電機與變壓器（含習(xí)題冊） 習(xí)題答案 高玉泉

參考答案模塊一直流電機任務(wù)1認(rèn)識直流電動機一、填空題1.直流發(fā)電機、直流電動機 2.靜止的定子、可以轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子、定轉(zhuǎn)子之間的氣隙3.機座、主磁極、換向磁極、端蓋、電刷裝置4.電樞鐵心、電樞繞組、換向器、風(fēng)扇、轉(zhuǎn)軸5.主磁通、主磁極鐵心、勵磁繞組6.電刷、刷握、刷桿、刷桿座、壓力彈簧7.感應(yīng)電動勢、電流8.他勵、串勵、并勵、積復(fù)勵、差復(fù)勵二、選擇題1.A2.A3.C4.A5.C6.B7.B三、判斷題1.√2.×3.√四、簡答題1.答：為了減少交流諧波在主磁極和機座中造成的渦流損耗采用厚0.5m鋼片制作主磁極和定子磁軛，為了減少損耗電樞鐵心通常用厚度為0.5mm表面有絕緣層的圓形硅鋼沖片疊答：換向器的作用是將電樞中的交流電動勢和電流，轉(zhuǎn)換成電刷間的直流電動勢和電流，從而保證所有導(dǎo)體上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩方向一致。3.答：電樞反應(yīng)對直流電動機的工作影響很大，使磁極半邊的磁場加強，另半邊的磁場減弱。負(fù)載越大，電樞反應(yīng)引起的磁場畸變越強烈，其結(jié)果將破壞電樞繞組元件的正常換向，易引起火花，使電動機工作條件惡化。同時電樞反應(yīng)將使極靴尖處磁通密集，造成換向片間的最大電壓過高，也易引起火花甚至造成電動機環(huán)火。電樞反應(yīng)嚴(yán)重時，會損壞電動機的電刷、換向器和電樞繞組。4.答：他勵直流電動機運行中，當(dāng)勵磁回路開路時，①勵磁電流為零，主磁極僅有很少的剩磁，即Φ很小，②反電動勢很小，③電樞電流增加，④電動機轉(zhuǎn)速也急劇增加，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電動機的額定轉(zhuǎn)速，會造成嚴(yán)重的“飛車事故”。5.答：直流電機勵磁方式四種：①他勵——勵磁電流If由獨立電源供給，與電樞電流Ia無關(guān)；②并勵——勵磁電流并在電樞兩端，勵磁電壓Uf等于電樞電壓U；③串勵——勵磁繞組與電樞串聯(lián)，If=Ia；④復(fù)勵——既有并勵繞組又有串勵繞組，按兩繞組磁動勢方向的異同分成：積復(fù)勵——串勵與并勵磁動勢同向，差復(fù)勵——串勵與并勵磁動勢反向。6.答：①電樞反應(yīng)不僅使主磁場發(fā)生畸變，而且還會產(chǎn)生去磁作用。電樞電流越大，畸變越強烈，去磁作用越大。②主磁場畸變后，會使電動機運行時在換向器上產(chǎn)生火花，并使運行特性變壞。任務(wù)2分析直流電動機基本參數(shù)一、填空題1.相反、反電勢、=2.驅(qū)動、負(fù)載轉(zhuǎn)矩、機械阻轉(zhuǎn)矩、T=T2+T03.磁通、電樞電流二、判斷題1.×2.√3.√三、計算題解：（1）P1=PN/η=11kW額定電流：IN=P1/UN=100A額定勵磁電流：IN=UN/Rf=2A額定電樞電流：IaN=IN-IfN=98A（2）銅損耗：△Pcu=IaN2Ra=0.192kW空載損耗：△P0=P1-PN-△Pcu=0.808kW（3）額定轉(zhuǎn)矩：TN=9550PN/η=86.8N?m（4）電樞反電動勢：Ea=UN-IaNRa=108.04V任務(wù)3分析直流電動機機械特性一、填空題1.n0、下、α2.電源電壓、勵磁電流、附加電阻3.電源電壓、氣隙磁通、電樞外串電阻4.電樞串電阻、改變電源電壓、改變磁通5.5-6、空載、輕載二、選擇題1.C2.C3.B4.B5.A三、簡答題1.答：直流電動機的電源電壓U、勵磁電流If、電樞回路總電阻R都等于常數(shù)時，轉(zhuǎn)速n與電磁轉(zhuǎn)矩T之間的關(guān)系曲線稱為直流電動機的機械特性。當(dāng)直流電動機的電樞電壓和勵磁電流均為額定值時，電樞回路不串外接電阻時的機械特性稱為固有機械特性。人為的改變電樞電壓、勵磁電流或電樞電阻三個量中任意一個數(shù)值所得到的機械特性叫作人為機械特性。例：2.答：串勵電動機空載時，理想空載轉(zhuǎn)速n0為無限大，實際中n0也可以達(dá)到額定轉(zhuǎn)速nN的5～7倍（俗稱飛車），這是電動機的強度所不允許的。因此，串勵直流電動機不允許空載或輕載運行。任務(wù)4直流電動機的運行一、填空題1.靜止?fàn)顟B(tài)、穩(wěn)定轉(zhuǎn)速2.直接起動3.大功率且起動頻繁、起動電流小4.電樞串電阻調(diào)速、改變電樞電源電壓調(diào)速、弱磁調(diào)速5.能耗制動、反接制動、回饋制動6.電源反接制動、倒拉反接制動7.改變勵磁電流方向、改變電樞電流方向二、選擇題1.C2.B3.C4.C5.C6.A7.A8.B9.A10.B1.B12.B三、判斷題1.√2.×3.×4.×5.√6.√四、簡答題1.答：改變直流電動機的轉(zhuǎn)向，通常通過以下兩種方向來實現(xiàn)：改變勵磁電流方向和改變電樞電流方向。2.答：電樞回路串電阻起動、降低電樞電壓起動。3.答：直流電動機調(diào)速方法有電樞串電阻調(diào)速、改變電樞電源電壓調(diào)速和弱磁調(diào)速。改變電阻只能是有級調(diào)速；減弱磁通雖然能夠平滑調(diào)速，但調(diào)速范圍不大，往往只是配合調(diào)壓方案，在基速（即電動機額定轉(zhuǎn)速）以上作小范圍的弱磁升速。因此，自動控制的直流調(diào)速系統(tǒng)往往以調(diào)壓調(diào)速為主。4.答：不能。并勵直流電動機的勵磁繞組和電樞繞組采用同一個電源供電，改變電源極性后，同時改變主磁通方向和電樞電流方向，則電磁轉(zhuǎn)矩方向不會改變，因此電動機的旋轉(zhuǎn)方向不能改變。5.答：直流電動機反接制動時應(yīng)當(dāng)注意當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速接近于零時，一個迅速斷開電樞電源，否則電動機將反向旋轉(zhuǎn)；電樞電源反接時，一定要在電樞回路中串接反接電阻，否則將產(chǎn)生幾乎是起動電流兩倍的制動電流，對電動機造成損壞。五、計算題解：（1）直接起動時的額定電流：Ist=UN/Ra=743A起動電流是額定電流的：Ist/IN=11.6（2）變阻器的電阻值：Rst=UN/Ist-Ra=1.079Ω（3）起動轉(zhuǎn)矩：Tst=CTφIst=2.5CTφIN=2.5TN=418N?m任務(wù)5認(rèn)識直流發(fā)電機一、填空題1.可逆2.額定轉(zhuǎn)速、負(fù)載電流、端電壓二、簡答題1.答：①發(fā)電機內(nèi)部的主磁極必須有剩磁。②勵磁繞組與電樞繞組的接法正確，即使勵磁電流產(chǎn)生的磁通方向與剩磁方向一致。③勵磁回路的總電阻應(yīng)小于建壓時的臨界電阻（及電阻線與空載特性線性段重合時對應(yīng)的電阻）。④轉(zhuǎn)速不能偏低。2.答：①并勵發(fā)電機端電壓比他勵發(fā)電機端電壓下降變化快。②外特性曲線有“拐彎”現(xiàn)象。③短路電流較小。任務(wù)6推導(dǎo)直流發(fā)電機基本方程一、填空題1.他勵、并勵、串勵、復(fù)勵2.一致、相反模塊二變壓器任務(wù)1認(rèn)識變壓器一、填空題1.電磁感應(yīng)2.心式、殼式3.鐵心、繞組鐵心繞組4.心式、心式5.殼、小型干式二、選擇題1.B2.A任務(wù)2變壓器基本工作原理分析一、填空題1.一次、N1、二次、N22.空載3.感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電動勢4.鐵、空載5.負(fù)載運行6.相等、變壓器二、選擇題1.B2.B三、判斷題1、×2、×3、√4、√5、√任務(wù)3分析變壓器的外特性一、填空題1.外特性2.電阻、電感、電容3.電壓調(diào)整率4.鐵損耗、銅損耗、PFe、PCu5.鐵、銅二、判斷題1.×2.×3.×4.√任務(wù)4認(rèn)識單相變壓器繞組的極性一、填空題1.感應(yīng)電動勢、同名端2.同極性3.串、并4.正向、反向、同極性、反極性二、判斷題1.√2.√3.√4.×任務(wù)5認(rèn)識三相變壓器一、填空題1.三相組合式變壓器、三相心式變壓器2.體積較大、散熱較好、成本較高3.感應(yīng)電壓、漏電、有一點接地、環(huán)流4.變壓器油箱、儲油柜5.瓷套、導(dǎo)電桿、電壓等級、使用條件二、選擇題1.C2.B3.B三、判斷題1.√2.√3.×4.×四、簡答題1.答：三相組合式變壓器由三臺相同容量的單相變壓器按一定連接方式組合而成的。它的特點是：三相組合式變壓器的三個鐵心磁路是互相獨立，當(dāng)三相電壓平衡時，磁路也是平衡的。它體積較大，散熱較好，但成本較高。2.答：三相芯式變壓器是三相共用一個鐵心的變壓器。它的特點：三相芯式變壓器鐵心用料少，因而體積較小，成本較低。當(dāng)電源電壓不穩(wěn)定時，會造成三相磁路不平衡，鐵心損耗增加。為防感應(yīng)電壓或漏電，變壓器鐵心必須接地，且鐵心只能有一點接地，以免形成閉合回路，產(chǎn)生環(huán)流。任務(wù)6三相變壓器繞組的連接及并聯(lián)運行一、填空題1.星形、三角形2.中性點、引出箱外3.不對稱、急劇增加4.首尾端、三個連接點、正相序、反相序5.星形、三角形、90?6.Y、d77.供電質(zhì)量8.變比相等、聯(lián)接組標(biāo)號相同、短路阻抗相等二、選擇題1.B2.C3.C4.B三、判斷題1.×2.×3.√4.√5.×四、簡答題1.答：星形（）接法將三個繞組的末端連在一起，接成中性點，再將三個繞組的首端引出箱外。如果中性點也引出箱外，則稱為中點引出箱外的星形接法，以符號“”表示。2．答：一次、二次電壓應(yīng)相等即變比相等。兩個線圈要并聯(lián)，必須要電壓相等，極性相同，才不會產(chǎn)生環(huán)流。任務(wù)7認(rèn)識自耦變壓器一、填空題1．星形2.磁、電3.減少了自耦變壓器的體積和質(zhì)量4.可靠接地二、選擇題1.C2.C3.C三、判斷題1.×2.√3.√4.√5.×6.√四、計算題解：QUOTE任務(wù)8認(rèn)識儀用互感器一、填空題1.電壓互感器、電流互感器2.串、并3.168、4.54.開路、短路5.降壓變壓器、電壓比6.可靠接地二、選擇題1.B2.A3.B4.B5.C6.B三、判斷題1.√2.×3.√4.×5.√6.×7.×8.×四．簡答題1.答：電流互感器串接在被測電流的線路中，電流互感器在工作時，它的二次回路始終是閉合的，電流互感器的工作狀態(tài)接近短路；電流互感器二次側(cè)開路時時，被測線路中的大電流全部成為勵磁電流，使鐵心嚴(yán)重過熱，二次側(cè)感應(yīng)高電壓，會損壞電流互感器，并危及人員和其它設(shè)備安全；為確保工作人員安全，電壓互感器的副繞組以及鐵心應(yīng)可靠接地；2.答：二次側(cè)決不允許短路，否則會產(chǎn)生很大的短路電流，燒壞電壓互感器；為確保工作人員安全，電壓互感器的副繞組以及鐵心應(yīng)可靠接地；為確保測量精度，電壓互感器的二次側(cè)不宜并接過多的負(fù)載。任務(wù)9認(rèn)識電焊變壓器一、填空題1.陡降的外特性2.13.可調(diào)電抗器、氣隙4.鐵心柱、漏抗5.小、小二、選擇題1.A2.B3.B4.B三、判斷題1.√2.×3.×4.√四、簡答題1.答：二次側(cè)空載電壓應(yīng)為60～75V，以保證容易起弧。同時為了安全，空載電壓最高不超過85V；具有陡降的外特性，即當(dāng)負(fù)載電流增大時，二次側(cè)輸出電壓應(yīng)急劇下降；短路電流不能太大，以免損壞電焊機，同時也要求變壓器有足夠的電動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性；為了適應(yīng)不同的加工材料、工件大小和焊條，焊接電流應(yīng)能在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。模塊三交流電機任務(wù)1認(rèn)識交流電動機一、填空題1.電動機、發(fā)電機2.機械能、交流電能、直流電動機、交流電動機、驅(qū)動、控制3.工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中、電力拖動的原動機二、選擇題1．A2.B3.B4.B5.A三、問答題答：它的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單、制造方便；運行方便、維護(hù)容易；對工作環(huán)境要求較低。它的缺點是：功率因數(shù)滯后；調(diào)速性能較差。任務(wù)2認(rèn)識三相異步電動機一、填空題1.定子、轉(zhuǎn)子、0.2~1.5mm、端蓋、軸承、接線盒、吊環(huán)2.旋轉(zhuǎn)磁場、機座、定子鐵心、定子繞組3.電機磁路、繞組、絕緣銅導(dǎo)線或絕緣鋁導(dǎo)線、電路4.0.5mm厚的硅鋼片、電磁轉(zhuǎn)矩二、選擇題1.A2.A三、判斷題1.√2.×3.√四、簡答題1.答：（1）組成三相籠型異步電動機一般由機座定子鐵心定子繞組、轉(zhuǎn)端蓋、軸承和軸承蓋以及風(fēng)扇和風(fēng)罩等組成。（2）作用1）機座：保定子鐵心：定三相機有三相繞組通入三相對稱電流時，就會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。3）轉(zhuǎn)子鐵心：一方面作為電動機磁路的一部分繞組。4）籠型繞組：產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。5）端蓋：端蓋除了起防護(hù)作用外在端蓋6）軸承蓋：動，另外起存放潤滑油和保護(hù)軸承的作用。7）軸承：8）接線盒：保護(hù)和固定定子繞組9）吊環(huán)：保護(hù)風(fēng)葉。11）風(fēng)扇：冷卻電動機。2．答：三相繞組由三個彼此獨立的繞組組成且每個繞組又由若干線圈連接而成每個繞組即為一相，每個繞組在空間相差1200電角度。3．答：籠型轉(zhuǎn)子有單籠型、雙籠型兩種。為了最大限度切割磁力線，籠型轉(zhuǎn)子的導(dǎo)電條都做成斜的。任務(wù)3三相異步電動機工作原理分析一、填空題1.定子繞組、對稱三相交流電流2.相序、反轉(zhuǎn)3.f、p4.小于5.堵轉(zhuǎn)、0、1二、選擇題1.B2.B3.A4.D5.C三、判斷題1.√2.×3.√4.√5.×6.√7.√8.√四、簡答題1.答：旋轉(zhuǎn)磁場是指磁場的軸線位置隨時間而旋轉(zhuǎn)的磁場。當(dāng)電動機的定子繞組通人三相交變電流，該電流就在定子繞組中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。條件：對稱三相定子繞組通入對稱三相交流電流。改變方向：對調(diào)任意兩相電源線。2.答：改變電源頻率；改變磁極對數(shù)。3.答：旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差稱為轉(zhuǎn)差。轉(zhuǎn)差與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速的比值，稱為轉(zhuǎn)差率。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速不可能相等，因為如果兩者轉(zhuǎn)速相等，那么轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場之間就沒有相對運動了，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體就不能切割磁力線，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中便不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電流，因而也不會有電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。于是，三相異步電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速就會自動變慢。因此，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速n，之間總是保持著相對穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速差。4.答：三相異步電動機接通電源后，如果磁極沿順時針方向旋轉(zhuǎn)，則磁極的磁力線會切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條，導(dǎo)條中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，在感應(yīng)電動勢的作用下，閉合的導(dǎo)條中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，旋轉(zhuǎn)磁極的磁場對該電流作用，產(chǎn)生電磁力F。大小相等方向相反的電磁力會在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子順著旋轉(zhuǎn)磁極的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動起來。5.答：轉(zhuǎn)差率S是三相異步電動機的一個重要參數(shù)。當(dāng)電動機起動瞬間，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n＝0，則S=1；正常運行時，1>S>0；當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速等于同步轉(zhuǎn)速時，S＝0，為理想空載狀態(tài)。任務(wù)4三相異步電動機的特性分析一、填空題1.星形、三角形2.功率因數(shù)、電磁轉(zhuǎn)矩、效率、輸出功率3.低、大4.鐵損耗、銅、電壓5.旋轉(zhuǎn)磁場的每極磁通、轉(zhuǎn)子電流二、選擇題1.D2.A三、判斷題1.√2.×3.×4.√四、簡答題1.答：異步、多速、中心高200mm；L:長機座8.6.4極。任務(wù)5三相異步電動機的運行一、填空題1.降低定子繞組上的電壓2.星-三角、延邊三角形、自耦變壓器、定子繞組串電阻3.加入電壓、正常運轉(zhuǎn)4.三分之一、三分之一、重載5.起動電流、起動轉(zhuǎn)矩6.電阻、頻敏變阻器、重載起動、空載或輕載起動7.變極調(diào)速、變頻調(diào)速、改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速8.旋轉(zhuǎn)磁場、相序、任意兩相9.反接制動、能耗制動、再生制動10.動能二、選擇題1.C2.A3.D4.C5.B6.D7.A8.A9.C10.B三、判斷題1.×2.×3.√4.√5.√6.√7.×8.×9.×10.√11.×12.×13.×四、簡答題1.答：全壓起動適用于小功率頻繁起動的電動機；減壓起動適用于輕載或空載起動的電動機。2.答：減壓起動是指利用起動設(shè)備，將電壓適當(dāng)降低后加到電動機的定子繞組上進(jìn)行起動，待電動機轉(zhuǎn)速升高后，再使其電壓恢復(fù)到額定值的起動方式。起動方法：星-三角、延邊三角形、自耦變壓器、定子繞組串電阻。3.答：特點：優(yōu)點是：可以按容許的起動電流和所需的起動轉(zhuǎn)矩來選擇自耦變壓器的不同抽頭實現(xiàn)減壓起動，而且不論電動機定子繞組在正常運行時采用Y接法或△接法都可使用這種起動方法。缺點是：設(shè)備體積大，投資較大。適用于星型或三角形接法的電動機。4.答：的1/3;起動電壓是三角形直接起動時的1/優(yōu)點是設(shè)備簡單價格低缺點是不適宜重載起動。適用于正常運行時三角形接法定子每相繞組實際可承擔(dān)的額定電壓是電源的線電壓的電動機。5.答：調(diào)速有三種方法(1)變極調(diào)速改變定子繞組磁極對數(shù)的調(diào)速方法。變極調(diào)速優(yōu)點是所需設(shè)電動機繞組引出往與機械調(diào)速配調(diào)速范圍的目的。(2)變轉(zhuǎn)差率調(diào)速改變電動機的轉(zhuǎn)差率S-變轉(zhuǎn)子電阻或改變定子繞組上的電壓變轉(zhuǎn)差率調(diào)速方法簡單、方便但機械特性曲線較軟而且外接電阻越大曲線越軟致使負(fù)載有較小的變化便會引起很大的轉(zhuǎn)速波動另外在轉(zhuǎn)子電路上串接的電阻要消耗功率導(dǎo)致電動機效率較低。(3)變頻調(diào)速改變供給電動機電源的頻率的調(diào)速方法。變頻調(diào)速優(yōu)點是質(zhì)量輕體積小慣性小、效率高械特性曲線可以做得像直流電動是目前交流調(diào)速的發(fā)展方向。任務(wù)6認(rèn)識單相異步電動機一、填空題1.定子、轉(zhuǎn)子、其他部分2.產(chǎn)生單相異步電動機正常工作所需的磁場、將電能轉(zhuǎn)變機械能3.脈動磁場、起動轉(zhuǎn)矩、所加外力方向4.罩極式、分相式二、判斷題1.×2.√3.×4.√任務(wù)7認(rèn)識分相式單相異步電動機一、填空題1.LZ、LF、90°2.閉合、起動轉(zhuǎn)矩、80％左右的額定轉(zhuǎn)速、斷開3.起動電容c1、并、并4.串電抗器調(diào)速、定子繞組抽頭調(diào)速二、判斷題1.×2.√3.√4.×任務(wù)8認(rèn)識分相式單相異步電動機一、填空題1.凸極式罩極電動機、隱極式罩極電動機2.結(jié)構(gòu)簡單、制造方便二、判斷題1.√2.×3.×4.√任務(wù)9認(rèn)識三相同步發(fā)電機一、填空題1.隱極式、凸極式、隱極式、凸極式2.磁極、轉(zhuǎn)子鐵心、氣隙3.導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢4.準(zhǔn)整步法、自整步法二、判斷題1.√2.×3.√三、簡答題答：同步發(fā)電機的輸出電壓應(yīng)要和電網(wǎng)電壓具有相同的頻率、有效值、極性和相位。任務(wù)10認(rèn)識三相同步電動機一、填空題1.功率因數(shù)2.輔助電動機起動法、調(diào)頻起動法、異步起動法3.起動轉(zhuǎn)矩大、容量大4.異步起動階段、拉入同步階段二、判斷題1.√2.×3.√4.×三、簡答題答：電動機運行時，定子磁場拖動轉(zhuǎn)子磁場轉(zhuǎn)動。兩個磁場之間存在著一個固定的力矩，這個力矩的存在是有條件的，兩者的轉(zhuǎn)速必須相等，即同步才行，所以這個力矩也稱為同步力矩。一旦兩者的速度不相等，同步力矩也就不存在