2-1 他励直流电动机的机械特性指的是什么？是根据那几个方程式推倒出来的？
答：T C C R R C u n T e c
a e φ
φφ+-=
据以下三个方程：)(c a a a R R I E u ++=
n C E e a φ=
a T I C T φ=
2-2 他励直流电动机的机械特性的斜率与那些量有关？什么叫硬特性？什么叫软特性？
答：β与所串电阻R C 及励磁磁场Φ有关；
β值较小的机械特性称硬特性，反之为软特性
2-3 为什么0n 称为理想空载转速？堵转点是否只意味着电动机转速为零？为什么？
答：因为实际中空载转矩T 0不可避免，故n 0达不到。
堵转就是n=0的点。
2-4 什么叫人为机械特性？从物理概念上说明为什么电枢外串电阻越大，机械特性越软？
答：人为机械特性指通过改变u 、φ、R 参数得到的机械特性。
2-5 为什么降低电源电压的人为机械特性是互相平行的？为什么减弱气隙每极磁通后机械特性会变软？
答：u 与β值无关；因为φφ
β∴∝
1
减小，β增大，特性边软。
2-6 什么是电力拖动系统的稳定运行？能够稳定运行的充分必要条件是什么？
答：系统在某种外界扰动下离开原的平衡状态，在新的条件下获得的新的平衡；或当扰动消失后系统能自动恢复到原来的平衡状态。满足上述条件，系统就是稳定的。
系统稳定运行的充分必要条件是：
1）电机的机械特性与负载转矩特性必须有交点，在交点处L T T =； 2）在交点附近应有
dn
dT dn dT L
<。 2-7 他励直流电动机稳定运行时，电枢电流的大小由什么决定？改变电枢回路电阻或改变电
源电压的大小时，能否改变电枢电流的大小？
答：I a 由负载T L 决定。不能。
2-8 他励直流电动机为什么不能直接起动？直接起动会引起什么不良后果？
答：起动开始瞬间，由于机械惯性的影响，电动机转速,0,0==a E n 这时起动电流为
a N st R U I =，因电枢电阻数值很小，因此，st I 很大，可达额定电流的（10~20）倍。
因此不能直接起动。
直接起动可能产生如下后果：1、大电流使电枢绕组受到过大的电磁力，易损坏绕组；2、使换向困难，主要是在换向器表面产生火花及环火，少坏电刷与换向器；3、过大的起动电流还会产生过大的起动转矩，从而使传动机构受到很大的冲击力，加速过快，易损坏传动变速机构；4、过大的起动电流会引起电网电压的波动，影响电网上其他用户的正常用电。
2-9 起动他励直流电动机前励磁绕阻断线，没发现就起动了，下面两种情况会引起什么后
果？(1)空载起动；(2)负载起动，T L ＝T N 。 答：（1）电机飞车，转速太高，容易造成事故。
（2）电机电枢中电流很大，却很可能起动不了，由于C T I C T φ=， 此时磁场只有点剩磁很小。
2-10 如何判断他励直流电动机是处于电动运行状态还是制动运行状态？
答：电机所发出的电磁转矩与转速方向相同，即为电动状态。
若电磁转矩与转动方向相反，则为制动状态。
2-11 电动机在电动状态和制动状态下运行时机械特性位于哪个象限？
答：电动状态机械特性位于一、三象限； 制动状态机械特性位于二、四象限。
2-12 能耗制动过程和能耗制动运行有何异同点？
答：相同点：两种状态下，电磁转矩都与电机转向相反。
不同点：能耗制动中负载转矩与电磁转矩同向；
而能耗运行中负载转矩与电磁转矩反向。
2-13 电压反接制动与电动势反接制动有何异同点？
答：相同点：两种状态都是制动状态，即电磁转矩都与转向相反。
不同点：电压反接制动中，电流方向发生改变；
而电动势方向制动中电流流向不变。
2-14 什么叫电力拖动系统的过渡过程？在过渡过程中为什么电动机的转速不能突变？
答：指系统从一个稳定工作状态过渡到另一个稳定运行状态。
由于机械惯性时间远大于电磁惯性时间，在过渡过程中可以把电磁量任务是突变的，而机械量不能。
2-15什么是机械过渡过程？推导他励直流电动机拖动系统机械过渡过程解析式时作了哪些假定？
答：指机械量如转速的变化过程（从一个稳态到另一个稳态）
假设：1）电源电压u恒定不变
2）磁通φ恒定不变
3）负载转矩T L保持常数不变
2-16什么是他励直流电动机拖动系统机械过渡过程的三要素？机电时间常数的大小与哪些量有关？
答：三要素指：初始值、稳态值、机电时间常数。
机电时间常数与系统的转动惯量、所串电阻、及励磁磁场有关。
2-17 他励直流电动机有那几种调速方法？各有什么特点？
答：1）电枢串电阻调速
特点：优点：设备简单、初投资少；
缺点：1、有级调速，级数有限，平滑性差
2、轻载时，调速范围小
3、低速时，η低，电能损耗大
4、低速运行，转速稳定性差
适用于调速性能要求不高的场合。
2）降低电压调速
特点：优点：1、电源电压能连续调节，调速的平滑性好，可达到无级调速；
2、无论是高速或低速，机械特性硬度不变，低速时稳定性好；
3、低速时电能损耗小，效率高。
缺点：设备的初投资大。
适用于对调速性能要求较高的设备上。
3）减弱励磁磁通调速
特点：优点：1、电流较小的励磁电路中进行调节、控制方便，功率损耗小
2、用于调速的变阻器功率小，可较平滑调速，实现无级调速。 缺点：调速范围较小。
2-18 静差率与机械特性的硬度有何区别？
答：0
0n n
n -=
δ，机械特性越硬，δ越小。 可以利用δ来衡量机械特性的硬度。
2-19 调速范围与静差率有什么关系？为什么要同时提出才有意义？
答：调速范围m in
m ax
n n D =
，其中n min 受到调速相对稳定性限制，而稳定性则通过δ（静差率）反映，故同时考察D 与δ对调速系统才有意义。
2-20什么叫恒转矩调速方式和恒功率调速方式？他励直流电动机的三种调速方法各属于哪
种调速方式？
答： 恒转矩调速方式：当采用电枢串电阻调速和降低电枢电压调速时，
N a N I I =Φ=Φ,，则电动机容许输出的转矩为===N N N T cy T I C T φ常数。由此可见，
这两种调速方法在整个调速范围内，不论转速等于多少，电动机容许输出的转矩都为一恒值，因此称为恒转矩调速方式。
恒功率调速方式：当采用弱磁调速时，磁通φ是变化的，因此容许输出转矩cy T 与转速n 成反比。而输出功率k n
n c T P cy =?=Ω=60
2π，即为一恒定值。故称为恒功率调速方式。
串电阻调速和降电压调速属于恒转矩调速方式，弱磁调速属于恒功率调速。
2-21 电动机的调速方式为什么要与负载性质匹配？不匹配时有什么问题？
答：电动机的容许输出转矩和容许输出功率，仅仅表示电动机的利用限度，并不代表电 动机的实际输出，电动机的实际输出是由负载的需要来决定的。负载有三种类型：恒转矩负载、恒功率负载、通风机型负载。每种类型的负载，在不同转速下所需要的转矩和电流是不同的。所以要根据电动机所拖动负载的性质来选择调速方式，达到合理使用电动机的目的。
2-22是否可以说他励直流电动机拖动的负载只要转矩不超过额定值，不论采用哪一种调速方法，电动机都可以长期运行而不致过热损坏？
答：不可以。串电阻调速和降压调速可以这样认为，但弱磁调速时N L T T =时，绕组
N a I I >，故不能长时间运行。
2-23 一台他励直流电动机，铭牌数据为P N =60kW ，U N =220V ，I N =305A ，n N =1000r/min ，试求：
（1） 固有机械特性并画在坐标纸上。 （2）
T =时的转速。
（3） 转速n =1100r/min 时的电枢电流。
解：（1）Ω=?-?=-=
038.0)30530560000
305220(21)(212N N N N a I P I u R ， =-=
ΦN a N N N e n R I U C min 208.01000
038
.0305220?=?-r V
min 1058208
.02200r C U n N e N ===
φ m N I C T N N e N ?=??==8.605305208.055.955.9φ ∴通过（1058，0）及（1000，）可以作出固有机械特性
（2）时N N
T N e N
a N e N T T C C T R C U n 75.0=∴-=
φφφ min 1016208
.0208.055.98
.60575.0038.0208.0220r n =????-=
（3）n=1100r/min
N N
e a N e N I C R
C U n φφ-=
A R C n C U I a N e N e N N 9.229038
.0208
.0)11001058()(
-=-=-=∴φφ 2-24 电动机的数据同上题，试计算并画出下列机械特性：
（1） 电枢回路总电阻为时的人为机械特性。 （2） 电枢回路总电阻为2R N 的人为机械特性。
（3） 电源电压为，电枢回路不串电阻时的人为机械特性。 （4） 电源电压为U N ，电枢不串电阻，ф=фN 时的人为机械特性。
注：R N =U N /I N 称为额定电阻，它相当于电动机额定运行时从电枢两端看进去的等效电阻。 解：（1）Ω===
721.0305
220
N N N I U R 当外串后总电阻为时：
T T C C R C U n N
T N e n
N e N 874.010585.0-=?-=
φφφ （2）当电枢总电阻为Ω=442.12n R 时：
T T C C R C U n N
T N e n
N e N 49.310582-=?-=
φφφ （3）N U U 5.0=
T T C C R C U n N T e a
N e N 092.0529)
(5.02
-=-=
φφ （4）N φφ5.0=
T T C C R C U n N T e a
N e N 368.02116)(25.05.02
-=-=
φφ
2-25 Z2—71型他励直流电动机,P N =， U N =110V ， I N =85.2A ， n N =750r/min ，R a =Ω。采用电枢串电阻分三级起动,最大起动电流为2l n ，试计算各级起动电阻值。 解：选N I I 21=，Ω=?==
646.02
.852110
1I U R N m 711.1129
.0646
.033
===a m R R γ Ω=?==∴221.0129.0711.11γa R R
Ω=?==378.0711.1221.012γR R Ω=-=-=∴092.0129.0221.011a st R R R Ω=-=-=157.0221.0378.0122R R R st Ω=-=-=268.0378.0646.0233R R R st
2-26 一台他励直流电动机，P N =，U N =220V ， I N =41A ， n N =1500r/min ，R a =Ω，拖动恒转矩负载运行，T=T N 。当把电源电压降到U=180V 时，问：
（1） 降低电源电压瞬间电动机的电枢电流及电磁转矩是多少？ （2） 稳定运行时转速是多少？
解：1min 316.01500
376
.041220-?=?-=-=
r V n R I U C N a N N N e φ
∴机械特性 T C C R C U n N T e a
N e N ?-=
2
)(φφ （1）当在额定点运行时 V n C E N N e N 2041500136.0=?=?=φ
∴降压瞬间 180a a R I ?+=204 A I a 8.63376
.0204
180-=-=
m N I C T a N T ?-=-??==9.82)8.63(136.055.9φ
(2) min 1211113132441136
.0376
.0136.0180r n =-=?-=
2-27上题中的电动机拖动恒转矩负载运行，T=T N ，若把磁通减小到φ=φN ,。计算稳定运行
时电动机的转速是多少?电动机能否长期运行?为什么? 解: T C C R C n N
T N e a
N e φφφ-=
220 当T=T N ,N φφ8.0=时
41136.055.955
.9136.08.0136.08.0376
.0136.08.0220???????-?=
n
min 1845136
.064.041
376.02022r =??-=
A I C I C C T I N N T N N T N T N a 25.514
5
8.08.0==?=?=
φφφ
ΘN a I I > ∴电机不能长期运行
2-28 他励直流电动机的数据为P N =13kW ，U N =220V ， I N =68.7A ， n N =1500r/min ，R a =Ω。采用电枢串电阻调速，要求δmax =30%，求：
（1） 电动机拖动额定负载时最低转速。 （2） 调速范围。
（3） 电枢需串入的电阻值。
（4） 拖动额定负载在最低转速下运行时电动机电枢回路输入的功率，输出功率（忽略T 0）
及外串电阻上的消耗的功率。 解: (1)3.00
0≤-=
n n
n δ 0min 07.07.0n n n n =∴≥∴ r V n R I U C N a N N N e ?=?-=-=
-1min 136.01500
224
.07.68220φ
min 1618220
0r C n N
e φ=
m in 113316187.0min r n =?=∴ (2) 324.11133
1500
min max ===
n n D (3) 11337.68136
.0224.0136.0220?+-=
n
R Ω=∴736.0n R 解得
(4) kW I U P N N 1.157.682201=?==
kW P 6.1060
1133
14.327.68136.055.92=???
??=
W R I P n N R n 3474736.07.6822
=?==
2-29 上题中的电动机，如果采用降低电源电压调速，要求δmax =30%，求：
（1） 电动机拖动额定负载运行时的最低转速。 （2） 调速范围。
（3） 电源电压需调到的最低数值。
（4） 电动机拖动额定负载运行在最低转速时，从电源输入的功率及输出功率（不计T 0）。
解: (1) m in 118150016180r n n n N N =-=-=?
3.03.00≤??
≤n n N δ min 3933
.0118
min 0r n ==∴ min 275118393min 0min r n n n N =-=?-=∴
(2) 5.5275
1500min max ===
n n D
(3) V U C U n N
e 4.53min min
0min =?=
φ (4) W I U P N 36727.684.53min 1=?==
W T P N 256860
275
28.67.68136.055.92=??
??=Ω?=
2-30 他励直流电动机P N =29kW ，U N =440V ，I N =76A ， n N =1000r/min ，R a =Ω，采用降低电源电压及弱磁调速，要求最低理想空载转速n 0min =250r/min ，最高理想空载转速n 0max =1500r/min ，试求：
（1）
T =T N 时的最低转速及此时的静差率。
（2） 拖动恒功率负载P 2=P N 时的最高转速。 （3） 调速范围。
解: 1min 411.01000
376
.076440-?=?-=-=
r V n R I U C N a N N N e φ
min 1071411
.0440
0r n ==
m in 7110001071r n N =-=? (1) min 17971250min 0min r n n n N =-=?-=
284.0250
179
250min
min 0min
0=-=
-=
n n n δ
(2) 1500411.0440
max 0=?=
x n (设x 为弱磁系数)
714.01500
1071==x
T C C R n N
T N e a
φφ714.0714.01500?-
=∴
当N P P =2时,设电机转速为n x ,转矩为T x
N x
x P n T =?
∴60
2π ? x N x n P T π260=
代入机械特性n 中,整理有 09.12667515002
=+-x x n n
解得 =x n m in 1410r 或m in 90r
∴拖动恒功率N P P =2时最高转速为1410m in r .
(3) 弱磁时拖动N T T =恒转矩负载的转速
min 136476714
.0411.0714.0376
.01500r n =???-=
62.7179
1364
==
∴D 2-31 一台他励直流电动机P N =3KW ，U N =110V ，I N =35.2A ，n N =750r/min ，R a =Ω。电动机原工作在额定电动状态下，已知最大允许电枢电流为I amax =2I N ，试问：
（1） 采用能耗制动停车，电枢中应串入多大电阻？ （2） 采用电压反接制动停车，电枢中应串入多大电阻？ （3） 两种制动方法在制动到n =0时，电磁转矩各是多大？
（4） 要使电动机以-500r/min 的转速下放位能负载，T L =T N ，采用能耗制动运行时电枢应
串入多大电阻？ 解: 1min 1304.0-?=-=
r V n R I U C N
a
N N N e φ
（1）V n C E N N e N 68.9775013024.0=?==φ
能耗制动：)(0n a a N R R I E ++= 代入数据，可解得 Ω=0375.1n R
（2）)(n a a N N R R I E U ++=- Ω=∴6.2n R （3）能耗制动时：n=0 则T=0；
反接制动时：T C C R R C U n N
T N e n
a N
e ?+-
=
φφφ
将U=V 110-，Ω=6.2R 代入： 得m N T ?-=3.46 （4）T C C R n N
T N e n
?-
=φφ2 Ω=∴5.1n R
2-32 一台他励直流电动机，P N =13KW ，U N =220V ，I N =68.7A ，n N =1500r/min ，R a =Ω，拖动一台起重机的提升机构。已知重物的负载转矩T L =T N ，为了不用机械闸而由电动机的电磁转矩把重物吊在空中不动，问此时电枢回路中应串入多大电阻？
解：1min 138.01500
195
.07.68220-?=?-=-=
r V n R I U C N a N N N e φ
min 1594138
.02200r C U n N e N ===
φ 固有机械特性T C C R n N
T N e a
?-
=φφ1594
若使重物吊在空中不动，即0=n 时N T T =
∴7.68138
.0195.015941594?+-=?+-
=n
N N T N e n a R T C C R R n φφ
解得 Ω=3n R
2-33 他励直流电动机的技术数据为P N =29KW ，U N =440V ，I N =76A ，n N =1000r/min ，R a =Ω，
I amax =1.8I N ，T L =T N 。问电动机拖动位能负载以-500r/min 的转速下放重物时可能工作在什么
状态？每种运行状态电枢回路中应串入多大电阻（不计传动机构中的损耗转矩和电动机的空载转矩）？要求画出相应的机械特性，标出从稳态提升重物到以500r/min 速度下放重物的转换过程。
解：若只可进行一次变换则有可能的工作状态：
能耗制动，转速反向的反接制动。 i ） 能耗制动
a N N N R I U E -=
4113.0==
N N N e n E C φ a N
e c a I C R R n ?+-=∴φ 若-500下放，则N N
e c
a I C R R ?+-
=-φ500
则Ω=+706.2c a R R ，Ω=-=33.2377.0706.2c R 此时校核制动瞬间的电流
a I 4113
.0706
.21000-
= A I a 152-=∴
A I I N a 8.1368.1max ==
可见 max a a I I > 故不可采用。 ii ）a N
e n
a N e N I C R R C U n ?+-=
φφ 将（I N ，-500）代入得Ω=109.8c R 变换瞬间N a I I < ∴满足要求 如图
转换过程：C B A →→
2-34 电动机的数据同上题，拖动一辆电车，摩擦负载转矩T L1=，下坡时位能负载转矩T L2=，问：
（1） 电车下坡时在位能负载转矩作用下电动机的运行状态将发生什么变化？ （2） 分别求出电枢不串电阻及电枢串有Ω电阻时电动机的稳定转速。
解：（1）在位能负载转矩作用下，电机从正向电动状态逐渐过渡到正向回馈制动的发电状态。
（2） N N N L L L T T T T T T 4.0)2.1(8.021-=-+=+=
电机不串电阻时：
min 109828107076)4.0(4113
.0377
.04113.0440r n =+=?-?-=
电机串Ω电阻时：
min 113565107076)4.0(4113
.05
.0377.04113.0440r n =+=?-?+-=
2-35 一台他励直流电动机的数据与题2－33相同，拖动起重机的提升机构，不计传动机构的损耗转矩和电动机的空载转矩，求：
（1） 电动机在反向回馈制动状态下下放重物，I a =60A ，电枢回路不串电阻，求电动机的
转速及转矩各为多少？回馈到电源的功率多大？
（2） 采用电动势反接制动下放同一重物，要求转速
n =-850r/min ，问电枢回路中应串入
多大电阻？电枢回路从电源吸收的功率是多大？电枢外串电阻上消耗的功率是多
少？
（3） 采用能耗制动运行下放同一重物，要求转速
n =-300r/min ，问电枢回路中应串入的
电阻值为多少？该电阻上消耗的功率为多少？ 解： （1）V U R A I n a 440,0,60-===
min 1125604113
.0377
.04113.0440r n -=?-=
m N I C T a N e N ?=??==7.235604113.055.955.9φ W U I P a 26400604401-=?-==
（2）n R V U r n ,440,m in 850=-=
604113
.0377.04113.0440850?+-=
-n
R Ω=∴785.12n R
W I U P a N 26400
604401=?== W R I P n a R n 46026785.126022
=?==
（3）n R U r n 串,0,min 300=-=
Ω=∴?+-
=-68.1604113
.0377.0300n n
R R
W R I P n a R n 604868.16022
=?==
2-36 设题2－33中的电动机原工作在固有特性上，T =，如果把电源电压突然降到400V ，求：
（1） 降压瞬间电动机产生的电磁转矩
T =？画出机械特性曲线并说明电动机工作状态的
变化；
（2） 电动机最后的稳定转速为多少？
解：（1）N N U T T ,8.0=
min 101456107076)8.0(4113
.0377
.04113.0440r n =-=??-=
电源电压降到400V ，V n C E N e a 41710144113.0=?==φ
a a a R I E U += ∴A R E U I a
a
a 1.45-=-=
m N I C T a N e ?-=-??==1.177)1.45(4113.055.955.9φ
A 点跳变到
B 点, 态,最终稳定到
C 点
（2）min 9175697376)8.0(4113
.0377
.04113.0440r n =-=??-=
2-37 Ｚ2－52型他励直流电动机，P N =4kW ，U N =220V ，I N =22.3A ，n N =1000r/min ，R a =Ω。T L =T N ，为了使电动机停转，采用电压反接制动，已知电枢回路串入的制动电阻R c =9Ω，求：
（1） 制动开始时电动机产生的电磁转矩； （2） 制动结束时电动机所发出的电磁转矩；
（3） 如果是反抗性负载，在制动到n =0时不切断电源，不用机械闸制动，电动机能否反
转？为什么？ 解：1min 2.01000
91
.03.22220-?=?-=-=
r V n R I U C N a N N N e φ
（1）V U 220-=，Ω=9c R ，V n C E N N e a 20010002.0=?==φ
a a a R I E U += A I 5.461-=∴
m N T ?-=-??=5.881)5.461(2.055.9
（2）0=n 时
T 2
2.055.99
91.02.02200?+--=
m N T ?-=∴4.42 （3）m N n P T N N N ?===2.381000
4
95509550
L T T >Θ ∴不采用机械抱闸，电机会反向起动。
2-38 他励直流电动机的数据为P N =17kW ，U N =110V ，I N =185A ，n N =1000r/min ，R a =Ω， GD 2
R =30N ﹒m 2
，拖动恒转矩负载运行，T L =，采用能耗制动或反接制动停车，最大允许电枢电流为1.8I N 。求两种停车方法的停车时间是多少（取系统总飞轮矩GD 2
= GD 2
R ）?
解：1min 1035.01000
035
.0185110-?=?-=-=
r V n R I U C N a N N N e φ
（1）能耗制动
min 101018585.01035
.0035.01035.0110r n =??-=
V n C E N e a 10510101035.0=?==φ
)(0n a a a R R I E ++= 取N a I I 8.1-= 得Ω=28.0n R ∴m
T t e
n --+=)01010(0 2
2375N
T e m C C R
GD T φ?=3.0= 0=∴n 代入，3.010100t e -= 得∞=t 取t=s T m 2.14=
（2）)(110n a a N R R I E ++=- N a I I 8.1-=
m N T R m n ?=Ω=615.0,611.0
min 204418585.01035
.0646
.01035.0110r n L -=??--=
∴ )0,(==n t t x
s T t m x 246.0)
2044(0)
2044(1010ln
=----=
第一章 1 . 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 17.52230 10123=?== （2）KW P P N N N 37.14835 .012 1== = η 1 . 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 54 242221=-=±= 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=== 45.14 8 .54R R a
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
一．选择题（1-10单选，每题1分，11-15多选，每题2分，共计20分） 1）某p对极直流电机电枢绕组为单叠绕组，则电枢绕组的并联支路对数a为（） A.a＝2p B.a＝p C.a＝电刷个数 D.a=1 2）他励直流电动机处于稳定运行状态，如果负载转矩不变，降低电枢电压达到稳态时电枢电流会 A．增大 B.减小 C.不变 D.先增大后减小 3）对于直流电机而言，电枢绕组导体中流过的电流是（） A.直流电流 B.正弦交流电流 C.周期性的交流电流 D.不能确定 4）他励直流电动机在运行时，若空载情况下增加励磁回路的电阻电动机的转速变化规律为A.升高 B.降低 C.不变 D.不能确定 5）带反抗性负载的直流电动机能耗制动过程中，有关电枢反电动势E a的变化规律下列描述正确的是 A. E a方向变化 B. E a方向不变 C. E a大小不变 D. E a方向不确定 6）某一电力拖动系统带反抗性负载能耗制动过程中系统处于（） A.减速状态 B.加速状态 C.稳定运行状态. D.不能确定运行状态 7）他励直流电动机在运行时，若轻载情况下突然增加励磁回路的电阻瞬间电枢电流将（） A. 升高 B.降低 C.不变 D.不能确定 8）他励直流电动机处于稳定运行状态，如果负载转矩不变，电枢回路串电阻达到稳态时电 枢电流将（） A．增大 B. 减小 C.不变 D.先增大后减小 9）一台他励直流发电机保持励磁电流不变而将其转速提高20％，下面描述正确的是（） A.空载电压升高20％ B.输出电流升高20％ C.输出功率升高20％ D.电磁转矩升高20％10）下面有关直流电动机的运行方法不正确的是（） A.起动直流电动机必须先加电枢电压后加励磁电压。 B.起动直流电动机必须先加励磁电压后加电枢电压。 C.直流电动机停车时必须先停电枢电压后停励磁电压。 D.直流电动机在运行过程中不能失磁。 多项选择题 11）关于电动机调速系统的静差率，下面描述错误的是 A.静差率是指在一定转速下，负载由空载到额定负载变化时，空载转速与额定转速之差与 理想空载转速的相对值； B.静差率与调速系统的机械特性无关； C.静差率与系统工作速度有关，工作速度越低，静差率越大； D.调速系统的机械特性越硬，静差率越大。 12）根据生产机械的负载转矩随转速变化的负载特性，生产机械的负载类型有 A.恒转矩负载 B.恒功率负载 C.风机、泵类负载 D.长期运行负载 13）当直流电动机吊放重物时，电枢回路串联电阻逐渐增大，电动机的速度下降，电动机堵 转时电枢回路所串的电阻为Rcr，当所串电阻继续增大R＞Rcr，下列对于此时电动机的状态和操作的描述中，正确的是Array A.转速反向 B.这时应立即断开电动机的电源，使电动机停车，避免发生事故。 C.这种状态为转速反向的反接制动状态。 D.在R＞Rcr的区域内，R值越大，重物的下降速度越高。 14）某它励直流电动机的机械特性曲线如下图所示，下列说法正确的 是( ) A.电机在B点处于减速运行状态。
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
浙江大学远程教育学院 《电机与拖动》课程作业 ——————————————————1-13 已知直流电机的极对数p=2，槽 数z=22，元件数及换向片数s=k=22，试画出单迭绕组展开图、磁极和电刷位置，并画出并联支路图。 答： 此电机绕组是单迭所以1k y y == 不是整距绕组，采用省铜且有利于换向的短距绕组 1225222z y p εε= ±=-=? 根据参数画出展开图，并作出并联支路图如下
1-19 某四极直流电机，电枢槽数z=36，单迭绕组，每槽导体数为6，每极磁通2.2*10e-2Wb ， 电枢电流Ia=800A ，问此时电磁转矩为多少？如改为单波绕组，保持支路电流不变，其电磁转矩为多少？ 解： 电机内的总导体数N=6Z=36*6=216，单迭绕组时：a=p=2 []22216 2.210800605.0422 3.14162 M a a pN T C I I N m a π-?=Φ= Φ=???=??? 改为单波绕组时，1a '=，若要保持支路电流不变， []800 2221400222a a a I I a i a A a '''=?==??=? []22216 2.210400605.0422 3.14161M a a pN T C I I N m a π-?'''=Φ=Φ=???=?'?? 1-21 某他励直流电动机额定电压U N =220V ，额定电流I N =10A ，额定转速n N =1500r/min ， 电枢回路总电阻R a =0.5Ohm ，试求： (1) 额定负载时的电磁功率和电磁转矩； (2) 保持额定时励磁电流及总负载转矩不变而端电压降为190V ，则稳定后的电枢电流 与转速为多少？（电枢反应忽略不计）。 解： (1) ()()[]220100.5102150M N a a N N a N P P E I U I R I W ==?=-?=-??= []215060 13.68722 3.1416150060 N N N N N P P T N m n π?= ===?Ω?? (3) 励磁电流不变时磁通不变，总负载转矩也不变，所以[]10Z a N M T I I A C = ==Φ 不变， []190105 15001290.70/min 220105 a N N a N N aN N N a E U I R n n n r E U I R '-?-?=? =?=?=-?-? 1-22 某并励直流电动机额定电压U N =220V ，额定电流I N =75A ，额定转速n N =1000r/min ， 电枢回路总电阻R a =0.26Ohm ，额定时励磁回路总电阻R fn =91Ohm ，铁耗及附加损耗p Fe +p delta =600W ，机械损耗P Ohm =198W ，电枢反应去磁作用不。试求： (1) 额定运行时的电磁转矩T 与输出转矩T N ； (2) 理想空载转速； (3) 实际空载电流I 0及实际空载转速。 解： (1)[]0600198798Fe p p p p W Ω?=++=+=
《电机及其应用》自测题 一、填空题 1、变压器的作用是将某一等级的交流( )变换成另一等级的交流( )。 2、变压器一次电势和二次电势之比等于( )和( )之比。 3、电力变压器中的变压器油主要起( )、( )和( )作用。 4、电力变压器的分接开关是用来改变变压器电压( )的装置，以便达到调节副边( )的目的。 5、变压器的额定电压和额定电流均指变压器的( )电压和( )电流。 6、变压器空载时的损耗主要是由于( )的磁化所引起的( )和( )损耗。 7、在测试变压器参数时，须做空载试验和短路试验。为了便于试验和安全，变压器的空载试验一般在( )加压；短路试验一般在
( )加压。 8、变压器铁芯饱和程度愈高，其励磁电抗Xm就愈( )。 9、若将变压器低压侧参数折算到高压侧时，其电势(或电压)应( )、电流应( )、电阻(或电抗)应( )。10、三相组式变压器各相磁路( )，三相芯式变压器各相磁路( )。 11、三相变压器组不能采用( )连接方法，而三相芯式变压器可以采用。 12、变压器并联运行的条件是( )、( )、( )。 13、当三相变压器接成星形(Y)时，其线电压是相电压的( )倍，线电流与相电流( )。 14、当三相变压器接成三角形(D)时，其线电压与相电压( )，线电流是相电流的( )倍。 15、变压器在运行时，当( )和( )损耗相等时，效率最高。 16、有两台变压器，额定电压分别为10kV／和／，两台变压器的变比差值△K为( )，若其它条件满足并联运行，根据计算结果，
这两台变压器( )并联运行。 17、三绕组变压器的额定容量是指( )。 18、自耦变压器与同容量的两绕组变压器比较，它的空载电流( )。 19、自耦变压器适用于一、二次侧( )相差不大的场合，一般在设计时，变比Ka( )。 20、电焊变压器实际上是一台( )的降压变压器，它的外特性( )，短路电流( )。 21、整流变压器的容量一般取一、二次绕组容量的( )，又称为( )。 22、单相绕组的感应电势与( )、( )和( )成正比。 23、线圈的短距系数表示了短距线圈比整距线圈产生的电势( )的程度。 24、线圈的分布系数表示线圈分布放置后，其合成电势比线圈集中放置时电势( )的程度。 25、主极磁场非正弦分布引起的( )，对相电势的大小影响( )，主要影响了电势的( )。
直流电机的拖动及应用 摘要：近年来，随着电子技术和控制理论的不断发展，相续出现了顺序控制，可编程无触点断续控制，采样控制等多种控制方式。而我的这篇论文则介绍的就是电力拖动在我们生活中和一般工作生产中常用的一些线路控制，它主要利用电动机拖动生产机械的工作机构，使之运转。由于电力在生产，传输，分配，使用和控制方面的优越性，使得电力拖动具有方便，经济，效率高，调节性能好，易于实现生产过程自动化等优点，所以电力控制系统获得了广泛的应用。目前在日常生活中使用的电风扇，洗衣机等家用电器，再生产中大量使用的各种各样的生产机械，如车床，钻床，造纸机，轧钢机等，都采用的是电力拖动。 关键词：直流他励电动机、主要结构、基本工作原理、运行特性、基本参数、应用前景 第一章电机拖动的原理 1.1电力拖动是指电动机拖动生产机械的工作机构 控制设备是用来控制电动机的运转，有各种控制电动机，电器，自动化元件及工业控制计算机组成。 电动机是生产机械的原动机，将电能转化成机械能，分为交流电动机和直流电动机。 传动机构是在电动机和工作机构之间传送动力的机构。如速箱，联轴器，传动器等。 按电动机拖动系统中电动机的组合数量分，电力拖动的发展过程经历了成组拖动，单电动机拖动和多电动机拖动三个阶段。 1.1.1电力拖动的控制方式 可分为断续控制系统和连续控制系统两种。在电力拖动发展的不同阶段两种拖动方式占有不同的地位，且呈现交替发展的趋势。 随着电力拖动的出现。最早产生的是手动控制电器控制电动机运转的手动断
续控制方式。随后逐步发展为有继电器，接触器和主令电器等组成的继电接触式有触点断续控制方式。这种控制系统结构简单，工作稳定，成本低，维护方便，不仅可以方便地实现生产过程自动化，而且可实现集中控制和远距离控制，所以目前生产机械仍广泛使用。但这种控制仅有通和断，这两种状态，其控制是断续的，即只能控制信号的有无，而不能连续控制信号的变化。为了适应控制信号连续变化的场合，又出现了直流电动机连续控制。这种控制方式可充分利用直流电动机调速性能好的优点，得到高精度，宽度范围的平滑调速系统。 第二章电机拖动的发展 近年来，随着电子技术和控制理论的不断发展，相续出现了顺序控制，可编程无触点断续控制，采样控制等多种控制方式。在电动机调速方面，已形成了电子功率器件与自动控制相结合的领域。不但晶闸管-直流电动机调速系统得到了广泛应用，而且交流变频调速技术发展迅速，在许多领域交流电动机变频调速系统有取代晶闸管-直流电动机调速系统的趋势。 三相交流电动机从发明以来，经历了100多年的历程，在这漫长的岁月里，它为奠定与发展这项经典的传动技术树立了丰碑，。又由于其具有结构简单、运行可靠、维护方便、价格低廉，而广泛作用于电力拖动生产机械的动力，在机械、化工、纺织和石化等行业有大量的应用。然而，电动机的起动特性却一直举步维艰。这是因为电动机在恒压下直接起动，其起动电流约为额定电流的4-7倍，其转速要在很短时间内从零升至额定转速，会在起动过程中产生冲击，很容易使电力拖动对象的传动机构等造成严重磨损甚至损坏。在起动瞬间大电流的冲击下，将引起电网电压降低，影响到电网内其它设备的正常运行。同时由于电压降低，电动机本身起动也难以完成，造成电机堵转，严重时，可能烧坏电动机。因而如何减少异步电动机起动瞬间的大电流的冲击，是电动机运行中的首要问题。为此必须设法改善电动机的起动方法，使达到电动机的平滑无冲击的起动，于是各种限流起动方法也就应运而生。 对于鼠笼式异步电机一般采用定子回路串电抗器分级起动，绕线式异步电机则采用转子回路串电抗器起动。定子边串电抗器起动，即增加定子边电抗值，可理解为降低定子实际所加电压，其目的是减少起动电流。此起动方式属降压起动，缺点是起动转矩随定子电压的降低而成平方关系下降，外串电阻中有较大的功率损
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 t ΦN 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
西南交10秋学期《电机与拖动I》离线作业答案 电机与拖动I第1次作业 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？
学年度第一学期 自动化系《电机与电力拖动基础》期末考试试卷（） 年级专业自动化班级学号姓名 注：1、共120分钟，总分100分 2、此试卷适用自动化专业本科 一、选择题（每小题2分，共20分） 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。 2．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。 3．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
5．三相异步电动机的空载电流比同容量变压器大的原因：③ ①异步电动机是旋转的；②异步电动机的损耗大；③异步电动机有气隙；④异步电动机有漏抗。 6．三相异步电动机空载时，气隙磁通的大小主要取决于：① ①电源电压；②气隙大小；③定、转子铁心材质；④定子绕组的漏阻抗。 7．三相异步电动机在运行中，把定子两相反接，则转子的转速会：② ①升高；②下降一直到停转；③②下降至零后再反向旋转；④下降到某一稳定转速。8．三相异步电动机能画出像变压器那样的等效电路是由于：② ①它们的定子或原边电流都滞后于电源电压；②气隙磁场在定、转子或主磁通在原、副边都感应电动势；③它们都有主磁通和漏磁通；④它们都由电网取得励磁电流。 9．三相异步电动机的与固有机械特性相比，人为机械特性上的最大电磁转矩减小，临界转差率没变，则该人为机械特性是异步电动机的：（3） （1）定子串接电阻的人为机械特性；（2）转子串接电阻的人为机械特性；（3）降低电压的人为机械特性。 10．一台三相异步电动机拖动额定转矩负载运行时，若电源电压下降10%，这时电动机的电磁转矩：（1） （1）T em=T N;(2) T em= T N;(3) T em=。 二、填空题：（共20分） 1、（4分）他励直流电动机的固有机械特性是指在_______条件下，_______和_______的关系。（U=UN、φ=ΦN，电枢回路不串电阻；n；Tem ） 2、（2分）三相变压器的联结组别不仅与绕组的_______和_______有关，而且还与三相绕组的_______有关。（绕向；首末端标记；联结方式）
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
电机及拖动基础试题及答案
电机与拖动试卷及参考答案 一、、填空题（每空1分，共30分） 1.直流发电机中的电磁转矩方向与转子的旋转方向（相反），因此电磁转矩为（阻力）转矩；直流电动机中的电磁转矩方向与转子的旋转方向（相同），因此电磁转矩为（动力）转矩。 2.接触器主要由（电磁机构）、（触点系统）、（灭弧装置）等三大部分组成。 3 .空气阻尼式时间继电器主要由（电磁机构）、（触点系统）和（延时机构）三部份组成。若要将通电延时型改成断电延时型，只需将（电磁机构翻转180度）。 4、用丫-△降压起动时，起动电流为直接用△接法起动时的（1/3 ），所以对降低（起动电流）很有效。但启动转矩也只有直接用△接法启动时（1/3 ）,因此只 适用于空载或轻载启动。 5、反接制动时，当电机转速接近于（0）时，应及时（切断电源），防止电机（反转）。 6、伺服电动机为了防止（反转）现象的发生，采用（增大转子电阻）的方法。 7、步进电动机是一种把（电脉冲）信号转换成（角位移或线位移）信号的控制电机。 8、分磁环的作用是使（产生的合成吸力始终大于弹簧的反作用力），以消除（衔铁的振动和噪声）现象；三相交流电磁机构是否需要分磁环（不需要）。 9 .单相异步电动机定子绕组中产生的磁场是（脉动磁场），可分解为（正向旋转磁场）和（反向旋转磁场）两部分。 10.熔断器又叫保险丝，用于电路的（短路）保护，使用时应（串）接在电路中。 二、判断题（每小题1分，共10分）。 （x ）1.一台额定电压为220V的交流接触器在交流220V和直流220V的电源上均
可使用。 （x ）2.三相笼型异步电动机的电气控制线路，如果使用热继电器作过载保护，就不必再装设熔断器作短路保护。 (X ) 3.交流电动机由于通入的是交流电，因此它的转速也是不断变化的，而直流电动机则其转速是恒定不变的。 (X )4.转差率S是分析异步电动机运行性能的一个重要参数，当电动机转速越快时，则对应的转差率也就越大。 (X ) 5.三相异步电动机不管其转速如何改变，定子绕组上的电压、电流的频率及转子绕组中电势、电流的频率总是固定不变的。 (X ) 6.使用并励电动机时，发现转向不对，应将接到电源的两根线对调以下即可。 (X ) 7.电流、电压互感器属于特殊变压器。电压互感器二次侧禁止开路，电流互感器二次侧禁止短路。 (V ) 8.三相异步电动机在起动时，由于某种原因，定子的一相绕组断路，电动机还能起动，但是电动机处于很危险的状态，电动机很容易烧坏。 (V ) 9.刀开关安装时，手柄要向上装。接线时，电源线接在上端，下端接用电器。 (X ) 10.单相电机一般需借用电容分相方能起动，起动后电容可要可不要。 三、简述题(每小题5分，共15分) 1.直流电动机为什么不能直接起动？如果直接起动会引起什么后果？ ( 5分) 答：起动瞬间转速n=0,电动势E a=C e①n=0,最初起动电流I N U^R a。若直接起动，由于R a很小，1st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.异步电动机中的空气隙为什么做得很小？ 答：异步电动机气隙小的目的是为了减小其励磁电流(空载电流) ，从而提高电动机
电机与拖动基础试题及答案(简答题) 简答题 1．变压器铁心为什么要用涂有绝缘的薄硅钢片叠成？若在铁心磁回路中出现较大的间隙，对变压器有何影响？ 答：铁心中交变的磁通会在铁心中引起铁损耗，用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠成铁心，可以大大减少铁损耗。若在铁心磁回路中出现较大的间隙，则主磁通所经过的铁心磁回路的磁阻就比较大，产生同样的主磁通所需要的励磁磁动势和励磁电流就大大增加，即变压器的空载电流会大大增加。 2．画出单相变压器负载时的各种磁通及其产生的感应电动势的关系图。 答：变压器负载时各种磁通及其产生的感应电动势的关系如下图： 3．为什么变压器的空载损耗可以近似看成铁损耗？为什么短路损耗可以近似看成铜损耗？ 答：变压器铁损耗的大小决定于铁心中磁通密度的大小，铜损耗的大小决定决定于绕组中电流的大小。 变压器空载和短路时，输出功率都为零。输入功率全部变为变压器的损耗。即铜损耗与铁损耗之和。空载时，电源电压为额定值，铁心中磁通密度达到正常运行的数值，铁损耗也为正常运行时的数值。而此时二次绕组中的电流为零，没有铜损耗，一次绕组中电流仅为励磁电流，远小于正常运行的数值，它产生的铜损耗相对于这时的铁损耗可以忽略不计，因而空载损耗可近似看成为铁损耗。短路试验时，输入功率为短路损耗。此时一次、二次绕组电流均为额定值，铜损耗也达到正常运行时的数值，而电压大大低于额定电压，铁心中磁通密度也大大低于正常运行时的数值，此时铁损耗与铜损耗相比可忽略不计。因此短路损耗可近似看成铜损耗。 4．变压器的Rm、Xm各代表什么物理意义？磁路饱和与否对Rm、Xm有什么影响？为什么要求Xm大、Rm小？答：Rm：变压器的励磁电阻，它是反应变压器铁耗大小的等效电阻，不能用伏安法测量。Xm：变压器的励磁电抗，反应了主磁通对电路的电磁效应。Rm、Xm都随磁路饱和程度增加而下降。 Xm越大、Rm越小时，主磁通一定时，铁耗越小，所以希望Xm大、Rm小。为此变压器铁心材料都用导磁性能好（磁阻小）、铁损小、0.35mm厚冷轧硅钢片叠成。 5．根据电流互感器副边短路后的电磁关系，说明为什么不能开路。 答：开路后副边电流的去磁作用消失，原边电流全部用来励磁，使得铁心磁通过度饱和，畸变，铁心发热，原边副边感应出高电压，危险。 6．如果考虑变压器铁心饱和，变压器的励磁电流是什么波形？为什么？ 答：尖顶波。变压器电压为正弦波，这就要求磁通也应该是正弦波，才会使得电压和电势大约相等。即U≈E=4.44fNφ。当磁路饱和时，正弦波的励磁电流只能产生平顶波铁心的磁通，只有尖顶波的励磁电流才能产生正弦波铁心磁通。7．简述并励直流发电机自励建压的条件 答：1）必须有剩磁。否则要充磁。2）并联在电枢两端的励磁绕组极性要正确，使励磁电流产生的补充磁通方向与剩磁磁通方向相同。3）励磁回路的总电阻必须小于临界电阻。4）转速不能太低，转速应该达到额定转速。 8．并励电动机起动时，为什么电枢回路中串联的电阻取较大的值？而励磁回路中串联的电阻取较小的值？ 答：直流电动机起动时，由于转速为0，Ea=0，电枢绕组的电阻很小。如电枢回路不串联电阻，全压起动时，起动电流I=U/Ra可达额定电流的几十倍，损坏电机。电枢回路中串联较大的电阻可使起动电流较低。起动过程中又要求有足够大的起动电磁转矩，T=CTΦIa，励磁回路电阻较小，励磁电流较大，磁通较大，将产生足够大的电磁转矩，电机很快转动起动，感应电势很快建立起来，使起动电流很快减小。 9．试分别画出他励直流电动机在改变电枢电压时和在转子回路中串电阻时的人为机械特性曲线。 答：改变电枢电压时的机械特性
《电机与拖动基础》习题详细解答 绪论 0.8解：（1）F1=I1N1-I2N2 （2）F2=I1N1+I2N2 （3）F3=I1N1-I2N2，因为加入气隙并不改变磁路总磁动势大小 （4）由于（3）中大部分磁动势都降落在气隙中，因此加在铁芯上的磁动势远小于（1）中铁芯上的磁动势，又因为两种情况下的铁芯长度大致相等，所以H1?H3，B1>>B3。因此在（3）中气隙和铁芯中的B相同，由B=μH，可知由于气隙中的μ远小于铁芯中的μ，所以H气隙?H铁芯。 0.10解：铁芯中的铁耗为P Fe=P1-P R=22-2=20W 输入端的功率因素cosφ=P1/S1=22/(110×1)=0.2 第一章变压器的工作原理和结构 1.6 解：原边额定电流为I N1=N √3U = √3×35 =82.5A 副边额定电流为I N2=N 3U = 3×10.5 =274.9A 第二章变压器的运行原理与特性 2.4解：由U1≈E1=4.44fN1Φm可知，变压器外加电压U1不变，若减少原绕组的匝数N1，则Φm增大，变压器的铁芯的饱和程度上升，空载电流上升，铁芯损耗上升，原边电动势E1基本不变，由于E2=E1×N2/N1，因此副边电动势E2应上升。 2.10解：N1=E1N 4.44fΦm ≈U1N 4.44fΦm =35×103 4.44×50×1.45×1120×10?4 ≈971 N2= E2N 4.44fΦm ≈ U2N 4.44fΦm = 6×103 4.44×50×1.45×1120×10?4 ≈166 k= E1N E2N = N1 N2 =5.8
2.11 解：（1）k=U1N U2N =6000 230 =26.1 R k=R1+R2′=4.32+26.22×0.0063=8.61Ω x k=x1σ+x2σ′=8.9+26.22×0.013=17.76Ω Z k=√R k2+x k2=19.74Ω （2）R k′=R1′+R2=0.0261Ω x k′=x1σ′+x2σ=0.0261Ω Z k′=√R k′2+x k′2=0.029Ω （3）Z1N=U1N I1N =U1N S N2 =360Ω R k?= R k Z1N =0.0239 x k?= x k Z1N =0.0493 Z k?= Z k 1N =0.0548 Z2N= U2N I2N = U2N S N2 =0.529Ω R k′?= R k′ Z2N =0.0239 x k′?= x k′ Z2N =0.0493 Z k′?= Z k′ Z2N =0.0548 计算结果说明原副边短路参数的标幺值是相等的。 （4）u k=Z k?×100%=5.48% u kr=R k?×100%=2.39% u kx=x k?×100%=4.93% （5）当cosφ2=1时，ΔU%=β(R k?cosφ2+x k?sinφ2)×100%=2.39% 当cosφ2=0.8（滞后）时，ΔU%=β(R k?cosφ2+x k?sinφ2)×100%=4.87%当cosφ2=0.8(超前)时，ΔU%=β(R k?cosφ2+x k?sinφ2)×100%=?1.05% 2.12 解：（1） 励磁参数计算如下： P0φ=1 3 P0=1233W，I0φ= I √3 =37.53A Z m′= U2Nφ 0φ =10.66Ω
直流电机部分 一．填空题 1.直流电机电枢绕组元件流过的电流是___________电流,流过正负电刷的电流是_________电流，直流发电机中电枢绕组产生的电磁转矩是_____ __性质的转矩,直流电动机电枢绕组电势的方向与电枢电流的方向__________。 2.直流电机的____________损耗等于___________损耗时效率最高。 3.他励直流发电机的外特性下降的原因有___________和__________，与之相比并励直流发电机的外特性，并励直流发电机电压变化率他励直流发电机。 4.并励直流发电机自励建压的条件有三个,它们是____ ___,________ __和_____________。 5. 一台并励直流电机Ea＞U时运行于_____ ____状态，此时电机I、Ia和I f 之间的关系_____________， Ea＜U时运行在_____ ___状态，电机I、Ia和I 之间的关系_____________。 f 6. 直流电机空载时气隙磁密分布波形为___________波,电枢磁势分布的波形为___________波,电枢磁场空间分布波形为____________波。 7. 直流电机的电枢反应是，电刷放在几何中性线上，磁路处于饱和状态时,电枢反应的影响为(1)_________ _(2)__________。 8.按负载转矩的大小随转速变化的规律分类,负载可以分为 _________,__________和________三类；位能性负载的机械特性位于____ _象限,反抗性负载的机械特性位于_________象限。 9.他励直流电动机恒转矩调速的方法有___________________,恒功率调速方法有________________。 10.他励直流电动机的励磁和负载转矩不变时,如降低电枢电压,则稳定后电枢电流将_________,电磁转矩将_________,转速将__________。 11.他励直流电动机高速下放重物,应用________制动,低速下放重物,应用 _________和________制动，其中消耗能量最多的方法_________。 12.为了经济合理的利用材料，直流电机的额定磁通通常设定在磁化特性曲线上膝点处，若额定磁通设定在膝点以上，则，若额定磁通设定在膝点以下，则。 13.欲改变直流电动机的转向，可以_____________或_______________；三相异步电动机反转的方法为。 14.并励直流电动机,负载转矩保持不变,如将励磁回路的调节电阻增大,则稳定运行后的转速将________,电枢电流将_______,如只将电枢电路中的调节电阻增
《电机与拖动基础》复习题 一、填空题 1、并励直流电动机改变转向的方法 有 ， 。 2、直流电机单叠绕组的并联支路对数为 。 3、并励直流电动机在运行时励磁绕组断开了，电机 将 。 4、一台50HZ 的三相电机通以60 HZ 的三相对称电流，并保持电流有效值不变，此时三相基波合成旋转磁势的幅值大小 ，转速 ，极 数 。 5、当三相异步电动机定子绕组接于Hz 50的电源上作电动机运行时，定子电流的 频率 为 ，定子绕组感应电势的频率为 ，如 转差率为s ，此时转子绕组感应电势的频率 ，转子电流的 频率为 。 6、三相交流绕组产生的磁动势的性质是 ，其特 点是幅值的大小 、转速的大 小为 、转向是由 决定的、当哪相电流最大，三相合成基波圆形旋转磁动势就转 至 。 7、三相异步电动机等效电路中的附加电阻 '-2)1(R s s 上所消耗的电功率应等于 。 8、同步发电机并网的条件是：（1） ； （2） ； （3） 。 9、同步电机的功角δ有双重含义，一是 和 之间的夹角； 二是 和 之间的夹角。 10、通过 和 实验可求取 变压器的参数。 11、并联运行的变压器应满足 （1） ， （2） ， （3） 的要求。 12、直流发电机的电磁转矩是 转矩，直流电动机的电磁 转矩是 转矩。 13、一台三相电力变压器N S =560KVA ，N N U U 21 =10000/400(v), D,y 接法， 负载时忽略励磁电流，低压边相电流为808.3A 时，则高压边的相电流为 。
14、他励直流电动机调速时，在励磁回路中增加调节电阻，可使转 速 ，而在电枢回路中增加调节电阻，可 使转速 。 15、三相异步电动机转速为n ，定子旋转磁场的转速为n ，当n ＜n 是 运行状态；当 n ＞n 是 运行状态；当 n 与 n 反向时是 运行状态 16、三相同步发电机通过调节____ _____________可调节有功功率。 17、变压器由空载到负载，其主磁通φ 的大小____ ___________。 18、同步发电机在过励时从电网吸收 ，产生 电枢反应。 19、一台三相八极感应电动机的电网频率Hz 50，空载运行时转速为735转/分， 此时转差率 为 ，转子电势的频率为 。当 转差率为0.04时，转子的转速为 ，转子的电势频率 为 。 20、单相绕组的基波磁势是 ，它可以分解成大 小 ，转向 ，转 速 的两个旋转磁势。 21、三相对称绕组通过三相对称电流，顺时针相序（a-b-c-a ）,其中ia ＝１０ Sin(wt)，当Ia=10A 时，三相基波合成磁势的幅值应位于 ； 当Ia =-5A 时，其幅值位于 。 22、一台单相变压器额定电压为380V/220V ，额定频率为50HZ ，如果误将低压侧 接到380V 上，则此时Φm ,0I , m Z ,Fe p 。（增加，减少或不变） 23、一台变压器，原设计的频率为50HZ ，现将它接到60HZ 的电网上运行，额定 电压不变，励磁电流将 ，铁耗将 。 24、变压器的参数包 括 ， ， ， ， 。 25、如果感应电机运行时转差率为s ，则电磁功率，机械功率和转子铜耗之间的 比例是 2:P :e Cu P p = 。 26、三相感应电动机空载时运行时，电机内损耗包 括 ， ， ，和 ，电动机空载输入功率0P 与这些损耗相平衡。 27、绕线型感应电动机转子串入适当的电阻，会使起动电 流 ，起动转矩 。 28、当保持并励直流电动机的负载转矩不变，在电枢回路中串入电阻后，则电机 的转速将 。 29、直流电动机的调速方法