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1、电机与拖动基础复习提纲试题类型一、填空题（每空1分，共20分）二、单项选择题（每题2分，共20分）三、简答题（五题，共20分）四、计算题（三题，共40分）一 电机的基础知识部分电机：是以电磁感应和电磁力定律为基本工作原理进行电能的传递电机或机电能量转换的机械。1按电机供电电源的不同，可以分为直流电机和交流电机两大类。2磁场中的基本物理量及其关系F=BS B=H 3. 磁路基本定律：安培环路定律 磁路欧姆定律 或 基尔霍夫第一定律 基尔霍夫第二定律4. 起始磁化曲线分析非导磁材料，比如：铜、橡胶和空气等，具有与真空相近的导磁率，因此在这些材料中，磁场强度H与磁通密度B的关系是线性的。在导磁材料中
2、，磁场强度H与磁通密度B的关系不是线性的。在ab段B与H几乎成正比地增加，过b点后H增加相应B的增加却很少，即饱和现象。b点为膝点。在电机或者变压器的主磁路中，为获得较大的磁通量，又不过分增大磁动势，通常把铁心的工作点的磁通密度选择在膝点附近5.铁心中的磁滞损耗和涡流损耗之和为铁心损耗。6.电力拖动系统一般由电动机、生产机械的传动机构、工作机构、控制设备和电源组成，通常又把传动机构和工作机构称为电动机的机械负载。 7电力拖动运动方程的实用形式为 由电动机的电磁转矩Te与生产机械的负载转矩TL的关系： 1）当Te = TL 时， dn/dt = 0，表示电动机以恒定转速旋转或静止不动，电力拖动系
3、统的这种运动状态被称为静态或稳态； 2）若Te TL 时， dn/dt 0，系统处于加速状态； 3）若TeTL 时， dn/dt 0，系统处于减速状态。 也就是一旦 dn/dt 0 ，则转速将发生变化，我们把这种运动状态称为动态或过渡状态。8生产机械的负载转矩特性：典型应用反抗性恒转矩负载：皮带传送机，电力机车，金属的压延机构、机床的平移机构。位能性恒转矩负载：起重机。通风机负载：离心式通风机、水泵、油泵等。恒功率负载：金属切削机床。9拖动系统稳定运行的充分必要条件: Te=TL且10. 将复杂的多轴传动系统折算成单轴传动系统时转矩的折算原则是系统的传送功率不变 飞轮惯量（飞轮矩）折算原则是系
4、统的存储动能不变二 直流电机原理与拖动1直流电机结构：直流电动机主要由定子、转子、端盖、轴承等部件组成。 定子由机座、主磁极、换向极、电刷装置等组成。转子（又称电枢）由电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴和风扇等组成。2. 直流电机的特点：调速性能好，起动转矩较大。3直流电机的绕组有五种形式：单叠绕组、单波绕组、复叠绕组、复波绕组和蛙绕组（叠绕和波绕混合绕组）。4极距、绕组的节距（第一节距、第二节距、合成节距）的概念和关系。5. 单叠绕组把每个主磁极下的元件串联成一条支路，因此其主要特点是绕组的并联支路对数a等于极对数p。6. 直流电机的励磁方式：a他励，bcd自励7. 电枢反应：直流电机在主极建
5、立了主磁场，当电枢绕组中通过电流时，产生电枢磁动势，也在气隙中建立起电枢磁场。这时电机的气隙中形成由主极磁场和电枢磁场共同作用的合成磁场。这种由电枢磁场引起主磁场畸变的现象称为电枢反应。8. 电枢反应的影响(1)使气隙磁场发生畸变(2)对主磁场起去磁作用 9.直流电机的电枢电压方程和电动势：直流电机电磁转矩10. 直流电动机功率方程11.直流电机工作特性12. 直流电动机励磁回路连接可靠，绝不能断开一旦励磁电流 If = 0，则电机主磁通将迅速下降至剩磁磁通，若此时电动机负载较轻，电动机的转速将迅速上升，造成“飞车”；若电动机的负载为重载，则电动机的电磁转矩将小于负载转矩，使电机转速减小，但电
6、枢电流将飞速增大，超过电动机允许的最大电流值，引起电枢绕组因大电流过热而烧毁。 13. 自励发电方式能否建立空载电压是有三个条件（1）电机必须有剩磁，如果没有须事先进行充磁；（2）励磁绕组的极性必须正确，也就是励磁绕组与电枢并联时接线要正确；（3）励磁回路的电阻不能太大，即其伏安特性的斜率U/If 不能太陡，否则如果伏安特性的斜率太陡，与发电机空载特性交点很低或无交点，就无法建立空载电压。总之，自励发电机的运行首先要在空载阶段建立电压，然后才能带负载运行。 14.他励直流发电机的外特性随着电流的增大，其输出电压下降。这是因为： 随着发电机的负载增加，其电枢反应的去磁效应增强，使每极磁通量减小，
7、导致电枢电动势下降。 电枢回路电阻上的电压将随着电流上升而增大，使发电机的输出电压下降。由空载到负载，电压下降的程度用电压变化率来表示，即式中空载时的端电压。一般他励直流电机的电压变化率约为。15效率他励直流发电机带负载运行时，其损耗中仅电枢回路的铜耗与电流 Ia 的平方成正比，称为可变损耗；其他部分损耗与电枢电流无关，称为不变损耗。当负载较小时，Ia 也较小，此时发电机的损耗是以不变损耗为主，但因输出功率小而效率低；随着负载增加，P2增大而效率上升，当可变损耗与不变损耗相等时效率达到最大值。16他励直流电动机的机械特性17人为机械特性（1）改变电枢电压 一组平行曲线（2）减小磁通特性曲线倾斜
8、度增加，电动机的转速较原来有所提高，整个特性曲线均在固有机械特性之上（3）电枢回路串接电阻R越大，曲线越倾斜18 他励直流电动机的起动一般直流电动机拖动负载起动的条件是： 1)限制Ist（Ist k IN， k 为电机的过载倍数）； 2) Tst （1.11.2）TN ； 3) 起动设备简单、可靠。（1）电枢回路串电阻起动（2）减压起动19 他励直他励直流电动机的调速调速范围、静差率、平滑性（1） 串电阻调速特点： 1）实现简单，操作方便； 2）低速时机械特性变软，静差率增大，相对稳定性变差；3）只能在基速以下调速，因而调速范围较小，一般D 2；4）由于电阻是分级切除的，所以只能实现有级调速，
9、平滑性差；5）由于串接电阻上要消耗电功率，因而经济性较差，而且转速越低，能耗越大。（2） 调电压调速特点是： 1）由于调压电源可连续平滑调节，所以拖动系统可实现无级调速；2）调速前后机械特性硬度不变，因而相对稳定性较好； 3）在基速以下调速，调速范围较宽，D可达1020；4）调速过程中能量损耗较少，因此调速经济性较好；5）需要可控的直流电源。（3） 弱磁调速特点： 1）由于励磁电流I f Ia ，因而控制方便，能量损耗小；2）可连续调节电阻值，以实现无级调速；3）在基速以上调速，由于受电机机械强度和换向火花的限制，转速不能太高，一般约为（1.21.5）nN ，特殊设计的弱磁调速电动机，最高转速
10、为（34）nN ，因而调速范围窄。直流电动机的3种调速方法中，改变电枢电压和电枢回路串电阻调速属于恒转矩调速，而弱磁调速属于恒功率调速。实际负载的性质是恒功率还是恒转矩甚至是别的类型，与电动机调速方式完全是两回事情。但如果恒功率负载采用恒功率调速方式时，或者恒转矩负载采用恒转矩调速方式时，负载与调速方式相匹配，电动机利用最充分，是最理想的。20 他励直流电动机的制动常用的电气制动方法有能耗制动、反接制动、回馈制动三种。 （1）能耗制动A 能耗制动过程(2)反接制动A电枢反接制动B 转速方向反接制动(3)回馈制动A 正向回馈制动在调压调速系统中，电压降低的幅度稍大时，会出现电动机经过第二象限的减
11、速过程电动车下坡时，将出现正向回馈制动运行B 反向回馈制动运行6 他励直流电动机的四象限运行第三部分 变压器1变压器的基本原理与结构变压器的主要组成是铁心和绕组2 变压器的额定参数 额定电压U1N 和U2N为线电压 额定电流I1N 和I2N为线电流 额定容量 SN 单相变压器 三相变压器 3 一次、二次绕组感应电动势4 变压器负载时的基本方程式和等效电路5绕组折算和“T”型等效电路将变压器二次绕组折算到一次绕组时，电动势和电压的折算值等于实际值乘以电压比k，电流的折算值等于实际值除以k，而电阻、漏电抗及阻抗的折算值等于实际值乘以 k2。这样，二次绕组经过折算后，变压器的基本方程式变为 分析变压
12、器内部的电磁关系可采用三种方法：基本方程式、等效电路和相量图。在等效电路中R1、X1是常量；Rm、Xm是变量，随铁心磁路饱和程度的增加而减少。Rm是表征铁心损耗的一个参数，Xm是表征铁心磁化性能的一个参数。6 变压器带负载时的相量图7 变压器的参数测定(1) 空载试验空载电流的作用：变压器空载电流的绝大部分用来供励磁，即产生主磁通，另有很小一部分用来供给变压器铁心损耗，前者属无功性质，称为空载电流的无功分量，后者属有功性质，称为空载电流的有功分量。空载电流的性质：由于变压器空载电流的无功分量总是远远大于有功分量，故空载电流属感性无功性质，它使电网的功率因数降低，输送有功功率减小。调节输出电压使
13、其等于额定电压U1N ，然后测量U1 、I0 、U20 及空载损耗P0 由于空载电流 I0 很小，绕组损耗 I02R 很小，所以认为变压器空载时的输入功率P0 完全用来平衡变压器的铁心损耗，即 P0 pFe 。励磁阻抗 励磁电阻励磁电抗 电压比(2) 短路试验短路试验时， 使一次侧电流从零升到额定电流 I1N，分别测量其短路电压 Uk 、短路电流 Ik 和短路损耗Pk ，并记录试验时的室温（）。由于短路试验时外加电压很低，主磁通很小， 所以铁耗和励磁电流均可忽略不计，这时输入的功率（短路损耗）Pk 可认为完全消耗在绕组的电阻损耗上，即 Pk pCu 。由简化等效电路，根据测量结果，取 Ik I1N 时的数据计算室温下的短路参数。短路阻抗 短路电阻短路电抗8 变压器的外特性和电压变化率电压变化率的实用计算公式 变压器的负载系数9变压器的效率特性变压器的总损耗为短路损耗（铜损耗）Pk 空载损耗 P0 变压器效率的实用计算公式当可变损耗与不变损耗相等时，效率达最大值，由此可得到产生变压器最大效率时的负载系数bm为10 三相变压器绕组的联结法11三相变压器联结组的判断方法Yy0Yd11第四部分 三相异步电机及拖动1 三相异步电机结构异步电机主要由定子和转子两大部分组成异步动机
