动系统各种运行状态,掌握有关计算方法,合理地选择和使用电动机,为后续电气控制技术、自动控制系统等专业课打下坚实基础,为从事专业技术工作做好基本培养和锻炼. 基本要求通过本课程的教学,应使学生达到下列要求: 掌握和理解变压器和电动机的基本方程式; 掌握他励直流电动机负载运行计算,调速性能计算,起制动电阻计算和他励直流电动机过渡过程计算,负载转矩折算,飞轮矩折算; 三相异步电动机机械特性实用公式计算调速电阻及制动电阻,三相异步电动机降压起动的计算与选择,三相绕线式异步电动机转子回路串电阻分级起动计算; 具有选择电力拖动系统电动机的型式、种类、电压、转速及额定功率,校核发热,起动能力与过载能力. 课时分配共64学时,安排在第二学年的第二学期.其中理论教学52学时,实践教学12学时. 先修课程电路原理、电子技术和电力电子技术教学内容、要求与安排绪论课程的性质及任务以及常用的几个基本定律直流电机 1.1 教学内容: 直流电机的工作原理和结构;直流电机电枢绕组;直流电机的励磁方式和空载磁场;他励直流电动机的机械特性;他励直流电动机的工作特性;串、复励直流电动机的机械特性;直流电动机换向. 1.2 教学重点: 直流电机的励磁方式和空载磁场;他励直流电
动机的机械特性 1.3 教学难点: 直流电机的励磁方式和空载磁场;他励直流电动机的机械特性直流电动机的电力拖动 2.1 教学内容: 电力拖动系统的动力学基础;他励直流电动机的起动、制动和调速;串励及复励直流电动机的电力拖动. 2.2 教学重点: 电力拖动系统的动力学基础;他励直流电动机的起动、制动和调速; 2.3 教学难点: 他励直流电动机的起动、制动和调速; 变压器 3.1 教学内容: 变压器的用途、结构及额定数据;变压器的空载运行、空载等值电路;变压器的负载运行、负载等值电路;标么值;变压器参数测定;变压器电压调整率及效率;变压器联接组别;变压器并联运行;自耦变压器. 3.2 教学重点: 变压器的空载运行、空载等值电路;变压器的负载运行、负载等值电路;标么值;变压器电压调整率及效率;变压器联接组别;变压器并联运行. 3.3 教学难点: 变压器电压调整率及效率;变压器联接组别;标么值. 交流电机的绕组、电动势和磁通势 4.1 教学内容: 交流电机电枢绕组;交流电机电枢绕组磁场;交流电机电枢绕组电势. 4.2 教学重点: 交流电机电枢绕组磁场;交流电机电枢绕组电势. 4.3 教学难点: 交流电机电枢绕组磁场;交流电机电枢绕组电势. 异步电动机 5.1 教学内容: 三相异步电动机的结构及额定数据;三相异步电动机工作原理及转差率;三相异步电动机的电磁关系及等值电路;三相异步电动机的功率关系;三相异步电动机的机械特性;三相异步电动机的工作特性. 5.2 教学重点: 三相异步电动机工作原理及转差率;三相异步电动机的电磁关系及等值电路;三相异步电动机的功率关系;三相异步电动机的机械特性. 5.3 教学难点: 三相异步电动机工作原理及转差率;三相异步电动机的电磁关系及等值电路;三相异步电动机的功率关系;三相异步电动机的机械特性. 三相异步电动机的电力拖动 6.1 教学内容: 鼠笼式三相异步电动机的
1.他励直流电动机的固有机械特性是指在U=UN、Φ= ΦN,电枢回路不串电阻的条件下,n 和Tem的关系。 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. 如果不串联制动电阻,反接制动瞬间的电枢电流大约是能耗制动瞬间电枢电流的2倍。 4. 当电动机的转速超过理想空载转速时,出现回馈制动。 5. 拖动恒转矩负载进行调速时,应采用降压或电枢回路串电阻调速方法,而拖动恒功率负载时应采用弱磁调速方法。 (二)判断题: 1. 直流电动机的人为特性都比固有特性软。(×) 2. 直流电动机串多级电阻起动,在起动过程中,每切除一级起动电阻时,电枢电流都将突变。(√) 3. 提升位能负载时的工作点在第一象限内,而下放位能负载时的工作点在第四象限内。(√) 4. 他励直流电动机的降压调速属于恒转矩调速方式,因此只能拖动恒转矩负载运行。(×) 5. 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。(√)(三)选择题: 1. 电力拖动系统运行方程工中的GD2反映了:(②) ①旋转体的重量与旋转体直径平方的乘积,它没有任何物理意义; ②系统机械惯性的大小,它是一个整体物理量; ③系统储能的大小,但它不是一个整体物理量。 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。 3. 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。 4当电动机的电枢回路铜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。 5. 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I1和I2,那么:(②) ① I1
电机与拖动基础试题及答案(简答题) 简答题 1.变压器铁心为什么要用涂有绝缘的薄硅钢片叠成?若在铁心磁回路中出现较大的间隙,对变压器有何影响? 答:铁心中交变的磁通会在铁心中引起铁损耗,用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠成铁心,可以大大减少铁损耗。若在铁心磁回路中出现较大的间隙,则主磁通所经过的铁心磁回路的磁阻就比较大,产生同样的主磁通所需要的励磁磁动势和励磁电流就大大增加,即变压器的空载电流会大大增加。 2.画出单相变压器负载时的各种磁通及其产生的感应电动势的关系图。 答:变压器负载时各种磁通及其产生的感应电动势的关系如下图: 3.为什么变压器的空载损耗可以近似看成铁损耗?为什么短路损耗可以近似看成铜损耗? 答:变压器铁损耗的大小决定于铁心中磁通密度的大小,铜损耗的大小决定决定于绕组中电流的大小。 变压器空载和短路时,输出功率都为零。输入功率全部变为变压器的损耗。即铜损耗与铁损耗之和。空载时,电源电压为额定值,铁心中磁通密度达到正常运行的数值,铁损耗也为正常运行时的数值。而此时二次绕组中的电流为零,没有铜损耗,一次绕组中电流仅为励磁电流,远小于正常运行的数值,它产生的铜损耗相对于这时的铁损耗可以忽略不计,因而空载损耗可近似看成为铁损耗。短路试验时,输入功率为短路损耗。此时一次、二次绕组电流均为额定值,铜损耗也达到正常运行时的数值,而电压大大低于额定电压,铁心中磁通密度也大大低于正常运行时的数值,此时铁损耗与铜损耗相比可忽略不计。因此短路损耗可近似看成铜损耗。 4.变压器的Rm、Xm各代表什么物理意义?磁路饱和与否对Rm、Xm有什么影响?为什么要求Xm大、Rm小?答:Rm:变压器的励磁电阻,它是反应变压器铁耗大小的等效电阻,不能用伏安法测量。Xm:变压器的励磁电抗,反应了主磁通对电路的电磁效应。Rm、Xm都随磁路饱和程度增加而下降。 Xm越大、Rm越小时,主磁通一定时,铁耗越小,所以希望Xm大、Rm小。为此变压器铁心材料都用导磁性能好(磁阻小)、铁损小、0.35mm厚冷轧硅钢片叠成。 5.根据电流互感器副边短路后的电磁关系,说明为什么不能开路。 答:开路后副边电流的去磁作用消失,原边电流全部用来励磁,使得铁心磁通过度饱和,畸变,铁心发热,原边副边感应出高电压,危险。 6.如果考虑变压器铁心饱和,变压器的励磁电流是什么波形?为什么? 答:尖顶波。变压器电压为正弦波,这就要求磁通也应该是正弦波,才会使得电压和电势大约相等。即U≈E=4.44fNφ。当磁路饱和时,正弦波的励磁电流只能产生平顶波铁心的磁通,只有尖顶波的励磁电流才能产生正弦波铁心磁通。7.简述并励直流发电机自励建压的条件 答:1)必须有剩磁。否则要充磁。2)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。3)励磁回路的总电阻必须小于临界电阻。4)转速不能太低,转速应该达到额定转速。 8.并励电动机起动时,为什么电枢回路中串联的电阻取较大的值?而励磁回路中串联的电阻取较小的值? 答:直流电动机起动时,由于转速为0,Ea=0,电枢绕组的电阻很小。如电枢回路不串联电阻,全压起动时,起动电流I=U/Ra可达额定电流的几十倍,损坏电机。电枢回路中串联较大的电阻可使起动电流较低。起动过程中又要求有足够大的起动电磁转矩,T=CTΦIa,励磁回路电阻较小,励磁电流较大,磁通较大,将产生足够大的电磁转矩,电机很快转动起动,感应电势很快建立起来,使起动电流很快减小。 9.试分别画出他励直流电动机在改变电枢电压时和在转子回路中串电阻时的人为机械特性曲线。 答:改变电枢电压时的机械特性
学年度第一学期 自动化系《电机与电力拖动基础》期末考试试卷() 年级专业自动化班级学号姓名 注:1、共120分钟,总分100分 2、此试卷适用自动化专业本科 一、选择题(每小题2分,共20分) 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.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I1和I2,那么:(2) (1)I1
①电源电压;②气隙大小;③定、转子铁心材质;④定子绕组的漏阻抗。 7.三相异步电动机在运行中,把定子两相反接,则转子的转速会:② ①升高;②下降一直到停转;③②下降至零后再反向旋转;④下降到某一稳定转速。 8.三相异步电动机能画出像变压器那样的等效电路是由于:② ①它们的定子或原边电流都滞后于电源电压;②气隙磁场在定、转子或主磁通在原、副边都感应电动势;③它们都有主磁通和漏磁通;④它们都由电网取得励磁电流。 9.三相异步电动机的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:(3) (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。 10.一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) (1)T em =T N ;(2) T em =0.81 T N ;(3) T em =0.9T N 。 二、填空题:(共20分) 1、(4分)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、(2分)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) 3.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) 4.三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) 5.一台6极三相异步电动机接于50H Z 的三相对称电源;其s=0.05,则此时转子转速为_______r/min ,定子旋转磁势相对于转子的转速为_______r/min 。(950;50) 6. 对于绕线转子三相异步电动机,如果电源电压一定,转子回路电阻适当增大,则起动转矩_______,最大转矩_______。(增大;不变) 7. 三相异步电动机的过载能力是指______。 (N m T T /) 8. 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) 9. 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)
实验二直流发电机 一、实验目的 1、掌握用实验方法测定直流发电机的各种运行特性,并根据所测得的运行特性评定该被测电机的有关性能。 2、通过实验观察并励发电机的自励过程和自励条件。 二、预习要点 1、什么是发电机的运行特性?在求取直流发电机的特性曲线时,哪些物理量应保持不变,哪些物理量应测取。 2、做空载特性实验时,励磁电流为什么必须保持单方向调节? 3、并励发电机的自励条件有哪些?当发电机不能自励时应如何处理? 4、如何确定复励发电机是积复励还是差复励? 三、实验项目 1、他励发电机实验 (1)测空载特性保持n=n N使I L=0,测取U0=f(I f)。 (2)测外特性保持n=n N使I f=I fN,测取U=f(I L)。 (3)测调节特性保持n=n N使U=U N,测取I f=f(I L)。 2、并励发电机实验 (1)观察自励过程 (2)测外特性保持n=n N使R f2=常数,测取U=f(I L)。 3、复励发电机实验 积复励发电机外特性保持n=n N使R f2=常数,测取U=f(I L)。 四、实验设备及挂件排列顺序 1 2、屏上挂件排列顺序 D31、D44、D31、D42、D51 五、实验方法 1、他励直流发电机
按图2-3接线。图中直流发电机G选用DJ13,其额定值P N=100W,U N=200V,I N=0.5A,n N=1600r/min。校正直流测功机MG作为G的原动机(按他励电动机接线)。MG、G及TG由联轴器直接连接。开关S选用D51组件。R f1选用D44的1800Ω变阻器,R f2 选用D42的900Ω变阻器,并采用分压器接法。R1选用D44的180Ω变阻器。R2为发电机的负载电阻选用D42,采用串并联接法(900Ω与900Ω电阻串联加上900Ω与900Ω并联),阻值为2250Ω。当负载电流大于0.4 A时用并联部分,而将串联部分阻值调到最小并用导线短接。直流电流表、电压表选用D31、并选择合适的量程。 (1)测空载特性 1)把发电机G的负载开关S打开,接通控制屏上的励磁电源开关,将R f2调至使G励磁电流最小的位置。 2)使MG电枢串联起动电阻R1阻值最大,R f1阻值最小。仍先接通控制屏下方左边的励磁电源开关,在观察到MG的励磁电流为最大的条件下,再接通控制屏下方右边的电枢电源开关,起动直流电动机MG,其旋转方向应符合正向旋转的要求。 励磁电源 图2-3直流他励发电机接线图 3)电动机MG起动正常运转后,将MG电枢串联电阻R1调至最小值,将MG的电枢电源电压调为220V,调节电动机磁场调节电阻R f1,使发电机转速达额定值,并在以后整个实验过程中始终保持此额定转速不变。 4)调节发电机励磁分压电阻R f2,使发电机空载电压达U0=1.2U N为止。 5)在保持n=n N=1600r/min条件下,从U0=1.2U N开始,单方向调节分压器电阻R f2使发电机励磁电流逐次减小,每次测取发电机的空载电压U0和励磁电流I f,直至I f=0(此时测得的电压即为电机的剩磁电压)。 6)测取数据时U0=U N和I f=0两点必测,并在U0=U N附近测点应较密。 7)共测取7~8组数据,记录于表2-2中
第1章 电磁学基础知识 1.1 简答题 1. 用电磁感应定律求感应电动势时,公式dt di L e ?-=、dt d e ψ-=、dt d N e Φ?-=,以及Blv e =中,哪个公式是最普遍的形式?其它公式必须在什么条件下适用? 答:式dt d e ψ-=是感应电动势的普遍形式。其负号表示感应电动势的正方向与磁链的正方向符合右手螺旋关系,如果两者不符合右手螺旋关系,则应取正号。 2. 如果感应电动势的正方向与磁通的正方向之间不符合右手螺旋关系,则电磁感应定律应改写成dt d e ψ=或dt d N e Φ?=,试说明其原因。 3. 有两个线圈匝数相同,一个绕在闭合铁芯上,另一个是空芯的,两个线圈通入频率相同的交变电流,如果它们的自感电动势相等,试问哪个线圈的电流大?为什么? 答:空芯的线圈电流大。因为两者频率相等,产生同样的e ,意味着产生同样的φ,根据N ?I=φ?Rm ,由于铁芯的磁导率大得多,即磁阻小得多,故空芯情况下的(N ?I )空芯>>(N ?I )铁芯,所以I 空芯>>I 铁芯。 4. 若磁路上有几个磁动势同时作用,磁路计算时能否使用叠加原理?为什么? 5. 在一个恒定的磁场中,铁芯中是否存在磁滞损耗和涡流损耗?为什么?
6. 在交变磁场中,铁芯中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的?它们与哪些因素有关? 7. 什么是铁磁材料的基本磁化曲线?基本磁化曲线与起始磁化曲线有何不同? 8. 铁磁材料是如何分类的?各有什么特点? 1.2 分析题 1. 变压器原理图如图所示,试回答: (1)当线圈N1施加正弦电压U1时,为什么在线圈N1及N2中都会感应出电动势? (2)当电流I s增加时,标出这时N1及N2中感应电动势的实际方向。 答: (1)当线圈N1流过电流i1时,会在铁芯内建立磁通Ф,i1与Ф正方向符合右手螺旋关系,由于磁通Ф同时交链线圈N1和N2,所以当i1交变时,N1与N2
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、如果不串联制动电阻,反接制动瞬间的电枢电流大约是电动状态运行时电枢电流的_______倍。 (2) 4、当电动机的转速超过_______时,出现回馈制动。(理想空载转速) 5、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) 1、直流电动机的人为特性都比固有特性软。( )(F ) 2、直流电动机串多级电阻起动。在起动过程中,每切除一级起动电阻,电枢电流都将突变。( ) (T ) 3、提升位能负载时的工作点在第一象限内,而下放位能负载时的工作点在第四象限内。( ) (T ) 4、他励直流电动机的降压调速属于恒转矩调速方式,因此只能拖动恒转矩负载运行。( ) (F ) 5、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。( ) (T ) 三、选择题 1、电力拖动系统运动方程式中的GD2反映了:(2) (1)旋转体的重量与旋转体直径平方的乘积,它没有任何物理意见;(2)系统机械惯性的大小,它是一个整体物理量;(3)系统储能的大小,但它不是一个整体物理量。 2、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。 3、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。 4、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。 5、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 1I 2。 四、简答题: 1、电力拖动系统稳定运行的条件是什么?(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 <) 2、何谓电动机的充分利用?(所谓电动机的充分利用是指电动机无论在额定转速下运行,还是调速过程中处于不同转速下运行,其电枢电流都等于额定值。) 一台他励直流电动机数据为:P N =7.5kW ,U N =110V ,I N =79.84A ,n N =1500r/min ,电枢回路电阻R a =0.1014Ω,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0.8T N ,转速为(—800)r/min ,电枢回路应串入多大电阻? 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:
教师授课教案 课程名称:电机与拖动2006年至2007年第2 学期第2 次课 授课教师:马爱芳授课日期:年月日 教学内容:(板书加粗) 1.1 直流电机的基本工作原理及结构 一、直流发电机的工作原理 结合多媒体课件,动画讲解
1、原动机拖动转子以每分转n转转动; 2、电机内部的固定部分建立磁场。 3、导体在磁场中运动切割磁力线感应电动势,经电刷和换向器整流作用输出直流电势。 *说明:由于换向器的作用,使处在N极下面的导体永远与电刷A相接触,处在S极下面的导体永远与电刷B相接触,使电刷A总是呈正电位,电刷B总是呈负电位,从而获得直流输出电势。 注意:某一根转子导体的电势性质是交流电。而经电刷输出的电动势确是直流电了。 提问:1、如果没有换向器,直流发电机能否发出直流电? 由于内电路的交流是通过换向装置后才变为外电路的直流,故没有换向装置就不行。 二、直流电动机的工作原理 结合多媒体课件,动画讲解 1、将直流电源通过电刷接通电枢绕组,使电枢导体有电流流过。 2、电机内部有磁场存在。 3、载流的转子(即电枢)导体将受到电磁力 f 的作用。(左手定则) 4、所有导体产生的电磁力作用于转子,使转子以n(转/分)旋转,以拖动机械负载。 *说明:转子在旋转过程中,元件中电流方向是交变的,但处在同一磁极下面导体中电流的方向却是恒定的,这是由于换向器的作用,从而使得直流电动机的电磁转矩方向不变。 课堂交流: 直流电动机的基本工作原理由学生讲述后再评讲 结论:由直流电机的工作原理可以看出,直流发电机是将机械能转变成电能, 电动机是将电能转变成机械能,因此说直流电机具有可逆性。 三、直流电机的基本结构 结合多媒体课件,动画讲解 直流电机由定子与转子两大部分构成,通常,把产生磁场的部分做成静止的,称为定子; 把产生感应电势或电磁转矩的部分做成旋转的,称为转子(又叫电枢)。