电机学基础知识

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1、第1章 电机学基础知识1-1 磁路的结构和尺寸一定，磁路的磁阻是否一定？答：磁路的磁阻，它除了与磁路的长度和面积A有关外，还与磁路的磁导率成反比。而铁磁材料的磁导率随磁路的饱和程度增加而减小。因此，在磁路的结构尺寸一定时，磁路的饱和程度越高，则磁阻越大。1-2 说明直流磁路和交流磁路的主要不同点。答：1） 直流磁路中磁通恒定，励磁绕组中无感应电动势，而交流磁路中磁通随时间交变，因而会在励磁绕组中产生感应电动势。2） 直流磁路中无铁心损耗，而交流磁路中有铁心损耗。3） 交流磁路中磁饱和现象会导致电流、磁通和电动势波形畸变；而直流磁路中不会。1-3 比较磁路与电路的主要不同点。答：1） 电流通过电

2、阻时有功率损耗，而磁通通过磁阻时无功率损耗。2） 自然界中不存在绝对的磁绝缘材料，甚至连空气也是导磁的，因此磁路中存在漏磁现象；而电路则不然。3） 磁路的磁阻随通过的磁通变化而变化，而电路的电阻不随流过的电流变化而变化（不考虑电流引起的温度变化）。1-4 铁磁材料分成几类？各有什么特点？分别用在什么场合？答：铁磁材料根据磁滞回线形状不同，分为软磁材料、硬磁（永磁）材料两大类。软磁材料磁滞回线窄，剩磁和矫顽力都小且磁导率较高，一般用于制造电机、变压器的铁心。硬磁（永磁）材料磁滞回线宽，剩磁和矫顽力都大，可以制成永久磁铁。第2章 直流电机2-1 在直流电机中，换向器和电刷的作用是什么？答：在直流电

3、机中，电枢电路是旋转的，依靠换向器和电刷的作用，使构成每条支路的元件不停地轮流变换，而每条支路的元件数、位置和感应电动势的方向不变，支路电流产生的磁动势的空间位置也始终不变。因此，直流发电机的换向器和电刷起了整流器的作用，将电枢绕组产生的交流感应电动势和电流变换成直流引到外电路；直流电动机的换向器和电刷起了逆变器的作用，将外部直流电流变换成交流电流引入电枢绕组。2-2 分析哪些因素影响直流电机的感应电动势；若一台直流发电机额定运行时的电动势为，那么当励磁电流、磁通分别减少10或者转速提高10时的电动势为多少？答：根据直流电机感应电动势的公式可知，电动势正比于磁通与转速的乘积，当磁通为常数时，电

4、动势正比于转速，当转速为常数时，电动势正比于磁通。当励磁电流减少10时，磁通将相应减少，此时的感应电动势将减小，但由于磁路饱和的影响，磁通减少不到10，故。当磁通减少10时，感应电动势也将减小10，即。当转速提高10时，感应电动势也将提高10，即。2-3 把他励直流发电机转速升高20，此时空载端电压升高多少？如果是并励直流发电机，电压变化前者大还是后者大？答：根据可知，当他励直流发电机的转速升高20时，也将升高20。如果是并励直流发电机，的升高将大于20。因为并励直流发电机端电压的升高，使励磁电流增大，磁场增强，由此引起端电压进一步升高。2-4 简述并励直流发电机自励的条件；若正转时能自励，试

5、问反转能否自励？若在额定转速时能自励，试问降低转速后能否自励？答：并励直流发电机自励有如下3个条件：要有剩磁；由剩磁感应产生的励磁电流所产生的磁通方向与剩磁方向一致；励磁回路的总电阻要小于临界电阻值。若正转时能自励，在不改变任何接线的情况下，反转是不能自励的。因为，如果不改变任何接线，反转时将破坏上述自励的第二个条件。要使反转时也能自励，必须在反转时交换励磁绕组的两端。若在额定转速时能自励，降低转速后可能就不能自励了。因为不同的转速对应不同的空载特性，相应的临界电阻值也就不同。直流发电机转速降低后，临界电阻值减小，当临界电阻值小于励磁回路的总电阻时，并励直流发电机便不能自励。2-5 怎样改变并

6、励、串励和积复励直流电动机的旋转方向？答：直流电动机的旋转方向由电磁转矩的方向决定，而电磁转矩的方向由磁通的方向和电枢电流的方向共同决定。改变磁通或者电枢电流的方向就可以改变电磁转矩的方向，从而改变电动机的旋转方向。因此，交换并励直流电动机励磁绕组的两端，或者对调电枢绕组的两端就可以改变其转向；串励直流电动机改变转向的方法与并励直流电动机相同；积复励直流电动机只要对调电枢绕组的两端，既改变了转向又保证了仍然为积复励。2-6 试比较串励直流电动机的机械特性与并励直流电动机有何不同；为什么传统电力机车大都采用串励直流电动机？答：并励直流电动机的机械特性是一条略向右下倾斜的直线，随着电磁转矩的增加，

7、转速略有下降，其特性较硬；而串励直流电动机的机械特性是一条像双曲线一样的曲线，随着电磁转矩的增加，转速下降很快，其特性很软。当电力机车重载或上坡时，转矩加大，转速自动降低，既保证了安全，又使其输入、输出功率增加较少，电机不易过载。因此，电力机车均采用串励直流电动机。2-7 将一台额定功率为的直流发电机改为电动机运行，其额定功率怎样变化？如果是将额定功率为的电动机改为发电机运行，其额定功率又将怎样变化？答：将额定功率为的直流发电机改为电动机运行时，原发电机的额定功率 (输出功率) 即为该电动机的额定输入功率，故其额定功率 () 将小于。如果将额定功率为电动机改为发电机运行，原电动机的额定输入功率

8、（）即为该发电机的额定功率，故其额定功率将大于。2-8 何谓电枢反应？电枢反应对气隙磁场有什么影响？对电机运行有何影响？答：直流电机励磁后，由励磁磁动势产生气隙磁场，电枢绕组内通有电流产生的电枢磁动势对气隙磁场的影响称为电枢反应。电枢反应使气隙磁场波形畸变，并呈去磁性。电枢反应对直流发电机影响其端电压，对直流电动机影响其电磁转矩和转速。 2-9 直流电动机有哪几种励磁方式？在不同的励磁方式下，线路电流、电枢电流、励磁电流三者之间关系如何？ 答：直流电动机的励磁方式一般有四种： （1）他励 励磁电流与电枢电流、线路电流无关，且。 （2）并励 线路电流与电枢电流、励磁电流的关系为。 （3）串励 线

9、路电流与电枢电流、励磁电流为同一个电流，即 （4）复励 励磁绕组有两个部分，一个绕组与电枢绕组并联，另一个绕组与电枢绕组串联。以“先并后串”为例，线路电流就是串励绕组中的电流，且等于电枢电流与并励绕组中电流之和，即2-10 指出直流电机中以下哪些量方向不变，哪些量是交变的： （1） 励磁电流； （2） 电枢电流； （3） 电枢感应电动势； （4） 电枢元件感应电动势； （5） 电枢导条中的电流； （6） 主磁极中的磁通； （7） 电枢铁心中的磁通。 答：（1） 励磁电流是直流电流，不交变； （2） 电枢电流指的是电刷端口处的总电流，为直流电流，不交变； （3） 电枢感应电动势指的是电刷端口处的

10、总感应电动势，为直流电动势，不交变；（4） 电枢元件有效导体不断交替切割N极磁力线和S极磁力线，产生感应电动势为交流电动势；（5）电枢导条中的电流为交变电流，对发电机而言，导条中的交变感应电动势经换向器、电刷、外电路构成闭合电路，形成电枢导条交流电流；对电动机而言，电枢端电流经电刷、换向器进入电枢导条，形成交变电流；（6）励磁绕组通入直流励磁电流形成主磁通，显然主磁极中的磁通不交变；（7） 主磁通本身不交变，但电枢铁心的旋转使得电枢铁心中的任意一点都经历着交变的磁通，所以电枢铁心中的磁通为交变磁通。2-11 改变并励直流电动机电源的极性能否改变它的转向？为什么？ 答 根据并励直流电动机电枢与励

11、磁绕组的连接特点，改变电源的极性使电枢电流反方向，同时也使励磁电流反方向，使主磁场极性改变。根据电磁转矩与主磁通和电枢电流关系为，当和同时改变方向时，电磁转矩仍维持原来的方向不变。因此，改变并励直流电动机电源的极性不能改变电机的旋转方向。2-12 改变串励直流电动机电源的极性能否改变它的转向？为什么？答 串励直流电动机的电枢与励磁绕组串联。改变电源极性将使电枢电流和励磁电路同时改变方向，主磁通也改变方向。根据，当和同时改变方向时，的方向仍保持不变。所以改变串励直流电动机电源的极性不能改变电机的旋转方向。第3章 变压器3-1 变压器的主磁通和漏磁通的性质有什么不同？在等效电路中怎样反映它们的作用

12、？答：主磁通是由一、二次绕组的磁动势共同产生，沿铁心闭合，是变压器的工作磁通，占总磁通的绝大部分。主磁通同时与一、二次绕组相交链，并在所交链的绕组中产生感应电动势，是实现能量传递的耦合场。变压器工作时，主磁通与绕组电流无关，幅值基本不变。一次绕组磁动势还产生仅与一次绕组相交链的漏磁通，并在一次绕组中产生感应电动势；二次绕组磁动势也产生仅与二次绕组相交链的漏磁通，并在二次绕组中产生感应电动势。漏磁通主要沿空气和变压器油等非铁磁材料闭合，在量值上远远小于主磁通，漏磁通与能量传递无关。变压器工作时，漏磁通和是随着一、二次侧电流的变化而变化，因为。在等效电路中，用励磁电抗表征主磁通对电路的作用，用漏电

13、抗和表征漏磁通和分别对一、二次侧电路的作用。由于铁磁物质的磁饱和特性，励磁电抗不是常数，而是随铁心饱和程度的加深而减小。由于变压器工作时，基本不变，故可以当作常数使用；而漏磁通磁路是线性的，故漏电抗和是常数。 3-2 变压器的一、二次绕组之间并无电的联系，为什么一次侧的电流会随二次侧电流的变化而变化？ 答：虽然一、二次绕组之间没有电路上的直接连接，但有磁的耦合，即它们交链着同一个主磁通。负载运行时，主磁通是由一、二次绕组磁动势共同激励的。当变压器一次侧电压和频率不变时，主磁通幅值基本不变，因此，负载与空载时磁路中的总励磁磁动势不变，即遵循磁动势平衡关系：。因此，当二次侧电流变化时，其磁动势也随

14、之改变。由磁动势平衡关系可知，一次侧电流会产生一个增量，与此相应的磁动势与二次电流产生的磁动势大小相等、方向相反，以维持主磁通幅值基本不变。故将随的增减而增减，也说明变压器二次侧的输出能量是从一次侧传递过来的。3-3 短路阻抗的标幺值对变压器运行性能有什么影响？答：变压器短路阻抗的标幺值与短路电压的标幺值相等，是变压器的重要参数。的大小直接影响变压器的电压调整率和短路电流的大小。若小，则电压调整率小，负载变化时，变压器二次侧电压变化较小，供电比较稳定，但短路电流较大；反之，则变压器的供电不稳定，但短路电流较小。因此，设计时，要折中考虑两方面的影响。3-4 某单相变压器一、二次侧各有两个相同的绕

15、组，每个一次绕组的额定电压为110V，每个二次绕组的额定电压为12V。用这台变压器进行不同的连接，能得到几种不同的电压比？电压比分别为多少？答：这台变压器可以有4种不同的联结方式，如图3-2所示。当电源电压为220V时，应该采用图3-2a或b的联结方式；当电源电压为110V时，应该采用图3-2c或d的联结方式图3-1 题3-4图上述4种不同的联结方式只能得到3种不同的电压比，其值分别为3-5 电压互感器二次侧为什么不允许短路？电流互感器二次侧为什么不允许开路？答：由于电压表的阻抗很大，使正常运行的电压互感器相当于一台空载运行的降压变压器，即 （很小）。如果二次侧短路，一、二次侧的电流都将变得很

16、大，易烧毁互感器。故电压互感器二次侧不允许短路。 由于电流表的阻抗很小，使正常运行的电流互感器相当于一台短路运行的升压变压器，一次侧的电流为被测电路的电流 （不受二次侧电流大小的影响） ，一、二次侧的磁动势处T平衡状态，磁路中的磁通很小。如果二次侧开路，即，而不变，再没有与相于衡的磁动势，完全变成了励磁电流，使磁路严重饱和，二次侧可能感应出很高的感应电动势，危及操作人员和设备的安全。因此，使用时，若要拆除仪表，应当先将二次侧短接，再移走仪表。3-6 在Yd联结的三相变压器一次侧施加额定电压，空载运行时，将二次侧的三角形联结打开一角，用电压表测量开角处的电压。试问在三相变压器组和三相芯式变压器中

17、，测量结果是否相同？（设变压器容量与饱和程度均接近）答：在Yd联结的三相变压器组中，打开二次绕组三角形联结的一角并接入一个电压表，此时二次绕组已不是闭合的，不会存在三次谐波电流，也不存在去磁性质的三次谐波磁通。由于三相变压器组磁路独立，三次谐波磁通幅值较大，电压表在三角形绕组开角处测得电压也较大。而三相芯式变压器因磁路相关，三次谐波磁通磁路中有非磁性介质使其幅值较小，故电压表在二次绕组三角形开角处测得的电压也比三相变压器组的小得多。3-7 变压器能否用来直接改变直流电压的大小？答：不能。变压器是利用电磁感应原理实现变压的。如果变压器一次绕组接直流电压，绕组中则产生大小一定的直流电流，建立直流磁

18、通势，铁心中磁通也就是恒定不变的，因此绕组中就没有感应电动势，输出电压为零。3-8 变压器的铁心导磁回路中如果有空气隙，对变压器有什么影响？ 答：一台制好的变压器在额定电压下运行时，铁心内主磁通的大小是一定的。根据磁路的欧姆定律，若磁路中磁通大小一定，磁阻小则磁通势小，励磁电流中小。变压器铁心做成闭合的，比起回路中有间隙的情况磁阻小得多，则小得多。如果铁心回路中有一段间隙，不论是充满空气还是变压器油，由于磁阻很大，产生同样大小主磁通所需励磁磁通势很大，结果很大，大使变压器的功率因数降低，变压器性能变差。顺便提一下，由于很小，大，一般可以认为通常说磁阻大时大。3-9 额定电压为220/110V的

19、变压器，若将二次侧110V绕组接到220V电源上，主磁通和励磁电流将怎样变化？若把一次侧220V绕组错接到220V直流电源上，又会有什么问题？答：变压器一次绕组的电源电压、频率、匝数满足关系式。当电源电压、频率不变时，主磁通与匝数成反比关系，即。设电源电压接一次绕组（220V）时，主磁通为额定磁通，励磁电流为，则有当把二次绕组（110V）错当成一次绕组接到220V交流电源上时，主磁通为励磁电流为，则有。比较以上两式，可得即主磁通为正常连接时的2倍。假设变压器铁心磁路不饱和，根据磁路欧姆定律，显见，即励磁电流是正常连接时的4倍。若考虑铁心的饱和效应，当主磁通是正常额定磁通的2倍时，铁心将处于严重

20、饱和状态，则励磁电流将更大。当一次绕组错接到220V直流电源上时，主磁通是恒定直流磁通，一、二次绕组中没有感应电动势，直流电源电压全部降落在一次绕组的电阻上，产生巨大的短路电流。若没有短路保护措施，会烧毁一次绕组。第4章 异步电机4-1 如何用转差率s来区分三相异步电动机的各种运行状态？答：根据转差率s的正负和大小，异步电机可分为电动机、发电机和电磁制动3种状态。当时，电机处于电动状态；当时，电机处于发电机状态；当时，电机处于电磁制动状态。 4-2 产生振磁动势、圆形旋转磁动势和椭圆形旋转磁动势的条件有什么不同？ 答：单相绕组通以正弦交变的电流就可产生脉振磁动势，三相（或多相）对称绕组通以三相

21、（或多相）对称的交流电流就可产生圆形旋转磁动势；多相绕组如通入的电流不对称或将对称电流通入不对称的多相绕组就产生椭圆形旋转磁动势。 4-3 把三相异步电动机接到电源的3个接线头对调两根，电动机的转向将如何改变？为什么？ 答：把三相异步电动机接到电源的3个接线头对调两根，三相绕组的电流相序与原来相反，因此电机将反转。4-4 异步电动机定子绕组与转子绕组之间没有直接的联系，为什么负载增大时，定子电流和输入功率会自动增加，试说明其物理过程。从空载到满载电动机主磁通有无变化？ 答：当负载增大时，电动机转速下降，转差率上升，转子绕组切割磁感线的速度增加，转子的感应电动势、感应电流相应增加，转子磁动势也增

22、加。由磁动势平衡关系可知，定子磁动势也要增加，因此定子电流增大，即从电网吸收的电功率增加。这一过程直到转子电流产生的转矩与负载转矩重新平衡为止。从空载到满载，电动机的主磁通基本保持不变。 4-5 异步电动机在轻载下运行时，为什么其效率和功率因数都较额定负载时低？如定子绕组为联结的异步电动机改为Y联结运行，在轻载下其效率和功率因数如何变化？ 答：异步电动机由于空气隙的存在，励磁电流较大。在轻载时，定子电流的负载分量小，定子电流主要为无功的励磁电流，因此轻载时异步电机的功率因数低。 轻载时，转子输出的有功功率小，定子吸收的电功率主要用于补偿铁耗和机械损耗，因此效率低。 轻载时如将联结改为Y联结，由

23、于相电压只为原来的，因此，励磁电流及铁耗 都大为减少，功率因数及效率都将得到显著改善。 4-6 三相异步电动机在运行中有一相突然断线，会发生什么情况？ 答：如果三相异步电动机在运行中有一相突然断线，电动机变为单相运行。如果为轻载，电机可继续旋转，但定子电流会增大；如果负载较大，则电动机会减速、停止，最后堵转。 4-7 三相异步电动机能否接到单相电源运行？答：根据旋转磁场产生的条件可知，只要使接到单相电源的三相绕组的电流形成一定的相位差，就可以产生一个椭圆形旋转磁场，因此，三相异步电动机可以接到单相电源运行，但其输出功率会减小。图4-1是几种常用的接法。图4-1 三相异步电动机单相运行接线4-8

24、 一台三相异步电动机铭牌上标明，额定转速该电动机的极数是多少？答：由同步转速公式知，异步电动机的额定转速小于同步转速，该电动机，可推算出其同步转速为，极对数，则极数。4-9 三相异步电动机中的空气隙为什么必须做得很小？答：三相异步电动机因转子转动而必须有气隙，但气隙是电动机磁路的一部分，气隙磁阻较铁心部分磁阻要大的多，或说励磁磁动势70以上都降落在气隙中。可见气隙尽可能的小，使无功的励磁电流较小，从而提高异步电动机的功率因数。4-10 一台三相异步电动机，定子绕组为Y联结，若定子绕组有一相断线，仍接三相对称电源时，绕组内将产生什么性质的磁动势？ 答：三相定子绕组有一根断线，相当于单独运行，定子

25、绕组电流产生的是脉动磁动势。4-11 异步电动机为什么又称为感应电动机？ 答：异步电动机定、转子绕组之间没有电的联系，当定子绕组中通入正弦交流电流并在气隙中建立旋转磁场后，转子绕组与旋转磁场有相对运动，由电磁感应作用在转子绕组中感应产生电动势并产生电流，转子电流与气隙磁场作用产生电磁转矩并实现能量转换。由于转子电流是感应产生，故又称为感应电动机，其电磁关系与变压器相似。 4-12 异步电动机等效电路中的代表什么？能否用电感或电容代替，为什么？答：等效电路中的是个虚拟的附加电阻，它的损耗代表电动机产生的机械功率，故不能用电容或电感来代替。 4-13 异步电动机拖动额定负载运行时，若电源电压下降过

26、多，会产生什么后果？ 答：由异步电动机的电磁转矩公式知，端电压下降过多，电磁转矩会有更大的下降，在负载转矩不变时，电动机的减速会使转差率s增大，并引起定子电流增加，电流超过额定值将损坏电动机的绕组。 4-14 一台三相异步电动机额定电压为380V，定子绕组为星形接法，现改为三角形接法，仍接在380V电源上，会出现什么情况？ 答：定子绕组由星形接法改为三角形接法，则定子绕组相电压增加为原值的倍，主磁通也将增加为原值的倍，故使电动机铁心饱和程度增加，励磁电流会有较大增加，负载运行时定子电流会大于额定电流，从而损坏电动机绕组。4-15 异步电动机的转差功率消耗到哪里去了？若增大这部分损耗，异步电动机

27、会出现什么现象？ 答：异步电动机的转差功率，这部分功率消耗在转子绕组的铜耗上。增大这部分功率会使转差率s增加，电动机转速及效率都会降低。第5章 同步电机 5-1 为什么说同步电动机本身无起动能力？采用异步法起动同步电动机时应注意哪些事项？ 答：同步电动机在电源频率恒定时，其转速是不能调节的，电动机能稳定运行要求其平均电磁转矩必须不为零。而起动时，转速从零到同步转速，这个过程中转速是变化的，产生的是脉动电磁转矩，转子受到一个忽正忽负的转矩作用，使平均电磁转矩等于零，故同步电动机不能自行起动。通常在同步电动机转子磁极上装有起动绕组用于异步起动，为防止励磁绕组出现高压和单轴转矩，起动时须在励磁绕组中

28、外串一个电阻后再闭合，待转速接近时再切除串接的电阻，通入励磁电流。若负载过重，励磁过小，亦可能牵不进同步。 5-2 从磁能观点说明调节励磁可以调节同步电动机功率因数的道理。调节励磁对同步电动机的有功负载有无影响? 答：同步电动机励磁电流的变化能引起定子电流的变化，实质上是引起定子电流中无功分量的变化，输入功率，可见对同步电动机有功负载没有影响。对一定的有功功率来说，气隙磁场是由转子励磁电流与定子无功电流共同建立的，当调节使磁能达不到所需值时，电动机就从定子侧电源中吸收一部分滞后的无功电流来补充，这时电动机增磁呈感性；若调节使磁能多于所需值，电动机则从定子侧电源中吸收一部分超前的无功电流来去磁，

29、这时电动机呈容性。同步电动机这种从电源吸收滞后与超前无功电流的电磁现象用功率因数变化来表征。 第6章 控制电机6-1 为什么改变两相交流伺服电动机控制电压的大小和相位就能改变电动机的转速和旋转方向？答：因为改变两相交流伺服电动机控制电压的相位就改变了控制电流与励磁电流的超前滞后关系，从而改变旋转磁场的转向，故能改变电动机的旋转方向；而改变控制电压的大小就能改变旋转磁动势的幅值，从而改变电磁转矩的大小，故能改变电动机转速的大小。6-2 什么是步进电动机的拍？单拍制和双拍制有什么区别？答：步进电动机工作时，由一种通电状态转换到另一种通电状态称为一拍，每一拍转子所转过的角度称为步距角。单拍制和双拍制

30、的通电方式不同。单拍制是指每一个通电状态只有一相绕组通电的方式，双拍制是指每一个通电状态有两相绕组通电的方式。6-3 什么是直流测速发电机的输出特性？理想输出特性和实际输出特性有何区别？简述引起输出电压线性误差的主要原因。答：直流测速发电机输出特性是指输出电压与转速之间的关系，即。理想的输出特性应该是一条具有较大斜率的直线。而实际的输出特性是在转速超过一定范围时，呈现非线性性，即出现线性误差。要保持线性的输出特性必须使磁通、电枢电阻和负载电阻，保持不变。因此，主要有3个方面的原因引起直流测速发电机的线性误差。1）环境温度的变化，导致电机内部电阻，特别是励磁绕组的电阻变化，从而引起励磁电流及其所

31、产生磁通的变化。2）电枢反应磁场对主磁场的去磁作用，使气隙磁通下降。3）电刷与换向器的接触电阻随负载电流的变化而变化。第7章 电力拖动基础7-1 负载机械特性与电动机机械特性的交点的物理意义是什么？答：负载机械特性与电动机机械特性的交点是电动机的工作点。7-2 从运动方程式怎样看出系统处于加速、减速、稳定、静止各种工作状态？答：根据运动方程式可见，系统的运动状态由电磁转矩和负载转矩共同决定。当时，系统处于稳定或静止状态；当时，系统处于加速状态；当时，系统处于减速状态。7-3 试定性地画出电车正常行驶和下坡时的负载转矩特性。答：假定电车为恒转矩负载，电车正常行驶时，负载为制动性质，负载转矩特性在

32、第一象限；下坡时，负载为拖动性质，负载转矩特性在第二象限。其负载转矩特性如图7-1所示。图7-1 电车正常行驶和下坡时的负载转矩特性 7-4 图7-2为一些电力拖动系统的机械特性图，试判断哪些系统是稳定的，哪些是不稳定的。 答：电力拖动系统稳定运行的充要条件是,且图a因为0，=0，所以，系统是稳定的。图b因为0，0， 所以，系统是稳定的。图c在a点，因为0，=0，所以0，=0，所以，系统是不稳定。图d虽然在工作点=0，0，满足，但工作点在临界点，所以系统是不稳定的。图7-2 拖动系统机械特性第8章 直流电动机的电力拖动8-1 他励直流电动机保持电枢电压和主磁通为额定值，负载转矩不变，如在电枢回

33、路中串入电阻，对理想空载转速有何影响？对起动电流有何影响？对稳定电流有何影响？ 答：保持电枢电压和主磁通为额定值时，他励直流电动机的理想空载转速为，故电枢回路串电阻并不影响电机的理想空载转速。由于起动电流，串电阻使起动电流减小。由于稳定运行时故电枢回路串电阻并不影响电机的稳定电流。 8-2 他励直流电动机起动时，如果励磁绕组断线，在下列两种情况下会有什么后果：（1） 空载起动；（2 ）带额定负载起动。 答：如果励磁绕组断线，则直流电机只有很少的剩磁。（1）如果是空载起动，虽然电机可以起动，但起动后电枢电流较大；（2）如果是带额定负载起动，则电机被堵转，电流很大，导致电机损坏。 8-3 如果一台

34、电动机处于制动状态，是不是一定会减速停车？电动机在减速过程中，是否一定处于制动状态？ 答：如果一台电动机处于制动状态，它不一定会减速停车，因为电机在一些制动状态也可以稳定运行，如他励直流电动机采用能耗制动下放重物。如果电动机在减速过程中，也不一定处于制动状态，因为如果电动机的负载转矩大于电磁转矩，电机就会减速。 8-4 试分析他励直流电动机3种制动状态下的能量转换情况。答：能耗制动是将系统的动能转化为电能消耗在电枢回路；反接制动是将由系统的动能转化来的电能和电源的电能一起消耗在电枢回路；而回馈制动是将系统的动能转化为电能回馈给电网。第9章 异步电动机的电力拖动9-1 有人认为三相异步电动机在机

35、械特性的段，都是不稳定的，这种说法是否正确？答：不正确，三相异步电动机能否在机械特性的段稳定运行，主要取决于负载的转矩特性，如果满足稳定运行的条件，且就可以稳定运行。一般恒转矩负载，因此必须满足才能稳定运行，当然异步电动机就不能运行在段。而水泵、风机类可以满足的条件，当然可以稳定运行。9-2 如何用实验方法测试三相异步电动机在段的机械特性？答：只要负载的机械特性满足电力拖动系统稳定运行条件，就可以测出三相异步电动机在段的机械特性。如可以通过带水泵、风机类负载测试；也可以把校正过的直流电机作为负载，使负载机械特性成如图9-1所示的直线簇，从而使系统在负载特性与机械特性任何一个交点都是稳定的。图9

36、-1 曲线的测试 9-3 普通笼型异步电动机在额定电压下起动时，为什么起动电流很大，而起动转矩并不大？ 答：笼型异步电动机在额定电压下起动时，转差率s = 1，从等效电路看，转子侧相当于短路，因此起动电流很大，但由于普通笼型异步电动机的转子电阻远小于转子侧漏抗，故此时转子侧功率因数很低，而，即电磁转矩与转子电流和转子侧功率因数的乘积成正比，因此起动转矩并不大。 9-4 线绕转子异步电动机起动时，为什么在转子回路中串联电阻既能降低起动电流，又能增大起动转矩？串入转子回路中的起动电阻是否越大越好？在起动过程中，为什么起动电阻要逐级切除？ 答：从异步电机的等效电路可以看出，增加转子电阻使总的阻抗增加

37、了，所以起动电流减小。转子电阻增加，使得提高；起动电流减小使得定子漏抗电压降低，从而使电动势增大，气隙磁通也相应增大。由于电磁转矩，它与气隙磁通、起动电流以及的乘积成正比，虽然起动电流减小了，但气隙磁通和增加，故起动转矩增加了。 从异步电机的机械特性可见，当转子回路串入的电阻值合适时，起动转矩可以达到最大转矩，但是若所串的电阻再增加，则起动转矩反而减小。因此，转子回路串入的起动电阻并不是越大越好。在起动过程中，随着转速逐渐升高，转差率s逐渐减小，由转矩公式可见，必须逐渐减小转子电阻，才能保持足够大的电磁转矩，因此起动电阻须逐级切除。 9-5 在电源电压不变的情况下，如果三角形联结的电动机误接成

38、星形联结，或者星形联结误接成三角形联结，其后果如何？ 答：在电源电压不变的情况下，如果三角形联结的电动机误接成星形联结，则电机的起动转矩和最大转矩只有额定运行时的1/3，由于一般异步电动机的最大转矩倍数都小于3，因此，会导致电机停转。 如果将星形联结误接成三角形联结，则电机的相电流为正常运行时的倍，将导致电机过热，严重时会烧毁电机。 9-6 某三相异步电动机的铭牌上标注的额定电压为380/220V，定子绕组联结为Y/，试问：（1）如果接到380V的交流电网上，能否采用Y-起动？（2）如果接到220V的电网上呢？ 答：从铭牌数据可见，该电机的相电压额定值为220V。（1）当接到380V的电网时，

39、正常运行时必须采用Y联结，因此不能采用Y-起动； （2） 如果接到220V的电网上，正常运行时须采用联结，可以采用Y-起动。9-7 如果一台异步电动机在修理时，将铜条转子改为铸铝转子，其起动性能、运行性能将如何变化？ 答：转子导条由铜条改为铝条后，相当于转子回路电阻增大，使得电动机起动电流减小、起动转矩增大，最大转矩不变，临界转差率增大。在负载转矩不变的情况下，s增大，转速下降，效率降低。 9-8 异步电动机拖动额定负载运行时，若电源电压下降过多，会产生什么后果？ 答：异步电动机的最大转矩和起动转矩与电源电压的平方成正比。如果电源电压下降过多，当起动转矩下降到小于负载转矩时，电动机不能起动；当

40、最大转矩下降到小于负载转矩时，原来运行的电动机将停转。 9-9 变频调速的异步电动机，在下列情况下应如何调速？（1）带恒转矩负载；（2）带恒功率负载；（3）负载转矩随转速平方成正比变化的调速。 答：变频调速时，希望电机的主磁通不变，由于，可见，应保持等于常数。同时，还希望保持电机的过载能力不变。忽略相对值很小的定子电阻，最大转矩如要保持调速前后的过载能力不变，则应保持即（1）如带恒转矩负载，即则电压和频率的调节方式为（2）如带恒功率负载，即则电压和频率的调节方式为（3）如负载转矩随转速平方成正比变化，即则调节方式为 9-10 异步电动机在回馈制动时，将拖动系统的动能或位能转化为电能送回电网，在此过程中，是否需要从电网吸收无功功率？ 答：三相异步电动机为了建立旋转磁场，必须从电网吸收无功功率，因此，即使异步电动机处于回馈制动状态，把系统的动能回馈电网，仍需要从电网吸收无功功率。