电拖作业

1-2 通过电路与磁路的比较，总结两者之间那些物理量具有相似的对应关系（如电阻与磁阻），请列表说明。

1-7 电机中存在哪些能量损耗？在哪些因素会影响电机发热？电动机与发动机的功率传递有哪些不同？

电机进行能量转换时总是要有能量损耗，如图3-6所示。能量损耗将引起电机发热和效率降低。一般来说，电机的能量损耗可以分为两大类。

1. 机械损耗

由电机的运动部件的机械磨擦和空气阻力产生的损耗，这来损耗与电机的机械构造和转速有关。用△p m表示。

2. 电气损耗

主要包括导体损耗、电刷损耗和铁耗等。

（1）导体损耗是由于电机的线圈电阻产生的损耗，有时又称为铜耗，通常在电机的定子和转子上都会产生铜耗；

（2）电刷损耗是由于电刷的接触电压降引起的能量损耗，因只有在直流电机中安装电刷，所以电刷损耗仅仅出现在直流电机中；

（3）铁耗是由于电机铁磁材料的磁滞效应和涡流产生的一种损耗，主要取决于磁通密度、转速和铁磁材料的特性。

对于变压器等静止的设备来说，其能量损耗只有电气损耗部分。图3-6表示了电机的能量传递和损耗过程。

电机在运行过程中，主要的能量损耗有下面四部分，即：定子绕组电损耗P cu1、转子绕组电损耗P cu2、机械损耗P m及铁心损耗P Fe。前两者随负载而变化，称为可变损耗，后两者不随负载而变化，称其为不变损耗。它使电机发热。

对于电动机来说，正常工作时，从电网吸收的总电功率也就是总输入功率P1，P1进入电动机后，首先在定子上消耗一小部分定子铜损耗，另一部分损耗是铁损耗，它主要是定子铁芯的磁滞和涡流损耗，余下的部分就是通过磁场进过气隙传到转子上去的电磁功率，电磁功率进入转子，在转子电阻之上产生转子铜损耗及铁损耗。余下部分全部转换成总机械功率。总机械功率在输出之前还要消耗掉机械损耗（包括轴承摩擦和风阻摩擦）和附加损耗。这就是电动机的功率传递。

发电机输入功率P1N是机械功率，减去机械损耗P ma（摩擦和风阻等）、定子铁损P Fe和一些杂散损耗

P mi 后，以电磁感应形式从转子传递给定子的电磁功率P M ，即P M =P 1N -P ma -P Fe -P mi = P 1N -P 0 -P mi

式中，P 0= P ma +P Fe 称为空载损耗，因为在发电机空载运行时，P Fe 和P ma 就已存在了。

发电机输出功率时，又会在定子绕组内产生铜损P Cu ，因此，实际上向负载输出的功率为P= P M -P Cu 。这就是发电机的功率传递。

1-8 用硅钢作为导磁材料，现已知B=1.6T ，试根据图1-3所示的B-H 曲线求取在此磁场条件下硅钢的磁导率μ。

由图可知，当B=1.6T, H=2300A/m; B=μ0μr H

μr =

7

010

423006

.1-⨯⨯=πμH B =553.86H/m 1-9 有一导体，长度l =3m ，通以电流i =200A ，放在B=0.5T 的磁场中，试求： 1）导体与磁场方向垂直时的电磁力。F=B il =0.5×200×3=300N 2）导体与磁场方向平行时的电磁力。F=0

3）导体与磁场方向30°时的电磁力。F=B ilsin θ=0.5×200×3×sin30°=150N 2-4 拖动系统的飞轮惯量GD 2与转动惯量J 是什么关系？

转动惯量是对刚体绕回转轴转动时惯性大学的度量。它与刚体的质量有直接关系，并且与刚体的质量分布有关。质量相同的质点，离回转轴越远，对转轴的转动惯量就越大。当一个转动刚体结构确定以后，其转动惯量是一个恒定的常量，它等于刚体内各个质点的质量与质点到转轴轴线的距离平方的乘积之和。其数学表达式为

r r R

M r M J k

n

k k k ∆==∑

∑=2

122

2 (5) 在工程计算中，往往采用飞轮力矩的概念，它也是构件惯性大小的质量，一般用[GD 2]表示，一些文献认为[GD 2]= GD 2 (10)

我们知道，物体的重力G 与质量M 有如下的关系：M=G/g (11)

像电机转子这类构件，可近似看成均质圆柱结构，D 则是转动构件的外径，即转子直径R=D/2 (12) 将(11)、(12)式代入(5)式求和，并令△r →0,在（0，D/2）区间上积分得：

g

GD J 42

= D:回转直径。 第七章 异步电机原理

1.异步电动机的基本工作原理是什么?为什么异步电动机转子的转速只能低于同步转速?

定子绕组空间上互差120度，定子电流时间上互差120度，定子电流产生旋转磁场，切割转子导体，在转子中产生感应电流。在磁场中转子载流导体产生电磁转矩，于是转子开始转动。电动机转子转速低于同步转速，才能有转子与磁场的相对切割。

2.感应电动机定子绕组与转子绕组之间没有直接的联系，为什么负载增加时，定子电流和输入功率会自动增加，试说明其物理过程。从空载到满载电机主磁通有无变化？

答：负载增加时，电动机转速下降，转差率上升，转子绕组切割磁力线的速度增加，转子的感应电动势、感应电流相应增加，转子磁动势也增加。由磁动势平衡关系，定子磁动势增加，定子电流上升，即从电网吸收的电功率增加。这一过程直到转子电流产生的转矩与负载转矩重新平衡为止。 在U 1不变的情况下，I 1的增加导致I 1Z 1增加，使E 1减小，主磁通略有减小。 3.用异步电动机向量图解释为什么异步电动机的功率因数总是落后的？

定转子都有漏磁通，漏磁通产生漏电抗。于是电动机等效为感性负载。因此功率因数总是滞后的。 7-2试说明异步电机频率折算和绕组折算的意义、折算条件及折算方法。

答 转子绕组折算就是用新绕组替换原绕组。为了导出等效电路，用一个与定子绕组的相相数、匝数和绕组因数相同的等效绕组替换实际转子绕组，折算前后转子绕组的磁动势和各种功率及损耗不变，因而从定子边看转子，一切未变。频率折算即用静止的转子替换旋转的转子，折算条件也是磁动势和

各种功率及损耗不变。为此，只要将转子电阻2

R '换成s R 2'。 7-9一台三相异步电动机的数据为：U N =380V ，f N =50Hz ，n N =1426r/min ，定子绕组为Δ接法。已知该三

相异步电动机一相的参数为R s =2.865Ω，X s =7.71Ω，Ω='82.2r

R ，Ω='75.110r X ，X f =202Ω，R f 忽略不计。试求：

(1)额定负载时的转差率和转子电流的频率。

(2)做出T 形等效电路，并计算额定负载时的定子电流I s ，转子电流折算值r I '，输入功率P 1和功率因数cos φ1

为多少？

解：（1）因60=

s f n p ，故s

60f

p =n ，电机的额定转速与同步转速之间相差不多，故s N 60606050

2.11426

⨯≈==f f p =

n n ，取整数=2p ，=42p ，所以极数为4； （2）同步转速：606050

1500r min 2

⨯=

==s f n p ； （3）额定负载时的转差率：s s 15001426

0.04931500

--==n n s =

n ；转子频率：210.049350 2.465Hz ==⨯=f sf ；

（4）

图 T 型等效电路

设以电源电压∙U 为参考相量，即3800∙

=∠ U ，由T 型等效电路得：