第三章：直流电机原理
一、简答题：
1、换向器在直流电机中起什么作用?
在直流发电机中，换向器起整流作用，即把电枢绕组里交流电整流为直流电，在正、负电刷两端输出。在直流电动机中，换向器起逆变作用，即把电刷外电路中的直流电经换向器逆变为交流电输入电枢元件中。
2、直流电机铭牌上的额定功率是指什么功率?
直流电机铭牌上的额定功率：对直流发电机而言，指的是输出的电功率的额定值;对直流电动机而言，指的是电动机轴上输出的机械功率的额定值
3、直流电机主磁路包括哪几部分? 磁路未饱和时，励磁磁通势主要消耗在哪一
部分?
直流电机的主磁路主要包括;主磁极、定、转子之间的气隙电枢齿、电枢磁轭、定子磁轭。磁路未饱和时，铁的磁导率远大于空气的磁导率，气隙的磁阻比磁路中的铁心部分大得多，所以，励磁磁通势主要消耗在气隙上。
4、如何改变他励直流发电机的电枢电动势的方向? 如何改变他励直流电动机空
载运行时的转向?
通过改变他励直流发电机励磁电流的方向，继而改变主磁通的方向，即可改变电枢电动势的方向;也可以通过改变他励直流发电机的旋转方向来改变电枢电动势的方向。
改变励磁电流的方向，继而改变主磁通的方向，即可改变电动机旋转方向;也可通过改变电枢电压的极性来改变他励直流电动机的旋转方向。
5、直流发电机的损耗主要有哪些? 铁损耗存在于哪一部分,它随负载变化吗? 电
枢铜损耗随负载变化吗?
直流发电机的损耗主要有:(1)励磁绕组铜损耗;(2)机械摩擦损耗;(3)铁损耗;(4)电枢铜损耗;(5)电刷损耗;(6)附加损耗。铁损耗是指电枢铁心在磁场中旋转时硅钢片中的磁滞和涡流损耗。这两种损耗与磁密大小以及交变频率有关。当电机的励磁电流和转速不变时,铁损耗也几乎不变。它与负载的变化几乎没有关系。电枢铜损耗由电枢电流引起,当负载增加时,电枢
电流同时增加,电枢铜损耗随之增加。电枢铜损耗与电枢电流的平方成正比。
6、他励直流电动机的电磁功率指什么?
在直流发电机中，电磁功率指的是由机械功率转化为电功率的这部分功率。 7、不计电枢反应，他励直流电动机机械特性为什么是下垂的? 如果电枢反应去磁作用很明显,对机械特性有什么影响？
因为负载转矩增大，导致点数电流增大，电枢电动势下降显然引起转速下降。如果电枢反应去磁作用明显，会使每级磁通减小，电流越大，去磁作用也大，每级磁通的减小越明显，导致机械特性反而上翘。
二、计算题：
1、某他励直流电动机的额定数据为: P N = 17kW, U N =220V, n N = 1500 r / min,η N
= 0 .83。计算 I N , T 2 N 及额定负载时的P 1 N 。
2、已知某四极他励直流电动机的额定功率P N =100kW ，额定电压U N =330V ，额定转速n N =730r/min ，额定效率h N =91.5%，额定运行时每极气隙磁通
F N =6.98×10-2Wb ，电机电枢绕组采用单波绕组，电枢总导体数N =186。求额定感应电动势和额定电磁转矩。 解：（1）计算额定感应电动势
极对数为： p =2；支路对数： a =1；电动势常数为：
感应电动势为：
（2）计算额定电磁转矩
2.61
60186
260=??==
a pN C e V
316V 7301098.62.6Φ2N a =???==-n C E e A
331A 915
.0330101003
N N N N =??==ηU P I
电枢电流为：
电磁转矩为： 3、一台四极他励直流电机，电枢采用单波绕组，总导体数为N =372，电枢回路总电阻为R a=0.21W 。电机接在电网电压U =220V 上运行，此时转速n =1500r/min ，每极磁通F =0.011Wb ，空载损耗p 0=566W 。试求（1）电机运行在发电机还是电动机状态；（2）电磁转矩；（3）电机的输入功率；（4）效率。 解:(1)电机的运行状态
由题意得知，并联支路数a =1，则电枢感应电动势为：
可见，电机运行在电动机状态。 (2)电磁转矩
电枢电流为：
电磁转矩为：
(3)输入功率
输入功率为： (4)效率
输出功率为：
效率为：
4、有一他励直流电动机接在额定电压为220V 的电网上额定运行时，电动机的额定电枢电流I a=15A ，电枢回路总电阻R a=0.7Ω。试求：（1）电动机额定运行时的反电动势；（2）若因某种原因，使电网电压下降至200V ，但励磁电流和负载转矩均未发生变化，求在达到新平衡点后电动机的反电动势。
m
N 1378m N 3311098.62.655.9Φ2
N N N ?=?????==-I C T T 220V
V 6.204V 1500011.01
603722Φ60a =<=????==U n a pN E A 3.73A 21
.06
.204220a a a =-=-=
R E U I m N 52.95m N 21.06.204220011.0123722Φ2Φ2a a a ?=?-????=-==πππR E U a pN I a pN T kW 13.16W 3.73220a 1=?==UI P ()kW 43.14W 5663.736.2040a a 2=-?=-=p I E P %
5.89%10013.1643.1412=?==P P η
解：（1）额定运行时的反电动势 （2）新平衡点时的反电动势 三、应用题
1、如图所示为某钢厂热轧机主轧辊的直流电动机驱动系统。轧机的轧辊由两台直流电动机分别驱动。根据工艺要求，轧机工作时，应使两台电动机的转速一致，以保证钢材质量。为使两台电动机转速一致，需采用转速闭环控制，通过调节电枢电压，使两台电机转速同步。试简述该系统的原理。
图中来自上位控制调节器的速度指令信号同时送给两个直流驱动系统的控制器，直流驱动系统的控制器根据转速偏差改变晶闸管整流装置（VT ）的触发脉冲角度，以调节直流电动机的电枢电压，达到控制转速的目的。为了使电枢电流平滑，主回路中串入了电抗器L 。
()V 5.209V 7.015220a a N aN =?-=-=R I U E ()V 5.189V 7.015200a a a =?-=-=R I U E
第四章：他励直流电动机的运行
一、简答题：
1、一般的他励直流电动机为什么不能直接启动? 采用什么启动方法比较好?
他励直流电动机启动时由于电枢感应电动势Ea=CeΦn=0,最初启动电流I S=U/Ra,若直接启动,由于Ra很小,I S会十几倍甚至几十倍于额定电流,无法换向,同时也会过热,因此不能直接启动。比较好的启动方法是降低电源电压启动,只要满足T≥(1.1～1.2)T L即可启动,这时I S≤Iamax。启动过程中,随着转速不断升高逐渐提高电源电压,始终保持Ia≤Iamax这个条件,直至U=U N,启动便结束了。
2、什么是固有机械特性和人为机械特性？试说明他励直流电动机的各种人为机械特件的变化特点。
固有机械特性是指在电源电压U=U N，气隙磁通Ф=ФN，电枢外串电阻R c=0时，n=?(T)的机械特性。当改变电气参数如变电源电压、或变气隙磁通、或变电枢外串电阻时，所得到的机械特性称为人为机械特性。
（1）电枢回路串电阻时的人为机械特性的特点
①理想空载点n0与固有机械特性的相同；
②斜率b随外串电阻R c的增大而增大，使特性变软。
（2）改变电枢电源电压时的人为机械特性
①理想空载点n0与固有机械特性的相同；
②斜率b随外串电阻R c的增大而增大，使特性变软。
（3）减弱气隙磁通时的人为机械特性
①与固有机械特性比，斜率β随磁通Ф减少而增大，特性变软；
②特性的理想空载转速n0随气隙磁通Ф减弱而增大，故特性上移。
3、直流电动机起动有哪些要求？直流电动机常用的起动方法有哪些？各种起动方法的主要特点是什么？为什么一般直流电动机不能采用直接起动？
①起动电流的小；②起动转矩的大；③起动时间的短；④起动过程的平稳性；⑤起动过程的经济性。启动方法：直接起动、降压起动、电枢回路串电阻起动；
直接起动的特点：不需附加起动设备，接线最简单，操作方便。但由于自身电枢电阻大，可以直接起动外，一般直流电动机不允许直接起动。
减压起动的特点：起动平稳，起动过程中能量损耗小，可实现软起动；但是需一套专用调压设备，投资大。
电枢回路串电阻起动方法特点：设备简单，操作方便；但是起动过程中能量损耗大，不适用于频繁起动的场合。
起动瞬间，转速n=0，电枢反电动势未建立，E a=C e Fn=0，使额定电压全部加在电枢内阻R a上，此时起动电流I s=U N/R a，由于R a很小，故I s很大，为额定电流I
的10～20倍，如此大的起动电流会造成换向困难，严重时会出现环火；过大的N
I s会引起电网电压的波动，影响接于同一电网的其他用电设备的正常运行；
4、起动他励直流电动机时为什么一定要先加励磁电压？如果未加励磁电压，而将电枢电源接通，将会发生什么现象？
不加励磁电压的话，励磁回路不能建立磁场，电枢通电后没有磁感线可以切割，无法产生动力，电机不转，时间稍微长点，电机会烧掉。
5、试分别说明他励直流电动机能耗制动、反接制动、回馈制动的实现方法、基本原理和制动性能。
6、什么是电气调速？怎样评价调速性能的好坏？调速范围与静差率之间有什么关系？选择调速方法的原则是什么？
改变电机的电气参数从而改变电机的运转速度叫做电气调速
静差率与调速范围是相互制约的两个指标，如果系统对静差率要求高（静差率越小），则调速范围越小；反之，如果系统对静差率要求不高，则可得到较大的调速范围。
调速范围与静差率要合适，调速平稳，调速经济
8、 电气调速有哪几种？各种调速方式的主要特点是什么？ 降低电枢电源电压调速；电枢回路串电阻调速；减弱磁通调速
降低电枢电压调速方法的特点：人为机械特性与固有机械特性平行，静态稳定性好，调速范围大，如果能连续改变电枢电压，则转速能平滑调节，调速平滑性好，能实现无级调速，调速过程中能量损耗小，但需要一套专门的调压设备，初投资较大。
电枢串电阻调速方法的特点：串入电阻越大，特性越软，空载或轻载时调速效果不明显，静态稳定性差，调速范围不大，因电阻是分段调节，故属于有级调速，调速过程中能量损耗大，但设备简单，操作方便，投资少。
减弱磁通调速方法的特点：机械特性斜率大，静态稳定性差，由于是在基速以上调速，
电动机最高转速受换向能力和机械强度的限制，一般为（1.2~2）n N ，故调速范围有限，但励磁电流的控制与调节方便，调速过程中能量损耗小，易实现无级调速。
二、计算题：
1、一台他励直流电动机额定数据为：P N=100kW ，U N=220V ，I N=517A ，
n N=1200r/min 。试求：（1）固有机械特性方程式；（2）额定负载时的电枢电动势和额定电磁转矩；（3）额定输出转矩和空载转矩；（4）理想空载转速和实际空载转速；（5）电机额定运行，分别求电枢回路外串电阻R c=0.206Ω时的转速、电压U =50V 时的转速和磁通Φ=75%ΦN 时的转速。 解:(1)求固有机械特性方程式
估算电枢电阻，其值约为：
电动势常数（包括磁通）为：
Ω=Ω??=?-=0.02651710100-51722021102123
2
N 3N N N a I P I U R ()min/r
V 172.0r/min
1200V
026.0517220ΦN a N N N ?=?-=-=n R I U C e
固有机械特性方程式为：
(2)求电枢电动势和电磁转矩
电枢电动势为： 电磁转矩为：
(3)额定输出转矩和空载转矩 输出转矩为：
空载转矩为： (4)求理想空载转矩和实际空载转矩
理想空载转速为：
实际空载转速为：
(5)电枢回路外串电阻R c =0.206Ω时的转速 (6)电压U =50V 时的转速
(7)磁通Φ=75%ΦN 时的转速
2、一台他励直流电动机额定数据为：P N =2.2kW ，U N =220V ，I N =12.5A ，
n N =1500r/min ，R a=1.7Ω，试求：（1）当I f =I fN ，n =1500r/min 时，使系统转入能耗制动停车，要求起始制动电流为2I N ，电枢回路应串入的附加制动电阻R c1；（2）在能耗制动基础上，保持I f =I fN 不变，使T L =T N 位能性负载以最低的转速匀速下
T T T C C R C U n T e e 092.0r/min 1279172.055.9026.0r/min 172.0220ΦΦ2
2N a N N -=?-=-=V
4.206V 1200172.0ΦN N a =?==n C E e m N 2.849m N 517172.05
5.9Φ55.9N ?=???==a e I C T m
N 8.795m N 1200
1010055.955.93
N N 2N
?=???==n P T ()m N 4.53m N 8.7952.8492N 0?=?-=-=T T T r/min
1279ΦN N
0==e C U n ()r/min 1.1274r/min 4.53092.01279092.012790'0=?-=-=T n r/min 582r/min 2.849172.055.9206.0026.01279)Φ(55.9r/min 12792
2N c a 1
=???
? ????+-=+-
=T C R R n e r/min 213r/min 2.849172.055.9026
.0172.050)Φ(55.9Φ2
2N a N
2=???
? ????-=-
=
T C R C U n e e r/min 1566r/min )172.075.0(55.92.849026.0172.075.0220)Φ%75(55.9Φ%7522N N N 3=??
???????-?=-=
T C R C U n e a e
放时，应串入的制动电阻R c2和最低转速n min1；（3）当I f =I fN ，n =1500r/min 时，采用电压反接的反接制动使系统迅速制动停车，要求起始制动电流为2I N ，电枢回路应串入的附加制动电阻R c3；（4）保持I f =I fN 不变，使T L =T N 位能性负载以
n =50r/min 的转速匀速下放时，应串入的制动电阻R c4和最低转速n min2；（5）如果电动机原运行在额定状态，突将电枢端电压降为U =185V ，问系统能否进入回馈制动状态？起始制动电流又为多大？ 解:(1)先求C e F N ，再求能耗制动电阻R c1 电动势常数（包括磁通）为：
能耗制动电阻为： (2)求T L =T N 位能性负载以最低的转速匀速下放时的制动电阻和最低转速 当R c2=0时，转速最低，则最低转速为：
(3)电压反接的反接制动时的制动电阻R c3 电压反接的反接制动时的制动电阻为：
(4)转速为n =50r/min 的下放速度应串入的制动电阻
由前面计算可知，能耗制动的最低下放速度为160.4r/min ，故要想得到转速为
n =50r/min 的下放速度，只有采用转速反向的反接制方法，根据式（5-27），应串
入的制动电阻为：
(5)电枢端电压降为U =185V 时
额定运行时的电枢电动势为： ()min/r V 1325.0r/min 1500V 7.15.12220ΦN
a N N N
?=?-=-=n R I U C e Ω=Ω???? ??-??=---=25.67.115005.1221325.02Φa N N c1R n I C R e r/min
4.160r/min
5.121325
.07
.1ΦL N
a min1-=?-
=-
=I C R n e Ω=Ω???
? ??-?-?+-=-+-
=05.157.15.12215001325.0220Φa B A
N N c3R I n C U R e Ω=Ω???
?
??-?-=--=37.157.15.12501325.0220Φa L
D
N N
c4
R I n C U R e ()V
75.1987.15.12220a N N aN =?-=-=R I U E
由于电压突降瞬间，转速来不及变化，此时电动势为
电动机能进入回馈制动状态，起始制动电流为：
第五章：变压器
一、简答题：
1、短路电压的大小由什么因素决定？它对变压器运行有什么影响？
短路试验时，当一次电流达额定值，加在一次绕组的电压为U k 称为变压器的阻抗电压
从运行角度考虑，希望Δu k 小些，能使变压器输出电压波动受负载变化的影响小些；而从限
制短路电流考虑，则希望Δu k 大些，能使变压器短路故障电流小些。
2、为什么变压器的空载损耗可近似看成铁损？为什么变压器的短路损耗可近似看成铜损？ 因变压器空载时无功率输出，所以输入的功率全部消耗在变压器的内部，为铁心损耗
p Fe 和空载铜耗I 202r 2之和，但空载电流I 20很小，p Fe >>I 202r 2，故可忽略空载铜耗，认为 P 0≈p Fe =I 202r m 。
短路试验时，变压器二次侧无功率输出，输入功率全部消耗在内部，由于当绕组中短路电流为额定值时，一次侧所加的电压很低，主磁通比正常运行时小很多，铁心损耗p Fe 与铜损p Cu 相比可忽略，短路损耗中主要是一、二次侧的铜损，即有：P k ≈p Cu = p Cu1+ p Cu2。 3、变压器的空载试验为什么一般在低压侧做？短路试验时，一次侧所加的电压至短路电流为额定电流为止，为什么？
为了便于测量和安全，空载试验一般在二次侧做
当一次侧的电流达到额定值时，一次侧所加的电压很低，所以在短路试验时，变压器的高压绕组前接自耦变压器，将自耦变压器的输出电压由零开始慢慢升高，直至短路电流为额定电流为止
4、什么是引起变压器负载运行时二次侧端电压变化的原因？电压变化率能为零吗？如果能，则带什么性质负载时有可能使电压变化率为零？
(1)负载电流变化，引起变压器内阻压降变化。(2)一次侧电压变化，引起二次侧电压变化。
%U z I %U U u 100100N
1C k75N 1N 1k
k ?=?=
??V
185V 75.198aN a =>==U E E A 09.8A 7.175
.198185a a -=-=-=
R E U I
(3)变压器出现内部故障。
能 带容性负载有可能使电压变化率为零
5、变压器运行时，哪些量随负载变化而变化？哪些量不随负载变化而变化？
变压器的空载损耗主要是铁损，不随负载变化而变化，则有P 0≈p Fe ，所以铁损是不变损耗。铜损包括一、二次绕组上的铜损，与负载电流的二次方成正比，随负载电流的变化而变化，并与短路试验电流为额定值时的输入功率存在如下关系：β2P kN ≈p Cu ，所以铜损是可变损耗。
6、交流电压互感器运行时为什么不允许短路？而电流互感器运行时为什么不允许开路？ 二次侧决不允许短路，否则会产生很大的短路电流，烧坏电压互感器；
二次侧绝不允许开路，否则，I 2=0时，被测线路中的大电流I 1全部成为励磁电流，使铁心严重过热，二次侧感应高电压，损坏电流互感器，并危及人员和其他设备安全； 9、 两台变压器并联运行应满足什么条件？为什么？
为了达到理想并联情况，并联运行的变压器必须满足：①一、二次侧的额定电压相同，即电压比相等；②联结组标号相同；③短路阻抗标幺值相等。
8、什么是标幺值？在变压器的计算中使用标幺值的优点是什么？
标幺值是指某个物理量的实际值与其所选定的同一单位的固定值的比值，即
）
基值（与实际值同单位实际值（任意单位）
标幺值
1）采用标幺值时，不论变压器的容量如何，变压器的参数和性能指标总在一定的
范围内，便于分析和比较。例如中小型电力变压器的短路阻抗标幺值z k *=0.04~0.105，如果求出的短路阻抗标幺值不在此范围内，就应核查一下是否存在计算或设计错误。
2）采用标幺值能直观地表示变压器的运行情况。例如已知一台运行着的变压器端
电压和电流分别为35kV 、20A ，从这些实际数据上判断不出什么问题，但如果已知其标幺值为U k *=1.0、I k *=0.6，说明这台变压器欠载运行。
3）采用标幺值时，一、二次侧各物理量不需进行折算，便于计算。例如二次电压
向一次侧折算为，采用标幺值时，则有
二、计算题：
1、一台三相电力变压器，Yy 联结，S N=100kVA ，U 1N/U 2N=6/0.4kV ，每相参数：r 1=4.2Ω，
x 1=9Ω，r m=514Ω，zm=5550Ω。求：I 1N 、I 0及每相的z 1、x m 、U 1、E 1、I 0、I 1z 1。
解：（1）原边阻抗和励磁电抗
（2）原边电压、电流和感应电动势
（3）励磁电流和原边阻抗压降
2、一台单相变压器，其额定参数为 额定容量S N=10kVA ，额定频率f N=50Hz ，额定电压
U 1N/U 2N=380/220V ，一次绕组漏阻抗z 1=（0.14+j0.22）Ω，二次绕组漏阻抗z 2=（0.035+j0.055）
Ω，励磁阻抗z m=（30+j310）Ω，负载阻抗z L=（4+j3）Ω。试分别用“T”形等效电路和“Γ”形简化等效电路计算当一次侧加额定电压时，一、二次侧的实际电流、励磁电流以及二次侧的电压。
解：（1）用“T”形等效电路计算 变压器的电压比为
一次额定电流为
二次额定电流为
用“T”形等效电路求解，二次侧折算到一次侧的参数为
取参考相量为380∠0°V，则所求各电流为
73.1220
380
2N 1N ===
U U k A 32.26A 380
10103
1N N 1N =?==
U S I A 45.45A 220
101032N N 2N
=?==U S I Ω
?∠=Ω+='
+'
+???
?
?'+'+
=436.3990.14)4665.9j 51.11(L
2m L 2m 1z z z z z z z z
即一次电流I 1=25.50A ，二次电流I 2=k I 2′=42.68A ，励磁电流I m =1.20A ，二次电压
U 2=I 2|z L |=213.40V 。
（2）用“Γ ”形等效电路计算
变压器的电压比、 一次额定电流、二次额定电流与“T”形等效电路相同，用“Γ”形简化等效电路计算二次侧折算到一次侧的参数为
取参考相量为380∠0°V，则所求各电流为
即一次电流I 1=25.54A ，二次电流I 2=k I 2′=42.71A ，励磁电流I m =1.22A ，二次电压
U 2=I 2|z L |=213.55V 。
3、晶体管功率放大器对输出信号来说相当于一个交流电源，如图所示，其电动势E s=8.5V ，内阻R a=72Ω。另有一扬声器电阻R L=8Ω。现采用两种方法把扬声器接入放大器电路作负载，一种直接接入，另一种是经过变比k =3的变压器接入。忽略变压器的漏阻抗和励磁电流。求：1）两种接法时扬声器获得的功率； 2）要使放大器输出功率最大，变压器变比应为多少？3）变压器在电路中的作用是什么？
解：（1-1）直接接入时
A
436.3950.25436.399.14038011?-∠=?
∠?∠==z U I &&V
317.068.3731111?-∠=-=-z I U E &&&A 447.3767.24L
21
2?-∠='+'-=
'
-z z E I &&A
789.8420.1m
1m ?-∠=-=z E I &&Ω
?∠=Ω+='
+'
++??? ?
?'
+'+=
471.3988.14)4597.9j 4872.11(L
21m L 21m z z z z z z z z z A 471.3954.25471.3988.1403801
1
?-∠=?∠?∠==z U I &&V 03801
1?∠==-U E &&A
469.3769.24L
211
2?-∠='+'+-=
'-z z z E I &&A 47284221m
1m
?-∠=-=..z E I &
&
电源输出的电流为
扬声器获得的功率为 （1-2）通过变压器接入时 电源输出的电流为 扬声器获得的功率为
（2）要使放大器输出功率最大
要求电源的外阻等于其内阻即R s =R ′=k 2R ，则变比 （3）变压器在电路中的作用是变阻抗。 三、分析题
1、试判别下图三相变压器的连接组别
E E A B
C
a b c
2、试判别下图三相变压器的连接组别
E E A B C
a b c E
3、画出图所示各变压器的相量图，并指出其联接组标号。
(A)
106.0)872(/5.8)/(s s 1=+=+=R R E I (W)09.08106.02211=?==R I P (A)
06.0)8372(/5.8)/()(/22s s s s 2=?+=+='+=R k R E R R E I (W)
26.07206.02222=?='=R I P 3
8/72/==
=
R R k s
4、试判别下图三相变压器的连接组别
a x Y
B
b
y
Z
C
c
z
第六章：交流电机电枢绕组的电动势与磁通势
简答题：
1、单相交流绕组的磁动势具有什么性质，试写出计算其振幅的表达式？
2、试说明旋转磁场产生的条件。圆形旋转磁场产生的条件又是什么？如何改变旋转磁场的转向？
3、交流电动机的频率、极对数与同步转速之间有什么关系？试求：（1）当f=50Hz，p=1时，同步转速n1；（2）当f=60Hz，p=32时，同步转速n1；（3）当f=50Hz，n1=600r/min时，极对数p。
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《电机与拖动》参考答案 2-1 （1） 切削功率: W FV P s m d n V r j j j n n L f f 38009.1*2000/9.1215.0*6067.241*22*602min /67.2412 *5.1*21450 321========= ππ （2） 电动机输出功率：W P P L 6.52129 .0*9.0*9.03800 3 212== = ηηη （3） 系统总飞轮转矩： 2 2 222222 322212 2 2 2 12 2 1 22 2.55.425.0 3.05.05.32*5.1*295.1*27.2225.3m N j j j GD j j GD j GD GD GD d c b a =+++=+++=+ + + = （4） 电动机电磁转矩： M N j j j FD T T L .29.349 .0*9.0*9.0*2*5.1*22 /15.0*20002/3213213 212=== = ηηηηηη （5） 不切削时的电动机电磁转矩： 忽略损耗时的电动机电磁转矩 ! M N j j j FD T .252 *5.1*22 /15.0*20002/'3212=== 传动机构阻转矩：M N T T T .29.92529.34'220=-=-= 加速时电动机转矩：M N dt dn GD T T .19800*375 55.429.937520=+=+= 2-2 （a ） 减速dt dn GD T T L 3752= - （b ） 减速dt dn GD T T L 3752= -- （c ） 加速dt dn GD T T L 3752= + （d ） 减速dt dn GD T T L 3752= --
第三章：直流电机原理 一、简答题： 1、换向器在直流电机中起什么作用 在直流发电机中，换向器起整流作用，即把电枢绕组里交流电整流为直流电，在正、负电刷两端输出。在直流电动机中，换向器起逆变作用，即把电刷外电路中的直流电经换向器逆变为交流电输入电枢元件中。 2、直流电机铭牌上的额定功率是指什么功率 直流电机铭牌上的额定功率：对直流发电机而言，指的是输出的电功率的额定值;对直流电动机而言，指的是电动机轴上输出的机械功率的额定值 3、直流电机主磁路包括哪几部分磁路未饱和时，励磁磁通势主要消耗在哪一 部分 直流电机的主磁路主要包括;主磁极、定、转子之间的气隙电枢齿、电枢磁轭、定子磁轭。磁路未饱和时，铁的磁导率远大于空气的磁导率，气隙的磁阻比磁路中的铁心部分大得多，所以，励磁磁通势主要消耗在气隙上。 4、如何改变他励直流发电机的电枢电动势的方向如何改变他励直流电动机空 载运行时的转向 通过改变他励直流发电机励磁电流的方向，继而改变主磁通的方向，即可改变电枢电动势的方向;也可以通过改变他励直流发电机的旋转方向来改变电枢电动势的方向。 改变励磁电流的方向，继而改变主磁通的方向，即可改变电动机旋转方向;也可通过改变电枢电压的极性来改变他励直流电动机的旋转方向。 5、直流发电机的损耗主要有哪些铁损耗存在于哪一部分,它随负载变化吗电 枢铜损耗随负载变化吗 直流发电机的损耗主要有:(1)励磁绕组铜损耗;(2)机械摩擦损耗;(3)铁损耗;(4)电枢铜损耗;(5)电刷损耗;(6)附加损耗。铁损耗是指电枢铁心在磁场中旋转时硅钢片中的磁滞和涡流损耗。这两种损耗与磁密大小以及交变频率有关。当电机的励磁电流和转速不变时,铁损耗也几乎不变。它与负载的变化几乎没有关系。电枢铜损耗由电枢电流引起,当负载增加时,电枢电流同时增加,电枢铜损耗随之增加。电枢铜损耗与电枢电流的平方成正比。
电机与拖动许晓峰课后 答案 Coca-cola standardization office【ZZ5AB-ZZSYT-ZZ2C-ZZ682T-ZZT18】
第一章 直流电动机 答：电枢绕组为单叠绕组时，运行时去掉一个或相邻两个电刷，并联支路数 减少一半，电枢电流将减少一半。 电枢绕组为单波绕组时，并联支路数不受影响，电枢电流不变，但每个电刷通过的电流将增大，致使换向困难 答：感应电动势（参见图）。 电刷两端得到总的感应电动 势为零。 答：由Tem=CT ΦIa 知：对于已制造好的直流电机，其电磁转矩与电枢电流 和气隙磁通的乘积成正比。可用左手定则判断电枢导体的受力方向，从而确定电磁转矩的实际方向。对于直流发电机而言，电磁转矩为制动转矩，与转子转向相反；而对于直流电动机而言，电磁转矩为驱动性质，与转子转向相同。 答：并励直流发电机正转时能自励，反转时则不能自励。如果把并励绕组两 头对调，且电枢反转，此时能自励。 答：换向元件里合成电动势∑e 为零时, 换 向元件里的换向电流随时间线 性变化，这种换向称为直线换向。直线换向时不产生火花。 换向过程 中换向元件里的合成电动势大于零，使换向电流变化延缓，不再是线性的，出现了电流延迟现象，这时的换向称为延迟换向。延迟换向时电刷下产生电火花。 解：额定电流： A A U P I N N N 48.4323010103=?== 额定负载时的输入功率： kW kW N N P P 76.1185.0101===η 图 题图
1.17 解：额定负载时的输入功率： kW kW N N P P 48.2083 .0171===η 额定电流： 解：（1）绕组节距计算 4 15154 24222121=-=-=== =-=±=y y p Z y y y y k ε （2）绕组展开图如图所示（采用右行短距绕组） （3）并联支路数如下： 422===a ，p a 54141921=+=±=εp Z y 解：（1）绕组节距计算 54141921=+=±=εp Z y 图 题图
《电机及其应用》自测题 一、填空题 1、变压器的作用是将某一等级的交流( )变换成另一等级的交流( )。 2、变压器一次电势和二次电势之比等于( )和( )之比。 3、电力变压器中的变压器油主要起( )、( )和( )作用。 4、电力变压器的分接开关是用来改变变压器电压( )的装置，以便达到调节副边( )的目的。 5、变压器的额定电压和额定电流均指变压器的( )电压和( )电流。 6、变压器空载时的损耗主要是由于( )的磁化所引起的( )和( )损耗。 7、在测试变压器参数时，须做空载试验和短路试验。为了便于试验和安全，变压器的空载试验一般在( )加压；短路试验一般在
( )加压。 8、变压器铁芯饱和程度愈高，其励磁电抗Xm就愈( )。 9、若将变压器低压侧参数折算到高压侧时，其电势(或电压)应( )、电流应( )、电阻(或电抗)应( )。10、三相组式变压器各相磁路( )，三相芯式变压器各相磁路( )。 11、三相变压器组不能采用( )连接方法，而三相芯式变压器可以采用。 12、变压器并联运行的条件是( )、( )、( )。 13、当三相变压器接成星形(Y)时，其线电压是相电压的( )倍，线电流与相电流( )。 14、当三相变压器接成三角形(D)时，其线电压与相电压( )，线电流是相电流的( )倍。 15、变压器在运行时，当( )和( )损耗相等时，效率最高。 16、有两台变压器，额定电压分别为10kV／和／，两台变压器的变比差值△K为( )，若其它条件满足并联运行，根据计算结果，
这两台变压器( )并联运行。 17、三绕组变压器的额定容量是指( )。 18、自耦变压器与同容量的两绕组变压器比较，它的空载电流( )。 19、自耦变压器适用于一、二次侧( )相差不大的场合，一般在设计时，变比Ka( )。 20、电焊变压器实际上是一台( )的降压变压器，它的外特性( )，短路电流( )。 21、整流变压器的容量一般取一、二次绕组容量的( )，又称为( )。 22、单相绕组的感应电势与( )、( )和( )成正比。 23、线圈的短距系数表示了短距线圈比整距线圈产生的电势( )的程度。 24、线圈的分布系数表示线圈分布放置后，其合成电势比线圈集中放置时电势( )的程度。 25、主极磁场非正弦分布引起的( )，对相电势的大小影响( )，主要影响了电势的( )。
电机与拖动基础 第一章电机的基本原理 (1) 第二章电力拖动系统的动力学基础 (6) 第三章直流电机原理 (12) 第四章直流电机拖动基础 (14) 第五章变压器 (29) 第六章交流电机的旋转磁场理论 (43) 第七章异步电机原理 (44) 第八章同步电机原理 (51) 第九章交流电机拖动基础 (61) 第十章电力拖动系统电动机的选择 (73)
第一章 电机的基本原理 1-1 请说明电与磁存在哪些基本关系，并列出其基本物理规律与数学公式。 答： 电与磁存在三个基本关系，分别是 （1）电磁感应定律：如果在闭合磁路中磁通随时间而变化，那么将在线圈中感应 出电动势。感应电动势的大小与磁通的变化率成正比，即 t ΦN e d d -= 感应电动势的方向由右手螺旋定则确定，式中的负号表示感应电动势试图阻止闭合磁路 中磁通的变化。 （2）导体在磁场中的感应电动势：如果磁场固定不变，而让导体在磁场中运动， 这时相对于导体来说，磁场仍是变化的，同样会在导体中产生感应电动势。这种导体在 磁场中运动产生的感应电动势的大小由下式给出 Blv e = 而感应电动势的方向由右手定则确定。 （3）载流导体在磁场中的电磁力：如果在固定磁场中放置一个通有电流的导体， 则会在载流导体上产生一个电磁力。载流导体受力的大小与导体在磁场中的位置有关， 当导体与磁力线方向垂直时，所受的力最大，这时电磁力F 与磁通密度B 、导体长度l 以及通电电流i 成正比，即 Bli F = 电磁力的方向可由左手定则确定。 1-2 通过电路与磁路的比较，总结两者之间哪些物理量具有相似的对应关系（如电阻与磁 阻），请列表说明。 答： 磁路是指在电工设备中，用磁性材料做成一定形状的铁心，铁心的磁导率比其他物 质的磁导率高得多，铁心线圈中的电流所产生的磁通绝大部分将经过铁心闭合，这种人 为造成的磁通闭合路径就称为磁路。而电路是由金属导线和电气或电子部件组成的导电
第3章习题解答 3.4.2解：（1） (2) 3.5.3解： (1) 转子开路时 (2) 转子堵转时 3.6.2解: 1z 48q=42mp 232==??1p 360236015z 48α????===?p1y 10k sin 90sin 900.96612τ??=?=??= ???s115sin 4sin q 22k 0.95815qsin 4sin 22αα???? ???===??1w111m 4.44k f 4.440.92580500.014230()E N V =Φ=????=2s w222m 4.44k f 4.4410.520.0140.062()E N V =Φ=????=w1p1s1k k k 0.9660.9580.925==?=1w11110.9m k 0.930.9258015749.25()2p 4N I F A ????===2w22220.9m k 0.93810.53401453.5()2p 4N I F A ????===1m 3801 4.9884.89()10.8j 16j75A Z Z U I ===∠-?++++ 1'm 21'm 238074.570.29()1(6j75)(1j4)0.8j 16j751j4U A Z Z Z Z Z I ===∠-?+++++++++ 2''2Cu u1u211112222 2 2e 1m 0al Cu e 02212al m m 30.71830.423.261329() m 383216() 13292165002405() 3.14 n=100144015072() 303015072245017117()C C F F P P P R I R I W P R I W P P P P W P T W P P P W π=+=+=??+??===??==++=++==??==+=+=
电机与拖动练习题 1、他励直流电动机采用电枢电压反接制动迅速停车，位能性负载，当n=0时不断开电源，电机最后稳定运行在回馈制动状态。 A. 正确 B. 错误 正确：【A】 2、三相绕线式异步电动机反接制动时机械功率。 A. 正确 B. 错误 正确：【A】 3、只要电磁转矩等于负载转矩，电力拖动系统就能在某一转速下平衡稳定的运行。 A. 正确 B. 错误 正确：【B】 4、他励直流发电机的效率一直随着负载电流的增大而增大。 A. 正确 B. 错误 正确：【B】 5、直流发电机电刷位于几何中心线上，若磁路不饱和，这时仅产生交轴电枢反应。 A. 正确 B. 错误 正确：【A】 6、在三相异步交流电动机中，如果将绕组三出线头中任二个接头换接一下，电机将反方向旋转。 A. 正确 B. 错误
7、降低电源电压调速的他励直流电动机带额定恒转矩负载稳态运行时，不论转矩高低，电枢电流。 A. 正确 B. 错误 正确：【A】 8、由变压器一相电动势表达式可知，相量落后于相量90。 A. 正确 B. 错误 正确：【A】 9、若要改变异步电动机的转向，可以改变定子绕组中三相电流的相序来实现。 A. 正确 B. 错误 正确：【A】 10、单相变压器原/副绕组的标志方式不仅与绕组的绕制方式有关，还与绕组的首端A（a）和尾端X()有关。 A. 正确 B. 错误 正确：【B】 11、直流电机实质上是一台带有换向器的交流电机。 A. 正确 B. 错误 正确：【A】 12、直流电动机反接制动过程的机械特性一定是一条过原点的直线。 A. 正确 B. 错误
13、直流发电机电枢导体感应电动势和电流都是直流电。 A. 正确 B. 错误 正确：【B】 14、若将变压器副边绕组向原边折算，则折算前后电流关系为。 A. 正确 B. 错误 正确：【B】 15、自耦变压器的绕组容量是变压器容量的。 A. 正确 B. 错误 正确：【B】 16、改变并励直流电动机电源的极性，电动机旋转方向反向。 A. 正确 B. 错误 正确：【B】 17、采用电动机惯例的一台他励直流电动机则电动机运行于倒拉反转状态。 A. 正确 B. 错误 正确：【A】 18、额定电压为的单相变压器，短路阻抗，负载阻抗为,从一次侧看进去总阻抗大小为。 A. 正确 B. 错误 正确：【A】 19、三相异步电动机在轻载运行时，适当的降低电源电压，可以起到
（一）填空题： 1. 当s在0～1范围内，三相异步电动机运行于电动机状态，此时电磁转矩性质为驱动转矩，电动势的性质为反电动势；在 -∞～0范围内运行于发电机状态，此时电磁转矩性质为制动转矩，电动势的性质为电源电动势。 2. 三相异步电动机根据转子结构不同可分为笼型异步电动机和绕线型异步电动机两类。 3. 一台六极三相异步电动机接于50H z的三相对称电源，其s=，则此时转子 转速为950r/min，定子旋转磁动势相对于转子的转速为50r/min，定子旋转磁动势相对于转子旋转磁动势的转速为0r/min。 4. 一个三相对称交流绕组，2p=2，通入f=50H z的对称交流电流，其合成磁动 势为圆形旋转磁动势，该磁动势的转速为3000r/min。 5. 一个脉动磁动势可以分解为两个幅值和转速相同而转向相反的旋转磁动势。 6. 为消除交流绕组的五次谐波电动势，若用短距绕组，其节距y应选为4/5τ，此时基波短距系数为。 7. 三相异步电动机等效电路中的附加电阻为是模 拟总机械功率的等值电阻。 8. 三相异步电动机在额定负载运行时，其转差率s一般在 （二）判断题： 1. 不管异步电动机转子是旋转还是静止，定子旋转磁动势和转子旋转磁动势之间都是相对静止的。（√） 2. 三相异步电动机转子不动时，经由空气隙传递到转子侧的电磁功率全部转化为转子铜损耗。（√） 3. 改变电流相序，可以改变三相旋转磁动势的转向。（√） 4. 通常，三相笼型异步电动机定子绕组和转子绕组的相数不相等，而三相绕线转子异步电动机的定、转子相数则相等。（√） 5. 三相异步电动机转子不动时，转子绕组电流的频率与定 子电流的频率相同。（√） （三）选择题： 1. 若在三相对称绕组中通入i u=I m sinωt，i v=I m sin(ωt+120o)， i w=I m sin(ωt-120o)的三相电流，当ωt=210o时，其三相基波合成磁动势的幅值位于： （③） ① u相绕组轴线上；② v相绕组轴线上； ③ w相绕组轴线上；④在三相绕组轴线之外的某一位置。 2. 三相异步电动机的空载电流比同容量变压器大的原因是：（③） ①异步电动机是旋转的；②异步电动机的损耗大； ③异步电动机有气隙；④异步电动机有漏抗。 3. 三相异步电动机空载时气隙磁通的大小主要取决于：（①）
第六章 交流电机电枢绕组的电动势与磁通势 同步电机（同步发电机、同步电动机） 交流电机 异步电机（异步发电机、异步电动机-感应电动机） 同步电机与异步电机的定子绕组结构相同，转子结构不同。 本章介绍交流电机的共同点：电动势、磁通势、电枢绕组 6.1交流电机电枢绕组的电动势 以交流同步发电机为例，所得结论都能应用于异步电机。 6.1.1导体电动势 同步发电机模型 定子（固定不动），安放电枢绕组，图中导体A 转子（可以旋转），安放主磁极，N 极与S 极
原动机拖动主磁极以转速n 相对于定子逆时针方向旋转，相当于导体A 相对于主磁极顺时针方向旋转，根据电磁感应定律导体A 中会感应电势。 将电机展开得到气隙磁通密度沿转子磁极表面的分布 气隙磁通密度波形取决于转子磁极形状， 在同步发电机中尽量使得气隙磁通密度波 形为正弦形，磁极采用不均匀气隙。 αsin m x B B =, m B ?气隙磁密幅值（最大值） α?距离坐标原点x 处的电角度，一对极距离为360o or 2π α=ωt, lv B E m m = ?感应电动势幅值, E ?感应电动势有效值 常用物理量的计算 1.机械角度β与电角度α的关系 机械角度β是空间实际角度， 电机转一圈，β=360o ； 电角度α=p β； 2极电机p =1电机转一圈α=β=360o 4极电机p =2电机转一圈α=2β=720o 2.电动势频率f （每秒基波电动势变化的周波数） Hz （周/秒）
3.电角速度ω与机械角速度Ω的关系 （每秒钟转过的孤度或电角度） 4.电动势频率f 与电角速度ω的关系 ω=2πf rad/s 也是导体A 感应基波电动势变化的角频率。 5.基波电动势幅值E m lv B E m m =, 6.1.2整距线匝电动势 eA 与eX 空间位置相距一个极距，一个在N 极下，另一个在S 极下，大小相等。 整距线匝基波电动势为： X A T e e e -= ? ? ? -=X A T E E E Φ==f E E A T 44.42 6.13整距线圈电动势
学年度第一学期 自动化系《电机与电力拖动基础》期末考试试卷（） 年级专业自动化班级学号姓名 注：1、共120分钟，总分100分 2、此试卷适用自动化专业本科 一、选择题（每小题2分，共20分） 1．他励直流电动机的人为特性与固有特性相比，其理想空载转速和斜率均发生了变化，那么这条人为特性一定是：（3） （1）串电阻的人为特性；（2）降压的人为特性；（3）弱磁的人为特性。 2．直流电动机采用降低电源电压的方法起动，其目的是：（2） （1）为了使起动过程平稳；（2）为了减小起动电流；（3）为了减小起动转矩。 3．他励直流电动机拖动恒转矩负载进行串电阻调速，设调速前、后的电枢电流分别为I1和I2，那么：（2） （1）I1
①电源电压；②气隙大小；③定、转子铁心材质；④定子绕组的漏阻抗。 7．三相异步电动机在运行中，把定子两相反接，则转子的转速会：② ①升高；②下降一直到停转；③②下降至零后再反向旋转；④下降到某一稳定转速。 8．三相异步电动机能画出像变压器那样的等效电路是由于：② ①它们的定子或原边电流都滞后于电源电压；②气隙磁场在定、转子或主磁通在原、副边都感应电动势；③它们都有主磁通和漏磁通；④它们都由电网取得励磁电流。 9．三相异步电动机的与固有机械特性相比，人为机械特性上的最大电磁转矩减小，临界转差率没变，则该人为机械特性是异步电动机的：（3） （1）定子串接电阻的人为机械特性；（2）转子串接电阻的人为机械特性；（3）降低电压的人为机械特性。 10．一台三相异步电动机拖动额定转矩负载运行时，若电源电压下降10%，这时电动机的电磁转矩：（1） （1）T em =T N ;(2) T em =0.81 T N ;(3) T em =0.9T N 。 二、填空题：（共20分） 1、（4分）他励直流电动机的固有机械特性是指在_______条件下，_______和_______的关系。 （U=UN 、φ=ΦN ，电枢回路不串电阻；n ；Tem ） 2、（2分）三相变压器的联结组别不仅与绕组的_______和_______有关，而且还与三相绕组的_______有关。 （绕向；首末端标记；联结方式） 3.当s 在_______范围内，三相异步电机运行于电动机状态，此时电磁转矩性质为_______；在_______范围内运行于发电机状态，此时电磁转矩性质为_______。（0～１；反电动势；－∞～０；制动转矩） 4.三相异步电动机根据转子结构不同可分为___ ____和__ _____两类。（笼型异步电动机和绕线型异步电动机） 5.一台6极三相异步电动机接于50H Z 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 。（950；50） 6. 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_______，最大转矩_______。（增大；不变） 7. 三相异步电动机的过载能力是指______。 (N m T T /) 8. 拖动恒转矩负载运行的三相异步电动机，其转差率s 在_______范围内时，电动机都能稳定运行。 (m s 0) 9. 三相异步电动机拖动恒转矩负载进行变频调速时，为了保证过载能力和主磁通不变，则U 1应随f 1按_______规律调节。 (正比)
电机与拖动 绪论一、名词解释1. 磁场:电流周围的效应 2.磁动势（磁通势、磁势）:产生磁场的源泉 3.磁场强度:表征距离磁源即磁动势一定位置的地方，磁动势影响强度的一个物理量。 4.磁场感应强度（磁通密度）:表征距离磁源即磁动势一定位置的地方，磁动势感应能力强弱的一个物理量。 5.磁通量Φ：垂直穿过某一截面（面积为S）磁力线的数目 6.磁阻：就是磁力线通过磁路时所遇到的阻碍，磁阻与磁路的长度成正比，与磁路的磁导率成反比，并与磁路的截面积成反比 7电感：其实质表征的就是电磁装置电与磁转换能力的大小。 二、填空 1、在电机中磁场的几个常用量分别是磁动势、磁场强度、磁感应强度、磁通等。 2、进行磁路分析和计算时，常用到磁路的基本定律有全电流定律、磁路的欧姆定律、磁路的基尔霍夫定律。 3、电机的电流有交、直流之分，所以，旋转电机也有直流电机与交流电机两大类。 4、旋转电机是一种机电能量转换的机电装置。 5、把电能转换机械能的电机称为电动机; 把机械能转换电能的电机称为电发电机。 三、判断题 1、垂直穿过线圈的磁通量随时间变化，必然会在线圈中产生感应电动势。（√） 2、棱次定律表明垂直穿过线圈的变化磁通，会在线圈中产生电动势。（√） 3、棱次定律表明线圈中的感生磁场的方向始终是与原磁场变化率的方向一致的。（×） 4、棱次定律表明线圈中的感生磁场的方向始终是与原磁场方向一致的。（×） 六、问答题 1.电磁作用原理的综述 有电流必定产生磁场，即“电生磁” ；磁场变化会在导体或线圈中产生感应电动势，即“动磁生电” ;载流导体在磁场中要受到电磁力的作用，即“电磁生力” 第一章直流电机的原理与结构 一、名词解释 （一）1.电枢：在电机中能量转换的主要部件或枢纽部分 2.换向：直流电机电枢绕组元件从一条支路经过固定不动的电刷短路，后进入另一条支路，元件中的电流方向改变的过程。 3.额定值：在正常的、安全的条件下，电气设备所允许的最大工作参数。 （二） 1.电机：机电能量（或机电信号）转换的电磁装置 2.直流电机：直流电能与机械能量进行转换的电磁装置 3.直流发电机：把机械能量转换为直流电能的电磁装置 4.直流电动机：把直流电能转换为机械能量的电磁装置 5.交流电机：交流电能与机械能量进行转换的电磁装置 6.交流电动机：把交流电能转换为机械能量的电磁装置 7.交流发电机：把机械能量转换为交流电能的电磁装置 （三）第一节距：同一元件的两个元件边在电枢圆周上所跨的距离 （四）极距：相邻两个磁极轴线之间的距离 （五）电角度：磁场在空间变化一周的角度表示 二、填空 1、铁心损耗一般包括磁滞损耗、涡流损耗。
1.他励直流电动机的固有机械特性是指在U=UN、Φ= ΦN，电枢回路不串电阻的条件下，n 和Tem的关系。 2. 直流电动机的起动方法有降压起动、电枢回路串电阻起动。 3. 如果不串联制动电阻，反接制动瞬间的电枢电流大约是能耗制动瞬间电枢电流的2倍。 4. 当电动机的转速超过理想空载转速时，出现回馈制动。 5. 拖动恒转矩负载进行调速时，应采用降压或电枢回路串电阻调速方法，而拖动恒功率负载时应采用弱磁调速方法。 （二）判断题： 1. 直流电动机的人为特性都比固有特性软。（×） 2. 直流电动机串多级电阻起动，在起动过程中，每切除一级起动电阻时，电枢电流都将突变。（√） 3. 提升位能负载时的工作点在第一象限内，而下放位能负载时的工作点在第四象限内。（√） 4. 他励直流电动机的降压调速属于恒转矩调速方式，因此只能拖动恒转矩负载运行。（×） 5. 他励直流电动机降压或串电阻调速时，最大静差率数值越大，调速范围也越大。（√）（三）选择题： 1. 电力拖动系统运行方程工中的GD2反映了：（②） ①旋转体的重量与旋转体直径平方的乘积，它没有任何物理意义； ②系统机械惯性的大小，它是一个整体物理量； ③系统储能的大小，但它不是一个整体物理量。 1.他励直流电动机的人为特性与固有特性相比，其理想空载转速和斜率均发生了变化， 那么这条人为特性一定是:（③） ①串电阻的人为特性；②降压的人为特性； ③弱磁的人为特性。 3. 直流电动机采用降低电源电压的方法起动，其目的是：（②） ①为了使起动过程平稳；②为了减小起动电流； ③为了减小起动转矩。 4当电动机的电枢回路铜耗比电磁功率或轴机械功率都大时，这时电动机处于（②） ①能耗制动状态；②反接制动状态；③回馈制动状态。 5. 他励直流电动机拖动恒转矩负载进行串电阻调速，设调速前、后的电枢电流分别为I1和I2，那么：（②） ① I1
第一章 直流电动机 1.6 答：电枢绕组为单叠绕组时，运行时去掉一个或相邻两个电刷，并联支路数减少一半， 电枢电流将减少一半。 电枢绕组为单波绕组时，并联支路数不受影响，电枢电流不变，但每个电刷通过的电流将增大，致使换向困难 1.7 答：感应电动势（参见图1.3）。 电刷两端得到总的感应电动 势为零。 1.8 答：由Tem=CT ΦIa 知：对于已制造好的直流电机，其电磁转矩与电枢电流和气隙磁 通的乘积成正比。可用左手定则判断电枢导体的受力方向，从而确定电磁转矩的实际方向。对于直流发电机而言，电磁转矩为制动转矩，与转子转向相反；而对于直流电动机而言，电磁转矩为驱动性质，与转子转向相同。 1.14 答：并励直流发电机正转时能自励，反转时则不能自励。如果把并励绕组两头对调， 且电枢反转，此时能自励。 1.15 答：换向元件里合成电动势∑e 为零时, 换 向元件里的换向电流随时间线性变化， 这种换向称为直线换向。直线换向时不产生火花。 换向过程中换向元件里的合成电动势大于零，使换向电流变化延缓，不再是线性的，出现了电流延迟现象，这时的换向称为延迟换向。延迟换向时电刷下产生电火花。 1.16 解：额定电流： A A U P I N N N 48.4323010103=?== 额定负载 时 的 输 入 功 率 ： kW kW N N P P 76.1185.0101 === η 1.17 解：额定负载时的输入功率： 图1.3 题1.7图
kW kW N N P P 48.2083 .0171 ===η 额定电流： 1.18 解：（1）绕组节距计算 4 151 54 2 42221 2 1=-=-=== =-=±= y y p Z y y y y k ε （2）绕组展开图如图1.4所示（采用右行短距绕组） （3）并联支路数如下： 422===a ，p a 541 41921 =+=±= εp Z y 541 41921=+=±=εp Z y 4 599 2 11911 2 =-=-==-=-==y y y y p K y k 图1.4 题1.18图
电机与拖动基础习题1(第3-6章)
第三章：直流电机原理 一、简答题： 1、换向器在直流电机中起什么作用? 在直流发电机中，换向器起整流作用，即把电枢绕组里交流电整流为直流电，在正、负电刷两端输出。在直流电动机中，换向器起逆变作用，即把电刷外电路中的直流电经换向器逆变为交流电输入电枢元件中。 2、直流电机铭牌上的额定功率是指什么功率? 直流电机铭牌上的额定功率：对直流发电机而言，指的是输出的电功率的额定值;对直流电动机而言，指的是电动机轴上输出的机械功率的额定值 3、直流电机主磁路包括哪几部分? 磁路未饱和时，励磁磁通势主要消耗在哪一 部分? 直流电机的主磁路主要包括;主磁极、定、转子之间的气隙电枢齿、电枢磁轭、定子磁轭。磁路未饱和时，铁的磁导率远大于空气的磁导率，气隙的磁阻比磁路中的铁心部分大得多，所以，励磁磁通势主要消耗在气隙上。 4、如何改变他励直流发电机的电枢电动势的方向? 如何改变他励直流电动机空 载运行时的转向? 通过改变他励直流发电机励磁电流的方向，继而改变主磁通的方向，即可改变电枢电动势的方向;也可以通过改变他励直流发电机的旋转方向来改变电枢电动势的方向。 改变励磁电流的方向，继而改变主磁通的方向，即可改变电动机旋转方向;也可通过改变电枢电压的极性来改变他励直流电动机的旋转方向。
5、直流发电机的损耗主要有哪些? 铁损耗存在于哪一部分,它随负载变化吗? 电 枢铜损耗随负载变化吗? 直流发电机的损耗主要有:(1)励磁绕组铜损耗;(2)机械摩擦损耗;(3)铁损耗;(4)电枢铜损耗;(5)电刷损耗;(6)附加损耗。铁损耗是指电枢铁心在磁场中旋转时硅钢片中的磁滞和涡流损耗。这两种损耗与磁密大小以及交变频率有关。当电机的励磁电流和转速不变时,铁损耗也几乎不变。它与负载的变化几乎没有关系。电枢铜损耗由电枢电流引起,当负载增加时,电枢电流同时增加,电枢铜损耗随之增加。电枢铜损耗与电枢电流的平方成正比。 6、他励直流电动机的电磁功率指什么? 在直流发电机中，电磁功率指的是由机械功率转化为电功率的这部分功率。 7、不计电枢反应，他励直流电动机机械特性为什么是下垂的? 如果电枢反应去 磁作用很明显,对机械特性有什么影响？ 因为负载转矩增大，导致点数电流增大，电枢电动势下降显然引起转速下降。如果电枢反应去磁作用明显，会使每级磁通减小，电流越大，去磁作用也大，每级磁通的减小越明显，导致机械特性反而上翘。 二、计算题： 1、某他励直流电动机的额定数据为: P N = 17kW, U N =220V, n N = 1500 r / min,ηN = 0 .83。计算 I N , T2 N及额定负载时的P1 N。
一．填空题 1.变压器是一种静止电器，它可以改变（ 电压 ）和（ 电流 ）。 2.直流电动机的起动方法有：( 电枢串电阻 )起动和( 降压 )起动。 3.一台并励直流电动机，若把电源极性反接，则电动机转向（ 不变 ）。 4.直流电机电磁转矩的数学表达式为( T em =C T ΦI a )，对于直流发电机，电磁转矩的性质为( 制动转矩 )，对于直流发电机，电磁转矩的性质为（ 驱动转矩 ） 5.变压器空载时，电源电压下降，则m Φ（ 变小 ） ，0I （ 变小 ） ，Fe P （ 变小 ） ，m Z （ 变大 ），变比k （ 不变 ）。 6.生产机械的负载从转矩特性上分，基本上可归纳为三大类，分别是（ 恒转矩 ）负载、( 恒功率 )负载和（泵与风机 ）负载。 7.直流发电机换向装置的作用是将电枢绕组内的（ 交流电 ）转变成电刷间的（ 直流电 ）。 8.变压器铁心导磁性能越好，则其励磁电抗（ 大 ），励磁电流（ 小 ）。 9.他励直流电动机的调速方法有( 变极 )调速、（ 变频 ）调速和（变转差率 ）调速。 10.当直流电机运行为发电机状态时，电磁转矩性质为( 制动 )，电动势的性质为( 反电动势 )。 11.一台单相变压器，空载实验测得Ω=Ω=86,9.1m m X R 。若一次侧加很小的直流电压，二次侧开路，则=m R （ 0 ）Ω，=m X （ 0 ）Ω。 12.电力拖动系统的运动方程式为（ dt dn GD T T l em ?=-3752 ），在满足（ L em T T = ）条件时电机为稳态运行。 13.他励直流电动机的电磁制动方法有（ 能耗 ）制动、（ 反接 ）制动和（ 回馈 ）制动。 14.直流电机的电磁转矩是由(每极气隙磁通量 )和( 电枢电流 )共同作用产生的。。 15.在其他条件不变的情况下，变压器一次侧匝数减少，若不考虑磁路饱和及漏阻抗压降的影响，则m Φ（ 增大 ），0I （ 增大 ），m X （ 减小 ） ，k （ 减小 ）。
学习-----好资料 直流电机部分 一．填空题 1.直流电机电枢绕组元件流过的电流是___________电流,流过正负电刷的电流是_________电流，直流发电机中电枢绕组产生的电磁转矩是_____ __性质的转矩,直流电动机电枢绕组电势的方向与电枢电流的方向__________。 2.直流电机的____________损耗等于___________损耗时效率最高。 3.他励直流发电机的外特性下降的原因有___________和__________，与之相比并励直流发电机的外特性，并励直流发电机电压变化率他励 直流发电机。 4.并励直流发电机自励建压的条件有三个,它们是____ ___,________ __和 _____________。 5. 一台并励直流电机Ea＞U时运行于_____ ____状态，此时电机I、Ia和I f 之间的关系_____________， Ea＜U时运行在_____ ___状态，电机I、Ia和I之间的关系_____________。f6. 直流电机空载时气隙磁密分布波形为___________波,电枢磁势分布的波形为___________波,电枢磁场空间分布波形为____________波。 7. 直流电机的电枢反应是，电刷放在几何中性线上，磁 路处于饱和状态时,电枢反应的影响为(1)_________ _(2)__________。 8.按负载转矩的大小随转速变化的规律分类,负载可以分为 _________,__________和________三类；位能性负载的机械特性位于____ _象限,反抗性负载的机械特性位于_________象限。 9.他励直流电动机恒转矩调速的方法有___________________,恒功率调速方法有________________。 10.他励直流电动机的励磁和负载转矩不变时,如降低电枢电压,则稳定后电枢电流将_________,电磁转矩将_________,转速将__________。 11.他励直流电动机高速下放重物,应用________制动,低速下放重物,应用 _________和________制动，其中消耗能量最多的方法_________。 12.为了经济合理的利用材料，直流电机的额定磁通通常设定在磁化特性曲线上膝点处，若额定磁通设定在膝点以上，则，若额定磁通 设定在膝点以下，则。 13.欲改变直流电动机的转向，可以_____________或_______________；三相异步电动机反转的方法为。 14.并励直流电动机,负载转矩保持不变,如将励磁回路的调节电阻增大,则稳定运行后的转速将________,电枢电流将_______,如只将电枢电路中的调节电阻增更多精品文档． 学习-----好资料 大,则转速将________,电枢电流将_______，降低电源电压,则稳定后电动机的转速将________,电枢电流将________。
电机与拖动第3章习题 1、他励直流电动机的额定功率P N=55kW,额定电压U N=220V，额定电流I N=287A，额定转 速n N=1500 r/min，电枢回路总电阻R a=0.0302Ω，电动机拖动额定恒转拒负载。若采用电枢回路串电阻起动，起动电流限制在1.8 I N以内，求应串入的电阻值和起动转矩。 2、一台他励直流电动机的额定功率P N=75kW额定电压U N=220V，额定电流I N=385A， 额定转速n N=1000r/min，电枢回路总电阻R a=0.01824Ω,电动机拖动额定恒转拒负载。 若要求转速调到400r/min，假定T0不变。求： （1）采用电枢串电阻调速时，电枢回路需串入多大电阻？该转速下电动机的效率？ （2）采用改变电枢电源电压调速时，电枢电源电压调到多少伏？电动机的效率？ 3、某台他励直流电动机的额定功率P N=40kW，额定电压U N=220V，额定电流I N=207.5A， 额定转速n N=1500r/min，电枢回路总电阻R a=0.0422Ω，电动机拖动恒转拒负载T L=0.75TN运行。若要求转速升高到1800r/min，求： （1）采用弱磁调速时，磁通应减少到额定磁通值的多少倍？该转速下电枢电流为多少？（2）若所拖动负载转矩不变，当电枢电流最大不超过额定电流时弱磁升速的最高转速是多少？ 4、一台他励直流电动机的额定功率P N=90kW,额定电压U N=440V，额定电流I N=224A，额 定转速n N=1500r/min，电枢回路总电阻R a=0.0938Ω。求电动机在以下各种不同静差率要求、不同调速方式时的调速范围： （1）静差率δ≤25%、电枢串电阻调速时； （2）静差率δ≤25%、改变电枢电源电压调速时； （3）静差率δ≤40%、电枢串电阻调速时。
电机及拖动试题(一) 一、单项选择题 1、在直流电机的公式E a=C eΦn以及T e=C TΦI a中，Φ指的是( ) A、每极合成磁通量 B、所有磁极总磁通量 C、主磁通每极磁通量 D、每对极合成磁通量 2、造成他励直流电动机固有机械特性是一条略微下垂的直线原因是 （） A、负载转矩 B、电源电压 C、气隙磁通 D、电枢电阻降压 3、一台50Hz三相感应电动机的转速n=720r/min,则该电机的极数以及同步转速为（） A、4极，1500r/min B、6极，1000r/min C、8极，750r/min D、10极，600r/min 4、一台50Hz三相感应电动机的拖动额定恒转矩负载运行时，若电源电压下降10%，则此时电动机的电磁转矩T a为（） A、T aN B、0.81T aN C、0.9T aN D、＞T aN 5、在三相感应电动机等效电路中，其中附加电阻（1-s)/(sR2＇)上所消耗的电功率等于（） A、输出功率P2 B、输入功率P1 C、电磁功率P m D、总机械功率PΩ 6、一台绕线式感应电动机，在恒定负载下，以转差率s运行，当转子边串入电阻R=2R2＇（R已折算到定子边0,测得转差率将为（）A、等于原先的转差率s B 、三倍等于原先的转差率s
C、两倍等于原先的转差率s D、无法确定 7、如果有一台三相感应电动机运行在转差率s=0.25的工况下，此时通过气隙传递的功率有（） A、25%的转子铜耗 B、75%是转子铜耗 C、75%是输出功率 D、全机械功率 8、三相感应电动机与电磁转矩的大小成正比的是（） A、电磁功率 B、输出功率 C、输入功率 D、全机械功率 9、电机气隙应取尽可能小的主要目的是（） A、减小附加损 B、提高功率因素 C、减小电机体积 D、提高运行可靠性 10、不能作为降低鼠笼型异步电动机堵转电流的方法是（） A、降低电源电压 B、定子边串接电抗 C、定子绕组接法 D、绝缘等级 11、绕线式异步电动机转子串电阻调速的机械特性所具有的特点是 （）A、串接电阻越大，堵转转矩越小B、最大转矩提高 C、转差率与转子总电阻成正比 D、串接电阻越大，堵转转矩越小 12、已知一台直流电动机的额定数据如下：额定功率P N=160KW，额定电压U N=220V，额定效率ηN=90%，额定转速ηN=1500r/min，则该电机的额定电流为（） A、0.539安 B、0.08安 C、727安 D、808安 13、一台他励直流电动机的额定功率P N=20KW，额定电压U N=220v,
武汉纺织大学 第三章 3 . 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。 3 . 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 . 3 什么叫转差率?三相异步电动机的额定转差率为多少?为什么转差率是异步电动 机最重要的一个技术参数? 答: 旋转磁场转速即同步转速1n 与转子转速n 之差(1n - n)称为转差。转差(1n - n)与同步转速1n 之比,称为转差率,用s 表示,即 s= 1 1n n n 额定转差率N s 很小,约为0.015~0.05。转子转速n=1n ( 1 - s),用转差率s 能表示转子转速, 转子的感应电动势也与转差率相关,所以转差率是最重要的一个技术参数。
3 . 4 已知一台三相异步电动机的额定功率N P =10 kW ,额定电压N U =380 V ,额定功 率因数cos N ?=0 . 7 5 ,额定效率N η=8 6 %,问其额定电流N I 为多少? 解: 由 N P =3N U N I cos N ?N η× 310-kW 则有75 .086.038031010cos 3103 3????= ?=N N N N N U P I ?η=23.6A 3 .5 一台异步电动机定子绕组有6根引出线,其铭牌上标明“电压380 /220 V ,接法 Y/Δ”。如果三相电源电压是380 V ,定子绕组应采用哪种接法?出线盒内的接线端子应如 何连接? 答: 应采用Y 接法, 出线盒内三个绕组的末端2U 、2V 、2W 连接在一起,三个首端出线头1U 、1V 、1W 接三相电源, 3 . 6 三相异步电动机的定子绕组是如何组成的?按什么规律连接?有什么特点? 答: 三相异步电动机的定子绕组由三个匝数相等、相位互差0 120的绕组组成。三个绕组可以连接成Y 联接(星形联接),也可以连接成?联接(三角形联接)。其特点是对称的三相绕组。 3 .7 三相异步电动机铭牌上标注的额定功率N P 是输入功率还是输出功率?是电功率 还是机械功率? 答: 三相异步电动机铭牌上标注的额定功率N P 不是输入功率,而是输出功率, 不是电功率,而是机械功率。 3 . 8 单相绕组通以单相交流电将在气隙中产生什么性质的磁场?三相对称绕组通以三 相对称电流将在气隙中产生什么性质的磁场?两种磁场之间有何内在联系? 答: 单相绕组通以单相交流电将在气隙中产生脉动磁场。三相对称绕组通以三相对称电流将在气隙中产生旋转磁场。脉动磁场可以分解为基波与高次谐波磁场, 三相对称绕组的基波