3版胡幸鸣《电机及拖动基础》思考题与习题解答
电机与拖动思考题与习题的解答汇总
附录:第2章思考题及答案2-1 直流电机的主要部件是什么？各有什么作用？答：直流电机的主要包括定子、转子定子部分：包括主磁极、换向磁极、机座、电刷装置1）主磁极：建立主磁通，包括：铁芯：由低碳钢片叠成绕组：由铜线绕成2）换向磁极：改善换向，包括：铁芯：中大型由低碳钢片叠成。
小型由整块锻钢制成。
绕组：由铜线绕成。
3）机座：固定主磁极、换向磁极、端盖等，同时构成主磁路的一部分，用铸铁、铸钢或钢板卷成。
4）电刷装置：引出（或引入）电流，电刷由石墨等材料制成。
转子部分：包括电枢铁芯、电枢绕组、换向片1）电枢铁心：构成主磁路，嵌放电枢绕组。
由电工钢片叠成。
2）电枢绕组：产生感应电动势和电磁转矩，实现机—电能量转换。
由铜线绕成。
3）换向片：换向用，由铜线围叠而成。
4）2-2 在直流电机中，为什么要用电刷和换向器，它们起到什么作用？答：在直流发电机中，电刷和换向器起到整流的作用，将电枢绕组中的交流电整流成出线端的直流电。
直流发电机中，起到逆变的作用，将端口的输入的直流电变成电枢绕组中的交变电流。
2-3 直流发电机是如何发出直流电的？如果没有换向器，直流发电机能否发出直流电？答：直流发电机电枢绕组内的感应电动势实为交变电动势(如题图2-3所示瞬间以导体a为例)，电枢绕组的a导体处于N极底下，由“右手发电机”定则判得电动势方向为⊙，转半圈后，处于S极下，电动势方向变为⊕，再转半圈，又回到原来位置，电动势又为⊙。
，它通过换向装置后，才把电枢绕组的交流变为外电路的直流。
换向装置的结构特点是电枢绕组尽管旋转，而A、B电刷固定不转（电刷与磁极相对静止），且A刷恒与N极下导体相连，B刷恒与S极底下导Array体相连），则由A刷引出的电动势方向恒为⊙（流出），若定义为正极，则Ｂ刷引出的电动势方向恒为⊕(流入)，为负极，因此，由Ａ，Ｂ两刷得到的就是直流。
由上分析可知，由于内电路的交流是通过换向装置后才变为外电路的直流，故没有换向装置就不行。
3版 胡幸鸣《电机及拖动基础》思考题与习题解答
3版胡幸鸣《电机及拖动基础》思考题与习题解答3版胡幸鸣《电机及拖动基础》思考题与习题解答《电机及拖动基础》（3版）浙江机电职业技术学院胡幸鸣主编思考题与习题答疑第一章直流电机1-1在直流电机中，电刷之间的电动势与电枢绕组某一根导体中的感应器电动势有何相同？解：前者是方向不变的直流电动势，后者是交变电动势；前者由多个电枢元件（线圈）串联而成，电动势相对后者的绝对值要大。
1-2如果将电枢拖装配在定子上，磁极上装在转子上，则换向器和电刷应当怎样置放，就可以并作直流电机运转？解：换向器放置在定子上，电刷放置在转子上，才能作直流电机运行1-3直流发电机和直流电动机中的电磁转矩t有何区别？它们就是怎样产生的？而直流发电机和直流电动机中的电枢电动势，ea又有何区别？它们又就是怎样产生的？解：直流发电机的电磁转矩t是制动性质的，直流电动机的电磁转矩t是驱（拖）动性质的，它们都是由载流导体在磁场中受到的电磁力，形成了电磁转矩；直流发电机的电枢电动势ea大于电枢端电压u，直流电动机的电枢电动势ea小于电枢端电压u，电枢电动势ea都是运动导体切割磁场感应产生的。
1-4直流电机存有哪些主要部件？各起至什么促进作用？解：直流电机的主要部件有定子：主磁极（产生主极磁场）、机座（机械支撑和导磁作用）、换向极（改善换向）、电刷（导入或导出电量）；转子：电枢铁心（磁路的一部分，外圆槽中安放电枢绕组）、电枢绕组（感应电动势，流过电流，产生电磁转矩，实现机电能量转换）、换向器（与电刷一起，整流或逆变）1-5直流电机里的换向器在发电机和电动机中各起至什么促进作用？解：换向器与电刷滑动接触，在直流发电机中起整流作用，即把线圈（元件）内的交变电整流成为电刷间方向不变的直流电。
在直流电动机中起逆变作用，即把电刷间的直流电逆变成线圈（元件）内的交变电，以保证电动机能向同一个方向旋转。
1-6一台直流发电机，pn?145kw,un?230v,nn?1450r/min,求该发电机额定电流。
电机与拖动基础(第3版 - 习题解答)
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 (15)第五章变压器 (30)第六章交流电机的旋转磁场理论 (41)第七章异步电机原理 (43)第八章同步电机原理 (50)第九章交流电机拖动基础 (60)第十章电力拖动系统电动机的选择 (72)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tΦN 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回路，也可以说电路是电流所流经的路径。
磁路与电路之间有许多相似性，两者所遵循的基本定律相似，即KCL：在任一节点处都遵守基尔霍夫第一定律约束；KVL：在任一回路中都遵守基尔霍夫第二定律；另外，磁路与电路都有各自的欧姆定律。
电机拖动：思考题与习题的解答
附录:第1章 思考题及答案1-1 变压器的电动势的产生原理是哪一个定律？说明其原理。
答：变压器的电动势的产生原理是法拉第电磁感应定律，即设N 匝线圈处在磁场中，它所交链的磁链Φ⋅=N ψ,当磁链ψ发生变化时，会产生电场，并在线圈内产生感应电动势。
即：dtd dt d Ne ψ-=Φ-= 1-2 根据功能与用途，电机可以分为哪几类？答：根据功能与用途电机可以分为：动力电机和控制电机。
动力电机又分为：静止的电机（变压器）和旋转电机（直流电机和交流电机）。
控制电机是信号转换和信号传递的装置，容量和体积一般都比较小，在自动控制系统中常用于检测、放大、执行和校正等元件。
1-3 一个电力拖动系统的组成有哪些组成部分，各部分的作用是什么？答：电力拖动系统包括：电动机、传动机构、生产机械、控制设备和电源等组成。
生产机械是执行某一生产任务的机械设备，是电力拖动的对象；电源给动力机构——电动机以及控制设备提供电能，电动机把电能转换为机械能，通过传动机构经过中间变速或变换运动方式后，拖动生产机械工作；控制设备是由各种控制电机、电器、电子元电机 动力电机控制电机直流电机 交流电机静止电机：变压器旋转电机件及控制计算机组成，用以控制电动机的运动，实现对生产机械运动的自动控制。
1-4 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：全电流定律：电生磁的定律，实现电磁转换；电磁感应定律：磁生电的定律，电磁转换；电磁力定律：电磁产生运动的定律，电动机原理。
1-5 如果感应电势的正方向与磁通的正方向符合左手螺旋关系，则电磁感应定律应写成dtd Ne Φ=，试说明原因。
答：应为电磁感应定律的描述是感应电动势的正方向与磁通方向符合右手螺旋关系时：dtd Ne Φ-=，即电动势总是阻碍磁通的变换。
因此当感应电动势的正方向与磁通方向符合右左手螺旋关系时，则产生的感应电动势为：dt d N e Φ=。
第1章 练习题题解及答案1-1 在求取感应电动势时，式dt di L e L -=、式dt d e L ψ-=、式dtd Ne L Φ-=,以及Blv e =等式中，哪一个式子具有普遍的形式？这些式子分别适用什么条件？解：式dtd e L ψ-=是普遍的形式，此时是在感应电动势的正方向与磁链的正方向符合右手螺旋关系条件下； 式dtdi L e L -=适用于自感电动势，表示由于线圈中电流i 的变化使由i 产生的交链该线圈的磁链发生变化时所产生的电动势； 式dtd Ne L Φ-=适用于线圈所有N 匝的磁通相同，均为Φ时，即Φ=N ψ的情况； 式Blv e =适用于运动电动势，且B 、l 、v 三者相互垂直，且符合右手定则。
《电机原理及拖动基础》习题参考答案[最新]
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教 材《电机原理及拖动基础》方荣惠 邓先明 上官璇峰 编著中国矿业大学出版社，2001，12习题参考答案第一章 第二章 第三章 第四章 第五章第六章 第七章 第八章 第九章第一章1-5 解：cm /A 98H ,T 1002.0002.0AB ====φ（1） F=Hl=98A/cm ⨯30cm=2940A;I=F/N=2940/1000=2.94A.(2) 此时，F 总=H 铁l 铁+H δδ其中：H 铁l 铁=98A/cm ⨯29.9cm=2930.2A;H δδ=δ⨯B/μ0=0.001/(4π⨯10-7)=795.8A;所以：F 总=2930.2+795.8=3726A1-6 解：（1）;5.199sin Z x ;1407.0200cos Z r 2005.0100Z 1111111ΩϕΩϕΩ===⨯====（2）;66.8sin Z x ;55.010cos Z r 1010100Z 1221222ΩϕΩϕΩ===⨯====1-7 解：每匝电势为：匝744884.036N ;V 4884.00022.05044.4f 44.4e m 1===⨯⨯==φ 第二章2-13 解：作直线运动的总质量为：Kg 63966.128022m )1m m (2m =⨯⨯+++⨯=总转动惯量为：22L kg 63964D m m J ⋅=⨯==总ρ系统折算后总转动惯量为：2M 2m L eq mkg 74.49J i J J 2J J ⋅=+++=总负载静转矩为：Nm127792/D g )Hq m (T 2L =⨯⨯+=折算后负载转矩为：Nm 710i T T L'L ==η电动机转速加速度等于：5.95dtdvD 60i dt dn idtdnm ===π由运动方程的启动转矩：Nm 4.12075.9555.974.49710dt dn 55.9J T T eq 'L k =⨯+=+=第三章3-12 解：因为：n 60NpE a φ=（1）单叠：a=2；6004.02602N 230⨯⨯⨯⨯=；N=5750。
电机与拖动基础第三版课后习题答案
1-1.在直流电动机的电枢绕组中为什么也有感应电动势其方向与电流方向有什么关系在直流发电机空载即电枢电流为零时，是否电磁转矩为什么答：不管有没有外部电源，只要是电枢绕组磁通发生变化，均会产生感应电动势。
虽然直流电动机通入直流电以后才会旋转，但是在旋转过程中电枢绕组同样会切割定子磁场磁力线，符合电磁感应原理（楞次定律/右手定则）就会在电枢中感应出电动势。
就是这个电势抵消部分外加电源电压，抑制了直流电动机电流，它与电流方向相反。
如果没有这个感应电动势，电动机电流就=直流电源电电压/电枢绕组的直流电阻，这时候电枢绕组只是相当于一个发热的电阻丝。
直流发电机空载时没有电流，则电磁转矩为零。
因为 f=Bli i=0 则f=0,电动机和发电机只是工作状态不同。
1-2.直流电机机座中的磁通是恒定不变还是大小正负交变还是旋转的而电枢铁芯中的磁通又是什么性质答：机座（定子磁极）中的磁通是大小方向保持不变的。
电枢铁芯中的磁通在空间上是不变的，相对转子是旋转的，也可以理解为正负交变的，不同电机不同。
1-3. 直流电机的电枢铁芯为什么必须采用硅钢片迭成而机座和主磁极可以采用整块的铁为什么有的主磁极也采用薄钢板迭成答：电枢铁芯旋转，电枢铁芯内的磁场是交变的，为了减小铁耗，故要用硅钢片迭成。
机座和主极中的磁场是恒定的，故可采用整块的铁。
但是，由于电枢齿槽的影响，电枢旋转时主磁极极靴表面磁场发生脉动，引起附加损耗，为了降低表面损耗，主磁极有时采用薄钢板迭成1-4. 直流电机各个主磁极的励磁线圈为什么都互相串联成一条支路而不采用并联的方式答：这是电机制造工艺方便考虑，励磁线圈串联接法，绕组是头尾相接，这样只需要用一根线连接，电机内部空间有限，对大电机及多极电机更显优点，因为这种电机励磁线圈导线都较粗一般都是用矩形线。
小容量电机励磁线圈串联并联就无所谓了。
1-5. 什么是电机的可逆原理接在直流电源上运行的直流电机，如何判别它是运行在发电状态还是运行在电动状态答：从原理上讲,一台直流电机既可作为电动机,把电能转换为机械能,也可作为发电机,把机械能转换为电能，这就是其可逆性。
电机与拖动--- 学习、思考与习题解答
第一章 变压器1-1 变压器是根据什么原理工作的？它有哪些主要用途？解：变压器是根据电磁感应原理工作的，它主要有变压、变流、变换阻抗的作用。
可作为电力变压器、仪用互感器、电子线路中的电源变压器等。
1-2 变压器的主要组成部分是什么？各部分的作用是什么？解：变压器的主要组成部分是铁心和绕组。
铁心是变压器的磁路，绕组是变压器的电路。
1-3 变压器的铁心为什么要用硅钢片叠成？为什么要交错装叠？解：铁心作为变压器的磁路，应该是用导磁性能好的硅钢片叠成，交错装叠的目的是使各层磁路的接缝互相错开，以减小接缝处的气隙和磁路的磁阻，从而减小励磁电流，提高运行时的功率因数。
1-4 一台三相变压器，已知S N =5600k V ·A,U IN /U 2N =10kV/3.15kV,Yd11联结，试求：一次、二次绕组的额定相电流。
解：A U S I I N N N N 33.32310103105600333111=⨯⨯⨯===ϕ A U S I I NNNN 60.59231015.3310560033333222=⨯⨯⨯===ϕ1-5 变压器主磁通和漏磁通的性质和作用有什么不同？在等效电路中如何反映它们的作用？解：变压器主磁通Φ通过铁心闭合，同时交链一次、二次绕组，并产生感应电动势Ｅ1和Ｅ2，如果二次绕组与负载接通，则在电动势作用下向负载输出电功率，所以主磁通Φ起着传递能量的媒介作用；另有一小部分漏磁通主要由非磁性材料（空气或变压器油等）形成闭路，只与一种绕组交链，虽感应漏电动势，但不参与能量传递。
在等效电路中， X m 是反映主磁通磁化能力的励磁电抗，r m 是反映主磁通交变时产生铁耗对应的励磁电阻；X 1或X ’2是反映漏磁通对应的漏电抗。
1-6 一台单相变压器，额定电压为220V/110V ，如果不慎将低压侧误接到220V 的电源上，对变压器有何影响？解：如果不慎将低压侧误接到220V 的电源上，则电压上升，磁通上升，空载电流增加的比例更大，大于额定电流，变压器绕组过热将“烧”掉。
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。
电机与拖动复习答案(胡幸鸣)
23、下列结构部件中属于直流电动机旋转部件的为 （BC ） A．主磁极 B．电枢绕组 C．换向器 D．电刷 24、直流电动机电枢反应的结果为 （ ABCD ） A．总的励磁磁势被削弱 B．磁场分布的波形发生畸变 C．与空载相比，磁场的物理中性线发生偏移 D．物理中性线逆旋转方向偏移 25、直流电动机中影响换向的因素应该是
11、△接法的三相异步电动机,若误接为Y接法使用,那么 在拖动的负载转矩不变的情况下,其铜损耗和温升将会 ( C ) A.减小 B.基本不变 C.增加 12、三相异步电动机要保持稳定运行,则其转差率S应该 ( A )
A、小于临界转差率 B等于临界转差率 C.大于临界 转差率 13、把运行中的异步电动机三相定子绕组出线端的任意 两相与电源接线对调,电动机的运行状态变为 ( C ) A.反接制动 B.反接运行 C.先是反接制动随后是反 转运行 14、绕线式电动机转子串电阻调速属 ( A ) A.改变转差率调速 B.变极调速 C.变频调速
（ABCD） A．电抗与电枢反应 C．电枢反应与机械
B．电抗与物理化学 D．前面三个答案都正确
26、影响直流电机换向的电磁因素主要有 （ ABC ） A．电抗电势 B．电抗电势以及电枢反应电势 C．电枢反应电势 D．电源电压波动以及电枢绕组的电势 三、问答题 1、写出直流电动机电磁转矩的公式，并说明什么因素决
T a
2、怎样改变直流发电机的电动势与电磁转矩的方向？ 电动势E C n 改变励磁电压或转速中的任一个方向即可，但 不能同时改变；电磁转矩 T C I ，改变励磁电压或转速 中的任一个方向即可，但不能同时改变。 3、换向器与电刷的作用是什么？ 直流电机内部元件流的是交流；所以直流电动机电刷 把外部供给的直流电引到换向器上，通过换向器上换 向片的旋转，转换到元件上的为交流电；直流发电机 内部发的是交流电，引到换向器的换向片上，旋转的 换向器通过电刷把内部的交流转换外部的直流电。
电机与拖动(第3版)(附微课视频)第2章
第2章 思考题与习题答案1．什么叫变压器？变压器的基本工作原理是什么？答：变压器是用来改变交流电压大小的电气设备。
变压器的基本工作原理是根据电磁感应原理，把某一等级的交流电压变化成频率相同的另一等级的交流电压，以满足不同负载的需要。
2．有一台三相变压器，S N = 5 000kV ·A ，U 1N /U 2N = 10.5kV/6.3kV ，Y ，d 连接，求一次、二次绕组的额定电流。
解：I 1N =⨯⨯⨯==A U S N N 331105.1031050003274.93A I 2N =⨯⨯⨯==A U S N N 332103.63105000391.64A3．一台单相变压器U 1N /U 2N = 220V/110V ，如果不慎将低压侧误接到220V 的电源上，变压器会发生什么后果？为什么？答：高压端电压U 1N = U 2×N 1/ N 2=220×220／110 =440V ，比220 V 高很多，将容易使绝缘击穿，变压器损坏。
4．不用变压器来改变交流电压，而用一个滑线电阻来变压，问：（1）能否变压？（2）在实际中是否可行？答：（1）不能升压，但可以降压。
（2）在小电流的情况下，可降压，但大电流时降压电阻功率损耗很大，一般不采用，升压不可行。
5．某低压照明变压器U 1=380V ，I 1=0.263A ，N 1=1 010匝，N 2=103匝，求二次绕组对应的输出电压U 2和输出电流I 2。
该变压器能否给一个60W 且电压相当的低压照明灯供电？ 答： U 2= U 1×N 2/ N 1=380×103/1010≈38 VI 2= I 1×N 1/ N 2=0.263×1010/103≈2.58 A ，P=UI=380×0.263=89VA （或60w 灯的电流I 2’= P/U=60/38=1.7A ＜2.58A ）所以，可以给60 w 且电压相当的低压照明灯（功率因数=1）供电。
电机与拖动(第3版)(附微课视频)第7章
第7章思考题与习题答案1．电力拖动系统中电动机的选择主要包括哪些内容？答：电力拖动系统中电动机选择的主要内容包括电动机的系列、结构形式、电动机的额定参数以及电动机的质量性能等。
2．电动机的温升、温度以及环境之间的温度之间是什么关系？电机铭牌上温升值是指什么？答：电动机的温升与铜耗,铁耗和机械损耗有关。
电动机铭牌上的温升值其含义是电动机绝缘许可的最高温度。
电动机的温升、温度以及环境温度三者之间是刚工作时电动机的温度与周围介质的温度之差很小，热量的发散是随温度差递增的，少量被发散法到空气中，大量被空气吸收。
因而温度升高的较快，随着电动机温度逐渐升高，被电动机吸收的减少,而发散到空气中的热量增加。
3．Y2系列三相异步电动机采用的绝缘材料容许的温升是多少？若使用B级绝缘材料时电动机的额定功率为P N，则改用F级绝缘材料时该电动机的额定功率将怎么变化？答：Y2系列三相异步电动机采用的绝缘材料容许的温升是90℃；若使用B级绝缘材料时电动机的额定功率为P N，则改用F级绝缘材料时该电动机的额定功率将降低。
4．电动机的发热有什么规律？答：电动机工作过程中，各部分产生的损耗转变成热能，其中一部分被电动机本身吸收，使电动机温度升高，其余部分通过电动机的表面散发到周围介质中。
5．电动机的额定功率主要由什么决定？对于功率较大的电动机，应使用高的还是比较低的电压等级？答：电动机额定功率主要由电动机的允许温升、电动机的过载能力和电动机的起动能力等质量性能指标决定。
对于功率较大的电动机，应使用高电压等级。
6．电动机的三种工作制是如何划分的？负载持续率FC%表示什么含义？答：电动机的三种工作制是根据负载持续时间的不同来划分的，有连续工作制、短时工作制和断续周期工作制三种。
负载持续率FC%表示在断续周期工作制中，负载工作时间与整个周期之比。
7．将一台额定功率为P N的短时工作制电动机改为连续运行，其允许输出功率是否变化？为什么？答：将短时工作制电动机改为连续运行时，其允许输出功率将小于原设计的额定功率P N。
电机与拖动基础(第3版 - 习题解答)
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 (15)第五章变压器 (30)第六章交流电机的旋转磁场理论 (41)第七章异步电机原理 (43)第八章同步电机原理 (50)第九章交流电机拖动基础 (60)第十章电力拖动系统电动机的选择 (72)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tΦN 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回路，也可以说电路是电流所流经的路径。
磁路与电路之间有许多相似性，两者所遵循的基本定律相似，即KCL：在任一节点处都遵守基尔霍夫第一定律约束；KVL：在任一回路中都遵守基尔霍夫第二定律；另外，磁路与电路都有各自的欧姆定律。
电机拖动： 思考题与习题的解答
附录:第1章 思考题及答案1-1 变压器的电动势的产生原理是哪一个定律？说明其原理。
答：变压器的电动势的产生原理是法拉第电磁感应定律，即设N 匝线圈处在磁场中，它所交链的磁链Φ⋅=N ψ,当磁链ψ发生变化时，会产生电场，并在线圈内产生感应电动势。
即：dtd dt d Ne ψ-=Φ-= 1-2 根据功能与用途，电机可以分为哪几类？答：根据功能与用途电机可以分为：动力电机和控制电机。
动力电机又分为：静止的电机（变压器）和旋转电机（直流电机和交流电机）。
控制电机是信号转换和信号传递的装置，容量和体积一般都比较小，在自动控制系统中常用于检测、放大、执行和校正等元件。
1-3 一个电力拖动系统的组成有哪些组成部分，各部分的作用是什么？答：电力拖动系统包括：电动机、传动机构、生产机械、控制设备和电源等组成。
生产机械是执行某一生产任务的机械设备，是电力拖动的对象；电源给动力机构——电动机以及控制设备提供电能，电动机把电能转换为机械能，通过传动机构变速或变换运动方式后，拖动生产机械工作；控制设备是由各种控制电机、电器、电子元电机动力电机控制电机直流电机交流电机静止电机：变压器旋转电机件及控制计算机组成，用以控制电动机的运动，实现对生产机械运动的自动控制。
1-4 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：全电流定律：电生磁的定律，实现电磁转换；电磁感应定律：磁生电的定律，电磁转换；电磁力定律：电磁产生运动的定律，电动机原理。
1-5 如果感应电势的正方向与磁通的正方向符合左手螺旋关系，则电磁感应定律应写成dtd Ne Φ=，试说明原因。
答：应为电磁感应定律的描述是感应电动势的正方向与磁通方向符合右手螺旋关系时：dtd Ne Φ-=，即电动势总是阻碍磁通的变换。
因此当感应电动势的正方向与磁通方向符合右左手螺旋关系时，则产生的感应电动势为：dtd Ne Φ=。
第1章 练习题题解及答案1-1 在求取感应电动势时，式dt di Le L -=、式dt d e L ψ-=、式dtd Ne L Φ-=,以及Blv e =等式中，哪一个式子具有普遍的形式？这些式子分别适用什么条件？ 解：式dtd e L ψ-=是普遍的形式，此时是在感应电动势的正方向与磁链的正方向符合右手螺旋关系条件下； 式dtdiLe L -=适用于自感电动势，表示由于线圈中电流i 的变化使由i 产生的交链该线圈的磁链发生变化时所产生的电动势；式dtd Ne L Φ-=适用于线圈所有N 匝的磁通相同，均为Φ时，即Φ=N ψ的情况； 式Blv e =适用于运动电动势，且B 、l 、v 三者相互垂直，且符合右手定则。
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《电机及拖动基础》（3版）浙江机电职业技术学院胡幸鸣主编思考题与习题解答第一章 直流电机1-1 在直流电机中，电刷之间的电动势与电枢绕组某一根导体中的感应电动势有何不同？解：前者是方向不变的直流电动势，后者是交变电动势；前者由多个电枢元件（线圈）串联而成，电动势相对后者的绝对值要大。
1-2 如果将电枢绕组装在定子上，磁极装在转子上，则换向器和电刷应怎样放置，才能作直流电机运行？解：换向器放置在定子上，电刷放置在转子上，才能作直流电机运行1-3 直流发电机和直流电动机中的电磁转矩T 有何区别？它们是怎样产生的？而直流发电机和直流电动机中的电枢电动势，a E 又有何区别？它们又是怎样产生的？解：直流发电机的电磁转矩T 是制动性质的，直流电动机的电磁转矩T 是驱（拖）动性质的，它们都是由载流导体在磁场中受到的电磁力，形成了电磁转矩；直流发电机的电枢电动势E a 大于电枢端电压U ，直流电动机的电枢电动势E a 小于电枢端电压U ，电枢电动势E a 都是运动导体切割磁场感应产生的。
1-4 直流电机有哪些主要部件？各起什么作用？解：直流电机的主要部件有定子：主磁极（产生主极磁场）、机座（机械支撑和导磁作用）、换向极（改善换向）、电刷（导入或导出电量）；转子：电枢铁心（磁路的一部分，外圆槽中安放电枢绕组）、电枢绕组（感应电动势，流过电流，产生电磁转矩，实现机电能量转换）、换向器（与电刷一起，整流或逆变）1-5 直流电机里的换向器在发电机和电动机中各起什么作用？解：换向器与电刷滑动接触，在直流发电机中起整流作用，即把线圈（元件）内的交变电整流成为电刷间方向不变的直流电。
在直流电动机中起逆变作用，即把电刷间的直流电逆变成线圈（元件）内的交变电，以保证电动机能向同一个方向旋转。
1-6 一台直流发电机，m in,/1450,230,145r n V U kW P N N N ==-求该发电机额定电流。
解： A U P I N N N 43.630230101453=⨯== 1-7 一台型直流发电机，m in,/1500%,90,220,160r n V U kW P N N N N ===-η求该额定电流是多少？解： A U P I N N N N 08.8089.022*******=⨯⨯==η1-8 有一台四极直流电机，电枢绕组为单叠整距绕组，每极磁通为3.5×10-2Wb ，电枢总导线数N=152，转速min /1200r n =。
求电机的电枢电动势。
若改为单波绕组，其它条件不变，问电枢电动势为210V 时，电机的转速是多少？解：1）单叠绕组 ： V n a pN n Ce E p a a 4.1061200105.3260152260 22=⨯⨯⨯⨯⨯=Φ=Φ===- 2）单波绕组 m in /21.1184105.31522160210pN Ea60a n 2,12r p a =⨯⨯⨯⨯⨯=Φ===- 1-9 如何判断直流电机是发电机运行还是电动机运行？它们的电磁转矩、电枢电动势、电枢电流、端电压的方向有何不同？解：用E a 与U 的关系来判断：直流发电机的E a >U ，电枢电流I a 与电枢电动势E a 同方向，电磁转矩T 是制动性质的(方向与转向n 相反)，电流是流到电压U 的正端；直流电动机的U > E a ，电枢电流I a 与电枢电动势E a 反方向，电磁转矩T 是驱动性质的(方向与转向n 相同)，电流是从电压U 的正端流出的。
1-10 直流电机的励磁方式有哪几种？在各种不同励磁方式的电机中，电机输入（输出）电流I 与电枢电流I a 及励磁电流I f 有什么关系？解：直流电机的励磁方式有四种：他励、并励、串励、复励。
以直流电动机为励：他励的I=I a （与I f 无关），并励的I= I a + I f ，串励的I= I a = I f ，复励的I= I a + I f 并 。
1-11 一台并励直流电动机，U N =220V ，I N =80A ，电枢回路总电阻R a =0.036Ω,励磁回路总电阻R f =110Ω，附加损耗85.0,01.0==n s pN p η。
试求：①额定输入功率P 1；②额定输出功率P 2；③总损耗p E ；④电枢铜损耗cua p ；⑤励磁损耗f p ；⑥附加损耗s p ；⑦机械损耗和铁心损耗之和o p 解：A I I I A R U I f N a f N f 78280 2110220=-=-==== 1831.38W149.6-440-219.02-2460 2460149601760060.1491496001.001.01496085.0176001760080220440110202.219036.0781112222==---=+==-=-==⨯===⨯=⨯==⨯===⨯===⨯==∑∑s f cua Fe m oN N S N N N N f f f a a cuaP P P p P P ：P W P P p ：W P ：pW P ：PWI U ：P W R I ：PW R I ：P 空载损耗总损耗附加损耗额定输出功率额定输入功率励磁损耗电枢铜耗η1-12 一台他励直流电动机，额定数据为：min,/1200%,90,220,10r n V U kW P N N N N ===-η电枢回路总电阻Ω=044.0a R 。
试求：1）额定负载时的电枢电动势和额定电磁转矩。
2）额定输出转矩和空载转矩。
解：N aN N N NN N N N N I I A U P I I U P ==⨯⨯==∴= 51.509.02201010 3他励ηη mN T T T m N n P T m N n P T WI E P VR I U E R I E U N N N N N em a a em a N N a a a a ⋅=-=-=⋅=⨯⨯==⋅=⨯=⨯==⨯===⨯-=-=∴+=96.758.7954.87 58.7955.91200101055.9 54.8755.9120007.1100055.9 07.1100051.5078.217 78.217044.051.50220 031-13 他励直流电动机的工作特性是什么条件下求取？有哪几条曲线？解：他励直流电动机的工作特性是在U=U N ，电枢回路不串附加电阻，励磁电流I f = I fN 的条件下求取。
有：n=f(P 2)、T=f(P 2)、η=f(P 2)三条曲线。
1-14 何谓换向？讨论换向过程有何实际意义？解：直流电机运行时，电枢绕组的线圈（元件）由一条支路经电刷短路进入另一条支路，该线圈中的电流方向发生改变，这种电流方向的改变叫换向。
讨论实际的换向过程，了解影响换向的电磁原因，才能对症下药，实施改善换向的方法。
1-15 换向极的作用是什么？它应当装在何处？换向极绕组应当如何连接？如果换向解：极绕组的极性接反了，电机在运行时会出现什么现象？换向极的作用是改善换向，它应装在主磁极的几何中心线处，换向极绕组与电枢绕组串联，且使换向极磁通势的方向与电枢磁通势的方向相反。
如果极性接错，使两种磁通势的方向相同，那就会更恶化换向，运行时后刷边的火花更大，甚至可能烧坏电刷和换向器。
第二章 电流电机的电力拖动2-1 什么是电力拖动系统？它包括哪几个部分，各起什么作用？试举例说明。
解：电力拖动系统是由电动机拖动生产机械，并完成一定工艺要求的系统。
它包含控制设备、电动机、传动机构、生产机械和电源等。
（各作用略，详见P22）；如电风扇的电动机是原动机，单相交流电是它的电源，风扇叶片是它的机械负载，开关调速装置是它的控制设备，轴承是最简单的传动机构。
2-2 从运动方程式中，如何判定系统是处于加速、减速、稳定还是静止的各种运动状态？解：从运动方程式中，以正向运动为例，当T>T L 时，dn/dt>0，系统处于加速运动状态；当T<T L 时，dn/dt<0，系统处于减速运动状态；当T=T L 时，dn/dt=0，系统处于稳定运动（转），或静止状态。
2-3 电力拖动系统稳定运行的充分必要条件是什么？解：电力拖动系统稳定运行的必要条件是：电动机的机械特性和生产机械的负载转矩特性曲线有交点；充分条件是：交点（T=T L ）处满足 dT/dn< dT L /dn 。
2-4 他励直流电动机在什么条件下得到固有机械特性)(T f n =的？一台他励电动机的固有机械特性有几条？人为机械特性有几类？有多少条？解：他励直流电动机在U=U N ，电枢回路不串入附加电阻，励磁电流I f = I fN （磁通Φ为额定磁通ΦN ）的条件下，稳定运行时得到固有机械特性)(T f n =的。
一台他励直流电动机有一条固有机械特性；人为机械特性有降压、电枢回路串电阻、弱磁三大类，有无数条。
2-5 起动直流他励电动机时为什么一定先加励磁电压？如果未加励磁电压，而将电枢接通电源，会发生什么现象？解：他励直流电动机起动时，先加励磁电压是保证磁路中有正常磁通，否则先加电枢电压，磁通仅为剩磁通是很小的，可能会发生转速太高的“飞车”现象。
2-6 一台直流他励电动机，,115m in,/980,220,21A I r nN V U kW P N N N ====电枢电阻Ω=1.0a R 。
计算：1）全压起动时电流I st 。
2）若限制起动电流不超过200A ，采用电枢串电阻起动的最小起动电阻为多少？采用减压起动的最低电压为多少？解：1）A R U I a N st 22001.0220===2）Ω=-=-=11.0200220a st N st R I U R 20V 0.1200 =⨯==a st st R I U2-7 设有一台并励直流电动机接在一电源上，如把外施电源极性倒换，电动机的转向是否改变？如何改变电动机的转向？接在直流电源上的电动机若为串励直流电动机又如何？解：并励直流电动机的外施电源极性倒换，电枢电流和磁场的方向同时改变，电动机的转向不变。
必须只能有一个方向改变，把其中一个绕组的极性改变。
串励直流电动机同理。
2-8 什么叫电气调速？指标是什么？他励直流电动机的调速有哪几种方法？解：电气调速是指：人为地改变电动机的参数，使新的人为机械特性与负载特性的交点变化，所得到的新的稳定转速。
电气调速的指标有：调速范围、调速的相对稳定性、调速的平滑性、调速的经济性和调速时的容许输出；根据转速公式，他励直流电动机的调速方法有：降压、电枢回路串电阻、弱磁调速。
2-9 他励直流电动机，Ω=====202.0min,/1000,94,220,18a N N N R r nN A I V U kW P ， 求在额定负载下：设降速至800r/min 稳定运行，外串多大电阻？采用降压方法，电源电压应降至多少伏？解： 201.01000202.094220 =⨯-=-=ΦN a a N N e n R I U C 1）Ω=-⨯-=-Φ-=428.0202.094800201.0220a a N e pa R I C U R 2）V R I C U a N N e 79.179202.094800201.0=⨯+⨯=+Φ=2-10 他励直流电动机有几种制动方法，试说明它们之间有什么共同点？从电枢电压特点、机械特性方程和功率平衡关系来说明他们有什么不同？解：他励直流电动机有能耗制动、反接制动、再生制动的三种方法，共同的特点是电磁转矩T 与转速n 的方向相反，T 是制动性质的。