电机及电力拖动.docx
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电机及电力拖动
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,η=,求额定电流IN。
3.一直流发电机,已知PN=90kw,UN=230V,nN=1450r,η=,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=×102wb,电枢总导体数N=152,求当转速n=1200r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的并励发电机,在75℃时的电枢回路电阻Ra=Ω,励磁绕组电阻Rf=Ω,额定负载时励磁回路串入调节电阻Rpf=Ω,电刷压降2ΔUb=2V,铁耗和机械损耗pfe+pΩ=,附加损耗ps=。
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=Ω,电刷接触压降2ΔUb=2V,励磁回路总电阻Rrf+Rpf=110Ω,附加损耗ps=,效率η=。
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,并已知Ra=Ω。
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*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,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=35kv/,铁心的有效截面积SFe=1120cm,铁心中最大磁通密度Bm=,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,一次侧匝数相等,但空载电流I01=2I02。
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。
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=/,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=、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=6000v,f=50Hz,一、二次绕组的电阻和漏抗为R1=Ω,R2=Ω,X1=Ω,X2=Ω,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=(滞后)和cosφ2=(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=Ω,X1=Ω,R2=Ω,X2=Ω,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=10000v,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=;(3)计算满载及cosφ*2=(滞后)时的ΔU、U2及ƞ;(4)计算最大效率ƞmax。
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,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,*Zk
(1)=,第二台为*3200kVA,6000V,Zk
(2)=,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=35kv/。
第一台为1250kvA,*Zk
(1)=%,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,/,Y,yn0*联结的三相双绕组变压器,Zk=。
现将其改成/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,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*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=,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,定子铜耗为425w、铁耗为210w,转差率s=,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,三角形接法,已知cosφNN=380v,fN=50Hz,PN=,=,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=,功率因数cosφ=,定子每相电阻R1=Ω,每抗电流X1=Ω,转子每相电抗X2=Ω,绕组因数Kw1=,Kw2=,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=,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Rr2X。
12.一台三相绕线式感应电动机,UN=380v,fN=50Hz,星形接法,nN=1440r,已知=Ω,X1=R1=Rr2X=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~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,I1N=148A,ηN=%,cosφ=,λm=,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Ω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=,ηN=%,nN=1450r,Ist=7,Tst=K=,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*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,E2N=243V,I2N=110A,设起动时负载转矩为Tz=,最大允许的起动转矩Tst1=,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,E2N=163V,I2N=,Tst1=,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=Ω,nN=1485r,负载转矩保持额定值不变,要求把转速下降到1050r,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,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Ω,负载转矩为,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,λm=,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,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=,cosφN=(滞后),Xt=Ω(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=,cosφN=(滞后),每相同步电抗Xd=Ω,Xq=Ω,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*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=,Xt=Ω,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*上吸取cosφ=的电功率2000kw,今装一台同步电动机,容量为720kw,效率为,求功率因数提高为时,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=(滞后)。
今欲新装一台500kw,cosφ=(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(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(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?
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