西安电子科技大学《电机与拖动》
《电机与拖动》课程模拟试卷（三）
考试时间：90分钟
一、填空题（每空1分，共30分）
1、电力拖动系统根据电机的数目可以分为 电力拖动系统和 电力拖动系统两大类；根据转轴的数目可以分为 电力拖动系统和 电力拖动系统两大类，前者的运动方程为 。
答案：单机、多机、单轴、多轴、T-Tz=J?dW/dt(或T-Tz=GD2/375?dn/dt)
2、在直流电动机的电枢回路中串电阻调速，理想空载转速 （填增大、减小或不变），特性的硬度 （填增大、减小或不变）；降电压调速，理想空载转速 （填增大、减小或不变），特性的硬度 （填增大、减小或不变）；减弱磁通调速，理想空载转速 （填增大、减小或不变），特性的硬度 （填增大、减小或不变）。
答案：不变、减小、减小、不变、增大、减小
3、一台他励直流电动机采用电动机惯例，当P1=0，PM<0时，电动机运行于 状态，当|Ea|>|UN|，n<0时，运行于 状态。
答案：能耗制动、反向回馈制动运行
4、测定三相感应电动机的参数可以做的实验有 和 。
答案：空载实验、短路实验
5、某六极三相同步电动机额定工作频率50Hz，带额定负载运行时，其转速为 ，如果负载转矩增加，转速会 （填增大或减小或不变）， 会变大。
答案：1500r/min、不变、功率角
7、右图是单相变压器带电感性负载运行的相量图，在图中空白位置填写相量符号。
8、一台直流电动机降压调速，在额定负载时达到的最高转速是1000r/min，最低转速是400r/min，调速范围是 ，最低转速特性的理想空载转速是500r/min，静差度是 。
答案：2.5、0.2
9、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。
答案：pCua、p0、P1、PM、P2（先上排后下排，从左至右）
二、计算题（共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RW=1.5W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。
答案及解析：（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
（1分）
此时，电枢电流的瞬时值
（1分）
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
（1分）
可计算得转速
（1分）
（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
（1分）
此时，电枢电流的瞬时值
（1分）
稳定后，由于负载转矩保持不变，新的电枢电流值为
（1分）
新的电枢电动势为
（1分）
可计算得转速
（2分）
2、（20分）一台三相电力变压器的额定容量SN=850kVA，额定电压U1N/U2N=10000/500V，Y/Y连接。已知每相短路电阻Rk=1.40 W，Xk=6.48 W。该变压器一次绕组接额定电压，二次绕组接三相对称负载运行，负载为Y接法，每相负载阻抗为ZL=0.25+j0.1W。计算：
(1)变压器一次、二次侧电流（线值）；
(2)二次绕组电压（线值）；
(3)输入、输出的有功功率和无功功率；
(4)变压器的效率。
答案及解析：（1） 变压器的变比 （2分）
负载阻抗 （1分）
折算值 。 （1分）
从原边看进去每相总阻抗
（1分）
那么一次侧电流 （1分）
二次侧电流 （1分）
（2） 二次电压 （1分）
（3） 一次功率因数角， （1分）
功率因数 （1分）
输入有功功率
（1分）
输入无功功率
（1分）
二次功率因数角， （1分）
功率因数 （1分）
输出有功功率
（1分）
输出无功功率
（1分）
（4） 效率 （1分）
电路图 3分
三、简答题（共40分）
1、一个变压器的联接组形式为Y/Δ-3，画出两种相量图及其连接图（标出12个连接端口）。（10分）
答案：（相量图3分，连接图2分）
图1 Y/D-3相量图1 图2 Y/D-3连接图1
图3 Y/D-3相量图2 图4 Y/D-3连接图2
2、单相感应电动机的起动方法有哪些?（6分）
答案：单相感应电动机的起动方法有：
（1）电容分相法
（2）电阻分相法
（3）罩极法
3、简述直流电动机的工作原理。（10分）
答案：直流电动机的工作原理：将直流电动机的电刷两端接直流电源U，电动机轴上带生产机械负载。在外施电压U的作用下，有电流I流过电刷A及换向片进入电枢绕组然后经换向片及电刷B返回电源负极。电枢电流与磁场相作用，使电枢线圈受到电磁力f，在此电磁力所产生的电磁转矩T的驱动下，转子带动生产机械负载沿T的方向旋转起来。
4、写出三相感应电动机机械特性的物理表达式、参数表达式、实用表达式和直线表达式，三相感应电动机的人为机械特性有哪几种？（14分）
答案：三相感应电动机机械特性的物理表达式：
三相感应电动机机械特性的参数表达式：
三相感应电动机机械特性的实用表达式：
三相感应电动机机械特性的直线表达式：
三相感应电动机的人为机械特性有：降低定子端电压的人为机械特性，转子回路串三相对称电阻的人为机械特性，定子回路串对称三相电抗的人为机械特性。
《电机与拖动》课程模拟试卷（四）
考试时间：90分钟
一、填空题（每空1分，共30分）
1、电力拖动系统中拖动生产机械转动运行的电动机，根据供电系统的不同可以分为 电动机和 电动机两大类；根据转速特性，后者又可分为同步电动机和 电动机两种；同步电动机根据转子的结构形式可以分为 式电动机和 式电动机。
答案：直流、交流、感应（异步）、凸极、隐极
2、电动机的电磁转矩是 （填拖动或制动）性质的转矩，当电磁转矩增加时转速 （填上升或下降），电枢电流 （填增加或减小）。
答案：拖动、下降、增加
3、变压器的参数测定实验有 和 ；前者是为了测定 ，空载电流百分数， 和 ；后者是为了测定短路电压百分数， 和 。
答案：空载实验、短路实验、变比、铁损耗、励磁阻抗、、铜损耗、短路阻抗
4、一台三相异步电动机，额定转速是980r／min，若电源频率是50Hz，则电动机的同步转速是 ，极对数为 ，额定转差率为 ；极对数为2的同步电动机通以60Hz的交流电，其转子转速为 。
答案：1000r/min、3、0.02、1800r/min
5、右图为某三相感应电动机的 人为特性图，RW1，RW2，RW3中 最大， 最小， 对应的机械特性起动转矩最大， 对应的临界转差率最小。
答案：转子串对称三相电阻、RW3、RW1、RW3、RW1
6、交流伺服电动机在控制电压突降为零时，仍然产生一个正的电磁转矩而继续旋转的现象叫做 ，消除的方法是 。
答案：自转、增加转子电阻使临界转差率大于1
7、测定三相变压器的参数可以做的实验有 和 。
答案：空载实验、短路实验
8、一台直流发电机，额定功率PN=10kw，效率hN=92%，额定转速nN=1000r/min，额定电压UN=220V，输入功率P1= ，额定电流IN= 。
答案：10.87kW、 45.45A
9、单相感应电动机 （填能或不能）自行起动。
答案：不能
二、计算题（共30分）
1. （18分）某直流他励电动机额定数据如下：PN=3[kW],UN＝220[V]，nN＝1000[r/min]，IN＝18[A]，电枢回路总电阻Ra＝0.8[Ω]，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TZ＝TN，采用电压反向的反接制动停车，制动转矩为2TN，电枢回路应串入的制动电阻值是多少？
（2）负载同（1），当反接制动到转速为0.3nN时，为了使电机不致反转，换成能耗制动，要求制动转矩为2TN，电枢回路应串入的电阻值是多少？
（3）负载为位能性恒转矩负载TZ＝0.9TN，求电动机采用能耗制动运行稳速下放时，所能达到的最低转速是多少？
（4）负载同（3），要求电动机以转速n=150r/min稳速下放负载，电枢回路需串多大电阻？
（5）负载同（3），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？
答案及解析：
（1） （1分）
制动转矩T＝2TN，则制动电流 （1分）
由反接制动时的机械特性可得
， （1分）
计算得反接制动应串入的制动电阻值 （1分）
（2） ，由能耗制动的机械特性可得
（2分）
电枢回路串入电阻的值 （1分）
（3） 因为位能性负载TZ＝0.9TN，则稳速下放时电流， （1分）
由能耗制动时的机械特性可知不串电阻时转速最低， （1分）
（1分）
（4） ， （1分）
可采用能耗制动或电动势反向的反接制动 （1分）
由能耗制动的机械特性可得
电枢回路串入电阻的值 （2分）
由反接制动时的机械特性可得
电枢回路需串入电阻值 （2分）
（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
（2分）
2. （12分）某三相绕线式感应电动机的定转子绕组都Y接法，额定数据为：PN＝60[kW]，U1N＝380[V]，I1N＝133[A]，nN＝577[r/min]，E2N＝253[V]，I2N＝160[A]，lM＝2.4。试求：
(1)采用反接制动使位能负载TZ＝0.8 TN以n＝150r/min的速度稳速下放，应在转子每相中串入电阻RW＝？
(2)该机在额定运行时突然将定子任意两相对调，要求制动初瞬的制动转矩为1.2TN，应在转子每相串入电阻RW＝？
答案与解析：
额定转差率 （1分）
转子每相电阻 （1分）
（1） 当重物以下放时， （1分）
此时负载为，根据电动机的固有机械特性有（1分）
得临界转差率：=7.29或0.21（由于<S=1.25不稳定，所以舍去）（1分）
因固有机械特性时， （1分）
设每相串入电阻RB，有，解得 （1分）
（2）在定子两相对调瞬间未变，制动转矩
此时转差率转矩为 （1分）
根据定子两相对调且串电阻的人为机械特性有（1分）
得临界转差率为＝0.53或7.31 （1分）
如取=0.53，此时应串电阻 （1分）
如取=7.31，此时应串电阻 （1分）
三、简答题（共40分）
1、什么是变压器的惯例？画出单相变压器空载运行时的惯例。（10分）
答案：变压器运行时，各电磁量都是交变的，为了研究清楚他们之间的相位关系，必须先规定好各量的正方向。选取正方向有一定的习惯，称为惯例（2分）。如右图所示。（8分）（其中U1和I0的方向各1分，fm的方向1分，E1和E1s的方向各1分，E2和U2的方向各1分）
2、一个变压器的联接组形式为Y/Δ-5，画出两种相量图及其连接图（标出12个连接端口）。（10分）
答案：（相量图3分，连接图2分）
图1 Y/D-5相量图1 图2 Y/D-5连接图1
图3 Y/D-5相量图2 图4 Y/D-5连接图2
3、三相绕组的连接方式有哪几种？每种连接方式下线电压和相电压，线电流和相电流之间的关系是怎样的？（6分）
答案：三相绕组的连接方式有星形和三角形两种。
星形连接时： ，
三角形连接时： ，
4、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）
答案：直流电动机的固有机械特性
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：
5、同步电动机能否自行起动？起动方法有哪些？（4分）
答案：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。
《电机与拖动》课程模拟试卷（五）
考试时间：90分钟
一、填空题（每空1分，共30分）
1、所谓电力拖动，就是用 带动 按给定的规律运动，来完成特定的生产任务。除这两者之外，电力拖动系统还包括连结两者的 、控制用的 和 。
答案：电动机、生产机械、传动机构、电气控制设备、电源
2、 是一种静止的电气设备，可以通过电磁耦合的作用把电能或信号从一个电路传递到另一个电路。根据绕组数目可以分为 和 ；按相数可分为 和 。
答案：变压器、双绕组变压器、三绕组变压器、单相变压器、三相变压器
3、三相异步电动机进行绕组折算的原则是 。
答案：保证在折算前后转子磁动势的幅值和空间位置保持不变
4、交流伺服电动机的控制方式有 、 和 三种。
答案：幅值控制、相位控制、幅值-相位控制
5、一台三相变压器的额定容量为SN=60kVA，额定电压为U1N/U2N=1000/200V，原、副边绕组Y/D接法，其变比为 ，原、副边额定电流为 和 。
答案：2.89、34.64A、173.21A
6、一台直流电动机由额定运行状态转速下降到原来的80%，而励磁电流、电枢电流都不变，其电枢电动势变为原来的 ，电磁转矩为原来的 。
答案：80%、100%
7、无刷直流电动机由 、 和 三大部分构成。
答案：电动机本体、位置传感器、电子换向器
8、变压器C1的电流标么值是0.8，变压器C2的电流标么值是1.0，其中 是满载运行， 是轻载运行。
答案：C2、C1
9、下图为单相变压器的功率流图，请在其中适当的位置填入：pCu1、P1、PM、P2和pCu2。
答案：pCu1、p Cu2、P1、PM、P2（先上排后下排，从左至右）
10、水轮发电机转子结构多采用 ，汽轮发电机转子结构多采用 。
答案：凸极式、隐极式
二、计算题（共30分）
1、（18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？
答案及解析：（1）
（1分）
负载TL＝0.9TN，则正向电动运行时电枢电流
由机械特性 （1分）
可计算得转速
（1分）
允许最大电流 （1分）
由串电阻调速时的机械特性 （1分）
可得， （1分）
计算得能耗制动应串入的制动电阻最小值 （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， （1分）
由串电阻调速时的机械特性 （1分）
可得， （1分）
计算得能耗制动应串入的制动电阻最小值 （1分）
（3） 反接制动停车时机械特性， （1分）
， （1分）
所以电枢回路串入电阻的最小值：
（1分）
（4） 电动势反向的反接制动停车时的机械特性， （1分）
， （1分）
所以电枢回路串入电阻的最小值：
（1分）
（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
（1分）
2、(12分)某三相绕线式感应电动机，额定工作频率50[Hz]， U1N=380[V], nN＝1455 [r/min]，定子绕组Δ接法。r1=1.48[Ω]， =2.35[Ω]，r2’= 0.95[Ω]，=4.7[Ω] ，rm=9.05[Ω], Xm=85.2。额定负载时＝238[W]。试求：
（1） 画出简化等值电路图；
（2） 定子电流和功率因数；
（3） 输入功率、额定功率及效率。
答案与解析：（1）首先根据、和同步转速表达式，则，极对数p＝2，所以：。绘制简化等制电路图： （2分）
（2）下面分析，以定子相电压为参考相量：
励磁支路阻抗：
负载支路阻抗：
总阻抗： （1分）
定子相电流为： （1分）
由于定子绕组接法，所以定子的额定电流为： （1分）
定子功率因数为： （1分）
（3）转子等效电流： （1分）
电磁功率为： （1分）
总机械功率为： （1分）
则（额定）输出功率： （1分）
输入功率为： （1分）
效率为： （1分）
三、简答题（共40分）
1、一个变压器的联接组形式为Y/Δ-7，画出两种相量图及其连接图（标出12个连接端口）。（10分）
答案：（相量图3分，连接图2分）
图1 Y/D-7相量图1 图2 Y/D-7连接图1
图3 Y/D-7相量图2 图4 Y/D-7连接图2
2、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）
答案：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,T<0，正向制动运行，
第三象限n<0,T<0，反向电动运行，
第四象限n<0,T>0，反向制动运行。
3、已知某电动机的机械特性1如图所示，试分析它与特性2、3、4三种负载配合时，A、B、C、D四个平衡点哪些是稳定的，哪些是不稳定的？并说明原因。（8分）
答案：在A点，，该点稳定（2分）；
在B点，，该点稳定（2分）；
在C点，，该点稳定（2分）；
在D点，，该点不稳定（2分）。
4、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）
答案：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。
5、什么是电机的可逆原理？直流电动机负载运行时，其效率是否为定值?在什么条件下，直流电动机的效率最高?（4分）
答案：同一台电机，无论是直流电机或交流电机，由于其使用时外界条件的不同，它既可以作发电机运行（从轴上输入机械功率而转换成电功率从出线端输出），也可以作电动机运行（从电源吸收电功率而转换成机械功率从轴上输出）。这个电机理论中普适的原理，称为电机的可逆原理。
直流电动机负载运行时，其效率不是一定值。
在不变损耗与可变损耗相等时，直流电动机的效率最高。
6、同步电动机的结构主要有哪些？（4分）
答案：同步电动机的结构主要有：定子（或电枢）、转子、气隙和机座（或外壳）。
《电机与拖动》课程模拟试卷（一）
考试时间：90分钟
一、填空题（每空1分，共30分）
1、电机是一种进行能量传递或机电能量转换的电磁机械装置，将电能转换为机械能的是 ，将一种等级的电能转换为另外一种等级的电能的是 ，将机械能转换为电能的是 。
答案：电动机、变压器、发电机
2、三相电力变压器根据铁心结构可以分为 变压器和 变压器两种。
答案：心式、组式
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 ，额定转差率为 ；极对数为3的同步电动机通以60Hz的交流电，其转速为 。
答案：1500r/min、 0.04、1200r/min
4、评价直流电动机调速性能的指标主要有 ， 和 。
答案：调速范围、静差度（或静差率）、调速的平滑性
5、一台他励直流电动机采用电动机惯例，当P1>0，PM<0时，电动机运行于 状态，当Ea>UN，n>0时，运行于 状态。
答案：制动、正向回馈制动运行
6、一台单相变压器的原边绕组匝数100匝，副边绕组匝数50匝，当原边加220V频率50Hz的电压时，电流为10A，副边输出的电压是 V，频率 Hz，电流是 A。
答案：110、50、20
7、步进电机是一种将 转换为 的控制电机。某三相步进电机，驱动脉冲频率为50Hz，转子齿数为4，以单三拍方式运行，其步距角是 ，转速是 ；齿数为20，以双三拍方式运行，其步距角是 ，转速是 ，以六拍方式运行，其步距角是 ，转速是 。
答案：电脉冲信号、相应的角位移或线位移、30°、250r/min、6°、50r/min、3°、25 r/min
8、调节同步电机的 可以调节它的无功功率；为了改善电网的功率因数，同步电动机都运行在 状态；不带负载专门用来改善电网功率因数的同步电动机称为 。
答案：励磁电流、过励、补偿机（调相机）
9、直流电动机的工作点在第 象限和第 象限时电动机工作在制动状态，在第三象限时电动机工作在 状态。
答案：二、四、反向电动
二、计算题（共30分）
1. （6分）一台并励直流电动机，额定数据为：PN＝10kW、UN＝440V、ηN＝90%、nN=1500r／min，电枢绕组的总电阻Ra＝0.25Ω，试问：
（1） 直接起动时，起动电流为多少?
（2） 若限制起动电流为额定值的2倍，应在电枢中串接的起动变阻值为多少?
答案与解析：
（1） （2分）
（2） 因为 ， 所以：
（2分）
根据题意，假定串入电阻为，则：
（2分）
2. (7分)某三相绕线式感应电动机的额定数据如下：PN=7.5kW，UN=380V，IN=15.1A，nN=1450r/min，lM=2.0。试求：
(1)临界转差率和最大转矩
(2)该机的固有起动转矩倍数
答案与解析：
（1） 额定转差率 （1分）
临界转差率 （1分）
额定转矩 （1分）
最大转矩 （1分）
（2）电动机的固有机械特性 （1分）
n=0时，S=1，得固有起动转矩： （1分）
固有起动转矩倍数 （1分）
3. （17分）一台三相电力变压器的额定容量SN=750kVA，额定电压U1N/U2N=10000/400V，Y/Y连接。已知每相短路电阻Rk=2.10 W，Xk=5.38 W。该变压器一次绕组接额定电压，二次绕组接三相对称负载运行，负载为Y接法，每相负载阻抗为ZL=0.30+j0.08W。计算：
(1)变压器一次、二次侧电流（线值）；
(2)二次绕组电压（线值）；
(3)电压变化率
答案与解析：（1）简化等效电路如右图所示（3分）
变压器的变比 （2分）
负载阻抗 ， （1分）
折算值 。 （1分）
从原边看进去每相总阻抗 （1分）
那么一次侧电流（相值） （2分）
一次侧电流（线值）：因为Y形接法时相电流与线电流相等，所以（2分）
二次侧电流（相值等于线值） （2分）
（2） 二次绕组线电压 （2分）
电压变化率 （2分）
三、简答题（共40分）
1、右图为一个变压器的连接图，用相量图判断其联结组号。另有一个变压器的联接组号为Y/Y-6，画出其相量图和联接图（标出12个连接端口）。（10分）
答案：右图对应的相量图（3分）如图1所示，根据相量图判断其联结组号为Y/D-11（2分）。联结组号为Y/Y-6的变压器相量图和连接图分别如图2（3分）和图3（2分）所示。
图1 Y/D-11相量图 图2 Y/Y-6相量图 图3 Y/Y-6连接图
2、直流电动机的制动方法有哪些？（6分）
答案：直流电动机的制动方法有：能耗制动、反接制动和回馈制动。
3、简述交流伺服电动机的工作原理。（10分）
答案：交流伺服电动机有两相在空间垂直分布的绕组，一相绕组作为励磁绕组，接至单相交流电源Uf上；另一相作为控制绕组，输入控制电压Uc。工作时，两相对称绕组中通入两相电流，将在空间中产生椭圆形旋转磁场，在闭合的转子绕组中产生感应电动势和感应电流，转子电流与磁场相互作用，使电枢线圈受到电磁力f，在此电磁力所产生的电磁转矩T的驱动下，转子带动生产机械负载沿T的方向旋转起来。保持励磁绕组的电压不变，改变控制电压的幅值、相位或同时调整幅值和相位会影响旋转磁场的合成磁动势，进而可以控制转子的转速。
4、同步电机有哪几种运行状态？同步电机运行于哪一种状态主要取决于什么？（8分）
答案：同步电机有三种运行状态：发电机，电动机和补偿机。
同步电机运行于哪一种状态主要取决于定子内圆表面的定子、转子合成磁场与转子主磁场的相对位置，即定子合成磁场轴线与主磁场轴线的夹角，用电角度表示，称为功率角。
5、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。
《电机与拖动》课程模拟试卷（二）
考试时间：90分钟
一、填空题（每空1分，共30分）
1、在电力拖动系统中拖动生产机械运行的电动机，根据供电系统的不同可以分为 电动机和 电动机两大类；根据转速特性，后者又可分为同步电动机和 电动机两种；后者根据转子绕组的结构形式可分为 电动机和 电动机。
答案：直流、交流、异步（或感应）、鼠笼式、绕线式
2、直流发电机的额定功率是指 功率， 而直流电动机的额定功率是指 功率。
答案：电、机械
3、右图为某三相感应电动机的 人为特性图，在UN，U'1，U''1，U'''1，中 最大， 最小， 对应的机械特性起动转矩最大，对于负载转矩TL来说，A点电流比B点电流 。
答案：降低定子端电压、 UN、 U'''1、UN 、大
4、一台三相异步电动机，额定转速是970r／min，若电源频率是50Hz，电动机的极对数是 ，同步转速为 ，额定转差率为 ；极对数为4的同步电动机通以60Hz的交流电，其转速是 。
答案：3、 1000r/min、0.03、900r/min
5、常见的负载转矩特性有 ， 和 ，单轴电力拖动系统的运动方程是 。
答案：恒转矩负载特性、恒功率负载特性、通风机类负载特性（或泵类负载特性）、T-Tz=JdW/dt(或T-Tz=GD2/375?dn/dt)
6、变压器除了可以变电压，还可以 变 ，变 和变 。
答案：电流、阻抗、相位
7、同步电动机的运行方式有 、 和 三种。
答案：电动机、发电机、补偿机（调相机）
8、直流伺服电动机的 与 的关系称为调节特性，表征调节特性的量有 和 。
答案：转速、控制电压、始动电压、斜率
二、计算题（共30分）
1、（12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]，忽略空载转矩T0，电动机带额定负载运行时，要求把转速降到1200r/min，计算：
（1）采用电枢串电阻调速需串入的电阻值；
（2）采用降低电源电压调速需把电源电压降到多少；
（3）若要把转速升高到1600r/min，要把磁通降低到原来的多少倍？
答案及解析：
（1） 1分
则由串电阻机械特性 1分
得 2分
（2）由降压机械特性 1分
得： 2分
（3）由弱磁机械特性 1分
知 ， 1分
3分
即要把磁通减弱到原来的0.9375倍。
2、 (18分)某起重机吊钩由一台三相绕线式感应电动机拖动，定转子绕组都Y接法，电动机额定数据为： PN=20[kW],UN＝380[V]，nN＝960[r/min]，E2N＝208[V]，I2N＝76[A]，lM＝2。升降某重物TL＝0.72TN，忽略T0。计算：
(1) 在固有机械特性上运行时转子转速；
(2) 转子回路每相串入电阻RA＝0.88W时转子转速；
(3) 转速为-430时转子回路串入的电阻RW＝？
答案与解析：
（1分）
该电动机固有机械特性的临界转差率： （1分）
额定转矩 （1分）
（2） 转速为n，转差率为s时，根据电动机的机械特性实用表达式 （1分）
有， （2分）
解得s=0.0278和0.8016（不合理，舍去） （2分）
所以转速为 （1分）
（3） 转子每相电阻 （1分）
转子每相串电阻RA＝0.88W后，设转速为nA，转差率为sA，则 （3分）
即有， （1分）
那么 （1分）
（3）转速为-430r/min时，转差率 （1分）
设转子每相串入电阻值为，则 （1分）
即有 （1分）
三、简答题（共40分）
1、一个变压器的联接组形式为Y/Δ-1，画出两种相量图及其连接图（标出12个连接端口）。（10分）
答案：（相量图3分，连接图2分）
图1 Y/D-1相量图1 图2 Y/D-1连接图1
图3 Y/D-1相量图2 图4 Y/D-1连接图2
2、换向器由什么组成？换向器在直流电机中起什么作用?（5分）
答案：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。
3、什么是变压器的惯例？画出单相变压器负载运行时的惯例。（10分）
答案：变压器运行时，各电磁量都是交变的，为了研究清楚他们之间的相位关系，必须先规定好各量的正方向。选取正方向有一定的习惯，称为惯例（2分）。如右图所示。（8分）（其中U1和I1的方向各1分，fm的方向1分，E1和E1s的方向1分，E2和E2s的方向1分， 、I2和U2的方向各1分）
4、简述直流发电机的工作原理。（10分）
答案：直流发电机的工作原理：将直流发电机的轴与原动机连接，电刷两端接电气负载。在原动机的带动下，发电机轴旋转，转子上的电枢绕组切割主磁场中的磁力线而产生感应电动势Ea，但Ea是交变的电动势，通过换向片和电刷的整流作用成为电路两端的直流电压U，加在负载的闭合回路上，发电机电枢绕组中有电枢电流Ia流过。
5、交流异步电动机的调速方法有哪些？（5分）
答案：异步电动机的转速：
交流异步电动机的调速方法有：
1.定子降电压调速
2.转子回路串电阻调速
3.变极对数调速
4.变压变频调速
