常熟理工學(xué)院《電機(jī)與拖動》模擬試題及答案一、選擇題（每題2分，共20分）1.直流電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是（）轉(zhuǎn)矩。A.驅(qū)動B.制動C.有時是驅(qū)動，有時是制動D.以上都不對答案：A。直流電動機(jī)中，電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相同，是驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，使電動機(jī)能夠旋轉(zhuǎn)并帶動負(fù)載工作。2.變壓器的變比k等于（）。A.一次側(cè)匝數(shù)與二次側(cè)匝數(shù)之比B.二次側(cè)匝數(shù)與一次側(cè)匝數(shù)之比C.一次側(cè)電壓與二次側(cè)電流之比D.二次側(cè)電壓與一次側(cè)電流之比答案：A。變壓器變比k定義為一次側(cè)匝數(shù)\(N_1\)與二次側(cè)匝數(shù)\(N_2\)之比，即\(k=N_1/N_2\)，它也等于一次側(cè)電壓\(U_1\)與二次側(cè)電壓\(U_2\)之比。3.三相異步電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速與（）有關(guān)。A.電源頻率B.磁極對數(shù)C.電源電壓D.A和B答案：D。三相異步電動機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速\(n_0\)（同步轉(zhuǎn)速）的計算公式為\(n_0=\frac{60f}{p}\)，其中\(zhòng)(f\)是電源頻率，\(p\)是磁極對數(shù)，所以旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速與電源頻率和磁極對數(shù)有關(guān)。4.直流發(fā)電機(jī)的電動勢\(E_a\)與（）成正比。A.磁通和轉(zhuǎn)速B.磁通和電樞電流C.電樞電流和轉(zhuǎn)速D.以上都不對答案：A。直流發(fā)電機(jī)電動勢公式為\(E_a=C_e\varPhin\)，其中\(zhòng)(C_e\)是電動勢常數(shù)，\(\varPhi\)是每極磁通，\(n\)是轉(zhuǎn)速，所以\(E_a\)與磁通和轉(zhuǎn)速成正比。5.一臺三相變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號為Y，d11，其中“11”表示（）。A.二次側(cè)線電動勢滯后一次側(cè)線電動勢330°B.二次側(cè)線電動勢超前一次側(cè)線電動勢330°C.二次側(cè)相電動勢滯后一次側(cè)相電動勢330°D.二次側(cè)相電動勢超前一次側(cè)相電動勢330°答案：B。在變壓器聯(lián)結(jié)組標(biāo)號中，數(shù)字表示二次側(cè)線電動勢超前一次側(cè)線電動勢的角度，每一個數(shù)字代表30°，“11”表示二次側(cè)線電動勢超前一次側(cè)線電動勢\(11\times30^{\circ}=330^{\circ}\)。6.三相異步電動機(jī)在額定負(fù)載下運行時，其轉(zhuǎn)差率一般在（）范圍內(nèi)。A.0.01-0.06B.0.1-0.6C.0.6-1D.1以上答案：A。三相異步電動機(jī)在額定負(fù)載下運行時，轉(zhuǎn)差率\(s\)一般較小，通常在0.01-0.06范圍內(nèi)。7.直流電動機(jī)采用降壓調(diào)速時，其機(jī)械特性硬度（）。A.變軟B.變硬C.不變D.先變軟后變硬答案：C。直流電動機(jī)降壓調(diào)速時，其機(jī)械特性方程為\(n=\frac{U}{C_e\varPhi}-\frac{R_a}{C_eC_T\varPhi^2}T\)，降壓調(diào)速只是改變了理想空載轉(zhuǎn)速\(n_0=\frac{U}{C_e\varPhi}\)，而特性的斜率\(\frac{R_a}{C_eC_T\varPhi^2}\)不變，所以機(jī)械特性硬度不變。8.變壓器的空載損耗主要是（）。A.銅損耗B.鐵損耗C.機(jī)械損耗D.附加損耗答案：B。變壓器空載時，一次側(cè)繞組加額定電壓，此時電流較小，銅損耗很小，空載損耗主要是鐵心中的磁滯損耗和渦流損耗，即鐵損耗。9.三相異步電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩與（）成正比。A.電源電壓的平方B.電源電壓C.轉(zhuǎn)子電阻D.轉(zhuǎn)子電抗答案：A。三相異步電動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩公式為\(T_{max}=\frac{3U_1^2}{4\pif_1[R_1+\sqrt{R_1^2+(X_{1\sigma}+X_{2\sigma}')^2}]}\)，在忽略\(R_1\)時，\(T_{max}\approx\frac{3U_1^2}{4\pif_1(X_{1\sigma}+X_{2\sigma}')}\)，可見最大轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比。10.直流電動機(jī)的調(diào)速方法中，能實現(xiàn)無級調(diào)速的是（）。A.改變電樞回路電阻調(diào)速B.改變勵磁磁通調(diào)速C.改變電源電壓調(diào)速D.B和C答案：D。改變電樞回路電阻調(diào)速是有級調(diào)速，因為電阻只能分級調(diào)節(jié)；改變勵磁磁通調(diào)速和改變電源電壓調(diào)速可以連續(xù)改變磁通和電壓，從而實現(xiàn)無級調(diào)速。二、填空題（每題2分，共20分）1.直流電動機(jī)的調(diào)速方法有改變電樞回路電阻調(diào)速、________和改變電源電壓調(diào)速。答案：改變勵磁磁通調(diào)速。這是直流電動機(jī)常用的三種調(diào)速方法，通過不同方式改變電動機(jī)的運行特性來實現(xiàn)調(diào)速。2.變壓器的效率是指________與輸入功率之比。答案：輸出功率。變壓器效率\(\eta=\frac{P_2}{P_1}\times100\%\)，其中\(zhòng)(P_2\)是輸出功率，\(P_1\)是輸入功率。3.三相異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩公式為\(T=C_T\varPhiI_2'\cos\varphi_2\)，其中\(zhòng)(C_T\)是________常數(shù)。答案：轉(zhuǎn)矩。\(C_T\)是轉(zhuǎn)矩常數(shù)，它與電動機(jī)的結(jié)構(gòu)和繞組匝數(shù)等有關(guān)。4.直流發(fā)電機(jī)按勵磁方式可分為他勵、并勵、串勵和________。答案：復(fù)勵。復(fù)勵發(fā)電機(jī)既有并勵繞組又有串勵繞組，結(jié)合了并勵和串勵的特點。5.變壓器的變比\(k\)等于一次側(cè)電壓與________之比。答案：二次側(cè)電壓。根據(jù)變壓器變比的定義\(k=\frac{U_1}{U_2}=\frac{N_1}{N_2}\)。6.三相異步電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速\(n_0=\frac{60f}{p}\)，其中\(zhòng)(f\)是________，\(p\)是磁極對數(shù)。答案：電源頻率。電源頻率是電網(wǎng)提供的交流電的頻率，我國電網(wǎng)頻率為50Hz。7.直流電動機(jī)的機(jī)械特性是指________與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。答案：轉(zhuǎn)速。直流電動機(jī)機(jī)械特性方程\(n=\frac{U}{C_e\varPhi}-\frac{R_a}{C_eC_T\varPhi^2}T\)描述了轉(zhuǎn)速\(n\)與電磁轉(zhuǎn)矩\(T\)的關(guān)系。8.變壓器的額定容量\(S_N\)是指________的視在功率。答案：二次側(cè)。變壓器額定容量通常指二次側(cè)的視在功率，它反映了變壓器的帶負(fù)載能力。9.三相異步電動機(jī)的啟動方式有直接啟動和________。答案：降壓啟動。當(dāng)電動機(jī)容量較大時，直接啟動會引起電網(wǎng)電壓下降，所以常采用降壓啟動方式，如星-三角降壓啟動、自耦變壓器降壓啟動等。10.直流電動機(jī)的制動方法有能耗制動、反接制動和________。答案：回饋制動?；仞佒苿邮钱?dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)速高于理想空載轉(zhuǎn)速時，將機(jī)械能回饋給電網(wǎng)的一種制動方式。三、簡答題（每題10分，共30分）1.簡述直流電動機(jī)的工作原理。答：直流電動機(jī)是根據(jù)載流導(dǎo)體在磁場中受到電磁力的作用這一原理工作的。其工作過程如下：-直流電源通過電刷和換向器向電樞繞組供電，使電樞繞組中有電流流過。-主磁極產(chǎn)生主磁場，電樞繞組中的載流導(dǎo)體在主磁場中受到電磁力\(F=BIl\)的作用（其中\(zhòng)(B\)是磁感應(yīng)強(qiáng)度，\(I\)是導(dǎo)體中的電流，\(l\)是導(dǎo)體在磁場中的有效長度）。-根據(jù)左手定則可以確定電磁力的方向，這些電磁力對轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩\(T=C_T\varPhiI_a\)（\(C_T\)是轉(zhuǎn)矩常數(shù)，\(\varPhi\)是每極磁通，\(I_a\)是電樞電流），使電樞轉(zhuǎn)動。-換向器的作用是在電樞轉(zhuǎn)動過程中，及時改變電樞繞組中電流的方向，保證電磁轉(zhuǎn)矩的方向始終不變，從而使電動機(jī)能夠連續(xù)旋轉(zhuǎn)。2.說明三相異步電動機(jī)的調(diào)速方法及其特點。答：三相異步電動機(jī)的調(diào)速方法主要有以下幾種：-變極調(diào)速：-原理：通過改變定子繞組的接法來改變磁極對數(shù)\(p\)，從而改變同步轉(zhuǎn)速\(n_0=\frac{60f}{p}\)實現(xiàn)調(diào)速。-特點：調(diào)速是有級的，不能實現(xiàn)平滑調(diào)速；調(diào)速范圍較窄；設(shè)備簡單，成本低，常用于一些不需要連續(xù)調(diào)速的場合，如電梯、起重機(jī)等。-變頻調(diào)速：-原理：改變電源頻率\(f\)來改變同步轉(zhuǎn)速\(n_0\)實現(xiàn)調(diào)速。-特點：調(diào)速范圍寬，可以實現(xiàn)無級調(diào)速；調(diào)速性能好，能保持較高的效率和功率因數(shù)；但設(shè)備投資大，技術(shù)復(fù)雜，對維護(hù)人員要求高。廣泛應(yīng)用于各種需要精確調(diào)速的場合，如數(shù)控機(jī)床、風(fēng)機(jī)、水泵等。-改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速：-原理：包括轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速（繞線式異步電動機(jī)）和調(diào)壓調(diào)速等方式。轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速是在繞線式異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子回路中串入電阻，改變轉(zhuǎn)子電流和電磁轉(zhuǎn)矩，從而改變轉(zhuǎn)速；調(diào)壓調(diào)速是通過改變定子電壓來改變電動機(jī)的機(jī)械特性，實現(xiàn)調(diào)速。-特點：轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速設(shè)備簡單，但調(diào)速過程中轉(zhuǎn)子銅損耗大，效率低，調(diào)速范圍有限；調(diào)壓調(diào)速調(diào)速范圍也較窄，一般用于小容量電動機(jī)的調(diào)速，如風(fēng)扇、空調(diào)等。3.簡述變壓器的空載試驗和短路試驗的目的和方法。答：-空載試驗：-目的：測定變壓器的空載損耗\(P_0\)和空載電流\(I_0\)，從而確定變壓器的鐵損耗\(P_{Fe}\)和變比\(k\)等參數(shù)。由于空載時銅損耗很小，空載損耗近似等于鐵損耗。-方法：將變壓器的高壓側(cè)開路，低壓側(cè)施加額定電壓\(U_1=U_{N1}\)（對于降壓變壓器）或\(U_2=U_{N2}\)（對于升壓變壓器），用電壓表測量電壓，用電流表測量空載電流\(I_0\)，用功率表測量空載損耗\(P_0\)。-短路試驗：-目的：測定變壓器的短路損耗\(P_{k}\)和短路阻抗\(Z_{k}\)，從而確定變壓器的銅損耗和電壓調(diào)整率等參數(shù)。短路試驗時，鐵心中磁通很小，鐵損耗可忽略不計，短路損耗近似等于銅損耗。-方法：將變壓器的低壓側(cè)短路，高壓側(cè)通過調(diào)壓器施加一個較低的電壓\(U_{k}\)，使短路電流達(dá)到額定值\(I_{k}=I_{N}\)。用電壓表測量短路電壓\(U_{k}\)，用電流表測量短路電流\(I_{k}\)，用功率表測量短路損耗\(P_{k}\)。四、計算題（每題15分，共30分）1.一臺他勵直流電動機(jī)，額定功率\(P_N=17\mathrm{kW}\)，額定電壓\(U_N=220\mathrm{V}\)，額定電流\(I_N=88.9\mathrm{A}\)，額定轉(zhuǎn)速\(n_N=1500\mathrm{r/min}\)，電樞電阻\(R_a=0.18\mathrm{\Omega}\)。試求：-（1）額定運行時的電磁功率\(P_{em}\)；-（2）額定轉(zhuǎn)矩\(T_N\)；-（3）額定運行時的效率\(\eta_N\)。解：-（1）首先求額定運行時的反電動勢\(E_a\)，根據(jù)\(U_N=E_a+I_NR_a\)，可得\(E_a=U_N-I_NR_a=220-88.9\times0.18=220-16.002=203.998\mathrm{V}\)。電磁功率\(P_{em}=E_aI_N=203.998\times88.9\approx18135.4\mathrm{W}\approx18.14\mathrm{kW}\)。-（2）額定轉(zhuǎn)矩\(T_N=9550\frac{P_N}{n_N}=9550\times\frac{17}{1500}\approx108.23\mathrm{N\cdotm}\)。-（3）輸入功率\(P_1=U_NI_N=220\times88.9=19558\mathrm{W}=19.56\mathrm{kW}\)。效率\(\eta_N=\frac{P_N}{P_1}\times100\%=\frac{17}{19.56}\times100\%\approx86.91\%\)。2.一臺三相異步電動機(jī)，額定功率\(P_N=30\mathrm{kW}\)，額定電壓\(U_N=380\mathrm{V}\)，額定轉(zhuǎn)速\(n_N=1470\mathrm{r/min}\)，電源頻率\(f=50\mathrm{Hz}\)。試求：-（1）磁極對數(shù)\(p\)；-（2）額定轉(zhuǎn)差率\(s_N\)；-（3）額定轉(zhuǎn)矩\(T_N\)。解：-（1）根據(jù)同步轉(zhuǎn)速\(n_0=\frac{60f}{p}\)，由于電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速\(n_N\)接近同步轉(zhuǎn)速\(n_0\)，當(dāng)\(n_0=1500\mathrm{r/min}\)時，\(n_0=\frac{60f}{p}\)，即\