电机第三章思考题
电机拖动与变频调速课后练习第三章完整习题练习题带答案
第三章第一节三相异步电动机的基本结构和工作原理（P59）1.三相异步电动机为什么会旋转，怎样改变它的转向？答：三相异步电动机的旋转原理是当定子绕组通入三相交流电流后，在空间产生了一个转速为n1的旋转磁场，设旋转磁场以顺时针方向旋转，则相当于转子导体向逆时针方向旋转切割磁场，在转子导体中就产生感应电动势。
方向由右手定则判定。
因为转子导体已构成闭合回路，转子绕组中有电流通过。
根据电磁力定律，转子载流导体在磁场中受到电磁力的作用，产生电磁转矩，使电动机转子跟着旋转磁场方向顺时针旋转，方向由左手定则判定，其转速为n。
要想改变它的转向可以将三相异步电动机接三相电源的三根引线中的任意两根对调。
2．异步电动机中的空气气隙为什么做的很小？答:异步电动机气隙小的目的是为了减小其励磁电流（空载电流），从而提高电动机功率因数。
因为异步电动机的励磁电流是由电网供给的，故气隙越小，电网供给的励磁电流就小。
而励磁电流又属于感性无功性质、故减小励磁电流，相应就能提高电机的功率因数。
3.三相异步电动机转子电路断开能否起动运行？为什么？答：不可以。
转子绕组中不能产生电流，也就不能产生电磁力。
4.三相异步电动机断了一根电源线后，为什么不能起动？而运行中断了一相电源线，为什么仍能继续转动？这两种情况对电动机将产生什么影响？答：三相异步电动机断了一根电源线后，则三相电源变成了单相电源，由于单相电源所产生的磁场为脉动磁场，所以三相异步电动机不能正常起动（原理同单相异步电动机）。
而三相异步电动机在运行时断了一根电源线，虽此时也为单相运行，但因转子是转动的，脉动磁场对转子导体产生的作用力在两方向上不同，所以电动机仍能继续转动。
这两种情况对电动机均有很大的影响。
两种情况均为过载运行，长时间工作会损坏电动机。
5.假如有一台星形联结的三相异步电动机，在运行中突然切断三相电流，并同时将任意两相定子绕组（例如U、V相）立即接入直流电源，这时异步电动机的工作状态如何？画图分析。
《电机与应用》习题答案思考题与习题及答案3
思考题与习题三（参考答案）P102 第三章3—1 什么叫电力拖动系统?电力拖动系统通常需由哪些部分组成?答：p 79,由电动机拖动生产机械或工作机构，并按一定的程序工作的系统，电力拖动系统通常需由电源、电动机、控制设备、生产或工作机构等部分组成。
3—2 举出五种常见的电力拖动实例。
答：p79，电风扇、洗衣机、水泵、生产机床、电梯、电动吊车等3—3 以最常见的吊扇为例，说明该电力拖动由哪些部分组成。
答：由电源一220v单相电源、电动机一中间为定子部分，外部为转子部分，、控制设备—调速开关、生产或工作机构—风叶等部分组成。
3—4 家用电器中的日光灯、电视机、电热水瓶能称为电力拖动系统吗?为什么? 答：不是，都没有电动机拖动。
3—5电力拖动系统中电动机产生的拖动转矩T与负载的负载转矩T L，在方向上有什么关系？若电动机在起动瞬间T=TL,则情况如何？若T>T L，则情况如何？若T<TL,则情况如何?答：p79,拖动转矩T与负载的负载转矩T L，在方向上刚相反。
由T= T L，d Q /dt= 0，系统静止或匀速运动状态T>TL，d Q /dt >0,系统处于加速状态T v TL，d Q /dt v 0 ,系统处于减速状态可判断电动机在起动瞬间T=T-,则电动机不能起动；若T>T-，则可以起动；若T<TL, 也不能起动。
3—6 从机械特性上看生产或工作机械负载可分为哪几类?各有什么特点?答：p80,可分为恒转矩负载、（包括反抗性恒转矩负载和位能性恒转矩负载）、恒功率负载、通风机型负载。
恒转矩负载特点是负载转矩的大小不随转速的变化而变化，恒功率负载特点是所需的转矩与转速成反比，功率近似不变，通风机型负载特点是转矩与转速的平方成正比。
3—7 什么叫三相异步电动机的机械特性曲线?答：p81，在以转矩T为横坐标，以转速n为纵坐标的直角坐标系中表示转矩T和转12速n 之间关系的曲线叫三相异步电动机的机械特性曲线。
华南理工大学电机学第三章思考题
第三章思考题3-3 什么叫相带？相带属性如何确定？在三相电机绕组中为什么常采用60°相带而不用120°相带？【答】相带是指把每极下的电枢表面根据相数划分，每相占一等分。
我们称每一等分为一相带。
由于60°相带绕组的合成电动势比120°相带的大，故除了单绕组变极电机外，一般都用60°相带绕组。
3-6 为什么极相组A和极相组X串联时必须反接？如果正接将引起什么后果？【答】因极相组A的电势与极相组X的电势反相，反接后，两者电势相减，得到更高的电势。
若正接将引起电势为0的后果。
3-8 交流绕组的感应电动势公式是如何导出的？它与变压器的电动势公式有何类似和不同之处？【答】设气隙中的主极磁场为正弦分布，即，式中为气隙密度的基波幅值；设时，导体位于极间、将要进入N极的位置，转子旋转的角频率为，则导体中的感应电动势为；p对极的电机一个极下的磁通量为，感应电动势的频率，转子的线速度，故导体电动势的有效值为；在考虑短距和分布后，整个线圈组的合成电动势；对于双层绕组，每相绕组有个极相组，设并联支路数为，如果一相绕组的总串联匝数表示为，，则相电动势为，对于单层绕组，每相绕组总共有个极相组，则每相绕组的总串联匝数为。
而变压器一次绕组中感应电动势的有效值，它们的区别主要在于，交流绕组通过短距和分布时，使合成磁动势打了折扣，体现为绕组的基波绕组因数。
3-9 试述分布因数、节距因数和绕组因数的物理意义。
它们是大于1、小于1，还是等于1，为什么？【答】分布因数是衡量每极每相的导体分布在每个槽中与集中分布在一个槽电动势或磁动势所打的折扣。
节距因数表示线圈短距后电动势或磁动势对比于整距时应打的折扣。
绕组因数是既考虑短距又考虑分布时，整个线圈组的合成电动势或磁动势所打的折扣。
因分布绕组所产生的电动势或磁动势不能超过集中绕组产生的电动势或磁动势，因此分布因数只能小于或等于1。
节距因数是衡量当时，电动势或磁动势与时电动势或磁动势相比所打的折扣，由于时，绕组所产生的电动势或磁动势最大，因此节距因数也只能小于或等于1。
第3章思考题和习题解答
第3章短路电流计算3-1 什么叫短路？短路的类型有哪些？造成短路的原因是什么？短路有什么危害？答：短路是不同相之间，相对中线或地线之间的直接金属性连接或经小阻抗连接。
短路种类有三相短路，两相短路，单相短路和两相接地短路。
短路的原因主要有设备绝缘自然老化，操作过电压，大气过电压，污秽和绝缘受到机械损伤等。
短路的危害有：1 短路产生很大的热量，导体温度身高，将绝缘损坏。
2 短路产生巨大的电动力，使电气设备受到变形或机械损坏。
3 短路使系统电压严重降低，电器设备正常工作受到破坏。
4 短路造成停电，给国家经济带来损失，给人民生活带累不便。
5严重的短路将影响电力系统运行的稳定性，使并联运行的同步发电机失去同步，严重的可能造成系统解列，甚至崩溃。
6 不对称短路产生的不平横磁场，对附近的通信线路和弱电设备产生严重的电磁干扰，影响其正常工作。
3-2 什么叫无限大功率电源供电系统？它有什么特征？为什么供配电系统短路时，可将电源看做无限大功率电源供电系统？答：所谓“无限大容功率电源”是指端电压保持恒定、没有内部阻抗和功率无限大的电源，它是一种理想电源，即相当于一个恒压源。
无限大功率电源供电系统的特征是：系统的容量无限大、系统阻抗为零和系统的端电压在短路过程中维持不变。
实际上并不存在真正的无限大功率电源，任何一个电力系统的每台发电机都有一个确定的功率，即有限功率，并有一定的内部阻抗。
当供配电系统容量较电力系统容量小得多，电力系统阻抗不超过短路回路总阻抗的5%~10%，或短路点离电源的电气距离足够远，发生短路时电力系统母线降低很小，此时可将电源看做无限大功率电源供电系统，从而使短路电流计算大为简化。
3-3无限大功率电源供电系统三相短路时，短路电流如何变化？答：三相短路后，无源回路中的电流由原来的数值衰减到零；有源回路由于回路阻抗减小，电流增大，但由于回路内存在电感，电流不能发生突变，从而产生一个非周期分量电流，非周期分量电流也不断衰减，最终达到稳态短路电流。
《电力系统自动装置》复习思考题参考答案(1—3章)
第三章 复习思考题1. 何谓并列？发电机并列操作应遵循哪原则？答：电力系统并列操作一般是指两个交流电源在满足一定条件下的互联操作，也叫同步操作、同期操作或并网。
并列的原则是：(1)并列瞬间，发电机的冲击电流不应超过规定的允许值；(2)并列后，发电机应能迅速进入同步运行。
2. 并列的方法有哪两种？各有何特点？答：并列的方法有准同步并列和自同步并列两种。
准同步并列的优点是并列时产生的冲击电流较小，不会使系统电压降低，并列后容易拉入同步。
自同步并列的优点是操作简单、并列速度快，在系统发生故障、频率波动较大时，发电机组仍能并列操作并迅速投入电网运行，可避免故障扩大，有利于处理系统事故。
3. 准同期自动并列的三个条件是什么？并列时如果不满足这些条件会有何后果？答：并列条件应为： (1)发电机电压和系统电压的幅值相同； (3)发电机电压和系统电压的相位相同，即相角差为0； (2)发电机电压和系统电压的频率相同。
不满足条件(1)时，会产生无功分量的冲击电流。
冲击电流的电动力会对发电机绕组产生影响，当电动力较大时，有可能引起发电机绕组的端部变形；不满足条件(2)时，产生有功分量的冲击电流，合闸后发电机与电网间立刻交换有功功率，使机组转轴受到突然冲击，这对机组和电网运行都是不利的；不满足条件(3)时，断路器两侧出现脉动电压，如果发出合闸命令的时刻不恰当，就有可能在相角差较大时合闸，从而引起较大的冲击电流。
此外，如果在频率差较大时并列，频率较高的一方在合闸瞬间会将多余的动能传递给频率低的一方，即使合闸时的相角差不大，当传递能量过大时，待并发电机需经历一个暂态过程才能拉人同步运行，严重时甚至导致失步。
4. 准同期自动并列的实际条件是什么？答：(1)待并发电机电压幅值与系统电压幅值应接近相等，误差不应超过±(5％~l0％)的额定电压；(2)待并发电机频率与系统频率应接近相等，误差不应超过±(0.2％~0.5％)的额定频率；(3)并列断路器触头应在发电机电压与系统电压相位差接近零度时刚好接通。
电机学 课后答案 第三章
3-1.已知某直流电动机铭牌数据如下，额定功率，额定电压，额kw P N 30=)(220v U N =定转速，额定效率，试求该电机的额定电流和额定输出转矩。
)/(1500m r n N =%87=ηN 解：电动机输出额定转矩T 2N 等于其输出功率除以其机械角速度；P N N ΩT 2N =/=/(===191(Nm)P N N ΩP N )602(N n πN N n P π260150021030603⨯⨯⨯π=/=30/0.87=34.48(kW)P 1P N ηN I N =/=34480/220=156.7(A)P 1U N3-2已知一直流发电机数据为：元件数S 和换向片K 均等于22，极对数p=2，右行单叠绕组。
（1）计算绕组各节距y k ,y 1,y,y 2；（2）列出元件连接次序表；（3）画出绕组展开图，磁极与电刷位置，并标出电刷的极性；（4）画出并联支路图，求支路对数a 。
解：（1）y k =1,y=y k =1取y 1=5，则y 2=y 1-y=5-1=4（2）元件联结次序表为：1—2—3—4—5—6—7—8—9—10—11—12—13—14—15—16—17—18—19—20—21—22—1（3）略.(4)并联支路图略：a=P=2。
3-3已知一台并励直流发电机，额定功率，额定电压，额定转速kW P N10=V U N 230=，电枢回路总电阻，励磁绕组电阻，一对电min /1450r n N =Ω=486.0a R Ω=215f R 刷上压降为2V。
额定负载时的电枢铁损耗，机械损耗。
求：W p Fe 442=W p m104=（1）额定负载时的电磁功率和电磁转矩；（2）额定负载时的效率。
解：（1）额定负载时电磁功率aNaN M I E P =)(55.4421523023010103A R U U P I I I f N N N f N aN =+⨯=+=+=)(7.2532486.055.442302V R I U E a aN N aN =+⨯+=++=所以)(3.1155.447.253kW I E P aN aN M =⨯==电磁转矩为)(4.74145011300260260m N n P P T N M N M N ⋅===Ω=ππ（2）额定负载时的效率为1P P N N =η)(842.11104442113001kW p p P P m M Fe =++=++=所以%4.84846.11101===P P N N 3-4设有一台他励直流发电机，额定转速，额定电压伏，额定m r n N /1000=230=U N 电流，励磁电流I f =3A，电枢电阻为(包括电刷接触电阻)1欧，励磁绕组电阻R f =50A I aN 10=欧，750r/min 时空载特性如下：试求发电机在额定转速时：（1）空载端电压；（2）满载的感应电动势；（3）若将此电机改为发电机，则额定负载时励磁回路应串入多大的电阻？（4）若整个电机的励磁绕组共有850匝，则满载时电枢反映的去磁磁动势为多少？解：空载端电压U 0=E 0,从n=750r/min 时的空载特性时的空载电动势)/(1000m r n N =为=258.7(V)750/1941000'00⨯==E n n E N 所以U 0=E 0=258.7(V)(2)满载时的感应电动势为E aN =U N +I aN R a =230+10=240(V)(3)改为并励发电机，励磁回路应串入电阻R s ：R s +R f =U N /I f =230/3所以R s =230/3-R f =26.7（欧）（4）已知额定转速时满载感应电动势E aN =240V，换算成n=750r/min 时的电动势为E aN ’=E aN n/n N =180V,由E aN ’从空载特性上可查得所须励磁电流为I f0=2.6A.因此电枢反应的去磁电流为If-If0=3-2.6=0.4A,电枢反应的去磁磁动势为0.4850=340A.⨯3-5设有一台并励直流发电机，当转速为1450r/min 时，测得的空载特性如下：电枢回路总电阻（包括电刷接触电阻）Ra=0.568欧,额定电枢电流为40.5A，当额定负载是电枢反映的去磁效应相当于并励绕组励磁电流的0.05A ,求该电机在额定转速为1450r/min ，额定电压为230V 时，并励电路电阻是多少？解：额定运行的情况下的电枢感应电动势为；)(253568.05.40230V R I U E a e e aN =⨯+=+=有空载特性曲线表格中求出，当=253V 时，I f0=1.82A 。
电机与拖动基础课后思考题(1-3章)
电机与拖动基础课后思考题第1章电机中的电磁学基本知识1、电机和变压器的磁路常采用什么材料制成这种材料有哪些主要特性答：磁导率高的铁磁材料；特性：磁导率高。
2、磁滞损耗和涡流损耗是什么原因引起的他们的大小与哪些因素有关答：磁滞损耗：该损耗是由于铁磁材料在交变磁场的作用下反复磁化的过程中，磁畴之间不停地互相摩擦，消耗能量，引起的损耗。
其大小与材料的磁滞损耗系数，磁场的交变频率f，磁通密度的幅值Bm的n次方，铁芯重量G有关涡流损耗：损耗是由于铁芯的磁通发生改变时，铁芯中产生感应电动势，并引起漩涡电流而引起能量损耗。
其大小与迟滞损耗因素相似，并且与材料涡流损耗系数和叠加的硅钢片厚度有关。
3、变压器电势、切割电势产生的原因各有什么不同其大小与哪些因素有关答：区别：变压器电势是由变化的磁场经过线圈感应产生的(N线圈匝数、φ磁通)切割电势是由于导线以某一速度，其速度分量与磁场正交切割稳定磁场而感应出电动势（B磁感应强度、L导体切割有效长度、v相对切割速度）4、试比较磁路和电路的相似点和不同点。
答：不同点：1磁路存在漏磁，电路中没有这说法2几乎所有介质都能连成磁路，但是电路需要特定的条件才能形成通路（如低电压不能击穿空气）3磁路为闭合回路，方向由N极出发，S极终结4电路不一定为回路，方向总是由高电势流向低电势相似点：两者在回路当中都符合基尔霍夫第一第二定律、欧姆定律。
5、什么是软磁材料什么是硬磁材料答：软磁材料磁能的储存能力低，磁滞回线较窄，且剩磁Br和矫顽力Hc都小；相对的硬磁材料对于磁能的储存能力高，剩磁Br和矫顽力Hc都小。
6、磁路的基本定律有哪些答：磁路欧姆定律、磁路基尔霍夫第一、第二定律7简述铁磁材料的磁化过程答：O→a为磁化曲线a→b→c为磁滞回线8、磁路计算的步骤是什么答：1、先将磁路进行分段2、先建立数学模型3、根据物理定律和模型列出对应的数学表达式4、联立方程求出未知量9、说明交流磁路与直流磁路的异同点答：同：都符合基尔霍夫定律异：交流磁路幅值随时间变化，具有一定频率，经过导体器件会产生磁滞损耗和涡流损耗；直流磁路幅值恒定不变，不会产生磁滞损耗和涡流损耗。
电机学课后 思考题 习题 答案
答： R1 和 X 1 分别为原边一相绕组的电阻和漏电抗， R2 和 X 2 分别为副边一相绕组的电阻和漏电 抗的折算值，上述四个参数为常数,其中 X 1 、 X 2 的大小分别反映了原、副绕组漏磁通的大小。 Rm 是 反映铁心损耗的等效电阻，称为励磁电阻， X m 是反映主磁通大小的电抗，称为励磁电抗，这两个参数 也是一相参数，当电源电压不变时， Rm 和 X m 近似为常数。
一次侧联结励磁电流为正弦波主磁通为平顶波可分解成基波和三次谐波磁通由于三相磁路独立二次侧三角形开口未闭合时三次谐波磁通在各相主磁路中流通其值较大在每相绕组中产生的三次谐波电动势也较大此时三角形开口处电压是每相三次谐波电动势的三倍所以开口电压较高
《电机学》各章练习题与自测题参考答案
第 1 章 思考题与习题参考答案
5
电动势平衡方程式。
答：一次绕组外加电源电压U1 时，一次绕组中有主电动势 E1 ，漏电动势 E1 （漏抗压降 jI1 X 1 ）， 电阻 R1 上的电压降 I1R1 ，方程式为 U 1 E 1 E 1 I1 R1 E 1 I1 (R1 jX1 ) ；二次绕组中有 主电动势 E 2 ，漏电动势 E 2 （漏抗压降 jI2 X 2 ），电阻 R2 上电压降 I2 R2 ，负载端电压为U 2 ，方程式 为 U 2 E 2 E 2 I2 R2 E 2 I2 ( R2 jX 2 ) 。
改变直流电压。
4. 答：因为变压器的效率很高，二次绕组容量很接近一次绕组容量，所以一次、二次额定容量按
相等设计。
5. 答：为了保证变压器输出电压波动在一定范围内，提高电能质量，应该适时对变压器进行调压。
变压器调压是通过改变高压绕组的匝数实现的，所以高压绕组引出若干分接头，它们接到分接开关上，
电机学课后习题答案第三章习题
答：B
6．一台他励直流发电机，额定电压为200伏，六极，额定支路电流为100安培，当电
枢为单叠绕组时，其额定功率为；当电枢为单波绕组时，其额定功率为。
A20W B40kW C80kW D120kW
答：D，B.
三、判断题
1．并励直流发电机转速上升0.2倍，则空载时发电机端电压上升0.2倍。（）
答：1.25倍。
二、选择题
1．把直流发电机的转速升高２０℅，他励方式运行空载电压为 ，并励方式空载电压为 ,则。
Ａ： = ，Ｂ： < ，Ｃ： > 。
答：B
2．一台并励直流电动机，在保持转矩不变时，如果电源电压U降为0.5 ,忽略电枢反应和磁路饱和的影响，此时电机的转速。
A：不变，B：转速降低到原来转速的0.5倍，C：转速下降，D：无法判定。
（1）Φ减少10% ，E亦减少10% ，为20V。
（2）励磁电流减少10%，由于磁路饱和，Φ减少不到10% ，E亦减少不到10% ，因此207V<E<230V。
（3）n增加20%，E亦增加20%，为276V。
（4）Φ减少10% ，n上升10% ， 。
五、计算题
1.设一台4kW、220V，效率 的两极直流电动机，电枢绕组为单叠绕组，槽数Q=18，每槽每层元件边数u=4,元件匝数 。试求：
解（1） N·m
（2）
A
V
w
N·m
（3） N·m
w
＝18602.13+87.6882×0.0896+1.2122×181.5
＝19557.7 w
（4）
（5）因为调速前后 不变，所以 不变
4．一台串励直流电动机UN＝220V，n＝1000r/m，IN＝40A，电枢回路电阻为0.5欧，假定磁路不饱和。
电机学第三章作业答案
3.1答：直流发电机工作时总是朝一个方向转动，磁极固定不动，所以每个磁极下的导体中流过的电流和电压方向恒定不变，当导体转到某一磁极下，导体经由换向片和电刷接触输出电能，又由于电刷和磁极相对静止，所以该磁极下的电刷上的电压极性恒定不变，故能发出直流电。
如果没有换向器，就不能把每个磁极下电枢上流过的方向不变的电流引出，电机不能发出直流电流。
3.2答：（1）直流电。
电刷与磁极同时旋转，这样就能保证电刷与磁极相对静止，这样电刷引出的还是与其对应磁极下的方向不变的电流，故发出直流电。
（2）交流电。
电刷与电枢同时旋转，电刷与磁极发生相对运动，电刷在N极和S极下不停的变换，这就导致电枢一会儿引出的时N极下的方向不变的电流，一会儿引出的时S极下的方向不变的电流，由于N极和S极下导体中的电流方向相反，所以，电刷引出的是交流电。
3.3答：直流电动机电刷两端接入直流电，换向器与电刷交替接触，这样就保证了所有导体转动时在每一个磁极下流过的电流方向不变，从而使得每一根导体产生的电磁转矩方向不变，电枢从而产生恒定转矩，拖动负载向一个方向转动。
3.5方向不变：①④⑤⑥方向交变：②③⑦3.6因为励磁绕组绕在电机的定子上，由其产生的励磁磁通与定子相对静止，所以不能产生感应电动势。
而电枢绕组绕在转子上，转子与定子做相对运动，电枢绕组切割励磁磁力线，产生感应电动势。
3.73.8电枢的几何中性线：相邻两主极间的中心线称为电枢的几何中性线换向器上的几何中性线：当元件轴线与主极轴线重合时，元件所接两片换向片间的中心线称为换向器上的几何中性线（电动势为零的元件所接的两换向片间的中心线称为换向器上的几何中性线）。
换向器上几何中性线由元件结构决定：对于对称元件，换向器上的几何中性线与主极轴线重合；对于非对称元件，换向器上的几何中性线偏离主极轴线一个角度，这个角度与元件不对成度相等；在实际电机中的位置：电刷的中心线上。
3.9解：（2）120524i Z y p ε=±== 1k y y ==21154y y y =-=-=-绕组展开图如下所示：n（3） 54141921=+=±=ξp z y i 921191=-==p k y k μ 9==k y y412=-=y y y绕组展开图如下所示：3.13 交轴电枢反应，无论是电动机还是发电机，不但使气隙磁场畸变，而且还具有去磁作用。
电机学第3章三相变压器思考题与习题参考答案
第3章三相变压器思考题与习题参考答案3.1 三相组式变压器和三相心式变压器的磁路结构各有何特点？在测取三相心式变压器的空载电流时，为什么中间一相的电流小于其它两相的电流？答：三相组式变压器的三相磁路彼此独立，互不关联，且各相磁路几何尺寸完全相同；三相心式变压器的三相磁路彼此不独立，互相关联，各相磁路长度不等，三相磁阻不对称。
在外加对称电压时，由于中间相磁路长度小于其它两相的磁路长度，磁阻小，因此，中间一相的空载电流小于其它两相的电流。
3.2 变压器出厂前要进行“极性”试验，如题3.2图所示，在U1、U2端加电压，将U2、u2相连，用电压表测U1、u1间电压。
设变压器额定电压为220/110V，如U1、u1为同名端，电压表读数为多少？如不是同名端，则读数为多少？答:110V，330V题3.2图极性试验图3.3 单相变压器的联结组别有哪两种？说明其意义。
答：有I，I0；I，I6两种。
I，I0说明高、低压绕组电动势同相位；I，I6说明高、低压绕组电动势反相位。
3.4 简述三相变压器联结组别的时钟表示法。
答：把三相变压器高压侧某一线电动势相量看作时钟的长针，并固定指向“0”点，把低压侧对应线电动势相量看作时钟的短针，它所指向的时钟数字便是该变压器的联结组别号。
3.5 试说明为什么三相组式变压器不能采用Y,y联结，而小容量三相心式变压器可以采用Y,y联结？答：因为三相组式变压器三相磁路彼此独立，采用Y，y联结时，主磁路中三次谐波磁通较大，其频率又是基波频率的三倍，所以，三次谐波电动势较大，它与基波电动势叠加，使变压器相电动势畸变为尖顶波，其最大值升高很多，可能危及到绕组绝缘的安全，因此三相组式变压器不能采用Y，y联结。
对于三相心式变压器，因为三相磁路彼此相关，所以，三次谐波磁通不能在主磁路（铁心）中流通，只能通过漏磁路闭合而成为漏磁通。
漏磁路磁阻很大，使三次谐波磁通大为削弱，主磁通波形接近于正弦波，相电动势波形也接近正弦波。
电机学 课后答案 第三章
3-1.已知某直流电动机铭牌数据如下，额定功率，额定电压，额kw P N 30=)(220v U N =定转速，额定效率，试求该电机的额定电流和额定输出转矩。
)/(1500m r n N =%87=ηN 解：电动机输出额定转矩T 2N 等于其输出功率除以其机械角速度；P N N ΩT 2N =/=/(===191(Nm)P N N ΩP N )602(N n πN N n P π260150021030603⨯⨯⨯π=/=30/0.87=34.48(kW)P 1P N ηN I N =/=34480/220=156.7(A)P 1U N3-2已知一直流发电机数据为：元件数S 和换向片K 均等于22，极对数p=2，右行单叠绕组。
（1）计算绕组各节距y k ,y 1,y,y 2；（2）列出元件连接次序表；（3）画出绕组展开图，磁极与电刷位置，并标出电刷的极性；（4）画出并联支路图，求支路对数a 。
解：（1）y k =1,y=y k =1取y 1=5，则y 2=y 1-y=5-1=4（2）元件联结次序表为：1—2—3—4—5—6—7—8—9—10—11—12—13—14—15—16—17—18—19—20—21—22—1（3）略.(4)并联支路图略：a=P=2。
3-3已知一台并励直流发电机，额定功率，额定电压，额定转速kW P N10=V U N 230=，电枢回路总电阻，励磁绕组电阻，一对电min /1450r n N =Ω=486.0a R Ω=215f R 刷上压降为2V。
额定负载时的电枢铁损耗，机械损耗。
求：W p Fe 442=W p m104=（1）额定负载时的电磁功率和电磁转矩；（2）额定负载时的效率。
解：（1）额定负载时电磁功率aNaN M I E P =)(55.4421523023010103A R U U P I I I f N N N f N aN =+⨯=+=+=)(7.2532486.055.442302V R I U E a aN N aN =+⨯+=++=所以)(3.1155.447.253kW I E P aN aN M =⨯==电磁转矩为)(4.74145011300260260m N n P P T N M N M N ⋅===Ω=ππ（2）额定负载时的效率为1P P N N =η)(842.11104442113001kW p p P P m M Fe =++=++=所以%4.84846.11101===P P N N 3-4设有一台他励直流发电机，额定转速，额定电压伏，额定m r n N /1000=230=U N 电流，励磁电流I f =3A，电枢电阻为(包括电刷接触电阻)1欧，励磁绕组电阻R f =50A I aN 10=欧，750r/min 时空载特性如下：试求发电机在额定转速时：（1）空载端电压；（2）满载的感应电动势；（3）若将此电机改为发电机，则额定负载时励磁回路应串入多大的电阻？（4）若整个电机的励磁绕组共有850匝，则满载时电枢反映的去磁磁动势为多少？解：空载端电压U 0=E 0,从n=750r/min 时的空载特性时的空载电动势)/(1000m r n N =为=258.7(V)750/1941000'00⨯==E n n E N 所以U 0=E 0=258.7(V)(2)满载时的感应电动势为E aN =U N +I aN R a =230+10=240(V)(3)改为并励发电机，励磁回路应串入电阻R s ：R s +R f =U N /I f =230/3所以R s =230/3-R f =26.7（欧）（4）已知额定转速时满载感应电动势E aN =240V，换算成n=750r/min 时的电动势为E aN ’=E aN n/n N =180V,由E aN ’从空载特性上可查得所须励磁电流为I f0=2.6A.因此电枢反应的去磁电流为If-If0=3-2.6=0.4A,电枢反应的去磁磁动势为0.4850=340A.⨯3-5设有一台并励直流发电机，当转速为1450r/min 时，测得的空载特性如下：电枢回路总电阻（包括电刷接触电阻）Ra=0.568欧,额定电枢电流为40.5A，当额定负载是电枢反映的去磁效应相当于并励绕组励磁电流的0.05A ,求该电机在额定转速为1450r/min ，额定电压为230V 时，并励电路电阻是多少？解：额定运行的情况下的电枢感应电动势为；)(253568.05.40230V R I U E a e e aN =⨯+=+=有空载特性曲线表格中求出，当=253V 时，I f0=1.82A 。
许晓峰《电机拖动》第三章习题
第三章变压器3.1 变压器是怎样实现变压的？为什么能变电压，而不能变频率？3.2 变压器铁心的作用是什么？为什么要用0.35mm厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成？3.3 变压器一次绕组若接在直流电源上，二次侧会有稳定的直流电压吗，为什么？3.4 变压器有哪些主要部件，其功能是什么？3.5 变压器二次额定电压是怎样定义的？3.6 双绕组变压器一、二次侧的额定容量为什么按相等进行设计？3.7 一台380/220V的单相变压器，如不慎将380V加在低压绕组上，会产生什么现象？3.8 为什么要把变压器的磁通分成主磁通和漏磁通，它们有哪些区别？并指出空载和负载时产生各磁通的磁动势？3.9 变压器空载电流的性质和作用如何，其大小与哪些因素有关？3.11 一台220/110V的单相变压器,试分析当高压侧加220V电压时，空载电流i0呈何波形？加110V时又呈何波形？若110V加到低压侧，此时i0又呈何波形？3.12 当变压器一次绕组匝数比设计值减少而其他条件不变时，铁心饱和程度、空载电流大小、铁损耗、二次侧感应电动势和变比都将如何变化？3.13 一台频率为60H z的变压器接在50H z的电源上运行，其他条件都不变，问主磁通、空载电流、铁损耗和漏抗有何变化？为什么？3.14 变压器的励磁电抗和漏电抗各对应于什么磁通，对已制成的变压器，它们是否是常数？当电源电压降至额定值的一半时，它们如何变化？这两个电抗大好还是小好，为什么？并比较这两个电抗的大小。
3.15 一台220/110V的单相变压器，变比k=N1/N2=2，能否一次绕组用2匝，二次绕组用1匝，为什么？3.16 变压器运行时电源电压降低，试分析对变压器铁心饱和程度、励磁电流、励磁阻抗和铁损耗有何影响？3.17 变压器制造时：①叠片松散、片数不足；②接缝增大；③片间绝缘损伤。
试分析以上几种情况对变压器铁心饱和程度、励磁电流和铁损耗有何影响？3.18 变压器负载时，一、二次绕组各有哪些电动势或电压降，它们产生的原因是什么？并写出电动势平衡方程式。
电机与拖动基础第三章答案
电机与拖动基础第三章答案第八章8 . 1 何谓同步电动机异步起动法?为什么同步电动机要采用异步起动法起动?答: 利用异步电动机的工作原理来起动同步电动机的方法,称为同步电动机的异步起动法。
同步电动机没有起动转矩,为了起动的需要,一般在转子磁极的极靴上装有类似于异步电动机的笼型绕组,称为起动绕组,利用起动绕组产生的电磁转矩来起动同步电动机,所以同步电动机要采用异步起动法起动。
8 . 2 为什么异步起动时,同步电动机转子励磁绕组既不能开路,又不能短路,而要串接约为励磁绕组电阻值的5 ～10倍的电阻?答: 同步电动机起动时转差率为s=1, 励磁绕组匝数很多,如果将励磁绕组开路,就会在其中感应出高电压,可能会危及设备和人身安全; 如果将励磁绕组短路, 会在其中产生较大电流, 对起动有不利影响,所以同步电动机起动时转子励磁绕组既不能开路,又不能短路,而要串接约为励磁绕组电阻值的5 ～10倍的电阻。
8 . 3 装在同步电动机磁极极靴中类似于感应电动机的笼型绕组有什么作用?答: 装在同步电动机磁极极靴中类似于感应电动机的笼型绕组作用有二:一是在起动时产生起动转矩;二是在同步电动机振荡时产生阻尼作用,使之能稳定运行。
8 . 4 何谓投励?投励的最佳时间在什么时候?为什么?答: 同步电动机起动时转子励磁绕组不接直流电源,而是串接电阻,等到转速上升到接近同步转速时才将励磁绕组接直流电源励磁,称为投励; 投励的最佳时间是在电动机转速上升到接近同步转速即亚同步转速时,约为同步转速95%左右时投励; 投励过早, 即在转速比较低时就投励,同步转矩有可能不能将电动机牵入同步,使起动失败; 投励过晚,使同步电动机异步运行时间增长,会使过流保护装置动作,主回路跳闸, 同步电动机断电停转,所以在转速上升到接近同步转速95%左右时投励为最佳。
8 . 5 为什么用变频器来起动同步电动机的时候要限制频率的上升率?答: 由1n =p f 160可知, 同步电动机定子磁场的同步转速与变频器输出频率成正比,如果变频器输出频率的上升率太大,即频率上升太快,则定子磁场的同步转速上升也很快,而转子是有惯性的, 转子转速跟不上定子磁场的同步转速而使起动失败, 所以用变频器来起动同步电动机的时候要限制频率的上升率。
直流电机的电力拖动作业题参考答案(第3章)
作业题参考答案一．思考题3.1 下图中箭头表示转矩与转速的实际方向，试利用电力拖动系统的动力学方程式说明在附图所示的几种情况下，系统可能的运行状态（加速、减速或匀速）。
(a) (b) (c) (d) (e)图3.50 题3.1图答： 由拖动系统的动力学方程式dt dnGD T T L em 3752=−可知：（a）减速（b）减速（c）加速（d）匀速（e）匀速3.2 在起重机提升重物与下放重物过程中，传动机构的损耗分别是由电动机承担还是由重物势能承担？提升与下放同一重物时其传动机构的效率一样高吗？答：3.3 试指出附图中电动机的电磁转矩与负载转矩的实际方向（设顺时针方向为转速n 的正方向）。
(a) (b)(c) (d)图3.51 题3.3图答： 对于图a em T >0 , L T >0,则有动力学方程式的符号规定：em T 顺时针方向，L T 为逆时针方向；电机工作于正向电动状态。
对于图b em T <0 , L T <0,则有动力学方程式的符号规定：em T 逆时针方向，L T 为顺时针方向；电机工作于正向回馈制动状态。
对于图c em T <0 , L T <0,则有动力学方程式的符号规定：em T 逆时针方向，L T 为顺时针方向；电机工作于反向电动状态。
对于图dem T >0 , L T >0,则有动力学方程式的符号规定：em T 顺时针方向，L T 为逆时针方向；电机工作于反向回馈制动状态。
3.4 根据电力拖动系统的稳定运行条件，试判断图3.52中A 、B 、C 三点是否为稳定运行点？图3.52 题3.4图答：根据电力拖动系统的稳定运行条件：可以得出：系统在A 点、B 点是稳定的； C 点是不稳定运行点。
3.5 一般他励直流电动机为什么不能直接起动？采用什么样的起动方法最好？ 答：直接起动时启动电流远远大于额定电流。
带来的危害：会带来很大的电流冲击，导致电网电压下降，影响周围其他用电设备的正常运行。
第三章课后答案解读
⑶
n=
UN 2
Ke? N
?
Ra KeKm?
2
N
110 ?T= 2 ?
0.068
0.1 ?T 0.068? 0.65
? 808.82 ? 2.26T
3.8 一台他励直流电动机的技术数据如下：PN=7.5kW，
UN=110V，IN=82A，nN=1500r/min，Ra=0.1 Ω，试计算出此电 动机的如下特性：
（2）若采用反接制动停车，要求最大制动转矩限制为 TM=1.9TN ，电枢回路应该串入多大的电阻？
（3）若采用能耗制动停车，要求最大制动转矩限制为 TM=1.9TN ，电枢回路应该串入多大的电阻？
答：
Ke?
N
?
UN
? I N Ra nN
=
220 ? 210 ? 1000
0.07 =0.2053
Km? N =9.55Ke? N ? 9.55? 0.2053=1.961
⑵
n1 =
UN Ke? N
?
Ra ? Rad1
KeKm?
2
N
?T=
110 ? 0.068
0.1+3 ?T 0.068? 0.65
? 1617.65 ? 70.14T
n2 =
UN Ke? N
?
Ra ? Rad 2
KeKm?
2
N
?T=
110 0.068
?
0.1+5 ?T 0.068? 0.65
? 1617.65 ? 115.38?T
3.8 一台他励直流电动机的技术数据如下： PN=7.5kW，
UN=110V，IN=82A，nN=1500r/min，Ra=0.1 Ω，试计算出此电 动机的如下特性：
《机电传动控制》(第四版 邓星钟)课后答案 [1]
![《机电传动控制》(第四版 邓星钟)课后答案 [1]](https://img.taocdn.com/s3/m/fd286c136edb6f1aff001f1e.png)
电动机的电流会迅速增加,如果时间稍长电机有可能会烧毁.
5.8 三相异步电动机断了一根电源线后，为什么不能启动？而在运行时断了一线，为什么
仍能继续转动？这两种情况对电动机将产生什么影响？
三相异步电动机断了一根电源线后，转子的两个旋转磁场分别作用于转子而产生两个
方向相反的转矩，而且转矩大小相等。故其作用相互抵消，合转矩为零，因而转子不能
③ 励磁功率Pf;
④ 额定转矩TN;
⑤ 额定电流时的反电势；
⑥ 直接启动时的启动电流；
⑦ 如果要是启动电流不超过额定电流的2倍，求启动
电阻为多少欧？此时启动转矩又为多少？
① PN=UNIaNηN
2200=110*IaN*0.8
IaN=25A
② Uf= RfIfN
速以上调节，调速特性较软，且受电动机换向条件等的
限制，调速范围不大，调速时维持电枢电压和电流步变，
属恒功率调速。
3.19直流电动机的电动与制动两种运转状态的根本区别何
在？
电动机的电动状态特点是电动机所发出的转矩T的方向
与转速n的方向相同.制动状态特点使电动机所发的转
矩T的方向与转速n的方向相反
习题与思考题
第三章
3.1 为什么直流电记得转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠压
而成？
直流电机的转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠加而成
是因为要防止电涡流对电能的损耗..
3.3 一台他励直流电动机所拖动的负载转矩 TL=常数，当电
枢电压附加电阻改变时，能否改变其稳定运行状态下电
枢电流的大小？为什么？这是拖动系统中那些要发生
定电流和转矩。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3.6、说明下列情况下无载电动势的变化: （1）每极滋通减少10%，其他不变。 （2）励磁电流增大10%，其他不变。 （3）电机转速增加20%，其他不变。 答：根据直流电机感应电动势与主磁通的大小成正比，与电 机转速成正比的关系，可得出以下结论: (1)每极磁通减小10%，其他不变时，感应电动势减小10%; (2)励磁电流增大10%，其他不变时，假定磁路不饱和，则每 极磁通量增大10 %，因此感应电动势增大10%; (3)电机转速增加20%，其他不变时，感应电动势增加20%。 3.7、主磁通既链着电枢绕组又链着励磁绕组，为什么却只在 电枢绕组里产生感应电动势? 答：直流电机运行时，主磁通相对于励磁绕组是静止 的，所以在励磁绕组中不会产生感应电动势。由于电枢在旋转，主 磁通与电枢绕组之间有相对运动，所以会在电枢绕组中产生感应 电动势。
3.3、直流电机铭牌上的额定功率是指什么功率? 答：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。 3.4、直流电机磁路包括哪几部分?磁路未饱和时，励磁磁通势生要 消耗在哪一部分? 答：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。 3.5、填空。 (1)直流电机单叠绕组的支路对教等于主磁极对数，单波绕组 的支路对数等于1 (2）为了使直流电机正、负电刷间的感应电动势最大，只考虑 励磁磁场时，电刷应放里在 对准主磁极中心线换向器的表面_。
3.9、如何改变他励直流发电机的电枢电动势方向?如何 改变他励直流电动机空载运行时的转向? 答：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。 3.10、电磁功率代表了直流发电机中的哪一部分功率? 答：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。 3.11、一台他励直流发电机由额定运行状态转速下降到原来的0%， 而励磁电流、电枢电流都不变，则 A.Ea降到原来的60% B.T下降到原来的60% C.Ea和T都 下降到原来的60% D.端电压下降到原来的60% 答：直流电机的感应电动势与每极磁通量成正比，与电机转速成正 比。当励磁电流、电枢电流都不变时，每极磁通量不变，当转速下 降到原来的60%时，Ea也下降到原来的60%，故选择A
3.13、他励直流电动机的电磁功率指什么? 答：他励直流电动机的电磁功率指的是由电功率转化为机械功率 的这部分功率。 3.15、他励直流电动机运行在额定状态，如果负载为恒转矩 负载，减小磁通，电枢电流是增大、减小还是不变? 答：他励直流电动机的电磁转矩要和负载转矩平衡。当负载为恒 转矩负载时，电磁转矩不变，因电磁转矩的大小与主磁通的大小成正 比，与电枢电流大小成正比，因此减小磁通，将使电枢电流增大。 3.17、改变并励直流电动机的极性能否改变它的转向?为什么？ 答：并励直流电动机的电枢绕组与励磁绕组并联，改变电源的 极性，电枢电流和励磁电流同时改变方向，主磁场极性改变，根据 T= CtΦIa，当Φ和Ia同时改变方向时，电磁转矩T仍维持原来的方向不 变。因此，改变并励直流电动机电源的极性不能改变电机的旋转方 向。 3.18、改变串励直流电动机电源的极性能否改变它的转向?为什么? 答：串励电动机的电枢与励磁绕组串联。改变电源极性将使电 枢电流和励磁电流的方向同时改变，主磁通也改变方向。根据T= CtΦIa可知，当Φ和Ia同时改变时，T的方向仍保持不变。所以改变串 励直流电动机电源的极性不能改变电机的旋转方向。
3.1、换向器在直流电机中起什么作用? 答：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。 3.2、直流电机的主磁极和电枢铁心都是电机磁路的组成部 分，但其冲片材料一个用薄钢板，另一个用硅钢片，这是为什么? 答：在直流电机中，励磁绕组装在定子的主磁极上。当励磁绕组 通人直流励磁电流并保持不变时，产生的主磁通相对于主磁极是静止 不变的，因此在主磁极中不会产生感应电动势和感应电流(即涡流)， 就不会有涡流损耗，所以主磁极材料用薄钢板.但是转动着的电枢绕 组却与主磁通之间有相对运动，于是在电枢铁心中会产生感应电动势 和感应电流(即涡流)，产生涡流损耗；另外，电枢中还会产生因磁通 交变形成的磁滞损耗。为了减少电枢铁心损耗，常用而又行之有效的 办法就是利用硅钢片叠装成直流电机的电枢铁心。为了进一步减小涡 流损耗，把硅钢片表面涂上绝缘漆.
3.8、指出直流电机中以下哪些量方向不变，哪些量是交变的: (1)励磁电流，(2)电枢电流;(3)电枢感应电动势;(4)电枢元件感应 电动势;(5)电枢导条中的电流；(6)主磁极中的磁通;(7)电枢铁心中 的磁通。 答：(1)励磁电流是直流电流，不交变; (2)电枢电流指的是电刷端口处的总电流，为直流电流，不交变； (3)电枢感应电动势指的是电刷端口处的总感应电动势，为直流电动 势，不交变; (4)电枢元件有效导体不断交替切割N极磁力线和S极磁力线，产生感 应电动势为交流电动势; (5)电枢导条中的电流为交变电流，对发电机而言，导条中的交变感 应电动势经换向器、电刷、外电路构成闭合回路，形成电枢导条交流 电流;对电动机而言，电枢端电流经电刷、换向器进入电枢导条，形 成交变电流; (6)励磁绕组通入直流励磁电流形成主磁通，主磁极中的磁通不交变; (7)主磁通本身不交变，但电枢铁心的旋转使得电枢铁心中的任意一 点都经历着交变的磁通，所以电框铁心中的磁通为交变磁通。
ห้องสมุดไป่ตู้