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磁场叠加在一起就形成了基波旋转磁场。
3 . 9 三相旋转磁动势的幅值与极数及绕组系数之间有什么关系? 答: 由三相旋转磁动势幅值表达式 1F =1 .35p
N I 1
11N k 可知, 磁动势幅值1F 与极对数p 成反比关系,与绕组系数1N k 成正比。
3 . 10 若将三相异步电动机三相电源的任何两相引线对调,异步电动机转子的转向将 作何变化?为什么?
答: 若将三相异步电动机三相电源的任何两相引线对调,则电动机反转。因为当电动机定子绕组外接电源相序变化时, 定子旋转磁场就反向,所以电动机也就反向旋转。
3 . 11 为什么三相异步电动机空载电流的标么值要比变压器的大?
答: 变压器的磁路是铁心构成的磁路,磁阻小,产生一定的额定磁通所需要的励磁电流比较小;而三相异步电动机的磁路中包含有定、转子之间的气隙, 气隙的磁阻比较大,产生同样大小的额定磁通所需要的励磁电流就比较大,所以三相异步电动机空载电流的标么值要比变压器的大。
3 . 12 三相异步电动机转子绕组短路并堵转,若定子绕组加额定电压,将会产生什么 后果?并分析原因。
答: 当三相异步电动机转子绕组短路并堵转时,若定子绕组加额定电压,则流过绕组的电流会很大,使电动机发热严重,导致烧坏电动机。其原因是: 转子绕组短路并堵转时, 转子转速为零, 旋转磁场与转子的相对切割速度为最大,在转子绕组中产生的感应电动势最大, 转子电流最大,定子电流也就最大,约为额定电流的5～7倍,会烧坏电动机。
3 . 13 异步电动机的转差率s 是如何定义的?电机运行时,转子绕组感应电动势、电 流的频率2f 与定子频率1f 是什么关系?
答: 转差率s 的定义是转差(1n - n)与同步转速1n 之比,即s=
1
1n n
n 电机运行时,转子绕组感应电动势的频率、电流的频率2f 与定子频率1f 成成正比,即
12sf f
3 . 1
4 异步电机的时空相量图中,哪些是时间相量,哪些是空间相量?
答: 异步电机的时空相量图中,表示电流、电压、感应电动势的相量是时间相量, 表示磁通、磁动势的相量是空间相量。
3 . 15 一台额定电压380 V 、星形联结的三相异步电动机,如果误连成三角形联结,并 接到380 V 的电源上,会有什么后果?为什么?
答: 一台额定电压380 V 、星形联结的三相异步电动机,如果误连成三角形联结,并接到380 V 的电源上, 电动机会被烧坏。因为额定电压380 V 、星形联结的三相异步电动机,其定子绕组额定电压为220V ，若将星形联结的定子绕组误连成三角形联结, 并接到380 V 的电源上,这时定子绕组电压为380 V ,大大超过其额定电压,会使定子电流变得很大, 会烧坏电动机。
3 . 16 一台额定电压380 V 、三角形联结的三相异步电动机,如果误连成星形联结,并 接到380 V 的电源上满载运行时,会有什么后果?为什么?
答: 额定电压380 V 、三角形联结的三相异步电动机,如果误连成星形联结,并接到380 V 的电源上满载运行时, 电动机不能起动,不能运行。额定电压380 V 、三角形联结的三相异步电动机,如果误连成星形联结,并接到380 V 的电源上时,其一相绕组电压降为380/3=220V , 由于起动转矩与绕组电压的平方成正比, 这时起动转矩降低为原来的3
1,故而在满载时电动机不能起动,不能运行,时间一长会烧坏电动机。
3 . 17 三相异步电动机带恒转矩负载额定运行时,会产生哪些损耗?请画出功率流程图。 答: 电动机运行时的损耗有定子铜损耗1cu P ,定子铁损耗Fe P ,转子铜损耗2cu P ,机械摩擦损耗mec P ,附加损耗s P 。其功率流程图如题3.17图。
题3.17图
3 . 18 三相异步电动机的电磁功率、转子铜损耗和机械功率之间在数量上存在着什么 关系?
答: 三相异步电动机的电磁功率、转子铜损耗和机械功率之间存在着比例关系,三者之比
为1︰s ︰
3 . 19 ? 答: 5～0.05, s
R 2'就比较大, , m Z 与2Z '相比,T 形等值电路简
3 . 20 异步电动机的过载倍数m λ、起动转矩倍数T K 有何意义?它们是否越大越好? 答: 异步电动机的过载倍数m λ表示电动机的过载能力,用最大转矩m T 与额定转矩N T 之比来表示,即
m λ=
N
m
T T 起动转矩倍数T K 表示电动机起动时带负载的能力,等于起动转矩st T 与额定转矩N T 之比,
即
T K =
N
st
T T m λ较大时, 电动机的过载能力较大, T K 较大时, 电动机起动时带负载的能力较大,但它
们不是越大越好,因为电动机的最大转矩m T 是一定的,
m λ过大时,N T 就小, 电动机带额定负
载的能力降低,这是不可取的,一般m λ为1.8～2.2, T K 为2左右。
3 . 21 异步电动机带负载起动,负载越大,起动电流是不是越大?为什么?
答: 并不是负载越大,起动电流就越
大。, 与负载
无关,起动加速度就变小,
3 . 22 答:
3 . 23 试简述三相异步电动机的运行性能优劣主要通过哪些技术指标来反映?
答: 三相异步电动机的运行性能优劣主要通过功率因数和效率等技术指标来反映, 功率因数越高, 运行性能越优越; 效率越高, 能量利用率高,运行性能越优越。另外，最大转矩
m T 越大，电动机带负载能力越大; 起动转矩st T 越大，电动机带负载起动能力越大。
3 . 2
4 三相异步电动机T 形等值电路的参数主要通过什么实验来测定?
答: 三相异步电动机T 形等值电路的参数主要通过空载实验和短路实验来测定。通过空载实验测定电动机的励磁阻抗m m m jX R Z +=和铁损耗Fe P 及机械损耗mec P 。通过短路
实验测定电动机的短路阻抗)()(212
1X X j R R jX R Z K K K '++'+=+=,短路实验又称堵转实验。
3 . 25 为什么三相异步电动机的功率因数总是滞后的?
答: 三相异步电动机要从电网吸收滞后的励磁电流产生磁场;定子和转子绕组都是感性负载,所以三相异步电动机的功率因数总是滞后的。
3 . 26 为什么要进行频率折算?折算应遵循什么样的基本原则?
答: 三相异步电动机运行时,定子电流频率为1f ,转子电流频率为12sf f =,定、转子电流频率不相等, 对不同频率的电量列出的方程组不能联立求解,也不能根据它们求出等值电路和相量图。所以要把转子的频率折合,使定、转子有相同的频率。频率折算的原则是保持
转子磁动势2F 不变,也就是保持转子电流2
I 不变。
3 . 27 说明三相异步电动机等值电路中,参数1R 、1X 、 2
R '、 2X ' 、m R 、m X 各代表什么意义?三相异步电动机转子附加电阻[( 1 - s)/ s] 2
R '是如何产生的?它代表什么物理意义?
答: 1R 、1X 分别表示三相异步电动机定子一相绕组的电阻和电抗;2
R '、 2X '分别表示转子一相绕组的电阻和电抗折算到定子的折算值; m R 、m X 分别表示励磁电阻和电抗。转
子附加电阻[( 1 - s)/ s] 2
R '是频率折算产生的, 它代表了电动机输出的机械功率 222
)1(3I R s
s
P m ''-=
3 . 28 一台三相异步电动机,额定运行时转速N n =1 450 r /min,问这时传递到转子的 电磁功率有百分之几消耗在转子电阻上?有百分之几转化成机械功率? 解: 033.01500
1450
150011=-=-=
n n n s N N 电磁功率M P 、总机械功率m P 、转子铜损耗2cu P 之间的比例为M P ∶ m P ∶ 2cu P =1 ∶( 1 - s)∶ s,所以传递到转子的电磁功率中有3.3%消耗在转子电阻上, 有96.7%转化成机械功率。
3 . 29=380 V ,额定转速
N n
输入功率 解:
3 . 30 额定转速
N n N ,定子铜
损耗1cu P =386 W ,铁损耗Fe P =214 .5 W ,机械损耗mec P =100 W ,附加损耗s P =112 . 5 W , 求额定负载运行时: ( 1 )转子电流频率; ( 2 )转子铜损耗; ( 3 )电磁功率; ( 4 )定子电流; ( 5 )效率;
( 6 )画出功率流程图,标明各部分功率及损耗。 解: ( 1 ) 029.01000
971
100011=-=-=
n n n s N HZ f s f N 45.150029.012=?== ( 2 ) 电磁功率 M N s m ec N cu s m ec N M P s P P P P P P P P +++=+++=2
s m ec N M N P P P P s ++=-)1(
KW W s P P P P N s mec N M 943.77943971
.05
.7712029.015.112100105.713===-++?=-++=
转子铜损耗 W P s P M N cu 2307943029.02=?== ( 3 )电磁功率 KW P M 943.7=
( 4 )I 1=
( 5 )( 6 )
题3.30图
3 . 31 一台四极三相异步电动机,额定功率N P =55 kW ,额定电压N U =380 V ,额定负 载运行时,电动机的输入功率1P =59 . 5 kW ,定子铜损耗1cu P =1 091 W ,铁损耗Fe P =972 W , 机械损耗mec P =600 W ,附加损耗s P =1 100 W 。求额定负载运行时:
( 1 )额定转速; ( 2 )电磁转矩; ( 3 )输出转矩; ( 4 )空载转矩。
解: ( 1 ) Fe cu M P P P P --=11=W 57437972-1091-59500=
W P P P P P s m e c N M cu 737110060055000574372=---=---= M N cu P s P =2 0128.057437
737
2===
M cu N P P s m i n /1480)0128.01(1500)1(1r s n n N N =-?=-=
m N .84.365=
3 . 32 一台八极三相异步电动机,额定功率N P =200 kW ,额定电压N U =380 V ,额定 转速N n =735 r /min,过载倍数m λ=2 . 2 ,求: ( 1 )该电动机转矩的实用公式; ( 2 )当s=0. 015时的电磁转矩;
( 3 )电动机拖动1 200 N ·m 负载时的转速。
解: ( 1 ) 02.0750
735
75011=-=-=
n n n s N N
m N n P n P T N N N N N .6.25987352009550955060
2103=?=?=?
?=π
m N T T N m m .57176.25982.2=?==λ 083.0)12.22.2(02.0)1(22
=-+?=-+=m m N m s s λλ
转矩的实用公式 s s s
s s s T T m
m m 083.0083.05717
22+?=
+
=
=s s 083.0083.011434+ ( 2 ) m N T .200271
.511434
015
.0083.0083.0015.011434==+
=
s T n
3 . 33 额定转 速N n ( 1 ) ( 2 ) ( 3 )最大转矩; (
4 )临界转差率。 解: ( 1 )额定转差率 033.01500
145015001=-=-=
N N N n n n s ( 2 )额定转矩m N n P T N N N .66.1641450
25
95509550=?=?
= ( 3 )最大转矩 m N T T N m m .12.42866.1646.2=?==λ
( 4 )临界转差率 165.0)16.26.2(033.0)1(22=-+
?=-+=m m N m s s λλ
3 . 3
4 一台八极三相异步电动机,额定功率N P =10 kW ,额定电压N U =380 V ,额定转 速N n =720 r /min,过载倍数m λ=2 . 2 ,求: ( 1 )最大转矩; ( 2 )临界转差率; ( 3 )电磁转矩实用公式。 解: ( 1 ) 04.0
7207501=-=-=
n n s N N T N ( 2 )166.0
( 3 )
3 . 35 N n =965 r /min,问电动机的极对数和额定转差率为多少?若另一台三相异步电动机极数为2 p=10 , N f = 50 Hz ,转差率N s =0 . 0
4 , 问该电动机的额定转速为多少?
答: 额定频率N f =50 Hz ,额定转速N n =965 r /min 的电动机,其同步转速min /10001r n =,由 P f n 601=
可知,31000
50
60601=?==
n f P , 额定转差率 1
1n n n s N N -=
=
035.01000965
1000=-
当电动机极数为2 p=10 , N f =50 Hz ,转差率N s =0 . 04时 ,电
)1(1N N s n n -==
)1(60s P f -=min /576)04.01(5
50
60r =-??
3 . 36 一台三相异步电动机,额定数据为: N U =380 V , N f =50 Hz , N P =7 . 5 kW ,
N n =962 r /min,定子绕组为三角形联结,cos N ?=0. 827 , 1cu P =470 W , Fe P =234 W , s P =80 W ,mec P =45 W 。试求:
( 1 )电动机极数;
( 2 )
( 3 ) ( 4 ) ( 5 )解 =
P HZ 9.150=?
由M P ∶ m P ∶ 2cu P =1 ∶( 1 - s)∶ s 就有
s
s
P P m cu -=
12 W P s s P m cu 3017625038.01038.012=?-=-= ( 4 ) N P P =1+1cu P +Fe P +2cu P +mec P +s P =7500+470+234+301+45+80=8630 W
87.08630
7500
1===
P P N N η ( 5 )定子电流 1I =
A U P N
N 86.15872
.038038630cos 31=??=
?
3 . 37 已知一台三相异步电动机的数据为: N P =17 kW , N U =380 V ,定子三角形联结, 4极,N I =19 A ,N f =50 Hz 。额定运行时,定子铜损耗1cu P = 470 W ,转子铜损耗
2cu P =500 W ;铁损耗Fe P =450 W ,机械损耗mec P =150 W ,附加损耗s P =200 W 。试求:
( 1 )电动机的额定转速N n ; ( 2 )负载转矩2T ; ( 3 )空载转矩0T ; ( 4 )电磁转矩T 。
解: ( 1 )
m N .29.2=
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。
第二部分??直流电动机的电力拖动 一、填空题： 1、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、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电动状态运行时电枢电流的_______倍。 （2） 4、当电动机的转速超过_______时，出现回馈制动。（理想空载转速） 5、拖动恒转转负载进行调速时，应采_______调速方法，而拖动恒功率负载时应采用_______调速方法。（降压或电枢回路串电阻；弱磁） 1、直流电动机的人为特性都比固有特性软。（??）（F ） 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，电枢电流都将突变。（??） （T ） 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。（??） （T ） 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。（??） （F ） 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。（??） （T ） 三、选择题 1、电力拖动系统运动方程式中的GD2反映了：（2） （1）旋转体的重量与旋转体直径平方的乘积，它没有任何物理意见；（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。 2、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损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）（1）I 1I 2。 四、简答题： 1、电力拖动系统稳定运行的条件是什么？（电动机的机械特性与负 载的转矩特性必须有交点，且在交点处，满足em L dT dT dn dn ） 2、何谓电动机的充分利用？(所谓电动机的充分利用是指电动机无论在额定转速下运行,还是调速过程中处于不同转速下运行,其电枢电流都等于额定值。) 一台他励直流电动机数据为：P N =，U N =110V ，I N =，n N =1500r/min ，电枢回路电阻R a =Ω，求：（1）U=U N ，Φ=ΦN 条件下，电枢电流I 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=U N ，Φ=ΦN 条件下，负载转矩为，转速为（—800）r/min ，电枢回路应串入多大电阻？
电机与拖动许晓峰课后 答案 Coca-cola standardization office【ZZ5AB-ZZSYT-ZZ2C-ZZ682T-ZZT18】
第一章 直流电动机 答：电枢绕组为单叠绕组时，运行时去掉一个或相邻两个电刷，并联支路数 减少一半，电枢电流将减少一半。 电枢绕组为单波绕组时，并联支路数不受影响，电枢电流不变，但每个电刷通过的电流将增大，致使换向困难 答：感应电动势（参见图）。 电刷两端得到总的感应电动 势为零。 答：由Tem=CT ΦIa 知：对于已制造好的直流电机，其电磁转矩与电枢电流 和气隙磁通的乘积成正比。可用左手定则判断电枢导体的受力方向，从而确定电磁转矩的实际方向。对于直流发电机而言，电磁转矩为制动转矩，与转子转向相反；而对于直流电动机而言，电磁转矩为驱动性质，与转子转向相同。 答：并励直流发电机正转时能自励，反转时则不能自励。如果把并励绕组两 头对调，且电枢反转，此时能自励。 答：换向元件里合成电动势∑e 为零时, 换 向元件里的换向电流随时间线 性变化，这种换向称为直线换向。直线换向时不产生火花。 换向过程 中换向元件里的合成电动势大于零，使换向电流变化延缓，不再是线性的，出现了电流延迟现象，这时的换向称为延迟换向。延迟换向时电刷下产生电火花。 解：额定电流： A A U P I N N N 48.4323010103=?== 额定负载时的输入功率： kW kW N N P P 76.1185.0101===η 图 题图
1.17 解：额定负载时的输入功率： kW kW N N P P 48.2083 .0171===η 额定电流： 解：（1）绕组节距计算 4 15154 24222121=-=-=== =-=±=y y p Z y y y y k ε （2）绕组展开图如图所示（采用右行短距绕组） （3）并联支路数如下： 422===a ，p a 54141921=+=±=εp Z y 解：（1）绕组节距计算 54141921=+=±=εp Z y 图 题图
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 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
《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( )。
1.1.1 某铁心的截面积A=10cm 2，当铁心中的H=5A/cm ，Φ=0.001Wb,且可认为磁通在铁心内均匀分布，求铁心的磁感应强度B 和磁导率μ。 m H m H H B T T A B /002.0/105111010001 .024 =?===?=Φ= -μ 1.2.1求下述两种情况下的铸钢中的磁场强度和磁导率：（1）B=0.5T; （2）B=1.3T ，并比较饱和与不饱和两种情况谁的μ大。 （1）B=0.5T ：由磁化曲线查得H=4A/cm ， m H m H H B /00125.0/1045 .02 =?== μ （2）B=1.3T ：由磁化曲线查得H=16A/cm ， m H m H H B /0008125.0/10 163.12=?== μ 由于B=0.5T 时，磁路未饱和，B=1.3T 时，磁路已经饱和。所以磁路不饱和时μ大。 1.2.2 已知硅钢（含硅4%）的H=4A/cm ，铸铁的H=9A/cm 。求它们的B 和μ，并比较谁的导磁能力强。 （1）H=4A/cm 时，由磁化曲线查得B=1.1T ，且磁路已经饱和。 m H m H H B /00275.0/1041.12 =?== μ （2）H=9A/cm 时，由磁化曲线查得B=0.2T ，且磁路未饱和。
m H m H H B /000222.0/1092.02 =?== μ 所以硅钢的磁导率强。 1.3.1在图1.01所示恒定磁通磁路中，铁心的平均长度l =100cm ，铁心各处的截面积均为A=10cm 2，空气隙长度l 0=1cm 。当磁路中的磁通为0.0012Wb 时，铁心中磁场强度为6A/m 。试求铁心和空气隙部分的磁阻、磁位差和线圈的磁通势。 A A U U F A A l B l H U A A l H U H H A l R H H A l R H m H H B T T A B m mc m c mc m c c c mc c c c 10150)9550600(955010110 42 .160010061096.710 10104101105.010 10102.010100m /102.0/1062.12.110100012.0027 00 000c 1 614 720000 1 614 222 -2 4=+=+==???= = ==?==?=????==?=????==?=?===?=Φ=-------------πμπμμμ 图1.01
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
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 =0.81 T N ;(3) T em =0.9T N 。 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） 3.当s 在_______范围内，三相异步电机运行于电动机状态，此时电磁转矩性质为_______；在_______范围内运行于发电机状态，此时电磁转矩性质为_______。（0～１；反电动势；－∞～０；制动转矩） 4.三相异步电动机根据转子结构不同可分为___ ____和__ _____两类。（笼型异步电动机和绕线型异步电动机） 5.一台6极三相异步电动机接于50H Z 的三相对称电源；其s=0.05，则此时转子转速为_______r/min ，定子旋转磁势相对于转子的转速为_______r/min 。（950；50） 6. 对于绕线转子三相异步电动机，如果电源电压一定，转子回路电阻适当增大，则起动转矩_______，最大转矩_______。（增大；不变） 7. 三相异步电动机的过载能力是指______。 (N m T T /) 8. 拖动恒转矩负载运行的三相异步电动机，其转差率s 在_______范围内时，电动机都能稳定运行。 (m s 0) 9. 三相异步电动机拖动恒转矩负载进行变频调速时，为了保证过载能力和主磁通不变，则U 1应随f 1按_______规律调节。 (正比)
《电机与拖动基础》试题库及答案 第一部分直流电机 一、填空题： 1、并励直流发电机自励建压的条件是_______;_______;_______。(主磁路存在剩磁；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；励磁回路的总电阻必须小于临界电阻) 2、可用下列关系来判断直流电机的运行状态，当_______时为电动机状态，当_______时为发电机状态。（E a〈U；E a〉U） 3、直流发电机的绕组常用的有_______和_______两种形式，若要产生大电流，绕组常采用_______绕组。（叠绕组；波绕组；叠） 4、直流发电机电磁转矩的方向和电枢旋转方向_______，直流电动机电磁转矩的方向和电枢旋转方向_______。（相反；相同） 5、单迭和单波绕组，极对数均为p时，并联支路数分别是_______，_______。（2p；2） 6、直流电机的电磁转矩是由_______和_______共同作用产生的。（每极气隙磁通量；电枢电流） 7、直流电机电枢反应的定义是_______，当电刷在几何中线时，电动机产生_______性质的电枢反应，其结果使_______和_______，物理中性线朝_______方向偏移。（电枢磁动势对励磁磁动势的作用；交磁；气隙磁场产生畸变；对主磁场起附加去磁作用） 二、判断题 1、一台并励直流发电机，正转能自励，若反转也能自励。（）（F） 2、一台直流发电机，若把电枢固定，而电刷与磁极同时旋转，则在电刷两端仍能得到直流电压。（）（T） 3、一台并励直流电动机，若改变电源极性，则电机转向也改变。（F） 4、直流电动机的电磁转矩是驱动性质的，因此稳定运行时，大的电磁转矩对应的转速就高。（）（F） 三、选择题 1、直流发电机主磁极磁通产生感应电动势存在于（）中。（1） （1）电枢绕组；（2）励磁绕组；（3）电枢绕组和励磁绕组 2、直流发电机电刷在几何中线上，如果磁路不饱和，这时电械反应是（）（3） （1）去磁；（2）助磁；（3）不去磁也不助磁。 3、如果并励直流发电机的转速上升20%，则空载时发电机的端电压U0升高（）。（2） （1）20%；（2）大于20%；（3）小于20%。 四、简答题 1、直流发电机的励磁方式有哪几种？ （他励；自励（包括并励，串励和复励）） 2、如何确定换向极的极性，换向极绕组为什么要与电枢绕组相串联？ （使换向极产生的磁通与电枢反应磁通方向相反。对于直流发电机而言，换向极性和电枢要进入的主磁极性相同；而对于直流电动机，则换向极极性和电枢要进入的主磁极极性相反。
电机与拖动 绪论一、名词解释1. 磁场:电流周围的效应 2.磁动势（磁通势、磁势）:产生磁场的源泉 3.磁场强度:表征距离磁源即磁动势一定位置的地方，磁动势影响强度的一个物理量。 4.磁场感应强度（磁通密度）:表征距离磁源即磁动势一定位置的地方，磁动势感应能力强弱的一个物理量。 5.磁通量Φ：垂直穿过某一截面（面积为S）磁力线的数目 6.磁阻：就是磁力线通过磁路时所遇到的阻碍，磁阻与磁路的长度成正比，与磁路的磁导率成反比，并与磁路的截面积成反比 7电感：其实质表征的就是电磁装置电与磁转换能力的大小。 二、填空 1、在电机中磁场的几个常用量分别是磁动势、磁场强度、磁感应强度、磁通等。 2、进行磁路分析和计算时，常用到磁路的基本定律有全电流定律、磁路的欧姆定律、磁路的基尔霍夫定律。 3、电机的电流有交、直流之分，所以，旋转电机也有直流电机与交流电机两大类。 4、旋转电机是一种机电能量转换的机电装置。 5、把电能转换机械能的电机称为电动机; 把机械能转换电能的电机称为电发电机。 三、判断题 1、垂直穿过线圈的磁通量随时间变化，必然会在线圈中产生感应电动势。（√） 2、棱次定律表明垂直穿过线圈的变化磁通，会在线圈中产生电动势。（√） 3、棱次定律表明线圈中的感生磁场的方向始终是与原磁场变化率的方向一致的。（×） 4、棱次定律表明线圈中的感生磁场的方向始终是与原磁场方向一致的。（×） 六、问答题 1.电磁作用原理的综述 有电流必定产生磁场，即“电生磁” ；磁场变化会在导体或线圈中产生感应电动势，即“动磁生电” ;载流导体在磁场中要受到电磁力的作用，即“电磁生力” 第一章直流电机的原理与结构 一、名词解释 （一）1.电枢：在电机中能量转换的主要部件或枢纽部分 2.换向：直流电机电枢绕组元件从一条支路经过固定不动的电刷短路，后进入另一条支路，元件中的电流方向改变的过程。 3.额定值：在正常的、安全的条件下，电气设备所允许的最大工作参数。 （二） 1.电机：机电能量（或机电信号）转换的电磁装置 2.直流电机：直流电能与机械能量进行转换的电磁装置 3.直流发电机：把机械能量转换为直流电能的电磁装置 4.直流电动机：把直流电能转换为机械能量的电磁装置 5.交流电机：交流电能与机械能量进行转换的电磁装置 6.交流电动机：把交流电能转换为机械能量的电磁装置 7.交流发电机：把机械能量转换为交流电能的电磁装置 （三）第一节距：同一元件的两个元件边在电枢圆周上所跨的距离 （四）极距：相邻两个磁极轴线之间的距离 （五）电角度：磁场在空间变化一周的角度表示 二、填空 1、铁心损耗一般包括磁滞损耗、涡流损耗。
《电机与拖动基础》期末试卷2006.01 姓名：班级： . 满分：100分时间：90分钟 考生注意：选择题写在答题卡上，只交第二卷 第一卷（40分） 一、选择题（每题2分，计40分） 1.以下部件不属于直流电机定子组成部分的是（） A.主磁极 B.换向器 C.端盖 D.电刷装置 2.一般直流电机主磁极的铁心由（） A.优质硅钢片叠制而成 B.软铁块制作而成 C.钢板叠压而成 D.铁或钢铸成 3.直流电动机在旋转一周的过程中，某一电枢绕组元件（线圈）中所通过的电流方向（） A.改变一次 B.改变二次 C.改变三次 D.一直不变 4.直流电机的主磁场是指（） A.主磁极产生的磁场 B.电枢电流产生的磁场 C.换向极产生的磁场 5.直流电动机中的空载转矩等于 ( ) A.电磁转矩与输入转矩的差 B.输入转矩与电磁转矩的差 C.电磁转矩与输出转矩的差 D.输出转矩与电磁转矩的差 6.直流发电机中的空载转矩等于( ) A.电磁转矩与输入转矩的差 B.输入转矩与电磁转矩的差 C.电磁转矩与输出转矩的差 D.输出转矩与电磁转矩的差 7.他励电动机改变电源电压调速，是指（） A.改变励磁电压，电枢电压仍为额定值 B.改变电枢端电压，励磁电压仍为额定值 C.同时改变励磁、电枢端电压 8.直流电动机在主磁通Φ和电枢电压Ｕ不变，而负载转矩ＴＬ变小时，转速n,电枢电流I a和反电动势Ｅ的变化应是（） A.n增大，I a下降，Ｅ增大 B.n增大，I a增大，Ｅ增大 C.n增大，I a增大，Ｅ下降 D.n下降，I a下降，Ｅ下降 9.直流电动机在负载转矩ＴＬ和电枢电压Ｕ不变，主磁通变小时，转速n, 电枢电流I a和反电动势Ｅ的变化应是（）
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
第二部分 直流电动机的电力拖动 一、填空题： 1、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、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电动状态运行时电枢电流的_______倍。 （2） 4、当电动机的转速超过_______时，出现回馈制动。（理想空载转速） 5、拖动恒转转负载进行调速时，应采_______调速方法，而拖动恒功率负载时应采用_______调速方法。（降压或电枢回路串电阻；弱磁） 1、直流电动机的人为特性都比固有特性软。（ ）（F ） 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，电枢电流都将突变。（ ） （T ） 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。（ ） （T ） 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。（ ） （F ） 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。（ ） （T ） 三、选择题 1、电力拖动系统运动方程式中的GD2反映了：（2） （1）旋转体的重量与旋转体直径平方的乘积，它没有任何物理意见；（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。 2、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损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）（1）I 1I 2。 四、简答题： 1、电力拖动系统稳定运行的条件是什么？（电动机的机械特性与负载的转矩特性必须有交点，且在交点处，满足em L dT dT dn dn <） 2、何谓电动机的充分利用？(所谓电动机的充分利用是指电动机无论在额定转速下运行,还是调速过程中处于不同转速下运行,其电枢电流都等于额定值。) 一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/min ，电枢回路电阻R a =0.1014Ω，求：（1）U=U N ，Φ=ΦN 条件下，电枢电流I 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=U N ，Φ=ΦN 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？ 解：（1）0.068N a N e N N U R I C n -Φ== 1528/min N a a e N U R I n r C -==Φ （2）N T 不变时，em T 不变，即T N N T a C I C I Φ=Φ 93.930.85N N a N N N I I I A ΦΦ===ΦΦ 1738/min N a a e U R I n r C -==Φ （3）不计空载转矩时，em L T T =，故：
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
第1章直流电机 要点提示： 1.直流电机是电能和机械能相互转换的旋转电机之一。 2.直流电机由两大部分组成：定子和转子。 3.掌握直流电机的工作原理。 4.掌握直流电动机的工作特性：转速特性、转矩特性、效率特性 5.掌握直流电机定子绕组的励磁方式有：他励、并励、串励、复励。 6.理解电枢绕组中一个元件经过电刷从一个支路转换到另一个支路的过程称为 换向。 7.直流电机的感应电动势：电枢绕组中的感应电动势，即正负电刷之间的感应电 动势。 1.1 直流电机的基本工作原理与结构 电机是依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。按工作电源种类可分为直流电机和交流电机。直流电机按能量转换的方向可分为直流电动机和直流发电机。 在电机发展的历史上，直流电机的发明较早，它的电源是电池，后来才出现了交流电机。直流电机具有良好的调速性能、较大的启动转矩和过载能力，比较容易控制。常用于调速要求较高的生产机械上，如轧钢机，矿井提升设备，大型起重机，电力机车，挖掘机械和纺织机械等；同时直流发电机可用来作为直流电机以及交流电机的励磁直流电源。 直流电机的换向问题，限制了直流电机的极限容量，又增加了维护的工作量。随着近年来电力电子技术的发展，在很多领域内，直流电机有逐步被交流电机取代的趋势。但在某些要求调速范围大、调速性高、精密度好、控制性能优异的场合，直流电机的应用目前仍占有较大的比重。 1.1.1 直流电机的结构 任何电机都包括三大部分：定子、转子和气隙。同一般类型电机一样，直流电动机和直流发电机在主要结构上基本相同，都由定子、转子和气隙三部分组成。如图1.1.1所示。
直流电动机主要由定子、转子、电刷装置、换向极、端盖、轴承、通风冷却系统等部件组成。 1.定子 定子由机座、主磁极、换向极、电刷装置和端盖等组成，其剖面结构如图1.1.2所示其主要作用是产生主磁场和作为电机的机械支架。 1）主磁极 主磁极的作用是产生气隙磁场。主磁极由铁心和励磁绕组两部分组成，通过螺钉固定。如图1.1.3所示为减小涡流损耗，主磁极铁心通常用1～1. 5mm 厚的钢板冲片叠压铆紧而成，上面套励磁绕组的部分称为极身，下面扩宽的部分称为极 靴。极靴的作用是使气隙磁场分布比理想，同时极靴对励磁绕 组也起支撑作用。 励磁绕组是用来产生主磁通的，用绝缘铜线绕制而成。当 给励磁绕组通入直流电时，各主磁极均产生一定极性，相邻两 主磁极的极性是N 、S 交替出现的。 2）换向极 两相邻主磁极之间的小磁极称为换向极，又称 为附加极或间极，其作用是改善直流机的换向，减小电机运行时电刷与换向器之间可能产生的火花。换向极由换向极铁心和向极绕组组成，换向极的铁心比主磁极的简单，一般用整块钢板制成，在其上放置换向绕组。换向极的数目与主磁极数相等。如图1.1.4所示。 3)机座 图1.1.1 直流电机装配结构图 图1.1.2 直流电机纵向剖视图 图1.1.3主磁极的结构 1—主磁极 2—励磁绕组 3—机座
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Y-△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）。 （×）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。 （×）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。 （×）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，
年级：＿＿＿＿专业：＿＿＿＿层次：＿＿＿＿姓名：＿＿＿ 长春工业大学＿＿＿＿学年第＿＿学期 《电机及拖动基础》期末考试卷 一、填空题（每题5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（），因此电磁转矩为（）转矩；直流电动机中的电磁转矩方向与转子的旋转方向（），因此电磁转矩为（）转矩。 2．接触器主要由（）、（）、（）等三大部分组成。 3．空气阻尼式时间继电器主要由（）、（）和（）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Y-△降压起动时,起动电流为直接用△接法起动时的（）,所以对降低（）很有效。但启动转矩也只有直接用△接法启动时（），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（）时，应及时（），防止电机（）。 6、伺服电动机为了防止（）现象的发生，采用（）的方法。 二、判断题（每小题2分，共20分） （）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。 （）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。 （）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。 （）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。 （）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。 （）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。 （ ）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。 （ ）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。 （ ）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。 （ ）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10分，共20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） 2．异步电动机中的空气隙为什么做得很小？ 四、计算题（30分） 1．有一台笼形异步电动机，kW P N 20=，5.6=N st I I ，如果变压器容量为 =N S 560kVA ，问能否直接起动？（4分）