《电机原理及拖动(第3版)》彭鸿才(习题与思考题解答)
电机与拖动(第3版)(附微课视频)第4章教学提纲
电机与拖动(第3版)(附微课视频)第4章第4章思考题与习题答案1．三相笼形异步电动机由哪些部件组成？各部分的作用是什么？答：三相笼形异步电动机由定子和转子两部分组成。
定子产生旋转磁场，转子产生电磁转矩2．为什么三相异步电动机定子铁芯和转子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：用硅钢片叠压而成是为了减小铁损。
铁心不能用钢板或整块钢制作，因为铁心损耗较大。
3．什么是旋转磁场？旋转磁场是如何产生的？答：三相定子绕组通入三相交流电，则在定子、转子与空气隙中产生一个沿定子内圆旋转的磁场，该磁场称为旋转磁场。
它是三相对称的定子绕组通入三相对称的交流电而产生的。
4．如何改变旋转磁场的转速和转向？答：改变电源频率、磁极对数均可改变旋转磁场的转速。
将I A—I B—I C中的任意两相A、B互换，均可改变旋转磁场的转向。
5．说明三相异步电动机的工作原理，为什么电动机的转速总是小于旋转磁场的转速？答：三相异步电动机的工作原理：当定子本相绕组通人三相电流后，定子绕组产生旋转磁场。
该磁场以同步转速在空间顺时针方向旋转，静止的转子绕组被旋转磁场的磁力线所切割，产生感应电动势，在感应电动势的作用下，闭合的转子导体中就有电流转子电流与旋转磁场相互作用的结果便在转子导体上产生电磁作用力F ，电磁作用力F 对转轴产生电磁转矩M ，使转子转动。
当定子绕组接通三相交流电时，转子便逐步转动起来，但其转速不可能达到同步转速。
如果转子转速达到同步转速，则转子导体与旋转磁场之间就不再存在相互切割运动。
就没有感应电动势和感应电流，也没有电磁转矩，转子转速就会变慢。
因此在电动机运转状态下，转子转速总是低于其同步转速。
6．一台三相异步电动机，型号为Y2-160M2-2，额定转速为n =2 930r/min ，f 1=50Hz ，求转差率s 。
解：由Y2-160M2-2可知p=1，另外n 1=60f/p=60×50/1=3000 r/min而 S=（n 1- n 2）/ n 1=（3000-2930）/3000=0.023。
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。
电机与电力拖动(第三版)习题参考答案
《电机与电力拖动》（第三版）习题参考答案第1章思考题和习题一、填空题1．直流电动机主磁极的作用是产生，它由和两大部分组成。
气隙磁场、主磁极铁心和主磁极绕组2．直流电动机的电刷装置主要由、、、和等部件组成。
电刷、刷握、刷杆、刷杆架、弹簧、铜辫3．电枢绕组的作用是产生或流过而产生电磁转矩实现机电能量转换。
感应电动势、电枢电流4．电动机按励磁方式分类，有、、和等。
他励、并励、串励、复励5．在直流电动机中产生的电枢电动势Ea方向与外加电源电压及电流方向，称为，用来与外加电压相平衡。
相反、反电势6．直流电动机吸取电能在电动机内部产生的电磁转矩，一小部分用来克服摩擦及铁耗所引起的转矩，主要部分就是轴上的有效转矩，它们之间的平衡关系可用表示。
输出、电磁转矩=损耗转矩+输出转矩二、判断题(在括号内打“√”或打“×”)1．直流发电机和直流电动机作用不同，所以其基本结构也不同。
（×）2．直流电动机励磁绕组和电枢绕组中流过的都是直流电流。
（×）3．串励直流电动机和并励直流电动机都具有很大的启动转矩，所以它们具有相似的机械特性曲线。
（×）4．电枢反应不仅使合成磁场发生畸变，还使得合成磁场减小。
（√）5．直流电机的电枢电动势的大小与电机结构、磁场强弱、转速有关。
（×）6．直流电动机的换向是指电枢绕组中电流方向的改变。
（√）三、选择题(将正确答案的序号填入括号内)1．直流电动机在旋转一周的过程中，某一个绕组元件(线圈)中通过的电流是( B )。
A．直流电流B．交流电流C．互相抵消，正好为零2．在并励直流电动机中，为改善电动机换向而装设的换向极，其换向绕组( B )。
A．应与主极绕组串联B．应与电枢绕组串联C．应由两组绕组组成，一组与电枢绕组串联，另一组与电枢绕组并联3．直流电动机的额定功率P N是指电动机在额定工况下长期运行所允许的( A )。
A．从转轴上输出的机械功率B．输入电功率C．电磁功率4．直流电动机铭牌上的额定电流是。
电机原理及拖动 (彭鸿才 著) 机械工业出版社 课后答案
=
n0 = 1055.7 = 2111.3rpm 0.5 0.5
nφ N
=
n0′′
−
Ra 9.55(0.5CeφN
)
2
TN
=
2111.3 −
0.038 9.55× (0.5× 0.2084)2
× 607
= 1889rpm
过（ n0′′ ，0），（ 1889，607）两点画直线。
P105 3－30 解：
PM = EaN IaN = 424.7 ×187 = 79419(W )
TN
= 9550 × PM nN
= 9550 × 79.419 = 1011.3(N ⋅ m) 750
3
彭鸿才《电机原理与拖动》习题解答
（3） CeφN
=
EaN nN
=
424.7 750
= 0.566
no
= UN CeφN
=
（2） nR′ N
=
n0
−
2RN 9.55(CeφN )2
TN
2× 0.72 = 1055.7 − 9.55× (0.2084)2
× 607
=
−1052rpm
过（ n0 ，0），（ –1052，607）两点画直线。
或： nR′ N
= U N − 2RN IN CeφN
=
220 − 2× 0.72× 305 = −1052rpm 0.2084
Ceφ N
0.1
或者： EaN = U N + IaN Ra = 110 + 250.5× 0.02 = 115(V )
Ea = U N − IaN Ra = 110 − 250.5× 0.02 = 105(V )
《电机原理及拖动(第3版)》彭鸿才(习题与思考题解答)
《电机原理及拖动(第3版)》彭鸿才(习题与思考题解答)第一篇思考与习题解答第一章直流电机原理1-1说明直流电机电刷和换向器的作用，在发电机中它们是怎样把电枢绕组中的交流电动势变成刷间直流电动势的?在电动机中，刷间电压本来就是直流电压，为什么仍需要电刷和换向器？答：直流电机的电刷是连接内电路和外电路的装置，换向器可以实现交、直流电势电流的转换。
在直流发电机中换向器连接的电枢元件在不同磁极下产生不同方向的交变电势，而电刷位置是固定的，每个旋转到该位置的换向片输出电势极性是一致的，通过静止的电刷可以得到极性固定的电枢电势。
在电动机中刷间电压是直流，根据电磁力定律（左手定则）在旋转的电枢元件中，只有不断改变电流方向才能保证每根导体在任意时刻受到相同方向的电磁力，因此需要电刷和换向器将刷间的直流电转换成旋转元件中的交变电流，电枢才能连续旋转，保证电机正常运行。
1-2 推断直流电机在下列情况下电刷两端电压的性质：（1）磁极固定，电刷与电枢同向同速旋转。
（2）电枢固定，电刷与磁极同向同速旋转。
答：（1）交流；（2）直流。
1-3 他励直流发电机，额定容量N P =14kW ，额定电压N U =230V ，额定转速N n =1450r/min ，额定效率=85.5%，试求电机的额定电流N I 及额定状态下的输入功率1P 。
解：(1) 求电机额定电流1400060.87230N N N P I U === (2) 额定状态下的输入功率11416.370.855NN P P kW η=== 1-4 他励直流电动机，N P =1.1 kW ，N U =110V, N I =13, N n =1500r/min, 试求电动机的额定效率N η及额定状态下的总损耗功率p ∑。
解：(1) 求电动机额定效率1110076.92%13110N N N N N P P P I U η====? (2) 额定状态下总的损耗功率1131101100330N N N N p P P I U P W ∑=-=-=?-=1-5 直流电机的主磁路包括那几部分? 磁路未饱和时，励磁磁动势主要消耗在此路的哪一部分？答：直流电机主磁路包括N 极铁芯－气隙－电枢齿－电枢轭－相邻S 极电枢齿－气隙－S 极铁芯－定子轭－回到N 极。
《电机原理及拖动(彭鸿才)》习题集-第六章 三相异步电动机的电力拖动 题及答案
《电拖》交流电力拖动部分1．异步电动机的过载倍数是指。
a)Ｔ/T N b)Ｔst/ＴN c)Ｔmax/ＴN2．当异步电动机的转差率高于临界转差率s m时，随着转速上升，电磁转矩。
a)增大b)减小c)不变3．异步电动机转子串电阻后，临界转差率s m ，最大电磁转矩Ｔmax，n1。
a)增大b)减小c)不变4．当异步电动机定子电压降为0.5U1N时，最大电磁转矩将降为额定电压时的倍，临界转差率将降为倍。
起动转矩将降为倍，n1将降为倍。
a)1 b)0.5 c)0.255．某异步电动机n N = 720 r/min，λM=2.4，则固有机械特性上s m=。
a)0.04 b)0.149 c)0.1836．题5电机P N =75KW，则固有机械特性上，Ｔmax=N·m。
a)2387.5 b)2375 c)17197．异步电动机起动电流降低a倍，若采用定子串电抗起动，则起动转矩降低为倍，若采用自耦变压器降压起动，则起动转矩降低为倍。
b)ac) a28．Y-△起动适用于正常运行时是接的电机，起动时接为。
a)Y b)△9．Y-△起动电流为直接起动的倍，起动转矩为直接起动的倍。
a)3b)1/3c)1/3210．若忽略r1，绕线转子异步电动机转子总电阻R2’=（x1+x2’）时，s m1，起动转矩ＴstＴ。
maxa)大于b)小于c)等于11．绕线转子异步电动机串频敏电阻起动时，随着转速越高，频敏电阻阻值越。
a)大b)小12．异步电动机转子反转的反接制动，S1，定子两相反接的反接制动，S1。
a)大于b)小于c)等于13．异步电动机变极调速是的调速，变频调速是的调速，调压调速是的调速，转子串电阻调速是的调速。
a)变n1b)变S14．变极调速当Y→YY时，极对数一倍，△→YY时，极对数一倍。
a)增加b)减少15．异步电动机采用Y/YY变极调速时，速时应接为YY，采用Δ/YY变极调速时，速时应接为Δ。
a)低b) 高16．在变频调速时，若令U1/f1不变，则在降速过程Фm。
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。
习题解答
彭鸿才主编《电机原理及拖动》部分习题解答1-6 解： A U P I N N N 43.630230101453=⨯==1-7 解： A U P I NN N N 08.8089.022*******=⨯⨯==η 1-11解：1）单叠绕组 106.4V1200105.3260152260 22=⨯⨯⨯⨯⨯=Φ=Φ===-n a pN n Ce E p a a 2）单波绕组 m i n /21.1184105.31522160210pN Ea60a n 2,12r p a =⨯⨯⨯⨯⨯=Φ===- 1-14 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==---=+==-=-==⨯===⨯=⨯==⨯===⨯===⨯==∑∑sf cua Fe m oN N SN NN N f f fa a cua P P P p P P ：PWP P p ：W P ：p WP ：P W I U ：PW 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η1-15 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ηηmN T T T mN n P T m N n P T WI E P V R 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 54.8755.9120007.1100055.907.1100051.5078.217 78.217044.051.50220 032-7 解：1）A R U I a N st 22001.0220===2）Ω=-=-=11.0200220a st N st R I U R 设))2至51( ( 5.1L T .T T T T T st N st N st =>=一般保证17.25V0.11151.551 5.1725.1 ,0=⨯⨯====a N st N st R I .U AI I T 则略2-9 解： 201.01000202.094220 =⨯-=-=ΦN a a N N e n R I U C1）Ω=-⨯-=-Φ-=428.0202.094800201.0220a a N e pa R I C U R2）V R I C U a N N e 79.179202.094800201.0=⨯+⨯=+Φ= 2-11 解： 098.01000065.0185110 =⨯-=-=ΦN a a N N e n R I U C0.8时的转速N T m i n/29.1024098.0065.01858.01108.0r C R I U n N e a N =⨯⨯-=Φ-=1）能耗制动瞬时N k -1.8I I 0 U min;/29.1024===b r n Ω=-⨯-⨯-=-Φ-=236.0065.01858.129.1024098.00a bk N e bk R I n C U R2）反接制动瞬时N bk N -1.8I I -U U min;/29.1024===r nΩ=-⨯-⨯--=-Φ-=567.0065.01858.129.1024098.0110a bk N e bk R I n C U R2-12 解：194.01000847.03.30220 =⨯-=-=ΦN a a N N e n R I U C1) 能耗制动：Ω=-⨯-⨯-=-Φ-=35.2847.03.308.0)400(194.00a bk N e bk R I n C U R倒拉反接：Ω=-⨯-⨯-=-Φ-=43.11847.08.03.30)400(194.0220a bk N e bk R I n C U R2）min /85.1239194.0847.08.03.30220r C R I U n N e a bk -=⨯⨯--=Φ-=3) 与上面的各小题一样，稳定制动电流：A I bk 3.308.0⨯=min /308.221194.0)10847.0(8.03.30220)(r C R R I U n N e bk a bk -=+⨯⨯-=Φ+-=解题技巧：应用电动势平衡方程式，无论电动、起动、调速、制动状态，公式是同一个，但n ）、Ia 、（I 、bk U 等对应的值各有特点3-4解：A U S I I N N N N 33.32310103105600333111=⨯⨯⨯===ϕ A U S I I NNNN 60.59231015.3310560033333222=⨯⨯⨯===ϕ3-7解：电压比：3.5106.610353321=⨯⨯==N N U U k W b B S m Fe m 22357.0415.11015804=⨯⨯=⨯=Φ- 70522357.05044.4103544.4311=⨯⨯⨯=Φ=m f U N1333.570512===k N N 3-8 1）高串、低串：A I N 273.22110050001=⨯=A I N73.22211050002=⨯=电压比：10211021100=⨯⨯=k2）高串、低并：A I N 273.21= A I N 45.4511050002== 2011021100=⨯=k3）高并、低并：A I N 545.4110050001==A I N 45.452= 101101100==k 4）高并、低串：A I N 545.41= A I N 73.222=511021100=⨯=k3-9 解： 37.326087621===N N k Ω=+=⨯+=+=89.370.119.237.315.019.22'21r r r kΩ=⨯+=+=35.26964.037.34.152'21X X X kΩ︒=+=+=81.6 64.2635.2689.3j jX r Z k k k 设V 0 202200 37.36000'2︒=︒⨯=U A 36.87- 41.5337.387.36 1802'2︒=︒-==k I IA A I I ︒=︒-=-=13.143 41.5336.87- 41.53'21 用简化等效电路求解：kZ I U U 1'21 +-= V 182.721254.59)44.72 (-1422.84-20220)81.6 26.6436.87- (-53.410 20220︒-=︒+=︒⨯︒︒-=) ( 77.0)10.1437.182cos(c 1滞后=-=ϕosAU V U 41.53 59.21254 21==∴3-12 解：1） Ω===85.360340002'ϕϕI U Z N m 励磁参数：Ω===35.060338002200'ϕϕI p r mΩ=-=-=83.335.085.322'''m m m r Z X253400310000==kΩ=⨯==25.240685.3252'21mm m Z k Z Ω=⨯==75.21835.0252'2m m r k r Ω=⨯==75.239383.3252'2m m X k X短路参数：Ω===87.53.433440ϕϕk k k I U ZΩ===94.132.433109002ϕϕk k k I p rΩ=-=-=54.594.187.52222k k k r Z X2）电压变化率： 额定负载：β=1%66.3)6.054.58.094.1(3100003.431 )sin cos ( 2211=⨯+⨯⨯⨯=+=∆ϕϕβϕϕk k N N X r U I UV U U U N 36.385400)036.01()1(22=⨯-=∆-=%6.97%100)1090038008.010750111090038001( %100)1(322020=⨯++⨯⨯⨯⨯+-=⨯+++-=k N N kN p p Cos S p p βϕββη3）59.01090038000===k m p p β%9.97%100)380028.01075059.0380021(%100)221(320max =⨯⨯+⨯⨯⨯⨯-=⨯+-=o N m p Cos S p ϕβη4-10 解：A Cos U P I NN N NN 97.1582.087.03803105.7331=⨯⨯⨯⨯==ϕηA I I N N 22.9397.153 11===∴∆ϕ接法4-17 解：Wb N k f E N 01876.048933.05044.4338085.044.411111=⨯⨯⨯⨯==Φ4-31 解：1）kW p p p P P s m cu N em 85.155164.221.21502=+++=+++= 0412.085.155210.22===em cu N p p s m i n /7.1478)142.01(1500)1(1r s n n N =-=-= 2） m N n P T em ⋅=⨯==245.992150015585055.955.91 m N n P T N N N ⋅=⨯==1.9697.147815000055.955.9 m N T T T N ⋅=-=-=145.231.969245.99205-4 解：0267.015001460150011=-=-=n n n s N N 略T 0：额定转矩为：最大电磁转矩：过载能力：最大转矩时转差率：5-9 解：全压起动时的定子电流、功率因数：A X X r r U I N st 84.893)2.02.0()072.0072.0(380)()(222'212'21=+++=+++=φ求起动转矩倍数：02.015001470150011=-=-=n n n s N Nm N ⋅=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++⨯⨯⨯=68.727)2.02.0()02.0072.0072.0(50202.0/072.023803222π)()()2212'211'22112X X s r r f s r pU m T N +++=π()()()m N m N ⋅=⋅+++⨯⨯⨯⨯⨯⨯=88.181606.006.00267.0012.0012.014.35020267.0012.0)3/380(23222()()m N m N X X f pU m T ⋅=⋅+⨯⨯⨯⨯⨯=+≈3.383006.006.05014.34)3/380(2342'211211max π1.288.18163.3830max ===N m T T λ1.006.006.0012.021,2=+=+=X X r s m ()3384.0)2.02.0()072.0072.0(072.0072.0)(cos 222212'21'211=++++++++=X X r r r r ϕ)()()2212'211'22112X X s r r f s r pU m T N+++=π[]m N T st ⋅=⨯+⨯⨯⨯⨯⨯=64.1098)22.0()2072.0(502072.038023222π起动转矩倍数：Y/△起动时的起动电流、起动转矩：A I I st st 95.297384.8933'===m N T T st st ⋅===2.366364.10983'5-11 解：1）全压起动时的I st 和T st ：A I I N st 368952777=⨯=⨯=m N T K T N M st ⋅=⨯⨯⨯==55.355614501030055.98.132）若采用串电抗器起动，则N N Nst st T T T k T T 5.015.0)527/1800(8.122'<=⨯==可见串电抗器后不能满足起动转矩的要求，不能采用。
《电机原理及拖动(彭鸿才)》习题集-第三章 直流电动机的电力拖动 题及答案
《电拖》直流电力拖动部分1、电力拖动系统的原动机是___。
a)电动机 b)发电机 c)水轮机 d)汽轮机2、直流电动机的固有机械特性是一条略向下倾斜的___线。
a)双曲 b) 曲 c)直3、改变直流电动机电枢回路电阻，可得到一簇___不变、___随电阻增大而增大的人为特性。
a) n 0 b)斜率4、改变直流电动机端电压,可得到一簇___不变、___随电压下降而减小的人为特性。
a) n 0 b)斜率5、当改变直流电动机励磁电流时，机械特性的n 0是___的，斜率是___的。
a)不变 b)可变6、电力拖动系统稳态运行时, T L ___T ，故稳态工作点为负载特性与电动机机械特性的交点。
a)大于 b)小于 c)等于7、如图电力拖动系统___点是稳定运行点,___点是不稳定运行点。
a)A b)B8、设T= T L 处,转速为n A ，则当扰动使拖动系统n>n A 时,T 应___ T L.当扰动使拖动系统n<n A 时, T 应___ T L, 系统才能稳定运行。
a)等于 b)大于 c)小于9、电力拖动系统稳定运行的充要条件是:在T= T L 处,___。
a)L dT dT dn dn = b) L dT dT dn dn < c) L dT dT dn dn> 10、直流电动机起动时，为了产生尽可能大的起动转矩，应把励磁电流调至 。
a)最大 b)最小11、直流电动机直接起动电流可以达到额定电流的 倍。
a)4~7 b)10~2012、当电动机的电磁转矩T 与转速n 同向时,运行在___状态；反向时,运行在___状态。
a)电动 b)制动13、能耗制动的特点是___；反接制动的特点是___；回馈制动的特点是___。
a)|n|>|n 0| b)U=0 c)n 与n 0反向14、能耗制动机械特性在第___象限；电压反接制动机械特性在___象限；转速反向（电动势反向）反转制动机械特性在___象限；回馈制动机械特性在___象限；电动状态机械特性在___象限。
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。
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第一篇 思考与习题解答第一章 直流电机原理1-1说明直流电机电刷和换向器的作用，在发电机中它们是怎样把电枢绕组中的交流电动势变成刷间直流电动势的?在电动机中，刷间电压本来就是直流电压，为什么仍需要电刷和换向器？答：直流电机的电刷是连接内电路和外电路的装置，换向器可以实现交、直流电势电流的转换。
在直流发电机中换向器连接的电枢元件在不同磁极下产生不同方向的交变电势，而电刷位置是固定的，每个旋转到该位置的换向片输出电势极性是一致的，通过静止的电刷可以得到极性固定的电枢电势。
在电动机中刷间电压是直流，根据电磁力定律（左手定则）在旋转的电枢元件中，只有不断改变电流方向才能保证每根导体在任意时刻受到相同方向的电磁力，因此需要电刷和换向器将刷间的直流电转换成旋转元件中的交变电流，电枢才能连续旋转，保证电机正常运行。
1-2 判断直流电机在下列情况下电刷两端电压的性质： （1）磁极固定，电刷与电枢同向同速旋转。
（2）电枢固定，电刷与磁极同向同速旋转。
答：（1）交流；（2）直流。
1-3 他励直流发电机，额定容量N P =14kW ，额定电压N U =230V ，额定转速N n =1450r/min ，额定效率=85.5%，试求电机的额定电流N I 及额定状态下的输入功率1P 。
解：(1) 求电机额定电流1400060.87230N N N P I A U === (2) 额定状态下的输入功率11416.370.855NNP P kW η=== 1-4 他励直流电动机， N P =1.1 kW ，N U =110V, N I =13A, N n =1500r/min, 试求电动机的额定效率N η及额定状态下的总损耗功率p ∑。
解：(1) 求电动机额定效率1110076.92%13110N N N N N P P P I U η====⨯ (2) 额定状态下总的损耗功率1131101100330N N N N p P P I U P W ∑=-=-=⨯-=1-5 直流电机的主磁路包括那几部分? 磁路未饱和时，励磁磁动势主要消耗在此路的哪一部分？答：直流电机主磁路包括N 极铁芯－气隙－电枢齿－电枢轭－相邻S 极电枢齿－气隙－ S 极铁芯－定子轭－回到N 极。
在磁路不饱和时励磁磁动势主要消耗在两段气隙上。
1-6 直流电机的励磁磁动势是怎么样产生的，它与哪些量有关？电机空载时气隙磁通密度是如何分布的？答：励磁磁动势由励磁电流产生，其数值与励磁电流和励磁绕组匝数有关。
电机空载时磁通密度波形近似于梯形波。
1-7 什么是直流电机磁路饱和系数？饱和系数的过高和过低对电机有何影响？ 答：磁路饱和系数描述了磁路的饱和程度。
如果饱和系数过大说明电机磁路处于过饱和状态，磁路磁阻增大、铁损增加、电机效率下降；饱和系数过低说明电机磁路欠饱和，励磁电流的变化易引起磁通的波动影响电机稳定性，同时由于铁芯未能充分利用，造成材料浪费。
1-8 一单叠绕组，槽数Z=24，极数2p=4,试绘出绕组展开图及并联支路图。
解：计算绕组节距120524Z y p ===,绕组展开图图1-7 绕组展开图并联支路图图1-8 并联支路图1-9 教材书（第20页）中的图1-12 所示单叠绕组，去掉2A 2B 两组电刷，对电机的电压，电流及功率有何影响？答：去掉两组电刷后的并联支路图改为电压不变；电流为原电流的1/2；功率为原功率的1/2。
1-10 何谓电枢反应，以直流电动机为例说明在什么情况下只有交轴反应？在什么情况下出现直轴反应？答：当电机带上负载后，电机的合成磁场由空载磁场和电枢磁场共同决定，电枢磁场的出现，使磁场波形发生畸变，这种现象称为电枢反应。
当电刷位于几何中线上时，只有交轴电枢反应；当电刷偏离几何中线时存在交轴电枢反应和直轴电枢反应。
1-11 直流电机交轴反应对磁场波形有何影响，考虑磁路饱和时和不考虑磁路饱和时，交轴反应有何不同？答：电枢反应使主磁场梯形波发生扭曲。
对直流发电机来说前极尖去磁；后极尖增磁，对直流电动机来说情形与之相反。
不考虑磁路饱和时，发电机前、后极尖的去磁和增磁相等，极下总磁通不变；考虑饱和时去磁大于增磁，总磁通有所减少。
1-12 直流发电机中是否有电磁转矩？如果有，它的方向怎样？直流电动机中是否有感应电动势？如果有，它的方向怎样？答：直流发电机中有电磁转矩，其方向与电机转速方向相反，是制动转矩；直流电动机中有电枢电势，其方向与电源电压方向相反。
1-13 直流电机中感应电动势是怎样产生的？它与那些量有关、在发电机和电动机中感应电动势各起什么作用？答：直流电机电枢绕组导体在旋转中切割主磁场磁力线产生感生电势，对于结构一定的电机，感生电势的大小与磁通量和电机转速有关。
在发电机中它是电源电势，可以提供输出电能；在电动机中它是反电势，可以抑制电枢电流过高。
1-14 直流电机中电磁转矩是怎样产生的？它与那些量有关、在发电机和电动机中电磁转矩各起什么作用？答：在磁场中的电枢元件导体流过电流时会受到电磁力的作用，在电机结构一定时，电磁力的大小与磁场磁感应强度和导体中电流的强弱有关，总的电磁力与电枢半径的乘积即电磁转矩。
在发电机中的电磁转矩与电机转速方向相反，是制动转矩；在电动机中的电磁转矩与电机转速方向相同，是拖动转矩。
1-15 怎样判断一台直流电机工作在发电机状态还是工作在电动机状态？答：电磁转矩与电机旋转方向相同，电机处于电动状态；电磁转矩与电机旋转方向相反，电机处于发电状态。
1-16 在直流电机中，证明a E a I =T Ω,从机电能量转换的角度说明该式的物理意义。
答：证明电磁功率计算公式：606022a a e a a a T a pN pNE I C n I I I C I T a aφφΩφΩφΩΩππ⋅=⋅⋅⋅=⋅⋅⋅⋅=⋅⋅⋅=⋅⋅⋅=⋅ 电磁功率依靠磁场作用进行机电能量交换，磁场对电系统和机械系统的作用与反作用表现在感应电势和电磁转矩上。
磁场与交链绕组发生相对运动产生感应电势，只要有感应电势电机就能从电系统吸收或送出电能；绕组中通过电流并与气隙磁场相互作用产生电磁转矩，通过电磁转矩电机能向机械系统送出或吸收机械能。
电机通过电势和转矩进行能量交换，具体表现在电磁功率上既可以用电功率a a E I ⋅来表示，也可以用机械功率T Ω⋅来表示。
1-17 并励直流发电机必须满足哪些条件才能建立起正常的输出电压？答：满足三个基本条件，1）要有剩磁；2）剩磁电压方向与建立磁场的电压方向一致；3）励磁回路总电阻要小于临界电阻。
1-18 并励直流发电机正转时能够自励，反转后是否还能自励？ 若再反转的同时把励磁绕组的两个端子反接，是否可以自励？电枢端电压是否改变方向？答：不能自励。
因为反转后剩磁方向与建立磁场的电压方向不一致，不能满足自励的基本条件。
如果电机反转同时将励磁绕组反接是可以自励的，但电枢端电压的方向与正转时相反。
1-19 一台直流发电机，当分别把它接成他励和并励时，在相同的负载情况下，电压调整率是否相同？如果不同，哪种接法电压调整率更大？为什么？答：他励直流发电机和并励直流发电机在相同负载情况下电枢电流是不同的，并励发电机由于电枢电流除了提供负载电流以外还要供给发电机本身的励磁电流，所以电压调整率要比他励发电机大。
1-20 一台直流电动机，拖动一台直流发电机。
当发电机负载增加时，电动机的电流和机组转速如何变化？说明其物理过程。
答：发电机负载增加（即电流增大），其制动电磁转矩也增大，则拖动它的电动机必须增加拖动转矩与之平衡。
因此在磁通不变时，电动机电枢电流也增大，机组转速会下降；如果要维持机组转速不变，可以减小电动机电枢回路的电阻或者提升电动机的端电压。
1-21一台并励直流发电机,16,230,69.6,1600/min,N N N N P kW U V I A n r ====电枢回路电阻0.128,a R =Ω励磁回路电阻150,85.5%,f N R n =Ω=试求额定工作状态下的励磁电流、电枢电流、电枢电动势、电枢铜耗、输入功率、电磁功率。
解：1) 额定工作状态下的励磁电流230/150 1.53NfN fU I A R === 2) 额定工作状态下的电枢电流69.6 1.5371.13aN N fN I I I A=+=+=3) 额定工作状态下的电枢电势23071.130.128239.1aN N aN a E U I R V =+=+⨯=4) 额定工作状态下的电枢铜耗2271.130.128647.6cuN aN a p I R W==⨯=5) 额定工作状态下的输入功率11618.70.855NNP P KW η===6) 额定工作状态下的电磁功率239.171.1317M aN aN P E I KW==⨯=1-22 如何改变他励，并励和串励直流电动机的旋转方向 答：将电枢端电压接线或者励磁电压接线之一反接。
1.23 他励直流电动机正在运行时，励磁回路突然断线会有什么现象发生？ 答：飞车事故。
1-24 判断下列两种情况下哪一种可以使接在电网上的直流电动机变为发电机;(1) 加大励磁电流f I ，使φ增加，试图使a E >O U （2） 在电动机轴上外加一个转矩使旋转速度上升，使a E >O U答：（2）1-25 他励直流电动机，在拉断电枢回路电源瞬间(n 未变），电机处于什么运行状态，端电压多大？答：发电制动状态，端电压为a E1-26 直流电动机电磁转矩是拖动性质的，电磁转矩增加时，转速似乎应该上升，但从机械特性上看，电磁转矩增加时，转速反而下降，这是什么原因？答：当磁通不变时电磁转矩的增加是靠电枢电流增加来实现的，电枢电流的增加同时也会导致电枢回路电阻压降的增加，由于电源电压不变，电枢电势a a a E U I R =-下降，而电枢电势a e E C n φ=⋅⋅，因为式中磁通不变所以转速下降。
1-27 说明直流电动机理想空载转速0n 的物理意义？答：理想空载转速是当a E U =时的一种理想状态，此时电枢电流为0，电磁转矩为0，电动机没有能量输出，输入的机械功率用于克服电动机的空载损耗。
依靠电动机本身是无法达到理想空载转速的，必须加外力拖动。
1-28 与他励，并励直流电动机相比，串励直流电动机的工作特性有何特点？ 答：串励直流电机的工作特性很软，它的起动转矩较大，其理想空载转速为无穷大。
串励电机适合起动困难永不空载的情况。
1-29 并励直流电动机7.5,220,40.6,3000/min N N N N P kW U V I A n r ====，0.213a R =Ω，额定励磁电流0.683fN I A =，不计附加损耗，求电机在额定状态下的电枢电流，额定效率，输出转距，电枢铜耗，励磁铜耗，空载损耗，电磁功率，电磁转矩及空载转矩。