《航空电机学》习题-航空交流电机.pdf

1 航空电机技术习题航空交流电机 一、选择题 1. 交流发电机的输出电压波形是（ A ）。 A.正弦 B.三角波 C. 方波 D.锯齿波 2. 交流发电机由两大部件组成（ C ）。 A. 转子和绕组 B.定子和绕组 C. 定子和转子 D.旋转磁场和磁极 3. 交流发电机的额定功率是指（ A ）。 A.发电机向负载供电的能力 B.发电机向负载提供机械功率的能力 C.原动机向发电机提供的机械功率 D.该发电机得到的电功率 4. 三相交流发电机，三相绕组输出的电压互差（B ）。 A. 180 B. 120 C. 90 D.60 5. 三级式无刷交流发电机中的主发电机是（ A ）。 A.旋转磁极式交流发电机 B.旋转电枢式交流发电机 C.旋转磁极式永磁发电机 D.旋转电枢式永磁发电机 6. 当某个电枢线圈平面刚好转到与磁力线平行时，则感应电动势（ A ）。 A.最大值 B.最大值的0.866倍 C.0 D.最大值的一半 7. 一台交流发电机额定容量为100kVA，功率因数0.8（滞后），提供的最大功率为（ A ）。 A.80kW B.80kVA C.100kW D.100kVA 8. 交流发电机能够提供的最大电流，主要与下列因素有关（ A ）。 A.铜损耗和铁损耗 B.热损耗和铜损耗 C.铁损耗和热损耗 D.定子铜损耗和转子铜损耗 9. 三相交流发电机的电枢反应是指（ A ）对空载磁通波形的影响。 A.负载电流产生的磁通 B.负载电流产生的铜损耗 C.空载电流产生的磁通 D.电枢电动势 10. 三相交流发电机的外特性，与（ A ）关系较大。 A.负载的性质 B.温度的变化 C.联接导线 D.电枢电阻 11. 四极三相交流发电机，转子转速为12000r/min，发出的交流电频率为（ A ）。 A.400Hz B.115Hz C.50Hz D.60Hz 12. 一台6极单相交流发电机，转子旋转一周，定子绕组感应电压变化（ A ）。 A.3周 B.6周 C.4周 D.1周 13. 如果发电机三个线圈的末端X、Y、Z 分别与三个首端A、B、C首尾相连向负载供电，这样的联 接方法叫做（ B ）。 A.星型联接 B.三角型联接 C. A 和B 都对 D.串联联接 14. 如果发电机三个线圈的末端X、Y、Z 联接在一起，三个首端A、B、C向负载供电，这样的联接 方法叫做（ A ）。 A.星型联接 B.三角型联接 C.A 和B 都对 D.并联联接 利用 pdfFactory Pro 测试版本创建的PDF文档 2 15. 三相交流发电机三相绕组可以接成星形和三角形，正确的叙述是（ A ）。 A.三角形容易产生环流 B.星形容易产生环流 C.两种都容易产生环流 D.三角形引出电压高 16. 三相交流发电机电枢绕组接成星形时，其供电方式（ A ）。 A.可以三相四线供电也可以三相三线供电 B.只能三相三线供电 C.只能三相四线供电 D.只能三相两线供电 17. 在三相交流电中，电枢绕组以Y型接法联接，其线电压与相电压之间的关系为（ A ）。 A.U线=1.732U相 B.U 线=1.414U相 C.U线=0.707U相 D.U 线=0.577U 相 18. 在三相交流发电机中，电枢绕组以型接法联接，则相电流iAB和线电流iA的关系为（ B ）。 A.线电流与相电流大小相等 B.线电流是相电流的1.732倍 C.线电流是相电流的1.414倍 D.线电流是相电流的0.707倍 19. 一台三相航空感应电动机，其空载转速为11800转/分钟，则其极数2p=（ B ）。 A 2 B 4 C 6 D 8 20. 大多数罩极式交流电动机的结构是（ A ）。 A.凸极式定子和鼠笼转子 B.凸极式定子和绕线转子 C.有滑环和电刷 D.主绕组和串有电容的辅绕组 21. 三相异步电动机产生旋转磁场的条件是三相绕组（ A ）。 A.空间互差120度，通入互差120度的三相电流 B.空间互差90度，通入互差120度的三相电流 C.空间互差120度，通入互差90度的三相电流 D.空间互差90度，通入互差90度的三相电流 22. 三相鼠笼式异步电动机，增加负载之后，（ A ）。 A.转子转速下降，转差率增大 B.转子转速下降，转差率减小 C.转子转速上升，转差率增大 D.转子转速上升，转差率减小 23. 三相四极异步电动机接频率400Hz交流电源，电机转速11400 r/min，则转差率为（ A ）。 A.0.05 B.0.5 C.0.95 D.0.1 24. 在起动转矩较高的鼠笼型三相异步电动机中（ A ）。 A.转子电阻较大 B.转子电阻较小 C.定子电阻较大 D.定子电阻较小 25. 三相异步电动机工作时，定子绕组通入交流电产生旋转磁场，转子绕组内产生（ A ）。 A.直流电流 B.脉冲电流 C.旋转磁场 D.感应电势和电磁转矩 26. 三相异步电动机定子旋转磁场的旋转方向取决于（ D ）。 A.定子电流的相序 B.定子电流的大小 C.定子电压的大小 D.定子电流频率的大小 27. 三相异步电动机中，可以采用转子回路串电阻调速的电机是（ A ）。 A.绕线式 B.鼠笼式 C.电容式 D.电阻式 28. 三相异步电动机，接在电压较低的电源上空载运行，如果突然断掉一根线，只剩两根线与电源 联接，则电机（ A ）。 利用 pdfFactory Pro 测试版本创建的PDF文档 3 A.还按原方向旋转 B.开始反转 C.突然加速 D.旋转方向不定 29. 三相异步电动机采用变频调速，频率高于额定频率时（ A ）。 A.电压不应高于额定电压 B.电压也要高于额定电压 C.电压要低于额定电压 D.电压可以任意调整大小 30. 三相异步电动机采用变频调速时，降低频率的同时（ A ）。 A.电压应该降低 B.电压应该升高 C.电流应该降低 D.电流应该升高 31. 改变三相异步电动机转轴的转向可以采用（ A ）。 A.任意对换两引出线 B.三根引出线依次换位 C.只用两个出线端接到电源上 D.星/三角改接法 32. 只有一套定子绕组的单相交流电动机，（ A ）。 A.没有起动转矩 B.有起动转矩 C.没有起动电流 D.旋转方向是确定的 33. 电容式单相异步电动机的磁场是（ A ）。 A.脉振磁场 B.恒定磁场 C.圆形旋转磁场 D.椭圆旋转磁场 34. 只在前极尖上装有罩极线圈的电动机的转向（ A ）。 A.不能改变 B.通过改变主磁极线圈的电流方向改变转向 C.改变罩极线圈的电流方向 D.改变电源的频率 35. 在电容式单相交流电动机中，起动绕组中的电流（ A ）。 A.超前于主绕组中的电流 B.滞后于主绕组中的电流 C.与主绕组中的电流同相位 D.是直流 36. 分相式单相交流电动机的起动绕组具有（ A ）。 A.高电阻、低电抗 B.高电阻、高电抗 C.低电阻、低电抗 D.低电阻、高电抗 37. 理论上认为要使单相电动机起动，则单相电动机的两相绕组中流过的电流相位差应该是 （ C ）。 A.0 B.180 C.90 D.60 38. 三相异步电动机在运行中，把定子两相反接，则转子的转速会（ B ）。 A.升高 B.下降一直到停转 C.下降至零后再反向旋转 D.下降到某一稳定转速 39. 三相异步电动机带恒转矩负载运行，如果电源电压下降，当电动机稳定运行后，此时电动机的 电磁转矩（ A ）。 A.下降 B.增大 C.不变 D.不定 40. 当转差率s在（ C ）范围内，异步电机运行于发电机状态。 A0s1 s0 0ssm 二、填空题 1.交流电机绕组的短距和分布既可以改善磁动势波形，也可以改善_电势_波形。设电机定子为双 层绕组，极距为 12槽，为同时削弱5次和7次谐波，绕组的节距应取_10_槽。单层绕组的短距系 数为_1.0_。 利用 pdfFactory Pro 测试版本创建的PDF文档 4 2.异步电机转子结构有 鼠笼式 和_绕线_式两种。 3.异步电机恒转矩变频调速时，_定子电压_与定子电流频率之比应保持不变，目的是为了保持_ 磁通_不变。 4.既和原边绕组交链又和副边绕组交链的磁通为_主磁通_，仅和一侧绕组交链的磁通为_漏磁通_。 5.脉振磁动势可以分解为两个_圆形旋转_磁动势，它们的旋转方向相反，幅值是脉振磁动势的_1/2 （一半）_。三相不对称电流流过三相对称绕组产生_椭圆形_磁动势，当它的幅值最小时，速度最 _大_。 6.设异步电动机磁场基波频率为 f1，同步速为 n1，转速为 n，则气隙中的次谐波磁场在定子绕组 上的感应电势频率为_ f1_。 7.异步电动机的电源电压降低10，电机的过载能力降低到_80%_，临界转差率_不变_，负载不 变时，电机的转速将_降低_。 8.交流电机绕阻高次谐波电势，如5次和7次谐波，可以通过 采用分布和短距绕阻 的方法大大削 弱。 9.感应电机做堵转试验时，转子电流的频率为（定子电流频率）。 10.感应电动机传递到转子回路的电磁功率Pem，可以分割成转子铜耗pcu2、总机械功率（转换功率） PW。二者同Pem的关系为pcu2=（ ）；PW =（(1-s)Pem）。 11.同步发电机的空载特性是指：转子转速保持同步、电枢绕组开路时，（端电压同励磁电流）之间 的关系。 12.常用的降压启动方法有 定子串电阻、星形-三角形降压、自耦降压 等。 13.交流伺服电动机运行时，励磁绕组固定地接到交流电源上，通过改变控制绕组上的 控制电压 来 控制转子转动。 14.交流伺服电动机的控制方法有 幅值控制 、 相位控制 和 幅-相控制 三种。 15.一台4极三相异步电动机接于400HZ的三相对称电源；其s=0.05，则 此时转子转速为_r/min， 定子旋转磁势相对于转子的转速为_r/min。（11400；600） 16.三相异步电动机的电磁转矩是由_主磁通_和_转子电流的有功分量_共同作用产生的。 17.三相异步电动机电源电压一定，当负载转矩增加，则转速_减小_，定子电流_增加_。 18.对于绕线转子三相异步电动机，如果电源电压一定，转子回路电阻适当增大，则起动转矩_增大_， 最大转矩_不变_。 19. 四极三相交流电机定子有24槽，其相邻两个线圈电动势相位差 30 度。 20.三相异步电动机不转时的转子漏电抗为 X2，旋转时的转子漏电抗为 X2S，转差率为 s，二者之间 的关系应为_X2S=SX2_。 三、判断题（在括号中对的打“”，错的打“”） 1.通常同步发电机工作在过励状态，以便提供无功功率，改善电网的功率。 2.当感应电动机的定子接电源、转子短路堵转时，电机的电磁功率、输出功率和电磁转矩均为零。 3.对绕线型感应电动机，转子串电阻可以增大起动转矩；对笼型感应电动机，定子绕组串电阻可 利用 pdfFactory Pro 测试版本创建的PDF文档 5 以增大起动转矩。 4.对感应电动机，进行恒转矩变频调速，基本上要求电源电压随频率正比变化。 5.若同步电机的气隙合成磁场超前于转子主磁场，则电机运行于发电机状态。 6. 变压器负载运行时副边电压变化率随着负载电流增加而增加 。 7. 感应电动机的最大电磁转矩同转子电阻成正比。 8. 正常空载运行的三相感应电动机，忽然一相断线，则必然停转。 9. 同步发电机调节励磁就可以调节输出的有功。 10.对称三相绕组通入对称三相电流时，除产生基波旋转磁动势外，还会产生3次、5次、7次、9 次等一序列的奇数次高次谐波旋转磁动势。 11.同步发电机调节励磁就可以调节输出的有功。 12.三相感应电机正常运行中，相断线并继续稳定运行，则相端电压为0。 13.三相异步电动机的转子铁心可以用整块铸铁来制成。 14.三相异步电动机的定子是用来产生旋转磁场的。 15.三相异步电动机没有转差也能转动。 16.“异步”是指三相异步电动机的转速与旋转磁场的转速有差值。 17.负载增加时，三相异步电动机的定子电流不会增大。 18. 不能将三相异步电动机的最大转矩确定为额定转矩。 19. 额定功率是指三相电动机工作在额定状态时轴上所输出的机械功率。 20. 三相异步电动机转子串电阻启动既可以减小启动电流，又可以增大启动转矩。 21.气隙磁场为脉动磁场的单相异步电动机能自行启动。 22.单相电容运行异步电动机，因其主绕组与副绕组中的电流是同相位的，所以叫做单相异步电动 机。 23.测速发电机不仅可以作为速度检测元件，还可以作拖动电动机使用。 24.自整角机无需励磁就能将转角信号转换为电压信号。 25. 两相对称绕组，通入两相对称交流电流，其合成磁通势为旋转磁通势。 26. 改变电流相序，可以改变三相旋转磁通势的转向。 27. 不管异步电机转子是旋转还是静止，定、转子磁通势都是相对静止的。 28. 三相异步电动机的最大电磁转矩Tm的大小与转子电阻r2阻值无关。 29. 三相异步电机当转子不动时，转子绕组电流的频率与定子电流的频率相同。 30. 深槽式与双笼型三相异步电动机，起动时由于集肤效应而增大了转子电阻，因此具有较高的 起动转矩倍数。 四、简答计算题 1. 三相异步电动机的结构主要是哪几部分?它们分别起什么作用? 答：三相异步电动机的结构分定子和转子两部分,定、转子之间有空气隙。定子是由定子铁心、定子 利用 pdfFactory Pro 测试版本创建的PDF文档 6 绕组和机座三个部分组成。定子铁心是磁路的一部分, 同时用来嵌放定子绕组; 定子绕组通电时能 产生磁场; 机座用来固定与支撑定子铁心。转子部分有转子铁心和转子绕组。转子铁心也是磁路的 一部分, 同时用来嵌放转子绕组; 转子绕组的作用是产生感应电动势、流过电流并产生电磁转矩。 2. 异步电动机的基本工作原理是什么?为什么异步电动机在电动运行状态时,其转子的转速总是低 于同步转速? 答：异步电动机是应用通电导体在磁场中产生电磁力的原理而工作的。电动机在工作时定子旋转磁 场与转子之间要有相对切割运动,否则在转子绕组中不能产生感应电动势, 不能产生电流,也就没有 电磁转矩,所以在电动运行状态时,转子的转速不能等于同步转速,只能低于同步转速。 3. 试简述三相异步电动机的运行性能优劣主要通过哪些技术指标来反映? 答：三相异步电动机的运行性能优劣主要通过功率因数和效率等技术指标来反映, 功率因数越高, 运行性能越优越; 效率越高, 能量利用率高,运行性能越优越。另外，最大转矩越大，电动机带负载 能力越大; 起动转矩越大，电动机带负载起动能力越大。 4. 简述具有永久磁铁的无刷交流发电机的基本结构和工作原理。 答：（1）基本结构：永磁式发电机。励磁机。旋转整流器。主发电机。 （2）工作原理：永磁式发电机由三组定子线圈和装在转子轴上的六块永久磁铁组成。它们产生三相 80V/400Hz 的交流电压。这个电压被送至电压调节器整流成直流，作为励磁机的励磁电源。励磁机 电枢上产生的交流电压通过旋转整流器也变为直流，送至主发电机的转子绕组上，转子随驱动轴旋 转，于是转子上产生了旋转的励磁磁场，因此在主发电机的定子上产生了115V/200V 400Hz的三相 交流电。 5. 简述三相异步电动机的基本结构和工作原理，如何根据转差率的范围来判别三种不同的工作状 态。 答：定子：定子铁心，定子绕组，机座。 转子：转子铁心，转子绕组（笼型绕组和绕线型绕组），转轴。 异步电机定子三相对称绕组接在三相对称交流电网上，转子绕组对称短路。定子绕组中流过三 相对称电流，在气隙中产生基波旋转磁场。气隙旋转磁场在短路的转子绕组中感应电动势并产生电 流，该电流与气隙中的旋转磁场相互作用产生电磁转矩，实现异步电机的运行。 （1）00：电动机状态 （2）nn1 s0：发电机状态 （3）n1：电磁制动状态 式中：n1为同步转速（旋转磁场转速）， n 为转子转速。 6. 简述航空同步发电机组成和基本工作原理，解释什么叫同步转速，如何计算。 答：基本结构：定子，转子和气隙。 工作原理：由永磁式付激磁机给调压器供电，调压器调节激磁机的激磁电流，激磁机电枢绕组 经旋转日整流器接主发电机激磁绕组，向主发电机提供激磁电流。三级式无刷交流发电机的优 点激磁可靠；主发电机短路时，具备强激能力。 同步转速：n1=60f/p 利用 pdfFactory Pro 测试版本创建的PDF文档 7 7. 有一台三相电机，Z=48 槽，2p=4，每相串联匝数 N=100，双层短距绕组，每极磁通 Wbm 210115.1 = 。问：如力求削弱5次谐波和7次谐波电动势，节距y应选多少？此时基波 相电动势为多少？ 解： 12448 =t ，所以 10126565 = ty o oo 1548360248360 = pa 9659.0906 5sin90sin 1 = oo t yk y 又 44348 =q ，所以 9576.05.7sin4 5.74sin 2sin 2sin 1 = = o o a a q q kq 925.09576.09659.0111 = qyw kkk 所以 )(229100925.010115.15044.444.4 211 VNkfE wm = f 8.一台三相四极异步电动机，150kW，50Hz，380V，Y接法，额定负载时pcu2=2.2kW，pmec=2.6kW， 附加损耗p=1.1kW。试求： （1）额定运行时的转速、转差率； （2）额定运行时的电磁功率和电磁转矩； （3）如额定运行时，保持负载转矩不变，在转子绕组中串入电阻使电机的转速降低 10，问串入 的电阻阻值是原转子电阻的多少倍？调速后的转子铜耗是多少？ 解：（1）同步转速 min)/r(150025060601 = pfn 0 kW,2.2 FeCu2Cu1 = ppp 则电磁功率 )kW(9.1556.21.12.2150 mecadCu1NM =+= += pppPP 总的机械功率 )kW(7.1532.29.155Cu2Mi = pPP 由 Mi )1( PsP = 得转差率 s=0.0141 则转速 n=(1-s)n1=1479(r/min) （2）已求电磁功率 )kW(9.155M =P 电磁转矩 )mN(9.99214792 107.15360260 3 ii = = = ppn PPT 利用 pdfFactory Pro 测试版本创建的PDF文档 8 （3） 1126.01500 14799.01500 1 1 = n nns 由 s rr s r += 22 得 6.99 2 r = r 即串入的电阻阻值约是原转子电阻的6.99倍。 负载转矩不变，接入调速电阻后转子电流不变。调速后转子绕组铜耗仍有 kW2.2Cu2 =p 调速后的转子铜耗为： 222223(7.997.992.217.58CupIr3Ir)kWDD= 9.已知一台三相四极异步电动机的额定数据为：PN=10kW，UN=380V，IN=11.6A，定子为Y联结，额定 运行时，定子铜损耗PCu1=560W,转子铜损耗PCu2=310W，机械损耗Pmec=70W，附加损耗Pad=200W，试计 算该电动机在额定负载时的：（1）额定转速；（2）空载转矩；（3）转轴上的输出转矩；（4）电 磁转矩。 解：（1） 2210.58emmecadCuPPPPPkW=+= 2 /0.0293NCuemsPP= 1(1)1456/minNNnsnr= （2） 0 1.77mecadPPTNm+= （3） 22 65.59 N PTNm= （4） 2067.36emTTTNm=+= 10.一台三相四极异步电动机，额定功率PN22KW，额定转速nN1440r/min，f1N50Hz；当此电 机用在60Hz频率的电源上，且 U1、I2cos2，转差率SN保持不变，也不考虑磁路饱和影响。试求 电机的转速、转矩和功率？ 解: 50HZ时：同步转速为： 10 606050 1500(/min)2fnrp= 额定转差率： 0 0 15001440 0.04 1500N nnS n = 额定转矩为： 2295509550146()1440NN N PTNm n= 当f60HZ时：由于U1、I2cos2，转差率SN保持不变，则U1E14.44f1kw1N1m不变， 但f1提高了1.2倍，在U1不变的情况下只有m下降1.2倍。 转矩为： 22 146cos122()1.21.2Nmm TTC Nmj= 转速为： 0 6060(1)(10.04)1728(/min)2NnnSr= 利用 pdfFactory Pro 测试版本创建的PDF文档 9 功率为： 1221728 22()95509550TnPKw= 利用 pdfFactory Pro 测试版本创建的PDF文档