电机与拖动1
西南交1112考试批次《电机与拖动I》复习题及参考答案
电机与拖动I第1次作业本次作业是本门课程本学期的第1次作业，注释如下：一、单项选择题(只有一个选项正确，共5道小题)1.1、若硅钢片的接缝增大，则其磁阻（）(A) 增大(B) 减小(C) 基本不变(D) 不一定正确答案：A解答参考：2.电机和变压器运行时，在铁芯材料周围的气隙中（）磁场(A) 不存在(B) 存在(C) 不好确定正确答案：B解答参考：3.磁通磁路计算时如果存在多个磁动势，（）可应用叠加原理进行计算。
(A) 线性磁路(B) 非线性磁路(C) 任何磁路正确答案：A解答参考：4.直流电动机的额定功率指（）(A) 转轴上吸收的机械功率(B) 转轴上输出的机械功率(C) 电枢端口吸收的电功率(D) 电枢端口输出的电功率正确答案：B解答参考：5.直流电机的铁耗产生在（）。
(A) 电枢铁芯(B) 主磁极铁芯(C) 电机机座(D) 电枢绕组正确答案：A解答参考：三、判断题(判断正误，共4道小题)6.电机和变压器常用硅钢片做铁芯材料，是因为它们是软磁材料。
正确答案：说法正确解答参考：7.铁磁材料的磁导率小于非铁磁材料的磁导率。
正确答案：说法错误解答参考：8.铁芯叠片越厚，铁耗越小。
正确答案：说法错误解答参考：9.磁通磁路计算时如果存在多个磁动势，可应用叠加原理进行计算。
正确答案：说法错误解答参考：四、主观题(共8道小题)10.什么叫电枢反应？电枢反应对气隙磁场有什么影响？参考答案：答：电枢反应是电枢磁势对气隙磁场的影响。
反应为去磁及磁场畸变。
11.如何判断直流电机运行于发电机状态还是电动机状态？它们的T em、n、E、U 的方向有何不同？能量转换关系如何?参考答案：答：可以根据反电势（感应电势）E的大小来判断直流的运行状态。
当E>U时处于发电机状态，反之处于电动机状态。
发电状态时T em与n反向，E与I a同向，反向；电动机T em与n同向，E与I a、U a反向。
发电机从机械能转化为与Ua电能，电动机从电能转化为机械能。
大工19春《电机与拖动》在线作业123参考答案
大工19春《电机与拖动》在线作业1
旋转电机中固定不动的部分指的是()。
A.定子
B.转子
C.绕组
D.线圈
正确答案:A
直流发电机工作时,输出到负载上的电流方向是()。
A.固定的
B.交变的
C.开始时是固定的，一段时间后是交变的
D.不能确定
正确答案:A
()的特点是当电枢电流增加时,转速下降得很快。
A.他励电动机
B.并励电动机
C.串励电动机
D.复励电动机
正确答案:C
对于单相双绕组变压器额定容量指的是()。
A.额定电压与额定电流相除
B.额定电压与额定电流相乘
C.额定电压与额定电流相除的3倍
D.额定电压与额定电流相乘的3倍
正确答案:B
我国对于变压器的标准工频规定为()Hz。
A.1000
B.500
C.50
D.100
正确答案:C。
电机与拖动练习题(1)
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 )，对于直流电动机机，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（ dtdnGD 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 ）。
《电机与拖动》_刘锦波版清华出版社_课后答案（可编辑）
《电机与拖动》_刘锦波版清华出版社_课后答案课后答案网 //0>.第一章习题解答思考题1.1 电机中涉及到哪些基本电磁定律?试说明它们在电机中的主要作用。
答:电机与变压器中涉及到: (1)安培环路定律; (2)法拉第电磁感应定律;(3)电磁力定律;(4)磁路的欧姆定律。
其中,安培环路定律反映了一定磁势(或安匝数)所产生磁场的强弱。
在电机中,磁场在机电能量转换过程中起到了媒介的作用;法拉第电磁感应定律反映了交变的磁场所产生电势的情况。
在电机中,电磁感应定律体现了机电能量转换过程中所转换为电能的大小;电磁力定律反映了通电导体在磁场中的受力情况,它体现了机电能量转换过程中所转换为机械能的大小;磁路的欧姆定律类似于电路的欧姆定律,它体现了一定磁势作用到磁路中所产生的磁通大小,亦即耦合磁场的大小。
1.2 永久磁铁与软磁材料的磁滞回线有何不同?其相应的铁耗有何差异?答:永久磁铁又称为硬磁材料,其磁滞回线与软磁材料的不同主要体现在形状上。
硬磁材料的磁滞回线较“肥胖” ;而软磁材料则“瘦弱”。
硬磁材料的面积反映了铁磁材料磁滞损耗的大小,因而软磁材料的铁耗较小。
1.3 什么是磁路饱和现象?磁路饱和对磁路的等效电感有何影响?答:当励磁安匝(或磁势)较小时,随着磁势的增加,磁路中所产生的磁通也线性增加;当磁势增加到一定程度时,随着磁势的增加,磁路中所产生的磁通增加较小,甚至不再增加,这一现象称为磁路的饱和。
与磁路线性时相比,磁路饱和后的磁导率和等效电感有所减小。
1.4 铁心中的磁滞损耗与涡流损耗是如何产生的?它们与哪些因素有关答:铁心中的磁滞损耗是由铁磁材料在交变磁场作用下的磁化过程中,内部的磁畴相互摩擦所引起的铁心发热造成的;而涡流损耗则是由于交变的磁场在铁2心中感应电势并产生涡流,从而引起铁心发热。
由 p K f HdB C fB V 可h h h m∫见,磁滞损耗正比于磁场交变的频率、磁密的平方以及铁心的体积;由22 2pΔ Cf B V 可见,涡流损耗正比于磁场交变频率的平方、磁密的平方以及铁ee m磁材料的厚度。
电机与拖动(第3版)(附微课视频)第1章
第1章 思考题与习题答案1．图1-11所示为电机中的一个线圈，只考虑ab 、cd 有效边，在图1-11所示的磁场和线圈电流及旋转方向下，分析ab 、cd 导体的受力方向。
答：ab 导体受力方向向左；cd 导体受力方向向右。
图1-112．说明铁芯中的磁滞损耗和涡流损耗产生的原因，并思考如何减少铁耗。
答：铁磁材料周期性的正反向磁化会产生损耗，称为磁滞损耗。
这是因为磁畴来回翻转产生摩擦而引起的损耗。
涡流损耗是因为交变的磁通在铁芯中产生的感应电动势，形成的环流产生的损耗。
铁芯中的磁滞损耗和涡流损耗总称为铁芯损耗，它正比于磁通密度B m 的平方及磁通交变频率f 的1.2~1.3次方。
P Fe = P h +P e ≈k Fe f 1.3B m 2G ；要减少铁耗，可以减小磁通密度B m 或减小磁通交变频率f 。
3．实际变压器或电机的铁芯均用硅钢片叠压而成，能否用钢板或整块钢制作？为什么？ 答：实际变压器或电机的铁芯均用硅钢片叠压而成，这样做的目的是增大铁芯中的电阻，减小涡流，从而减少电能转化成铁芯的内能，提高效率.；如果用钢板或整块钢制作，会产生涡流，烧毁绕组，使变压器或电机无法正常工作。
4．什么是磁路饱和现象，铁芯的额定工作点应如何选择？答：如图1，开始磁化时，由于外磁场较弱，所以B 增加较慢，对应oa 段；随着外磁场增加，铁磁材料产生的附加磁场增加较快，B 值增加很快，如图ab 段；再增加磁场时，附加磁场的增加有限，B 增加越来越慢，最终趋于饱和，见图中bc 段；最后所有磁畴与外磁场方向一致后，外磁场增加，B 值也基本不变，出现深度饱和现象。
为了使铁芯得到充分利用而不进入饱和状态，电机和变压器的铁芯额定工作点设 图1 非铁磁材料的磁化曲线和 定在磁化曲线的微饱和区。
铁磁材料的初始磁化曲线5．如图1-12所示，匝数为N 的线圈与交变的磁通Φ交链，如果感应电动势的正方向如图1-12所示，写出e 和Φ之间的关系式？答： dt d Ne φ-=图1-12。
电机与拖动
《电机与拖动》（1）模拟试题二《电机与拖动》（1）模拟试题二填空题（每空2分，共32分）1．频率为50Hz的二十四极交流电机，其旋转磁势的同步转速为 r/min，如果频率降为40Hz，同步转速为 r/min。
2．P对极的三相交流电机电枢绕组每相电流有效值为I，每相串联匝数为W，绕组系数为kw,频率为f，每极磁通为Φm（最大值），则三相绕组旋转磁势的幅值为，每相绕组感应电势的有效值为。
3．同步电动机功率因数为滞后时，励磁处于励情况，欲使功率因数变为超前时应使励磁电流处于励情况，功率因数为1时的励磁情况为。
4．隐极同步电动机功率角θ= 时电磁转矩为最大。
5．负载变化时同步电动机的转速。
6．额定频率为50Hz的三相异步电动机额定转速为725r/min，该电机的极数为，同步转速为 r/min，额定运行时的转差率为，转子电流频率为 Hz。
7．异步电动机运行时，折算以后的磁势关系可用电流相量表示为。
8．三相异步电机运行时转差率为0.03，转子铜损耗为0.6kW，机械功率为 kW，电磁功率为 kW。
选择题（每小题4分，共12分）1．当拖动负载逆时针旋转时，电动机电磁转矩为逆时针方向100N?m，负载转矩为顺时针方向120 N?m，该电机运行于（）。
A．电动状态，转速正在增大B．电动状态，转速不变C．电动状态，转速正在减小D．制动状态，转速正在减小E．制动状态，转速正在增大2．一台拖动提升机构的电动机，已知重物的负载转矩为100N?m，传动损耗转矩为100N?m，当恒速提升和下降重物时，电机电磁转矩应为（）N?m。
A．提升时为200N?m，下降时为200N?mB．提升时为200N?m，下降时为100N?mC．提升时为200N?m，下降时为0D．提升时为100N?m，下降时为0E．提升时为0，下降时为200N?m3．一台十六极直流电机电枢为单波绕组，其并联支路数为（）。
A．16 B．8C．4 D．2问答题（10分）十极直流电机电枢为单波绕组，问并联支路数是多少？（4分）一台拖动恒转矩负载运行的他励直流电动机在下列三种情况下，其电枢电流如何变化：电枢回路串电阻；降低电枢的电压；减弱每极磁通量。
电机与拖动基础第一章 直流电机
17
二、直流电动机工作原理
直流电动机是将电能转变成机械能的旋转机械。
18
当电枢旋转到下图所示位置时，原N极性下导体ab转到S 极下，受力方向从左向右，原S 极下导体cd转到N极下，受力 方向从右向左。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。线圈 在该电磁力形成的电磁转矩作用下继续逆时针方向旋转。
同直流发电机相同，实际的直流电动机的电枢并非单一线 19 圈，磁极也并非一对。
三、直流电机的可逆性
一台直流电机原则上既可以作为电动机 运行，也可以作为发电机运行，只是外界条 件不同而已。如果用原动机拖动电枢恒速旋 转，就可以从电刷端引出直流电动势而作为 直流电源对负载供电；如果在电刷端外加直 流电压，则电动机就可以带动轴上的机械负 载旋转，从而把电能转变成机械能。这种同 一台电机能作电动机或作发电机运行的原理， 在电机理论中称为可逆原理。
一、直流发电机工作原理 直流发电机是将机械能转变成电能的旋转机械。
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当原动机驱动电机转子逆时针旋转180 后 ，如图。
0
可见，和电刷A接触的导体总是位于N极下，和电刷B接触的 导体总是位于S极下，因此电刷A的极性总是正的，电刷B的极性 总是负的，在电刷A、B两端可获得直流电动势。 16
实际直流发电机的电枢是根据实际需要有多个 线圈。线圈分布在电枢铁心表面的不同位置，按照 一定的规律连接起来，构成电机的电枢绕组。磁极 也是根据需要N、S极交替多对。
2）当元件的几何形状对称 时，电刷在换向器表面上 的位置对准主磁极中心线， 支路电动势最大，电枢电 动势等于支路感应电动势。
3）电枢电流等于两条支路电流之和。
43
课外作业
1-13
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1.3 直流电机的磁场
1.3.1 直流电机的励磁方式
电机与拖动基础1
说明: 如果不是均匀磁场，则取B的平均值。
磁感应强度B 在数值上可以看成为与磁场方向垂 直的单位面积所通过的磁通,故又称磁通密度。
磁通 的单位:韦[伯](Wb)
1-4
3 磁场强度H
磁场强度H ：介质中某点的磁感应强度 B 与介质
对于铁磁材料，磁导率μ除了比μ0大得多以外 ，还与磁场强度以及物质磁状态的历史有关，所以 铁磁材料的磁导率μ不是常数。
在工程计算时，事先将各种铁磁材料用试验的 方法，测得它们在不同磁场强度H下对应的磁通密 度B，绘制成B-H曲线，这条B-H曲线，就称为磁化 曲线。将未经磁化的铁磁材料进行磁化，磁场强度 H由零增大时，磁通密度B随之增大，所得的B=ƒ（ H）曲线称为起始磁化曲线。
磁化曲线和 Fe f (H )曲线
1-21
分析磁化曲线
从图中可见，曲线分四段 在oa段：当H增大→B增
大，但B增大速度较慢；
在ab段：当H增大→B 增大，B增大速度快；
在bc段：B随H增大的 速度又较慢；
在cd段：为磁饱和区 （又呈直线段）。其中，a 点称为跗点；拐弯点b称为 膝点；c点为饱和点。
注意：尽管磁路和电路在物理量和基本定律上有一 一对应的关系，但是，磁路和电路仍有本质的区 别：
1）电路中可以有电动势而无电流，磁路中有磁动势 必有磁通
2）电路中有电流就有功率损耗，而在恒磁通下，磁 路中无损耗(直流磁路中有磁通但铁心中没有损耗)
3）电流只在导体中流过，而磁路中除了主磁通外还 必须考虑到漏磁通的影响(磁路中磁通没有绝磁体，磁通在除铁 心中外在周围空气中也有漏磁通)
在磁路(magnetic circuit)中根据磁通的连续性可得： 穿入任一闭合面的磁通必等于穿出该闭合面的磁通，即 磁路中通过任何闭合面上的磁通的代数和等于零，
电机与拖动基础试题及答案 (1)
第二部分 直流电动机的电力拖动一、填空题： 1、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 ；Tem2、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电动状态运行时电枢电流的_______倍。
（2）4、当电动机的转速超过_______时，出现回馈制动。
（理想空载转速）5、拖动恒转转负载进行调速时，应采_______调速方法，而拖动恒功率负载时应采用_______调速方法。
（降压或电枢回路串电阻；弱磁）1、直流电动机的人为特性都比固有特性软。
（ ）（F ）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，电枢电流都将突变。
（ ） （T ）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。
（ ） （T ）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。
（ ） （F ）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。
（ ） （T ）三、选择题 1、电力拖动系统运动方程式中的GD2反映了：（2）（1）旋转体的重量与旋转体直径平方的乘积，它没有任何物理意见；（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。
2、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损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。
电机及拖动复习题1(1)
一、k填空1、三相异步电动机主要由定子和转子两大部分组成。
定子是固定部分，用来产生旋转磁场；转子是转动部分，又分鼠笼式和绕线式两种，用来产生电磁力矩。
2、直流电机电枢绕组元件流过的电流是直流电流，流过正负电刷的电流是交流流电流。
3、直流电动机的不变损耗包括附加损耗，机械损耗和铁心损耗 ,直流电动机的可变损耗为铜耗__。
4、位能性负载的机械特性位于一、四象限，反抗性负载的机械特性位于一、三象限。
5、制动状态的特征是电磁转矩与转速方向相反，制动的作用是减速停车或发电反馈。
6、三相异步电动机的调速方法有变电压、串电阻、调频率三种。
7、使用电流互感器时，其二次侧绝对不能开路，否则，将出现大电压；使用电压互感器时，其二次侧绝不能短路，否则，将出现大电流。
8、若将单相变压器原副绕组的匝数同时减少5%, 原绕组所加电压不变, 则其变比K将不变通Φm将增加___,空载电流I0将增加 ,空载损耗P0将增加。
9、从同步电动机V形曲线看出，如果功率因数为领先时，励磁处于欠励情况，若略减小其励磁电流，其功率因数会减小，电枢电流会增加。
10、同步电动机的起动方式一般是先异步启动，然后再进入同步运行。
11、一个脉振磁势可以分解为两个转向相反 ,转速相同 ,大小相等的旋转磁势。
12、他励直流电动机带位能性负载额定运行时, 若要实现匀速下放重物,可采用 (1) 能耗制动 ,(2) 转速反向反接制动 ,(3) 回馈制动三种方法实现。
其中消耗能量最多的方法是能耗制动。
13、一台联结组为Yd11的三相电力变压器:：U1N/ U2N=110/10kV, 此变压器的变比K应等于6.35 。
14、三相异步电动机采用分布短距绕组的主要目的在于改善磁动势和电动势的波形。
15、三相异步电动机等值电路中电阻r2上的功率代表了转子铜耗功率，(1-S)r2/S上的功率代表了转子轴上的机械功率。
16、转矩折算的原则是系统的传送功率不变,飞轮转矩折算的原则是实际系统与等效系统储存动能相等。
电机与拖动 第一章 自测题答案
（2）额定负载时的效率。
解：（1）
（2）
3.一台并励直流电动机,铭牌数据如下：PN=23kW，UN=230V，nN=1500r/min，励磁回路电阻Rf=57.5Ω，电枢电阻Ra=0.1Ω，不计电枢反应和磁路饱和。现将这台电机改为并励直流电动机，把电枢两端和励磁绕组两端都接到220V的直流电源上，运行时维持电枢电流为原额定值，试求电动机的下列数据：
（一）填空题：
1.并励直流发电机的自励建压条件是:（主磁路存在剩磁；并联在电枢两端的励磁绕组极性要正确，使励磁电流产生的补充磁通方向与剩磁磁通方向相同；励磁回路的总电阻必须小于临界电阻）。
2.可且下列关系来判断直流电机的运行状态：当（Ea<U）时，为电动机状态，当（Ea>U）时为发电机状态。
3.直流发电机的绕组常用的有（叠绕组）和（波绕组）两种形式，若要产生大电流，绕组常采用（叠）绕组。
②随着Ia增加，电枢反应附加去磁作用增强，使磁通Φ减少，电枢电动势Ea减少，最后使端电压U下降；
③而端电压U下降，又使If下降，磁通Φ下降，电枢电动势Ea进一步减少，端电压U进一步下降。
4.一台并励直流发电机并联于电网上，若原动机停止供给机械能，将发电机过渡到电动机
状态工作，此时电磁转矩方向是否改变？旋转方向是否改变？
（1）转速n；（2）电磁功率；（3）电磁转矩。
解：
（1）转速n
电动机运行：
（2）电磁功率
（3）电磁转矩
（二）判断题：
1.一台并励直流发电机，正转能自励，反转也能自励。（×）
2.若把一台直流发电机电枢固定，而电刷与磁极同时旋转则在电刷两端仍能得到直流电压。（√）
3.一台并励直流电电动机，若改变电源极性，则电机转向也改变。（×）
电机与拖动基础第1章-直流电机
当原动机驱动电机转 子逆时针旋转时同，线 圈abcd将感应电动势。 如 右 图 ， 导 体 ab 在 N 极 下，a点高电位，b点低 电 位 ； 导 体 cd 在 S 极 下 ， c点高电位，d点低电位； 电刷A极性为正，电刷B 极性为负。
图1-15 单叠绕组连接顺序表 图1-16 图1-14所示瞬间绕组的并联支路图
即 a=p (5)单叠绕组的特点 1)位于同一磁极下的各元件串联起来组成一条支
路，并联支路对数等于极对数，即a=p。 2)当元件形状左右对称、电刷在换向器表面的位
置对准磁极中心线时，正、负电刷间的感应电动 势最大，被电刷短路元件中的感应电动势最小。 3)电刷刷杆数等于极数。
4、S，SZ，SY系列 此系列是直流伺服电动机，S系列为老产品，SY系列为
图1.10 普通换向器 1-套筒；2-压圈；3-V形云母环；4-换向
片；5-云母片；6-压圈
1.2.2 直流电机的电枢绕组
1.电枢绕组元件 每一个元件有两个元件边，每片换向片又总是接一个元件
的上层边和另一个元件的下层边，所以元件数S总等于换 向片数K，即 S=K
每个元件有两个元件边，而每个电枢槽分上下两层嵌放两 个元件边，所以元件数S又等于槽数Z，即S=K=Z
图1-13单叠电枢绕组的节距
合成节距y，如图1.13所示。
4)换向器节距 每个元件的首、末两端所接的两片
换向片在换向器圆周上所跨的距离，用换向片数
电机与电力拖动第1章磁路
电势e正方向： 的正方向与Φ 电势 正方向：e 的正方向与Φ正方向符合右手螺旋关系 正方向
E m NωΦ m E= = = 2πfNΦ m = 4.44 fNΦ m 2 2
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& 电动势与磁通的相位关系： & 电动势与磁通的相位关系： E = − j 4.44 fN Φ m
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1.1 磁场的基本物理量
电流→ 磁场 ←用磁力线描述 电流 1. 磁感应强度 B
描述磁场中某点强弱和方向 的物理量，是一个矢量。 的物理量，是一个矢量。 磁力线是闭合的， 磁力线是闭合的，且围绕 着产生它的电流， 着产生它的电流，并满足 右手螺旋定则。 右手螺旋定则。 定义式： 定义式：
1. 高导磁性
铸钢： ※ 铸钢：
µ >> µ 0
µ ≈1 000 µ 0 硅钢片： 硅钢片： µ ≈ ( 6 000 ~ 7 000) µ 0 玻莫合金： 大几万倍。 玻莫合金：µ 比 µ 0 大几万倍。
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磁性物质内部存在着很多很小的“磁畴” 磁性物质内部存在着很多很小的“磁畴”。
(a) Φ
(b)
涡流损耗
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1.3 磁路和磁路定律
1.3.1 磁路的基本概念
磁力线经过的路径称为磁路。 磁力线经过的路径称为磁路。 主磁通：全部在磁路中闭合的磁通。 主磁通：全部在磁路中闭合的磁通。
N
电机空载磁路
S
漏磁通： 漏磁通：部分经过磁路周围物质闭合的磁通以及全部不在 磁路中闭合的磁通。 磁路中闭合的磁通。
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5、磁路的基尔霍夫第一定律 、 任何磁路中， 任何磁路中，流进节点的磁通代数和为零 A Φ1 节点A： Φ2 Φ3 节点 ： Φ1+ Φ2+ Φ3=0
《电机与拖动》第1章 直流电机的结构和工作原理
直 流 电 机 的 组 成
作
用：产生感应电动势和电磁转 矩，实现能量的转换
12
1.2
直流电机的结构和工作原理
图1-3 直流电机的结构图 a）直流电机的结构 b）轴端剖面图 1-风扇 2-机座 3-电枢 4-主磁极 5-刷架 6-换向器 7-接线板 8-出线盒 9-换向极 10-端盖
13
1.2
1、定子
30
1.2
3．励磁方式
直流电机的结构和工作原理
励磁绕组获得励磁电流的方式称为励磁方式，如图1-14所示。
图1-14 直流电机的励磁方式 a）他励 b）并励 c）串励 d）复励
31
1.2
直流电机的结构和工作原理
三、直流电机的工作原理
1．直流发电机的基本工作原理
当原动机拖着电枢以一定的转速在磁场中逆时针旋转时，根据 电磁感应原理，线圈边ab和cd以线速度v切割磁力线产生感应电动势， 其方向用右手定则确定。在图中所示的位置，线圈的边ab处于N极下， 产生的电动势从b指向a；线圈的cd边处于S极下，产生的感应电动势 从d指向c。从整个线圈来看，电动势的方向为d c b a。反之， 当ab边转到S极下，边cd转到N极下时，每个边的感应电动势
图1-8 线圈在槽内的放置示意图 1-上层有效边 2、5-端接部分 3-下层有 效边 4-线圈尾端 6-线圈首端
20
1.2
直流电机的结构和工作原理
绕组联接如图1-9所示。
y1
--极距，就是一个磁极在电枢表面的空间距离，其计算是： --第一节距
yk
--换向器节距
y2
Z 2p
--第二节距
y
--合成节距
冒烟（是否冒烟）
(完整word版)电机及电力拖动课后习题答案
《电机与拖动基础》课后习题第一章 习题答案1．直流电机有哪些主要部件？各用什么材料制成？起什么作用？ 答：主要部件：(1）定子部分：主磁极，换向极，机座，电刷装置。
（2）转子部分：电枢铁心，电枢绕组，换向器。
直流电机的主磁极一般采用电磁铁，包括主极铁心和套在铁心上主极绕组（励磁绕组）主磁极的作用是建立主磁通.换向极也是由铁心和套在上面的换向绕组构成，作用是用来改善换向。
机座通常采用铸钢件或用钢板卷焊而成,作用两个：一是用来固定主磁极，换向极和端盖，并借助底脚将电机固定在机座上;另一个作用是构成电机磁路的一部分。
电刷装置由电刷、刷握、刷杆、刷杆座和汇流条等组成，作用是把转动的电枢与外电路相连接，并通过与换向器的配合，在电刷两端获得直流电压。
电枢铁心一般用原0.5mm 的涂有绝缘漆的硅钢片冲片叠加而成.有两个作用，一是作为磁的通路,一是用来嵌放电枢绕组。
电枢绕组是用带有绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成的线圈按一定的规律联接而成，作用是感应电动势和通过电流，使电机实现机电能量装换，是直流电机的主要电路部分。
换向器是由许多带有鸠尾的梯形铜片组成的一个圆筒，它和电刷装置配合,在电刷两端获得直流电压。
2．一直流电动机，已知，，，，0.85r/min 1500n V 220U kw 13P N N N ====η求额定电流N I 。
解:电动机η⋅=N N N I U P ， 故 A =⨯⨯=⋅=5.6985.02201013U P I 3N N N η3． 一直流电动机，已知，，，，0.89r/min 1450n V 230U kw 90P N N N ====η求额定电流N I .解：发电机N N N I U P =， 故 A ⨯==3912301090U P I 3N N N7．什么叫电枢反应？电枢反应的性质与哪些因素有关？一般情况下，发电机的电枢反应性质是什么？对电动机呢?答：负载时电枢磁动势对主磁场的影响称为电枢反应. 电刷反应的性质与电刷的位置有关系。
电机与拖动技术 1序、电磁理论
Φ B S
（3）磁场强度H
磁场强度H是表征磁场性质的另一个物理量，是 在研究磁介质、推导有磁介质的安培环路定理时引入 的辅助物理量，并无确切的物理意义 ，H也是矢量。
H
B
或B H
μ是磁导率，反映导磁介质导磁性能的物理量，磁导 率μ越大的介质，其导磁性能越好。磁导率的单位是H/m。 真空中的磁导率 0 ≈ 410-7 H/m ，其他导磁介质的磁 r 0 导率通常用μ0的倍数来表示，即
dΦ e N dt
法拉第电磁感应定律奠定了电机学的理论基础。
2）. 导体在磁场中的感应电动势 磁场的变化会产生感应电动势。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， 因此根据法拉第电磁感应定律，同样会在导体中产生感应电动 势，其大小为
e Blv
而感应电动势的方 向由右手定则确定， 右图表示了e、B与v 三者之间的方向关 系。
特种电机
直线电机
4、什么是电机拖动系统
电机拖动系统是用电动机来拖动机械运行的 系统。包括：电动机、传动机构、生产负载、控 制设备和电源五个部分。
它们之间的关系如下： 电源
控制设备
电动机
传动机构
生产负载
5、本课程的任务
《电机运用与训练》是一门电气自动化专业的主 要专业基础课，是为以后的专业课的学习打下准备和基 础。因此学好《电机运用与训练》对后面的专业课的学
率成反比。由于铁磁材料的磁导率μ比真空等非铁磁性材 料大得多，因而Rm小得多。同时，由于铁磁性材料的磁导 率μ不是常数，所以磁阻Rm也不是常数。分析磁路时，有 时不用磁阻Rm，而是采用磁导m，他们互为倒数关系，即
k S k
可知，各段磁路的磁阻与磁路的长
第1章 电机与拖动基础解读
图1-7 三相异步电动机的引出线
a) 出线端的排列 b) 丫连接 c) △连接
通常把定于三相绕组的六根出线头都引出来。根据需 要可接成Y型或△型，如图1-8所示Y/△降压起动、起 动过程用丫连接(KM1闭合，KM2断开)，起动过程结 束后切换为△连接(KM2闭合，KM1断开)。 防护等级 IP为防护代号，第一位数字(0～6)规定了电 动机防护体的等级标准。第二位数字(0～8)规定了电动 机防水的等级标淮。如IP00为无防护，数字越大，防 护等级越高。 共他 对于绕线转子电动机还必须标明转子绕组接法、 转子额定电动势及转子额定电流．有些还标明了电动 机的转子电阻，有些特殊电动机还标明了冷却方式等。
图1-2 三相异步电动机的结构图
a）笼型绕组；b）转子外形
图1-3 绕线式异步电动机定转子绕组 及外加电阻的接线方式
2. 异步电动机的简单工作原理： 如图1-4所示。当定子接三相电源后，电动机内便形成 圆形旋转磁场。若转子不转，转子笼型导条与旋转磁 场有相对运动，导条中有感应电动势e，方向由右手定 则确定。由于转子导条彼此在端部短路，于是导条中 有电流，不考虑电动势与电流的相位差时。电流方向 同电动势方向。转子受力，产生转矩 T ，即为电磁转 矩，方向与旋转磁场同方向，转子便在该方向上旋转 起来。
1. 异步电动机的工作原理： 图1-1是一台三相异步电动机，它主要由定子、转子两 大部分构成，定子与转子之间有一定的气隙。定子是 静止不动的部分，由定子铁心、定子绕组和机座组成。 转子是旋转部分，由转子铁心、转子绕组和转轴组成。
图1-1 三相异步电动机的结构图
1-轴承盖；2-端盖；3-接线盒；4-散热筋； 5-定子铁心；6-定子绕组； 7-转轴； 8-转子；9-风扇；10-罩壳；11-轴承；12机座
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实验一认识实验
一、实验目的
1、学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项。
2、认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件及使用方法。
3、熟悉他励电动机(即并励电动机按他励方式)的接线、起动、改变电机转向与调速的方法。
二、预习要点
1、如何正确选择使用仪器仪表。
特别是电压表电流表的量程。
2、直流电动机起动时，为什么在电枢回路中需要串接起动变阻器? 不串接会产生什么严重后果?
3、直流电动机起动时，励磁回路串接的磁场变阻器应调至什么位置? 为什么? 若励磁回路断开造成失磁时,会产生什么严重后果?
4、直流电动机调速及改变转向的方法。
三、实验项目
1、了解DD01电源控制屏中的电枢电源、励磁电源、校正直流测功机、变阻器、多量程直流电压表、电流表及直流电动机的使用方法。
2、用伏安法测直流电动机和直流发电机的电枢绕组的冷态电阻。
3、直流他励电动机的起动、调速及改变转向。
四、实验设备及控制屏上挂件排列顺序
1
2、控制屏上挂件排列顺序
D31、D42、D51、D31、D44
五、实验说明及操作步骤
1、由实验指导人员介绍DDSZ-1型电机及电气技术实验装置各面板布置及使用方法，讲解电机实验的基本要求，安全操作和注意事项。
2、用伏安法测电枢的直流电阻
图2-1 测电枢绕组直流电阻接线图
（1）按图2-1接线，电阻R 用D44上1800Ω和180Ω串联共1980Ω阻值并调至最大。
A 表选用D31上的直流安培表。
开关S 选用D51挂箱上的双刀双掷开关。
（2）经检查无误后接通电枢电源，并调至220V 。
调节R 使电枢电流达到0.2A （如果电流太大，可能由于剩磁的作用使电机旋转，测量无法进行；如果此时电流太小，可能由于接触电阻产生较大的误差），迅速测取电机电枢两端电压U 和电流I 。
将电机转子分别旋转三分之一和三分之二周，同样测取U 、I 三组数据列于表2-1中。
（3）增大R 使电流分别达到0.15A 和0.1A ，用同样方法测取六组数据列于表2-1中。
取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值
表中：
)(3
13323133a a a a R R R R ++= （4）计算基准工作温度时的电枢电阻
由实验直接测得电枢绕组电阻值，此值为实际冷态电阻值。
冷态温度为室温。
按下式换算到基准工作温度时的电枢绕组电阻值：
式中R aref ——换算到基准工作温度时电枢绕组电阻。
（Ω）。
R a ——电枢绕组的实际冷态电阻。
（Ω）。
θref ——基准工作温度，对于E 级绝缘为75 ℃。
θa ——实际冷态时电枢绕组的温度。
（℃） 3、直流仪表、转速表和变阻器的选择
直流仪表、转速表量程是根据电机的额定值和实验中可能达到的最大值来选择，变阻器根据实验要求来选用，并按电流的大小选择串联、并联或串并联的接法。
)(311312111a a a a R R R R ++=)(312322212a a a a R R R R ++=)
(1321a a a a R R R R ++=a
ref
a aref R R θθ++=235235
（1）电压量程的选择
如测量电动机两端为220V 的直流电压，选用直流电压表为1000V 量程档。
（2）电流量程的选择
因为直流并励电动机的额定电流为1.2A ，测量电枢电流的电表A 3可选用直流安培表的5A 量程档；额定励磁电流小于0.16A ，选用直流毫安表的200mA 量程档。
（3）电机额定转速为1600r/min ，转速表选用1800r/min 量程档。
（4）变阻器的选择
变阻器选用的原则是根据实验中所需的阻值和流过变阻器最大的电流来确定，电枢回路R1可选用D44挂件的1.3A 的90Ω与90Ω串联电阻,磁场回路R f1可选用D44挂件的0.41A 的900Ω与900Ω串联电阻。
4、直流他励电动机的起动准备
按图2-2接线。
图中直流他励电动机M 用DJ15，其额定功率P N =185W ，额定电压U N =220V ，额定电流I N =1.2A,额定转速n N =1600r/min,额定励磁电流I fN ＜0.16A 。
校正直流测功机MG 作为测功机使用，TG 为测速发电机。
直流电流表选用D31。
R f1用D44的1800Ω阻值作为直流他励电动机励磁回路串接的电阻。
R f2选用D42的1800Ω阻值的变阻器作为MG 励磁回路串接的电阻。
R 1选用D44的180Ω阻值作为直流他励电动机的起动电阻，R 2选用D42上的900Ω串900Ω加上900Ω并900Ω共2250Ω阻值作为MG 的负载电阻。
接好线后，检查M 、MG 及TG 之间是否用联轴器直接联接好。
5、他励直流电动机起动步骤
图2－2 直流他励电动机接线图
（1）检查按图2-2的接线是否正确，电表的极性、量程选择是否正确，电动机励磁回路接线是否牢固。
然后，将电动机电枢串联起动电阻R 1、测功机MG 的负载电阻R 2、及MG 的磁场回路电阻R f2调到阻值最大位置，M 的磁场调节电阻R f1调到最小位置，断开开关S ，并确认断开控制屏下方右边的电枢电源开关，作好起动准备。
（2）开启控制屏上的钥匙开关，按下其上方的“启动”按钮，接通其下方左边的励磁电源开关，观察M 及MG 的励磁电流值，调节R f2使I f2 等于校正值（100mA ）并保持不变，再接通控制屏右下方的电枢电源开关，使M 起动。
（3）M 起动后观察转速表指针偏转方向，应为正向偏转 ，若不正确，可拨动转速表上正、反向开关来纠正。
调节控制屏上电枢电源“电压调节”旋钮，使电动机电枢端电压为220伏。
减小起动电阻 R 1阻值，直至短接。
励磁电源
I
电枢电源
（4）合上校正直流测功机MG的负载开关S，调节R2阻值，使MG的负载电流I F改变，即直流电动机M的输出转矩T2改变（调不同的I F值，查对应于I f2=100mA时的校正曲线T2=f(I F)，可得到M不同的输出转矩T2值）。
（5）调节他励电动机的转速
分别改变串入电动机M电枢回路的调节电阻R1和励磁回路的调节电阻R f1，观察转速变化情况。
（6）改变电动机的转向
将电枢串联起动变阻器R1的阻值调回到最大值，先切断控制屏上的电枢电源开关，然后切断控制屏上的励磁电源开关，使他励电动机停机。
在断电情况下，将电枢（或励磁绕组）的两端接线对调后，再按他励电动机的起动步骤起动电动机，并观察电动机的转向及转速表显示的转向。
六、注意事项
1、直流他励电动机起动时，须将励磁回路串联的电阻R f1调至最小，先接通励磁电源,使励磁电流最大,同时必须将电枢串联起动电阻R1调至最大,然后方可接通电枢电源。
使电动机正常起动。
起动后，将起动电阻R1调至零，使电机正常工作。
2、直流他励电动机停机时，必须先切断电枢电源，然后断开励磁电源。
同时必须将电枢串联的起动电阻R1调回到最大值，励磁回路串联的电阻R f1调回到最小值。
给下次起动作好准备。
3、测量前注意仪表的量程、极性及其接法，是否符合要求。
4、若要测量电动机的转矩T2，必须将校正直流测功机MG的励磁电流调整到校正值：100mA，以便从校正曲线中查出电动机M的输出转矩。
七、实验报告
1、画出直流他励电动机电枢串电阻起动的接线图。
说明电动机起动时，起动电阻R1和磁场调节电阻R f1应调到什么位置?为什么?
2、在电动机轻载及额定负载时，增大电枢回路的调节电阻，电机的转速如何变化？增大励磁回路的调节电阻，转速又如何变化？
3、用什么方法可以改变直流电动机的转向？
4、在他励直流电动机启动时，为什么要先加励磁电源后加电枢电源？
5、为什么要求直流他励电动机磁场回路的接线要牢固？起动时电枢回路必须串联起动变阻器？。