专题四十 直流电动机的启动和反转（教案）-河南省对口招生《电压与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

专题四十 直流电动机的启动和反转（教案）-河南省对口招生《电压与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测 一、考纲解读 1.要求掌握电压、电流的基本定义及欧姆定律的应用，能分析串联、并联电路的电压分配与电流关系。重点理解电阻、电容、电感在交流电路中的特性，区分有效值与瞬时值的计算方法。 2.需熟练掌握变压器的结构（铁芯、绕组）及工作原理，理解理想变压器的电压比、电流比与匝数比的关系。掌握自耦变压器、三相变压器的特点及实际应用场景，如电力传输中的降压与升压。 3.要求能设计实验探究变压器原副线圈电压与匝数的关系，掌握控制变量法的应用及误差分析。同时需熟悉安全用电常识，如绝缘保护、接地要求及常见故障处理。 4.需综合运用电路分析与变压器原理解决实际问题，如计算变压器的输入输出功率、效率，分析负载变化对电路参数的影响。注重理论与实践结合，强化公式推导与图表解读能力。 二、知识点梳理 一、直流电动机的启动 直流电动机从接通电源开始，转子转速由静止升高到额定值的过程，称为启动过程。启动过程中，不但转速变化，电流、转矩也在变化。直流电动机有全压启动、变阻器启动和降压启动三种方法。 1.全压启动 全压启动就是将电动机直接接到额定电压的电源上启动。图7-41所示为并励电动机的全压启动接线图，启动时先合励磁开关S1,以建立起磁场，然后合电枢开关S2进行启动。 并励电动机全压启动过程时电流与转速的关系曲线如图7-42所示。合闸后，电流i。很快上升到IsrR=U/R,产生启动转矩Ts,在启动转矩作用下，电动机开始转动并产生反电动势-E。随着转速n升高，-E逐渐增大，电流i。开始下降，电磁转矩也开始下降，于是转速缓慢上升，直到转矩与负载转矩相等时，转速才稳定下来，启动过程结束。 全压启动的优点是不需要其他设备、操作简便，缺点是启动电流大、启动转矩大、对工作机械冲击较大、对电网影响较大，只适用于小型电动机。 2.变阻器启动 变阻器启动就是在启动时，将一组启动变阻器Rs串入电枢回路，以限制启动电流，待转速上升以后，再逐段将启动电阻切除，采取此法启动时的启动电流为(7-30) 只要Rs的数值选择适当，就能将启动电流限制在允许值范围内，一般限制在额定电流的2.5倍。 变阻器启动广泛应用于各种中小型直流电动机中，其优点是能根据需要限制启动电流；其缺点是变阻器较笨重，启动过程中消耗很多电能。 3.降压启动 降压启动就是在启动时通过暂时降低电动机供电电压的方法，来限制启动电流。降压启动要有一套可变电压的直流电源。目前不少场合已经采用晶闸管电路作为直流电动机的可调电源。电枢回路不必串联启动变阻器，直接与可调电源连接。使电压从零升至额定值，完成启动过程。但要注意，对励磁绕组的电压一开始就要加到额定值，否则启动电流仍很大，启动转矩却很小，以至不能启动。 二、直流电动机的反转 使用直流电动机的许多设备，常常要求电动机既能正转，又能反转，如龙门刨床工作台的往复运动、电车的前进和后退等。直流电动机的电磁转矩是由主磁通和电枢电流相互作用而产生的，改变其中任意一个的电流方向，就可以改变电磁转矩的方向。所以要使直流电动机反转的方法有两种：①保持电枢两端电压极性不变，把励磁绕组反接，使通过的励磁电流方向改变；②保持励磁绕组电流方向不变，把电枢绕组反接，使通过它的电流反向。如果两电流方向同时改变，则电动机旋转方向不变。 由于并励电动机的励磁绕组匝数很多，电感比较大，励磁电流方向改变时，会在绕组中产生很大的自感电动势，在开关处产生火花，损坏开关。实际上，一般都采用改变电枢电流方向的办法来改变电动机的旋转方向。 三、真题练讲 1.(2023年河南省统一考试)某理想变压器原线圈匝数为1200匝，副线圈匝数为300匝，若原线圈输入电压为220V，则副线圈输出电压为（ ）。 A.55V B.110V C.220V D.440V 答案：A 解析：根据理想变压器电压比公式U1/U2=N1/N2，代入数据得U2=220×300/1200=55V。 2.(2024年山东省统一考试)变压器铁芯采用硅钢片叠压而非整块金属，主要目的是（ ）。 A.增强磁场强度 B.减小涡流损耗 C.降低成本 D.便于安装 答案：B 解析：硅钢片表面绝缘，可限制涡流路径，减少涡流产生的热量损耗，提高变压器效率。 3.(2022年河南省统一考试)某变压器原线圈电流为0.5A，副线圈电流为2A，则原副线圈匝数比为（ ）。 A.1:4 B.4:1 C.1:2 D.2:1 答案：B 解析：根据电流比公式I1/I2=N2/N1，代入数据得N1/N2=I2/I1=2/0.5=4:1。 4.(2025年河南省统一考试)若变压器输入功率为1000W，输出功率为950W，则其效率为（ ）。 A.95% B.90% C.85% D.80% 答案：A 解析：效率公式为η=P2/P1×100%=950/1000×100%=95%。 5.(2021年江苏省统一考试)下列关于变压器的说法正确的是（ ）。 A.只能改变交流电压 B.原副线圈电流方向相同 C.铁芯中磁场恒定不变 D.输入电压与输出电压成正比 答案：A 解析：变压器基于电磁感应原理工作，仅对交流电有效；原副线圈电流方向随交流电周期变化，铁芯中磁场为交变磁场，输入电压与输出电压关系还需考虑匝数比。 四、限时练讲 1.某变压器原线圈接220V交流电，副线圈接110V负载，若副线圈匝数为600匝，则原线圈匝数为（ ）。 A.300匝 B.600匝 C.1200匝 D.2400匝 答案：C 解析：由U1/U2=N1/N2，得N1=220×600/110=1200匝。 2.变压器空载运行时，原线圈电流主要用于（ ）。 A.产生主磁通 B.克服线圈电阻 C.输出功率 D.抵消副线圈电流 答案：A 解析：空载时副线圈无电流，原线圈电流主要用于励磁，产生交变主磁通。 3.若变压器负载电阻增大，则副线圈电流（ ）。 A.增大 B.减小 C.不变 D.先增后减 答案：B 解析：根据I2=U2/RL，负载电阻RL增大时，副线圈电流减小。 4.三相变压器的“Y-Δ”接法中，原线圈为星形连接，副线圈为三角形连接，其线电压比为（ ）。 A.√3 B.1/√3 C.1 D.3 答案：A 解析：Y接时线电压为相电压的√3倍，Δ接时线电压等于相电压，故线电压比为√3。 5.下列哪种情况会导致变压器效率降低？（ ） A.铁芯硅钢片绝缘良好 B.负载功率因数提高 C.线圈电阻增大 D.副线圈匝数减少 答案：C 解析：线圈电阻增大时，铜损I^2R增加，导致效率下降。 6.某理想变压器原副线圈匝数比为3:1，若原线圈输入功率为60W，则副线圈输出功率为（ ）。 A.20W B.60W C.180W D.无法确定 答案：B 解析：理想变压器无能量损耗，输入功率等于输出功率。 7.实验中测量变压器电压时，应使用（ ）。 A.直流电压表 B.交流电压表 C.万用表直流档 D.电流表 答案：B 解析：变压器处理交流电，需用交流电压表测量。 8.自耦变压器的主要缺点是（ ）。 A.体积大 B.成本高 C.原副线圈电隔离差 D.效率低 答案：C 解析：自耦变压器原副线圈共用部分绕组，电隔离性能较差，存在安全隐患。 9.简述变压器的工作原理。 答案：变压器基于电磁感应原理工作。原线圈通入交流电时，产生交变磁场，铁芯中的主磁通穿过副线圈，在副线圈中感应出电动势。根据匝数比，原副线圈电压与匝数成正比，实现电压变换。能量通过磁场传递，理想情况下输入功率等于输出功率。 10.分析变压器铁芯漏磁对实验结果的影响。 答案：漏磁指未完全穿过副线圈的磁通。漏磁会导致副线圈感应电动势减小，使实测电压比小于理论匝数比。实验中需尽量闭合铁芯、减少空气间隙，以降低漏磁影响，提高测量准确性。 五、学法建议 重点复习知识点： 1.重点掌握理想变压器的电压比、电流比及功率关系。通过大量习题训练公式的灵活应用，如已知部分参数反推未知量。 2.理解“探究变压器电压与匝数关系”实验的设计逻辑，掌握控制变量法的具体实施步骤（如固定原线圈匝数研究副线圈电压变化）。分析实验误差来源（漏磁、线圈电阻、电表精度），并思考改进措施。 3.结合串联、并联电路知识，分析含变压器的复杂电路。例如，计算多级变压器的总变比，或结合欧姆定律、基尔霍夫定律求解电流、功率。注重理论与实际案例结合，如电力传输中的降压变压器配置。 4.将题目按考点分类（如电压变换、电流计算、效率分析），总结解题套路。例如，涉及负载变化的问题，可先确定电压是否恒定，再根据欧姆定律或功率公式推导。 5.定期进行限时模拟测试，严格按照考试要求答题，提高解题速度。针对错题，深入分析错误原因（公式混淆、条件遗漏等），整理易错点，强化薄弱环节。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$