信息技术二类专业：第九章变压器与交流电动机

2023-10-21 理论教育版权反馈

【摘要】：近三年四川省对口升学本章考点内容及考题分析根据考试内容分析:掌握变压器的初、次级电压与电流变换规律和变比公式、理想变压器的效率计算公式;了解三相异步电动机旋转磁场的产生与改变相关知识,掌握电动机单向连续运转的控制过程。热继电器只能作过载保护,调整电流的大小为电动机额定电流的0.95～1.05倍。

1.变压器的构造与种类。(A)

2.变压器交流电压、电流、阻抗变换原理。(C)

3.变压器的功率与效率,常用变压器。(A)

4.基本技能:钳形电流表的使用。(B)

5.单相异步电动机的结构特点、分类及应用。(A)

6.常用低压电器的分类及作用。(B)

7.三相异步电动机的结构特点及应用。(A)

8.三相异步电动机的基本控制方法。(C)

9.基本技能:选用、安装电动机基本控制电路所需要的常用低压电器。(B)

10.基本技能:三相异步电动机的连续运行和正反转控制电路常见故障判断。(C)

近三年四川省对口升学本章考点内容及考题分析

根据考试内容分析:掌握变压器的初、次级电压与电流变换规律和变比公式、理想变压器的效率计算公式;了解三相异步电动机旋转磁场的产生与改变相关知识,掌握电动机单向连续运转的控制过程。

一、变压器构造与种类

1.变压器由铁芯和绕组组成。

2.变压器的种类

(1)变压器按相数来分:单相变压器和三相变压器。

(2)按照绕组来分:双绕组变压器、三绕组变压器、自耦变压器。

(3)按照用途来分:用于输配电系统的电力变压器、仪表变压器、特种变压器等。

(4)按照冷却方式来分:依靠空气对流进行冷却的干式变压器与依靠油作冷却介质的油浸式变压器。

二、变压器的工作原理

1.变压器是根据电磁感应原理制成的电磁器件。

2.理想变压器可以变换电压、电流、阻抗、相位。

(2)变压器可以实现倒相。

3.变压器的效率

输入功率P1=U1I1 cosφ1

输出功率P2=U2 I2 cosφ2

效率= pagenumber_ebook=90,pagenumber_book=82

功率损耗ΔP=P1-P2=PFe+PCu

三、钳形电流表

钳形电流表具有不断开电路直接测量交流电流的特性。由电流互感器的原理制成,主要是由一只电磁式电流表和电流互感器组成。

四、单相异步电动机

1.单相异步电动机的结构由定子与转子组成。

2.工作原理(以电容分相为例)

单相电不能产生旋转磁场,要使单相电动机能自动旋转起来,可在定子中加上一个起动绕组,起动绕组与主绕组在空间上相差90°,起动绕组要串接一个合适的电容,使得与主绕组的电流在相位上近似相差90°,即所谓的分相原理。这样两个在时间上相差90°的电流通入两个在空间上相差90°的绕组,将会在空间上产生(两相)旋转磁场,在这个旋转磁场作用下,转子就能自动起动。

3.常见单相异步电动机类型

电容分相启动式电动机、电阻分相式启动式电动机、电容运转式电动机、电容启动与运转式电动机。

五、常用低压电器

1.刀开关

刀开关有两极开关与三极开关,两极用于控制单相负载,三极用于控制三相负载。选择开关时,开关的额定电流应大于或等于各负载的额定电流之和。

2.熔断器

熔断器用于短路保护与过载保护。

3.主令电气

主令电气是指在电气控制中用来发出指令的电器,用于接通与分断电路,如按钮开关、行程开关。

4.继电器

常用的有时间继电器、速度继电器、中间继电器、热继电器等。热继电器只能作过载保护,调整电流的大小为电动机额定电流的0.95～1.05倍。

5.接触器

接触器是一种自动的电磁开关。线圈电压有220 V与380 V两种。

六、三相异步电动机构造

三相异步电动机由定子、转子等部分组成。

(1)定子由机座、定子铁芯和定子绕组几部分组成。定子铁芯是电动机的磁路,用圆环形硅钢叠压制成。定子绕组是电动机的电路部分,具有三个独立绕组,每个绕组包含若干线圈,每只线圈包含若干匝铜线。

(2)转子由转子铁芯、转子绕组和转轴三部分组成。转子铁芯由圆环形硅钢叠压制成。鼠笼式转子绕组由转子槽内的铝条和转子铁芯组成。

七、三相异步电动机的单向运转与双向运转控制电路

1.连续运转控制电路与故障分析。

2.带互锁的正反转控制电路与故障分析。

【例1】 (2017年高考题)如图所示的电路中,变压器的一次绕组和二次绕组的匝数比K=15,一次绕组的信号源us的电压值US=10 V,内阻R0=100Ω,负载电阻RL=4Ω,试计算负载电阻的功率PL。

【答案】 0.09 W【解析】因为一次的电阻R1=K 2RL,所以R1=152×4=900(Ω)

一次绕组上的电压

二次绕组上的电压

负载的有功功率 pagenumber_ebook=91,pagenumber_book=83

【例2】 (2016年高考题)三相异步电动机的连续运行控制电路如图所示,请回答下列问题。

(1)利用接触器KM通过自身动合辅助触点而使线圈保持通电的功能称为_____________。

(2)电路中起零电压保护作用的是_____________元件。

(3)电路中起过载作用的是_____________元件。

(4)在通电试车之前要用万用表进行自检,应选用万用表电阻挡的适当倍率,并进行调零。当检测电路时,将万用表分别搭在L1、L2线端上,读数应为________。

(5)交流接触器主触点额定电压的选择原则是:主触点的额定电压应_________负载回路额定电压。

【答案】 (1)自锁 (2)交流接触器 (3)热继电器 (4)无穷大 (5)大于或等于

【例3】 (2014年高考题)有一负载R,当它接在11 V直流电源上时,消耗功率为100 W。有一个降压变压器,其一次绕组(匝数为N1)输入如图所示正弦电压。若将负载R接在变压器的二次绕组(匝数为N2)中,所消耗的功率为50 W,则此变压器的变压比为多少?

【答案】 20

【解析】直流电流作用时,

变压器作用时,输入交流电压有效值 pagenumber_ebook=92,pagenumber_book=84

变压器次级交流电压的有效值

变压器的变压比(www.chuimin.cn)

【例4】如图所示有一音频变压器,原边接一个信号源,其中US=8.5 V,内阻R0=72Ω,变压器副边接扬声器,其电阻RL=8Ω。求:

(1)扬声器获得最大功率时,变压器的变比和最大功率;(2)扬声器直接接入信号源时获得的功率。

【答案】 (1)3 0.25 W (2)0.09 W

【解析】 (1)由R′L=R0=72Ω R′L=K 2RL

求出变压器的变比K=3

由于 pagenumber_ebook=92,pagenumber_book=84

(2)由于 pagenumber_ebook=93,pagenumber_book=85

【例5】如图所示,理想变压器的一次绕组匝数为N1,两个二次绕组的匝数分别为N2和N3,电源侧一次绕组的电源电压U1=220 V,二次绕组的电压分别是U2=22 V和U3=11 V。求:

(1)若一次绕组的匝数N1=500匝,则二次绕组的匝数N2和N3各是多少?

(2)若一次绕组的最大电流为1 A,要使两个二次绕组所接负载电阻R2和R3消耗的功率相同,这两个电阻的最小值应该是多少?

【答案】 (1)N2=50 N3=25 (2)R2=4.4Ω R3=1.1Ω

【解析】 (1)根据公式 pagenumber_ebook=93,pagenumber_book=85

根据公式

(2)求出输出功率P1=U1 I1=220×1=220(W)

一、单项选择题

1.在电动机正反转电路中,为了避免接触器同时通电动作,线路要采用( )

A.自锁控制 B.联锁控制

C.顺序控制 D.通过停止开关控制

2.三相异步电动机在额定负载下运行,当电源电压突然降低时,电动机的电流将( )

A.增加 B.减小 C.不变 D.不能确定

3.三相异步电动机采用降压启动,主要是为了降低启动的( )

A.电压 B.电流 C.功率 D.损耗

4.一个电容分相式单相异步电动机,通电时,若电容断路,出现的故障现象是( )

A.正常启动与运转 B.正常启动并转速加快

C.不能自行启动,通过外力辅助也不能启动 D.不能自行启动,但可通过外力辅助启动

5.三相异步电动机的旋转磁场方向由三相电源的________决定。( )

A.相序 B.频率 C.相位角 D.相位

6.在负载不变的情况下,不能实现异步电动机调速的方法是( )

A.改变电源电压 B.改变电源频率

C.改变转差率 D.改变磁极对数p

7.异步电动机的转差率的变化范围( )

A.0＜s＜1 B.0＜s≤1 C.0≤s＜1 D.0≤s≤1

8.三相异步电动机的磁极对数p为3,转差率s为5%,电源频率为50 Hz,则电动机转速为( )

A.950转/分 B.1900转/分 C.1420转/分 D.1500转/分

9.单相变压器的变比为10,原边接220 V交流电压,那副边绕组两端电压是( )

A.440 V B.220 V C.22 V D.2200 V

10.对于理想变压器,下面叙述中正确的是( )

A.变压器可以改变各种电源的电压

B.变压器一次绕组的输入功率由二次绕组的输出功率决定

C.变压器可以改变电压、电流与电功率

D.抽去变压器铁芯,变压器仍然能工作

二、判断题(正确的选“A”,错误的选“B”)

1.转差率的值是大于1的。( )

2.三相电路线电压与线电流之比为导线阻抗。( )

3.降压变压器一次绕组的匝数高于二次绕组匝数。( )

4.变压器在变换电压的同时也变换了电流。( )

5.互感器可以测量高电压、大电流又可以保障人身安全。( )

6.变压器的输出功率一定大于输入功率。( )

7.变压器具有变换阻抗的功能。( )

8.变压器空载运行时二次电流为零。( )

9.接触器自锁控制电路具有失电压与欠电压保护功能。( )

10.变压器一次绕组的输入功率是由二次绕组输出功率决定。( )

三、填空题

1.变压器副边消耗150 W,功率损耗50 W,变压器的效率为________。

2.变压器的容量是_________输出的最大视在功率。

3.变压器的次级额定电压是次级绕组的_____________。

4.变比为10的变压器,原绕组接上10 V直流电源,副绕组两端电压为_________V。若原绕组接上10 V交流电源,副绕组两端电压为________V,如果负载电阻为2Ω,那么原边等效电阻为_________Ω。

5.将220 V的交流电压加在一个变压器的原边绕组上,在副边接一个标有“6 V,3.6 W”的小灯泡,它可以正常发光,变压器原副边的匝数比________,原绕组中的电流为________A。

6.常用降压启动的方法有_____________和_____________。

7.要使电动机反转,只需将接三相电源的三根相线中_______________,即可实现。

8.三相异步电动机在工频电流作用下,以1470 r/min的转速旋转,那么电动机为________极电动机。

9.一单相变压器的变比为10,副线圈接一个阻抗为8Ω的扬声器,为使扬声器获得最大的输出功率,则变压器最佳输入阻抗为________Ω。

10.三相异步电动机接在50 Hz,p=2,额定转差率s=4%电路中,则该电动机的额定转速_________r/min。

四、分析计算题

1.一台变压器原边电压为2200 V,副边电压为220 V,与纯电阻性负载连接,副边电流为10 A,变压器的效率为95%,求损耗功率、原边功率、原边电流。

2.有一台三相电动机,绕组为星形联结,线电压为380 V,线电流为10 A,已知电动机总功率为3.3 k W,求电动机每相绕组的电阻与电抗。

五、综合题

1.有一台三相变压器额定容量为10 k VA,一、二次电压分别为3300 V和220 V,问该变压器可以接多少只“220 V,60 W”的白炽灯,并求出一次、二次电流。

2.发电机的端电压是220 V,输出功率为4400 W,输电线的电阻为2Ω。求:

(1)用户得到的电压与功率为多少?

(2)如果用匝数比为1∶10的升压变压器将电压升高,经过同样的输电线输电后,再用10∶1变压器将电压降低供给用户,这时用户得到的电压与功率又是多少?

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