21秋西电《电机与拖动》课程模拟试卷（一）答案

青青

考试时间：90分钟

一、填空题（每空1分，共30分）
1、电机是一种进行能量传递或机电能量转换的电磁机械装置，将电能转换为机械能的是      ，将一种等级的电能转换为另外一种等级的电能的是       ，将机械能转换为电能的是       。
答案：电动机、变压器、发电机

2、三相电力变压器根据铁心结构可以分为     变压器和       变压器两种。
答案：心式、组式

3、一台三相四极异步电动机，额定转速是1440r／min，若电源频率是50Hz，则电动机的同步转速是              ，额定转差率为       ；极对数为3的同步电动机通以60Hz的交流电，其转速为        。
答案：1500r/min、 0.04、1200r/min

4、评价直流电动机调速性能的指标主要有         ，         和           。
答案：调速范围、静差度（或静差率）、调速的平滑性

5、一台他励直流电动机采用电动机惯例，当P1>0，PM<0时，电动机运行于     状态，当Ea>UN，n>0时，运行于          状态。
答案：制动、正向回馈制动运行

6、一台单相变压器的原边绕组匝数100匝，副边绕组匝数50匝，当原边加220V频率50Hz的电压时，电流为10A，副边输出的电压是      V，频率     Hz，电流是      A。
答案：110、50、20

7、步进电机是一种将         转换为                        的控制电机。某三相步进电机，驱动脉冲频率为50Hz，转子齿数为4，以单三拍方式运行，其步距角是         ，转速是         ；齿数为20，以双三拍方式运行，其步距角是         ，转速是         ，以六拍方式运行，其步距角是         ，转速是         。
答案：电脉冲信号、相应的角位移或线位移、30°、250r/min、6°、50r/min、3°、25 r/min

8、调节同步电机的          可以调节它的无功功率；为了改善电网的功率因数，同步电动机都运行在        状态；不带负载专门用来改善电网功率因数的同步电动机称为         。
答案：励磁电流、过励、补偿机（调相机）

9、直流电动机的工作点在第    象限和第    象限时电动机工作在制动状态，在第三象限时电动机工作在               状态。
答案：二、四、反向电动

二、计算题（共30分）
1.        （6分）一台并励直流电动机，额定数据为：PN＝10kW、UN＝440V、ηN＝90%、nN=1500r／min，电枢绕组的总电阻Ra＝0.25Ω，试问：
（1）        直接起动时，起动电流为多少?
（2）        若限制起动电流为额定值的2倍，应在电枢中串接的起动变阻值为多少?

答案与解析：
（1）      （2分）
（2）  因为  ， 所以：
   （2分）
根据题意，假定串入电阻为 ，则：
     （2分）
2.        (7分)某三相绕线式感应电动机的额定数据如下：PN=7.5kW，UN=380V，IN=15.1A，nN=1450r/min，M=2.0。试求：
(1)临界转差率和最大转矩
(2)该机的固有起动转矩倍数

答案与解析：
（1） 额定转差率                 （1分）
临界转差率         （1分）
额定转矩                                （1分）
最大转矩                        （1分）
（2）电动机的固有机械特性                          （1分）                  
n=0时，S=1，得固有起动转矩：   （1分）
固有起动转矩倍数                     （1分）

3.        （17分）一台三相电力变压器的额定容量SN=750kVA，额定电压U1N/U2N=10000/400V，Y/Y连接。已知每相短路电阻Rk=2.10，Xk=5.38。该变压器一次绕组接额定电压，二次绕组接三相对称负载运行，负载为Y接法，每相负载阻抗为ZL=0.30+j0.08。计算：
(1)变压器一次、二次侧电流（线值）；
(2)二次绕组电压（线值）；
(3)电压变化率

答案与解析：（1）简化等效电路如右图所示（3分）
变压器的变比        （2分）
      负载阻抗              ，  （1分）
折算值                。             （1分）
从原边看进去每相总阻抗  （1分）
那么一次侧电流（相值）       （2分）
一次侧电流（线值）：因为Y形接法时相电流与线电流相等，所以 （2分）
二次侧电流（相值等于线值）        （2分）
（2） 二次绕组线电压         （2分）
电压变化率           （2分）

三、简答题（共40分）
1、右图为一个变压器的连接图，用相量图判断其联结组号。另有一个变压器的联接组号为Y/Y-6，画出其相量图和联接图（标出12个连接端口）。（10分）





答案：右图对应的相量图（3分）如图1所示，根据相量图判断其联结组号为Y/D-11（2分）。联结组号为Y/Y-6的变压器相量图和连接图分别如图2（3分）和图3（2分）所示。

图1  Y/D-11相量图         图2  Y/Y-6相量图        图3  Y/Y-6连接图

2、直流电动机的制动方法有哪些？（6分）
答案：直流电动机的制动方法有：能耗制动、反接制动和回馈制动。

3、简述交流伺服电动机的工作原理。（10分）

答案：交流伺服电动机有两相在空间垂直分布的绕组，一相绕组作为励磁绕组，接至单相交流电源Uf上；另一相作为控制绕组，输入控制电压Uc。工作时，两相对称绕组中通入两相电流，将在空间中产生椭圆形旋转磁场，在闭合的转子绕组中产生感应电动势和感应电流，转子电流与磁场相互作用，使电枢线圈受到电磁力f，在此电磁力所产生的电磁转矩T的驱动下，转子带动生产机械负载沿T的方向旋转起来。保持励磁绕组的电压不变，改变控制电压的幅值、相位或同时调整幅值和相位会影响旋转磁场的合成磁动势，进而可以控制转子的转速。

4、同步电机有哪几种运行状态？同步电机运行于哪一种状态主要取决于什么？（8分）

答案：同步电机有三种运行状态：发电机，电动机和补偿机。
      同步电机运行于哪一种状态主要取决于定子内圆表面的定子、转子合成磁场与转子主磁场的相对位置，即定子合成磁场轴线与主磁场轴线的夹角，用电角度表示，称为功率角。

5、三相感应电动机负载运行时主磁通在定、转子绕组中感应电动势的频率一样吗？两个频率之间数量关系如何？画出T形等效电路图并阐述附加电阻的物理意义。（6分）

答：定子感应电动势和转子感应电动势的频率不一样；其数量关系为f2=Sf1 。
    T形等效电路图如下图所示。
    物理意义：附加电阻上的功耗就等于电动机定子传到转子的电磁功率中转化成机械功率的部分。