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总复习题

1、什么是电机的欠载运行和过载运行？电机长期欠载运行和过载运行有什么危害？

2、直流电机中，单叠绕组的并联支路对数a与磁极对数p有什么关系？单波绕组的并

联支路对数a与磁极对数p有什么关系？

3、直流电机的励磁方式有哪几种？

4、电刷与换向器的作用是什么？

5、为什么直流电动机一般不能直接起动？直接起动会引起什么后果？

6、熟练掌握他励直流电动机的人为机械特性，能与固有机械特性相比较后，分析转速变化情况和特性变化情况。

7、直流电动机有哪几种起动方法？有哪几种调速方法？

8、直流电动机的电气制动有哪些方法？

9、变压器的有哪些主要部件？各有什么作用？

10、变压器的空载损耗可近似看成什么损耗？短路损耗可近似看成什么铜损耗？

11、变压器运行时产生最大效率应满足什么条件？

12、标幺值的定义。

13、熟练掌握电流互感器和电压互感器的接线图，使用电流互感器和电压互感器时都需要注意哪些事项？

14、电力拖动系统稳定运行的条件是什么？

15、简述转差率的定义？如何由转差率的大小来判断电机的运行状态？

16、三相异步电动机的转子绕组通常有哪两种型式？

17、三相异步电动机的定子绕组有哪两种接法？

18、熟练掌握三相异步电动机人为机械特性，能够判断如图所示是改变哪个参数得到的人为机械特性曲线？试分析改变参数后，同步转速n1、最大转矩Tm、起动转矩Tst、临界转差率sm的变化情况。

/

19、三相异步电动机的过载能力和起动能力如何表述？

20、三相笼型异步电动机采用自耦变压器降压起动时，起动电流、起动转矩与自耦变压

器的变比有什么关系？

21、什么是三相笼型异步电动机的Y -△降压起动？适用于正常运行为何种接法的电动

机？它与直接起动相比，起动转矩和起动电流有何变化？

22、三相异步电动机如何实现变极调速？变极调速时为什么要改变定子电源的相序？如何改变？

23、熟练掌握下图5条特性曲线对应的三相异步电动机的5个工作特性：

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24、异步电动机等效电路中的附加电阻【（1-s）R2’/s】的物理意义是什么？能否用电抗或电容代替这个附加电阻？为什么？

25、将三相绕线式异步动机定子绕组接到三相电源上，转子三相绕组开路，试问这台电动机能否转动？为什么？

26、三相异步电动机有哪几种起动方法？有哪几种调速方法？

27、单相异步电动机的关键问题是什么？产生起动转矩的必要条件是什么？

28、 根据起动方式和运行方式的不同，单相异步电动机有哪些类型（熟悉对应的电路）？

29、下面两个图中哪种是同步发电机的V型曲线？哪种是同步电动机的V型曲线？

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30、什么是过励，什么是欠励？并联在电网上运行的同步发电机过励状态发出什么性质的无功功率？欠励状态发出什么性质的无功功率？

31、什么是过励，什么是欠励？并联在电网上运行的同步电动机过励状态发出什么性质的无功功率？欠励状态发出什么性质的无功功率？

32、同步发电机并网运行的条件是什么？

33、同步发电机并车时常采用准整步法来检查并车条件和确定合闸时刻，该方法中用三个灯泡组成的同步指示器有哪两种接法？分别是在什么情况下表示可以合闸并车？

34、同步电动机最主要的问题是不能自行起动，获得起动转矩的方法有哪些？

35、同步调相机又称为什么？通常工作在什么状态下？

36、汽车用电机的种类较多，使用最普遍的有哪几类？

37、计算题：

一、根据并励直流发电机额定数据，计算：额定励磁电流INf 、额定电枢电流INa、额定运行时的输入功率 P1；铜损耗Pcu和电磁功率Pem。

3. 一台并励直流发电机，磁极数2p = 4，额定功率PN=82kW，额定电压UN=230V，额定转速nN = 970r/min，电枢绕组总电阻Ra = 0.026Ω，励磁回路的总电阻Rf = 26.3Ω。求：（1）额定运行情况下的电磁功率；（2）额定运行情况下的电磁转矩。 （10分）

解：额定电流： IN = PN /UN = 82000/230 =356.5A (2分)

励磁电流：If = UN / Rf =230/26.3 =8.75 A (2分)

电枢电流 Ia = IN +If =356.5 + 8.75=365.3 A (2分)

(1) PCu=PCua+PCuf= I2aRa*I2f Rf =365.3*365.3*0.026+8.75*8.75*26.3=5484W

电磁功率Pem= PN+ PCu= 82000+5484 =87484 W= 87.5kW (2分)

(2) 电磁转矩 Tem =Pem/ΩN =9.55Pem/nN=9.55*87500/970=861.5 Nm (2分)

4. 一台并励直流发电机，额定功率PN=67kW，额定电压UN=230V，额定转速

nN = 960r/min，额定电流IN=291A，电枢绕组Ra= 0.0271Ω，额定运行时，励磁电流If=5.12A，铁心损耗779W，机械摩擦损耗883W，不计附加损耗和电枢反应影响，试求满载时的电磁功率、电磁转矩和效率。（20分）

解：因为 IN = 291A ，If =5.12 A， Ia = IN +If =291+ 5.12=296.1 A (2分)

(1) Ea =UN + Ia Ra =230 + 296.1*0.0271= 238V (2分)

电磁功率Pem= Ea Ia = 238*296.1 =70472 W= 70.5kW (4分)

(2) 电磁转矩 Tem=Pem/ΩN =9.55Pem/nN=9.55*70472/960=701.1 Nm (4分)

(3) 输入功率P1= Pem+Po= Pem+ PFe+ Pmec=70472+779+883 =72134W (4分)

效率 η = P2/ P1 = PN/ P1=67000/72134=92.9=93% (4分)

5．一台并励直流发电机，额定功率PN =10kW，额定电压UN =230V，额定转速

nN =1450r/min，励磁回路电阻Rf = 215Ω，电枢回路电阻Ra= 0.49Ω，额定负载时,PFe=442W，Pmec=1989W，忽略附加损耗。试求：（1）励磁电流If和电枢电流Ia（2）电磁功率Pem和电磁转矩Tem；（3）电机的总损耗ΣP和效率η。（30分）

解：(1) 额定电流：IN = PN /UN = 10000/230 =43.5A (4分)

励磁电流：If = UN / Rf =230/215 =1.07 A (4分)

电枢电流：Ia = IN +If =43.5 + 1.07 =44.57 A (4分)

(2) PCu= PCua +PCuf = I2aRa*I2f Rf =44.57*44.57*0.49+1.07*1.07*215=1220W

电磁功率Pem= PN+ PCu= 10000+1220=11220 W=11.2kW (4分)

电磁转矩 Tem = Pem/ΩN =9.55Pem/nN =9.55*11200/1450 =73.8 Nm (4分)

(2) 电机的总损耗：ΣP = PCua+PCuf + PFe+ Pmec+ Pad= PCu + PFe+ Pmec

= 1220+442+1989=3651W (5分)

输入功率：P1= PN + ΣP = 10000+3651 =13651W (2分)

效率：η = P2/ P1 = PN/ P1=10000/13651=73.3=73.3% (3分)

1. 一台并励直流发电机额定数据如下：PN＝18kW，nN=1480 r/min，UN＝230V，

ηN＝85.6%，电枢总电阻Ra=0.16Ω，励磁绕组电阻Rf =65Ω，

求：（1）IN、INa、INf ；

（2）额定运行时的输入功率 P1；

（3）铜损耗Pcu和电磁功率Pem。（18分）

解：（1）IN= PN / UN =18000/230=78.3A

INf = UN / Rf =230/65 =3.5A

INa = IN +INf =81.8 = 82 A

（2）额定运行时的输入功率：P1= P2 /ηN = PN /ηN = 18kW/0.856=21 kW

（3）铜损耗： PCu = PCua + PCuf =Ia2Ra + If 2Rf = 82*82*0.16 +3.5 *3.5 *65 =1872W

电磁功率：Pem = P2+ PCu = 18000+1872 =19872 W=20kW

二、根据并励直流电动机额定数据，计算：额定电枢电流INa、电磁功率Pem、额定转

矩TN、电磁转矩Tem、空载转矩To。

一台并励直流电动机额定数据如下：PN＝96kW，nN＝500r/min，UN＝440V，

额定电流IN＝255A；额定励磁电流INf ＝5A；电枢总电阻Ra＝ 0.078Ω，求：

（1）额定电枢电流INa；（2）电磁功率Pem；（3）负载转矩T、电磁转矩Tem、空载转矩TO。 (20分)

解：（1）额定电枢电流：I N a= IN–I N f = 255 – 5 = 250 (A) （4分）

（2）电磁功率Pem=Ea I a = (U – Ia Ra)* I a =(440–250*0.078)*250

=105.12kW （4分）

（3）负载转矩T2 = P2/ΩN =9.55PN/nN=9.55*96000/500=1833.6Nm （4分）

电磁转矩Tem=Pem/ΩN=9.55Pem/nN=9.55*105120/500=2007.8Nm （4分）

空载转矩To= Tem –T2 = 2007.8–1833.6 = 174.2 Nm （4分）

2. 一台并励直流电动机，额定数据如下：PN=17kW，UN=220V，IN=88.9A，Rf = 181.5Ω

nN =3000r/min，Ra = 0.0896Ω，。若忽略电枢反应的影响，当电动机拖动额定的恒转矩负载运行时，电枢回路突然串入一电阻R = 0.15Ω，试求：（1）串入电阻瞬间，电动机的电枢电流和转速；（2）稳定运行后电动机的电枢电流和转速。（20分）

解： IfN = UN/ Rf =220/ 181.5=1.21A IaN = IN – IfN =88.9–1.21=87.7A （4分）

因为nN= （UN–RaIaN） / CEXXXXXN

所以 CEXXXXXN=（UN–RaIaN）/nN=（220–87.7*0.0896）/3000=0.0707 （4分）

（1）串入电阻R = 0.15Ω瞬间，电动机拖动额定的恒转矩负载运行，TL = TN，

因为转速不能突变，n= （UN / CEXXXXXN）–(Ra+R) Ia / CEXXXXXN=3000 r/min

Ia =(UN– n CEXXXXXN)/ (Ra+R)=(220–3000*0.0707)/(0.0896+0.15)=32.97A （4分）

【或者：因为转速不能突变，Ea =EaN , EaN=UN–IaNRa= UN–Ia（Ra+R）

所以由 Ia= IaNRa/（Ra+R）=87.7*0.0896/(0.0896+0.15)=32.97A 】

（2）电动机进入稳定运行后：TL= TN 不变，

Tem 不变，UN不变，磁通不变，所以Ia也不变，Ia= IaN=87.7A （4分）

n=【UN–(Ra+RB) I a】/ CEXXXXXN

=【220 –(0.0896+0.15) *87.7】/0.0707 =2815 r/min （4分）

3. 一台并励直流电动机，PN =7.5kW，UN = 110V，IN = 82.2A，nN =1500r/min，Ra = 0.1014Ω，Rf = 46.7Ω。忽略电枢反应的影响，试求：（1）电动机的电枢电流Ia = 60A时的转速；（2）假若负载转矩不随转速而改变，现将电动机的主磁通减少15%，求达到稳定状态时的电枢电流及转速。（20分）

解： IfN = UN/ Rf =110/ 46.7=2.36A IaN = IN – IfN =82.2–2.36=79.8A （4分）

因为nN= （UN–RaIaN） / CEXXXXXN

所以 CEXXXXXN=（UN–RaIaN）/nN=（110–79.8*0.1014）/1500=0.068 （4分）

（1）n = （UN–RaIa） / CEXXXXXN =（110–60*0.1014 / 0.068=1528 r/min （4分）

（2）TL= TN 不变，Tem 也不变，但是磁通减少15%，XXXXX=0.85XXXXXN

因为：Tem= CTXXXXXNIaN= CTXXXXXIa XXXXXNIaN=XXXXXIa

Ia =XXXXXNIaN/XXXXX =XXXXXNIaN/0.85XXXXXN=79.8/0.85=93.9A （4分）

因为：CEXXXXXN=0.068，CEXXXXX=CE（0.85XXXXXN）=0.85*0.068 =0.058

n= （UN–RaIa） / CEXXXXX =（110–0.1014*93.9）/0.058=1732 r/min （4分）

2.一台并励直流电动机额定数据如下：PN＝96kW，nN＝500 r/min，UN＝440V，

额定电流IN＝255A；额定励磁电流INf ＝5A；电枢总电阻Ra＝ 0.078Ω，

求：（1）额定电枢电流INa；

（2）电磁功率Pem；

（3）额定转矩TN、电磁转矩 Tem、空载转矩To。

解：（1）额定电枢电流：INa = IN －INf =255－5 = 250A

（2）电磁功率：Pem = EaIa=(U－IaRa) Ia=(440－250*0.078)*250=105 kW

（3）额定转矩： TN = PN/ΩN = 9.55 PN /nN = 9.55*96000/500=1833 Nm

电磁转矩：Tem = Pem/ΩN = 9.55 Pem /nN = 9.55*10500/500=2005 Nm

空载转矩： To= Tem –TN =2005－1833 = 171.9 Nm

三、根据三相异步交流电动机已知数据，计算：额定转差率sN、转子频率f2、总机械功率PMEC、电磁功率Pem、转子铜损耗Pcu2、空载转矩T0 、输出转矩T2、电磁转矩Tem。

1. 一台三相异步电动机，PN =75kW、额定电压UN =3000V、额定电流IN =18.5A、cosφN = 0.87、额定频率fN=50Hz、额定转速nN =975r/min，试问：（1）电动机的极数2p是多少？（2）额定负载下的转差率sN是多少？ （3）额定负载下的额定效ηN是多少？（12分）

解：（1）因为额定转速nN =975r/min，所以同步转速n1 =1000r/min

n1 =60f / p p =60 f / n1 =60*50/1000=3 电动机的极数2p=6（极）（4分）

（2）sN = (n1－nN) / n1 = (1000-975)/1000=0.025 （4分）

（3）ηN= PN /√3 UNIN cosφN = 75000/1.732*3000*18.5*0.87=0.8968=89.68% （4分）

2. 一台三相异步电动机，当电源频率f = 60Hz、额定转速nN =1650r/min，试问：（1）电动机的极数2p是多少？（2）若改用f = 50Hz的电源（假设额定转差率sN不变），额定转速nN 是多少？ （16分）

解：（1）因为额定转速nN =1650r/min，所以同步转速n1 =1800r/min

n1 =60f / p p =60 f / n1 =60*60/1800=2 电动机的极数2p = 4（极）（4分）

（2）sN = (n1－nN) / n1 = (1800-1650)/1800=0.083；（4分）

假设额定转差率sN不变，若改用f = 50Hz的电源

p = 2，f =50Hz，n1 =60f / p =1500 r/min （4分）

nN = (1－sN) n1 =（1－0.083）×1500 = 1375 r/min（4分）

3. 异步电动机的铭牌上标明nN =2780r/min、fN=50Hz、试问：（1）电动机的磁极对数p

是多少？额定转差率sN又是多少？（2）若铭牌上标明nN =1710r/min，则该电动机

的额定频率fN是多少？额定转差率sN又是多少？（16分）

解：（1）因为额定转速nN =2780r/min，fN=50Hz，所以同步转速n1 =3000r/min

n1 =60f / p p =60 f / n1 =60*50/3000 = 1； （4分）

sN = (n1－nN) / n1 = (3000－2780)/3000=0.073； （4分）

（2）因为额定转速nN =1710r/min，所以同步转速n1 =1800r/min，p =2

n1 =60f / p fN= p n1/60=2*1800/60=60Hz （4分）

sN = (n1－nN) / n1 = (1800-1710)/1800=0.05； （4分）

1. 已知一台三相异步电动机，输入功率P1=8.6kW，定子铜损耗PCu1=425W，铁损耗

PFe=210W，转差率s =0.034，试求：（1）电磁功率Pem；（2）转子铜损耗PCu2；（3）

总机械功率PMEC。（18分）

解：（1）电磁功率： Pem= P1－PCu1－PFe=8600－425－210=7965W （6分）

（2）转子铜损耗：PCu2= s Pem=0.034×7965=270.8W （6分）

（3）总机械功率：PMEC=（1－s）Pem=（1－0.034）×7965=7694.2W （6分）

2. 有一台三相异步电动机，额定功率PN =17.2kW、额定频率fN = 50Hz、2p=4，额定

电压UN =380V、额定电流IN=33.8A，定子绕组为Y联接，额定运行时的各项损耗

分别为，定子铜损耗PCu1 = 784W、转子铜损耗PCu2 = 880W、铁损耗 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 /√3=274.9/1.732=158.7A （2分）

2. 三相变压器额定容量为SN ＝125kVA，额定电压为10kV/0.4kV，额定频率为50Hz，

Y,d 联结，高压绕组匝数N1＝3300。试求：（1）高压侧和低压侧的额定电流I1N、

I2N； （2）高压侧和低压侧的额定相电流I1Np、I2Np； （3）高压侧和低压侧的

额定相电压U1Np、U2Np；（4）低压绕组匝数N2。

解：（1）SN=√3I1NU1N = √3I2NU2N?

I1N= SN/√3 U1N =125/（1.732*10）=7.2A；I2N= SN/√3 U2N =125/（1.732*0.4）=180A

（2）Y,d 联结，I1Np =I1N=7.2A；I2Np =I2N/√3=180/1.732=104.2A

（3）Y,d 联结，U1Np =U1N/√3=10/1.732=5.77kV；U2Np =U2N=0.4kV；

（4）Y,d 联结，k= U1N/√3 U2N=10/(1.732*0.4)=14.4；N2= N1/k=3300/14.4=229匝

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