★微机数字控制系统：以微处理器为核心的数字控制系统（简称微机数字控制系统） ★微型计算机数字控制的主要特点：微机数字控制系统的稳定性好，可靠性高，可以提高控制性能，此外，还拥有信息存储、数据通信和故障诊断等模拟控制系统无法实现的功能。 ★由于计算机只能处理数字信号，因此，与模拟控制系统相比，微机数字控制系统的主要特点是离散化和数字化 ★数字控制直流调速系统的组成方式大致可分为三种：1. 数模混合控制系统 2. 数字电路控制系统3. 计算机控制系统 ★数模混合控制系统特点：转速采用模拟调节器，也可采用数字调节器电流调节器采用数字调节器；脉冲触发装置则采用模拟电路 ★数字电路控制系统特点：除主电路和功放电路外，转速、电流调节器，以及脉冲触发装置等全部由数字电路组成 ★在数字装置中，由计算机软硬件实现其功能，即为计算机控制系统。系统的特点：双闭环系统结构，采用微机控制；全数字电路，实现脉冲触发、转速给定和检测；采用数字PI算法，由软件实现转速、电流调节。 ★微机数字控制双闭环直流调速系统硬件结构系统由以下部分组成：主电路；检测电路；控制电路；给定电路；显示电路 ★主回路——微机数字控制双闭环直流调速系统主电路中的UPE有两种方式：直流PWM功率变换器；晶闸管可控整流器 ★检测回路——检测回路包括电压、电流、温度和转速检测，其中：电压、电流和温度检测由A/D 转换通道变为数字量送入微机；转速检测用数字测速 ★转速检测有模拟和数字两种检测方法。对于要求精度高、调速范围大的系统，往往需要采用旋转编码器测速，即数字测速。 ★故障综合——利用微机拥有强大的逻辑判断功能，对电压、电流、温度等信号进行分析比较，若发生故障立即进行故障诊断，以便及时处理，避免故障进一步扩大。这也是采用微机控制的优势所在。 ★数字控制器——数字控制器是系统的核心，可选用单片微机或数字信号处理器
西南交10秋学期《电机与拖动II》离线作业答案 电机与拖动II第1次作业 一、单项选择题(只有一个选项正确，共4道小题) 1. 在维修三相异步电动机定子绕组时，将每相绕组的匝数做了适当增加，气隙中的每极磁通将（） (A) 增加 (B) 减小 (C) 保持不变 (D) 不一定 正确答案：B 2. 三相合成旋转磁动势中的7次谐波，其在气隙中的转速是基波旋转磁势的转速的（）。 (A) 1/7倍 (B) 7倍 (C) 相等 正确答案：A 3. 三相交流电机的定子合成磁动势幅值计算公式的电流为（） (A) 每相电流的最大值 (B) 线电流 (C) 每相电流有效值 (D) 三相电流代数和 正确答案：C 4. 三相四极36槽交流绕组，若希望尽可能削弱5次磁动势谐波，绕组节距取（）。 (A) 7 (B) 8 (C) 9 (D) 10 正确答案：A 二、判断题(判断正误，共3道小题) 5. 在机械和工艺容许的条件下，异步电动机的气隙越小越好。 正确答案：说法正确 6. 异步电动机空载运行时功率因数很高。 正确答案：说法错误 7. 交流绕组的绕组系数总是小于1。 正确答案：说法正确 三、主观题(共4道小题) 8. 一个三相对称交流绕组，通以对称三相交流电时，会产生何种合成磁势？请写出其基波磁势幅值表达式。如果绕组有一相断线又将产生何种磁势？ 参考答案：答：圆形旋转磁势；；Y接断线产生脉振磁势，D接断线产生
椭圆旋转磁势。 9. 一台三相4极异步电动机，定子槽数为36，线圈节距为，试求其基波绕组系数。 参考答案：答：0.945 10. 为什么采用短矩和分布绕组能削弱谐波电势？为什么削弱5次谐波和7 次谐波电势，节距选多大比较合适？。 参考答案：答：从绕组系数公式可知，采用短矩和分布绕组 能削弱谐波电势，这是因为每槽电势随着谐波次数的增加，相邻槽的电势相位差增大倍，所以采用它们 可以削弱谐波电势。从知，要削弱5次和7次谐波电势，选y1＝比较合适， 此时，，，使它们削弱都比较大。 11. 总结交流发电机定子电枢绕组相电动势的频率、波形和大小与哪些因素有关？这些因素中哪些是由构造决定的，哪些是由运行条件决定的？ 参考答案： 答：交流绕组感应电动势的频率与旋转磁场转速、电机极数有关；其波形与磁势波形、电机结构相关；其大小与频率、绕组匝数、磁场强弱有关。 电机与拖动II第2次作业 一、单项选择题(只有一个选项正确，共3道小题) 1. 交流电机的定子、转子极对数要求（） (A) 不等 (B) 相等 (C) 可以相等，也可以不相等 正确答案：B 2. 笼型三相异步电动机额定状态下转速下降10％，则转子电流产生的旋转磁动势相对于定子的转速不变，相对于转子的转速（） (A) 上升约10％ (B) 下降约10％ (C) 不变 正确答案：A 3. 三相异步电动机电磁转矩的大小和（）成正比 (A) 电磁功率 (B) 输出功率 (C) 输入功率
第3章习题解答 3.4.2解：（1） (2) 3.5.3解： (1) 转子开路时 (2) 转子堵转时 3.6.2解: 1z 48q=42mp 232==??1p 360236015z 48α????===?p1y 10k sin 90sin 900.96612τ??=?=??= ???s115sin 4sin q 22k 0.95815qsin 4sin 22αα???? ???===??1w111m 4.44k f 4.440.92580500.014230()E N V =Φ=????=2s w222m 4.44k f 4.4410.520.0140.062()E N V =Φ=????=w1p1s1k k k 0.9660.9580.925==?=1w11110.9m k 0.930.9258015749.25()2p 4N I F A ????===2w22220.9m k 0.93810.53401453.5()2p 4N I F A ????===1m 3801 4.9884.89()10.8j 16j75A Z Z U I ===∠-?++++ 1'm 21'm 238074.570.29()1(6j75)(1j4)0.8j 16j751j4U A Z Z Z Z Z I ===∠-?+++++++++ 2''2Cu u1u211112222 2 2e 1m 0al Cu e 02212al m m 30.71830.423.261329() m 383216() 13292165002405() 3.14 n=100144015072() 303015072245017117()C C F F P P P R I R I W P R I W P P P P W P T W P P P W π=+=+=??+??===??==++=++==??==+=+=
第三章：直流电机原理 一、简答题： 1、换向器在直流电机中起什么作用 在直流发电机中，换向器起整流作用，即把电枢绕组里交流电整流为直流电，在正、负电刷两端输出。在直流电动机中，换向器起逆变作用，即把电刷外电路中的直流电经换向器逆变为交流电输入电枢元件中。 2、直流电机铭牌上的额定功率是指什么功率 直流电机铭牌上的额定功率：对直流发电机而言，指的是输出的电功率的额定值;对直流电动机而言，指的是电动机轴上输出的机械功率的额定值 3、直流电机主磁路包括哪几部分磁路未饱和时，励磁磁通势主要消耗在哪一 部分 直流电机的主磁路主要包括;主磁极、定、转子之间的气隙电枢齿、电枢磁轭、定子磁轭。磁路未饱和时，铁的磁导率远大于空气的磁导率，气隙的磁阻比磁路中的铁心部分大得多，所以，励磁磁通势主要消耗在气隙上。 4、如何改变他励直流发电机的电枢电动势的方向如何改变他励直流电动机空 载运行时的转向 通过改变他励直流发电机励磁电流的方向，继而改变主磁通的方向，即可改变电枢电动势的方向;也可以通过改变他励直流发电机的旋转方向来改变电枢电动势的方向。 改变励磁电流的方向，继而改变主磁通的方向，即可改变电动机旋转方向;也可通过改变电枢电压的极性来改变他励直流电动机的旋转方向。 5、直流发电机的损耗主要有哪些铁损耗存在于哪一部分,它随负载变化吗电 枢铜损耗随负载变化吗 直流发电机的损耗主要有:(1)励磁绕组铜损耗;(2)机械摩擦损耗;(3)铁损耗;(4)电枢铜损耗;(5)电刷损耗;(6)附加损耗。铁损耗是指电枢铁心在磁场中旋转时硅钢片中的磁滞和涡流损耗。这两种损耗与磁密大小以及交变频率有关。当电机的励磁电流和转速不变时,铁损耗也几乎不变。它与负载的变化几乎没有关系。电枢铜损耗由电枢电流引起,当负载增加时,电枢电流同时增加,电枢铜损耗随之增加。电枢铜损耗与电枢电流的平方成正比。
3.1答：直流发电机工作时总是朝一个方向转动，磁极固定不动，所以每个磁极下的导体中流 过的电流和电压方向恒定不变，当导体转到某一磁极下，导体经由换向片和电刷接触输出电能，又由于电刷和磁极相对静止，所以该磁极下的电刷上的电压极性恒定不变，故能发出直流电。 如果没有换向器，就不能把每个磁极下电枢上流过的方向不变的电流引出，电机不能发出直流电流。 3.2答：（1）直流电。电刷与磁极同时旋转，这样就能保证电刷与磁极相对静止，这样电刷引 出的还是与其对应磁极下的方向不变的电流，故发出直流电。 （2）交流电。电刷与电枢同时旋转，电刷与磁极发生相对运动，电刷在N极和S极下不停的变换，这就导致电枢一会儿引出的时N极下的方向不变的电流，一会儿引出的时S极下的方向不变的电流，由于N极和S极下导体中的电流方向相反，所以，电刷引出的是交流电。 3.3答：直流电动机电刷两端接入直流电，换向器与电刷交替接触，这样就保证了所有导体转 动时在每一个磁极下流过的电流方向不变，从而使得每一根导体产生的电磁转矩方向不变，电枢从而产生恒定转矩，拖动负载向一个方向转动。 3.5方向不变：①④⑤⑥ 方向交变：②③⑦ 3.6因为励磁绕组绕在电机的定子上，由其产生的励磁磁通与定子相对静止，所以不能产生感应电动势。而电枢绕组绕在转子上，转子与定子做相对运动，电枢绕组切割励磁磁力线，产生感应电动势。 3.7
3.8电枢的几何中性线：相邻两主极间的中心线称为电枢的几何中性线 换向器上的几何中性线：当元件轴线与主极轴线重合时，元件所接两片换向片间的中心线称为换向器上的几何中性线（电动势为零的元件所接的两换向片间的中心线称为换向器上的几何中性线）。 换向器上几何中性线由元件结构决定：对于对称元件，换向器上的几何中性线与主极轴线重合；对于非对称元件，换向器上的几何中性线偏离主极轴线一个角度，这个角度与元件不对成度相等； 在实际电机中的位置：电刷的中心线上。 3.9解：（2） 120 524i Z y p ε= ±== 1k y y == 21154y y y =-=-=- 绕组展开图如下所示：
《电机与拖动》 一、单项选择题(只有一个选项正确，共2道小题) 1．电机和变压器运行时，在铁芯材料周围的气隙中（）磁场 (A) 不存在 (B) 存在 (C) 不好确定 正确答案：B 2. 磁通磁路计算时如果存在多个磁动势，（）可应用叠加原理进行计算。 (A) 线性磁路 (B) 非线性磁路 (C) 任何磁路 正确答案：A 二、判断题(判断正误，共4道小题) 3. 电机和变压器常用硅钢片做铁芯材料，是因为它们是软磁材料。 正确答案：说法正确 4. 铁磁材料的磁导率小于非铁磁材料的磁导率。 正确答案：说法错误 5. 铁芯叠片越厚，铁耗越小。 正确答案：说法错误 6. 磁通磁路计算时如果存在多个磁动势，可应用叠加原理进行计算。 正确答案：说法错误 三、主观题(共2道小题) 7. 何谓饱和现象？电机的磁路为什么会出现饱和现象?饱和对电机运行性能有何影响？ 参考答案： 答：电机磁路由铁心部分和空气隙部分组成，当铁心的B达到一定程度后，铁心部分的磁压降开始不能忽略，此时随着励磁磁动势的增加，主磁通的增加渐渐变慢，电机进入饱和状态。 由于饱和现象的存在，使电机设计时对H和B的值不能取得过高，材料利用率受到限制，激磁电流需要增大。
8. 电机和变压器的磁路常用什么材料制成，这类材料应具有哪些主要特性？ 试比较交流磁路和直流磁路的异同点。 参考答案： 答：电机和变压器的磁路常用导磁性能好的铁磁材料制成。直流磁路磁通不随时间变化，无磁滞、涡流损耗，也不会在无相对运动的导体中感应电势；而交流磁路磁通随时间变化，会在铁心中产生磁滞、涡流损耗，并在其交链的导体中感应电势 电机与拖动I第2次作业 一、单项选择题(只有一个选项正确，共2道小题) 1. 直流电动机的额定功率指（） (A) 转轴上吸收的机械功率 (B) 转轴上输出的机械功率 (C) 电枢端口吸收的电功率 (D) 电枢端口输出的电功率 正确答案：B 2. 一台四极直流发电机，单迭绕组，额定功率为20kW，现将其改接为单波绕组，则电机的额定功率为（） (A) 减少一半 (B) 保持不变 (C) 增大一倍 (D) 增大二倍 正确答案：B 二、判断题(判断正误，共1道小题) 3. 直流电机工作在任何运行状态下，感应电动势总是反电动势。 正确答案：说法错误 三、主观题(共9道小题) 4. 为什么直流电机能发出直流电？如果没有换向器，直流电机能不能发出直流电流？ 参考答案： 答：直流由于换向器的作用，使电刷短接的元件始终切割相同磁极，感应电势在电刷两端不变，故直流机能发出直流电。如果没有换向器，直流机不能发出 直流电，而只能发出交流电。 5. 什么叫电枢反应？电枢反应对气隙磁场有什么影响？ 参考答案：答：电枢反应是电枢磁势对气隙磁场的影响。反应为去磁及磁场畸变。 6. 如何判断直流电机运行于发电机状态还是电动机状态？它们的Tem、n、E、U 的方向有何不同？能量转换关系如何? 参考答案：
习题三 3.1双闭环调速系统的ASR 和ACR 均为PI 调节器，设系统最大给定电压* nm U =15V ，N n =1500r/min ，N I =20A ，电流过载倍数为2，电枢回路总电阻R =2Ω，s K =20，e C =0.127V ·min/r ， 求：（1）当系统稳定运行在*n U =5V ，dL I =10A 时，系统的n 、n U 、* i U 、i U 和c U 各为多少？（2）当电动机负载过大而堵转时，* i U 和c U 各为多少？ 解：(1) * ** **0*/15/15000.01/55, 5000.01/150.375/400.375*10 3.750.127*50010*2 4.17520500,5, 3.75,nm N n n im dm i d i d dL e N dL C s s s n i i c U n V rpm V rpm U V U V n rpm V rpm U V V A I A U I V U U E I R C n I R U V K K K n rpm U V U U V U αα ββ===== = ========+++=========当转速即 4.175v = （2）堵转时，V I U dm i 15* ==β， ()040*2420 e d d dm c s s s C n I R U I R U V K K K +===== 3.2 在转速、电流双闭环调速系统中，两个调节器ASR ，ACR 均采用PI 调节器。已知参数：电动机：N P =3.7kW ，N U =220V ，N I =20A ，N n =1000 r/min ,电枢回路总电阻R =1.5Ω, 设cm im nm U U U ==** =8V ，电枢回路最大电流dm I =40A,电力电子变换器的放大系数s K =40。试 求： （1）电流反馈系数β和转速反馈系数α。 （2）当电动机在最高转速发生堵转时的,0d U c i i U U U ,,*值。 解:1）* *880.2/0.008/401000im nm dm N U V U V V A V rpm I A n rpm βα= ===== 2) 040*1.560d dl e N dl U E I R C n I R A V ∑∑=+=+=Ω= 这时： * 8,0n n U V U ==，ASR 处于饱和，输出最大电流给定值。
第1章 电磁学基础知识 1.1 简答题 1. 用电磁感应定律求感应电动势时，公式dt di L e ?-=、dt d e ψ-=、dt d N e Φ?-=，以及Blv e =中，哪个公式是最普遍的形式？其它公式必须在什么条件下适用？ 答：式dt d e ψ-=是感应电动势的普遍形式。其负号表示感应电动势的正方向与磁链的正方向符合右手螺旋关系，如果两者不符合右手螺旋关系，则应取正号。 2. 如果感应电动势的正方向与磁通的正方向之间不符合右手螺旋关系，则电磁感应定律应改写成dt d e ψ=或dt d N e Φ?=，试说明其原因。 3. 有两个线圈匝数相同，一个绕在闭合铁芯上，另一个是空芯的，两个线圈通入频率相同的交变电流，如果它们的自感电动势相等，试问哪个线圈的电流大？为什么？ 答：空芯的线圈电流大。因为两者频率相等，产生同样的e ，意味着产生同样的φ，根据N ?I=φ?Rm ，由于铁芯的磁导率大得多，即磁阻小得多，故空芯情况下的（N ?I ）空芯>>（N ?I ）铁芯，所以I 空芯>>I 铁芯。 4. 若磁路上有几个磁动势同时作用，磁路计算时能否使用叠加原理？为什么？ 5. 在一个恒定的磁场中，铁芯中是否存在磁滞损耗和涡流损耗？为什么？
6. 在交变磁场中，铁芯中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的？它们与哪些因素有关？ 7. 什么是铁磁材料的基本磁化曲线？基本磁化曲线与起始磁化曲线有何不同？ 8. 铁磁材料是如何分类的？各有什么特点？ 1.2 分析题 1. 变压器原理图如图所示，试回答： （1）当线圈N1施加正弦电压U1时，为什么在线圈N1及N2中都会感应出电动势？ （2）当电流I s增加时，标出这时N1及N2中感应电动势的实际方向。 答： （1）当线圈N1流过电流i1时，会在铁芯内建立磁通Ф，i1与Ф正方向符合右手螺旋关系，由于磁通Ф同时交链线圈N1和N2，所以当i1交变时，N1与N2
电机与拖动基础习题1(第3-6章)
第三章：直流电机原理 一、简答题： 1、换向器在直流电机中起什么作用? 在直流发电机中，换向器起整流作用，即把电枢绕组里交流电整流为直流电，在正、负电刷两端输出。在直流电动机中，换向器起逆变作用，即把电刷外电路中的直流电经换向器逆变为交流电输入电枢元件中。 2、直流电机铭牌上的额定功率是指什么功率? 直流电机铭牌上的额定功率：对直流发电机而言，指的是输出的电功率的额定值;对直流电动机而言，指的是电动机轴上输出的机械功率的额定值 3、直流电机主磁路包括哪几部分? 磁路未饱和时，励磁磁通势主要消耗在哪一 部分? 直流电机的主磁路主要包括;主磁极、定、转子之间的气隙电枢齿、电枢磁轭、定子磁轭。磁路未饱和时，铁的磁导率远大于空气的磁导率，气隙的磁阻比磁路中的铁心部分大得多，所以，励磁磁通势主要消耗在气隙上。 4、如何改变他励直流发电机的电枢电动势的方向? 如何改变他励直流电动机空 载运行时的转向? 通过改变他励直流发电机励磁电流的方向，继而改变主磁通的方向，即可改变电枢电动势的方向;也可以通过改变他励直流发电机的旋转方向来改变电枢电动势的方向。 改变励磁电流的方向，继而改变主磁通的方向，即可改变电动机旋转方向;也可通过改变电枢电压的极性来改变他励直流电动机的旋转方向。
5、直流发电机的损耗主要有哪些? 铁损耗存在于哪一部分,它随负载变化吗? 电 枢铜损耗随负载变化吗? 直流发电机的损耗主要有:(1)励磁绕组铜损耗;(2)机械摩擦损耗;(3)铁损耗;(4)电枢铜损耗;(5)电刷损耗;(6)附加损耗。铁损耗是指电枢铁心在磁场中旋转时硅钢片中的磁滞和涡流损耗。这两种损耗与磁密大小以及交变频率有关。当电机的励磁电流和转速不变时,铁损耗也几乎不变。它与负载的变化几乎没有关系。电枢铜损耗由电枢电流引起,当负载增加时,电枢电流同时增加,电枢铜损耗随之增加。电枢铜损耗与电枢电流的平方成正比。 6、他励直流电动机的电磁功率指什么? 在直流发电机中，电磁功率指的是由机械功率转化为电功率的这部分功率。 7、不计电枢反应，他励直流电动机机械特性为什么是下垂的? 如果电枢反应去 磁作用很明显,对机械特性有什么影响？ 因为负载转矩增大，导致点数电流增大，电枢电动势下降显然引起转速下降。如果电枢反应去磁作用明显，会使每级磁通减小，电流越大，去磁作用也大，每级磁通的减小越明显，导致机械特性反而上翘。 二、计算题： 1、某他励直流电动机的额定数据为: P N = 17kW, U N =220V, n N = 1500 r / min,ηN = 0 .83。计算 I N , T2 N及额定负载时的P1 N。
电机与拖动基础习题1（第3- 6
第三章：直流电机原理 一、简答题： 1、换向器在直流电机中起什么作用? 在直流发电机中，换向器起整流作用，即把电枢绕组里交流电整流为直流电，在正、负电刷两端输出。在直流电动机中，换向器起逆变作用，即把电刷外电路中的直流电经换向器逆变为交流电输入电枢元件中。 2、直流电机铭牌上的额定功率是指什么功率? 直流电机铭牌上的额定功率：对直流发电机而言，指的是输出的电功率的额定值;对直流电动机而言，指的是电动机轴上输出的机械功率的额定值 3、直流电机主磁路包括哪几部分? 磁路未饱和时，励磁磁通势主要消耗在哪一部分? 直流电机的主磁路主要包括; 主磁极、定、转子之间的气隙电枢齿、电枢磁轭、定子磁轭。磁路未饱和时，铁的磁导率远大于空气的磁导率，气隙的磁阻比磁路中的铁心部分大得多，所以，励磁磁通势主要消耗在气隙上。 4、如何改变他励直流发电机的电枢电动势的方向? 如何改变他励直流电动机空载运行时的转 向? 通过改变他励直流发电机励磁电流的方向，继而改变主磁通的方向，即可改变电枢电动势的方向; 也可以通过改变他励直流发电机的旋转方向来改变电枢电动势的方向。
改变励磁电流的方向，继而改变主磁通的方向，即可改变电动机旋转方向; 也可通过改变电枢电压的极性来改变他励直流电动机的旋转方向。 5、直流发电机的损耗主要有哪些? 铁损耗存在于哪一部分,它随负载变化吗? 电枢铜损耗随 负载变化吗? 直流发电机的损耗主要有:(1) 励磁绕组铜损耗;(2) 机械摩擦损耗;(3) 铁损耗;(4) 电枢铜损耗;(5) 电刷损耗;(6) 附加损耗。铁损耗是指电枢铁心在磁场中旋转时硅钢片中的磁滞和涡流损耗。这两种损耗与磁密大小以及交变频率有关。当电机的励磁电流和转速不变时, 铁损耗也几乎不变。它与负载的变化几乎没有关系。电枢铜损耗由电枢电流引起, 当负载增加时, 电枢电流同 时增加, 电枢铜损耗随之增加。电枢铜损耗与电枢电流的平方成正比。 6、他励直流电动机的电磁功率指什么? 在直流发电机中，电磁功率指的是由机械功
作业 一、磁路 1、磁铁内、外磁感线的方向是由N极到S极还是由S极到N极？磁铁外N到S，磁铁内S到N 2、自然界的物质按磁导率的不同，大体可分为哪两类？ 磁性物质和非磁性物质 3、非磁性物质可分为哪两种？ 顺磁物质和逆磁物质 4、磁性物质的磁性能包括哪几点？ 高导磁性，磁饱和性，磁滞性 5、直流铁心线圈电路的电流和功率怎样计算? I=U/R, P=U*I=R*I^2 6、交流铁心线圈电路的电压方程式是什么？各个物理量的物理意 义是什么？主磁通产生感应电动势有效值如何表示？ U=-E=(R+jX)I=-E+ZI U=4.44N*f*Φ N；线圈数f:频率Φ：主磁通 7、为什么交流铁心线圈电路当外加电压U和频率f不变时，主磁 通的最大值Φm 几乎是不变的？ 由公式U=4.44N*f*Φ得外加电压U和频率f不变时，主磁通的最大值Φm 几乎是不变 8、交流铁心线圈电路的有功功率包括哪两部分？ P=UI*cos& 线圈电阻上的损耗称为铜损耗，交变的磁通在铁心中产生的功率损耗称为铁损耗 9、画出交流铁心线圈电路等效电路图，并说明各元件的物理意 义？ E=-(R+jX)I 10、教材16页思考题1 --- 4。 二、变压器 1、什么是变压器？ 是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯(磁芯) 2、变压器的作用？
变换电压，在电力系统中用作电能的输送与分配，功能有:电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压(磁饱和变压器)等 3、变压器的额定值有哪些？变压器满载工作时的特征是什么？ 额定电压，额定电流，额定容量，额定频率。 4、画出变压器的T型等效电路图、说明各元件的物理意义、 写出折算后的基本方程式。 5、什么是变压器可变损耗、不变损耗? 6、变压器并联运行的理想状态是什么？ 7、变压器理想并联运行的条件是什么？ 8、自耦变压器的视在功率由那两部分组成？ 9、电压互感器和电流互感器使用时注意事项分别是什么？ 三、异步电动机的基本理论 1、什么是机械角度和电磁角度？ 2、三相异步电动机是怎样旋转起来的？ 3、什么是转差率、同步转速、转子转速？ 4、异步电动机各种运行状态及转速、转差率范围是什么？ 5、三相异步电动机的额定值包括哪些? 三相异步电动机满载工作时有何特点？ 6、三相异步电动机定子每相绕组中的感应电动势的有效值。 7、为什么说当电源电压和频率比值一定时，定子主磁通的最大值Φm 几乎是不变的？ 8、请说明E2s、E2、X2s、X2、f1、f2物理意义，说明E2s和E2、X2s 和X2、f1和f2的关系。 9、画出三相异步电动机的T性等效电路图、说明各元件的物理意义、写出折算后的基本方程式。 10、叙述三相异步电动机能量传递过程。 11、在梯形等效电路中R2＇（1-S）/S的物理意义是什么？ 12、电磁功率和铜损耗功率之间的关系是什么？电磁功率和机械功率之间的关系是什么？ 13、单向异步电动机的起动方法有哪些? 计算题：1、本章例题。 2、3.2. 3、3.3.1、3.5.1、3.5.3、3.6.5. 四、异步电动机的电力拖动 1、三相异步电动机的三种电磁转矩表达式是什么？各自有什么用途？ 2、什么是三相异步电动机的固有特性和人为特性？人为特性都包括哪些?固有特性有哪些特殊点及相关参数是什么？ 3、负载的机械特性有哪些？
第二章电力拖动系统的动力学 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20N·m, 飞轮矩为1N·m,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。 A. 20N·m,5N·m B. 4N·m,1N·m C. 4N·m,·m D. 4N·m,·m E. ·m,·m F. 100N·m,25N·m (2) 恒速运行的电力拖动系统中, 已知电动机电磁转矩为80N·m,忽略空载转矩, 传动机效率为, 速比为10, 未折算前实际负载转矩应为。 A. 8N·m B. 64N·m C. 80N·m D. 640N·m E. 800N·m F. 1000N·m (3) 电力拖动系统中已知电动机转速为1000r/ min, 工作机构转速为100r/ min, 传动效率为, 工作机构未折算的实际转矩为120N·m, 电动机电磁转矩为20N·m, 忽略电动机空载转矩, 该系统肯定运行于。( ) A. 加速过程 B. 恒速 C. 减速过程 答 (1) 选择D。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4N·m;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·m。 (2) 选择D。因为电力拖动系统处于恒速运行, 所以电动机轴上的负载转矩与电磁转矩相平衡,为80N·m, 根据功率守恒原则,实际负载转矩为80N·m××10=640N·m (3) 选择A。因为工作机构折算到电动机轴上的转矩为120N·m /×100(r/ min)/1000(r/ min)=40/3N·m小于电动机电磁转矩,故电力拖动系统处于加速运行过程。 电动机拖动金属切削机床切削金属时, 传动机构的损耗由电动机负担还是由负载负担? 答电动机拖动金属切削机床切削金属时, 传动机构的损耗由电动机负担,传动机构损耗转矩ΔT与切削转矩对电动机来讲是同一方向的, 恒速时, 电动机输出转矩T2 应等于它们二者之和。 起重机提升重物与下放重物时, 传动机构损耗由电动机负担还是由重物负担?提升或下放同一重物时,传动机构损耗的转矩一样大吗?传动机构的效率一样高吗? 答起重机提升重物时, 传动机构损耗转矩ΔT由电动机负担;下放重物时,由于系统各轴转向相反, 性质为摩擦转矩的ΔT方向改变了,而电动机电磁转矩T及重物形成的负载转矩方向都没变,因此ΔT由重物负担。提升或下放同一重物时,可以认为传动机构损耗转矩的大小ΔT是相等的。若把损耗ΔT的作用用效率来表示,提升重物时为η, 下放重物时为η′, 由于提升重物与下放重物时ΔT分别由电动机和负载负担, 因此使η≠η′, 二者之间的关系为η′=2-1/η。 表所列生产机械在电动机拖动下稳定运行时的部分数据,根据表中所给数据, 忽电动机的空载转矩, 计算表内未知数据并填入表中。
1第二章 折算后二次绕组电流、电压、电动势 2 2'I I k = 22'U kU = 22'E kE = 折算后二次绕组 0X = 222'X k X = 2'L L Z k Z = 低压空载试验 励磁阻抗模1 00U Z I = 励磁电阻 0020 P R I = 励磁电抗0X = 高压短路试验 cu S P P = 75S Z = 2 1s s P R I = s X = 铜线绕组75234.575234.5s s R R θθ+= + 铝线绕组7522875 228s s R R θθ +=+ 75S Z = 电压调整率1221(cos sin ) *100%N R s s N I V R X U ??=+ 效率2 2 20N N S s s P P βληβλβ=++ 产生最大效率的条件：2 0S p P β=即Fe Cu P P = 产生最大效率时的负载系数max β= 理想运行条件 （1）两台变压器的功率比 11:::I II LI LII SI SII S S I I Z Z == (2) ::I II NI NII S S S S = ::LI LII NI NII I I I I = (3)总负载和总负载功率 L LI LII I I I == I II S S S =+ 第三章 同步转速：1 060f n p = 转差率：00n n s n -= 电磁转矩的大小：22cos T m T C I ?=Φ 槽距角：.360 p z α= 极距：2z p τ= 每极每相槽数：2z q pm = 额定功率因素：N λ= 定子电路的电动势平衡方程式 11111()U E R jX I E Z I ? ? ? ? ? =-++=-+ 每相绕组中的感应电动势E1在数值上为 11114.44w m E k N f =Φ 忽略R1和X1，1 111 4.44m w U k N f Φ= 22s N E s E = 21N f s f =
电机与拖动第一次作业 一、单项选择题(只有一个选项正确，共5道小题) 1. 1、若硅钢片的接缝增大，则其磁阻（） (A) 增大 (B) 减小 (C) 基本不变 (D) 不一定 正确答案：A 解答参考： 2. 电机和变压器运行时，在铁芯材料周围的气隙中（）磁场 (A) 不存在 (B) 存在 (C) 不好确定 你选择的答案： [前面作业中已经做正确] [正确] 正确答案：B 解答参考： 3. 磁通磁路计算时如果存在多个磁动势，（）可应用叠加原理进行计算。 (A) 线性磁路 (B) 非线性磁路 (C) 任何磁路 你选择的答案： [前面作业中已经做正确] [正确] 正确答案：A 解答参考： 4. 直流电动机的额定功率指（） (A) 转轴上吸收的机械功率 (B) 转轴上输出的机械功率 (C) 电枢端口吸收的电功率
(D) 电枢端口输出的电功率 你选择的答案： [前面作业中已经做正确] [正确] 正确答案：B 解答参考： 5. 直流电机的铁耗产生在（）。 (A) 电枢铁芯 (B) 主磁极铁芯 (C) 电机机座 (D) 电枢绕组 你选择的答案： [前面作业中已经做正确] [正确] 正确答案：A 解答参考： 二、判断题(判断正误，共4道小题) 6.铁磁材料的磁导率小于非铁磁材料的磁导率。 你选择的答案： [前面作业中已经做正确] [正确] 正确答案：说法错误 解答参考： 8.磁通磁路计算时如果存在多个磁动势，可应用叠加原理进行计算。 你选择的答案： [前面作业中已经做正确] [正确] 正确答案：说法错误 解答参考： （注意：若有主观题目，请按照题目，离线完成，完成后纸质上交学习中心， 记录成绩。在线只需提交客观题答案。) 三、主观题(共8道小题) 10. 什么叫电枢反应？电枢反应对气隙磁场有什么影响？ 参考答案：答：电枢反应是电枢磁势对气隙磁场的影响。反应为去磁及磁场畸变。 11. 如何判断直流电机运行于发电机状态还是电动机状态？它们的T em、n、E、U 的方向有何不同？能量转换关系如何?
《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。( C )。 A．额定电枢电流B．额定励磁电流 C．电源输入电动机的电流 5．在—个4极直流电动机中，N、S表示主磁极的极性，n、s表示换向极的极性。顺着转子的旋转方向，各磁极的排列顺序应为( C )。
电机与拖动I第3次作业 一、单项选择题(只有一个选项正确，共7道小题) 1. 某三相电力变压器的S N=500KVA，U1N/U2N=10000/400V，Y，yn接法，下面数据中有一个是它的励磁电流值，它应该是（）。 (A) 28.78A (B) 50A (C) 2A (D) 10A 正确答案：C 解答参考： 2. 某三相电力变压器带电阻电感性负载运行，负载系数相同的情况下，越高，电压变化率ΔU ( )。 (A) 越小 (B) 不变 (C) 越大 (D) 无法确定 你选择的答案： A [正确] 正确答案：A 解答参考： 3. 额定电压为10000/400V的三相电力变压器负载运行时，若付边电压为410V，负载的性质是( )。 (A) 电阻 (B) 电阻电感 (C) 电阻电容 (D) 电感电容 正确答案：C 解答参考： 4. 变压器铁耗与铜耗相等时效率最高，因此设计变压器时应使铁耗（）铜耗。 (A) 大于 (B) 小于 (C) 等于
你选择的答案： C [错误] 正确答案：B 解答参考： 5. 单相变压器在磁路饱和情况下，通入正弦波形的励磁电流，二次侧的空载电压波形为（）。 (A) 正弦波 (B) 平顶波 (C) 尖顶波 (D) 不一定 正确答案：C 解答参考： 6. 某三相电力变压器的S N=500KVA，U1N/U2N=10000/400V，Y，yn接法，下面数据中有一个是它的励磁电流值，它应该是： (A) 28.78A (B) 50A (C) 2A (D) 10A 你选择的答案： C [正确] 正确答案：C 解答参考： 7. 某三相电力变压器带电阻电感性负载运行，负载系数相同的情况下，c osΦ2越高，电压变化率ΔU (A) 越小 (B) 不变 (C) 越大 (D) 无法确定 你选择的答案： C [错误] 正确答案：A 解答参考： 二、判断题(判断正误，共5道小题) 8.变压器的电压变比是一、二次侧的额定线电压之比。 正确答案：说法错误
P105 4.1 他励直流电动机的额定数据为：P N =17kW，U N =220V，I N =90A， n N =1500r/min，R a =0.147Ω。 （1）求直接启动时启动电流； （2）拖动额定负载启动，若采用电枢回路串电阻启动，要求启动转矩为2T N ， 问应串入多大电阻；若采用降电压启动，电压应降到多大？ 答：（1）直接启动电流： I s = U N / R a =1496.6A （2）采用串电阻启动：T=C t ΦI s =2T N => I s =2I N =180A I s = U N / (R a +R s ) => R s =1.075 采用降压启动： I s = U/ R a => U=26.46V 4.2他励直流电动机的额定数据为：P N=7.5kW，U N=40V，I N=41A，n N=1500r/min， R a =0.376Ω。拖动恒转矩负载运行，T L =T N ，把电源电压降到U=150V。 （1）电源电压降低了但是电动机转速来不及变化的瞬间，电动机电枢电流 及电磁转矩各是多大？电力拖动系统的动转矩是多少？ （2）稳定运行转速是多少？ 答：(1)E N = U N - I N R a => E N =204.58 V 电枢电流： I a =(U-E N )/R a =-145.16A C e Φ N = E N /n N = 0.136 C t Φ N =9.55 C e Φ N =1.3 T N =T L = C t Φ N I N =54.53 N*m 电磁转矩 T= C t Φ N I a =-188.7 N*m 动转矩： T’= T-T L = -243.23 (2) 稳定运行转速： n=(U- I N R a )/C e Φ N =989.6r/min 4.12一台他励直流电动机的额定数据为：P N =29kW，U N =440V，I N =76.2A， n N =1050r/min，R a =0.393Ω。 （1）电动机在反向回馈制动运行下放重物，设Ia=60A，电枢回路不串电阻， 电动机的转速和负载转矩各为多少？回馈电源的电功率多大？ （2）托采用能耗制动运行下放同一重物，要求电动机转速n=-300r/min，电枢回路串入多大电阻？该电阻消耗的电功率是多大？ （3）若采用倒拉反转下放同一重物，电动机转速n=-850r/min，问电枢回路串入多大电阻？电源送入电动机的电功率多大？串入的电阻上消耗多大电功率？ 答：（1）反向回馈制动，U=-U N C e Φ N = (U N - I N R a )/n N 电动机转速：n=(-U N – I a R a )/ C e Φ N = -1126 r/min 负载转矩：T L =9.55C e Φ N I a =223 N*M 回馈电源的电功率：P=UI a =26400 W （2）能耗制动，U=0 n=-I a (R a +R)/C e Φ N => R=1.56Ω注意同一重物！ 电阻消耗功率：P loss =I2 a R=5616 W (3) 倒拉反转，U= U N n= [U N -I a (R a +R)]/C e Φ N => R=12.47Ω 电源送入电动机功率：P=U N Ia= 26400 W 串入的电阻上消耗电功率P loss =I2 a R=44892 W
武汉纺织大学 第三章 3 . 1 三相异步电动机的结构主要是哪几部分?它们分别起什么作用? 答: 三相异步电动机的结构分定子和转子两部分,定、转子之间有空气隙。定子是由 定子铁心、定子绕组和机座三个部分组成。定子铁心是磁路的一部分, 同时用来嵌放定子绕 组; 定子绕组通电时能产生磁场; 机座用来固定与支撑定子铁心。转子部分有转子铁心和转 子绕组。转子铁心也是磁路的一部分, 同时用来嵌放转子绕组; 转子绕组的作用是产生感应 电动势、流过电流并产生电磁转矩。 3 . 2 异步电动机的基本工作原理是什么?为什么异步电动机在电动运行状态时,其转 子的转速总是低于同步转速? 答: 异步电动机是应用通电导体在磁场中产生电磁力的原理而工作的。电动机在工作时 定子旋转磁场与转子之间要有相对切割运动,否则在转子绕组中不能产生感应电动势, 不能产生电流,也就没有电磁转矩,所以在电动运行状态时,转子的转速不能等于同步转速,只能低于同步转速。 3 . 3 什么叫转差率?三相异步电动机的额定转差率为多少?为什么转差率是异步电动 机最重要的一个技术参数? 答: 旋转磁场转速即同步转速1n 与转子转速n 之差(1n - n)称为转差。转差(1n - n)与同步转速1n 之比,称为转差率,用s 表示,即 s= 1 1n n n 额定转差率N s 很小,约为0.015~0.05。转子转速n=1n ( 1 - s),用转差率s 能表示转子转速, 转子的感应电动势也与转差率相关,所以转差率是最重要的一个技术参数。
3 . 4 已知一台三相异步电动机的额定功率N P =10 kW ,额定电压N U =380 V ,额定功 率因数cos N ?=0 . 7 5 ,额定效率N η=8 6 %,问其额定电流N I 为多少? 解: 由 N P =3N U N I cos N ?N η× 310-kW 则有75 .086.038031010cos 3103 3????= ?=N N N N N U P I ?η=23.6A 3 .5 一台异步电动机定子绕组有6根引出线,其铭牌上标明“电压380 /220 V ,接法 Y/Δ”。如果三相电源电压是380 V ,定子绕组应采用哪种接法?出线盒内的接线端子应如 何连接? 答: 应采用Y 接法, 出线盒内三个绕组的末端2U 、2V 、2W 连接在一起,三个首端出线头1U 、1V 、1W 接三相电源, 3 . 6 三相异步电动机的定子绕组是如何组成的?按什么规律连接?有什么特点? 答: 三相异步电动机的定子绕组由三个匝数相等、相位互差0 120的绕组组成。三个绕组可以连接成Y 联接(星形联接),也可以连接成?联接(三角形联接)。其特点是对称的三相绕组。 3 .7 三相异步电动机铭牌上标注的额定功率N P 是输入功率还是输出功率?是电功率 还是机械功率? 答: 三相异步电动机铭牌上标注的额定功率N P 不是输入功率,而是输出功率, 不是电功率,而是机械功率。 3 . 8 单相绕组通以单相交流电将在气隙中产生什么性质的磁场?三相对称绕组通以三 相对称电流将在气隙中产生什么性质的磁场?两种磁场之间有何内在联系? 答: 单相绕组通以单相交流电将在气隙中产生脉动磁场。三相对称绕组通以三相对称电流将在气隙中产生旋转磁场。脉动磁场可以分解为基波与高次谐波磁场, 三相对称绕组的基波
