电机与拖动mnst1

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西安电子科技大学网络教育

2010学年上学期

《电机与拖动》模拟试题

（考试形式开卷 时间90分钟）

一、填空题（30分）

1、电力拖动系统中拖动生产机械运行的电动机，根据供电系统不同可以分为 直流 电动机和 交流 电动机两大类；根据转速特性，后者又可分为同步电动机和 异步（或感应） 电动机两种；后者根据转子绕组的结构形式可分为 鼠笼式 电动机和 绕线式 电动机。

2、直流发电机的额定功率是指指 机械 功率。

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 1500r/min ，额定转差率为 0.04 ；极对数为3的同步电动机通以60Hz的交流电，其转速为 1200r/min 。

4、三相电力变压器根据铁心结构可以分为心式变压器和变压器两种。

5、变压器的参数测定实验有和

了测定 变比 ， 空载电流百分数 ， 铁损耗 和 励磁阻抗 ；后者是为了测定 短路电压百分数 ， 铜损耗 和 短路阻抗 。 6、下图为他励直流电动机的功率流图，请在其中适当的位置填入：PCua、P1、PM、P2和p0。

7、右图为某三相感应电动机的 转子串对称三相电阻 人为特性图，R1，R，R3

二、简答题（40分）

1、 直流电动机的固有机械特性分布在哪几个象限？直流电动机的人为机

械特性有哪几种？写出直流电动机固有和人为机械特性表达式（10分）

答：直流电动机的固有机械特性

n

UNRa

Tn0NT

CENCECM2N

固有机械特性是一条斜下降的直线，通过第I、II、IV象限。

直流电动机的人为机械特性有三种，分别是：电枢回路串电阻，改变端电压和改变磁通的人为机械特性：

n

UNRR

aT

CENCECM2NRaU

T 2

CENCECMN

n

n

UNRa

T

CECECM2

2、 同步电机的运行方式有哪些？什么是同步电机的电枢反应？简述双反

应原理（6分）

答：同步电机主要用作发电机，电动机和补偿机。 同步电机负载运行时，电枢磁动势对主磁极磁场的影响称为电枢反应。

双反应理论：对于在空间任意位置的电枢磁动势，可将其分解为互相垂直的交轴分量和直轴分量，分别计算直轴和交轴电枢反应，最后再把它们的效果叠加起来。

3、 换向器由什么组成？换向器在直流电机中起什么作用?（5分）

答：换向器有圆弧形的沿圆周排列一周的换向片组成，每两个换向片之间都是绝缘的。

直流发电机中，随着电枢铁心的旋转，单个导体中的感应电动势和感应电流方向是交变的，只有通过换向片和电刷配合才能对外电路输出方向不变的直流电动势和电流，换向器起整流的作用。

直流电动机中，如果单个导体中的电流方向始终不变，随着电枢铁心的旋转，导体上的电磁力矩方向是交变的，只有通过换向片和电刷配合才能得到方向不变的电磁转矩，换向器起逆变的作用。

4、 三相异步电动机的机械特性有可能出现在哪几个象限？简述各象限中

电机的运行状况。（8分）

答：三相异步电动机可以四象限运行，其机械特性四个象限都可能出现。 第一象限n>0,T>0，正向电动运行， 第二象限n>0,T0，反向制动运行。

5、 同步电动机能否自行起动？起动方法有哪些？（4分）

答：同步电动机起动时，若将其定子直接投入电网，由于定子旋转磁场的转速为同步转速，而此时转子处于静止，因而气隙磁场与转子磁极之间具有相对运动，不能产生平均的同步电磁转矩，电动机不能自行起动。 常用的起动方法有：辅助电动机起动法，变频起动法，异步起动法。

6、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。

rx1

r

''x

三、计算题（30分）

1、（10分）某直流他励电动机额定数据如下：PN=10[kW],UN＝220[V]，nN＝1000[r/min]，IN＝53.2[A]，电枢回路总电阻Ra＝0.393[Ω]，忽略空载转矩T0，且不计电感的影响与电枢反应，电动机带额定负载运行时， （1）若电枢回路中突然串入R=1.5的电阻，计算串入电阻瞬间的电枢电流以及稳定后的电枢电流与转速；

（2）若仅在励磁回路中串电阻，使磁通减少15%，计算磁通突然减少时瞬间的电枢电流以及稳定后的电枢电流与转速。

解：（1）当电枢回路中突然接入电阻时，由于惯性，转速来不及变化，主磁通也保持不变，电枢电动势与额定运行时的数值相同，即

EaNUNINRa22053.20.393199.1V （1分）

此时，电枢电流的瞬时值

Ia

UNEaN220199.1

11.04A （1分）

RaR0.3931.5

稳定后，由于负载转矩保持不变，额定励磁保持不变，电枢电流也保持不变，Ia=IN，电枢电动势

EaUNIN(RaR)22053.2(0.3931.5)119.3V （1分）

可计算得转速

n

Ea119.3

nN1000599.2r/min （1分） EaN199.1

（2）在励磁回路中突然接入电阻时，由于惯性，转速来不及变化，主磁通减小，电枢电动势随主磁通正比减少，即

n

EaNE

a

CENCE

EaN(10.15)N

EaN0.85199.1169.24V （1分） NN

Ea

此时，电枢电流的瞬时值

Ia

UNEa220169.24

129.16A （1分） Ra0.393

稳定后，由于负载转矩保持不变，新的电枢电流值为

Ia

CINT1MNaNIN53.262.6ACMCM(10.15)N0.85

（1分）

新的电枢电动势为

UNIaRa22062.60.393195.4V （1分） Ea

可计算得转速

n

EaEaEnaNN

EaNCEEaNNnN

（2分）



195.41

10001155r/min199.110.15

2、（20分）某直流他励电动机额定数据如下：PN=22[kW],UN＝220[V]，nN＝1500[r/min]，IN＝115[A]，电枢回路总电阻Ra＝0.1[Ω]，电枢回路中允许的最大电流Iamax≤2IN，若运行于正向电动状态时，要求计算： （1）负载为反抗性恒转矩负载TL＝0.9TN，采用能耗制动过程停车时，电枢回路应串入的制动电阻最小值是多少?

（2）负载为位能性恒转矩负载TL＝0.7TN，要求电动机运行在n1＝－200r/min匀速下放重物，采用能耗制动运行，电枢回路应串入的电阻值是多少？

（3）负载同（1），若采用电压反向的反接制动停车，应在电枢中串入的制动电阻最小值为多少?

（4）负载同（2），电动机运行在n2＝－980r/min匀速下放重物，采用倒拉反转运行，电枢回路应串入的电阻值是多少？

（5）负载同（2），采用反向回馈制动运行，电枢回路不串电阻时，电动机转速是多少？ 解：（1） CeN

UNINRa2201150.1

0.139 （1分）

nN1500

负载TL＝0.9TN，则正向电动运行时电枢电流

Ia0.9IN0.9115103.5A

（1分）

由机械特性n

UNRa

Ia CeNCe

N

（1分） 可计算得转速

n

2200.1

103.51508.2(r/min) （1分） 0.1390.139

允许最大电流Iamax2IN230A （1分） 由串电阻调速时的机械特性n

UNI(RR)

（1分） aa

CeNCeN

可得1508.2

230(0.1R)0

， （1分） 

0.1390.139

计算得能耗制动应串入的制动电阻最小值R0.811 （1分） （2） 因为位能性负载TL＝0.7TN ，则匀速下放重物时电枢电流

Ia0.7IN0.711580.5A， （1分）

由串电阻调速时的机械特性n

UNI(RR)

aa （1分） CeNCeN

可得200

80.5(0.1R)0

， （1分） 

0.1390.139

计算得能耗制动应串入的制动电阻最小值R0.245 （2分） （3） 反接制动停车时机械特性n

UNIa(RaR)

， （1分） CeNCeN

n1508.2r/min,IaIamax230A， （1分）

所以电枢回路串入电阻的最小值：

R

2200.1391508.2

0.11.768 （1分）

230

UNI(RR)

aa， （1分） CeNCeN

（4） 电动势反向的反接制动停车时的机械特性

n

n980r/min,Ia80.5A， （1分）

所以电枢回路串入电阻的最小值：

R

2200.139(980)

0.14.325 （1分）

80.5

（5） 位能性恒转矩负载反向回馈制动运行，电枢不串电阻时，电动机

转速为

n

UNIR22080.50.1

aa1640.6(r/min) （1分） CeNCeN

0.1390.139

学习中心_________

姓 名_____________ 学 号

西安电子科技大学网络教育

2010学年上学期

《电机与拖动》模拟试题

（考试形式开卷 时间90分钟）

一、填空题（30分）

1、电力拖动系统中拖动生产机械运行的电动机，根据供电系统不同可以分为 直流 电动机和 交流 电动机两大类；根据转速特性，后者又可分为同步电动机和 异步（或感应） 电动机两种；后者根据转子绕组的结构形式可分为 鼠笼式 电动机和 绕线式 电动机。

2、直流发电机的额定功率是指指 机械 功率。

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 1500r/min ，额定转差率为 0.04 ；极对数为3的同步电动机通以60Hz的交流电，其转速为 1200r/min 。

4、三相电力变压器根据铁心结构可以分为心式变压器和变压器两种。

5、变压器的参数测定实验有和

了测定 变比 ， 空载电流百分数 ， 铁损耗 和 励磁阻抗 ；后者是为了测定 短路电压百分数 ， 铜损耗 和 短路阻抗 。 6、下图为他励直流电动机的功率流图，请在其中适当的位置填入：PCua、P1、PM、P2和p0。

7、右图为某三相感应电动机的 转子串对称三相电阻 人为特性图，R1，R，R3

二、简答题（40分）

1、 直流电动机的固有机械特性分布在哪几个象限？直流电动机的人为机

械特性有哪几种？写出直流电动机固有和人为机械特性表达式（10分）

答：直流电动机的固有机械特性

n

UNRa

Tn0NT

CENCECM2N

固有机械特性是一条斜下降的直线，通过第I、II、IV象限。

直流电动机的人为机械特性有三种，分别是：电枢回路串电阻，改变端电压和改变磁通的人为机械特性：

n

UNRR

aT

CENCECM2NRaU

T 2

CENCECMN

n

n

UNRa

T

CECECM2

2、 同步电机的运行方式有哪些？什么是同步电机的电枢反应？简述双反

应原理（6分）

答：同步电机主要用作发电机，电动机和补偿机。 同步电机负载运行时，电枢磁动势对主磁极磁场的影响称为电枢反应。

双反应理论：对于在空间任意位置的电枢磁动势，可将其分解为互相垂直的交轴分量和直轴分量，分别计算直轴和交轴电枢反应，最后再把它们的效果叠加起来。

3、 换向器由什么组成？换向器在直流电机中起什么作用?（5分）

答：换向器有圆弧形的沿圆周排列一周的换向片组成，每两个换向片之间都是绝缘的。

直流发电机中，随着电枢铁心的旋转，单个导体中的感应电动势和感应电流方向是交变的，只有通过换向片和电刷配合才能对外电路输出方向不变的直流电动势和电流，换向器起整流的作用。

直流电动机中，如果单个导体中的电流方向始终不变，随着电枢铁心的旋转，导体上的电磁力矩方向是交变的，只有通过换向片和电刷配合才能得到方向不变的电磁转矩，换向器起逆变的作用。

4、 三相异步电动机的机械特性有可能出现在哪几个象限？简述各象限中

电机的运行状况。（8分）

答：三相异步电动机可以四象限运行，其机械特性四个象限都可能出现。 第一象限n>0,T>0，正向电动运行， 第二象限n>0,T0，反向制动运行。

5、 同步电动机能否自行起动？起动方法有哪些？（4分）

答：同步电动机起动时，若将其定子直接投入电网，由于定子旋转磁场的转速为同步转速，而此时转子处于静止，因而气隙磁场与转子磁极之间具有相对运动，不能产生平均的同步电磁转矩，电动机不能自行起动。 常用的起动方法有：辅助电动机起动法，变频起动法，异步起动法。

6、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。

rx1

r

''x

三、计算题（30分）

1、（10分）某直流他励电动机额定数据如下：PN=10[kW],UN＝220[V]，nN＝1000[r/min]，IN＝53.2[A]，电枢回路总电阻Ra＝0.393[Ω]，忽略空载转矩T0，且不计电感的影响与电枢反应，电动机带额定负载运行时， （1）若电枢回路中突然串入R=1.5的电阻，计算串入电阻瞬间的电枢电流以及稳定后的电枢电流与转速；

（2）若仅在励磁回路中串电阻，使磁通减少15%，计算磁通突然减少时瞬间的电枢电流以及稳定后的电枢电流与转速。

解：（1）当电枢回路中突然接入电阻时，由于惯性，转速来不及变化，主磁通也保持不变，电枢电动势与额定运行时的数值相同，即

EaNUNINRa22053.20.393199.1V （1分）

此时，电枢电流的瞬时值

Ia

UNEaN220199.1

11.04A （1分）

RaR0.3931.5

稳定后，由于负载转矩保持不变，额定励磁保持不变，电枢电流也保持不变，Ia=IN，电枢电动势

EaUNIN(RaR)22053.2(0.3931.5)119.3V （1分）

可计算得转速

n

Ea119.3

nN1000599.2r/min （1分） EaN199.1

（2）在励磁回路中突然接入电阻时，由于惯性，转速来不及变化，主磁通减小，电枢电动势随主磁通正比减少，即

n

EaNE

a

CENCE

EaN(10.15)N

EaN0.85199.1169.24V （1分） NN

Ea

此时，电枢电流的瞬时值

Ia

UNEa220169.24

129.16A （1分） Ra0.393

稳定后，由于负载转矩保持不变，新的电枢电流值为

Ia

CINT1MNaNIN53.262.6ACMCM(10.15)N0.85

（1分）

新的电枢电动势为

UNIaRa22062.60.393195.4V （1分） Ea

可计算得转速

n

EaEaEnaNN

EaNCEEaNNnN

（2分）



195.41

10001155r/min199.110.15

2、（20分）某直流他励电动机额定数据如下：PN=22[kW],UN＝220[V]，nN＝1500[r/min]，IN＝115[A]，电枢回路总电阻Ra＝0.1[Ω]，电枢回路中允许的最大电流Iamax≤2IN，若运行于正向电动状态时，要求计算： （1）负载为反抗性恒转矩负载TL＝0.9TN，采用能耗制动过程停车时，电枢回路应串入的制动电阻最小值是多少?

（2）负载为位能性恒转矩负载TL＝0.7TN，要求电动机运行在n1＝－200r/min匀速下放重物，采用能耗制动运行，电枢回路应串入的电阻值是多少？

（3）负载同（1），若采用电压反向的反接制动停车，应在电枢中串入的制动电阻最小值为多少?

（4）负载同（2），电动机运行在n2＝－980r/min匀速下放重物，采用倒拉反转运行，电枢回路应串入的电阻值是多少？

（5）负载同（2），采用反向回馈制动运行，电枢回路不串电阻时，电动机转速是多少？ 解：（1） CeN

UNINRa2201150.1

0.139 （1分）

nN1500

负载TL＝0.9TN，则正向电动运行时电枢电流

Ia0.9IN0.9115103.5A

（1分）

由机械特性n

UNRa

Ia CeNCe

N

（1分） 可计算得转速

n

2200.1

103.51508.2(r/min) （1分） 0.1390.139

允许最大电流Iamax2IN230A （1分） 由串电阻调速时的机械特性n

UNI(RR)

（1分） aa

CeNCeN

可得1508.2

230(0.1R)0

， （1分） 

0.1390.139

计算得能耗制动应串入的制动电阻最小值R0.811 （1分） （2） 因为位能性负载TL＝0.7TN ，则匀速下放重物时电枢电流

Ia0.7IN0.711580.5A， （1分）

由串电阻调速时的机械特性n

UNI(RR)

aa （1分） CeNCeN

可得200

80.5(0.1R)0

， （1分） 

0.1390.139

计算得能耗制动应串入的制动电阻最小值R0.245 （2分） （3） 反接制动停车时机械特性n

UNIa(RaR)

， （1分） CeNCeN

n1508.2r/min,IaIamax230A， （1分）

所以电枢回路串入电阻的最小值：

R

2200.1391508.2

0.11.768 （1分）

230

UNI(RR)

aa， （1分） CeNCeN

（4） 电动势反向的反接制动停车时的机械特性

n

n980r/min,Ia80.5A， （1分）

所以电枢回路串入电阻的最小值：

R

2200.139(980)

0.14.325 （1分）

80.5

（5） 位能性恒转矩负载反向回馈制动运行，电枢不串电阻时，电动机

转速为

n

UNIR22080.50.1

aa1640.6(r/min) （1分） CeNCeN

0.1390.139