电机及拖动 第二章习题答案
电机拖动与变频调速课后练习第二章完整习题练习题带答案
第二章第一节直流电动机的基本结构和工作原理（P31）1．判断在下列情况下，电刷两端的电压是交流还是直流。
（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。
答；（1）交流；（2）直流。
2．在直流电动机中，加在电枢两端的电压已是直流电压，这时换向器有什么作用？答；换向器将电刷上所通过的直流电流转换为绕组内的交变电流，并保证每一磁极下，电枢导体的电流的方向不变，以产生恒定的电磁转矩。
3. 直流电机的电枢铁心、机座、主磁极、换向极各用什么材料制成？为什么？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。
4．直流电机磁路中的磁通 一般情况下不随时间发生变化，为什么电枢铁心却要用薄的硅钢片叠成？并且在硅钢片间还要涂漆绝缘？答：电枢铁芯中磁通在变，会产生涡流损耗，硅钢片的电阻大，可以减小涡流损耗；主磁极的磁通不变，不产生涡流损耗，用薄钢板即可降低材料成本。
5. 为什么一台直流电机既可作电动机运行又可作发电机运行？答：一台直流电机既可作发电机运行，也可作电动机运行，称为直流电机的可逆性6. 直流电动机中是否存在感应电动势？如果存在，其方向如何？直流发电机，当电刷两端接上负载，线圈流过电流时，是否受到电磁力的作用？如果有，其方向如何？答；直流电动机中存在感应电动势。
如果存在，其方向与电枢电流方向相反。
直流发电机，当电刷两端接上负载，线圈流过电流时，受到电磁力的作用。
其方向与原动机旋转方向相反。
7. 如果要改变他励直流发电机输出端电压的极性，应采取什么措施？答：交换励磁绕组接到电源上的两根线。
8. 在直流发电机和直流电动机中，电磁转矩和电枢旋转方向的关系有何不同？电枢电势和电枢电流方向的关系有何不同？怎样判别直流电机是运行于发电机状态还是运行于电动机状态？答：在直流电动机中，电磁转矩的方向与转子旋转的方向相同，为拖动转矩；电动势的方向与电枢电流的方向相反，为反电动势。
电机与拖动第二章 习题解答
第二章 电力拖动系统的动力学基础2-9解：n LJ L J e n e n 1J 1 图2-16 三轴拖动系统eJ折算到电动机轴上的系统总飞轮惯量为2222221L e 1L e e 222()()75015015()16()1001500150020(N m )n n GD GD GD GD n n =++=+⨯+⨯=⋅ 折算到电动机轴上的负载转矩为L L L c 1L c1c2725(N m)150015000.90.8750150T T T j j j ηηη''====⋅⨯⨯⨯2-10解：J 1n e J 2 n r v L J Ln LJ e图2-18 提升机构n（1）提升速度L v 依照电动机转速n 经过三级减速后，再转换成直线速度的关系，得Ln j n =，321j j j j =，L 123n n n j j j j == L L πv Dn =L L 123π 3.140.21000π31.4(m /min)225D v Dn n j j j ⨯⨯====⨯⨯（2）折算到电动机轴上的静转矩L T根据功率平衡原则，折算到电动机轴上的静转矩为L L L c F v T ωη=这里，0L L G G G F +==，L π60D n v j =， 2π60n ω=，所以 0L c ()(1500100)0.1210(N m)2250.8D G G T j η++⨯===⋅⨯⨯⨯ （3）折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量2GD题中未给出系统中间传动轴和卷筒的飞轮惯量，可用放大系数δ近似估计。
今取1.2δ=，则折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量为222L e 022365()()31.41.210365(1500100)()60100012.16(N m )v GD GD G G nδ=⋅++=⨯+⨯+⨯⨯≈⋅。
课后 习题答案- 电机与拖动- 刘锦波
l = [2 × (100 + 80) − 6] = 354mm = 0.354m
铁心内部的平均磁密为:
Bav
=
Φ A
=
1 × 10 −3 0.8 ×10−3
= 1.25T
查图 1.9 所示的磁化曲线得相应的磁场强度为: H = 400 A / m ，于是可得磁路 所需的励磁安匝为
Fi = Hl = 400 × 0.354 = 141.6A 忽略气隙处的边缘效应，则气隙内的磁通与铁心相同，于是有：
Bδ
=
Φ Aδ
=
1 × 10 −3
20 ×10−3 × 40 ×10−3
= 1.25T
Hδ
=
Bδ μ0
=
1.25 4π ×10−7
= 9.947 ×105 A / m
Fδ = Hδ δ = 9.947 ×105 × 6 ×10−3 = 5968.2A 该磁路所需总的磁势为
Ff = Fi + Fδ = 141.6 + 5968.2 = 6109.8A 励磁线圈中所需的励磁电流为
80
100 60
B（T）
40
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
o
200 400 600 800 1200 H ( A ⋅ m−1)
(a)
(b)
图 1.9 习题 1.2 图
解：忽略铁心的叠片系数,则铁心的截面积为
A = 20 ×10−3 × 40 ×10−3 = 0.8 ×10−3 m2
3
铁心磁路的平均长度为
∫ 心中感应电势并产生涡流，从而引起铁心发热。由 ph = Kh f HdB = Ch fBm2V 可
《电机原理及拖动基础》习题参考答案
习题参考答案第一章1-5 解：cm /A 98H ,T 1002.0002.0A B ====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：222L m kg 63964D m m J ⋅=⨯==总ρ 系统折算后总转动惯量为：2M 2m L eq m kg 74.49J iJ J 2J J ⋅=+++= 总负载静转矩为：Nm 127792/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：5.95dt dv D 60i dt dn i dt dn m ===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 60Np E a φ=（1）单叠：a=2；6004.02602N 230⨯⨯⨯⨯=； N=5750。
电机与拖动基础课后习题答案(部分)
第一章作业解答参考1—8．解：)(630230101453A U P I N N N =⨯==)(1619.0145KW P P NN===ηλ 1—20．解：（1）U V n a pN E a <=⨯⨯⨯⨯==)(186150001.0160372260φ 是电动机状态。
∴（2）)(46.163208.0186220A R E U I a a a =-=-=)(63.19315002604.30)(4.3046.163186m N P T KW I E P M a a M ⋅=⨯⨯⨯=Ω==⨯==π （3）)(6.5208.046.16322KW R I p a a cua =⨯==)(79.292403624.30)(366.54.3021KW p p P P KW p P P Fa M cua M =--=--==+=+=Ω%823679.2912===P P η 1—23．解：（1）)(112.54300014.326010172603m N n P P T N N N N N ⋅=⨯⨯⨯⨯=⨯=Ω=π%2.82942201017)(812.557.1112.54)(7.1344014.32608.2)316.08.2220(26030'00000=⨯⨯==⋅=+=+=⋅=⨯⨯⨯⨯⨯-=⨯=Ω=N N N N N a a M I U P m N T T T m N n I E P T ηπ（2）N e e C C Φ=Φ∴0忽略电枢反应影响， 恒定。
0'0Φ-=e a a N C R I U n ， 0636,03440316.08.22200=⨯-=Φe C)min (34590636.022000r C U n e N ==Φ=（3） Φ=Φe M C C 55.9)min (27860636.0)15.0316.0(89.91220)()(89.910636.055.9812.55r C R R I U n I T T A C T I e a a N a Z M a =+⨯-=Φ+-=→==⨯=Φ=Ω不变不变，第二章 习题解答参考2—6．解：（1）T T T n C C R R C U n Nm e a N e N 64.1115819.055.94.006.01158202-=⨯+-='-=Φ+-Φ=Ωβ （2）T T T n C C R C U n N m e a N e 21.057921.019.011002-=-=-'=Φ-Φ=β （3）T T T n C C R C U n m e a e N 35.0146717.006.015.022002-=-=''-''=Φ-Φ=β 19.0=ΦN e C N Φ=Φ8.0 15.019.08.0=⨯=Φ∴e C2N m e C C Φ=()255.9N e C Φ=219.055.9⨯=0.28 2Φm e C C =17.028.08.02=⨯2—16．解：（1）[]V R I U E a N N a 20425.064220=⨯-=-=[]A R R E U I Z a a N a 84.67625.0204220max -=+--=---=29.0700204==-=ΦN a N N N e n R I U C 76.229.055.955.9=⨯=Φ=ΦN e N m C C[]m N I C T anax N m ⋅-=-⨯=Φ=23.187)84.67(76.2max停机时 n=0 0=Φ=n C E N e a[]A R R U I Z a N a 2.35625.0220-=+-=+-=[]m N I C T a N m ⋅-=-⨯=Φ=15.97)2.35(76.2此时反抗性负载 []m N I C T N N m Z⋅-=⨯-=Φ-='64.1766476.2 由于 T T Z>' 故系统不会反向起动。
电机与拖动第二章直流电动机的电力拖动习题集答案
1、一台直流他励电动机的额定数据为： P N =21kW , U N =220V, I N =112A, n N =950r/min , Ra=0.45Q 。
求固有特性方程并点绘固有特性曲线。
解：C T ① N =9.55C e ①=9.55X 0.18=1.72 n^-U ^ =空=1222r/minC e ① N 0.18「C ：Ck^ 二磐鼻 i.43n =n 0- P T =1222-1.43T2、一台他励电动机的铭牌数据为：P N =40kW, U N =220V,I N =207.5A, R a =0.067 Q o （1）如果电枢电路不串接电阻起动，则起动电流为额定电流的几倍？ （ 2）如将起动电流限制为1.5I N ，求应串入电枢电路的电阻值。
U 220解:（1）IS -R N=0.06<3283-6A设起动电流倍数为K需=15.8220———=1.5X 207.5 R B =0.6400.067 + R B台他励直流电动机数据为： P N =7.5kW ，U N =110V, I N =79.84A,n N =1500r/mi n 电枢回路电阻 R a =0.10140，求：（1）U =U N ^*N 条件下，电 枢电流l a =60A 时转速是多少？（ 2）U =U N 条件下，主磁通减少15%，负载转矩为T N 不变时，电动机电枢电流与转速是多少？ （ 3）U =UN,*=h 条件下, 负载转矩为0.8T N ，转速为（-800）r/min ，电枢回路应串入多大电阻?C ^N -U N-|NRa=220_112X0.45=0.18 n N950（2）如将起动电流限制为 1.5I N ，设串入电枢电路的电阻为R B ,I SIR^"5I N3、（3）当负载转矩为0.8T N时，l a =0.8I N解：（1） C e ① N =110-79.84x0.1014 门= ----------------- =0.068 U N n ——-旦lCe ①NCe ①N(2) T NJ Nn N110 0.068 150001014X 60=1528r/minT'COI a_①N 10o85 ① N c e cRal a二T N=1 X 79.84 =93.9A0.850.1014咒 93.9 =1784r/min0.068x0.85 0.068x0.85110U Nn =Ce ①NC R ； l aS* N一迦二^^^+^^罟口心79.84R =2.47 Q4、一台 Z Z -61 他励直流电动机，P N =10kW , U N =220V , I N =53.8A ,n N =1500r/min ， 电枢电阻 R a =0.13Q 试计算：（1）直接起动时，最初起动电流11 ;（2）若限制起动电流不过 100A ，采用电枢串电阻起动时应串入的最小起动电阻(2) 1st=2200.13= 1692.3A 如将起动电流限制为100A ，设串入电枢电路的电阻为 R B , U N R a +R B220 220 =100 R B =2.0700.13 +R他励直流电动机的数据为 P N =30kW ，U N =220V ，I N =158.5A ，n N =1000r/min, R a =0.1Q T L =0.8T N 求：（1）电动机的转速；（2）电枢回路串入 0.3Q 电阻时的稳态转速；（3）电压降至188V 时，降压瞬间的电枢电流和降压后的稳5、 态转速；（4）将磁通减弱至80%$N 时的稳态转速。
电机拖动与变频调速课后练习第二章完整习题练习题带答案
第二章第一节直流电动机的基本结构和工作原理（P31）1．判断在下列情况下，电刷两端的电压是交流还是直流。
（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。
答；（1）交流；（2）直流。
2．在直流电动机中，加在电枢两端的电压已是直流电压，这时换向器有什么作用？答；换向器将电刷上所通过的直流电流转换为绕组内的交变电流，并保证每一磁极下，电枢导体的电流的方向不变，以产生恒定的电磁转矩。
3. 直流电机的电枢铁心、机座、主磁极、换向极各用什么材料制成？为什么？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。
4．直流电机磁路中的磁通 一般情况下不随时间发生变化，为什么电枢铁心却要用薄的硅钢片叠成？并且在硅钢片间还要涂漆绝缘？答：电枢铁芯中磁通在变，会产生涡流损耗，硅钢片的电阻大，可以减小涡流损耗；主磁极的磁通不变，不产生涡流损耗，用薄钢板即可降低材料成本。
5. 为什么一台直流电机既可作电动机运行又可作发电机运行？答：一台直流电机既可作发电机运行，也可作电动机运行，称为直流电机的可逆性6. 直流电动机中是否存在感应电动势？如果存在，其方向如何？直流发电机，当电刷两端接上负载，线圈流过电流时，是否受到电磁力的作用？如果有，其方向如何？答；直流电动机中存在感应电动势。
如果存在，其方向与电枢电流方向相反。
直流发电机，当电刷两端接上负载，线圈流过电流时，受到电磁力的作用。
其方向与原动机旋转方向相反。
7. 如果要改变他励直流发电机输出端电压的极性，应采取什么措施？答：交换励磁绕组接到电源上的两根线。
8. 在直流发电机和直流电动机中，电磁转矩和电枢旋转方向的关系有何不同？电枢电势和电枢电流方向的关系有何不同？怎样判别直流电机是运行于发电机状态还是运行于电动机状态？答：在直流电动机中，电磁转矩的方向与转子旋转的方向相同，为拖动转矩；电动势的方向与电枢电流的方向相反，为反电动势。
电机与拖动基础第二章习题答案
电机与拖动基础第二章习题答案第二章2 . 1 变压器能改变交流电的电压和电流,能不能改变直流电的电压和电流?为什么?答: 变压器能改变交流电的电压和电流,但不能改变直流电的电压和电流。
因为变压器是应用电磁感应原理而工作的,只有当一次绕组接交流电源时, 一次绕组才会流过交流电流,在铁心中产生变化的磁通,从而在二次绕组中产生感应电动势;如果一次绕组接直流电源,则一次绕组流过的是直流电流, 在铁心中产生的磁通是恒定不变的,不能在二次绕组中产生感应电动势,所以变压器只能改变交流电的电压和电流,不能改变直流电的电压和电流。
2 . 2 变压器的铁心为什么要用硅钢片叠成而不用整块钢制成?答: 变压器的绕组流过交流电流时会在铁心中产生磁滞损耗和涡流损耗,统称为铁损耗。
磁滞损耗与铁磁材料的磁滞回线面积有关, 硅钢片的磁滞回线较窄, 磁滞损耗较小。
涡流损耗与铁磁材料的电阻成反比,与钢片厚度的平方成正比, 硅钢片是在电工钢中加入少量的硅而制成, 电阻率较大, 用硅钢片叠成的铁心, 铁损耗较小,所以变压器的铁心要用硅钢片叠成而不用整块钢制成。
2 .3 一台变压器额定电压为220 /110 V ,若把二次绕组( 110 V )接在220 V交流电源上,主磁通和励磁电流将如何变化?答:若忽略变压器绕组漏阻抗压降,则绕组的端电压与感应电动势相等。
正常工作时铁心磁路处于饱和状态。
若把额定电压为110 V 的二次绕组接在220 V 交流电源上, 二次绕组感应电动势将增大一倍, 感应电动势与铁心磁通成正比,所以铁心磁通也将增大一倍,由于铁心磁路处于饱和状态, 励磁电流将不只是增大一倍,而将增大许多倍。
2 . 4 一台变压器一次绕组额定电压为220 V ,不小心把一次绕组接在220 V 的直流电源上,会出现什么情况?答: 若把额定电压为交流220 V 的变压器一次绕组接在220 V 直流电源上时, 铁心中产生的磁通将是恒定不变的,不会在一次绕组中产生感应电动势, 一次绕组电流11R U I,由于绕组电阻1R 比较小,则一次绕组电流会很大,大大超过其额定电流,很快会将变压器烧坏。
电机与拖动 第二章 自测题答案doc资料
电机与拖动第二章自测题答案1.他励直流电动机的固有机械特性是指在U=UN、Φ= ΦN，电枢回路不串电阻的条件下，n和Tem的关系。
2. 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能耗制动瞬间电枢电流的2倍。
4. 当电动机的转速超过理想空载转速时，出现回馈制动。
5. 拖动恒转矩负载进行调速时，应采用降压或电枢回路串电阻调速方法，而拖动恒功率负载时应采用弱磁调速方法。
（二）判断题：1. 直流电动机的人为特性都比固有特性软。
（×）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时，电枢电流都将突变。
（√）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。
（√）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。
（×）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。
（√）（三）选择题：1. 电力拖动系统运行方程工中的GD2反映了：（②）①旋转体的重量与旋转体直径平方的乘积，它没有任何物理意义；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。
1.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。
5. 他励直流电动机拖动恒转矩负载进行串电阻调速，设调速前、后的电枢电流分别为I1和I2，那么：（②）① I1<I2；② I1=I2；③ I1>I2。
电机学课后习题答案 第二章习题
一、简答题1．在单轴系统运动中，电力拖动系统各种运动状态判断依据是什么？答 由式dt dn GD dtdn GD T T Z ⋅=⋅⋅⨯=-3756028.9422π可知： （1）当T =T z 时，dt dn =0，则n =常数（或n =0），系统处于稳定运行状态，包括静止状态。
为此，要使系统达到稳定，先决条件须使T =T z ；（2）当T >T z 时，dtdn >0，即转速在升高，系统处于加速过程中。
由此可知，要使电力拖动系统从静止状态起动运转，必须使起动时的电动机的电磁转矩（称之为起动转矩）大于n =0时的负载转矩；（3）当T <T z 时，dtdn <0，即转速在降低，系统处于减速过程中。
所以要使电力拖动系统从运转状态停转（即制动），必须减少电动机的电磁转矩T 使之小于负载转矩T z ，甚至改变T 的方向。
2．电力拖动系统稳定运动状态判断依据是什么？答：静态稳定性：是指用一阶微分方程式所描述的动态系统的稳定性，即不考虑电气过渡过程，只考虑机械过渡过程的简单情况。
（1）静态稳定运行的必要条件dtd J T T L Ω=- 静态稳定运行的必要条件是：直流电动机机械特性)(n f T =与生产机械的负载特性)(n f T L =都是转速的函数，作用在同一根转轴上．应有交点L T T =。
(2)静态稳定运行充分条件的判定电力拖动系统静态稳定运行条件是：第一：电动机的机械特性与负载的机械特性必须有交点，该点处的L T T =； 第二：该点为稳定运行点的判定依据为，在该点附近应有dn dT dn dT L <。
3．什么是负载转矩特性？它主要包括哪些？答 将负载转矩L T 与n 的关系称为生产机械的负载转矩特性。
它主要包括：恒转矩负载特性、恒功率负载特性、泵与风机类负载特性。
电机及拖动_第二章习题答案
第二章 直流电动机的电力拖动2.1 答：由电动机作为原动机来拖动生产机械的系统为电力拖动系统。
一般由电动机、生产机械的工作机构、传动机构、控制设备及电源几部分组成。
电力拖动系统到处可见，例如金属切削机床、桥式起动机、电气机车、通风机、洗衣机、电风扇等。
2.5 答：电动机的理想空载转速是指电枢电流I a =0时的转速，即 。
实际上若I a =0，电动机的电磁转矩T em =0，这 时电动机根本转不起来，因为即使电动机轴上不带任何负载,电机本身也存在一定的机械摩擦等阻力转矩（空载转矩）。
要使电动机本身转动起来，必须提供一定的电枢电流I a0（称为空载电流），以产生一定的电磁转矩来克服这些机械摩擦等阻力转矩。
由于电动机本身的空载摩擦阻力转矩很小，克服它所需要的电枢电流I a0及电磁转矩T 0很小，此所对应的转速略低于理想空载转速，这就是实际空载转速。
实际空载转速为简单地说，I a =0是理想空载，对应的转速n 0称为理想空载转速；是I a = I a0实际空载，对应的转速n 0’的称为实际空载转速，实际空载转速略低于理想空载转速。
Φ=NeNC U n 0TC C R C U IC RC U n NTeaNeNa N eaNeN 02ΦΦΦΦ-=-='2.7答：固有机械特性与额定负载转矩特性的交点为额定工作点，额定工作点对应的转矩为额定转矩，对应的转速为额定转速。
理想空载转速与额定转速之差称为额定转速降，即：2.8 答：电力拖动系统稳定运行的条件有两个，一是电动机的机械特性与负载的转矩特性必须有交点；二是在交点（T em=T L ）处，满足，或者说，在交点以上（转速增加时）,T em <T L ，而在交点以下（转速减小时）,T em >T L 。
一般来说，若电动机的机械特性是向下倾斜的，则系统便能稳定运行，这是因为大多数负载转矩都随转速的升高而增大或者保持不变。
2.9 答：只有（b ）不稳定，其他都是稳定的。
电机与拖动第二章自测题答案
1. 他励直流电动机的固有机械特性是指在U=UN、Φ = Φ N，电枢回路不串电阻的条件下，n 和 Tem的关系。
2.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能耗制动瞬间电枢电流的 2 倍。
4.当电动机的转速超过理想空载转速时，出现回馈制动。
5.拖动恒转矩负载进行调速时，应采用降压或电枢回路串电阻调速方法，而拖动恒功率负载时应采用弱磁调速方法。
（二）判断题：1.直流电动机的人为特性都比固有特性软。
（×）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时，电枢电流都将突变。
（√）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。
（√）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。
（×）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。
（√）（三）选择题：1.电力拖动系统运行方程工中的GD2反映了：（②）① 旋转体的重量与旋转体直径平方的乘积，它没有任何物理意义；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。
1.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。
5.他励直流电动机拖动恒转矩负载进行串电阻调速，设调速前、后的电枢电流分别为I 1 和 I 2，那么：（②）①I 1<I 2；②I 1=I 2；③I 1>I 2。
电力拖动自动控制系统第二章习题答案 (2)
第二章双闭环直流调速系统2-1在转速、电流双闭环调速系统中，若要改变电动机的转速，应调节什么参数？改变转速调节器的放大倍数行不行？改变电力电子变换器的放大倍数行不行？改变转速反馈系数行不行？若要改变电动机的堵转电流，应调节系统中的什么参数？答：改变电机的转速需要调节转速给定信号Un※；改变转速调节器的放大倍数不行，改变电力电子变换器的放大倍数不行。
若要改变电机的堵转电流需要改变ASR的限幅值。
2-2（1（2（1（2（3（42-3是多少？答：=βId=Ui，Uc=U d02-4如果转速、电流双闭环调速系统的转速调节器不是PI调节器，而是比例调节器，对系统的静、动态性能会有什么影响？答：若采用比例调节器可利用提高放大系数的办法使稳态误差减小即提高稳态精度，但还是有静差的系统，但放大倍数太大很有可能使系统不稳定。
2-5在转速、电流双闭环系统中，采用PI调节器，当系统带额定负载运行时，转速反馈线突然断线，系统重新进入稳态后，电流调节器的输入偏差电压△Ui是否为0，为什么？答：反馈线未断之前，Id=In，令n=n1，当转速反馈断线，ASR迅速进入饱和，Un※=Un※max，Uc↑，Id↑至Idm，Te＞T l，n↑，Id↓，△Ui出现，Id↑至Idm，n↑，Id↓，此过程重复进行直到ACR饱和，n↑，Id↓，当Id=In，系统重新进入稳态，此时的速度n2＞n1，电流给定为Un※max=Idmaxβ＞电流反馈信号Un=Inβ，偏差△Ui不为0。
2-6在转速、电流双闭环系统中，转速给定信号Un※未改变，若增大转速反馈系数α，系统稳定后转速反馈电压Un是增加还是减少还是不变？为什么？答：Un不变，因为PI调节器在稳态时无静差，即：Un※=Un，Un※未改变，则，Un也不变。
2-7Unm*试求：（1（2解：（1α=Unm*（22-8Uim=8V（1）Ui（2）Uc解：（1电流为电流为（2）Uc增加。
2-9在双闭环直流调速系统中，电动机拖动恒转矩负载在额定工作点正常运行，现因某种原因电动机励磁下降一半，系统工作情况将会如何变化？（λ=1.5）答：设突发状况之前的磁通为?1，令此时的磁通为?2，之前的电磁力矩为Te1，此刻的电磁力矩为Te2，负载转矩恒为T l，电机励磁下降一半，则?2=0.5?1，Te2=Cm（?2）Id=0.5Te1＜T l，n↓，Id↑甚至到Idm，Te2=Cm（?2）Idm=0.75Te1＜T l，n会一直下降到0。
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 N 7．什么叫电枢反应？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。
电机与拖动基础 第二版 刘启新 第二章部分答案
21．
（1） CeΦ N = n = − n0 − =− =−
CeΦ N
Ia
（2） Rad = =
( n + n0 ) × CeΦ N
−IN
− Ra
0.5nN = 342.5
342.5 = 749.574 − Rad = 5.93Ω 22 CeΦ N =
U N − I N Ra 220 − 54 × 0.5 = = 0.193 nN 1000
m
案
网
ww
w.
4
UN R − a Ia C eΦ C eΦ
kh
23． （1）
da
w.
原η =
P2 10000 = = 84.17% P1 220 × 54
co
m
η=
η=
P2 12.063 = = 81.2% P1 14.85
24. (1) nN = Ia = Ra U − Ia C eΦ N C eΦ N
CTΦ N = CeΦ N × 9.55 = 1.843 TemN = 99.522N ⋅ m
3
课
（3）加一个问题：如果由 1.2nN 的下降转速开始提升负荷，提升转速要求达到 0.5nN，用什么方法实现？电枢中应串接 多大电阻？画出相应的机械特性曲线。 可用串电阻方法
0.296 + Rad × 0.3 × 179.395 0.2935 × 2.803
nN = Ia =
U N − CeΦ nN 220 − 0.8 × 0.193 × 1000 = = 131.2A Ra 0.5
TemN = 0.8CTΦ N I a = 0.8 × 9.55 × 0.193 × 131.2 = 193.5N ⋅ m
习题答案-电机与拖动-刘锦波 第2章
第2章 习题解答思考题2.1 直流电机电刷内的电枢绕组中所流过的电流是交流还是直流？若是交流，其交变频率是多少？答：直流电机电刷内的电枢绕组中所流过的电流是交流，而电刷外部为直流。
电刷与换向器组合实现了外部直流与内部交流的转换（或换流）。
内部电枢绕组所感应电势或电流的频率为：Hz n p f 60=，即内部电流的方向每转交变p 次（p 为电机的极对数）。
2.2 为什么直流电动机必须采用电刷和换向器把外加直流电源转变交流然后再给电枢绕组供电，而不是直接采用直流电源供电？答：对于直流电动机，若不采用电刷或换向器将直流转换为内部交流，而是直接采用直流供电，则当电枢绕组的某一导体边转至极下时，假定电流为流入的，电磁转矩沿顺时针方向。
则当该导体边转至极下时，电流仍为流入的，则所产生的电磁转矩必为逆时针方向。
这样，在一个周期内，电机的转子（或电枢）不可能产生有效的电磁转矩。
故此，必须采用机械式换流器完成直流到交流的转换。
N S 2.3 直流电机铭牌上所给出的额定功率是指输出功率还是输入功率？是电功率还是机械功率？答：电机铭牌上的额定功率均指输出功率。
对于电动机，其额定功率是指机械输出功率；对于发电机，其额定功率是指电枢绕组的输出电功率。
2.4 为什么说直流电机的绕组是闭合绕组？答：直流电机的线圈之间是通过换向片依次相联的，每一个换向片均与不同线圈的两个导体边相连，由此构成的电枢绕组自然是闭合绕组。
2.5 如果将传统永磁直流电动机的定子和转子颠倒，即定子侧为电枢绕组而转子采用永久磁钢产生励磁，试分析这样一台反装式直流电动机其电刷应该是静止还是旋转的？说明理由。
答：传统永磁直流电动机的磁极位于定子,而电枢绕组位于转子，其换向器随电枢绕组一同旋转，而电刷则固定在定子侧，只有这样才能产生有效的电磁转矩。
换句话说，直流电机的电刷必须相对主极是静止不动的，才能产生有效的电磁转矩。
因此，当传统直流电动机反装，亦即电枢绕组位于定子，而主极位于转子时，其电刷应随主极一同旋转。
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第二章 直流电动机的电力拖动2.1 答：由电动机作为原动机来拖动生产机械的系统为电力拖动系统。
一般由电动机、生产机械的工作机构、传动机构、控制设备及电源几部分组成。
电力拖动系统到处可见，例如金属切削机床、桥式起动机、电气机车、通风机、洗衣机、电风扇等。
2.5 答：电动机的理想空载转速是指电枢电流I a =0时的转速，即 。
实际上若I a =0，电动机的电磁转矩T em =0，这 时电动机根本转不起来，因为即使电动机轴上不带任何负载,电机本身也存在一定的机械摩擦等阻力转矩（空载转矩）。
要使电动机本身转动起来，必须提供一定的电枢电流I a0（称为空载电流），以产生一定的电磁转矩来克服这些机械摩擦等阻力转矩。
由于电动机本身的空载摩擦阻力转矩很小，克服它所需要的电枢电流I a0及电磁转矩T 0很小，此所对应的转速略低于理想空载转速，这就是实际空载转速。
实际空载转速为简单地说，I a =0是理想空载，对应的转速n 0称为理想空载转速；是I a = I a0实际空载，对应的转速n 0’的称为实际空载转速，实际空载转速略低于理想空载转速。
Φ=NeNC U n 0TC C R C U IC RC U n NTeaNeNa NeaNeN2ΦΦΦΦ-=-='2.7答：固有机械特性与额定负载转矩特性的交点为额定工作点，额定工作点对应的转矩为额定转矩，对应的转速为额定转速。
理想空载转速与额定转速之差称为额定转速降，即：2.8 答：电力拖动系统稳定运行的条件有两个，一是电动机的机械特性与负载的转矩特性必须有交点；二是在交点（T em =T L ）处，满足，或者说，在交点以上（转速增加时）,T em <T L ，而在交点以下（转速减小时）,T em >T L 。
一般来说，若电动机的机械特性是向下倾斜的，则系统便能稳定运行，这是因为大多数负载转矩都随转速的升高而增大或者保持不变。
2.9 答：只有（b ）不稳定，其他都是稳定的。
2.10 答：他励直流电动机稳定运行时，电枢电流：可见，电枢电流I a 与设计参数U 、C e Φ、R a 有关，当这些设计参数一定时，电枢电流的大小取决于电动机拖动的负载大小，轻载时n 高、I a 小，重载时n 低、I a 大，额定运行时n=n N 、I a =I N 。
当恒转矩负载下，电枢回路串入电阻或改变电源电压进行调速，达到稳定后，电枢电流仍为原来的数值，但磁通减TC C Rn n n NNTeaN N 20Φ=-=∆n d d n d d T T Lem <RC RE I ae aa a nU U Φ-=-=小时，电枢电流将增大。
2.11 答：起动瞬间转速n=0，电动势E a =C e Φn=0，最初起 动电流 。
若直接起动，由于R a 很小，I st 会达到十几倍 甚至几十倍的额定电流，造成电机无法换向，同时也会过热，因此不能直接起动。
2.12 答：将处于电动状态运行的他励直流电动机的电枢两端从电源断开后投向制动电阻两端，便进入能耗制动状态。
制动瞬间，n 和E a 的大小及方向均不变，I a 和T em 的大小不变，但方向改变，之后随着制动过程的进行，这四个量均由制动瞬间的值逐渐减小到零，制动过程结束。
2.13 答：进行制动时，如果不在电枢回路串入制动电阻，则制动瞬间电枢电流将很大。
例如，能耗制动瞬间电枢电流为,电压反接制动瞬间 ,由于R a 很小，所以I aB 很大。
制动时在电枢回路串入适当的制动电阻R aB ，是为了限制过在的制动电流。
由I aB 和I aB ’两个公式可知，电压反接制动时的制动电流I aB ’约为能耗制动时的制动电流I aB 的2倍，故电压反接制动时应串入较大的制动电阻。
2.14 答：这两种制动方式的实现都是以位能性负载为前提条件，当电枢回路串入较大的电阻，使电动机的机械特性与位能性负载转矩特性的交点（工作点）处于第四象限时，电动机便RU I aN st=RU RE I aN aa aB≈=RU RE U I aNaa aB2≈='+处于倒拉反转反接制动运行状态，此时电机的转速方向与电动状态运行时相反。
而回馈制动时，转速方向不变，但转速值超过了理想空载转速，这是位能性负载作用的结果。
2.15 答：（1）采用能耗制动或倒拉反转反接制动；（2）采用反向回馈制动。
2.16 答：电动状态：电动机把从电网输入的电能转换成机械能从轴上输出。
能耗制动状态：电动机将轴上的机械惯性贮能转换成电能消耗在电枢回路电阻上。
回馈制动状态：电动机将轴上输入的机械能转换成电能回馈到电网。
反接制动状态：电网输入的电能与轴上输入的机械能并转换与电能一起都消耗在电枢回路电阻上。
2.17 答：直流电动机的调速方法有：（1）降压调速；（2）电枢回路串电阻调速；（3）弱磁调速。
前两种调速方法适用于恒转矩负载，后一种调速方法适用于恒功率负载。
降压调速可实现无级调速，机械特性斜率不变，速度稳定性好，调速范围较大。
串电阻调速为有级调速，调速平滑性差，机械特性斜率增大，速度稳定性差，受静差率的限制，调速范围很小。
弱磁调速控制方便，能量损耗小，调速平滑，受最高转速限制，调速范围不大。
2.18 答：静差率是指电动机由理想空载到额定负载时的转速降落Δn N =n 0-n N 与理想空载转速n 0之比，即：%100%100%0⨯∆=⨯-=nn n n n NNδ它反映了负载变化时转速的变化程度，即转速的稳定性。
静差率的大小与机械特性的斜率（或硬度）及理想空载转速n0的大小有关。
特性斜率小（硬度大）、理想空载转速高，则静差率就小，反之就大。
电枢串电阻调速时， n0不变，转速越低，需要串联的电阻越大，机械特性的斜率越大，转速降落Δn也越大，所以静差率越大；降压调速时，虽然机械特性的斜率（或硬度）不变，但n0减小了，所以低速时的静差率大。
2.19 答：恒转矩调速方式是指在调速过程中电动机的电枢电流保持在额定值的前提下，其输出转矩是恒定的。
恒功率调速方式是指在调速过程中电动机的电枢电流保持在额定值的前提下，其输出功率是恒定的。
他励直流电动机的降压调速和电枢串电阻调速属于恒转速转矩调速方式，而弱磁调速属于恒功率调速方式。
2.20 答：调速方式与负载类型相匹配时，可以按照负载实际大小选择一台合适额定功率的电动机，在整个调速过程中电流的大小始终等于或接近额定电流，保证电动机能得到充分得用。
例如，拖动恒转矩性质的负载时采用恒转矩调速方式（降碱度调速或电枢串电阻调速）、拖动恒功率性质的负载时采用恒功率调速方式（弱磁调速），在整个过程中就能保证电枢电流始终等于额定值，即能保证电动机得到充分利用，所以恒转矩负载配恒转矩调速方式、恒功率负载配恒功率调速方式是理想的配合。
如果恒转矩负载配恒功率调速方式或恒功率负载配恒转矩调速方式，这两种情况都不是合理的配合，因为在调速过程中不是出现过载运行就是出现轻载运行，电动机不可能在任何转速下都得到充分利用。
2.25 解：（1）（3）()VV I R U E aaNa64.1984.534.0220=⨯-=-=WW I E P aaem4.106074.5364.198=⨯==N1324.01500===ΦnEC NaNemin /16621324.02200r NeNC U n ===Φmin /1653min /1324.055.986.34.01662202r r T C C R n n NTea=⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯-==-='Φmin /1581min /1324.04.04.535.02205.021r r NeaNNC R I U n =⨯⨯-=-=Φ2.26 解：（1）由上一题可知：则固有特性为：（2）电枢串电阻时n 0不变，斜率变为：故串电阻的人为特性为：（3）电压下降一半时β不变，理想空载转速n 0下降一半。
故降压的人为特性为：A A n RC U R E U I aNeNaaNa4.204.016001324.0220=⨯-=-=-=Φ389.21324.055.94.01324.0min /16622=⨯====ΦΦΦNTNeaNeC C R C n ，，r βTT n n emem389.216620-=-=β95.111324.055.96.14.022=⨯+=+=ΦNTesaRC C R R βTT n n ememR95.1116620-=-=βT T T n emem em n 389.2831389.2166221210-=-⨯=-=β（4）磁通减少30%时，n 0和β均变化。
弱磁人为特性为：（机械特性曲线图略）2.27 解：（1）直接起动电流和起动电流倍数分别为：（2）2.27解：起动电流比为：T T T n emememn 876.4234749.0389.27.016627.07.02-=-=-=βA A RU I aN st 6.3283067.0220===7.113.02.85211031=⨯⨯==RI U aN mβΩ=Ω⎪⎭⎫⎝⎛-⨯=-=64.0067.05.2075.12205.0R I U R a NNs倍8.155.2076.3283==II Nst各级起动电阻为:2.29 解：（1）当转速n=1200r/min 时，电动势为：此时进行能耗制动时，应串入制动电阻为： （2）当忽略空载转矩时，T em =T L ，将已知数据代入能耗制动机械特性：()()Ω=Ω⨯-=-=091.013.017.111R R ast βΩ=Ω⨯==155.0091.07.112R R st st βΩ=Ω⨯==263.0155.07.123R R st st β()()min /14.0min /15005.128.0220r V r V nI R U C NNaNNe=⨯-=-=ΦVV n NeaC E 168120014.0=⨯==ΦΩ=Ω⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯=-=92.58.05.1221682R I E R a Na B mN m N nP T T NNNL ⋅=⋅⨯⨯⨯=⨯==3.1415005.255.99.055.99.09.0103即解得当考虑空载转矩时，T em =T L +T 0。
额定电磁功率：空载转矩：制动时电磁转矩：T C C R R emNTeB an Φ+-=23.1455.98.012014.02⨯⨯+-=-R BΩ=77.0R B WW I n C I E P NNNeNaemN26255.12150014.0=⨯⨯===ΦmN m N nP P T TT NNemNNemN⋅=⋅-⨯=-=-=86.015002500262555.955.90m N m N T T T T T N L em ⋅=⋅⎪⎭⎫⎝⎛+⨯⨯=+=+=2.1586.01500250055.99.09.0002.1555.98.012014.02⨯⨯+-=-R B由能耗制动机械特性：解得 2.30 解：先画出机械特性草图，如图2.3所示。