专题四十一 直流电动机的调速（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

专题四十一 直流电动机的调速（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.重点掌握部分电路欧姆定律、全电路欧姆定律及基尔霍夫定律的应用，能熟练运用支路电流法分析复杂直流电路。理解电位计算与电路动态分析，注重理论与实际电路的结合，如分压电路、限流电路的设计与故障排查。 2.深入理解电磁感应原理在变压器中的应用，掌握变压比、变流比及阻抗变换公式。熟练计算理想变压器的输入输出电压、电流及功率关系，区分空载与负载状态下的特性差异，关注实际变压器的损耗与效率问题。 3.掌握安全用电的技术措施（如接地、漏电保护）和制度措施，理解绝缘材料的性能要求。重点关注变压器的安规标准，如爬电距离、电气间隙的设计要求，以及高压设备的操作规范与防护措施。 4.熟练使用示波器、万用表等工具测量电压、电流及波形，能设计并分析变压器相关实验（如变比测试、空载损耗测量）。注重理论知识在电力系统、电子设备中的实际应用，如电源设计、信号耦合等场景。 二、知识点梳理 电动机在机械负载不变的情况下，改变电动机的转速称为调速。如电车和电力机车的速度调节，需要改变电动机的转速。直流电动机具有良好的调速性能，能在广泛的范围内平滑而经济地调速。 调速方法，可以由电动机的机械特性方程 看出，当转矩T不变(即负载不变),影响电动机转速的有电源电压U、电枢电阻R,和主磁通Φ三个因素，只要改变三个因素中的任意一个，电动机的转速就可以得到调节。 一、改变电枢回路电阻调速 对已经出厂的电动机，它的电枢电阻Ra是一定的，但是可以在电枢回路中串联一个可变电阻R来调速。原理接线图参见图7-40,与电枢回路串联电阻器RST启动原理接线图相同。但有一点要注意，调速变阻器可以作为启动变阻器用，相反，启动变阻器却不能作为调速用。原因是启动变阻器按短时间接通工作设计的，不能长时间通电使用。根据并励和串励电动机的自然和人工机械特性曲线可知，当负载一定时，在电枢回路串联不同的附加电阻R。能使转速下降，但此法只能分挡将转速调低，是有级调速，如采取滑动变阻器，可实现无级调速。 改变电枢回路电阻调速方法的特点是： (1)电动机只能得到比自然机械特性更陡的机械特性，即转速只能调低，且为恒转矩调速。 (2)低速时，调速电阻Rg上通过较大的电流，使电动机效率降低。 (3)如果负载稍有变动，电动机的转速就会有较大的变化，对于要求恒转速的负载不利。 这种调速方法的优点是设备简单，多用于负载对转速的稳定性要求不高的设备中，如起重机、电车等。 二、改变电枢端电压调速 从电动机的机械特性方程可知，提高或降低电枢的端电压，也可相应地提高或降低直流电动机的转速。采用这种方式调速时，应注意保持励磁电流不变，只改变电枢电压。因此需要可变电压的直流电源。近年来，晶闸管整流设备作为可调电压的直流电源已经普遍使用，采用这种方法调速比较方便。改变电枢电压的机械特性曲线如图7-43所示。 改变电枢端电压调速方法的特点是： (1)可以平滑调速，且调速范围宽，但构成系统的设备较复杂。 (2)机械特性较硬，转速稳定。 (3)转速只能调低，不能调高，也是恒转矩调速。 三、改变励磁回路电阻调速 从电动机的机械特性方程可知，当U为恒值时，调节励磁电流改变主磁通Φ,也可以调节转速。变磁通调速一般是增大励磁回路电阻，使磁通减小，就使得转速上升。励磁回路串联调速电阻原理图如图7-44所示。在励磁回路中串联一只调速电阻Rp₁当电枢回路附加电阻Rp₂=0时，调节励磁回路电阻Rp₁调节转速，其固有(自然)机械特性如图7-45中直线1所示。调速后的直线2、3比自然机械特性升高，可见转速是上升的。 从转矩T=C₁ΦIa来看，当转矩T不变，其中Φ减小，则电流Ia必然增大，若调速前I。已达到额定值，则降低Φ后，Ia就超过额定值，这是不允许的。若调速前Ia低于额定值，当Φ减小时Ia增大，转速升高，输入和输出的功率同时增加，机械效率几乎不变。 励磁回路串联电阻调速方法的特点是： (1)可得到无级平滑调速。 (2)励磁电流小能量消耗少，调速范围大，高速等于3~4倍低速。 (3)调速后的机械特性较硬，转速较稳定，属恒功率调速。 缺点是：只能使转速升高，不能获得低于自然机械特性以下的转速。 如果改变电枢电压和改变励磁回路串联电阻调速法配合使用，可以得到很广的调速范围。在调速性能要求较高的机械设备上多采用这种方法。 三、真题练讲 1.（2023年河南省统一考试）在理想变压器中，若一次绕组匝数为N₁=200匝，二次绕组匝数为N₂=50匝，当一次侧接入220V交流电源时，二次侧输出电压为（ ）。 A.55V B.110V C.220V D.880V 答案：A 解析：根据变压比公式U₂=U₁×(N₂/N₁)=220V×(50/200)=55V。变压器的电压与匝数成正比，匝数减少则电压降低。 2.（2022年河南省统一考试）某变压器一次绕组电流I₁=2A，二次绕组电流I₂=8A，则该变压器的匝数比N₁:N₂为（ ）。 A.1:4 B.4:1 C.1:2 D.2:1 答案：B 解析：变压器的电流与匝数成反比，即I₁/I₂=N₂/N₁，代入数据得2/8=N₂/N₁，故N₁:N₂=4:1。 3.（2024年河南省统一考试）用理想变压器给负载R供电，若输入电压不变，要增大输入功率，应（ ）。 A.增加一次绕组匝数 B.减少二次绕组匝数 C.增大负载电阻R D.减小负载电阻R 答案：D 解析：输入功率P₁=U₁²/(R×(N₁/N₂)²)，减小R或增大N₂/N₁均可增大P₁。选项D通过减小R直接提升功率，符合欧姆定律与变压器特性。 4.（2021年山东省统一考试）变压器不能改变的物理量是（ ）。 A.电压 B.电流 C.频率 D.阻抗 答案：C 解析：变压器通过电磁感应工作，仅改变交流电压、电流及阻抗，输出频率与输入频率一致，无法改变。 5.（2025年河北省统一考试）某变压器铭牌标注“220V/36V，500VA”，下列负载中能正常工作的是（ ）。 A.36V/600W B.220V/500W C.36V/400W D.12V/500W 答案：C 解析：变压器额定功率为500VA，负载功率不能超过此值。选项C的400W符合要求，且电压匹配。 四、限时练讲 1.在RL串联电路中，已知R=3Ω，XL=4Ω，总阻抗为（ ）。 A.5Ω B.7Ω C.12Ω D.25Ω 答案：A 解析：总阻抗Z=√(R²+XL²)=√(3²+4²)=5Ω。 2.某三相异步电动机铭牌标注“380V，Δ接法”，若改为Y接法，应接入的线电压为（ ）。 A.220V B.380V C.660V D.1140V 答案：C 解析：Δ接法线电压等于相电压，Y接法线电压为相电压的√3倍。原相电压为380V，改为Y接法后线电压需为380×√3≈660V。 3.在单相桥式整流电路中，若输入电压为220V，输出直流电压约为（ ）。 A.198V B.220V C.242V D.311V 答案：A 解析：桥式整流输出电压为0.9倍输入有效值，即220V×0.9=198V。 4.某电容C=100μF，接在50Hz交流电路中，容抗为（ ）。 A.31.8Ω B.63.6Ω C.100Ω D.200Ω 答案：B 解析：容抗XC=1/(2πfC)=1/(2×3.14×50×100×10⁻⁶)≈63.6Ω。 5.在放大电路中，静态工作点设置过高会导致（ ）。 A.饱和失真 B.截止失真 C.交越失真 D.频率失真 答案：A 解析：静态工作点过高会使晶体管进入饱和区，导致输出波形底部失真。 6.某三极管β=100，基极电流Ib=20μA，集电极电流Ic为（ ）。 A.0.2mA B.2mA C.20mA D.200mA 答案：B 解析：Ic=β×Ib=100×20μA=2000μA=2mA。 7.在数字电路中，“与非门”的逻辑表达式为（ ）。 A.Y=A+B B.Y=A·B C.Y=¬(A+B) D.Y=¬(A·B) 答案：D 解析：与非门是先“与”后“非”，逻辑表达式为Y=¬(A·B)。 8.某触发器的特性方程为Qⁿ⁺¹=D，该触发器为（ ）。 A.RS触发器 B.JK触发器 C.D触发器 D.T触发器 答案：C 解析：D触发器的输出Qⁿ⁺¹直接等于输入D，符合特性方程。 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。当一次绕组通入交流电时，铁芯中产生交变磁通，该磁通同时穿过一次和二次绕组，在二次绕组中感应出电动势。根据匝数比，二次侧输出电压与一次侧电压成比例关系，实现电压变换。理想变压器的功率守恒，输入功率等于输出功率，电流与匝数成反比。 10.说明串联电路与并联电路的特点。 答案： 串联电路：电流处处相等，总电压等于各元件电压之和，总电阻等于各电阻之和。各元件分压与其电阻成正比，如R₁:R₂=U₁:U₂。 并联电路：各支路电压相等，总电流等于各支路电流之和，总电阻的倒数等于各电阻倒数之和。各支路电流与其电阻成反比，如R₁:R₂=I₂:I₁。 五、学法建议 重点复习知识点： 1.重点掌握欧姆定律、基尔霍夫定律、电磁感应等基本原理，通过推导公式（如变压器变比公式）和实际案例（如分压电路设计）加深理解。注意区分理想模型与实际应用的差异，如变压器的损耗分析。 2.针对电路分析、变压器参数计算等高频考点，进行专项练习。熟练使用公式手册，掌握解题步骤（如支路电流法的列方程技巧），注重单位换算与有效数字的规范表达。 3.结合示波器、万用表等工具进行实验，观察波形变化与参数关系（如变压器空载与负载时的输出差异）。利用仿真软件（如Multisim）模拟电路，直观理解理论知识在实际中的应用。 4.熟记安全用电规范（如接地、绝缘要求），分析典型事故案例（如短路、过载），理解安全措施的必要性。关注变压器安规标准，如爬电距离、电气间隙的设计要求，培养工程安全意识。 5.将电路分析、变压器原理与电子技术（如整流电路、放大电路）结合，设计综合性题目（如电源电路的整体设计）。通过真题训练（如河南、山东等省份的历年考题）掌握命题规律，提升应试能力。 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 $$