電機及電力拖動

1、電機及電力拖動習題第一章 直流電機1. 直流電機有哪些主要部件？各用什么材料制成？起什么作用？2. 一直流電動機，已知PN=13kw,U=220V,n N=1500r/min, n =0.85，求額定電流In。3. 一直流發(fā)電機，已知PN=90kw,U=230V,n N=1450r/mi n,n =0.89，求額定電流In。4. 一臺 p 對極的直流發(fā)電機，若將電樞繞組由單疊改為單波(導體數不變) ，問額定電 壓、額定電流和額定功率如何變化？5. 計算下列各繞組的節(jié)距 yi、y2和繪制繞組展開圖，安放主磁極和電刷，并求出支路對數。1) 單疊繞組 2p=4, S=K=182) 單波繞組 2p=4

2、， S=K=i9。26. 一臺4極直流發(fā)電機，電樞繞組為單疊整距繞組，每極磁通$=3.5 X 10 wb,電樞總導體數N=152，求當轉速n=1200r/min時的空載電動勢 E。若改為單波繞組，其他條 件不變,則當空載電動勢為 210V 時,發(fā)電機轉速應為多少？若保持每條支路的電流I = 50A不變，求電樞繞組為單疊和單波時，發(fā)電機的電磁轉矩Tem各為多少？7. 什么叫電樞反應？電樞反應的性質與哪些因素有關？一般情況下,發(fā)電機的電樞反應的性質是什么？對電動機呢？8. 什么叫換向？為什么要改善換向？改善換向的方法有哪些？9. 說明裝置換向極改善換向的原理, 一發(fā)電機改作電動機或轉向改變時, 換

3、相極繞組是 否需要改接？為什么？10. 一臺4極80kw、230V、930r/min的并勵發(fā)電機，在75C時的電樞回路電阻 R=0.0259Q,勵磁繞組電阻 Rf=22.8 Q,額定負載時勵磁回路串入調節(jié)電阻Rpf=3.5 Q,電刷壓降2A U=2V,鐵耗和機械損耗pre+pa =2.3kw，附加損耗 ps=0.05PN。求額定負載時，發(fā)電機的輸入功率、電磁功率、電磁轉矩和效率。11. 一臺并勵直流電動機，在額定電壓 UN=220V,額定電流In=80A的情況下運行，75 C 的電樞電阻 R=0.01 Q ,電刷接觸壓降2 A Ub=2V,勵磁回路總電阻 Rf+Rf=110Q,附加損 耗ps=

4、0.01PN,效率n =0.85。求：(1)額定輸入功率 P1； (2)額定輸出功率 P2; (3)總 損耗p ； ( 4 )電樞銅耗pcua； (5)勵磁回路損耗 pf ； ( 6)電刷接觸損耗 pcub ； ( 7)附加 損耗 ps；( 8)機械損耗和鐵耗 pa +pFe。12. 什么叫發(fā)電機的外特性？他勵發(fā)電機和并勵發(fā)電機的外特性有什么不同？為什么？13. 一臺并勵發(fā)電機，額定運行時情況正常，當轉速降為1/2nN時，電樞電壓U=0,試分析原因。14. 一臺并勵直流電動機, 銘牌數據為 PN=96kw, UN=440V, I N=255A, I fN=5A, nN=1550r/min ,并

5、已知 艮=0.078 Q。試求：（1）電動機的額定輸出轉距 Tn；（2）電動機的額定電磁轉距 Tem；（3）電動機的理想空載轉速 n0。15. 電動機的工作特性是什么？試比較不同勵磁方式對工作特性的影響。第三章 變壓器1 .變壓器中主磁通與漏磁通的性質和作用有什么不同？在等效電路中是怎樣反映它們的作用的？2. 試分析一次繞組匝數比原設計值減少時，鐵心飽和程度、空載電流大小、鐵心損耗、 二次側空載電壓和電壓比的變化。3. 勵磁電抗Xm的物理意義如何？ Xm大好還是小好？若將鐵心抽出后 Xm如何變化？若一次繞組匝數增加 5%而其余不變，則Xm大致如何變化？若鐵心疊片松散、 片數不足， 則Xm及I

6、0如何變化？如鐵心硅鋼片接縫間隙較大時，對Xm及I 0有何影響？4. 變壓器空載運行時，一次側加額定電壓，為什么空載電流I 0很??？如果接在直流電源上，一次側也加額定電壓，這時一次繞組的電流將有什么變化？鐵心中的磁通有什么變化？二次繞組開路和短路時對一次繞組中電流的大小有無影響？5. 為什么變壓器的空載損耗可以近似地看成是鐵耗， 短路損耗可以近似地看成是銅耗？負載時的實際鐵耗和銅耗與空載損耗和短路損耗無差別，為什么？6. 一臺50Hz單相變壓器，如接在 60Hz的電網上運行，額定電壓不變，問空載電流、鐵 心損耗、漏抗、勵磁阻抗及電壓調整率有何變化？7. 一臺單相變壓器， 額定電壓為 220v/

7、110v ，如果不慎將低壓側誤接到 220v 電源上， 變壓器將發(fā)生什么現象？8. 有一臺單相變壓器，已知：SN=5000kvA， UN1/U N2=35kv/6.6kv ，鐵心的有效截面積2SFe=1120cm2 ，鐵心中最大磁通密度 Bm=1.45T ，試求：高、低壓繞組的匝數和電壓比。9. 一臺單相變壓器，額定容量為5kvA，高、低壓繞組均有兩個匝數相同的線圈，高、低壓側每個線圈的額定電壓分別為1100v和110v，先將他們進行不同方式的聯接。試問：可得幾種不同的電壓比？每種聯接時的高、低壓側額定電流為多少？10. 兩臺單相變壓器，電壓為 220V/110V , 次側匝數相等，但空載電流

8、I 01 =2 I 02。今將兩臺變壓器的一次繞組順極性串聯起來加 440v 電壓，問兩臺變壓器二次側的空載電 壓各為多少？11一臺單相變壓器電壓為220v/110v 。當在高壓側加 220v 電壓時，空載電流為 I 0，主磁通為。試問：（1 ）若U2與u1連在一起，在 U1與u2端加330v電壓，此時空載 電流和主磁通各為多少？ （ 2）若U2與u2連在一起，U1與u1端加110v電壓，則空載 電流和主磁通又各為多少？12. 有一臺三相變壓器，已知： SN=100kvA, UN1/U N2=66.3kv/0.4kv ，聯接組為 Y,ynO 因電源電壓改為10kv,如果用改繞高壓繞組的方法來滿

9、足電源電壓的改變，而保持低壓 繞組每相為55匝不變，則新的高壓繞組每相匝數應為多少？如果不改高壓繞組匝數會產生什么后果？13. 有一臺1000匝的鐵心線圈接到110v、50Hz的交流電源上，由安培表和瓦特表的讀數得知I 1=0.5A、P1=10W把鐵心抽出后電流和功率就變?yōu)?00A和10000W。若不計漏磁，試求：（1）兩種情況下的參數和等效電路；（2）兩種情況下電流的無功分量和有功分量；（3）兩種情況下磁通的最大值。14. 有一臺單相變壓器，SN=100kvA, UN1 /U N2 =6000v/230v , f=50Hz，一、二次繞組的電阻和漏抗為R1=4.32 Q, R2 =0.063

10、Q, X 1=8.9 Q, X 2 =0.013 Q,試求：（1）折算到高壓側的短路參數 Rk、Xk、Zk ; （1）短路參數的標幺值；（3）求滿載時，當cos $ 2=1、cos 0 2=0.8 （滯后）和 cos 0 2=0.8 （超前）等三種情況下的電壓調整率，并 對結果進行分析。15. 一臺單相變壓器，已知：R1=2.19 Q, X 1 =15.4 Q, R2 =0.15 Q, X 2 =0.964 Q,Rm=1250Q, Xm=12600Q, N1 =876 匝，N2=260 匝，U2 =6000v, I 2 =180A, cos 0 2=0.8（滯后），試用近似等效電路和簡化等效電

11、路求U1和I 1。16. 一臺三相變壓器，SN =750kvA, UN1/U N2 =10000v/400v , Y,yn0 接法，在低壓側作空載試驗時得 I =60A, p 0=3800w，在高壓側作短路試驗時得Uk =440v, pk=10900w（I k1=I N1 ）,室溫 20C，試求:（1）折算到高壓側的勵磁阻抗和短路阻抗；* * *（2）短路阻抗的標幺值 Rk、Xk、Zk ；（3）計算滿載及cos 0 2 =0.8（滯后）時的 U*、U2及?；（4）計算最大效率？max。17變壓器出廠前要進行“極性”試驗，如圖所示。將U1、u1聯結，在U1-U2端加電壓，用電壓表測 U2-U2間

12、電壓。設變壓器 的電壓220v/110v，如果U1、u1為同名端， 電壓表的讀數是多少？如U1、u1為非同名端，則電壓表的讀數又是多少？18試說明三相變壓器組為什么不采用Y,y聯結，而三相心式變壓器又可用呢？為什么三相變壓器中希望有一邊接成三角形？19. Y,d聯結的三相變壓器中，3次諧波在三角形聯結時能形成環(huán)流，基波電動勢能否在三角形中形成環(huán)流？Y,y聯結的三相變壓器組中，相電動勢中有3次謝波，線電動勢中有無3次諧波？為什么？20. 變壓器的一、二次繞組按圖示聯結，試畫出它們的線電勢相量圖，并判明其聯結組別。21 有一三相變壓器，其一、二次繞組的同名端及端點標記如圖所示，試把變壓器接成Y,d

13、7、D,y7、Y,y4、D,d4。Cb)(1)題仝Cl園題2丄團22. 一臺Y,d聯結的三相變壓器，在一次側加額定電壓空載運行，此時將二次側的三角形聯結打開一角測量開口處的電壓，再將三角形閉合測量電流。試問：當此三相變壓器是三相變壓器組或三相心式變壓器時，所測得的數值有無變化？為什么？23 .有兩臺 Y,d聯結的三相變壓器并聯運行，第一臺為 5600kVA, 6000V/3050V ,Zk(1)=0.055，第二臺為 3200kVA, 6000V/3000V , Zk(2) =0.055，試求：空載時兩臺變壓器內的環(huán)流及其標幺值。24. 兩臺變壓器并聯運行，均為Y,d11聯結，UN1/U N2

14、=35kv/10.5kv。第一臺為1250kvA,* *Zk(1)=6.5%,第二臺為 2000kvA, Zk(2)=6% 試求：(1)總輸出為3250kvA時，每臺變壓器的負載為多少？ ( 2)在兩臺變壓器均不過載情況下，并聯組的最大輸出為多少？并聯組的利用率是多少？25. 有一臺5600kvA, 6.6kv/3.3kv , Y,yn0聯結的三相雙繞組變壓器，Zk =0.105?，F將其改成9.9kv/3.3kv 的降壓自耦變壓器，試求：(1)自耦變壓器的額定容量；(2)額定電壓下的穩(wěn)態(tài)短路電流，并與原雙繞組變壓器穩(wěn)態(tài)短路電流相比較。第四章三相感應電動機的基本原理1. 試述感應電動機的工作原理

15、，為什么說感應電機是一種異步電機？2什么叫同步轉速？它與那些因素有關？ 一臺三相4極交流電動機，試分別寫出電源頻率f=50Hz與f=60Hz時的同步轉速。3. 一三相交流電動機，電源頻率f=50Hz，試分別寫出當極數 2p=2、4、6、8、10時的同步轉速。4. 何謂轉差率s ?通常感應電動機的s值約為多少？5. 一臺三相4極感應電動機，已知電源頻率f=50Hz，額定轉速n N=l450r/min，求轉差率s。6. 有一個三相單層繞組，極數2p=4，定子槽數Z1=24,支路數a=1，試畫出繞組展開圖，并計算基波繞組因數。7上題中，將定子槽數改為Z1=36，試畫出繞組展開圖，并計算基波繞組因數。

16、8. 題6中，將極數改為2p=2,試畫出繞組展開圖，并計算基波繞組因數。59. 有一個三相雙層疊繞組，極數2p=4,定子槽數Z1 =24,節(jié)距y1 = 6 t,支路數a=1,試畫出繞組展開圖，并計算繞組因數。10. 題9中，若支路數改為 a=2和a=4,試畫出U相繞組的展開圖。11 試比較單層繞組與雙層繞組各有什么優(yōu)缺點？為什么容量稍大的電動機采用雙層繞組？12. 一臺三相感應電動機接在UN=380v, f=50Hz的電網上工作，定子繞組作三角形聯結，已知每相電動勢為額定電壓的 92%定子繞組的每相串聯匝數N1=312匝，繞組因數Kw1 =0.96，試求每極磁通1。13. 繞組中的諧波電動勢是

17、如何產生的？由交流繞組產生的旋轉磁動勢的基波和u次諧波在繞組中感應的電動勢的頻率為多少？14. 若在對稱的兩相繞組中(兩個繞組匝數、結構相同，在空間相隔90電角度)，通以對稱的兩相電流，i A=I msin 3 t , i B =I msin w t。試用解析法說明兩相合成磁動勢 基波的性質。15. 一臺三相感應電動機，極數2p=6,定子槽數Z1=36,定子繞組為雙層疊繞組，節(jié)距y1=6 t每極串聯匝數 2=72。當通入對稱三相電流，每相電流的有效值為20A時，試求基波以及3、5、7次諧波的三相合成磁動勢的幅值及轉速。第五章三相感應電動機的運行原理1. 與同容量的變壓器相比較，感應電動機的空載

18、電流大，還是變壓器的空載電流大？為什么？2. 感應電動機理想空載時，空載電流等于零嗎？為什么？3. 說明感應電動機工作時的能量傳遞過程，為什么負載增加時，定子電流和輸入功率會自動增加？從空載到額定負載，電動機的主磁通有無變化？為什么？4. 什么叫做“單相量一多時軸”法？并說明感應電動機的時間相量圖。5. 分析說明圖示得時一空相量圖，這時定子相量與轉子相量的相位關系說明什么問題？6. 在分析感應電動機時，為什么要用一靜止的轉子來代替實際轉動的轉子？這時轉子要進行哪些折算？如何折算？7. 感應電動機的等效電路有哪幾種？試說明T型等效電路中各個參數的物理意義？& 一臺三相感應電動機的輸入功率為8.6

19、kw ,定子銅耗為425w、鐵耗為210w,轉差率s=0.034，試計算電動機的電磁功率、轉子銅耗及機械功率。9. 一臺三相感應電動機，額定數據如下：UN =380v , f N =50Hz, P N =7.5kw ,nN =962r/min ,三角形接法，已知 cos $ N =0.827 , pcu1 =470w, pFe =234w, p =45w, ps=80w,求：（1）電動機極數。（2）額定負載時的轉差率和轉子頻率。（3）轉子銅耗pcu2。 （ 4）效率耳。丄10. 籠型轉子可以認為每個槽就是一相，每相槽數N2 = 2，試求籠型轉子的繞組因數Kw1。11. 一臺三相6極繞線型感應電

20、動機，定轉子繞組均采用星形接法，額定功率PN=250kw, 額定電壓UN1=500v，額定頻率fN=50Hz,滿載時的效率n =0.935 ,功率因數cos $ =0.9 , 定子每相電阻 R1=0.0171 Q,每抗電流 X 1 =0.088 Q,轉子每相電抗 X 2=0.0745 Q, 繞組因數 Kw1 =0.926 , Kw2 =0.957，定子槽數 Z1 =72，每槽導體數 2=16，每相并聯支路數a=6,轉子槽數Z2 =90,每槽導體數N2 =2,每相并聯支路數a=1,空載電流l0=82.5A ,試求：(1)額定負載時的定子電流。(2)忽略R1及Rm時的勵磁電抗 Xm。( 3)轉子阻

21、抗的折算值Rr和X 2。12. 臺三相繞線式感應電動機，UN=380v, f N =50Hz,星形接法，n N =l440r/min，已知R1=Rr=0.4 q, X 1 = X 2 =1 Q, Xm =40 Q, Rm略去不計，定、轉子有效匝數比為4,求：?(1)滿載時的轉差率。 (2)由等效電路求出 I1、 I 2和 I 0。(3)滿載時轉子每相電動勢 E2 的大小和頻率。 ( 4)總機械功率 P 。( 5)額定電磁轉矩。第六章 三相感應電動機的機械特性1 .何謂三相感應電動機的固有機械特性和人為機械特性？2. 三相籠型感應電動機的起動電流一般為額定電流的47倍，為什么起動轉矩只有額定轉矩

22、的0.81.2倍？3. 三相感應電動機能夠在低于額定電壓下運行嗎？為什么？4. 繞線轉子感應電動機在起動時轉子電路中串入起動電阻,為什么能減小起動電流,增 大起動轉矩？5. 一臺繞線式轉子感應電動機，已知：PN=75kw, Un=380V, nN=720r/min , l1N=148A,nn=90.5%, cos $ =0.85，入m=2.4, E2n=213V, I 2n=220A,試用機械特性的實用表達式繪制 電動機的固有機械特性和轉子串入0.0448 Q和人為機械特性。6. 深槽式感應電動機和雙籠型感應電動機為什么能改變起動性能？7. 籠型感應電動機的起動方法有哪幾種？各有何優(yōu)缺點？各適

23、用于什么條件？8. 一臺三相感應電動機，已知Un=380V, I n=20A, 接法，cos $ n=0.87 , n n=87.5% ,nN=1450r/min , 2/1 n=7, Tst/TN=K=1.4，入m=2試求：(1)電動機軸上輸出的額定轉矩Tn。(2)若要保證能滿載起動，電網電壓不能低于多少伏？(3)若采用Y起動，1st等于多少？能否半載起動？9. 一臺繞線轉子感應電動機，已知 PN=11kw, nN=1435r/min ,巳n=243V, I 2F110A,設起動 時負載轉矩為 P=0.8Tn,最大允許的起動轉矩 Tst1 =1.87T n,切換轉矩 Tst2=TN，試用解析

24、 法求起動電阻的段數的每段的電阻值。10. 題 9 中的電動機,采用轉子串不對稱電阻方法起動,求各段電阻值(每次只短接一 相的一段電阻,最后一級同時短接兩段電阻) 。11. 一臺繞線轉子感應電動機,已知PN=11kw, nN=715r/min , E2N=163V, I2N=4.72A,Tst1 /T n=1.8，負載轉矩 Tz=98N?m求4級起動時的每級起動電阻。12. 一臺三相 4級的繞線轉子感應電動機，f 1=50Hz,轉子每相電阻 R-0.02 Q,nN=1485r/min ，負載轉矩保持額定值不變，要求把轉速下降到1050r/min ，問轉子每相中應串多大的電阻？13. 一臺三相籠

25、型感應電動機,在能耗制動時,定子繞組的接法如圖所示,試決定等效的交流電流值。14. 題5的電動機，帶動一位能負載，TZ=Tn，今采用倒拉反接制動下放負載，要求下放轉速為300r/min，問轉子每相應串接多大電阻。15. 題5的電動機，若采用回饋制動下放負載，已知轉子每相串入電阻為0.04 Q,負載轉矩為0.8Tn,求此時電動機的轉速。16. 題5的電動機，用以起吊重物，當電動機轉子轉45轉，重物上升1m,如要求帶動額定負載的重物以8m/min的速度上升，求轉子電路中應串接的電阻值。17. 繞線轉子感應電動機 P=17kw, nN=970r/min，入 m=2.5, E2n=230V, I 2n

26、=33A,若要求電 動機有最短起動時間，試問其轉子回路應串入多大的電阻。七章 其他種類的感應電動機1. 為什么單相感應電動機沒有起動轉矩？單相感應電動機有哪些起動方法？2. 一臺三相感應電動機，定子繞組接成星形，工作中如果一相斷線，電動機能否繼續(xù) 工作？為什么？3. 用什么方法可以改變分相式單相電動機的轉向？為什么？4. 串勵電動機為什么能交、直兩用？單相串勵電動機與值流串勵電動機在結構上有什么區(qū)別？為什么？要改變單相串勵電動機的轉向，可采用什么方法？第八章同步電機的基本類型和基本結構1什么叫同步電機？怎樣由其極數決定它的轉速，試問75r/min , 50Hz的同步電機是幾極的？2. 比較汽輪

27、發(fā)電機和水輪發(fā)電機的結構特點。3. 為什么大容量的同步電機都采用旋轉磁極式結構？4. 旋轉電樞式的同步電機與直流電機有什么相似處和差別？第九章 同步發(fā)電機1. 一臺旋轉電樞式三相同步發(fā)電機，電樞以轉速n逆時針方向旋轉，主磁場對電樞是什么性質的磁場？對稱負載運行時，電樞反應磁動勢對電樞的轉向如何？對定子上主磁極的相對轉速又是多少？主極繞組能感應出電動勢嗎？2. 何謂同步發(fā)電機的電樞反應？電樞反應的性質主要決定于什么？試分析討論同步發(fā) 電機電樞反應為純去磁作用、純增磁作用、去磁兼交磁、純交磁等五種情況。3. 試分析對稱穩(wěn)定運行時同步發(fā)電機內部的磁通和感應電動勢， 并由此畫出不及飽和時 的相量圖。4

28、. 三相同步發(fā)電機對稱穩(wěn)定運行時，在電樞電流滯后和超前于勵磁電動勢E0 的相位差大于90的兩種情況下（即 90v$v 180和-90vv- 180,電樞磁動勢 Fad 和 Faq 各起什么作用？5. 試述交軸和直軸同步電抗的意義。為什么同步電抗的數值一般較大，不可能做得很 ??？試分析下面幾種情況對同步電抗有何影響？（ 1）電樞繞組匝數增加； （ 2）鐵心飽 和程度提高； （ 3）氣隙加大； （ 4）勵磁繞組匝數增加。6. 為什么要把同步發(fā)電機的電樞電流分解為它的直軸分量和交軸分量？如何分解法？有什么物理意義？如兩個分量各等于100A,實際流過電樞繞組的電流為多少A?在什么情況下電樞電流只有直軸

29、分量？在什么情況下只有交軸分量？當一同步發(fā)電機供給純 電阻負載時，電樞電流有哪些分量？7. 一臺隱極三相同步發(fā)電機， 定子繞組為Y聯結，UN=400V, I n=37.5A , cos $ n=0.85 （滯后），X=2.38 Q （不飽和值），不計電阻，當發(fā)電機運行在額定情況下時，試求：（1）不飽和的勵磁電動勢 E0; （2）功率角3 n； （ 3）電磁功率Pm； （ 4）過載能力 K。8. 一臺凸極三相同步發(fā)電機，星形聯結，UN=400V, I n=6.45A , cos $ n=0.8 （滯后），每相同步電抗Xd=18.6 Q, Xq=12.8 Q,不計電阻，試求：（1）額定運行時的功率因數角3n及勵磁電動勢Eg; （2）過載能力及產生最大電磁功率的功率角。第十章 同步電動機和同步調相機1. 比較同步電動機和同步發(fā)電機的相量圖。2. 同步電動機的功率因數受哪些因素影響而發(fā)生變化？試用相量圖分析輸出功率改變 時,保持勵磁不變,同步電動機的功率因數怎樣變化？3. 改變勵磁電流