《电力机车电机》复习题.docx

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《电力机车电机》复习题

《电力机车电机》题库

一、填空题

1、电机是根据电磁感应原理完成能量之间相互转换的装置。

（选择）

2、直流电机的可逆性是指一台直流电动机既可以作为发电机用，又可以作为电动机用的特性。

3、直流电机的定子由机座、主磁极、换向极、电刷装置、前后端盖等组成。

4、直流电动机大多采用的励磁方式是串励。

5、直流电动机的电气制动方法有：

反接制动、能耗制动和回馈制动。

6、降低电机稳定温升的方法：

降低电机的各种损耗；提高电机的散热能力。

7、根据通风器安装位置不同，牵引电动机的通风方式分为强迫通风和诱导通风。

（选择）

8、牵引电动机常用的电工材料有导电材料、导磁材料和绝缘材料。

9、电机按用途和结构特点分为交流电机、直流电机和控制电机。

（选择）

10、额定小时功率是指牵引电动机在规定的通风条件下，从实际冷态开始运行1小时，各部件温升不超过允许值时，电动机轴上输出的有效机械功率。

11、由同一种或几种绝缘材料通过一定的工艺而组合在一起所形成的结构称为绝缘结构。

12、电机的损耗引起发热而使电机温度升高，当电机的温度高于周围介质温度时，热量开始向周围介质散发，称为电机的散热。

13、如果电机中带电部件与机座、铁芯等不带电的部件之间的绝缘状态被破坏，就叫做电机“接地”。

14、绝缘材料分为A、E、B、F、H、C六级。

（选择）

15、如果电机中电位不同的带电部件之间的绝缘状态被破坏就叫做“短路”。

16、电机按能量转换方式分为发电机、电动机、换流机、变频机和变

17、直流电机由定子、转子和空气隙组成。

18、直流电机的转子由电枢轴、电枢铁芯、电枢绕组、换向器和风扇等组成。

19、火花分为1级、1.25级、1.5级、2级和3级。

20、根据冷却空气进入电机内部所依靠的力量，牵引电动机的通风方式分为自通风和独立通风。

21、牵引电动机常用的导电材料有导线、梯形铜排、电碳制品。

22、根据冷却空气在电机中的主要流通方向，牵引电动机的通风方式分为轴向通风、径向通风和轴向-径向混合通风。

（选择）

23、牵引电动机的绝缘结构主要有：

匝间（层间）绝缘、对地绝缘等。

24、直流电机的电枢绕组是由嵌放在电枢铁芯槽中的许多线圈按一定的规律连接起来而构成的线圈的组合。

*****25、变压器是在法拉第电磁感应原理的基础上设计制造的一种静止的电气设备，它可以将输入的一种等级电压的交流电能变换成同频率的另一种等级电压的交流电输出。

26、变压器由器身、油箱及其他附件组成。

27、对变压器油的要求是介质强度高、燃点高、黏度小、杂质含量少，无水分。

28、变压器按冷却方式分干式变压器和湿式变压器。

29、牵引变压器的作用是用来将接触网上取得的25kV高电压降为机车各电路所需的电压。

30、为了防止变压器运行或试验中由于静电感应作用在铁芯或其他金属构件上产生悬浮电位，造成对地放电，铁芯及所有金属构件都必须可靠接地。

31、变压器绕组引线均用裸铜排制成，引线和绕组出头的焊接采用电阻焊接。

32、异步电动机的定子由定子三相对称绕组、定子铁芯、机体等组成。

33、三相异步电动机的工作特性有转速特性、转柜特性、定子电流特性、功率因素特性、效率特性和机械特性。

34、实现三相异步电动机反转的方法是改变电源三相供电相序。

35、劈相机的作用是将主变压器辅助绕组供给的单相电源“劈成”三相，向辅助系统所有三相异步电动机供电。

36、变压器的保护装置主要有储油柜、油位表、吸湿器、信号温度计、油流继电器、压力释放器等。

37、变压器的作用有变压、稳流、滤波和传递电信号。

38、交流磁通在变压器铁芯中会引起涡流损耗和磁滞损耗，使铁芯发热。

39、变压器按结构分为心式变压器和壳式变压器。

40、变压器的连接组别用时钟表示法来确定。

41、平波电抗器的作用是稳流和滤波。

42、为了保证变压器安全可靠地运行，变压器绕组必须具有足够的电气强度、耐热强度、机械强度和良好的散热条件。

43、异步电动机的转子由转子铁芯、转子绕组、转轴、风扇等组成。

44、三相异步电动机的调速方法有变极调速、变频调速和变转差率调速。

二、判断题

（）1、直流电机的极距是指相邻两异性磁极中心线在电枢表

面所跨过的距离。

（）2、直流电机的电枢磁场是指电机负载运行时，由电枢电流

产生的磁场。

（）3、直流发电机的运行特性是指发电机在恒定转速运行时，端电压、负载电流、励磁电流三个参数之间的任意两个参数之间的关系。

（）4、抱轴悬挂是指牵引电动机一侧通过滑动轴承抱在机车的

轮轴上，另一侧通过吊挂装置悬挂在车体上。

（）5、直流串励电动机的机械特性是指当电压为额定值时，电动机的电磁转矩与电机转速之间的关系

）6、磁场削弱系数是指磁场削弱时励磁绕组的磁势与满磁场

时励磁绕组的磁势之比。

（）7、换向周期是指从换向开始到换向结束所经过的时间。

（）8、直流电机正、负电刷之间形成一股强烈的环行电弧，同

时伴有闪光和巨响，这种现象称为环火。

（）9、当发热体经过较长时间，温度升高到一定数值后，产生

的热量与散发的热量接近相等时，物体的温度不再升高，达到稳定状态，此时的温升称稳定温升。

（）10、第一节距Y1是指一个元件的两个有效边在电枢表面所

跨过的距离。

（选择）

（）11、电刷应置放在磁极中心线对应位置。

（）12、电枢反应是指电机负载运行时，电枢磁场对主磁极磁

场的影响。

（）13、架承式悬挂是指将牵引电动机完全固定在转向架上。

（）14、直流串励电动机的转矩特性是指当电压为额定值时，

电动机的电磁转矩与电枢电流之间的关系。

（）15、电动机由静止状态达到正常运转状态的过程称为电动

机的起动过程。

（）16、换向过程是指旋转的电枢元件从一条支路经过电刷进

入另一条支路时，元件中的电流方向发生改变的过程。

（选择）

（）17、电枢反应电势是指换向元件切割电枢磁场而产生的电

势。

（）18、当发热体经过较长时间，温度升高到一定数值后，产

生的热量与散发的热量相等，物体的温度不再升高，达到稳定状态，此时的温升称稳定温升。

**********

（）19、变压器是在法拉第电磁感应原理的基础上设计制造的

一种静止的电气设备，它可以将输入的一种等级电压的交流电能变换成不同频率的另一种等级电压的交流电输出。

（）20、变压器按冷却方式分风冷式变压器和油浸式变压器。

（）21、变压器由器身、油箱及其他附件组成。

（）23、为了保证变压器安全可靠地运行，变压器绕组必须具

有足够的电气强度、耐热强度、机械强度和良好的散热条件。

（）24、变压器的保护装置主要有储油柜、油位表、吸湿器、

信号温度计、油流继电器、压力释放器等。

（）25、异步电动机的转子由转子铁芯、转子绕组、转轴、风

扇等组成。

（）26、变压器的作用是变压、稳流、滤波和传递电信号。

（）27、交流磁通在变压器铁芯中会引起涡流损耗和磁滞损耗，

使铁芯发热。

（）28、变压器按结构分为心式变压器和壳式变压器。

（）29、变压器的连接组别用时钟表示法来确定。

（）30、劈相机的作用是将主变压器辅助绕组供给的单相电源

“劈成”三相，向辅助系统所有三相异步电动机供电。

）31、为了防止变压器运行或试验中由于静电感应作用在铁

芯或其他金属构件上产生悬浮电位，造成对地放电，铁芯及所有金属构件都必须可靠接地。

（）32、变压器绕组引线均用裸铜排制成，引线和绕组出头的

焊接采用电弧焊接。

（）33、异步电动机的定子由定子三相绕组、定子铁芯、机体

等组成。

（）34、三相异步电动机的工作特性有转速特性、转柜特性、

定子电流特性、功率因素特性、效率特性和机械特性。

（）35、平波电抗器是串接在牵引电动机回路的电感装置，可

用来减小整流电流的脉动，以改善牵引电动机的换向和限制过高温升。

（选择）

（）36、变压器空载运行是指原边绕组接电源，副边绕组开路

（I2=0）的状态。

（）37、变压器的变压比是指原边绕组感应电动势E1与副边绕

组感应电动势E2之比。

（选择）

（）38、在任何瞬间，变压器的原、副边绕组电动势极性相同

的两个对应端点称为变压器绕组的同名端。

（）39、理想变压器是指绕组的电阻、铁心的损耗忽略不计，

磁路不饱和且没有漏磁通的变压器。

（）40、变压器负载运行是指原边绕组接电源，副边绕组接负载的状态

（）41、交流绕组是指由嵌放在定子铁心槽中的许多线圈按一

定的规律连接起来而构成的三相定子绕组。

（）42、当三相异步电动机的外加定子电压及频率不变时，电

磁转矩与转差率之间的变化规律称为三相异步电动机的机械特性。

（）43、交流绕组的线圈节距是指线圈的两个有效边在定子铁

心内表面的跨距。

三、简答题

1、简述牵引电动机的工作特点。

（选择）

（1）使用环境恶劣。

（2）外形尺寸受限制。

（3）动力作用大。

（4）换向困难。

（5）负载分配不均匀。

2、电机环火有何危害？

（1）强烈的电弧会灼伤换向器表面和电刷。

（2）造成电机“飞弧”。

（3）造成电机“扫膛”。

（4）使电动机运行状态变为发电机运行，使轮、轨接触面严重擦伤。

3、简述单叠绕组的连接规律。

（1）一个元件的始、末两端分别连接在相邻的两个换向片上。

（2）两串联的元件，前元件的末端与后元件的始端连在同一换向片上。

（3）每一元件连接后向右跨过一个虚槽、一个换向片。

（4）最后一个元件的末端与第一个元件的始端共同连接于换向片1，整个绕组为一闭合回路。

4、单叠绕组的特点

（1）一个磁极下的元件串联成一条支路，绕组的并联支路数恒等于磁极数2a2p。

（2）电机电势等于支路电势，电枢电流为支路电流之和。

UUi，Ia2ai。

（3）电刷位置必须置于主极中心线上，电刷数等于磁极数。

5、脉流牵引电动机换向元件中会产生哪些电势？

直流部分会产生以下电动势：

（1）电抗电势er

（2）电枢反应电势ea

（3）换向电势ek

交流部分会产生以下电动势：

（1）交流电抗电势er~

（2）交流换向电势eK~（3）变压器电势et

6、直流电机的电枢反应性质？

（选择）

（1）电枢反应使气隙磁场产生畸变，每一个主磁极下一半增强，一半减弱；

（2）电枢反应使物理中性线偏离几何中性线；

（3）磁路不饱和时，电枢反应虽然使气隙磁场产生畸变，但每一主磁极下的磁通不变。

磁路饱和时，电枢反应使每一主磁极下的磁通减少。

7、直流电机电枢反应有何危害？

（1）电枢反应使气隙磁场产生畸变，容易引起电位火花；

（2）电枢反应使物理中性线偏离几何中性线，容易产生电磁火花；

（3）磁路饱和时，电枢反应使每一主磁极下的磁通减少，使感应电动势和电磁转矩减小，电机功率下降。

8、简述直流电机的特点。

（选择）

优点：

（1）启动性能好；

（2）调速性能好。

缺点：

（1）结构复杂；

（2）消耗较多的有色金属，成本高；（3）运行中易出故障，维修量大；（4）功率偏小，效率偏低。

9、如何快速判断直流电机的火花等级?

火花等级

电刷下火花情况

换向器表面情况

电刷情况

1

无火花

良好

良好

1.25

有火星冒出

良好

良好

1.5

有轻微火花

有黑痕，可擦掉

有轻微灼痕

2

有强烈火花

有黑痕，擦不掉

没有烧焦

3

有强烈火花

有黑痕，擦不掉

烧焦

10、简述改善脉流牵引电动机换向的方法。

（1）设置换向极

（2）减小电抗电势e的数值

（3）增加换向回路的电阻

（4）减小变压器电势和交流电抗电势

（5）改善交流换向电势e。

的相位

（6）用et来抵消er~和eK~

11、简述脉流牵引电动机个别传动的特点

优点：

当一台牵引电动机发生故障时，可以单独切除，并充分利用了机车下部空间。

缺点：

各轮轴间没有直接的机械联系，个别轮对容易空转，从而使机车的粘着牵引力降低。

12、牵引电动机必须满足的要求

（1）应有足够的启动牵引力和较强的过载能力。

（2）具有良好的调速性能。

（3）换向可靠。

（4）各部件应具有足够的机械强度，以保证电机在最恶劣的运行条件下可靠工作。

（5）牵引电动机的绝缘必须具有很高的电气强度，并具有良好的防潮和耐热性能，以保证电机有足够的过载能力，并在寿命期限内可靠地工作。

（6）牵引电动机的结构应充分适应机车运行和检修的需要

（7）必须尽可能地降低牵引电动机单位功率的重量，使电磁材料和结构材料得到充分利用。

13、串励牵引电动机具有的特点（选择）

（1）自调节性能好；

（2）功率利用高；

（3）负载分配比较均匀；

（4）电压波动对牵引电动机工作的影响较小；

（5）防空转性能差。

14、防止牵引电动机环火的措施（问答）

（一）在电机设计方面采取的措施

1、限制换向器表面单位长度的电位差和最大片间电压。

2、采用适当的主极极靴的形状。

3、选择适当的极弧系数。

4、加装补偿绕组。

1、。

2、

3、

（二）在电机结构和线路方面采取的措施换向器前端云母环3度面露出部分用耐弧性能好的绝缘材料

在电机刷盒侧壁与刷架圈之间设放电间隙。

采用快速动作断路器。

15、对变压器油的要求介质强度高；着火点高；粘度小；杂质含量尽可能少；无水分

16、主变压器的特点

1、绕组多；

2、电压波动范围大；

3、负载变化大；

4、耐振动；

5、对阻抗电压要求高；

6、重量轻、体积小，用铜多

17、异步电动机有何特点？

优点：

结构简单，坚固耐用，使用方便，运行可靠，效率高易于制造和维修，价格低廉。

缺点：

调速、起动性能差，功率因数低。

18、异步电动机三相绕组合成磁势有哪些性质？

（1）三相合成磁势在任何瞬间保持着恒定的振幅，它是单相脉振磁势振幅的1.5倍；

（2）三相合成磁势的转速仅决定于电流的频率和电机极对数；

（3）当某相电流达到最大值时，合成磁势波的振幅就与该相绕

组的轴线重合；

（4）合成磁势的旋转方向决定于电流的相序。

（选择）

19、对于一台已经制成的变压器，如何判断其绕组的同名端？

（问答）操作：

如下图所示，1、2两端接电源，再用一根导线将2、4两

端短接。

然后用电压表分别测量1、3两端和3、4两端的电压。

判断：

若U13U12U34则1和3为同名端；若U13U12U34则1和4为同名端。

20、三相交流牵引电动机的优点

1、结构简单、牢固，维修方便：

没有电刷和换向器；

2、功率大、体积小、重量轻；

3、有良好的牵引性能；

4、节省电器设备，操作简便；

5、可以得到更高的功率因数和更小的电网谐波干扰电流。

21、如何判断下图中绕组的同名端?

A—-

3假设酬i为正「则乂端为

；2、艰据电诫方向共断出磁通方

X

―

〉向向下.

氣抿据磁通方向向下丿可判断

<1*.4_

_一一.

5出裏端为正」则=端为负©

'R

1

J4所以為与£足同笔端L

四、计算题

例1、一台四极并励发电机，Pn=82kW,Un=230V,nN=970r/min,75°C时电枢回路电阻为Ra0.0314,额定负载时励磁回路电阻为

Rf26.3，铁心损耗及机械损耗PFep2.3kW，附加损耗Ps0.005Pn，试求额定负载时电机的电磁功率、电磁转矩、输入功率和效率。

解:

额定电流

INPn821°356.5（A）

Un23°

励磁电流

Un23°

IfN8.74（A）

Rf26.3

电枢电流

IaNINIf356.58.74365.2（A）

感应电动势EaUnIaNRa230365.20.0314241.4（V）

电磁功率

PmEalaN241.4365.288.2（kW）

电磁转矩

p882

Tm9550』955°868（Nm）

nN97°

输入功率

PPmPFepPs

88.22.3

0.005829°.91（kW）

或

P1NP2N

P

l~2N（Pcuf

PcuaPFe

P

Ps）

P1N

820008.74

2

2

26.3347.76

0.0314

2.3

0.0058200090.9（kW）

效率

F2

—100%

Pn

82

100%

100%

90%

F

F

90.91

直療垸电机功率凉程图

例2、一台四极并励电动机，RN=82kW,Un=230V,nn=970r/min,75°C时电枢回路电阻为Ra0.0314,额定负载时励磁回路电阻为

Rf26.3，铁心损耗及机械损耗PFep2.3kW，附加损耗Ps0.005Pn，试求额定负载时电机的电磁功率、电磁转矩、输出功率和效率。

解:

额定电流

Rn

Un

3356.5（A）

230

励磁电流

If

Un

Rf

230

莎874（A）

电枢电流

IaNIN

If

356.5

8.74347.76（A）

感应电动势

EaN

Un

230347.760.0314219.08（V）

电磁功率

EaNIaN

219.08

347.7676.19（kW）

pNPcufPcua

pNIfNRfIaNRa

82000

8.742

电磁转矩

9550Pm

nN

9550

7619749.8（Nm）

970

输出功率Pn巳nPm（PFePPs）

直療电动机功率垃程图

或PNl~2NpNPpN（PcufPcuapFePPs）

22

PN820008.7426.3347.760.03142.30.005PnPN73.52（kW）

效率P100%P2N100%100%89.7%

RRn82

例3、一台并励直流电动机，PN=7.5kW,Un=110V,IN=82.2A,

nN=1500r/min。

电枢回路电阻为Ra0.1014，额定负载时励磁回路电阻为Rf46.7，忽略电枢反应的影响，试求额定输出转矩、额定电磁转矩、理想空载转速、空载电流和实际空载转速。

解:

额定输

出

转

矩

即

为额

定负载转矩

Tln9550Pn

9550

7.5

47.75（N

m）

nN

1500

励磁电流1

Un

f—

2.4（A）

Rf

46.7

电枢电流1

aN1N

If

82.2

2.4

79.8（A）

感应电动势

EaN

Un

1aNRa

110

79.80.1014

101.9（V）

电磁功率F

‘MEaN

1aN

101.9

79.8

8.132（kW）

感应电动势系数CeEa10190.068

nN1500

空载转矩T0

TmTn51.77

47.75

4.02（Nm）

电磁转矩系数

Ct

9.55Ce

9.55

0.0680.649

空载电流l°N

T0

4.02

6.19（A）

Ct

0.649

实际空载转速

n。

-10NRa

n0—

-1618

6.190.1014

1609（r/min）

Ce

0.068

例4、一台三相异步电动机，PN

55kW,

Un380V,In

119A,nN570r/min,

cosN0.89°求

ni?

P?

N

?

Sn?

解:

（1）由于mnN,且mfnN,所以取n1600r/min

例5、一台三相四极笼式异步电动机，其额定数据和每相参数为:

PN=25kW,Un=380V,nN=1455r/min,「1=0.7Q,X1=1.74Q,「2=0.4Q,

X2=3.0Q,rm=6.0Q,Xm=70Q,定子绕组为三角形接法。

试求额定运

行时的定子电流、转子电流、励磁电流，功率因数和效率。

（用T型

等效电路计算）

解:

（1

ni

60f1

P

°】

6050

（2

（3

r2/s

Zm

（5）

（8）

⑼cos

（10R

}

L

fni|

io；

异步电动机T型等效电路

1500r/min

1500

1500

傑0.03

0.4

rmjXm6.0

乙

Zm

ZmZ2

12.434

Z2

j6.59

3800o

j70

0.7

j3.013.6612.68o

70.2685.1o

6.0j7013.33j3.0

j1.76.0j7013.33j3.0

14.0727.92o

—27.0127.92°A

14.0727.92°

&Zm

3800°

6.0

j70

1Zm

Z2

12.434

j6.59

6.0

j70

13.33

j3.0

25.11

18°

A25.11162°

A

&Z2

380

0°

13.33

j3.0

1Zm

Z2

12.434

j6.59

6.0

j70

13.33

j3.0

4.89

89.6°

A

cos

27.92

°0.88

&

3U1I1cos1338027.010.8827.1kW

P25

（11）二」100%100%92.25%

R27.1

例6、一台三相绕线式异步电动机，额定数据：

Pn=90kW,Un=380V,

nN=970r/min,fi=50Hz。

在额定转速下运行时，机械损耗PQ=1kW,

忽略杂散损耗。

求额定运行时：

（1）、极对数p;

（2）、转差率Sn;（3）、电磁功率Pm；（4）、电磁转矩Tm；（5）、转子铜耗Pcu2（6）、输出转矩T2；（7）、空载转矩To。

解：

（1）由于nnN,且nfnN,所以取n1000r/min

p竺口3n1000

（5）pCu2sNPm0.0393.812.81kW

⑹T2

9550P

9550

90

886.08N

m

nN