电机与拖动基础课后习题答案
电机原理及拖动基础课后习题答案矿大
nN
P1 UNIN 264W
49.6%
4-13 并励直流机，PN=10kW，UN=220V，nN=1500r/min，ηN=84.5%，IfN=1.178A， Ra=0.354Ω，采用能耗制动停车，在电枢回路串入R=0.5Ω，求：
(1) 制动初瞬间的电枢电流及电磁转矩。
所以，空载转速为：1872rpm。
(4)
185
T 2 0.5TN 0.5 9.55
0.5521Nm
1600
T 0 9.55 17.6 0.105Nm 1600
Tem T 2 T 0 0.6571Nm
Ia Tem IaN 0.592 A TemN
n=1400rpm时，Ea=185.91400/1600=162.7V 由电压方程得：
单叠绕组时，有多少导体？单波绕组，多少导体？
解：因为 单叠：a=2
单波：a=1
Ea Np n
60a
230 N 2 0.04 60 60 2
230 N 2 0.04 60 60 1
N=5750 N=2875
3-13 计算y1,y2,y3和yk，绘制绕组展开图，安放主磁极和电刷，求并联支路对数。 (1) 单叠绕组 2p=4,Z=S=22
解：空载时电枢铜耗很小，可以忽略，所以空载功率为： p0=2200.08=17.6W；
(1)电磁功率为：185+17.6=202.6W; 电磁转矩为：9.55202.6/1600=1.21Nm
(2) 功率方程：
UIa
Pem
I2 a
Ra;
Ra
31.31
(3) 由电枢电压方程可计算出空载和额定时E： Ea0=217.5V; EaN=185.9V。
电机与拖动基础》第三版(林瑞光)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。
电机与拖动基础答案(第四版)
第1章绪论重点与难点正确理解磁感应强度、磁通量、磁场强度等物理量及铁磁材料的磁化特性，掌握载流导体在磁场中的安培力及电磁感应定律。
变压器电动势数学表达式的符号因其正方向规定不同而不同，这是难点。
思考题解答1.1 通电螺线管电流方向如图所示，请画出磁力线方向。
答向上，图略。
1.2 请画出图所示磁场中载流导体的受力方向。
答垂直导线向右，图略。
1.3 请画出图1.3所示运动导体产生感应电动势的方向。
答从向方向，图略。
1.4 螺线管中磁通与电动势的正方向如图所示，当磁通变化时，分别写出它们之间的关系式。
图图图图答Φ-Φ第2章电力拖动系统动力学重点与难点1. 单轴电力拖动系统的转动方程式：各物理量及其正方向规定、方程式及对其理解，动转矩大于、等于或小于零时，系统处于加速、恒速或减速运行状态。
2. 多轴电力拖动系统简化时，转矩与飞轮矩需要折算。
具体计算是难点但不是重点。
3. 反抗性和位能性恒转矩负载的转矩特性、风机和泵类负载的转矩特性、恒功率负载的转矩特性。
4. 电力拖动系统稳定运行的充分必要条件。
5. 思考题是重点。
思考题解答2.1 选择以下各题的正确答案。
(1) 电动机经过速比j=5的减速器拖动工作机构，工作机构的实际转矩为飞轮矩为，不计传动机构损耗，折算到电动机轴上的工作机构转矩与飞轮矩依次为.(2) 恒速运行的电力拖动系统中，已知电动机电磁转矩为，忽略空载转矩，传动机构效率为0.8，速比为10，未折算前实际负载转矩应为.(3) 电力拖动系统中已知电动机转速为，工作机构转速为，传动效率为0.9，工作机构未折算的实际转矩为，电动机电磁转矩为，忽略电动机空载转矩，该系统肯定运行于.加速过程恒速减速过程答 (1) 选择。
因为转矩折算应根据功率守恒原则。
折算到电动机轴上的工作机构转矩等于工作机构实际转矩除以速比，为；飞轮矩折算应根据动能守恒原则，折算到电动机轴上的工作机构飞轮矩等于工作机构实际飞轮矩除以速比的平方，为(2) 选择。
电机与拖动基础习题及答案（精品）
变压器1、变压器有哪些主要部件，它们的主要作用是什么？答：铁心: 构成变压器的磁路,同时又起着器身的骨架作用。
绕组: 构成变压器的电路,它是变压器输入和输出电能的电气回路。
分接开关: 变压器为了调压而在高压绕组引出分接头,分接开关用以切换分接头,从而实现变压器调压。
油箱和冷却装置: 油箱容纳器身,盛变压器油,兼有散热冷却作用。
绝缘套管: 变压器绕组引线需借助于绝缘套管与外电路连接，使带电的绕组引线与接地的油箱绝缘。
2、变压器的主磁通和漏磁通之间有哪些主要区别？答：由于磁通所经路径不同，把磁通分成主磁通和漏磁通，便于分别考虑它们各自的特性，从而把非线性问题和线性问题分别予以处理区别：1. 在路径上，主磁通经过铁心磁路闭合，而漏磁通经过非铁磁性物质磁路闭合。
2．在数量上，主磁通约占总磁通的99%以上，而漏磁通却不足1%。
3．在性质上，主磁通磁路饱和，φ0与I呈非线性关系，而漏磁通磁路不饱和，φ1σ与I1呈线性关系。
4．在作用上，主磁通在二次绕组感应电动势，接上负载就有电能输出， 起传递能量的媒介作用，而漏磁通仅在本绕组感应电动势，只起了漏抗压降的作用。
3、变压器的空载电流的性质和作用如何？答：作用：变压器空载电流的绝大部分用来供励磁，即产生主磁通，另有很小一部分用来供给变压器铁心损耗，前者属无功性质，称为空载电流的无功分量，后者属有功性质，称为空载电流的有功分量。
性质：由于变压器空载电流的无功分量总是远远大于有功分量，故空载电流属感性无功性质，它使电网的功率因数降低，输送有功功率减小。
4、变压器空载运行时，是否要从电网取得功率？这些功率属于什么性质？起什么作用？答：要从电网取得功率，供给变压器本身功率损耗，它转化成热能散逸到周围介质中。
小负荷用户使用大容量变压器时，在经济技术两方面都不合理。
对电网来说，由于变压器容量大，励磁电流较大，而负荷小，电流负载分量小，使电网功率因数降低，输送有功功率能力下降，对用户来说，投资增大，空载损耗也较大，变压器效率低。
《电机与拖动基础》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/m in 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/m in 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 N7．什么叫电枢反应？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===ηλ1—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 η1—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）恒定。
N e e C C Φ=Φ∴0忽略电枢反应影响，， 00'0Φ-=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=β19.0=ΦN e C N Φ=Φ8.015.019.08.0=⨯=Φ∴e C ===0.28 =2N m e C C Φ()255.9N e C Φ219.055.9⨯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 故系统不会反向起动。
电机与拖动技术(基础篇)习题解答
第1章 思考题与习题1-1直流电机由哪些主要部件构成?各部分的主要作用是什么? 答：（一）定子1．主磁极：建立主磁通，包括： 铁心：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： 铁心： 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．机座和端盖：固定、支撑、保护，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：与换向器配合，引出（或引入）电流，电刷由石墨等材料制成。
（二）转子1． 电枢铁心：构成主磁路，嵌放电枢绕组。
由硅钢片叠成。
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． 换向器：与电刷配合，引入、引出电流，由换向片围叠而成。
4． 转轴和轴承：使电枢和换向器灵活转动。
1-2简述直流发电机的工作原理答：直流发电机主磁极通电产生主磁场，电枢绕组被原动机拖动旋转切割主磁场感应电动势实为交变电动势(如图示瞬间以导体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，a 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⊙……,它通过电刷和换向器，把电枢绕组的交流变为外电路的直流。
这就是直流发电机的工作原理。
1-3简述直流电动机的工作原理答：直流电动机主磁极通电产生主磁场，电枢绕组通过电刷引入直流电，（如图示瞬间以导体a 为例），电枢绕组的a 导体处于N 极底下，电流方向为⊙，由“电磁生力”定则判得产生电磁转矩势方向为逆时针，转半圈后，a 处于S 极下，电流方向变为⊕，产生电磁转矩势方向仍为逆时针，再转半圈，又回到原来位置……,它通过电刷和换向器，把外电路的直流电变为电枢绕组部的交流电，从而产生恒定方向的电磁转矩，使直流电动机沿着一个方向旋转。
这就是直流电动机的工作原理。
1-4在直流电机中，为什么要用电刷和换向器，它们各自起什么作用？答：在直流电机中，用电刷和换向器配合，把发电机电枢绕组部的交流电流引出到外电路变为直流电。
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。
《电机与拖动基础(第2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 (14)第五章变压器 (29)第六章交流电机的旋转磁场理论 (43)第七章异步电机原理 (44)第八章同步电机原理 (51)第九章交流电机拖动基础 (61)第十章电力拖动系统电动机的选择 (73)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。
电机与拖动课后习题答案
答：PWM开关频率快、周期短。 直流PWM变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性 环节。其中直流PWM变换器的时间常数Ts等于其IGBT控 制脉冲周期（1/fc），而晶闸管整流装置的时间常数Ts通常 取其最大失控时间的一半（1/（2mf））。因fc通常为kHz 级，而f通常为工频（50或60Hz），m为一周内整流电压的 脉波数，通常也不会超过20，故直流PWM变换器时间常数 通常比晶闸管整流装置时间常数更小，从而响应更快，动 态性能更好。
2-5 在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时， 电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什 么？ 答：电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中， 电动机电枢两端电压仅取决于直流PWM变换器的输 出。电枢回路中还有电流，因为电枢电压和电枢电阻 的存在。 2-6 直流PWM变换器主电路中反并联二极管有何作 用？如果二极管断路会产生什么后果？ 答：为电动机提供续流通道。若二极管断路则 会使电动机在电枢电压瞬时值为零时产生过电 压。电枢电压不可控，无法调速
第一次习题课
第2章
转速反馈控制的直流调速系统 （思考题）
思考题
2-1:直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？
答：（1）调节电枢供电电压； 一定范围内无级平滑调速 （2）减弱励磁磁通； 小范围内平滑调速，往往与调压方案配 合使用 （3）改变电枢回路电阻 动机系统比晶闸管整流 器—电动机系统能够获得更好的动态性能？
2-9 在晶闸管整流器-电动机开环调速系统中，为什么转速随负 载增加而降低？
答：负载增加意味着负载转矩变大，电机减速，并且在减速过程中， 反电动势减小，于是电枢电流增大，从而使电磁转矩增加，达到与 负载转矩平衡，电机不再减速，保持稳定。故负载增加，稳态时， 电机转速会较增加之前降低。
电机与拖动基础课后习题答案
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 UI =,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。
电机与拖动基础 课件课后习题答案
260 Ea 85 110.5V 200
电压方程为： 110.5 Ia (50 4.3); Ia 2.035 A
2 负载功率为： P 2 Ia RL 207W
电机与拖动
3-21 并励直流发电机PN=16kW，UN=230V，IN=69.3A， nN=1600r/min，ηN =88.5%，Ra=0.128Ω，励磁回路 Rf=150Ω。求额定状态下If，Ia，Ea，pCua，pCuf，p0，输 入转矩T1，Tem，T0。 解：
m共 2 (m m1) m2 2 280 1.6 6396Kg
2 D 2 6396kg m 2 转动惯量为： JL m m共 4
电动机
系统折算后总转动惯量：
Jeq JL 2J Jm 2 J M 49.74kg m i2
H
4-9 一台500V直流发电机，nN=1000r/min，输出功率 50kW,Ia=0.4Ω。接至200V电网做电动机，磁通及Ia额定， 求:(1) 电动机转速。(2) Ia额定，n=1000r/min，磁通及 电磁转矩为额定时的多少倍？
解：发电机时电枢电压方程为： Eag U IaRa 540V 电动机时电枢电压方程为：Eam U IaRa 160V
100 10 10 r 2 Z 2 cos 1 10 0.5 5; x 2 Z 2 sin 1 8.66; Z2
(2)
电机与拖动
1-7：若1-6中漏磁可忽略，且铁心磁通Φ=0.0022sin314tWb， 计算线圈每匝感应电势？要获得36V的电压电源，铁心应绕 一个多少匝的线圈？ 解：每匝电势为：
220 78.79 350 (0.032 Rc)
电机与拖动基础答案(第四版)
第1章绪论重点与难点正确理解磁感应强度、磁通量、磁场强度等物理量及铁磁材料的磁化特性，掌握载流导体在磁场中的安培力及电磁感应定律。
变压器电动势数学表达式的符号因其正方向规定不同而不同，这是难点。
思考题解答1.1 通电螺线管电流方向如图所示，请画出磁力线方向。
答向上，图略。
1.2 请画出图所示磁场中载流导体的受力方向。
答垂直导线向右，图略。
1.3 请画出图1.3所示运动导体产生感应电动势的方向。
答从向方向，图略。
1.4 螺线管中磁通与电动势的正方向如图所示，当磁通变化时，分别写出它们之间的关系式。
图图图图答Φ-Φ第2章电力拖动系统动力学重点与难点1. 单轴电力拖动系统的转动方程式：各物理量及其正方向规定、方程式及对其理解，动转矩大于、等于或小于零时，系统处于加速、恒速或减速运行状态。
2. 多轴电力拖动系统简化时，转矩与飞轮矩需要折算。
具体计算是难点但不是重点。
3. 反抗性和位能性恒转矩负载的转矩特性、风机和泵类负载的转矩特性、恒功率负载的转矩特性。
4. 电力拖动系统稳定运行的充分必要条件。
5. 思考题是重点。
思考题解答2.1 选择以下各题的正确答案。
(1) 电动机经过速比j=5的减速器拖动工作机构，工作机构的实际转矩为飞轮矩为，不计传动机构损耗，折算到电动机轴上的工作机构转矩与飞轮矩依次为.(2) 恒速运行的电力拖动系统中，已知电动机电磁转矩为，忽略空载转矩，传动机构效率为0.8，速比为10，未折算前实际负载转矩应为.(3) 电力拖动系统中已知电动机转速为，工作机构转速为，传动效率为0.9，工作机构未折算的实际转矩为，电动机电磁转矩为，忽略电动机空载转矩，该系统肯定运行于.加速过程恒速减速过程答 (1) 选择。
因为转矩折算应根据功率守恒原则。
折算到电动机轴上的工作机构转矩等于工作机构实际转矩除以速比，为；飞轮矩折算应根据动能守恒原则，折算到电动机轴上的工作机构飞轮矩等于工作机构实际飞轮矩除以速比的平方，为(2) 选择。
34056《电机与拖动基础(第2版)》汤天浩(习题解答)2
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 (14)第五章变压器 (29)第六章交流电机的旋转磁场理论 (43)第七章异步电机原理 (44)第八章同步电机原理 (51)第九章交流电机拖动基础 (61)第十章电力拖动系统电动机的选择 (73)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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第一章1 . 1 一台直流电动机的数据为:额定功率N P =25 kW ,额定电压N U =220 V ,额定转速N n =1 500 r /min,额定效率N η =86 .2 %。
试求:( 1 )额定电流N I ;( 2 )额定负载时的输入功率N P 1 。
解：（1）直流电动机的:额定功率 N N N N I U P η= A U P I NN N N 83.131862.022010253=⨯⨯==η （2） KW P P NNN 29862.0251===η1 .2 一台直流发电机的数据为:额定功率N P =12 kW ,额定电压N U =230 V ,额定转速N n =1 450 r /min,额定效率N η=83 .5 %。
试求:( 1 )额定电流N I ;( 2 )额定负载时的输入功率N P 1 。
解：（1）直流发电机的:额定功率 N N N I U P =A U P I N N N 17.5223010123=⨯==（2）KW P P NNN 37.14835.0121===η1 . 3 一台直流电机,已知极对数p=2 ,槽数Z 和换向片数K 均等于22 ,采用单叠绕组。
( 1 )计算绕组各节距; ( 2 )求并联支路数。
解：（1）第一节距 54242221=-=±=εp Z y ,为短距绕组。
单叠绕组的合成节距及换向器节距均为1,即1==K y y第二节距41512=-=-=y y y (2) 并联支路数等于磁极数,为4。
1 . 4 一台直流电机的数据为:极数2 p=4 ,元件数S=120 ,每个元件的电阻为0 . 2 Ω。
当转速为1 000 r /min 时,每个元件的平均感应电动势为10 V ,问当电枢绕组为单叠或单波绕组时,电刷间的电动势和电阻各为多少?解：当电枢绕组为单叠绕组时, 绕组并联支路数等于磁极数,为4,每一条支路串联的元件数为30, 换向器上放置4个电刷,假设一个电刷短路一个元件, 每一条支路有一个元件被短路,则电刷间的电动势为a E =29⨯10=290V ;每一条支路的电阻为 Ω=⨯=8.52.029R ,4条并联支路的电阻,即电刷间的电阻为 Ω===45.148.54R R a 当电枢绕组为单波绕组时, 绕组并联支路数为2,每一条支路串联的元件数为60, 换向器上可以放置4个电刷,至少短路4个元件,则电刷间的电动势为V E a 5801058=⨯=每一条支路的电阻为 Ω=⨯=6.112.058R 电刷间的电阻为 Ω===8.526.112R R a1 . 5 已知一台直流电机的极对数p=2 ,元件数S= Z = K=21 ,元件的匝数c N =10 ,单波绕组,试求当每极磁通Φ=1 . 42 × 210-Wb,转速n =1 000 r /min 时的电枢电动势为多少? 解：单波绕组并联支路对数a=1, 电枢总导体数420102122=⨯⨯==C SN N 电枢电动势 V n a pN E a 8.198********.11604202602=⨯⨯⨯⨯⨯=Φ=-1 . 6 一台直流电机,极数2 p=6 ,电枢绕组总的导体数N=400 ,电枢电流a I =10 A ,气隙每极磁通Φ=0 . 21 Wb 。
试求采用单叠绕组时电机的电磁转矩为多大?如把绕组改为单波绕组,保持支路电流a i 的数值不变,电磁转矩又为多大? 解: 电枢绕组为单叠绕组时,并联支路对数a=p=3, 电磁转矩 m N I a pN T a ⋅=⨯⨯⨯⨯⨯=Φ=69.1331021.031416.3240032π 如果把电枢绕组改为单波绕组, 保持支路电流a i 的数值不变,则电磁转矩也不变,仍为 133.69m N ⋅,因为无论是叠绕组还是波绕组,所有导体产生的电磁转矩的方向是一致的, 保持支路电流a i 不变,就保持了导体电流不变,也就保持了电磁转矩不变。
也可以用计算的方法: 单叠绕组时并联支路数为6, 支路电流 A I i a a 6106== 改为单波绕组, 保持支路电流a i 的数值不变,仍为A 610,而并联支路数为2 (a=1), 电枢电流A i I a a 3102== 电磁转矩 m N T ⋅=⨯⨯⨯⨯⨯=69.13331021.011416.324003。
1 . 7 一台他励直流电机,极对数p=2 ,并联支路对数a =1 ,电枢总导体数N=372 ,电枢回路总电阻a R =0 .208 Ω,运行在U=220 V ,n =1 500 r /min, Φ=0 . 011 Wb 的情况下。
Fe P =362 W ,mec P =204 W ,试问:( 1 )该电机运行在发电机状态还是电动机状态? ( 2 )电磁转矩是多大?( 3 )输入功率、输出功率、效率各是多少?解: (1) V n a pN E a 6.2041500011.0160372260=⨯⨯⨯⨯=Φ=,低于电源电压U=220 V,所以电机运行在电动机状态。
(2) A R E U I a a a 74208.06.204220=-=-= m N I a pN T a ⋅=⨯⨯⨯⨯⨯=Φ=39.9674011.011416.3237222π (3) 输入功率 KW W UI P 28.1616280742201==⨯==输出功率 204362208.07416280212--⨯-=---=mec Fe cua P P P P P=14575W=14.575KW 效率 895.028.16575.1412===P P η=89.5%1 . 8 如果直流电机的电枢绕组元件的形状如题1 . 8图所示,则电刷应放在换向器的什么位置上?题1 . 8图 某种电枢绕组 元件的形状解: 电刷在换向器的位置应使被电刷短路的元件感应电动势为零。
对于对称元件,电刷中心线与磁极中心线重合。
对于题中的不对称元件,当电枢旋转,使该元件中心线与N 极中心线对齐时, 电刷应将该元件短路,若换向片宽度为B,则电刷中心线偏离磁极中心线的偏移量221By -=δ,1y 是元件第一节距。
1 .9 一台并励直流电动机的额定数据为: N U =220 V , N I =92 A , a R =0 . 08 Ω,f R =88 . 7 Ω, N η=86 %,试求额定运行时:( 1 )输入功率; ( 2 )输出功率; ( 3 )总损耗; ( 4 )电枢回路铜损耗;( 5 )励磁回路铜损耗; ( 6 )机械损耗与铁损耗之和。
解: ( 1 )输入功率 KW W I U P N N 24.2020240922201==⨯==( 2 )输出功率KW P P 406.1786.024.2012=⨯==η( 3 )总损耗 KW P P P 834.2406.1724.2021=-=-=∆(4) A R U I f N f 48.27.88220=== A I I I f N a 52.8948.292=-=-=电枢回路铜损耗 W R I P a a cua 64108.052.8922=⨯==( 5 )励磁回路铜损耗 W R I P f f cuf 5.5457.8848.222=⨯==( 6 )机械损耗与铁损耗之和为W P P P P P cuf cua Fe mec 5.16475.5456412834=--=--∆=+1 . 10 一台并励直流电动机的额定数据为, N P =17 kW , N I =92 A , N U =220 V ,a R =0 . 08 Ω, N n =1 500 r /min,电枢回路总电阻R=0 .1 Ω,励磁回路电阻f R =110 Ω,试求:( 1 )额定负载时的效率;( 2 )额定运行时的电枢电动势a E ; ( 3 )额定负载时的电磁转矩。
解: ( 1 )额定负载时的输入功率 KW W I U P N N 24.2020240922201==⨯== 84.024.20171===P P N N η=84% (2) A R U I f N f 2110220===A I I I f N a 90292=-=-= V RI U E a N a 211901.0220=⨯-=-=( 3 )额定负载时的电磁转矩m N n P P T N N N ⋅=⨯⨯⨯⨯==Ω=2.10815001416.3210176060/23π1 .11 一台并励直流发电机,电枢回路总电阻a R =0 . 25 Ω,励磁回路电阻f R =44 Ω,当端电压N U =220 V ,负载电阻L R =4 Ω时,试求: ( 1 )励磁电流和负载电流; (2 )电枢电动势和电枢电流; (3 )输出功率和电磁功率。
解: (1) A R U I f N f 544220===A R U I L N L 554220=== (2) A I I I f L a 60555=+=+=a a N a I R U E +==220+0.25⨯60=235 V(3) 输出功率 L N I U P =2=220⨯55=12100W=12.1KW电磁功率 cuf cua M P P P P ++=2=12.1+3-23-2104451025.060⨯⨯+⨯⨯= 12.1+0.9 +1.1=14.1KW1 . 12 一台他励直流发电机,额定转速为1 000 r /min,当满载时电压为220 V ,电枢电流为10 A ,励磁电流保持为2 .5 A 。
已知在n =750 r /min 时的空载特性如下表所列:试求:( 1 )转速为额定、励磁电流保持2 . 5 A 时的空载电动势;( 2 )如果将发电机改为并励,且n =N n ,为保持同样的空载电动势,磁场回路的电阻应为多少?( 3 )如果保持磁场回路电阻不变,电机为并励,此时能够自励建压的临界转速为多少? ( 4 )如果保持n =N n ,电机为并励,此时能够自励建压的临界电阻为多少?解: (1) n C E e a Φ= a E 与n 成成正比,转速为额定、励磁电流保持2 . 5 A 时的空载电动势为 V E a 7.2347501000176=⨯= (2) A I f 5.2=, min /1000r n =,A I a 10= 时的电压U=220V ,可知电枢电阻压降为 234.7-220=14.7V , 电枢电阻为14.7/10=1.47Ω,将发电机改为并励,设励磁电流要增加X,为(2.5+X),X 比较小，可以认为a E 与励磁电流成比例增大为)5.25.27.234X +⨯（,空载时电枢电流就是励磁电流,产生的电枢电阻压降为)5.2107.14X +⨯（,保持同样的空载电动势234.7V 不变,得到方程式7.234)5.2107.14)5.25.27.234=+⨯-+⨯X X （（ (938.8-14.7)X=36.75 X=36.75/924.1=0.0398Af I =2.5+0.0398=2.5398A磁场回路的电阻为Ω==4.925398.27.234f R(3) 当磁场回路的电阻为92.4Ω不变时,要产生如表中的最小励磁电流0.4A 时, 励磁绕组电压为0.4⨯92.4=36.96V ,加上电枢电阻压降(14.7/10) ⨯0.4,其和即为电电枢电动势V E a 548.374.0107.1496.36=⨯+=此时电机能够自励建压的临界转速为min /4.85333548.37750r n =⨯= 若电机转速低于临界转速, 励磁电流小于0.4A,电压就建立不起来。