电机拖动基础心得

第一篇：电机拖动基础心得

a.一般地，在一个完整的自动控制系统中，信号电机、功率电动机和控制电动机都会有自己的用武之地。通常控制电动机是很“精确”的电动机，在控制系统中充当“核心执行装置”；而功率电动机是比较“强壮”的大功率电动机，常用来拖动现场的机器设备；信号电机则在控制系统中担任“通讯员”的角色，本质上就是“电机传感器”。当然，并不是所有的自动控制系统中都具备这三种电机，在一般的自动化领域，例如运动控制和过程控制，尤其是在运动控制中，控制电动机是必不可少的“核心器件”，所以控制电动机在自动化领域中的地位是举足轻重的，这也是人们对控制电动机研究最多的原因之一。

b.在现代社会中，电机的应用可以说是无处不在的。例如，在交通运输业中，如城市交通运输和电气化的铁道，需要各种具有良好启动和调速性能的牵引电机；在航运和航空事业中又需要各种特殊的电机；在农业中，如电力排灌、脱粒、辗米、榨油等农业机械业广泛的采用电动机拖动；在现代家庭生活中，如洗衣机、电冰箱、空调、电风扇等家用电器，需要各种小型电动机来拖动；在自动控制技术中，各种各样的微型控制电机广泛地作为检测、放大和执行元件„„

随着科学技术水平的提高，电力工业不断发展，发电机和变压器的电机容量不断增大，中、小型电动机的应用范围也不断扩大，电机性能指标和经济效益不断提高，这是电机工业发展的重要趋势。

电机及拖动基础对于我们机械专业的学生来说是一门非常重要的专业基础课，我们学习的大部分专业课都与它有着紧密的联系，所以可以说电机及拖动基础这门课不仅仅对于我们学习专业课有着重要意义，对于我们将来的工作也很重要。通过本课程的学习，可以掌握电机与拖动的基本理论、基本分析方法和基本实验技能，为学习后续课程和工作打下坚实的基础。并且使自己能应用已有的数学知识对电力拖动自动控制系统进行定量计算和定性分析，培养了自正己分析问题和解决问题的能力。

通过一个学期的学习，使我对电机及其构成的工作系统等知识有了一个全新的认识。我掌握了交、直流电动机的基本原理、结构和调速方法 直流电机的工作原理及结构、变压器的工作原理及结构、异步电机的工作原理及结构、同步电机、控制电机、电力拖动系统基础、直流电机的电力拖动、三相异步电机的机械特性及运转状态、三相异步电机的启动及其调速、电力拖动系统的电机选择。学校开设这门课程的目的，也是为了让我们在自动化领域上有个初级的入门，便于后续知识的学习，为以后的学习打下良好的基础

第二篇：电机及拖动基础教案

电机及拖动基础教案

绪论

学次1：介绍本门课程的学习的目的、方法、和要求。以及分析一些基本的电机拖动的基础知识和相关理论 本章总学时：2

第一章 直流电机原理

摘要：本章分析直流电动机的工作原理、结构、电路、磁路及换向等问题，为电力拖动自动控制系统提供元件的基本知识。

学次2：1.1直流电机的基本工作原理；1.2直流电机的主要结构及用途； 教学主要内容：

介绍直流发电机的工作原理和直流电动机的工作原理；

介绍直流电机的主要结构；直流电机的铭牌数据；直流电机的用途和分类

学时：2 学次3：1.3直流电机的电枢绕组；1.4直流电机的磁场； 教学主要内容：

介绍单叠绕组；单波绕组介绍； 介绍直流电机的空载磁场；直流电机负载时候的磁场和电枢反应；直流电机的励磁方式；

学时：2 学次4：1.5直流电机换向。

介绍直流电机的换向问题和换向极绕组；

学时：2 本章总学时：6

第二章 直流电机的运行和拖动

摘要：本章主要介绍了直流电机的三个基本公式和电力拖动系统的转动方程式，介绍了几种典型的负载机械特性和他励直流电动机的机械特性。在此基础上，分析了他励直流电动机的各种运行状态及其起动、制动、调速的方法和特性。学次5：2.1直流电机的运行原理和特性。教学主要内容：

介绍电枢电动势和电磁转矩；直流电机稳态运行时的电压平衡方程式；直流电机的运行特性；电力拖动系统的转动方程式；负载机械特性。

学时：2 学次6：2.2他励直流电机的机械特性；2.3他励直流电机的起动。

介绍机械特性的一般表达式；固有机械特性；机械特性的绘制；电力拖动系统稳定运行条件。

介绍降电压起动；电枢回路串电阻起动。

学时：2 学次7：2.4他励直流电机的调速。教学主要内容：

介绍调速的性能指标；电枢回路串电阻调速；降低电源电压调速；弱磁调速。

学时：2 学次8：2.5他励直流电机的电动与制动运行。教学主要内容：

介绍电动运行与制动运行；能耗制动运行；反接制动运行；回馈制动运行。

学时：2

本章总学时：8

第三章 变压器

摘要：本章分析了变压器基本工作原理和基本结构；分析单相变压器的运行情况，讨论副边电压的大小、相位随负载变动的情况，分析变压器中能量传递的规律及变压器的耗损和效率等；介绍三相变压器的联结组，研究变压器原、副边相位移的情况。最后对自耦变压器做简要介绍。

学次9：3.1变压器的基本工作原理和结构；3.2单相变压器的空载运行。教学主要内容：

介绍变压器的基本工作原理；变压器的结构；变压器的铭牌数据。介绍空载运行的电磁关系；空载运行时的电动势平衡方程式和电压比；空载运行时的等值电路和相量图。

学时：2 学次10：3.3单相变压器的负载运行；3.4变压器参数的确定；3.5变压器的运行特性；

教学主要内容：

介绍负载运行时的电磁关系；负载运行时的基本方程式；负载运行时的等值电路；负载运行时的相量图；介绍变压器的空载实验；变压器的短路试验； 介绍变压器的外特性和电压变化率；变压器的效率特性。

学时：2 学次11：3.6三相变压器； 3.7自耦变压器。教学主要内容：

介绍单相变压器绕组的标志方式；三相变压器绕组的连接法；三相变压器绕组的连接组。

介绍自耦变压器电压、电流关系；容量关系；主要优缺点。

学时：2 本章总学时：6

第四章 三相异步电动机原理

摘要：本章以旋转磁场的建立为前提，讨论了异步电动机的主要电路（定子绕组）、定子绕组的磁通势以及定子磁场；分析了异步电动机运行时的电磁关系，导出其等值电路和相应的相量图。最后分析异步电动机的功率和转矩，并介绍其工作特性的测取方法，为交流拖动系统的分析奠定基础。

学次12：4.1异步电动机的基本工作原理；4.2异步电动机的结构及用途。教学主要内容： 旋转磁场概述；介绍基本工作原理

介绍异步电动机的结构；异步电动机的铭牌数据；用途和分类。

学时：2 学次13：4.3异步电动机的定子绕组。教学主要内容：

介绍交流绕组的基本知识；三相单层绕组；三相双层绕组。

学时：2 学次14：4.4三相异步电动机的电磁关系。教学主要内容：

介绍三相电枢绕组产生的磁通势；空载运行时的电磁关系；负载运行时的电磁关系。

学时：2 学次15：4.5三相异步电动机的功率与转矩；4.6三相异步电动机的工作特性。4.7三相异步电动机参数的测定。教学主要内容：

介绍功率关系；转矩关系。介绍工作特性分析；测试方法。介绍空载试验；短路实验。

学时：2 本章总学时：8

第五章 三相异步电动机的运行与拖动

摘要：本章介绍了三相异步电动机的机械特性的三个表达式、固有机械特性和人为机械特性，阐述了三相异步电动机的起动、调速和制动的各种方法、特点和应用。

学次16：5.1三相异步电动机的运行特性。教学主要内容：

介绍机械特性的物理表达式；机械特性的参数表达式；机械特性的实用表达式；机械特性的固有特性和人为特性；稳定运行问题。

学时：2 学次17：5.2三相异步电动机的起动。教学主要内容：

介绍三相异步电动机直接起动的问题；三相鼠笼式异步电动机的降压起动；三相绕线式异步电动机的起动。

学时：2 学次18：5.3三相异步电动机的制动。教学主要内容：

介绍能耗制动；反接制动；回馈制动。

学时：4 学次19：5.4三相异步电动机的调速。教学主要内容：

介绍三相异步电动机的降定子电压调速；绕线式异步电动机转子回路串电阻调速；电磁转差离合器调速；绕线式异步电动机的串级调速；变极调速；变频调速。

学时：4

本章总学时：12

第六章 控制电机

摘要：本章主要介绍伺服电动机、步进电动机、测速发电机、自整角机、旋转变压器、感应同步器等控制电机的工作原理，运行特性、结构和应用。学次20：6.1单相异步电动机 6.2伺服电动机； 教学主要内容：

介绍直流伺服电动机；交流伺服电动机；

学时：4 学次21：6.2步进电动机； 教学主要内容：

介绍步进电动机的工作原理；运行特性；步进电动机的应用。

学时：4 学次22：6.3测速发电机；6.4自整角机；6.5旋转变压器。教学主要内容：

介绍直流测速发电机；交流测速发电机。

介绍控制式自整角机；力矩式自整角机；自整角机的应用。介绍正余弦旋转变压器；线性旋转变压器；旋转变压器的应用。

学时：4 本章总学时：12

第七章 电动机的选择

摘要：本章介绍了电动机的发热和冷却，电动机的绝缘材料和允许温升，电动机的工作方式，电动机的负载功率计算和电动机的容量选择。

学次23：7.1电动机的发热与冷却；7.2电动机的绝缘材料与允许温升；7.3电动机的工作方式。教学主要内容：

介绍电机中热量的传导；电机的发热过程；电动机的冷却过程；电动机的通风冷却方式；

介绍绝缘材料的等级；电动机各部分的允许温升。

介绍连续（长期）工作制；短时工作制；重复短时工作制。

学时：2 学次24：8.4电动机的负载功率计算；8.5电动机的容量选择 教学主要内容：

介绍常值负载功率的计算；变化负载功率的计算。介绍电动机容量的选择步骤；常值负载下电动机容量的选择；变值负载下电动机容量的选择。

学时：2 本章总学时：4

实验一：直流并励电动机工作特性测定 3学时

实验二：他励直流电动机的各种状态下机械特性测定 4学时

实验三：单相变压器实验 2学时

实验四：三相变压器实验 2学时

实验五：三相异步电动机实验 3学时 本门课程总学时：84

第三篇：电机与电力拖动基础

《电机与电力拖动基础》试卷一

一、填空题（每空 1 分，共 20 分）

1、他励直流电动机的机械特性是指在 电动机处于稳态运行 的条件下 转速 和 电磁转矩 的关系。

2、直流电动机的起动方法有： 电枢回路串电阻 和 降压起动。

3、一台接到电源频率固定的变压器，在忽略漏磁阻抗压降的条件下，其主磁 通的大小决定于 输入电压 的大小，而与磁路的 基本无关，其主 磁通与励磁电流成 正比 关系。

4、变压器带负载运行时，若负载增大，其铁损耗将 不变，铜损耗 增 大（忽略漏磁阻抗压降的影响）。

5、当变压器负载（φ 2>0?）一定，电源电压下降，则空载电流 I0 减小，铁损耗 PFe 减小。

6、采用 短矩绕组 绕组和 分布绕组 绕组可以有效的削弱谐波 分量，同时使基波分量 减小（增大和减小）。

7、当 s 在 0~1 范围内，三相异步电动机运行于电动状态，此时电 磁转矩性质为 驱动性质 ； 在 小于 1 的范围内运行于发电机状态，此时电磁转矩性质为 制动性质。

8、三相异步电动机根据转子不同可分为 笼型 和 绕线 两类。根据磁滞回线 剩磁 的大小，铁磁材料分为硬磁材料和软磁材料。

3.电力拖动系统是由 电动机 拖动机械机构工作的系统。

4.直流电动机的励磁方式包括 他励、并励、串励和 复励，其中 他 励直 流电动机更适合于电动机控制的场合。

5.电机绕组有两种形式，分别为 叠 绕组和 波 绕组。使用于高电压的为 波 绕组，使用于大电流的为 叠 绕组。

6.直流电机电枢磁场对空载主磁场的影响称为 电枢反应。

7.直流电机在 主磁 极之间常安装换向极改善换向。换向极的位置恰好也是 几何 中性线的位置。

8.从机械特性上看，第 一 象限为电动机的正向电动状态，第 四 象限为电 机的反向制动状态。

9.他励直流电动机的机械特性为 硬 特性，串励直流电动机的机械特性为 软 特性。（硬、软）

10.励磁绕组断线的他励直流电动机，空载起动时，将出现 飞车 10.励磁绕组 断线的他励直流电动机，空载起动时，将出现 飞车 情况。情况。

11.一台三相变压器的变比为 相 电压之比。

12.额定电压为 440V/110V 的单相变压器，高压边漏电抗 16?，折合到二次侧 后大小为 1?。

15.多台三相变压器并联运行时，应该满足的条件是联结组号相同、额定电压 和变比相同、短路阻抗 相同和阻抗角相同。

1.三相交流绕组通入对称的三相交流电流将产生 幅值（或转速）不变，空 间旋转的磁动势。如果想要改变磁场的旋转方向，可以通过改变 电流相序 来实 现。

2.某三相交流绕组，36 个元件，2 对极，60 度相带，若 2，3，4 号槽属于 A 相带，14 号槽属于 C 相带； 则 若为 120 度相带，7 号槽也属于 A 相带，14 且 则 号槽属于 C 相带。3.三相异步电动机根据转子结构的不同，分为笼型异步电动机和 绕线 型异 步电动机； 同步电动机根据转子结构的不同分为 隐 极同步电动机和凸极同步电 动机。

4.三相异步电动机 Y132M-6，50Hz，转差率为-0.2，则转速为 1200r/min，转子侧频率为 10Hz，该电机处于 发电机（或回馈）运行状态。

5.三相异步电动机参数测定实验中，空载实验的损耗包括定子铜损、铁损耗 和 机械损耗。实验过程中，机械 损耗是不变损耗。

6.异步电动机的转差功率指的是 转子铜损耗，定子电压降低时，该功率值 增 大。

7.根据集肤效应的原理，采用深槽电机可以提高异步电动机的 起动 性能。8.异步电动机变频调速中，基速以上的调节属于恒 功率 调速。

9.同步电机的运行方式包括发电机、电动机和 补偿机。

10.在同步电机的励磁系统中，无刷励磁系统指的是 旋转 整流器励磁系统。

11.如果空载运行的同步发电机气隙增大，而励磁电流不变，端电压将 降低 ； 如果异步电动机气隙增大，而电源电压不变，功率因数将 降低。

1.单相交流绕组通入单相交流电流将产生 空间位置 不变，幅值变化的磁动 势。如果想要获得恒定的磁场，可以在绕组中通入 直流电流 来实现。2.某三相交流绕组，24 个元件，2 对极，60 度相带，若 3，4 号槽属于 Z 相带，则 14 号槽属于 A 相带；若为 120 度相带，且 1~4 号槽属于 A 相带，则 14 号槽 属于 A 相带。

3.三相异步电动机根据转子结构的不同，分为 笼型 异步电动机和绕线型异步 电动机； 同步电动机根据转子结构的不同分为隐极同步电动机和 凸 极同步电动 机。

4.三相异步电动机 Y132M-4，60Hz，转差率为 0.04，则转速为 1728r/min，转子侧频率为 24Hz，该电机处于 电动机 运行状态。

5.三相异步电动机参数测定实验中，定子绕组电阻 为提前获得的参数，参数 测定实验包括 空载 实验和 堵转 实验。

6.异步电动机的 转差 功率指的是转子铜损耗，变转差调速中，转差增大，则 该损耗 增大。

7.根据 集肤效应 的原理，采用深槽电机可以提高异步电动机的起动性能。

8.异步电动机变频调速中，如果向基速以下调节采用压频恒比方式，则属于恒 转矩 调速。9.同步发电机在正常励磁（功率因数为 1）的基础上增大励磁电流，将输出 滞 后 的无功。10.在同步电机的励磁系统中，旋转整流器励磁系统又被称为 无 刷励磁系统。

二、判断题（每题 2 分，共 20 分）

1、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。（对）

2、直流电动机的人为特性都比固有特性软（错）

3、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 电流都会突变。（对）

4、一台变压器原边电压 U1 不变，副边接电阻性负载或接电感性负载，如负载电 流 相 等，则 两 种 情 况 下，副 边 电 压 也 相 等。（错）

5、变压器在原边外加额定电压不变的情况下，副边电流大，导致原边电流也大，因此变压器的主磁通也大。（错）

6、交流发电机正常发电以后可以断掉直流励磁电源。（错）

7、改变电流相序可以改变三相旋转磁通势的转向。（对）

8、不管异步电动机转子是旋转，还是静止，定、转子磁通势都是相对静止的（错）

9、三相异步电动机的最大磁通势 Tm 的大小与转子电阻 rm 阻值无关。（对）

10、三相异步电动机的变极调速只能用在笼型转子电动机上。（对）

二、简答题（每题 5 分，共 20 分）

1、简述异步测速发电机的剩余电压误差产生原因及解决办法？

答：由于加工、装配过程中存在机械上的不对称及定子磁性材料性能的不 一致性，使得测速发电机转速为零时，实际输出电压并不为零，此时的输出的电 压叫剩余电压。剩余电压的存在引起的测量误差称为剩余电压误差。减小剩余电 压误差的方法是选择高质量各方向性一致的磁性材料，在机加工和装配过程中提 高机械精度，也可以通过装配补偿绕组的方法加以补偿。

2、为什么采用短矩绕组可以改变电动势波形？

图中实线表示表示整矩绕组情况，这时五次谐波磁场在线圈两个有效边中 感应电动势大小相等，方向相反，沿线圈回路，正好相加。如果把节矩缩短 1/5τ，如图中虚线所示，两个有效边中五次谐波电动势大小、方向都相等，沿回路正好抵消，合成电动势为零。

3、试绘出单相变压器“T”型等效电路图。r1 x1 rm xm r2? x2? ZL?

4、电力拖动系统稳定运行的条件是什么？

答：必要条件：电动机的机械特性与负载特性必须有交点，即 T em=TL.。充分条件： 在交点的转速以上存在 T w emTL.三、计算题（第一题 10 分，第二、三题每题 15 分，共 40 分）

1、他励直流电动机的 UN=220V,IN=207.5A,Ra=0.067Ω ，试问：（1）直接起动 时的起动电流是额定电流的多少倍?（2）如限制起动电流为 1.5IN，电枢回 路应串入多大的电阻？

解：（1）直接起动的电流 Ist=UN/Ra=220/0.067=3283.6A Ist/IN=3283.6/207.5=15.8（2）Ist1=1.5×IN=1.5×207.5=311.25A=UN/(Ra+Rst)由此可得：Rst=0.64Ω

2、一台三相笼型异步电动机的额定数据为：PN=125KW，Nn=1460r/min,UN=380V，Y 联结，N=230A，I 起动电流倍数 ki=5.5，起动转矩倍数 kst=1.1，过载能力λ T=2.2，设供电变压器限制该电动机的最大起动电流为 900A，问：

（1）该电动机可否直 接起动？（2）采用电抗器降压起动，起动电抗 xst 值应为多少？（3）串入（2）中的电抗器时能否半载起动？

解：（1）直接起动电流为：Ist=kiI N =5.5×230A=1265A>900A 所以不能采用直接起动。

（2）定子串电抗器后，起动电流限制为 900A 则：α=Ist /I?st =1265/900=1.4 短路阻抗为：Zs=√rs2+xs2 =0.173Ω 所以 rs=0.3Zs=0.3×0.173=0.052Ω xs=√Zs2-rs2 应串接电抗值： xst =√α2xs2+(α2-1)rs2-xs=√1.42×0.1652+(1.42-1)×0.0522 －0.165=0.072Ω

（3）串入 xst=0.072Ω 时的起动转矩为 T?st=1/α2Tst=1/α2kstTN1=1.42×1.1×TN=0.56TN 因为，T?st=0.56TN> TN=0.5 TN 所以可以半载起动

3、一台三相异步电动机接到 50HZ 的交流电源上，其额定转速 nN=1455r/min，=UN/√3 ×Ist =380/ √3×1265 =√0.1732-0.0522 0.165Ω 试求：

（1）该电动机的极对数 p；（2）额定转差 S（3）额定转速运行时，转子电动势的频率。解：（1）因异步电动机额定转差率很小，故可根据电动机的额定转速 nN=1455 r/min,直接判断出最接近nN 的气隙旋转磁场的同步转速 n1=1500 r/min,于是 p=60f/n1=(60×50)/1500=2 或 p=60f/n1≈60f/n=(60×50)/1455=2.06 取 p=2

（2）sN=(n1－n)/n1=(1500－1455)/1500=0.03（3）f2=sNf1=0.03×50HZ=1.5 HZ 1.（本题 10 分）某他励直流电动机的额定数据为 PN=54kW，N=220V，N=270A，U I nN=1150r/min，请估算感应电动势再画出固有机械特性。

2.（本题 8 分）画图判断变压器的联结组号。如果将副边的首端和尾端调换，又 是什么联结组号？

3.（本题 7 分）画出直流电动机结构原理图，标出感应电动势、励磁电流、电枢 电流的方向，确定换向极极性及换向极绕组电流方向。（假设转子逆时针旋转）

第四篇：电机与拖动基础总复习

电机与拖动基础总复习

试题类型

一、填空题

二、选择题

四、简答题

五、计算题

第一章

直流电机原理

1．直流电动机主要由定子、转子、电刷装置、端盖、轴承、通风冷却系统等部件组成。

定子由机座、主磁极、换向极、电刷装置等组成。转子（又称电枢）由电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴和风扇等组成。

2．直流电机的绕组有五种形式：单叠绕组、单波绕组、复叠绕组、复波绕组和蛙绕组（叠绕和波绕混合绕组）。

极距、绕组的节距（第一节距、第二节距、合成节距）的概念和关系。

单叠绕组把每个主磁极下的元件串联成一条支路，因此其主要特点是绕组的并联支路对数a等于极对数np。

电枢反应：直流电机在主极建立了主磁场，当电枢绕组中通过电流时，产生电枢磁动势，也在气隙中建立起电枢磁场。这时电机的气隙中形成由主极磁场和电枢磁场共同作用的合成磁场。这种由电枢磁场引起主磁场畸变的现象称为电枢反应。☆

直流电机的励磁方式：☆

☆7直流电机的电枢电压方程和电动势：

直流电机电磁转矩

直流电动机功率方程

9直流电机工作特性☆

直流电动机励磁回路连接可靠，绝不能断开☆

一旦励磁电流

If

=

0，则电机主磁通将迅速下降至剩磁磁通，若此时电动机负载较轻，电动机的转速将迅速上升，造成“飞车”；若电动机的负载为重载，则电动机的电磁转矩将小于负载转矩，使电机转速减小，但电枢电流将飞速增大，超过电动机允许的最大电流值，引起电枢绕组因大电流过热而烧毁。

自励发电方式能否建立空载电压是有三个条件☆☆

（1）电机必须有剩磁，如果没有须事先进行充磁；

（2）励磁绕组的极性必须正确，也就是励磁绕组与电枢并联时接线要正确；

（3）励磁回路的电阻不能太大，即其伏安特性的斜率U/If

不能太陡，否则如果伏安特性的斜率太陡，与发电机空载特性交点很低或无交点，就无法建立空载电压。总之，自励发电机的运行首先要在空载阶段建立电压，然后才能带负载运行。

12他励直流发电机的外特性☆

随着电流的增大，其输出电压下降。这是因为：①

随着发电机的负载增加，其电枢反应的去磁效应增强，使每极磁通量减小，导致电枢电动势下降。②

电枢回路电阻上的电压将随着电流上升而增大，使发电机的输出电压下降。

13效率

他励直流发电机带负载运行时，其损耗中仅电枢回路的铜耗与电流

Ia的平方成正比，称为可变损耗；其他部分损耗与电枢电流无关，称为不变损耗。当负载较小时，Ia

也较小，此时发电机的损耗是以不变损耗为主，但因输出功率小而效率低；随着负载增加，P2增大而效率上升，当可变损耗与不变损耗相等时效率达到最大值。☆

第二章

变压器

1变压器的基本原理与结构

变压器的主要组成是铁心和绕组

变压器的额定参数

额定电压U1N

和U2N

额定电流I1N

和I2N

额定容量

SN

单相变压器

三相变压器

一次、二次绕组感应电动势

变压器负载时的基本方程式和等效电路☆

5绕组折算和“T”型等效电路

☆将变压器二次绕组折算到一次绕组时，电动势和电压的折算值等于实际值乘以电压比k，电流的折算值等于实际值除以k，而电阻、漏电抗及阻抗的折算值等于实际值乘以

k2。这样，二次绕组经过折算后，变压器的基本方程式变为

分析变压器内部的电磁关系可采用三种方法：基本方程式、等效电路和相量图☆。

变压器带负载时的相量图

变压器的参数测定

(1)

空载试验

调压器TC加上工频的正弦交流电源，调节调压器的输出电压使其等于额定电压U1N，然后测量U1、I0、U20

及空载损耗P0

由于空载电流

I0

很小，绕组损耗

I02R

很小，所以认为变压器空载时的输入功率P0

完全用来平衡变压器的铁心损耗，即

P0

≈

ΔpFe

。☆

励磁阻抗

励磁电阻

励磁电抗

电压比

(2)

短路试验

短路试验时，用调压器TC

使一次侧电流从零升到额定电流

I1N，分别测量其短路电压

Ush、短路电流

Ish

和短路损耗Psh，并记录试验时的室温θ（℃）。

由于短路试验时外加电压很低，主磁通很小，所以铁耗和励磁电流均可忽略不计，这时输入的功率（短路损耗）Psh

可认为完全消耗在绕组的电阻损耗上，即

Psh

≈ΔpCu

。由简化等效电路，根据测量结果，取

Ish

＝

I1N

时的数据计算室温下的短路参数。☆

短路阻抗

短路电阻

短路电抗

变压器的外特性和电压变化率

电压变化率的实用计算公式

变压器的负载系数

9变压器的效率特性

变压器的总损耗为

短路损耗（铜损耗）Psh

空载损耗

P0

变压器效率的实用计算公式

当可变损耗与不变损耗相等时，效率达最大值，由此可得到产生变压器最大效率时的负载系数bm为

三相变压器绕组的联结法

11三相变压器联结组的判断方法☆

三相变压器的并联运行

三相变压器的并联运行

变压器并联运行时有很多的优点：☆

1）提高供电的可靠性。

2）提高运行的经济性。

3）可以减小总的备用容量。

变压器并联运行的理想情况是：☆☆

1）空载时并联运行的各台变压器之间没有环流；

2）负载运行时，各台变压器所分担的负载电流按其容量的大小成比例分配，使各台变压器能同时达到满载状态，使并联运行的各台变压器的容量得到充分利用；

3）负载运行时，各台变压器二次侧电流同相位，这样当总的负载电流一定时，各台变压器所分担的电流最小；如果各台变压器的二次侧电流一定，则承担的负载电流最大。

为达到上述理想的并联运行，需要满足下列三个条件：☆☆

1）并联运行的各台变压器的额定电压应相等，即各台变压器的电压比应相等；

2）并联运行的各台变压器的联结组号必须相同；

3）并联运行的各台变压器的短路阻抗（或阻抗电压）的相对值要相等。

第三章

交流电机的理论

交流电机包括:（1）异步电机（2）和同步电机

单相电枢绕组的磁动势

旋转磁场的基本特点

(1)三相对称绕组通入三相对称电流所产生的三相基波合成磁动势是一个旋转行波；

(2)旋转磁场的旋转方向是从电流超前的相转向电流滞后的相，改变三相绕组的相序即可改变旋转磁场的方向；

☆

(3)旋转磁场的转速n1与电源频率f1、电机极对数np之间保持严格的关系，即

☆

异步电机原理

异步电动机的优缺点

异步电动机的优点：结构简单、容易制造、价格低廉、运行可靠、坚固耐用、运行效率较高。

异步电动机的缺点：功率因数较差，异步电动机运行时，必须从电网里吸收滞后性的无功功率，它的功率因数总是小于1。

异步电动机的分类

按定子相数分：单相异步电动机；三相异步电动机。

按转子结构分：绕线式异步电动机；鼠笼式异步电动机，其中又包括单鼠笼异步电动机、双鼠笼异步电动机、深槽式异步电动机

异步电动机的转差率：

异步电机的运行方式☆

异步电动机的电压方程

(1)定子电压方程

(2)转子电压方程

异步电动机的电磁关系

三相异步电动机单相等效电路

7等效电路和相量图

虚拟电阻的损耗，实质上表征了异步电动机的机械功率

异步电动机的功率

9异步电动机的电磁转矩☆

与每极磁通和转子电流有功分量的乘积成正比

异步电动机的工作特性

☆

l

异步电动机的转速特性为一条稍向下倾斜的曲线

l

随着负载的增大，转子转速下降，转子电流增大，定子电流及磁动势也随之增大，抵消转子电流产生的磁动势，以保持磁动势的平衡。定子电流几乎随

P2

按正比例增加。

l

当负载增加时，转子电流的有功分量增加，定子电流的有功分量也随之增加，即可使功率因数提高。在接近额定负载时，功率因数达到最大。

l

异步电动机的负载不超过额定值时，角速度w

变化很小。而空载转矩T0

又可认为基本上不变，所以电磁转矩特性近似为一条斜率为

1/

w的直线。

l

异步电动机中的损耗也可分为不变损耗和可变损耗两部分。当输出功率P2

增加时，可变损耗增加较慢，所以效率上升很快。当可变损耗等于不变损耗时异步电动机的效率达到最大值。随着负载继续增加，可变损耗增加很快，效率就要降低。

第六章

直流电机拖动基础

1他励直流电动机的机械特性☆

2人为机械特性☆

（1）改变电枢电压

一组平行曲线

（2）减小每极气隙磁通

特性曲线倾斜度增加，电动机的转速较原来有所提高，整个特性曲线均在固有机械特性之上

（3）电枢回路串接电阻

n0=Const

；R越大，曲线越倾斜

他励直流电动机的起动☆

一般直流电动机拖动负载顺利起动的条件是：

1)限制Ist（Ist

≤l

IN，l

为电机的过载倍数）；

2)

Tst

≥（1.1～1.2）TN；

3)

起动设备简单、可靠。

（1）电枢回路串电阻起动

（2）减压起动

他励直他励直流电动机的调速

☆调速范围、静差率、平滑性

（1）串电阻调速

特点：☆☆

1）实现简单，操作方便；

2）低速时机械特性变软，静差率增大，相对稳定性变差；

3）只能在基速以下调速，因而调速范围较小，一般D

≤

2；

4）由于电阻是分级切除的，所以只能实现有级调速，平滑性差；

5）由于串接电阻上要消耗电功率，因而经济性较差，而且转速越低，能耗越大。

（2）

调电压调速

特点是：☆☆

1）由于调压电源可连续平滑调节，所以拖动系统可实现无级调速；

2）调速前后机械特性硬度不变，因而相对稳定性较好；

3）在基速以下调速，调速范围较宽，D可达10~20；

4）调速过程中能量损耗较少，因此调速经济性较好；

5）需要一套可控的直流电源。

（3）

弱磁调速

特点：☆☆

1）由于励磁电流I

f

<<

Ia，因而控制方便，能量损耗小；

2）可连续调节电阻值，以实现无级调速；

3）在基速以上调速，由于受电机机械强度和换向火花的限制，转速不能太高，一般约为（1.2~1.5）nN，特殊设计的弱磁调速电动机，最高转速为（3~4）nN，因而调速范围窄。

他励直流电动机的制动

常用的电气制动方法有能耗制动、反接制动、回馈制动三种。

（1）能耗制动

A

能耗制动过程

B能耗制动运行状态

(2)反接制动

A电枢反接制动

B

倒拉反接制动☆

(3)回馈制动

A

正向回馈制动

在调压调速系统中，电压降低的幅度稍大时，会出现电动机经过第二象限的减速过程

电动车下坡时，将出现正向回馈制动运行

B

反向回馈制动运行

他励直流电动机的四象限运行☆

第七章

交流电机拖动基础

机械特性的三种表达式

（1）物理表达式

（2）参数表达式

（3）实用表达式

最大电磁转矩与电压的平方成正比，与漏电抗成反比；临界转差率与转子电阻成正比，与电压大小无关。

异步电动机机械特性的三种表达式，其应用场合各有不同。一般物理表达式适用于定性地分析

Te

与

及

间的关系；参数表达式多用于分析各参数变化对电动机运行性能的影响；实用表达式最适用于进行机械特性的工程计算。☆

机械特性

机械特性的直线部分他机械特性的曲线部分

起动转矩

稳定运行问题：

（1）降低定子端电压的人为机械特性☆特点：

1）固有特性的同步转速不变。

2）最大转矩随电压的降低而

按二次方规律减小。

３）最大转矩对应的转差率保持不变．

（2）定子回路串三相对称电阻的人为机械特性

定子回路串入电阻并不影响同步转速，但是最大电磁转矩、起动转矩和临界转差率都随着定子回路电阻值的增大而减小。

（3）定子回路串三相对称电抗的人为机械特性

（4）转子回路串三相对称电阻的人为机械特性

特点：（１）同步转速n1、最大电磁转矩Tem不变。

（２）临界转差率sm增大。

（３）起动转矩增大．

当所串入的电阻满足

起动转矩为最大电磁转矩

异步电动机的起动☆☆☆

起动要求：

（１）足够大的起动转矩。起动电流倍数KI=Ist

/

IN

（２）不要太大的起动电流。起动转矩倍数KT=Tst

/TN。

l

普通的异步电动机

如果不采取任何措施

而直接接入电网起动时，往往起动电流Ist

很大，而起动转矩Tst

不足。

在起动初始，n

=

0，转差率s

=

1，转子电流的频率f2=sf1

≈

50Hz，转子绕组的电动势sEr0=Er0，比正常运行时（s

=

0.01～0.05）的电动势值大20倍，则此时转子电流Ir很大，定子电流的负载分量也随之急剧增大，使得定子电流（即起动电流）很大；

转子漏磁sXr0>>Rr，使得转子内的功率因数cosφ2很小，所以尽管起动时转子电流Ir

很大，但其有功分量Ircosφ2并不大。而且，由于起动电流很大，定子绕组的漏阻抗压降增大，使得感应电势Es和与之成正比的主磁通Fm减小，因此起动转矩Tst并不大。

异步电动机在起动时存在以下两种矛盾：

1）起动电流大，而电网承受冲击电流的能力有限；

2）起动转矩小，而负载又要求有足够的转矩才能起动。

（1）小容量电动机的轻载起动——直接起动

直接起动也称为全压起动。（７.5kW）

优点：操作简便、起动设备简单；

缺点：起动电流大，会引起电网电压波动。

（2）中、大容量电动机轻载起动——降压起动

（A）星形-三角形（Y-Δ）换接起动☆

（B）自耦降压起动

电动机端电压:

Us=U2

=

定子电流:

Is=I2=

从电网上吸取的电流:

I1

=Ist

起动转矩与起动电流降低同样的倍数。

（C）串电阻（抗）起动方法

优点:起动电流冲击小，运行可靠，起动设备构造简单；

缺点:起动时电能损耗较多。

（D）延边三角形起动方法☆

优点：体积小、质量轻、允许经常起动等。

缺点：电动机内部接线较为复杂。

（3）小容量电动机重载起动——笼型异步电动机的特殊形式

主要矛盾：起动转矩不足。解决方法有：

（１）按起动要求选择容量大一号或更大些的电动机；

（２）选用起动转矩较高的特殊形式的笼型电动机。

(A)

深槽式异步电动机

(B)双笼型异步电动机

(4)中、大容量电动机重载起动——绕线转子异步电动机的起动☆

起动的两种矛盾（起动转矩小，起动电流大）同时起作用。

如果上述特殊形式的笼型电动机还不能适应，则只能采用绕线转子异步电动机了。在绕线转子异步电动机的转子上串接电阻时，如果阻值选择合适，可以既增大起动转矩，又减小起动电流，两种矛盾都能得到解决。

（A）

转子串接电阻起动方法

在起动时，在转子绕组中串接适当的起动电阻，以减小起动电流，增加起动转矩。

待转速基本稳定时，将起动电阻从转子电路中切除，进入正常运行。

（B）转子串接频敏变阻器起动方法

频敏变阻器的特点是其电阻值随转速的上升而自动减小

R1为绕组的电阻，Xm为带铁心绕组的电抗，Rm是反映铁耗的等效电阻。

电动机刚起动时，转子频率较高,频敏变阻器内的与频率平方成正比的涡流损耗较大，其等效电阻也因之较大，可以限制电动机的起动电流，并增大起动转矩。

异步电动机的调速

从定子传入转子的电磁功率Pem可分成两部分：一部分为拖动负载的有效功率　　　　　　；另一部分是转差功率，与转差率成正比。

把异步电动机的调速方法分为三类：

1）转差功率消耗型

—

全部转差功率转换成热能消耗掉。效率最低。

2）转差功率回馈型

—☆

转差功率的一部分消耗掉，大部分则通过变流装置回馈电网，其效率比功率消耗型高。

3）转差功率不变型

—转差率保持不变，所以转差功率的消耗也基本不变，因此效率最高。

(1)转差功率消耗型异步电动机调速方法

(A)

改变定子电压调速

(B)转子电路串接电阻调速

(2)转差功率回馈型异步电动机调速方法——串级调速

1.串级调速的基本原理☆

2.串级调速的控制方式

(1)

次同步调速方式

(2)

超同步调速方式

3.串级调速的机械特性

(3)

转差功率不变型异步电动机调速方法

（A）变极调速——多速异步电动机☆

（B）变频调速

1）

基频以下调速

2）基频以上调速

异步电动机的制动

（1）异步电动机的能耗制动☆☆

（2）异步电动机的反接制动

（A）

转速反向的反接制动

（B）定子两相对调反接制动

☆两种反接制动电动机的转差率都大于1

能量：从电网吸收电能；从旋转系统获得动能（定子两相对调反接制动）或势能（转速反向反接制动）转化为电能。这些能量都消耗在转子回路中。

（3）异步电动机的回馈制动

☆两种回馈制动电动机的转差率都小于0

能量：从旋转系统获得势能转化为电能，并回馈给电网。

异步电动机运行状态小结

第四章

同步电机原理

同步电机的结构和运行方式

同步电机静止的转子和旋转的定子组成同步电机的转子有两种结构形式：凸极式、隐极式

同步电动机的磁动势

同步电动机的功率方程和功角特性

同步电动机的电磁转矩与矩角特性

同步电动机的稳定运行

隐极同步电动机:当电动机拖动负载运行在q

=

0°～90°的范围内，电动机能够稳定运行；当电动机拖动负载运行在q

=

90°～180°的范围内，电动机不能够稳定运行。

同步电动机的电压方程和相量图

直轴同步电抗

交轴同步电抗

同步电动机的功率因数及Ｖ形曲线

l

当改变同步电动机的励磁电流时，能够改变同步电动机的功率因数。☆

l

当改变励磁电流时，同步电动机功率因数变化的规律可以分为三种情况，即正常励磁状态、欠励状态（”）和过励状态(’)。☆

l

同步电动机拖动负载运行时，一般要过励，至少运行在正常励磁状态，不要让它运行在欠励状态。

l

在线的左边是欠励区，右边是过励区

l

当同步电动机带一定负载时，若减小励磁电流，电动势、电磁功率减小。当电磁功率减小到一定程度，θ超过90°，电动机就失去同步，如图8-16中虚线所示的不稳定区。从这个角度来看，同步电动机最好也不运行于欠励状态。☆

第十章

电力拖动系统电动机的选择

1如何根据电机的铭牌进行定子的接线：

如果电动机定子绕组有六根引出线，并已知其首、末端，分两种情况讨论：

1)

铭牌上标明“电压380/220V，接法Y/Δ”

2)

铭牌上标明“电压380V，接法Δ”,在起动过程中，可接成Y型，接在380V电源上，起动完毕，恢复Δ接法。☆

确定电动机额定功率考虑因素☆

1）电动机的发热及温升；

2）电动机的短时过载能力；

3）笼型异步电动机还应考虑起动能力。

连续工作制电动机额定功率的选择

1.恒定负载

计算出负载所需功率PL，选择一台额定功率PN

略大于PL的连续工作制电动机，不必进行发热校核。

对起动比较困难（静阻转矩大或带有较大的飞轮力矩），采用笼型异步电动机或同步电动机，应校验起动能力。

2.周期性变化负载

电动机的额定功率按下面几种等效法选择：等效电流法、等效转矩法、等效功率法

电动机类型的选择

原则：在满足生产机械对过载能力、起动能力、调速性能指标及运行状态等各方面要求的前提下，优先选用结构简单、运行可靠、维护方便、价格便宜的电动机。

1）对起动、制动及调速无特殊要求的一般生产机械，如机床、水泵、风机等，应选用笼型异步电动机。

2）对需要分级调速的生产机械，如某些机床、电梯等，可选用多速异步电动机。

3）对起动、制动比较频繁，要求起动、制动转矩大，但对调速性能要求不高，调速范围不宽的生产机械，可选用绕线转子异步电动机。

4）当生产机械的功率较大又不需要调速时，多采用同步电动机。

5）对要求调速范围宽、调速平滑、对拖动系统过渡过程有特殊要求的生产机械，可选用他励直流电动机

电动机额定转速的选择

（1）对连续运转的生产机械，可从设备初投资，占地面积和运行维护费用等方面考虑，确定几个不同的额定转速，进行比较，最后选定合适的传动比和电动机的额定转速。

（2）经常起动、制动和反转，但过渡过程时间对生产率影响不大的生产机械，主要根据过渡过程能量最小的条件来选择电动机的额定转速。☆

（3）经常起动，制动和反转，且过渡过程持续时间对生产率影响较大，则主要根据过渡过程时间最短的条件来选择电

动机的额定转速。

绪论

1．按电机供电电源的不同，可以分为直流电机和交流电机两大类。

2．把穿过某一截面S的磁力线根数被称为磁通量F。在均匀磁场中，把单位面积内的磁通量称为磁通密度B。

3．非导磁材料，比如：铜、橡胶和空气等，具有与真空相近的导磁率，因此在这些材料中，磁场强度H与磁通密度B的关系是线性的。在导磁材料中，磁场强度H与磁通密度B的关系不是线性的。☆

4．磁通与电压之间存在如下关系：

1）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；☆

2）感应电动势的大小与磁通的变化率成正比。

5．电机作为一种机电能量转换装置能够将电能转换为机械能，也能将机械能转换为电能。由于机械系统和电气系统是两种不同的系统，其能量转换必须有一个中间媒介，这个任务就是由气隙构成的耦合磁场来完成的。☆

6铁心中的磁滞损耗和涡流损耗之和为铁心损耗。☆

电力拖动系统动力学基础

1．电力拖动系统一般由电动机、生产机械的传动机构、工作机构、控制设备和电源组成，通常又把传动机构和工作机构称为电动机的机械负载。

☆2．电力拖动运动方程的实用形式为

由电动机的电磁转矩Te与生产机械的负载转矩TL的关系：

1）当Te

=

TL

时，dn/dt

=

0，表示电动机以恒定转速旋转或静止不动，电力拖动系统的这种运动状态被称为静态或稳态；

2）若Te

＞TL

时，dn/dt

＞0，系统处于加速状态；

3）若Te＜TL

时，dn/dt

＜0，系统处于减速状态。

也就是一旦

dn/dt

≠

0，则转速将发生变化，我们把这种运动状态称为动态或过渡状态。

☆3．生产机械的负载转矩特性：

☆4．拖动系统稳定运行的充分必要条件:

Te=TL且

电动机工作在电动状态飞轮矩的折算

☆

单纯的课本内容，并不能满足学生的需要，通过补充，达到内容的完善

第五篇：电机及电力拖动

《电机及电力拖动》习题 第一章

直流电机

1.直流电机有哪些主要部件？各用什么材料制成？起什么作用？

2.一直流电动机，已知PN=13kw，UN=220V，nN=1500r/min，η=0.85，求额定电流IN。3.一直流发电机，已知PN=90kw，UN=230V，nN=1450r/min，η=0.89，求额定电流IN。4.一台p对极的直流发电机，若将电枢绕组由单叠改为单波（导体数不变），问额定电压、额定电流和额定功率如何变化？

5.计算下列各绕组的节距y1、y2和绘制绕组展开图，安放主磁极和电刷，并求出支路对数。

1）单叠绕组2p=4，S=K=18； 2）单波绕组2p=4，S=K=19。

6.一台4极直流发电机，电枢绕组为单叠整距绕组，每极磁通φ=3.5×10

2wb，电枢总导体数N=152，求当转速n=1200r/min时的空载电动势E。若改为单波绕组，其他条件不变，则当空载电动势为210V时，发电机转速应为多少？若保持每条支路的电流I=50A不变，求电枢绕组为单叠和单波时，发电机的电磁转矩Tem各为多少？ 7.什么叫电枢反应？电枢反应的性质与哪些因素有关？一般情况下，发电机的电枢反应的性质是什么？对电动机呢？

8.什么叫换向？为什么要改善换向？改善换向的方法有哪些？

9.说明装置换向极改善换向的原理，一发电机改作电动机或转向改变时，换相极绕组是否需要改接？为什么？

10.一台4极80kw、230V、930r/min的并励发电机，在75℃时的电枢回路电阻Ra=0.0259Ω，励磁绕组电阻Rf=22.8Ω，额定负载时励磁回路串入调节电阻Rpf=3.5Ω，电刷压降2ΔUb=2V，铁耗和机械损耗pfe+pΩ=2.3kw，附加损耗ps=0.05PN。求额定负载时，发电机的输入功率、电磁功率、电磁转矩和效率。

11.一台并励直流电动机，在额定电压UN=220V，额定电流IN=80A的情况下运行，75℃的电枢电阻Ra=0.01Ω,电刷接触压降2ΔUb=2V，励磁回路总电阻Rrf+Rpf=110Ω，附加损耗ps=0.01PN，效率η=0.85。求：（1）额定输入功率P1；（2）额定输出功率P2；（3）总损耗Σp；（4）电枢铜耗pcua；(5)励磁回路损耗pf；（6）电刷接触损耗pcub；（7）附加损耗ps；（8）机械损耗和铁耗pΩ+pFe。

12.什么叫发电机的外特性？他励发电机和并励发电机的外特性有什么不同？为什么？ 13.一台并励发电机，额定运行时情况正常，当转速降为1/2nN时，电枢电压U=0，试分析原因。

14.一台并励直流电动机，铭牌数据为PN=96kw，UN=440V，IN=255A，IfN=5A，nN=1550r/min，并已知Ra=0.078Ω。试求：（1）电动机的额定输出转距TN；

（2）电动机的额定电磁转距Tem；（3）电动机的理想空载转速n0。

15.电动机的工作特性是什么？试比较不同励磁方式对工作特性的影响。

第三章 的作用的？

变压器

1.变压器中主磁通与漏磁通的性质和作用有什么不同？在等效电路中是怎样反映它们2.试分析一次绕组匝数比原设计值减少时，铁心饱和程度、空载电流大小、铁心损耗、二次侧空载电压和电压比的变化。

3.励磁电抗Xm的物理意义如何？Xm大好还是小好？若将铁心抽出后Xm如何变化？若一次绕组匝数增加5%，而其余不变，则Xm大致如何变化？若铁心叠片松散、片数不足，则Xm及I0如何变化？如铁心硅钢片接缝间隙较大时，对Xm及I0有何影响？ 4.变压器空载运行时，一次侧加额定电压，为什么空载电流I0很小？如果接在直流电源上，一次侧也加额定电压，这时一次绕组的电流将有什么变化？铁心中的磁通有什么变化？二次绕组开路和短路时对一次绕组中电流的大小有无影响？

5.为什么变压器的空载损耗可以近似地看成是铁耗，短路损耗可以近似地看成是铜耗？负载时的实际铁耗和铜耗与空载损耗和短路损耗无差别，为什么？

6.一台50Hz单相变压器，如接在60Hz的电网上运行，额定电压不变，问空载电流、铁心损耗、漏抗、励磁阻抗及电压调整率有何变化？

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到220v电源上，变压器将发生什么现象？

8.有一台单相变压器，已知：SN=5000kvA，UN1/UN2=35kv/6.6kv，铁心的有效截面积SFe=1120cm，铁心中最大磁通密度Bm=1.45T，试求：高、低压绕组的匝数和电压比。9.一台单相变压器，额定容量为5kvA，高、低压绕组均有两个匝数相同的线圈，高、低压侧每个线圈的额定电压分别为1100v和110v，先将他们进行不同方式的联接。试问：可得几种不同的电压比？每种联接时的高、低压侧额定电流为多少？

10.两台单相变压器，电压为220v/110v，一次侧匝数相等，但空载电流I01=2 I02。今将两台变压器的一次绕组顺极性串联起来加440v电压，问两台变压器二次侧的空载电压各为多少？

11．一台单相变压器电压为220v/110v。当在高压侧加220v电压时，空载电流为I0，2主磁通为Φ。试问：（1）若U2与u1连在一起，在U1与u2端加330v电压，此时空载电流和主磁通各为多少？（2）若U2与u2连在一起，U1与u1端加110v电压，则空载电流和主磁通又各为多少？

12．有一台三相变压器，已知：SN=100kvA，UN1/UN2=66.3kv/0.4kv，联接组为Y,yn0因电源电压改为10kv，如果用改绕高压绕组的方法来满足电源电压的改变，而保持低压绕组每相为55匝不变，则新的高压绕组每相匝数应为多少？如果不改高压绕组匝数会产生什么后果？

13．有一台1000匝的铁心线圈接到110v、50Hz的交流电源上，由安培表和瓦特表的读数得知I1=0.5A、P1=10W，把铁心抽出后电流和功率就变为100A和10000W。若不计漏磁，试求：（1）两种情况下的参数和等效电路；（2）两种情况下电流的无功分量和有功分量；（3）两种情况下磁通的最大值。

14．有一台单相变压器，SN=100kvA，UN1/UN2=6000v/230v，f=50Hz，一、二次绕组的电阻和漏抗为R1=4.32Ω，R2=0.063Ω，X1=8.9Ω，X2=0.013Ω，试求：（1）折算到高压侧的短路参数Rk、Xk、Zk；（1）短路参数的标幺值；（3）求满载时，当cosφ2=

1、cosφ2=0.8（滞后）和cosφ

2=0.8（超前）等三种情况下的电压调整率，并对结果进行分析。

15．一台单相变压器，已知：R1=2.19Ω，X1=15.4Ω，R2=0.15Ω，X2=0.964Ω，Rm=1250Ω，Xm=12600Ω，N1=876匝，N2=260匝，U2=6000v，I2=180A，cosφ（滞后），试用近似等效电路和简化等效电路求U1和I1。

16．一台三相变压器，SN=750kvA，UN1/UN2=10000v/400v，Y,yn0接法，在低压侧作空载试验时得I0=60A，p0=3800w，在高压侧作短路试验时得Uk=440v，pk=10900w（Ik1=IN1）,室温20℃，试求：

（1）折算到高压侧的励磁阻抗和短

路阻抗；

（2）

*短路阻抗的标幺值Rk*、Xk*、Zk2=0.8

；

（3）计算满载及cosφ

*2=0.8（滞后）

时的ΔU、U2及ƞ；

（4）计算最大效率ƞ

max。17．变压器出厂前要进行“极性”试验，如图所示。将U1、u1 联结，在U1-U2端加电压，用电压表测U2-u2间电压。设变压器 的电压220v/110v，如果U1、u1为同名端，电压表的读数是多少？如U1、u1为非同名端，则电压表的读数又是多少？

18．试说明三相变压器组为什么不采用Y,y联结，而三相心式变压器又可用呢？为什么三相变压器中希望有一边接成三角形？

19．Y,d联结的三相变压器中，3次谐波在三角形联结时能形成环流，基波电动势能否在三角形中形成环流？Y,y联结的三相变压器组中，相电动势中有3次谢波，线电动势中有无3次谐波？为什么？

20．变压器的一、二次绕组按图示联结，试画出它们的线电势相量图，并判明其联结组别。

21．有一三相变压器，其一、二次绕组的同名端及端点标记如图所示，试把变压器接成Y,d7、D,y7、Y,y4、D,d4。

22．一台Y,d联结的三相变压器，在一次侧加额定电压空载运行，此时将二次侧的三角形联结打开一角测量开口处的电压，再将三角形闭合测量电流。试问：当此三相变压器是三相变压器组或三相心式变压器时，所测得的数值有无变化？为什么？

23．有两台Y,d联结的三相变压器并联运行,第一台为5600kVA，6000V/3050V，*Zk(1)=0.055，第二台为

*3200kVA，6000V/3000V，Zk(2)=0.055，试求：空载时两台变压器内的环流及其标幺值。

24．两台变压器并联运行，均为Y,d11联结，UN1/UN2=35kv/10.5kv。第一台为1250kvA，*Zk(1)=6.5%，第二台为

*2000kvA，Zk(2)=6%，试求：（1）总输出为

3250kvA时，每台变压器的负载为多少？（2）在两台变压器均不过载情况下，并联组的最大输出为多少？并联组的利用率是多少？

25．有一台5600kvA，6.6kv/3.3kv，Y,yn0

*联结的三相双绕组变压器，Zk=0.105。现将其改成9.9kv/3.3kv的降压自耦变压器，试求：（1）自耦变压器的额定容量；（2）额定电压下的稳态短路电流，并与原双绕组变压器稳态短路电流相比较。

第四章 三相感应电动机的基本原理

1.试述感应电动机的工作原理，为什么说感应电机是一种异步电机？

2.什么叫同步转速？它与那些因素有关？一台三相4极交流电动机，试分别写出电源频率f=50Hz与f=60Hz时的同步转速。

3.一三相交流电动机，电源频率f=50Hz，试分别写出当极数2p=2、4、6、8、10时的同步转速。

4.何谓转差率s？通常感应电动机的s值约为多少？

5.一台三相4极感应电动机，已知电源频率f=50Hz，额定转速nN=1450r/min，求转差率s。

6.有一个三相单层绕组，极数2p=4，定子槽数Z1=24，支路数a=1，试画出绕组展开图，并计算基波绕组因数。

7.上题中，将定子槽数改为Z1=36，试画出绕组展开图，并计算基波绕组因数。8.题6中，将极数改为2p=2，试画出绕组展开图，并计算基波绕组因数。

59.有一个三相双层叠绕组，极数2p=4，定子槽数Z1=24，节距y1=6τ，支路数a=1，试画出绕组展开图，并计算绕组因数。

10．题9中，若支路数改为a=2和a=4，试画出U相绕组的展开图。

11．试比较单层绕组与双层绕组各有什么优缺点？为什么容量稍大的电动机采用双层绕组？

12．一台三相感应电动机接在UN=380v，f=50Hz的电网上工作，定子绕组作三角形联结，已知每相电动势为额定电压的92%，定子绕组的每相串联匝数N1=312匝，绕组因数Kw1=0.96，试求每极磁通Φ1。

13．绕组中的谐波电动势是如何产生的？由交流绕组产生的旋转磁动势的基波和υ次谐波在绕组中感应的电动势的频率为多少？

14．若在对称的两相绕组中（两个绕组匝数、结构相同，在空间相隔90°电角度），通以对称的两相电流，iA=Imsinωt，iB=Imsinωt。试用解析法说明两相合成磁动势基波的性质。

15．一台三相感应电动机，极数2p=6，定子槽数Z1=36，定子绕组为双层叠绕组，节距5y1=6τ，每极串联匝数N1=72。当通入对称三相电流，每相电流的有效值为20A时，试求基波以及3、5、7次谐波的三相合成磁动势的幅值及转速。

第五章 三相感应电动机的运行原理

1． 与同容量的变压器相比较，感应电动机的空载电流大，还是变压器的空载电流大？为什么？

2． 感应电动机理想空载时，空载电流等于零吗？为什么？

3． 说明感应电动机工作时的能量传递过程，为什么负载增加时，定子电流和输入功率会自动增加？从空载到额定负载，电动机的主磁通有无变化？为什么？ 4． 什么叫做“单相量—多时轴”法？并说明感应电动机的时间相量图。

5． 分析说明图示得时—空相量图，这时定子相量与转子相量的相位关系说明什么问题？

6． 在分析感应电动机时，为什么要用一静止的转子来代替实际转动的转子？这时转子要进行哪些折算？如何折算？

7． 感应电动机的等效电路有哪几种？试说明T型等效电路中各个参数的物理意义？ 8． 一台三相感应电动机的输入功率为8.6kw，定子铜耗为425w、铁耗为210w，转差率s=0.034，试计算电动机的电磁功率、转子铜耗及机械功率。9． 一台三相感应电动机，额定数据如下：UnN=962r/min，三角形接法，已知cosφ

NN=380v，f

N=50Hz，P

N=7.5kw，=0.827，pcu1=470w，pFe=234w，p=45w，ps=80w，求：（1）电动机极数。（2）额定负载时的转差率和转子频率。（3）转子铜耗pcu2。（4）效率η。

110．笼型转子可以认为每个槽就是一相，每相槽数N2=2，试求笼型转子的绕组因数Kw1。

11．一台三相6极绕线型感应电动机，定转子绕组均采用星形接法，额定功率PN=250kw，额定电压UN1=500v，额定频率fN=50Hz，满载时的效率η=0.935，功率因数cosφ=0.9，定子每相电阻R1=0.0171Ω，每抗电流X1=0.088Ω，转子每相电抗X2=0.0745Ω，绕组因数Kw1=0.926，Kw2=0.957，定子槽数Z1=72，每槽导体数N1=16，每相并联支路数a=6，转子槽数Z2=90，每槽导体数N2=2，每相并联支路数a=1，空载电流I0=82.5A，试求：（1）额定负载时的定子电流。（2）忽略R1及Rm时的励磁电抗Xm。（3）转子阻和抗的折算值Rr2X。

12．一台三相绕线式感应电动机，UN=380v，fN=50Hz，星形接法，nN=1440r/min，已知=0.4Ω，X1=R1=Rr2X=1Ω，Xm=40Ω，Rm略去不计，定、转子有效匝数比为4，求：

（1）满载时的转差率。（2）由等效电路求出I1、I2和I0。（3）满载时转子每相电动势E2的大小和频率。（4）总机械功率P。（5）额定电磁转矩。

第六章

三相感应电动机的机械特性

1.何谓三相感应电动机的固有机械特性和人为机械特性？

2.三相笼型感应电动机的起动电流一般为额定电流的4～7倍，为什么起动转矩只有额定转矩的0.8～1.2倍？

3.三相感应电动机能够在低于额定电压下运行吗？为什么？

4.绕线转子感应电动机在起动时转子电路中串入起动电阻，为什么能减小起动电流，增大起动转矩？

5.一台绕线式转子感应电动机，已知：PN=75kw，U1N=380V，nN=720r/min，I1N=148A，ηN=90.5%，cosφ=0.85，λm=2.4，E2N=213V，I2N=220A，试用机械特性的实用表达式绘制电动机的固有机械特性和转子串入0.0448Ω和人为机械特性。6.深槽式感应电动机和双笼型感应电动机为什么能改变起动性能？

7.笼型感应电动机的起动方法有哪几种？各有何优缺点？各适用于什么条件？ 8.一台三相感应电动机，已知UN=380V，IN=20A，Δ接法，cosφN=0.87，ηN=87.5%，nN=1450r/min，Ist/IN=7，Tst/TN=K=1.4，λm=2，试求：（1）电动机轴上输出的额定转矩TN。（2）若要保证能满载起动，电网电压不能低于多少伏？（3）若采用Y—Δ起动，Ist等于多少？能否半载起动？

9.一台绕线转子感应电动机，已知PN=11kw，nN=1435r/min，E2N=243V，I2N=110A，设起动时负载转矩为Tz=0.8TN，最大允许的起动转矩Tst1=1.87TN，切换转矩Tst2=TN，试用解析法求起动电阻的段数的每段的电阻值。

10.题9中的电动机，采用转子串不对称电阻方法起动，求各段电阻值（每次只短接一相的一段电阻，最后一级同时短接两段电阻）。

11.一台绕线转子感应电动机，已知PN=11kw，nN=715r/min，E2N=163V，I2N=4.72A，Tst1/TN=1.8，负载转矩Tz=98N·m，求4级起动时的每级起动电阻。

12.一台三相4级的绕线转子感应电动机，f1=50Hz，转子每相电阻Rr=0.02Ω，nN=1485r/min，负载转矩保持额定值不变，要求把转速下降到1050r/min，问转子每相中应串多大的电阻？

13.一台三相笼型感应电动机，在能耗制动时，定子绕组的接法如图所示，试决定等效的交流电流值。

14.题5的电动机，带动一位能负载，Tz=TN，今采用倒拉反接制动下放负载，要求下放转速为300r/min，问转子每相应串接多大电阻。

15.题5的电动机，若采用回馈制动下放负载，已知转子每相串入电阻为0.04Ω，负载转矩为0.8TN，求此时电动机的转速。

16.题5的电动机，用以起吊重物，当电动机转子转45转，重物上升1m，如要求带动额定负载的重物以8m/min的速度上升，求转子电路中应串接的电阻值。

17.绕线转子感应电动机PN=17kw，nN=970r/min，λm=2.5，E2N=230V，I2N=33A，若要求电动机有最短起动时间，试问其转子回路应串入多大的电阻。

七章

其他种类的感应电动机

1.为什么单相感应电动机没有起动转矩？单相感应电动机有哪些起动方法？ 2.一台三相感应电动机，定子绕组接成星形，工作中如果一相断线，电动机能否继续工作？为什么？

3.用什么方法可以改变分相式单相电动机的转向？为什么？

4.串励电动机为什么能交、直两用？单相串励电动机与值流串励电动机在结构上有什么区别？为什么？要改变单相串励电动机的转向，可采用什么方法？

第八章 同步电机的基本类型和基本结构

1.什么叫同步电机？怎样由其极数决定它的转速，试问75r/min，50Hz的同步电机是几极的？

2.比较汽轮发电机和水轮发电机的结构特点。3.为什么大容量的同步电机都采用旋转磁极式结构？ 4.旋转电枢式的同步电机与直流电机有什么相似处和差别？

第九章 同步发电机

1.一台旋转电枢式三相同步发电机，电枢以转速n逆时针方向旋转，主磁场对电枢是什么性质的磁场？对称负载运行时，电枢反应磁动势对电枢的转向如何？对定子上主磁极的相对转速又是多少？主极绕组能感应出电动势吗？ 2.何谓同步发电机的电枢反应？电枢反应的性质主要决定于什么？试分析讨论同步发电机电枢反应为纯去磁作用、纯增磁作用、去磁兼交磁、纯交磁等五种情况。3.试分析对称稳定运行时同步发电机内部的磁通和感应电动势，并由此画出不及饱和时的相量图。

4.三相同步发电机对称稳定运行时，在电枢电流滞后和超前于励磁电动势E0的相位差大于90°的两种情况下（即90°＜φ＜180°和﹣90°＜ψ＜﹣180°，电枢磁动势Fad和Faq各起什么作用？

5.试述交轴和直轴同步电抗的意义。为什么同步电抗的数值一般较大，不可能做得很小？试分析下面几种情况对同步电抗有何影响？（1）电枢绕组匝数增加；（2）铁心饱和程度提高；（3）气隙加大；（4）励磁绕组匝数增加。

6.为什么要把同步发电机的电枢电流分解为它的直轴分量和交轴分量？如何分解法？有什么物理意义？如两个分量各等于100A，实际流过电枢绕组的电流为多少A？在什么情况下电枢电流只有直轴分量？在什么情况下只有交轴分量？当一同步发电机供给纯电阻负载时，电枢电流有哪些分量？

7.一台隐极三相同步发电机，定子绕组为Y联结，UN=400V，IN=37.5A，cosφN=0.85（滞后），Xt=2.38Ω（不饱和值），不计电阻，当发电机运行在额定情况下时，试求：（1）不饱和的励磁电动势E0；（2）功率角δN；（3）电磁功率PM；（4）过载能力Km。8.一台凸极三相同步发电机，星形联结，UN=400V，IN=6.45A，cosφN=0.8（滞后），每相同步电抗Xd=18.6Ω，Xq=12.8Ω，不计电阻，试求：（1）额定运行时的功率因数角δN及励磁电动势E0；（2）过载能力及产生最大电磁功率的功率角。

第十章 同步电动机和同步调相机

1.比较同步电动机和同步发电机的相量图。

2.同步电动机的功率因数受哪些因素影响而发生变化？试用相量图分析输出功率改变时，保持励磁不变，同步电动机的功率因数怎样变化？

3.改变励磁电流时，同步发电机和同步电动机的磁场发生什么变化？对电网有什么影响？

4.当转子转速等于同步转速时，为什么同步电机能产生转矩，而感应电动机不能产生转矩？为什么转子转速低于同步转速时，感应电机能产生转矩，而同步电机不能产生转矩？

5.从同步发电机过渡到电动机时，功率角δ、电流I、电磁转矩T的大小和方向有何变化？

5.一水电站供应一远距离用户，为改善功率因数添置一台调相机，此机应装在水电站内还是装在用户附近？为什么？ 6.一台三相隐极同步发电机，Y联结，UN=380V，IN=26.3A，Xt=5.8Ω，不计电阻，若输入功率为15kw时，试求：（1）cosφ=1时的功率角δ；（2）相电动势E0=250V时的功率因数。

7.某工厂自6000V的电网上吸取cosφ=0.6的电功率2000kw，今装一台同步电动机，容量为720kw，效率为0.9，求功率因数提高为0.8时，同步电动机的额定电流和cosφD。

8.某工厂变电所变压器的容量为2000kV·A，该厂电力设备的平均负载为1200kw，cosφ=0.65（滞后）。今欲新装一台500kw，cosφ=0.8（超前），η=95%的同步电动机，问当电动机满载使全厂的功率因数是多少？变压器过载否？

9.有一座工厂电源电压为6000V，厂中使用了许多台感应电动机，设其总输出功率为1500kw，平均效率为70%，功率因数为0.7（滞后），由于生产需要，又增添一台同步电动机。设当该同步电动机的功率因数为0.8（超前）时，已将全厂的功率因数调整到1，求此同步电动机承担多少视在功率（kV·A）和有功功率（kw）。

第十一章 拖动系统电动机的选择

1.电机的温升、温度以及环境温度三者之间有什么关系？电机铭牌上的温升值的含义是什么？

2.电机在实际使用中，电流、功率和温升能否超过额定值？为什么？

3.电机的工作方式有哪几种？试查阅国家标准—电机基本技术要求（GB755—81），说明工作制S3、S4、S5、S6、S7和S8的定义，并绘出负载图。

4.电机的容许温升取决于什么？若两台电机的通风冷却条件不同，而其它条件完全相同，他们的容许温升是否相同？

5.同一系列中，统一规格的电机，满载运行时，他们的稳定温升是否都一样？为什么？