《电机与拖动》作业及答案

《电机与拖动》
一、单项选择题(只有一个选项正确，共2道小题)
1．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
2. 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
二、判断题(判断正误，共4道小题)
3. 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
4. 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
5. 铁芯叠片越厚，铁耗越小。

正确答案：说法错误
6. 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
三、主观题(共2道小题)
7. 何谓饱和现象？电机的磁路为什么会出现饱和现象?饱和对电机运行性能有何影响？
参考答案：
答：电机磁路由铁心部分和空气隙部分组成，当铁心的B达到一定程度后，铁心部分的磁压降开始不能忽略，此时随着励磁磁动势的增加，主磁通的增加渐渐变慢，电机进入饱和状态。

由于饱和现象的存在，使电机设计时对H和B的值不能取得过高，材料利用率受到限制，激磁电流需要增大。

8. 电机和变压器的磁路常用什么材料制成，这类材料应具有哪些主要特性？
试比较交流磁路和直流磁路的异同点。

参考答案：
答：电机和变压器的磁路常用导磁性能好的铁磁材料制成。

直流磁路磁通不随时间变化，无磁滞、涡流损耗，也不会在无相对运动的导体中感应电势；而交流磁路磁通随时间变化，会在铁心中产生磁滞、涡流损耗，并在其交链的导体中感应电势
电机与拖动I第2次作业
一、单项选择题(只有一个选项正确，共2道小题)
1. 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
2. 一台四极直流发电机，单迭绕组，额定功率为20kW，现将其改接为单波绕组，则电机的额定功率为（）
(A) 减少一半
(B) 保持不变
(C) 增大一倍
(D) 增大二倍
正确答案：B
二、判断题(判断正误，共1道小题)
3. 直流电机工作在任何运行状态下，感应电动势总是反电动势。

正确答案：说法错误
三、主观题(共9道小题)
4. 为什么直流电机能发出直流电？如果没有换向器，直流电机能不能发出直流电流？
参考答案：
答：直流由于换向器的作用，使电刷短接的元件始终切割相同磁极，感应电势在电刷两端不变，故直流机能发出直流电。

如果没有换向器，直流机不能发出
直流电，而只能发出交流电。

5. 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。

6. 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Tem、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U
a
电能，电动机从电能转化为机械能。

7. 直流电机的励磁方式有哪几种？每种励磁方式的励磁电流或励磁电压与电枢电流或电压有怎样的关系？
参考答案：
答：直流电机励磁方式有四种：
1)他励－励磁电流由独立电源供给，与电枢电流无关；
2)并励－励磁绕组与电枢并联，励磁电压等于电枢电压；
3)串励－励磁绕组与电枢串联，励磁电流等于电枢电流；
4)复励－既有串励绕组又有并励绕组，按两绕组磁动势方向的异同分类：积复励（串、并励磁动势同向）、差复励（串、并励磁动势反向）。

8. 一台四极单迭绕组的直流电机。

1) 如果取出相邻的两组电刷，只用剩下的两外两组电刷是否可以？对电机性能有何影响？端电压有何变化？此时发电机能供给多大的负载（用额定功率的百分数表示）；
2)如果有一元件断线，电刷间的电压有何变化？电流有何变化？
3)若只用相对的两组电刷是否能够运行？
4)若有一极失磁，将会产生什么后果？
参考答案：
答：（1）对于四级单迭绕组直流电机，如果取出相邻的两组电刷，用另外剩下的两组电刷仍然可以运行，并联支路数由原来的4变为了2，其中一条支路是原来的，另一条由原来的三条支路串联组成。

两条支路的电动势相等，故端电压不变。

但两条支路的电阻不一样，为使任何一条支路不过载，电阻小的支路只能供给1/3的额定电流，可见，此时电机只能供给1/3的额定负载。

(2)如果有一元件断线，使原来并联支路数由4变成3，电刷间电压不变，负载能力变为原来的75％。

（3）若只用相对两组电刷不能运行，此时等效电路为两条并联支路且感应电势互相抵消，使端电压为零，电机不能运行。

（4）若有一极失磁，则每极下磁通不等，故在每极下导体中感应电势也不等，这样各并联支路产生的总感应电势不等，形成环流，由于电机绕组电阻很小，环流将很大，使电机过热。

9. 试判断下列情况下，电刷两端电压性质：
1) 磁极固定，电刷与电枢同时旋转：
2) 电枢固定，电刷与磁极同时旋转。

参考答案：
答：（1）电刷两端的是交流电压：
（2）电刷两端的是直流电压。

10. 用单波绕组代替单迭绕组时，若导体数和其他条件均不变，电机额定容量有
无改变？例如一台六极电机原为单波绕组，如果改成单迭绕组，保持元件数和元件匝数不变，问电机额定容量会不会改变？其它额定量要不要改变？
参考答案：
答：用单波代单迭时，其它条件均不变，则电机额定容量不会变化，因为每个元件的感应电势、负载能力均不变，所以改变接法之后电机容量不变。

如一台六极电机由单波改为单迭，保持元件数和元件匝数不变，则电机额定容量不变，额定电压变成原来1/3，额定电流变为原来的3倍，其它的额定量不变。

这是因为每个极下绕组产生的感应电势和每根导体内流过的电流并没有改变。

11. 一台并励直流发电机，电动机的额定数据为：额定功率25kW，额定电压230V，额定转速1455r/min，励磁电阻130Ω，电枢电阻0.15Ω；带额定负载时杂散损耗为3.8％PN，铁耗582W，机械损耗305W，求发电机额定负载时：（1）电磁功率与电磁转矩；（2）输入功率；（3）效率。

参考答案：
,
,
12. 一台并励直流电动机的额定数据如下:PN=17KW,UN=220V,nN=3000r/m,IN=88.9A,电枢回路电阻 ra=0.0896Ω，励磁回路电阻Rf=181.5Ω，若忽略电枢反应的影响，试求：
1)电动机的额定输出转矩；
2)在额定负载时的电磁转矩；
3)额定负载时的效率；
4)在理想空载（Ia=0）时的转速；
5)当电枢回路串入一电阻R=0.15Ω时，在额定转速时的转矩。

参考答案：
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T
em 不变，所以I
a
不变
电机与拖动I第3次作业
一、单项选择题(只有一个选项正确，共2道小题)
1. 直流电动机的机械特性描述的是（）之间的关系。

(A) 速度与电压
(B) 速度与电流
(C) 转矩与电压
(D) 转矩与速度
正确答案：D
解答参考：
2. 并励电动机在运行时励磁绕组断开了，电动机将（）
(A) 飞车
(B) 停转
(C) 可能飞车，也可能停转
(D) 正常运行
正确答案：C
解答参考：
二、判断题(判断正误，共2道小题)
3. 直流电动机采用反接制动快速停车时，机械特性位于第二象限。

正确答案：说法正确
解答参考：
4. 他励直流电动机降低电源电压属于恒转矩调速方式，因此只能拖动恒转矩负载运行
正确答案：说法错误
解答参考：
三、主观题(共4道小题)
5. 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。

试求：
（1）当Ia＝20A时，电动机的转速及电磁转矩？
（2）如果电磁转矩保持上述值不变，而电压减低到110V，此时电动机的转速及电流各为多少？
参考答案：
解：V
（1）,
所以
Ｎ·m
（2）串励且转矩保持不变，所以不变，不变
＝20 A
6. 一台直流他励电动机拖动一起重机械，电动机的额定数据为：额定功率PN=21kw，额定电压UN=220V,额定电流IN=110A,额定转速nN=1500r/min,电枢电阻（不包括电刷接触压降）；带额定位能性恒转矩负载，不计电枢反应的影响，求：
1)以750r/m转速提升重物时，电枢电路应串入多大的电阻？
2)以200r/m的转速下放重物，有几种方式，所需的参数各为多少？
参考答案：
（2）方式一：电枢回路串电阻。