第一篇：《電力拖動自動控制系統》學習心得

《電力拖動自動控制系統》學習心得

進入到大四我們接觸到了一門新的課程叫《電力拖動自動控制系統》,幾次課上下來發現這門課包含的內容實在是太多了，涉及到了自動控制原理、電機拖動、電力電子和高數等多門學科的知識，讓我覺得學起來有點吃力。但經過老師的細細梳理，使我慢慢對這門課程有了新的認識，電力拖動是以電動機作為原動機拖動機械設備運動的一種拖動方式。電力拖動裝置由電動機及其自動控制裝置組成。自動控制裝置通過對電動機起動、制動的控制，對電動機轉速調節的控制，對電動機轉矩的控制以及對某些物理參量按一定規律變化的控制等，可實現對機械設備的自動化控制。

現代運動控制已成為電機學，電力電子技術，微電子技術，計算機控制技術，控制理論，信號檢測與處理技術等多門學科相互交叉的綜合性學科。課上老師簡單介紹了運動控制及其相關學科的關系，隨著其他相關學科的不斷發展，運動控制系統也在不斷發展，不斷提高系統的安全性，可靠性，在課上跟隨老師的思路，使我對運動控制系統有了更深刻的理解。

運動控制系統的任務是通過對電動機電壓，電流，頻率等輸入電量的控制,來改變工作機械的轉矩，速度，位移等機械量，使各種機械按人們期望的要求運行,以滿足生產工藝及其他應用的需要。工業生產和科學技術的發展對運動控制系統提出了日益復雜的要求，同時也為研制和生產各類新型的控制裝置提供了可能。在前期課程控制理論、計算機技術、數據處理、電力電子等課程的基礎上，學習以電動機為被控對象的控制系統，培養學生的系統觀念、運動控制系統的基本理論和方法、初步的工程設計能力和研發同類系統的能力。

課堂上老師全面、系統、深入地介紹了運動控制系統的基本控制原理、系統組成和結構特點、分析和設計方法。

運動控制內容主要包括直流調速、交流調速和伺服系統三部分。直流調速部分主要介紹單閉環、雙閉環直流調速系統和以全控型功率器件為主的直流脈寬調速系統等內容；交流調速部分主要包括基于異步電動機穩態模型的調速系統、基于異步電動機動態模型的高性能調速系統以及串級調速系統；隨動系統部分介紹直、交流隨動系統的性能分析與動態校正等內容。此外，書中還介紹了近幾年發展起來的多電平逆變技術和數字控制技術等內容。《運動控制系統》既注重理論基礎，又注重工程應用，體現了理論性與實用性相統一的特點。書中結合大量的工程實例，給出了其仿真分析、圖形或實驗數據，具有形象直觀、簡明易懂的特點。

第一部分中主要介紹直流調速系統，調節直流電動機的轉速有三種方法：改變電樞回路電阻調速閥，減弱磁通調速法，調節電樞電壓調速法。

變壓調速是是直流調速系統的主要方法，系統的硬件結構至少包含了兩部分：能夠調節直流電動機電樞電壓的直流電源和產生被調節轉速的直流電動機。隨著電力電子技術的發展，可控直流電源主要有兩大類，一類是相控整流器，它把交流電源直接轉換成可控直流電源；另一類是直流脈寬變換器，它先把交流電整流成不可控的直流電，然后用PWM方式調節輸出直流電壓。本章說明了兩類直流電源的特性和數學模型。當用可控直流電源和直流電動機組成一個直流調速系統時，它們所表現車來的性能指標和人們的期望值必然存在一個不小的差距，并做出了分析。開環控制系統無法滿足人們期望的性能指標，本章就閉環控制的直流調速系統展開分析和討論。論述哦了轉速單閉環直流調速系統的控制規律，分析了系統的靜差率，介紹了PI調節器和P調節器的控制作用。轉速單閉環直流調速系統能夠提高調速系統的穩態性能，但動態性能仍不理想，轉速，電流雙閉環直流調速系統是靜動態性能良好，應用最廣的直流調速系統；還介紹了轉速，電流雙閉環系統的組成及其靜特性，數學模型，并對雙閉環直流調速系統的動態特性進行了詳細分析。

第二部分主要介紹交流調速系統。交流調速系統有異步電動機和同步電動機兩大類。異步電動機調速系統分為3類：轉差功率消耗型調速系統，轉差功率饋送型調速系統，轉差功率不變型調速系統。同步電動機的轉差率恒為零，同步電動機調速只能通過改變同步轉速來實現，由于同步電動機極對數是固定的，只能采用變壓變頻調速。

本章介紹了基于等效電路的異步電動機穩態模型，討論異步電動機變壓變頻調速的基本原理和基頻以下的電流補償控制。首先介紹了交流PWM變頻器的主電路，然后討論正選PWM（SPWM），電流跟蹤PWM（CFPWM）和電壓空間矢量PWM(SVPWM)三種控制方式，討論了電壓矢量與定子磁鏈的關系，最后介紹了PWM變頻器在異步電動機調速系統中應用的特殊問題。并討論了轉速開環電壓頻率協調控制的變壓變頻調速系統和通用變頻器。詳細討論了轉速閉環轉差頻率控制系統的工作原理和控制規律，并介紹了變頻調速在恒壓供水系統中的應用實例。

矢量控制和直接轉矩控制是兩種基于動態模型的高性能的交流電動機調速系統，矢量控制系統通過矢量變換和按轉子磁鏈定向，得到等效直流電機模型，然后按照直流電動機模型設計控制系統；直接轉矩控制系統利用轉矩偏差和定子磁鏈幅值偏差的符號，根據當前定子磁鏈矢量所在的位置，直接選取合適的定子電壓矢量，實施電磁轉矩和定子磁鏈的控制。兩種交流電動機調速系統都能實現優良的靜，動態性能，各有所長，也各有不足之處。

作為一個即將踏入社會的畢業生，這學期的學習又讓我充實了不少，也給自己奠定了基礎，非常感謝呂庭老師對我們的幫助，以后進入到工作崗位一定會做到學以致用。

第二篇：《電力拖動自動控制系統》教學要點總結(第五章)

《電力拖動自動控制系統》交流部分課程教學要點

第五章 交流調速的基本類型和交流變壓調速系統

1、交流調速系統的特點，交流調速的六種方法是什么，從轉差功率的角度將異步電動機調速系統分成3類，并舉例說明。

2、異步電動機改變電壓時的機械特性

（1）、固有機械特性，存在問題

（2）、不同電壓下的機械特性，尤其是高轉子電阻交流電動機的不同電壓下的機械特性

3、閉環控制變壓調速系統的靜特性

（1）、交流力矩電動機機械特性的缺點（雖然調速范圍大，但是特性軟）

（2）、閉環靜特性的特點（特性硬，采用PI后，可以實現無靜差，但有極限）

（3）、異步電動機閉環調壓系統與直流電動機閉環調壓系統的不同之處

(4)根據轉差功率損耗分析，調壓調速的異步電動機帶恒轉矩負載時為什么不適宜在低速下長期工作？掌握結論即可。

3、軟起動器

異步電機常用啟動方法，為什么降壓啟動？軟起動器的作用及特點是什么？

思考題根據對轉差功率處理方式不同，交流電動機調速系統分為哪幾類？并舉例說明。2 晶閘管交流電動機調壓調速系統中，為了擴大調速范圍，通常使用什么種類的異步電動機？畫出其機械特性曲線？畫出轉速閉環交流異步電動機調壓調速系統原理圖和靜特性。其最大轉矩和最小轉矩受哪個因素限制？說明你在調壓調速實驗中，調壓裝置的最小控制角是如何確定的？理論上應與哪個參數相等？結合調壓調速實驗，說明轉速負反饋交流調壓調速系統原理。畫出高阻轉子電動機的閉環靜特性。根據轉差功率損耗分析，交流變壓調速系統最適合哪一類負載？該負載下的最大轉差功率損耗系數為多大？對應得轉差率是多少？普通交流電動機帶恒轉矩負載進行調壓調速，能否低速長期運行？為什么？說明交流電動機輕載降壓節能原理。輕載時是否電壓越低越好？為什么？

第三篇：電機拖動自動控制系統--實驗總結

電力拖動自動控制系統實驗總結

專業：電氣工程及其自動化

姓名：常宇 學號：Z011142228

不得不說，這次的實驗給我的感覺和上學期的電力電子實驗挺像的，必須要用心去做才能學到東西，實驗本身才會顯得有意義，否則只會是消磨時間。

電力拖動自動控制系統的實驗已經結束，在4次實驗中，我們做了晶閘管直流調速系統參數和環節特性的測定實驗、單閉環不可逆直流調速系統實驗、雙閉環可逆直流脈寬調速系統實驗和三相SPWM、馬鞍波、SVPWM變頻調速系統實驗。

電力拖動自動控制系統這門課程知識的實用性很強，因此實驗就顯得非常重要。

不得不說，在這四次實驗中，讓我印象深刻的是單閉環不可逆直流調速系統實驗。這個實驗可以說是我所花時間最多、個人認為最難的一次實驗。第一次的實驗沒能成功是因為實驗臺的DJK04電機調速控制實驗I模塊損壞，第二次實驗也是費盡千辛萬苦才把實驗順利完成。雖然這個實驗比較難、耗時長，但我卻從中學習到了許多。我們第一次實驗線路連接好但電機并不能轉動，我們也正是利用老師傳授的方法判斷出了實驗模塊不能正常工作。即使沒有成功做出實驗預期的結果，我們依然收獲了，我們通過自己的判斷可以正確的分析線路的故障、排除故障。我感覺這比稀里糊涂的完成實驗更有意義。

在這三次實驗中，我們離不開丁老師的幫助。我十分贊成丁老師的這種教學方法，讓同學們自己通過實驗指導書自己做實驗、自己發現問題、分析問題和解決問題，我認為這樣才能真正的達到實驗的目的，這樣才能提高學生的操作動手能力、獨立思考的能力。丁老師也能處處為學生著想，最后一次實驗中老師就說過學校能為老師辦公室安裝空調，卻不能為實驗室裝空調，讓學生大熱天的做實驗。老師聽完這一番話，我們真的非常感動。像丁老師這樣能為學生著想的老師真的很少很少，我們在實驗課后都統一認為丁老師是位好老師，是能處處為學生著想的老師。

非常感謝丁老師在實驗過程中給予我們的幫助，悉心的教導和耐心的解答，使我們在實驗過程中不斷地學習到新的東西，這樣的實驗做起來才比較有意思，才不會讓學生覺得無聊或者是應付了事，才能培養和提高我們專業的學生的動手能力和分析問題、解決問題的能力。

第四篇：電力拖動自動控制系統運動控制系統習題解答第6、7章

第6章習題解答

6-1

一臺三相籠型異步電動機銘牌數據為：額定電壓，額定轉速，額定頻率，定子繞組Y聯接。由實驗測得定子電阻，定子漏感，定子繞組產生氣隙主磁通的等效電感，轉子電阻，轉子漏感，轉子參數已折合到定子側，忽略鐵心損耗。

（1）．畫出異步電動機T型等效電路和簡化等效電路；（2）．額定運行時的轉差率，定子額定電流和額定電磁轉矩；（3）．定子電壓和頻率均為額定值時，理想空載時的勵磁電流；（4）．定子電壓和頻率均為額定值時，臨界轉差率和臨界轉矩，畫出異步電動機的機械特性。

解：（1）．異步電動機T型等效電路和簡化等效電路

（2）．額定運行時的轉差率

根據簡化等效電路，定子額定電流

額定電磁轉矩，其中，（3）．定子電壓和頻率均為額定值時，理想空載時的勵磁電流

（4）．定子電壓和頻率均為額定值時，臨界轉差率

和臨界轉矩

異步電動機的機械特性

6-2

異步電動機參數如6-1題所示，畫出調壓調速在和時的機械特性，計算臨界轉差率和臨界轉矩，分析氣隙磁通的變化，在額定電流下的電磁轉矩，分析在恒轉矩負載和風機類負載兩種情況下，調壓調速的穩定運行范圍。

解：調壓調速在和時的機械特性

臨界轉差率

時，臨界轉矩

氣隙磁通

時，臨界轉矩

氣隙磁通

帶恒轉矩負載工作時，穩定工作范圍為，帶風機類負載運行，調速范圍。

6-3異步電動機參數如6-1題所示，若定子每相繞組匝數，定子基波繞組系數，定子電壓和頻率均為額定值。求：（1）．忽略定子漏阻抗，每極氣隙磁通量和氣隙磁通在定子每相中異步電動勢的有效值；（2）．考慮定子漏阻抗，在理想空載和額定負載時的和；（3）．比較上述三種情況下，和的差異，并說明原因。

解：（1）．忽略定子漏阻抗，（2）．考慮定子漏阻抗，在理想空載時同（1）

額定負載時，根據簡化等效電路，定子額定電流；

（3）．忽略定子漏阻抗時，不考慮定子漏阻抗壓降，理想空載時，定子漏阻抗壓降等于零，兩者相同。考慮定子漏阻抗時，定子漏阻抗壓降使得和減小。

6-4

接上題，（1）．計算在理想空載和額定負載時的定子磁通和定子每相繞組感應電動勢；（2）．轉子磁通和轉子繞組中的感應電動勢（折合到定子邊）；（3）．分析與比較在額定負載時，、和的差異，、和的差異，并說明原因。

解：（1）．定子磁通和定子每相繞組感應電動勢

理想空載時，忽略勵磁電流（下同），額定負載時，根據簡化等效電路，定子額定電流；

理想空載和額定負載時的（2）．轉子磁通和轉子繞組中的感應電動勢（折合到定子邊）；

理想空載時，，額定負載時，根據簡化等效電路，定子額定電流；

（3）．額定負載時，，離電機輸入端遠的反電勢小。

6-5

按基頻以下和基頻以上，分析電壓頻率協調的控制方式，畫出（1）恒壓恒頻正弦波供電時異步電動機的機械特性；（2）基頻以下電壓-頻率協調控制時異步電動機的機械特性；（3）基頻以上恒壓變頻控制時異步電動機的機械特性；（4）畫出電壓頻率特性曲線。

解：（1）恒壓恒頻正弦波供電時異步電動機的機械特性；（2）基頻以下電壓-頻率協調控制時異步電動機的機械特性；（3）基頻以上恒壓變頻控制時異步電動機的機械特性；

（4）電壓頻率特性曲線

6-6

異步電動機參數同6-1題，逆變器輸出頻率等于額定頻率時，輸出電壓等于額定電壓。考慮低頻補償，當頻率，輸出電壓。（1）求出基頻以下，電壓頻率特性曲線的表達式，并畫出特性曲線；（2）當時，比較補償與不補償的機械特性曲線，兩種情況下的臨界轉矩。

解：（1）基頻以下，電壓頻率特性曲線

（2）補償與不補償的機械特性曲線，兩種情況下的臨界轉矩

當時，補償后電壓

臨界轉矩

不補償

臨界轉矩

6-7

異步電動機基頻下調速時，氣隙磁通、定子磁通和轉子磁通受負載的變換而變化，要保持恒定需采用電流補償控制。寫出保持三種磁通恒定的電流補償控制的相量表達式，若僅采用幅值補償是否可行，比較兩者的差異。

解：（1）．定子磁通恒定的電流補償控制的相量表達式

（2）．氣隙磁通恒定的電流補償控制的相量表達式

（3）．轉子磁通恒定的電流補償控制的相量表達式

精確的補償應該是幅值補償和相位補償，考慮實現方便的原因，也可僅采用幅值補償。

6-8

兩電平PWM逆變器主回路，采用雙極性調制時，用“1”表示上橋臂開通，“0”表示上橋臂關斷，共有幾種開關狀態，寫出其開關函數。根據開關狀態寫出其電壓空間矢量表達式，畫出空間電壓矢量圖。

解：兩電平PWM逆變器主回路：

采用雙極性調制時，忽略死區時間影響，用“1”表示上橋臂開通，“0”表示下橋臂開通，逆變器輸出端電壓：，以直流電源中點為參考點

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

空間電壓矢量圖：

6-9

當三相電壓分別為、、，如何定義三相定子電壓空間矢量、、和合成矢量，寫出他們的表達式。

解：A,B,C為定子三相繞組的軸線，定義三相電壓空間矢量：

合成矢量：

6-10

忽略定子電阻的影響，討論定子電壓空間矢量與定子磁鏈的關系，當三相電壓、、為正弦對稱時，寫出電壓空間矢量與定子磁鏈的表達式，畫出各自的運動軌跡。

解：用合成空間矢量表示的定子電壓方程式：

忽略定子電阻的影響，即電壓空間矢量的積分為定子磁鏈的增量。

當三相電壓為正弦對稱時，定子磁鏈旋轉矢量

電壓空間矢量：

6-11

采用電壓空間矢量PWM調制方法，若直流電壓恒定，如何協調輸出電壓與輸出頻率的關系。

解：直流電壓恒定則六個基本電壓空間矢量的幅值一定，零矢量作用時間增加，所以插入零矢量可以協調輸出電壓與輸出頻率的關系。

6-12

兩電平PWM逆變器主回路的輸出電壓矢量是有限的，若期望輸出電壓矢量的幅值小于直流電壓，空間角度任意，如何用有限的PWM逆變器輸出電壓矢量來逼近期望的輸出電壓矢量。

解：兩電平PWM逆變器有六個基本空間電壓矢量，這六個基本空間電壓矢量將電壓空間矢量分成六個扇區，根據空間角度確定所在的扇區，然后用扇區所在的兩個基本空間電壓矢量分別作用一段時間等效合成期望的輸出電壓矢量。

6-13

在轉速開環變壓變頻調速系統中需要給定積分環節，論述給定積分環節的原理與作用。

解：由于系統本身沒有自動限制起制動電流的作用，因此，頻率設定必須通過給定積分算法產生平緩的升速或降速信號，6-14

論述轉速閉環轉差頻率控制系統的控制規律，實現方法以及系統的優缺點。

解：轉差頻率控制的規律為：

（1）在的范圍內，轉矩基本上與成正比，條件是氣隙磁通不變。

（2）在不同的定子電流值時，按圖5-43的函數關系控制定子電壓和頻率，就能保持氣隙磁通恒定。

轉差頻率控制系統的優點是：轉差角頻率與實測轉速相加后得到定子頻率，在調速過程中，實際頻率隨著實際轉速同步地上升或下降，加、減速平滑而且穩定。同時，由于在動態過程中轉速調節器ASR飽和，系統以對應于的最大轉矩起、制動，并限制了最大電流，保證了在允許條件下的快速性。

轉差頻率控制系統的缺點是：轉差頻率控制系統是基于異步電動機穩態模型的，函數關系中只抓住了定子電流的幅值，轉速檢測信號不準確或存在干擾都以正反饋的形式傳遞到頻率控制信號上來。

6-15

用題6.1參數計算，轉差頻率控制系統的臨界轉差頻率，假定系統最大的允許轉差頻率，試計算起動時定子電流。

解：轉差頻率控制系統的臨界轉差頻率

起動時定子電流，其中

第7章習題解答

7-1

按磁動勢等效、功率相等的原則，三相坐標系變換到兩相靜止坐標系的變換矩陣為

現有三相正弦對稱電流，，求變換后兩相靜止坐標系中的電流和，分析兩相電流的基本特征與三相電流的關系。

解：兩相靜止坐標系中的電流

其中，兩相電流與三相電流的的頻率相同，兩相電流的幅值是三相電流的的倍，兩相電流的相位差。

7-2

兩相靜止坐標系到兩相旋轉坐標系的變換陣為

將上題中的兩相靜止坐標系中的電流和變換到兩相旋轉坐標系中的電流和，坐標系旋轉速度。分析當時，和的基本特征，電流矢量幅值與三相電流幅值的關系，其中是三相電源角頻率。

解：兩相靜止坐標系中的電流

兩相旋轉坐標系中的電流

當時，兩相旋轉坐標系中的電流

電流矢量幅值

7-3

按轉子磁鏈定向同步旋轉坐標系中狀態方程為

坐標系的旋轉角速度為

假定電流閉環控制性能足夠好，電流閉環控制的等效傳遞函數為慣性環節，為等效慣性時間常數，畫出電流閉環控制后系統的動態結構圖，輸入為和，輸出為和，討論系統的穩定性。

解：電流閉環控制后系統的動態結構圖

轉子磁鏈子系統穩定，而轉速子系統不穩定。

7-4籠型異步電動機銘牌數據為：額定功率，額定電壓，額定電流，額定轉速，額定頻率，定子繞組Y聯接。由實驗測得定子電阻，轉子電阻，定子自感，轉子自感，定、轉子互感，轉子參數已折合到定子側，系統的轉動慣量，電機穩定運行在額定工作狀態，假定電流閉環控制性能足夠好。試求：轉子磁鏈和按轉子磁鏈定向的定子電流兩個分量、。

解：由異步電動機穩態模型得額定轉差率

額定轉差

電流矢量幅值

由按轉子磁鏈定向的動態模型得

穩定運行時，故，解得

轉子磁鏈

7-5

根據題7-3得到電流閉環控制后系統的動態結構圖，電流閉環控制等效慣性時間常數，設計矢量控制系統轉速調節器ASR和磁鏈調節器，其中，ASR按典型II型系統設計，按典型I型系統設計，調節器的限幅按2倍過流計算，電機參數同題7-4。

解：忽略轉子磁鏈的交叉耦合，電流閉環控制后系統的動態結構圖

（1）

磁鏈調節器設計

轉子磁鏈的等效傳遞函數，選用PI調節器，校正后系統的開環傳遞函數，令，則校正后系統的開環傳遞函數，等效開環傳系函數，慣性時間常數，按設計。

（2）轉速調節器ASR設計

忽略負載轉矩及轉子磁鏈的變化率，即，則轉速的等效傳遞函數，校正后系統的開環傳遞函數，等效開環傳系函數，中頻段寬度按設計。

7-6

用MATLAB仿真軟件，建立異步電動機的仿真模型，分析起動、加載電動機的過渡過程，電動機參數同題7-4。

7-7

對異步電動機矢量控制系統進行仿真，分析仿真結果，觀察在不同坐標系中的電流曲線，轉速調節器ASR和磁鏈調節器參數變化對系統的影響。

7-8用MATLAB仿真軟件，對直接轉矩控制系統進行仿真，分析仿真結果，觀察轉矩與磁鏈雙位式控制器環寬對系統性能的影響。

7-9

根據仿真結果，對矢量控制系統直接轉矩控制系統作分析與比較。

習題7-6至7-9由讀者自行仿真，并分析比較。

第五篇：電機及電力拖動

《電機及電力拖動》習題 第一章

直流電機

1.直流電機有哪些主要部件？各用什么材料制成？起什么作用？

2.一直流電動機，已知PN=13kw，UN=220V，nN=1500r/min，η=0.85，求額定電流IN。3.一直流發電機，已知PN=90kw，UN=230V，nN=1450r/min，η=0.89，求額定電流IN。4.一臺p對極的直流發電機，若將電樞繞組由單疊改為單波（導體數不變），問額定電壓、額定電流和額定功率如何變化？

5.計算下列各繞組的節距y1、y2和繪制繞組展開圖，安放主磁極和電刷，并求出支路對數。

1）單疊繞組2p=4，S=K=18； 2）單波繞組2p=4，S=K=19。

6.一臺4極直流發電機，電樞繞組為單疊整距繞組，每極磁通φ=3.5×10

?2wb，電樞總導體數N=152，求當轉速n=1200r/min時的空載電動勢E。若改為單波繞組，其他條件不變，則當空載電動勢為210V時，發電機轉速應為多少？若保持每條支路的電流I=50A不變，求電樞繞組為單疊和單波時，發電機的電磁轉矩Tem各為多少？ 7.什么叫電樞反應？電樞反應的性質與哪些因素有關？一般情況下，發電機的電樞反應的性質是什么？對電動機呢？

8.什么叫換向？為什么要改善換向？改善換向的方法有哪些？

9.說明裝置換向極改善換向的原理，一發電機改作電動機或轉向改變時，換相極繞組是否需要改接？為什么？

10.一臺4極80kw、230V、930r/min的并勵發電機，在75℃時的電樞回路電阻Ra=0.0259Ω，勵磁繞組電阻Rf=22.8Ω，額定負載時勵磁回路串入調節電阻Rpf=3.5Ω，電刷壓降2ΔUb=2V，鐵耗和機械損耗pfe+pΩ=2.3kw，附加損耗ps=0.05PN。求額定負載時，發電機的輸入功率、電磁功率、電磁轉矩和效率。

11.一臺并勵直流電動機，在額定電壓UN=220V，額定電流IN=80A的情況下運行，75℃的電樞電阻Ra=0.01Ω,電刷接觸壓降2ΔUb=2V，勵磁回路總電阻Rrf+Rpf=110Ω，附加損耗ps=0.01PN，效率η=0.85。求：（1）額定輸入功率P1；（2）額定輸出功率P2；（3）總損耗Σp；（4）電樞銅耗pcua；(5)勵磁回路損耗pf；（6）電刷接觸損耗pcub；（7）附加損耗ps；（8）機械損耗和鐵耗pΩ+pFe。

12.什么叫發電機的外特性？他勵發電機和并勵發電機的外特性有什么不同？為什么？ 13.一臺并勵發電機，額定運行時情況正常，當轉速降為1/2nN時，電樞電壓U=0，試分析原因。

14.一臺并勵直流電動機，銘牌數據為PN=96kw，UN=440V，IN=255A，IfN=5A，nN=1550r/min，并已知Ra=0.078Ω。試求：（1）電動機的額定輸出轉距TN；

（2）電動機的額定電磁轉距Tem；（3）電動機的理想空載轉速n0。

15.電動機的工作特性是什么？試比較不同勵磁方式對工作特性的影響。

第三章 的作用的？

變壓器

1.變壓器中主磁通與漏磁通的性質和作用有什么不同？在等效電路中是怎樣反映它們2.試分析一次繞組匝數比原設計值減少時，鐵心飽和程度、空載電流大小、鐵心損耗、二次側空載電壓和電壓比的變化。

3.勵磁電抗Xm的物理意義如何？Xm大好還是小好？若將鐵心抽出后Xm如何變化？若一次繞組匝數增加5%，而其余不變，則Xm大致如何變化？若鐵心疊片松散、片數不足，則Xm及I0如何變化？如鐵心硅鋼片接縫間隙較大時，對Xm及I0有何影響？ 4.變壓器空載運行時，一次側加額定電壓，為什么空載電流I0很小？如果接在直流電源上，一次側也加額定電壓，這時一次繞組的電流將有什么變化？鐵心中的磁通有什么變化？二次繞組開路和短路時對一次繞組中電流的大小有無影響？

5.為什么變壓器的空載損耗可以近似地看成是鐵耗，短路損耗可以近似地看成是銅耗？負載時的實際鐵耗和銅耗與空載損耗和短路損耗無差別，為什么？

6.一臺50Hz單相變壓器，如接在60Hz的電網上運行，額定電壓不變，問空載電流、鐵心損耗、漏抗、勵磁阻抗及電壓調整率有何變化？

7.一臺單相變壓器，額定電壓為220v/110v，如果不慎將低壓側誤接到220v電源上，變壓器將發生什么現象？

8.有一臺單相變壓器，已知：SN=5000kvA，UN1/UN2=35kv/6.6kv，鐵心的有效截面積SFe=1120cm，鐵心中最大磁通密度Bm=1.45T，試求：高、低壓繞組的匝數和電壓比。9.一臺單相變壓器，額定容量為5kvA，高、低壓繞組均有兩個匝數相同的線圈，高、低壓側每個線圈的額定電壓分別為1100v和110v，先將他們進行不同方式的聯接。試問：可得幾種不同的電壓比？每種聯接時的高、低壓側額定電流為多少？

10.兩臺單相變壓器，電壓為220v/110v，一次側匝數相等，但空載電流I01=2 I02。今將兩臺變壓器的一次繞組順極性串聯起來加440v電壓，問兩臺變壓器二次側的空載電壓各為多少？

11．一臺單相變壓器電壓為220v/110v。當在高壓側加220v電壓時，空載電流為I0，2主磁通為Φ。試問：（1）若U2與u1連在一起，在U1與u2端加330v電壓，此時空載電流和主磁通各為多少？（2）若U2與u2連在一起，U1與u1端加110v電壓，則空載電流和主磁通又各為多少？

12．有一臺三相變壓器，已知：SN=100kvA，UN1/UN2=66.3kv/0.4kv，聯接組為Y,yn0因電源電壓改為10kv，如果用改繞高壓繞組的方法來滿足電源電壓的改變，而保持低壓繞組每相為55匝不變，則新的高壓繞組每相匝數應為多少？如果不改高壓繞組匝數會產生什么后果？

13．有一臺1000匝的鐵心線圈接到110v、50Hz的交流電源上，由安培表和瓦特表的讀數得知I1=0.5A、P1=10W，把鐵心抽出后電流和功率就變為100A和10000W。若不計漏磁，試求：（1）兩種情況下的參數和等效電路；（2）兩種情況下電流的無功分量和有功分量；（3）兩種情況下磁通的最大值。

14．有一臺單相變壓器，SN=100kvA，UN1/UN2=6000v/230v，f=50Hz，一、二次繞組的電阻和漏抗為R1=4.32Ω，R2=0.063Ω，X?1=8.9Ω，X?2=0.013Ω，試求：（1）折算到高壓側的短路參數Rk、Xk、Zk；（1）短路參數的標幺值；（3）求滿載時，當cosφ2=

1、cosφ2=0.8（滯后）和cosφ

2=0.8（超前）等三種情況下的電壓調整率，并對結果進行分析。

15．一臺單相變壓器，已知：R1=2.19Ω，X?1=15.4Ω，R2=0.15Ω，X?2=0.964Ω，Rm=1250Ω，Xm=12600Ω，N1=876匝，N2=260匝，U2=6000v，I2=180A，cosφ（滯后），試用近似等效電路和簡化等效電路求U1和I1。

16．一臺三相變壓器，SN=750kvA，UN1/UN2=10000v/400v，Y,yn0接法，在低壓側作空載試驗時得I0=60A，p0=3800w，在高壓側作短路試驗時得Uk=440v，pk=10900w（Ik1=IN1）,室溫20℃，試求：

（1）折算到高壓側的勵磁阻抗和短

路阻抗；

（2）

*短路阻抗的標幺值Rk*、Xk*、Zk2=0.8

；

（3）計算滿載及cosφ

*2=0.8（滯后）

時的ΔU、U2及?；

（4）計算最大效率?

max。17．變壓器出廠前要進行“極性”試驗，如圖所示。將U1、u1 聯結，在U1-U2端加電壓，用電壓表測U2-u2間電壓。設變壓器 的電壓220v/110v，如果U1、u1為同名端，電壓表的讀數是多少？如U1、u1為非同名端，則電壓表的讀數又是多少？

18．試說明三相變壓器組為什么不采用Y,y聯結，而三相心式變壓器又可用呢？為什么三相變壓器中希望有一邊接成三角形？

19．Y,d聯結的三相變壓器中，3次諧波在三角形聯結時能形成環流，基波電動勢能否在三角形中形成環流？Y,y聯結的三相變壓器組中，相電動勢中有3次謝波，線電動勢中有無3次諧波？為什么？

20．變壓器的一、二次繞組按圖示聯結，試畫出它們的線電勢相量圖，并判明其聯結組別。

21．有一三相變壓器，其一、二次繞組的同名端及端點標記如圖所示，試把變壓器接成Y,d7、D,y7、Y,y4、D,d4。

22．一臺Y,d聯結的三相變壓器，在一次側加額定電壓空載運行，此時將二次側的三角形聯結打開一角測量開口處的電壓，再將三角形閉合測量電流。試問：當此三相變壓器是三相變壓器組或三相心式變壓器時，所測得的數值有無變化？為什么？

23．有兩臺Y,d聯結的三相變壓器并聯運行,第一臺為5600kVA，6000V/3050V，*Zk(1)=0.055，第二臺為

*3200kVA，6000V/3000V，Zk(2)=0.055，試求：空載時兩臺變壓器內的環流及其標幺值。

24．兩臺變壓器并聯運行，均為Y,d11聯結，UN1/UN2=35kv/10.5kv。第一臺為1250kvA，*Zk(1)=6.5%，第二臺為

*2000kvA，Zk(2)=6%，試求：（1）總輸出為

3250kvA時，每臺變壓器的負載為多少？（2）在兩臺變壓器均不過載情況下，并聯組的最大輸出為多少？并聯組的利用率是多少？

25．有一臺5600kvA，6.6kv/3.3kv，Y,yn0

*聯結的三相雙繞組變壓器，Zk=0.105。現將其改成9.9kv/3.3kv的降壓自耦變壓器，試求：（1）自耦變壓器的額定容量；（2）額定電壓下的穩態短路電流，并與原雙繞組變壓器穩態短路電流相比較。

第四章 三相感應電動機的基本原理

1.試述感應電動機的工作原理，為什么說感應電機是一種異步電機？

2.什么叫同步轉速？它與那些因素有關？一臺三相4極交流電動機，試分別寫出電源頻率f=50Hz與f=60Hz時的同步轉速。

3.一三相交流電動機，電源頻率f=50Hz，試分別寫出當極數2p=2、4、6、8、10時的同步轉速。

4.何謂轉差率s？通常感應電動機的s值約為多少？

5.一臺三相4極感應電動機，已知電源頻率f=50Hz，額定轉速nN=1450r/min，求轉差率s。

6.有一個三相單層繞組，極數2p=4，定子槽數Z1=24，支路數a=1，試畫出繞組展開圖，并計算基波繞組因數。

7.上題中，將定子槽數改為Z1=36，試畫出繞組展開圖，并計算基波繞組因數。8.題6中，將極數改為2p=2，試畫出繞組展開圖，并計算基波繞組因數。

59.有一個三相雙層疊繞組，極數2p=4，定子槽數Z1=24，節距y1=6τ，支路數a=1，試畫出繞組展開圖，并計算繞組因數。

10．題9中，若支路數改為a=2和a=4，試畫出U相繞組的展開圖。

11．試比較單層繞組與雙層繞組各有什么優缺點？為什么容量稍大的電動機采用雙層繞組？

12．一臺三相感應電動機接在UN=380v，f=50Hz的電網上工作，定子繞組作三角形聯結，已知每相電動勢為額定電壓的92%，定子繞組的每相串聯匝數N1=312匝，繞組因數Kw1=0.96，試求每極磁通Φ1。

13．繞組中的諧波電動勢是如何產生的？由交流繞組產生的旋轉磁動勢的基波和υ次諧波在繞組中感應的電動勢的頻率為多少？

14．若在對稱的兩相繞組中（兩個繞組匝數、結構相同，在空間相隔90°電角度），通以對稱的兩相電流，iA=Imsinωt，iB=Imsinωt。試用解析法說明兩相合成磁動勢基波的性質。

15．一臺三相感應電動機，極數2p=6，定子槽數Z1=36，定子繞組為雙層疊繞組，節距5y1=6τ，每極串聯匝數N1=72。當通入對稱三相電流，每相電流的有效值為20A時，試求基波以及3、5、7次諧波的三相合成磁動勢的幅值及轉速。

第五章 三相感應電動機的運行原理

1． 與同容量的變壓器相比較，感應電動機的空載電流大，還是變壓器的空載電流大？為什么？

2． 感應電動機理想空載時，空載電流等于零嗎？為什么？

3． 說明感應電動機工作時的能量傳遞過程，為什么負載增加時，定子電流和輸入功率會自動增加？從空載到額定負載，電動機的主磁通有無變化？為什么？ 4． 什么叫做“單相量—多時軸”法？并說明感應電動機的時間相量圖。

5． 分析說明圖示得時—空相量圖，這時定子相量與轉子相量的相位關系說明什么問題？

6． 在分析感應電動機時，為什么要用一靜止的轉子來代替實際轉動的轉子？這時轉子要進行哪些折算？如何折算？

7． 感應電動機的等效電路有哪幾種？試說明T型等效電路中各個參數的物理意義？ 8． 一臺三相感應電動機的輸入功率為8.6kw，定子銅耗為425w、鐵耗為210w，轉差率s=0.034，試計算電動機的電磁功率、轉子銅耗及機械功率。9． 一臺三相感應電動機，額定數據如下：UnN=962r/min，三角形接法，已知cosφ

NN=380v，f

N=50Hz，P

N=7.5kw，=0.827，pcu1=470w，pFe=234w，p?=45w，ps=80w，求：（1）電動機極數。（2）額定負載時的轉差率和轉子頻率。（3）轉子銅耗pcu2。（4）效率η。

110．籠型轉子可以認為每個槽就是一相，每相槽數N2=2，試求籠型轉子的繞組因數Kw1。

11．一臺三相6極繞線型感應電動機，定轉子繞組均采用星形接法，額定功率PN=250kw，額定電壓UN1=500v，額定頻率fN=50Hz，滿載時的效率η=0.935，功率因數cosφ=0.9，定子每相電阻R1=0.0171Ω，每抗電流X?1=0.088Ω，轉子每相電抗X?2=0.0745Ω，繞組因數Kw1=0.926，Kw2=0.957，定子槽數Z1=72，每槽導體數N1=16，每相并聯支路數a=6，轉子槽數Z2=90，每槽導體數N2=2，每相并聯支路數a=1，空載電流I0=82.5A，試求：（1）額定負載時的定子電流。（2）忽略R1及Rm時的勵磁電抗Xm。（3）轉子阻?和抗的折算值Rr?2X?。

12．一臺三相繞線式感應電動機，UN=380v，fN=50Hz，星形接法，nN=1440r/min，已知?=0.4Ω，X?1=R1=Rr?2X?=1Ω，Xm=40Ω，Rm略去不計，定、轉子有效匝數比為4，求：

?（1）滿載時的轉差率。（2）由等效電路求出I1、I2和I0。（3）滿載時轉子每相電動勢E2的大小和頻率。（4）總機械功率P?。（5）額定電磁轉矩。

第六章

三相感應電動機的機械特性

1.何謂三相感應電動機的固有機械特性和人為機械特性？

2.三相籠型感應電動機的起動電流一般為額定電流的4～7倍，為什么起動轉矩只有額定轉矩的0.8～1.2倍？

3.三相感應電動機能夠在低于額定電壓下運行嗎？為什么？

4.繞線轉子感應電動機在起動時轉子電路中串入起動電阻，為什么能減小起動電流，增大起動轉矩？

5.一臺繞線式轉子感應電動機，已知：PN=75kw，U1N=380V，nN=720r/min，I1N=148A，ηN=90.5%，cosφ=0.85，λm=2.4，E2N=213V，I2N=220A，試用機械特性的實用表達式繪制電動機的固有機械特性和轉子串入0.0448Ω和人為機械特性。6.深槽式感應電動機和雙籠型感應電動機為什么能改變起動性能？

7.籠型感應電動機的起動方法有哪幾種？各有何優缺點？各適用于什么條件？ 8.一臺三相感應電動機，已知UN=380V，IN=20A，Δ接法，cosφN=0.87，ηN=87.5%，nN=1450r/min，Ist/IN=7，Tst/TN=K=1.4，λm=2，試求：（1）電動機軸上輸出的額定轉矩TN。（2）若要保證能滿載起動，電網電壓不能低于多少伏？（3）若采用Y—Δ起動，Ist等于多少？能否半載起動？

9.一臺繞線轉子感應電動機，已知PN=11kw，nN=1435r/min，E2N=243V，I2N=110A，設起動時負載轉矩為Tz=0.8TN，最大允許的起動轉矩Tst1=1.87TN，切換轉矩Tst2=TN，試用解析法求起動電阻的段數的每段的電阻值。

10.題9中的電動機，采用轉子串不對稱電阻方法起動，求各段電阻值（每次只短接一相的一段電阻，最后一級同時短接兩段電阻）。

11.一臺繞線轉子感應電動機，已知PN=11kw，nN=715r/min，E2N=163V，I2N=4.72A，Tst1/TN=1.8，負載轉矩Tz=98N?m，求4級起動時的每級起動電阻。

12.一臺三相4級的繞線轉子感應電動機，f1=50Hz，轉子每相電阻Rr=0.02Ω，nN=1485r/min，負載轉矩保持額定值不變，要求把轉速下降到1050r/min，問轉子每相中應串多大的電阻？

13.一臺三相籠型感應電動機，在能耗制動時，定子繞組的接法如圖所示，試決定等效的交流電流值。

14.題5的電動機，帶動一位能負載，Tz=TN，今采用倒拉反接制動下放負載，要求下放轉速為300r/min，問轉子每相應串接多大電阻。

15.題5的電動機，若采用回饋制動下放負載，已知轉子每相串入電阻為0.04Ω，負載轉矩為0.8TN，求此時電動機的轉速。

16.題5的電動機，用以起吊重物，當電動機轉子轉45轉，重物上升1m，如要求帶動額定負載的重物以8m/min的速度上升，求轉子電路中應串接的電阻值。

17.繞線轉子感應電動機PN=17kw，nN=970r/min，λm=2.5，E2N=230V，I2N=33A，若要求電動機有最短起動時間，試問其轉子回路應串入多大的電阻。

七章

其他種類的感應電動機

1.為什么單相感應電動機沒有起動轉矩？單相感應電動機有哪些起動方法？ 2.一臺三相感應電動機，定子繞組接成星形，工作中如果一相斷線，電動機能否繼續工作？為什么？

3.用什么方法可以改變分相式單相電動機的轉向？為什么？

4.串勵電動機為什么能交、直兩用？單相串勵電動機與值流串勵電動機在結構上有什么區別？為什么？要改變單相串勵電動機的轉向，可采用什么方法？

第八章 同步電機的基本類型和基本結構

1.什么叫同步電機？怎樣由其極數決定它的轉速，試問75r/min，50Hz的同步電機是幾極的？

2.比較汽輪發電機和水輪發電機的結構特點。3.為什么大容量的同步電機都采用旋轉磁極式結構？ 4.旋轉電樞式的同步電機與直流電機有什么相似處和差別？

第九章 同步發電機

1.一臺旋轉電樞式三相同步發電機，電樞以轉速n逆時針方向旋轉，主磁場對電樞是什么性質的磁場？對稱負載運行時，電樞反應磁動勢對電樞的轉向如何？對定子上主磁極的相對轉速又是多少？主極繞組能感應出電動勢嗎？ 2.何謂同步發電機的電樞反應？電樞反應的性質主要決定于什么？試分析討論同步發電機電樞反應為純去磁作用、純增磁作用、去磁兼交磁、純交磁等五種情況。3.試分析對稱穩定運行時同步發電機內部的磁通和感應電動勢，并由此畫出不及飽和時的相量圖。

4.三相同步發電機對稱穩定運行時，在電樞電流滯后和超前于勵磁電動勢E0的相位差大于90°的兩種情況下（即90°＜φ＜180°和﹣90°＜ψ＜﹣180°，電樞磁動勢Fad和Faq各起什么作用？

5.試述交軸和直軸同步電抗的意義。為什么同步電抗的數值一般較大，不可能做得很小？試分析下面幾種情況對同步電抗有何影響？（1）電樞繞組匝數增加；（2）鐵心飽和程度提高；（3）氣隙加大；（4）勵磁繞組匝數增加。

6.為什么要把同步發電機的電樞電流分解為它的直軸分量和交軸分量？如何分解法？有什么物理意義？如兩個分量各等于100A，實際流過電樞繞組的電流為多少A？在什么情況下電樞電流只有直軸分量？在什么情況下只有交軸分量？當一同步發電機供給純電阻負載時，電樞電流有哪些分量？

7.一臺隱極三相同步發電機，定子繞組為Y聯結，UN=400V，IN=37.5A，cosφN=0.85（滯后），Xt=2.38Ω（不飽和值），不計電阻，當發電機運行在額定情況下時，試求：（1）不飽和的勵磁電動勢E0；（2）功率角δN；（3）電磁功率PM；（4）過載能力Km。8.一臺凸極三相同步發電機，星形聯結，UN=400V，IN=6.45A，cosφN=0.8（滯后），每相同步電抗Xd=18.6Ω，Xq=12.8Ω，不計電阻，試求：（1）額定運行時的功率因數角δN及勵磁電動勢E0；（2）過載能力及產生最大電磁功率的功率角。

第十章 同步電動機和同步調相機

1.比較同步電動機和同步發電機的相量圖。

2.同步電動機的功率因數受哪些因素影響而發生變化？試用相量圖分析輸出功率改變時，保持勵磁不變，同步電動機的功率因數怎樣變化？

3.改變勵磁電流時，同步發電機和同步電動機的磁場發生什么變化？對電網有什么影響？

4.當轉子轉速等于同步轉速時，為什么同步電機能產生轉矩，而感應電動機不能產生轉矩？為什么轉子轉速低于同步轉速時，感應電機能產生轉矩，而同步電機不能產生轉矩？

5.從同步發電機過渡到電動機時，功率角δ、電流I、電磁轉矩T的大小和方向有何變化？

5.一水電站供應一遠距離用戶，為改善功率因數添置一臺調相機，此機應裝在水電站內還是裝在用戶附近？為什么？ 6.一臺三相隱極同步發電機，Y聯結，UN=380V，IN=26.3A，Xt=5.8Ω，不計電阻，若輸入功率為15kw時，試求：（1）cosφ=1時的功率角δ；（2）相電動勢E0=250V時的功率因數。

7.某工廠自6000V的電網上吸取cosφ=0.6的電功率2000kw，今裝一臺同步電動機，容量為720kw，效率為0.9，求功率因數提高為0.8時，同步電動機的額定電流和cosφD。

8.某工廠變電所變壓器的容量為2000kV·A，該廠電力設備的平均負載為1200kw，cosφ=0.65（滯后）。今欲新裝一臺500kw，cosφ=0.8（超前），η=95%的同步電動機，問當電動機滿載使全廠的功率因數是多少？變壓器過載否？

9.有一座工廠電源電壓為6000V，廠中使用了許多臺感應電動機，設其總輸出功率為1500kw，平均效率為70%，功率因數為0.7（滯后），由于生產需要，又增添一臺同步電動機。設當該同步電動機的功率因數為0.8（超前）時，已將全廠的功率因數調整到1，求此同步電動機承擔多少視在功率（kV?A）和有功功率（kw）。

第十一章 拖動系統電動機的選擇

1.電機的溫升、溫度以及環境溫度三者之間有什么關系？電機銘牌上的溫升值的含義是什么？

2.電機在實際使用中，電流、功率和溫升能否超過額定值？為什么？

3.電機的工作方式有哪幾種？試查閱國家標準—電機基本技術要求（GB755—81），說明工作制S3、S4、S5、S6、S7和S8的定義，并繪出負載圖。

4.電機的容許溫升取決于什么？若兩臺電機的通風冷卻條件不同，而其它條件完全相同，他們的容許溫升是否相同？

5.同一系列中，統一規格的電機，滿載運行時，他們的穩定溫升是否都一樣？為什么？