《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/min 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 η
3． 一直流电动机，已知，
，，，0.89r/min 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 ?==391230
1090U P I 3N N N
7．什么叫电枢反应？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。 电刷反应的性质与电刷的位置有关系。
当电刷位于几何中性线上时，发电机的电枢反应性质是交轴电枢反应，此时物理中性线由几何中性线顺转向移动了一个角度，而电动机的电枢反应也是交轴电枢反应，但物理中性线由几何中性线逆转向移动一个角度。
8．什么叫换向？为什么要换向？改善换向的方法有哪些？
答：元件从一条支路转入另一条支路时，元件的电流将改变一次方向，这种元件中电流改变方向的过程就称为〝换向〞。
改善换向的目的在于消除电刷下的火花。
常用的改善换向方法有两种：（1）装置换向极；（2）正确选用电刷。
10．一台4极82kw 、230v 、930r/min 的并励发电机，在75℃时的电枢回路电阻Ω=0259.0R a ，励磁绕组电阻Ω=8.22R rf ，额定负载时励磁回路串入调节电阻Ω=5.3R pf ，电刷压降V 2U 2b =?，铁耗和机械损耗kw 3.2Fe =+Ωp p ，附加损耗N s P 05.0=p 。求额定负载时，发电机的输入功率、电磁功率、电磁转矩和效率。 解：励磁电流 A =+=+=
75.85
.38.22230
R R U I pf rf N f
额定电流 A =?==5.3562301082U P I 3
N N N
电枢电流 A =+=+=3.36575.85.356I I I f N a
电枢电动势 V 5.24120259.03.365230U 2R I U E b a a N a =+?+=?++=
电磁功率 kw 2.883.3655.241I E P a a em =?== 输入功率
kw
6.948205.03.22.88P P P em 0em 1=?++=+++=+=Ωs Fe p p p p
电磁转矩 m N ?=??==Ω=7.905930102.8855.9P 55.9P T 3N em N em em
η 效率 %7.86%1006
.9482%100P P 1=?=?=N η
11．一台并励直流电动机，在额定电压v 220U N =，额定电流A =80I N 的情况下运行，75℃时的电枢电阻Ω=01.0R a ，电刷接触压降V 2U 2b =?，励磁回路总电阻Ω=+110R R pf rf ，附加损耗N P 01.0=s p ，效率85.0=η。求：（1）额定输入功率1P ;(2)额定输出功率2P ；（3）总损耗p ∑；（4）电枢铜耗cua p ；（5）励磁回路损耗f p （6）电刷接触损耗cub p ；（7）附加损耗s p ；（8）机械损耗和铁耗Fe p p +Ω。 解：（1）额定输入功率 kw 6.1780220I U P N N 1=?== （2）额定输出功率 kw 96.1485.06.17P P 12=?=?=η （3）总损耗 kw 64.296.146.17P P 21=-=-=∑p （4）励磁电流 A ==+=
2110
220
R R U I pf rf N f
电枢电流 A =-==78280I -I I f N a
电枢铜耗 w 6101.078R I 2a 2
a cua =?==p
（5）励磁回路损耗 w 4401102R R I P 2pf rf 2
f f =?=+=）
（ （6）电刷接触损耗 w 156278U 2I b a cub =?=??=p
（7）附加损耗 w 1501496001.0P 01.0P 01.0P 2N =?=?==s （8）机械损耗和铁耗 w
1833150-440-156-61-14960-17600p -p -p -p -P -P P P s
cuf cub cua 21Fe ===+Ω
12．什么叫发电机外特性？他励发电机和并励发电机的外特性有什么不同？为什么？ 答：发动机的外特性是，当N n n = fN f I I =时 U=f （I ）的关系曲线。
并发动电机的外特性和他励发电机的外特性有两点不同：（1）并励发电机的电压调整率比他励的大；（2）并励发电机的稳态短路电路电流小。
这是由于他励发电机的励磁电流为常数，不受端电压变化的影响。而并励发电机的励磁电流却随电机端电压的降低而减小，这就是使电枢电动势进一步下降。当负载电阻短路时，电枢端电压为0，励磁电流也为0，此时电枢绕组中电流由剩磁电动势所产生，而剩磁电动势不大，所以稳态短路电流也不大。
13．一并励发电机，额定运行时情况正常，当转速降为N n 2
1
时，电枢电压U=0，试分析原因。
答： 并励发电机能够自励必须满足三个条件：即发电机主磁极必须有一定剩磁，励磁绕组与电枢联接要正确，励磁回路的总电阻要小于临界电阻。对应于不同的转速，临界电阻是不同的。当转速降低时，临界电阻也相应下降。本题中，当转速N n 2
1
n =时，使得励磁回路的总电阻大于临界电阻，不能满足自励的第三个条件，同时电枢电压U=0.
14．一台并励直流电动机，铭牌数据为，kw 96P N =，V 440U N =，A =255I N ，A =5I fN ，min \r 1550n N =并已知Ω=0.078R a 。试求： （1）电动机额定输出转矩N T ； （2）电动机额定电磁转矩em T ； （3）电动机理想空载转速0n 。
解：（1）m N ?=??==Ω=5.5911550109655.9n P 55.9P T 3
N N N N N
（2）额定电枢电流 A =-==2505255I -I I fN N aN 由电枢回路方程 a aN N e N R I n C U +=φ 得 r p m
/v 27.01550
078
.0250440n R I -U C N a aN N e =?-==
φ 电磁转矩 m N ?=??==6.64425027.055.9I C 55.9T aN e em φ （3）理想空载转速 r p m
163027
.0440
C U n e N 0===
φ
《电机与拖动基础》课后习题
第二章习题答案
1． 什么叫单轴系统？什么叫多轴系统？为什么要把多轴系统折算成单轴系统？ 答：电动机和工作机构直接相联，这种系统称为单轴系统。
电动机不直接和工作机构相联接，而是通过一套传动机构，使电动机的角速度?传递到工作机构时，变成符合于工作机构所需要的角速度z ?，这种系统称为多轴系统。
因为，研究多轴系统的运动情况，就必须列出每一根轴的运动方程式和各轴之间互相联系的方程式，这是相当复杂和麻烦的。就电力系统而言，主要是把电动机作为研究对象，并不需要详细研究每根轴的问题。因此，为了简化计算，通常都把多轴系统折算成等效的单轴系统。
2． 把多轴系统折算为单轴系统时，哪些量需要进行折算？折算的原则是什么？
答：需要折算的量有工作机构的负载转矩、系统中各轴的转动惯量z 21J J J ??、、。对于某些直线运动的工作机构，则必须把进行直线运动的质量z m 及运动所克服的阻力z F 折算到电动机轴上。
折算原则是保持拖动系统在折算前后，其传送的功率和贮存的动能不变。
3． 一龙门刨床，齿轮1与电动机直接联接，各齿轮和工作台的数据及图样见书上。已知：
切削力8.0min /m 43N 9810F c z z ===ην，传动效率，切削速度，齿轮6的节距为20mm ，电动机电枢的飞轮矩为230m N ?，工作台与床身的摩擦因数为0.1.
试计算：（1）折算到电动机轴上的系统总飞轮矩及负载转矩；（2）切削时电动机输出功率。 解：（1）总飞轮矩2GD 负载转矩z M
2D 2
a 2GD GD GD 和直线部分包括旋转部分
2
2
2
22
222
562342
1226
2
34
2
122
5
242
122
3
2221
2d 2a m N 5.2513078386420552
.1373864205525
.378.5620556.192.4025.8230Z Z Z Z Z Z GD Z Z -Z Z GD GD Z Z GD GD GD GD GD ?=??
? ?????? ?????? ??+
??
? ?????? ??++??? ??+++=???
? ??????? ??????? ??+
???
? ?????
? ??++
???? ??++
+=
2
2
22
12z 212
b
211234560
16k b z 0z m N 98.413.33272.024500365n G G 365GD W
24500W 980014700G G min /r 3.33220
55
386430786.27Z Z Z Z Z Z n n min
/r 6.2702.078/6072.0t Z /n s /m 72.0min /m 43?=??=+==+=+=???=??==??====υυυ）（）（）（）（）（）（）（ 22b 2
a 2m N 5.29398.415.251
GD GD GD ?=+=+= 2c 1z z 21
c 1z z z m N 8.3168
.03.33272
.098101.02450055.9n F G G 55.9n F 55.9M ?=??+??
=++='=ηυμηυ）（
（2）切削时电动机输出功率z P
kW 1155.9/3.3328.31655.9/n M P 1z z =?=?=
4． 常见的生产机械的负载转矩特性有哪几种？ 答：基本可归纳为三大类：
一、恒转矩负载（负载转矩z T 的大小为定值，与转速无关。根据负载转矩是否转向可分为，反抗性
的恒转矩负载和位能性的恒转矩负载）
二、恒功率负载（负载功率z P 一定，负载转矩z T 和转速z n 成反比） 三、通风机负载（负载转矩与转速的平方成正比，2z kn T =）
5． 什么叫电动机的固有机械特性和人为机械特性？
答：固有机械特性是指当电动机的工作电压和磁通均为额定值，电枢电路中没有串入附加电阻时的机械特性。
人为机械特性是指人为的改变电动机参数或电枢电压而得到的机械特性。
6．电力拖动稳定运行的条件是什么？一般要求电动机的机械特性是向下倾斜还是向上翘的？为什么？ 答：电动机稳定运行的条件是： 在工作点上，有
dn
dT dn dT 2
em <成立。 一般要求电动机的机械特性是向下倾斜的。
因为，大多数负载转矩都是随转速的升高而增大或者说保持恒值。
7．一台他励直流电动机，铭牌数据如下：，，，A 6.12I V 220U kW 2.2P N N N === min /r 1500n N =。求：（1）绘出固有机械特性；（2）当N a I 2
1
I =
时，电动机转速n ；（3）当min /r 1550n N =时，电枢电流a I 。 解： Ω=?==402.2~801.16.122200
-6.1222032~21I P -I U 32~21R 2
2N
N N N a ）（）（ 取2Ω 24.113.055.9C 55.9C 13
.01500
2
6.12-220n R I -U C e T a N N e =?===?==
φφφ （1）由φ
φe a
a e N C R I -C U n =
知 T 392.12308.1692T 13.055.92
-0.1220n T C 55.9R -C U n 2
22e a e N -==?=
）
（φφ min /r 1692n 0= 12.4=β
T 4.12-1692n 0= （2）当N a I 2
1
I =
时 m N 821
.76.122
1
13.055.9I C T a e ?=???==φ n=1692-12.4?7.821=1595r/min （3）A 25.92
1550
13.0220R E -U I a a N a =?-==
8．根据题7中电动机数据，（1）绘出电枢串入附加电阻Ω=2R pa 时的人为机械特性；（2）绘出当N 8.0φφ=时的人为机械特性；（3）绘出当电压N U 2
1
U =时的人为机械特性；（4）分别求出上述三种情况当N a I I =时，电动机的转速。 解：由题可知
（1）T 8.241692T 13.09.552
2-
1692n 2
-=?+=
（2）T 375.192115T 8.04
.12-0.81692n 2
-==
（3）12.4T -846n =
（4）m N 6429.156.1213.055.9T I I N a ?=??==， 第一种情况: in 1304.06r/m 15.6424.8-1692n =?=
第二种情况：in 1811.98r/m 15.642919.375-211519.375T -2115n =?== 第三种情况：min /r 06.6526429.154.1284612.4T -846n =?-==
9．一台直流他励电动机，铭牌数据如下：A 6.68I V 220U kW 13P N N N ===，，，min /r 1500n N =，该电动机作起重电机用，在额定负载时，试问：（1）要求电动机以800r/min 的速度下放重物，应该采取什么措施？（2）要求电动机以1800r/min 的速度下放重物，应采取什么措施？ 解：求固有机械特性
Ω=Ω=???
?
????? ??=????
?
???? ??=25.0297.0~222.06.6813000-6.6222032~21I P -I U 32~21R 22N N
N N a 135.01500
25
.06.68220n R I -U C a a N e =?-==
φ I 0.1350.25-1629n T 436.11629n T C 55.9R -C U n 2
e a e N =-=?=
，）
（φφ （1），下放800r/min
n = 串一个电阻
Ω=-=Ω=?+=+=
+53.425.0781.4R 781.469.68800
135.0220I E U R R pc N a pc a
（2）能耗制动
Ω=-=?Ω
=+=??
?+=?+=+=292.325.0542.3R 542.3R R 6
.681800
135.06.68R R -n C I C R R -T C 9.55R R -n s s a s a e e s
a 2
e a ）（）
（φφφ
反接制动 N U - s R
Ω=-=Ω
=?+=-??+-=-+=
086.025.0336.0R 336.06.68135
.0R 25.016291800T 135.055.9R 25.0-16291800T C 55.9R R -C U -n ps ps
N
2
s
N 2
e s
a e N ）
（φφ
10．根据题9的电动机数据，起吊重物，在负载转矩N z T 2
1
T =
时，运行在固有特性上，现用电枢反接法进行制动，问：（1）若制动开始时的瞬时电流不大于N 2I ，在电枢回路中应串入多大电阻？（2）当转速制动到零时，若不切断电源，电动机运转状态如何？ 解：由题知min /r 5476.1565I 852.1-1629n T 2
1
T 1.436T -1629n N ===
=，， （1）
Ω
=-=?Ω
=+=+?++=
=894.225.0144.3R 144.3R R I 2n
C 220R R E U I 2I p p a N e p a a N N z φ
（2）反转 会超过-1629r/min
11．根据题9的电动机数据，起吊重物，在负载转矩N z T 2
1
T =
时，运行在固有特性上，现用能耗制动，问：（1）若制动开始时的瞬时电流不大于N 2I ，制动电阻应为多大？（2）若转速制动到零时，不采取其他措施，电动机的运转状态如何？ 解：（1）由前几题知：n=1565.476r/min
Ω
==+?+=
540.1I 2E
R R R R E 2T N a p a p a a N
Ω=-=?29.125.0540.1R p
（2）不采用措施 反转到另一个转速
12．电动机的调速和转速变化有何区别？在同一条机械特性上，为什么转矩越大转速越低？
答：调速是为了生产需要而人为的对电动机转速进行的一种控制，它和电动机的负载变化时而引起的转速变化是两个不同的概念。调速需要人为的改变电气参数，而负载变化所引起的转速变化则是自动进行的，这时电气参数不变。
由公式T C 9.55R R -C U n 2
e pa a e N
）（φφ+=可知 ，在同一条机械特性上，转矩T 越大 转速n 越小。
13．一台他励直流电动机，铭牌数据如下：A 8.40I V 220U kW 5.7P N N N ===，，， N z a N T 8.0T 36.0R min /r 1500n =Ω==，设轴上负载转矩，时，求：（1）在固有特性上工作时的电动机转速n ；（2）若其他条件不变，当磁通减弱到0.5N φ时，电动机的转速为什么？ 解：（1）机械特性
()
min
/r 149838.5301.21605T 01.21605n m
N 38.538.40137.055.9T T 8.0T T 01.21605n T 137.055.936.0-137.0220n 137
.01500
8
.4036.0220n R I -U C C R I -U n N N 2
N a N N e e a N N N =?-=-=?=??==-=??=
=?-==?=，φφ
（2）N 0.5φφ= N T 2
1
T =
3042r/min 53.3821
141.33210n 3.141T -3210n =??-=?=
14．根据题13的电动机，若电枢中串入电阻Ω=5.0R pa ，此时电动机的转速等于多少？ 解：由题知 Ω=5.0R pa
()
T 80.41605T 137.055.90.50.36-
1605n 2
-=?+=
N 0.8T T =
1349r/min 53.384.80-1605n =?=
15．何谓恒转矩调速？何谓恒功率调速？
答：恒转矩调速是指在调速过程中始终保持电磁转矩不变的调速。
恒功率调速是指在调速过程中始终保持输入的电功率不变的调速。
16．对恒转矩负载，应采用何种调速方法？为什么？ 答：电枢回路串电阻调速和降低电枢电压调速。
因为这样既满足了负载要求，又是的电动机得到充分利用。
17．对恒功率负载，应采用何种调速方法？为什么？ 答：弱磁调速适用于恒功率负载。
《电机与拖动基础》课后习题
第三章习题答案
3．励磁电抗m X 的物理意义如何？m X 大好还是小好？若将铁心抽出，m X 将如何变化？若一次绕组匝数增加5%，而其余不变，则m X 大致如何变化？若铁心叠片松散，片数不足，则m X 及0I 如何变化？若铁心硅钢片接缝间隙较大时，对m X 及0I 有何影响？
答： 励磁电抗m X 表示与主磁通相对应的电抗，其大小和磁路饱和程度有关。 m X 越大则空载电流越小，因此m X 大好。
若将铁心抽出，磁阻将急剧增大，m X 将显著变小。
若一次绕组匝数增加5%，而其余不变，由m 2m m wN wL X A ==可知，m X 大致增加10%。 若铁心叠片松散，片数不足，都将使磁阻增加，m X 下降，0I 增大。 若铁心硅钢片接缝间隙较大，则0I 将变大，m X 下降。
4．变压器空载运行时，一次侧加额定电压，为什么空载电流0I 很小？如果接在直流电源上，一次侧也加额定电压，这时一次绕组的电流将有什么变化？铁心中的磁通有什么变化？二次绕组开路和短路时对一次绕组中电流的大小有无影响？
答：变压器空载运行时，由于励磁阻抗很大，因此即使一次侧加额定电压，空载电流0I 都很小。
若接在直流电源上，则一次侧漏电抗和励磁电抗都为0，此时一次绕组电流将非常大。
铁心中的磁通也变为恒定磁通。一、二次绕组之间不存在电磁感应作用，而次绕组开路和短路对一次绕组中的电流大小没有影响。
6．一台50Hz 单相变压器，若接在60Hz 的电网上运行，额定电压不变，问空载电流、铁心损耗、漏抗、励磁阻抗及电压调整率有何变化？
答：由m 111fN 44.4E U φ== 可知，当f 由50Hz 变为60Hz 时，m φ将减小，空载电流下降，铁心损耗下降，而漏抗σσσπfL 2wL X ==将随f 的增大而增大，；励磁阻抗将增大，由于k X 增大，因此电压调整率将变
大。
7．一台单相变压器，额定电压为220V/110V ，如果不慎将低压侧误接到220V 电源上，变压器将发生什么现象？
答：此时变压器的磁通将急剧增大，磁路严重饱和，励磁电流非常大，铁耗和铜耗都将显著增大，变压器将过热，同时噪声过大，震动明显。
8．有一台单相变压器，已知：，
，kV 6.6/kV 35U /U A kV 5000S N 2N 1N =?=铁心的有效截面积2Fe cm 1120S =，铁心中最大磁通密度T 45.1B m =，试求：高、低压绕组的匝数和电压比各为多少？ 解：w b 10162410112045.1S B 4-4-Fe m m ?=??==φ
9711016245044.410354.44f U N 4
-3
m N11=????==φ匝 1831016245044.4106.64.44f U N 4-3
m N22=????==φ匝
电压比 3.5183
971
N N U U k 21N2N1====
9．一台单相变压器，额定容量为A kV 5?，高、低压绕组均有两个匝数相同的线圈，高、低压侧每个线圈的额定电压分别为1100V 和110V ，现在它们进行不同方式的联结。试问：可得几种不同的电压比？每种联结时的高、低压侧额定电流为多少？
答:可得四种不同的电压比，分别是1100/110，1100/220，2200/110,2200/220；对应的高、低压侧额定电流分别是4.55A/45.5A ，4.55A/22.7A ，2.27A/45.5A ，2.27A/22.7A 。
10．两台单相变压器，电压为220V/110V ，一次侧匝数相等，但空载电流II 00I I 2I =。今将两台变压器一次绕组顺极性串联起来加440V 电压，问两台变压器二次侧的空载电压各为多少？
解：根据题意，II 0I 0II 00I Z 2
1
Z I 2I =
=，则 串联后 V 2931211440U 1I =?+=
，V 7.14621
2
11440U 1II =?+= V 7.146110220
293U U U U N 2N 1I 12I =?=?
= V 4.73110
220
7.146U U U U N 2N 1II 12II =?=?
= 12．有一台三相变压器，已知：A 100kV S N ?=，V 6.3kV/0.4k U /U 2N N 1=，联结组为Y ，yn0因电源压改为10kV ，如果用改绕高压绕组的方法来满足电源电压的改变，而保持低压绕组每相为55匝不变，则新的高压绕组每相匝数应为多少？如果不改变高压绕组匝数会产生什么后果？ 解：改绕后变压器中主磁通的幅值应保持不变。 改绕前
φφN2N121U U N N =，则866553
4
.033.6N U U N 2N21N 1=?=
?=φφ匝
改绕后 3
3.6310U U N N N1N111=
'='φφ，则13758663.610
N 1=?='匝 若不改高压绕组匝数，则变压器铁心将严重饱和，二次侧电压也将升高，变压器将过热并产生振动和噪声。
13．有一台1000匝的铁心线圈接到110V 、50Hz 的交流电源上，由安培表和瓦特表的读数得知0.5A I 1=、10w P 1=，把铁心抽出后电流和功率就变为100A 和1000w 。若不计漏磁，试求：
（1）两种情况下的参数和等效电路；（2）两种情况下电流的无功分量和有功分量；（3）两种情况下磁通的最大值。 解：(1)有铁心时 Ω===
22005
.0110
I U Z 11 Ω===
405
.010I P R 22111 Ω===6.219940-2200R -Z X 222121
1 无铁心时 Ω===
1.1100
110I U Z 22
Ω===
1100
10000I P R 22222 Ω==
=46.021.0R -Z X 2
2222 两种情况下都可等效为一个电阻与一个电抗元件相串联。 （2）有铁心时 182
.05
.011010
I U P cos 1111=?==
? 电流有功分量 A 091.0182.05.0cos I 11=?=? 电流无功分量 A 49.0cos -1I sin I 12111==?? 无铁心时
电流有功分量 A 1.90100
11010000
100I U P I cos I 222222=??=?=? 电流无功分量
A 7.4110011010000-1100cos -1I sin I 2
22222=??==）（??
（3）有铁心时 11U E = wb 105.01000
5044.4110
4.44fN U 3-1m1?=??==
φ
无铁心时 V 8.452100100-110R I -U E 2222221
2====）（ wb 1021.01000
5044.48.454.44fN E 3-22m ?=??==φ
16．一台三相变压器，A 750kV S N ?=，V 10000V/400U /U 2N N 1=，Y ，yn0联结，在低压侧作空载试验时得A 60I 0=，3800w p 0=，在高压侧做短路试验时得440V U k = ，）
（N1k1k I I 10900w P ==，室温20℃，试求： （1） 折算到高压侧的励磁电阻和短路阻抗；
（2） 短路阻抗的标么值?k R 、?k X 、?
k Z ；
（3） 计算满载及8.0cos 2=φ（滞后）时的??U 、2U 及η；
（4） 计算最大效率max η。
解：（1）V 57743/100003/U U 1N N1===φ V 2313/4003/U U 2N N2===φ A 4.4310000
310750U 3S I 31
N N N1=??=
=
25231/5774U /U k 2N 1N ===φφ w 126738003
1
31P 00=?==
p φ Ω==
=
'='83.360
231
I U Z Z 0
2N 0m φ Ω=?='=239483.325k Z 2m 2m Z V 2543/4403/U U k k ===φ w 3633109003
1
31k k =?==p p φ Ω===
=
85.54.43254
I 254I U Z 1N k k k φ (2) Ω==
=
93.14.433633
I R 2
2k
k k φp Ω==
=52.593.1-85.5R -Z X 222
k 2k k
Ω
=?=++=35.2255
31093.12023575235R R k
℃k75
Ω=+=
+=0.652.535.2X R Z 222
k 2℃k75℃k75
V 451
0.64.433Z I 3U ℃k751N kN =??==
0451.010000451
U U U Z 1N kN kN k ===
=?
?
w 1327935.24.433R I 32℃k752N1=??==kN p
018.010********
S R 2
N kN kN k =?==
=?
?p p 072.010000
52
.54.433U X I 3X 1N k 1N k =??==
? （3）满载时 1I 1=?
，已知8.0cos 2=?（滞后）
，则6.0sin 2=? %
76.5%1006.0072.08.0018.01%100sin X cos R I U 2k 2k 1=??+??=?+=??
???）（）
（??
V 3770576.0-1400U -1U U 2N 2=?=??=?）（）（
%
2.97%10013279138008.010*********
13800-1%
100I cos S I I -13kN
22
02N 2
kN
2
20=??++????+=
?+++=??
?）（）（p p p p ?η
（4）8.0cos 2=?时，产生最大效率时的负载系数 535.013279
3800
I kN 0m ===?p p 最大效率
%
7.97%100380028.010750535.03800
2-1%
1002cos S I 2-130
2N m 0
max =??+????=
?+=?）（）（p p ?η
17．变压器出厂前要进行“极性”试验，将U1、u1联结，在U1-U2端加电压，用电压表测U2-u2间电压。设变压器电压220V/110V ，如果U1、u1为同名端，电压表读数是多少？如U1、u1为非同名端，则电压表读数又是多少？
解：U1、u1为同名端时，电压表读数是
V 110110-220U -U U 2u 1u 2U 1U u2-U 2===、、 U1、u1为非同名端时，电压表读数是
V 330110220U U U 2u 1u 2U 1U u2-U 2=+=+=、、
电力电子技术 2-1与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得其具有耐受高压和大电流的能力？ 答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。 2.电力二极管在P区和N区之间多了一层低掺杂N区，也称漂移区。低掺杂N区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N区就可以承受很高的电压而不被击穿。 2-2. 使晶闸管导通的条件是什么？ 答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：uAK>0且uGK>0。 2-3. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ 答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。要使晶闸由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。 2-4 图2-27中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为I m ，试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I1、I2、I3。 解：a) I d1= Im 2717 .0 )1 2 2 ( 2 Im ) ( sin Im 2 1 4 ≈ + = ?π ω π π π t I1= Im 4767 .0 2 1 4 3 2 Im ) ( ) sin (Im 2 1 4 2≈ + = ?π ? π π π wt d t b) I d2= Im 5434 .0 )1 2 2 ( 2 Im ) ( sin Im 1 4 = + = ?wt d t π π ? π I2= Im 6741 .0 2 1 4 3 2 Im 2 ) ( ) sin (Im 1 4 2≈ + = ?π ? π π π wt d t
电力电子技术答案 2-1与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得其具有耐受高压和大电流的能力？答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显着提高了二极管的通流能力。 2.电力二极管在P区和N区之间多了一层低掺杂N区，也称漂移区。低掺杂N区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N区就可以承受很高的电压而不被击穿。 2-2.使晶闸管导通的条件是什么？答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极 电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：uAK>0且uGK>0 2-3 .维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？答：维持晶 闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。 要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降 到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。 2-4图2-27中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为I m,试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值丨1、I 2、I 3。 2-5上题中如果不考虑安全裕量，问100A的晶阐管能送出的平均电流I d1、I d2、I d3各为多少这时，相应的电流最大值I m1、I m2 I m3各为多少 解：额定电流算结果知I T(AV)=100A的晶闸管，允许的电流有效值I=157A,由上题计 解：a）I d1= 24 Im sin( t) 罟"Em I—(Im sin t)2d(wt) 11= 2 410.4767Im 2 b) J—(Imsin t)2d(wt) d2= I 2= Im <2 Im sin td (wt) ( 1) 4 2 Im 3 1 4 2 0.67411m 0.5434 Im c) 丄2Im d( d3= 2 0 t) 1 Im 4 3= 1 2Im2d( t) 2 0 i Im
14-1水轮发电机和汽轮发电机结构上有什么不同，各有什么特点？ 14-2 为什么同步电机的气隙比同容量的异步电机要大一些？ 14-3 同步电机和异步电机在结构上有哪些异同之处？ 14-4 同步发电机的转速为什么必须是常数？接在频率是50Hz电网上，转速为150r/min的水轮发电机的极数为多少？ 14-5 一台三相同步发电机S N=10kV A，cosφN=0.8（滞后），U N=400V，试求其额定电流I N和额定运行时的发出的有功功率P N和无功功率Q N。 14-6 同步电机在对称负载下稳定运行时，电枢电流产生的磁场是否与励磁绕组匝链？它会在励磁绕组中感应电势吗？ 14-7 同步发电机的气隙磁场在空载状态是如何激励的，在负载状态是如何激励的？ 14-8 隐极同步电机的电枢反应电抗与与异步电机的什么电抗具有相同的物理意义？ 14-9 同步发电机的电枢反应的性质取决于什么，交轴和直轴电枢反应对同步发电机的磁场有何影响？ 答案： 14-3 2p=40 14-4 I N=14.43A，P N=8kW，Q N=6 kvar
15-1 同步电抗的物理意义是什么？为什么说同步电抗是与三相有关的电抗，而它的值又是每相的值？ 15-2 分析下面几种情况对同步电抗有何影响：（1）铁心饱和程度增加；（2）气隙增大；（3）电枢绕组匝数增加；（4）励磁绕组匝数增加。 15-9 (1) * 0E =2.236， (2) *I =0.78（补充条件： Ｘ*S 非=1.8） 15-10 (1) *0E =1.771, 0E =10.74kV ， 4.18=θ 15-11 0 2.2846E * =, 013.85kv E =，32.63θ= 15-12 012534.88v E =，57.42ψ=，387.61A d I =，247.7A q I = 16-1 为什么同步发电机的稳态短路电流不大，短路特性为何是一直线？如果将电机的转速降到0.5n 1则短路特性，测量结果有何变化？ 16-2 什么叫短路比，它与什么因素有关？ 16-3 已知同步发电机的空载和短路特性，试画图说明求取Ｘd 非和Kc 的方法。 16-4 有一台两极三相汽轮同步发电机，电枢绕组Y 接法，额定容量S N =7500kV A ，额定电压U N =6300V ，额定功率因数cos φN =0.8（滞后），频率f =50Hz 。由实验测得如下数据： 空载实验 短路实验测得N k I I =时，A 208fk =I ，零功率因数实验I =I N ，U =U N 时测得A 433fN0=I 试求：（1）通过空载特性和短路特性求出X d 非和短路比；（2）通过空载特性和零功率因数特性求出X σ和I fa ；（3）额定运行情况下的I fN 和u ?。 16-5 一台15000kV A 的2极三相Y 联接汽轮发电机， kV 5.10N =U ，8.0cos N =?（滞 09.2*** （2）额定负载时的励磁电流标么值。
2-1 设有一台500kV A 、三相、35000/400V 双绕组变压器，初级、次级侧绕组均系星形连接，试求高压方面和低压方面的额定电流。 解：由已知可得：kVA S N 500=、V U N 350001=、V U N 4002=，则有： 高压侧：)(25.8350003105003311A U S I N N N =??= = 低压侧： )(7.721400 3105003322A U S I N N N =??== 2-2 设有一台16MV A 、三相、110/11kV 、Yd 连接的双绕组变压器（表示初级三相绕组接成星形，次级三相绕组接成三角形）。试求高压、低压两侧的额定线电压、线电流和额定相电压、相电流。 解：由已知可得：MVA S N 16=、kV U N 1101=、kV U N 112=，则有： 高压侧 额定线电压： kV U N 1101= 额定线电流： )(0.8410 1103101633 611A U S I N N N =???= = 额定相电压： kV U U N 5.633 110311== =φ 额定相电流： )(8411A I I N ==φ 低压侧 额定线电压： kV U N 112= 额定线电流： )(84010 113101633 622A U S I N N N =???= = 额定相电压： kV U U N 1122==φ 额定相电流： )(4853 840322A I I N ===φ
2-6、设有一台10kV 、2200/220V 、单相变压器，其参数如下：r 1=3.6Ω、r 2=0.036Ω、x k =x 1+x 2’=26Ω，在额定电压下的铁芯损耗p Fe =70W ，空载电流I 0为额定电流的5%。假定一、二次侧绕组的漏抗如归算到同一方面时可作为相等，试求各参数的标么值，并绘出该变压器的T 形等效电路和近似等效电路。 解：在一次侧计算有： )(55.42200 1010311A U S I N N N =?== )(48455 .42200 111Ω=== N N N I U Z 10220 220021===N N U U k I 0=5%I 1N =0.05×4.55=0.228(A) )(6.3036.010222'2Ω=?==r k r )(2.76.36.3'21Ω=+=+=r r r k )(0.27262.7222 2Ω=+=+=k k k x r Z ∴ )(1347228.070 2 20Ω=== I p r Fe m )(9649228 .02200 00Ω=== I U Z m )(955513479649222 2Ω=-=-=m m m r Z x ∴ 015.0484 2 .71*=== N k k Z r r 78.24841347 1*=== N m m Z r r 054.0484 26 1*===N k k Z x x 74.194849555 1*=== N m m Z x x 056.0484 27 1*===N k k Z Z Z 94.19484 9649 1*=== N m m Z Z Z T 型等效电路 近似等效电路 2-11、设有一台50kV A ，50 Hz ，6300/400V ，Yy 连接的三相铁芯式变压器，空载电流 I 0=0.075I N ，空载损耗p 0＝350W ，短路电压u k*＝0.055，短路损耗p kN ＝1300W 。 （1）试求该变压器在空载时的参数r 0及x 0，以及短路参数r k 、x k ，所有参数均归算到高压侧，作出该变压器的近似等效电路。 （2）试求该变压器供给额定电流且cos θ2=0.8滞后时的电压变化率及效率。 '2&'' '2 &' '
3章交流-直流变换电路课后复习题 第1部分：填空题 1.电阻负载的特点是电压与电流波形、相位相同；只消耗电能，不储存、释放电能，在单相半波可控整流电阻性负载电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是0?≤a≤ 180?。 2.阻感负载的特点是电感对电流变化有抗拒作用，使得流过电感的电流不发生突变，在单相半波可控整流带阻感负载并联续流二极管的电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是0? ≤a≤ 180? 2 ，续流二极管承受的最大反向电压 2 （设U2为相电压有效值）。 3.单相桥式全控整流电路中，带纯电阻负载时，α角移相范围为0?≤a≤ 180?，单 2和 2 ；带阻感负载时， α角移相范围为0?≤a≤ 90?，单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为 2 2U 2 ；带反电动势负载时，欲使电阻上的电流不出现断续现象，可在主电路中直流输出 侧串联一个平波电抗器(大电感)。 4.单相全控桥反电动势负载电路中，当控制角α大于不导电角δ时，晶闸管的导通角θ = 180?-2δ ; 当控制角α小于不导电角 δ 时，晶闸管的导通角 θ = 0?。 5.从输入输出上看，单相桥式全控整流电路的波形与单相全波可控整流电路的波形基 本相同，只是后者适用于较低输出电压的场合。 6. 2 ，随负载 加重U d 逐渐趋近于0.9 U2，通常设计时，应取RC≥ 1.5~2.5T，此时输出电压为U d ≈ 1.2 U2(U2为相电压有效值)。 7.电阻性负载三相半波可控整流电路中，晶闸管所承受的最大正向电压U Fm 2 ，晶闸管控制角α的最大移相范围是0?≤a≤90?，使负载电流连续的条件为a≤30?(U2为相电压有效值)。 8.三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差120?，当它 带阻感负载时，α的移相范围为0?≤a≤90?。 9.三相桥式全控整流电路带电阻负载工作中，共阴极组中处于通态的晶闸管对应的是 电压最高的相电压，而共阳极组中处于导通的晶闸管对应的是电压最低的相电压；这种电路 α 角的移相范围是0?≤a≤120?，u d波形连续的条件是a≤60?。 10*.电容滤波三相不可控整流带电阻负载电路中，电流i d断续和连续的临界条件是C Rω 3 =，电路中的二极管承受的最大反向电压为 2 U2。 11.实际工作中，整流电路输出的电压是周期性的非正弦函数，当 α 从0°～90°变化时， 整流输出的电压u d 的谐波幅值随 α 的增大而增大，当 α 从90°～180°变化时，整流输出的电压u d的谐波幅值随 α 的增大而减小。 12.三相桥式全控整流电路带阻感负载时，设交流侧电抗为零，直流电感L为足够大。当 α ＝30°时，三相电流有效值与直流电流的关系为I I d，交流侧电流中所含次谐波次数为 6k±1,k=1,2,3…，其整流输出电压中所含的谐波次数为 6k, k=1,2,3…。 13.对于三相半波可控整流电路，换相重迭角的影响，将使输出电压平均值减小。
第2章电力电子器件 与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才能使它具有耐受 高电压和大电流的能力 解：1. 电力二极管是垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，提高通流 能力 2.电力二极管在P区和N区多了一层低掺杂区，可以承受很高的电压而不致被击穿； 3.具有电导调制效应。 使晶闸管导通的条件是什么 答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正相阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。 或者U AK >0且U GK>0 维持晶闸管导通的条件是什么怎样才能使晶闸管由导通变为关断 答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维 持电流。 图2－27中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为Im, 试计算各波形的电流平均值I d1,I d2,I d3与电流有效值I1，I2，I3 解:a) Id1= Im I1== b) Id2== Im I2= Im c) Id3== Im I3== Im .上题中如果不考虑安全裕量,问100A的晶阐管能送出的平均电流Id1、Id2、Id3各为 多少这时,相应的电流最大值Im1,Im2,Im3各为多少 解:额定电流I T(AV)=100A的晶闸管,允许的电流有效值I=157A,由上题计算结果知 a) Im1=I/=, ≈≈89.48A b) Im2=I/ = Id2= = c) Im3=2I=314 Id3= = 和普通晶闸管同为PNPN结构,为什么GTO能够自关断,而普通晶闸管不能 答: GTO之所以能够自行关断,而普通晶闸管不能,是因为GTO与普通晶闸管在设计和 工艺方面有以下几点不同：
电机课后习题答案 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
电力拖动基础部分课后习题答案 1-8 某起重机电力拖动系统如图1-13所示。电动机kW P N 20＝,950/min n r =，传动机构转速比13j =，2 3.5j =，34j =，各级齿轮传递效率1230.95ηηη===，各轴的飞 轮矩221125GD N m =?，22250GD N m =?，22340GD N m =?，2 24460GD N m =?，卷筒直 径0.5D m =，吊钩重01900G N =,被吊重物49000G N =,忽略电动机空载转矩、钢丝绳重量和滑轮传递的损耗，试求： (1)以速度0.3/v m s =提升重物时，负载(重物及吊钩)转矩、卷筒转速、电动机输出功率及电动机的转速； (2)负载的飞轮矩及折算到电动轴上的系统总飞轮矩； (3) 以加速度为20.1/m s 提升重物时，电动机输出的转矩。 解：（1）卷筒速度：'12360600.3 n 11.46/min 22 3.140.25 11.463 3.54481/min v r R n n j j j r ?'= ==∏??==???= 折算到电机转矩： ()03 9.559.55353.64810.95L G G v Fv T N m n η+===* （另： ()()03 1900490000.25353.43 3.540.95 L G G R G R T N m j j ηη++?'*= ===????） 电机输出功率： 353.4481 17.895509550 L T n P kw ?= == （2）负载飞轮矩：()()2 2202509000.2512725L G D G G R N m =+*=?=? 折算到电机轴总飞轮矩： （3）∵ 20.1/a m s = ∴ 20.1/dv m s dt = 而 6060 j 0.142159.622 3.140.25dn dv dt R dt π==??=?? ∴ 138.4 159.6353.4412375 T N m =?+=? 1-9 某龙门刨床的主传动机构图如图1-14所示。齿轮1与电动机直接联接，各齿轮数据见表1-1所示。
《电机学》 课后习题答案 华中科技大学辜承林主编
第1章 导论 1.1 电机和变压器的磁路常采用什么材料制成？这些材料各有哪些主要特性？ 解：磁路：硅钢片。 特点：导磁率高。 电路：紫铜线。 特点：导电性能好，电阻损耗小. 电机：热轧硅钢片， 永磁材料 铁氧体 稀土钴 钕铁硼 变压器：冷轧硅钢片。 1.2 磁滞损耗和涡流损耗是什么原因引起的？它们的大小与哪些因素有关？ 解：磁滞损耗：铁磁材料在交变磁场作用下反复磁化，磁畴会不停转动，相互间产生摩擦， 消耗能量，产生功率损耗。 与磁场交变频率f ，磁通密度B ，材料，体积，厚度有关。 涡流损耗：由电磁感应定律，硅钢片中有围绕磁通呈涡旋状的感应电动势和电流产生 叫涡流，涡流在其流通路径上的等效电阻中产生的损耗叫涡流损耗。 与 磁场交变频率f ，磁通密度，材料，体积，厚度有关。 1.3 变压器电动势、运动电动势产生的原因有什么不同？其大小与哪些因素有关？ 解：变压器电势：磁通随时间变化而在线圈中产生的感应电动势 4.44m E fN φ=。 运动电势：线圈与磁场间的相对运动而产生的e T 与磁密B ，运动速度v ，导体长度l ，匝数N 有关。 1.6自感系数的大小与哪些因素有关？有两个匝数相等的线圈，一个绕在闭合铁心上，一个 绕在木质材料上，哪一个自感系数大？哪一个自感系数是常数？哪一个自感系数是变数，随什么原因变化？ 解：自感电势：由于电流本身随时间变化而在线圈内感应的电势叫自感电势。d L e d t L ψ =- 对空心线圈：L Li ψ= 所以di e L L dt =- 自感：2L L N N m m i i i L Ni N φψ= = = ∧=∧ A m l μ∧= 所以，L 的大小与匝数平方、磁导率μ、磁路截面积A 、磁路平均长度l 有关。 闭合铁心μ>>μ0，所以闭合铁心的自感系数远大于木质材料。因为μ0是常数，所以木 质材料的自感系数是常数，铁心材料的自感系数是随磁通密度而变化。 1.7 在图1.30中，若一次绕组外加正弦电压u 1、绕组电阻R 1、电流i 1时，问 （1）绕组内为什么会感应出电动势？ （2）标出磁通、一次绕组的自感电动势、二次绕组的互感电动势的正方向； （3）写出一次侧电压平衡方程式； （4）当电流i 1增加或减小时，分别标出两侧绕组的感应电动势的实际方向。 解：(1) ∵u 1为正弦电压，∴电流i 1也随时间变化，由i 1产生的磁通随时间变化，由电磁感 应定律知d dt e N Φ=-产生感应电动势. (2) 磁通方向：右手螺旋定则，全电流定律1e 方向：阻止线圈中磁链的变化，符合右手螺 旋定则：四指指向电势方向，拇指为磁通方向。
电力电子课后答案 第二章 2.2 使晶闸管导通的条件是什么？维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ 答： 使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正相阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或者U AK >0且U GK >0； 维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。 2.3图2-1中阴影部分表示流过晶闸管的电流波形，各波形的电流最大值均为m I ， 试计算各波形的电流平均值1d I 、2d I 、3d I 与电流有效值1I 、2I 、3I ，和它们的波形系数1f K ，2f K ，3f K 。 题图2.1 晶闸管导电波形 解： a) 1d I = 4 1 2sin()(1)0.27222 m m m I I t I π π ωπ π= +≈? 1I 24 131(sin )()0.4822 42m m m I I t d wt I ππ ?π π = +≈? 111/0.48/0.27 1.78f d m m K I I I I === b) 2d I =412 sin ()(1)0.5422 m m m I I td wt I ππ?=+=∏? 2I 24 21 31(sin )()0.67242m m m I I t d wt I π π ?π π = +≈? 222/0.67/0.54 1.24f d m m K I I I I === c) 3d I = 20 1 1()24 m m I d t I π ωπ = ? 3I 220 1 1()22 m m I d t I π ωπ = ? 333/0.5/0.252f d m m K I I I I === 2.4. 如果上题中晶闸管的通态平均电流为100A ，考虑晶闸管的安全裕量为1.5，问其允许通
第二章 变压器 2-1 什么叫变压器的主磁通，什么叫漏磁通？空载和负载时，主磁通的大小取决于哪些因素？ 答：变压器工作过程中，与原、副边同时交链的磁通叫主磁通，只与原边或副边绕组交链的磁通叫漏磁通。 由感应电动势公式 Φ=1144.4fN E 可知，空载或负载情况下 11E U ≈，主磁通的大小取决于外加电压1U 、频率f 和绕组匝数1N 。 2-2 一台50Hz 的变压器接到60Hz 的电源上运行时，若额定电压不变，问激磁电流、铁耗、漏 抗会怎样变化 答：（1）额定电压不变，则'1'11144.444.4Φ=Φ=≈N f fN E U N 又 5060'=f f ?6050 '=ΦΦ， 即Φ=Φ5' 磁通降低，此时可认为磁路为线性的，磁 阻s l R m μ= 不变，励磁磁势m m R N I Φ=?1，∴m m I I 65' =； （2）铁耗：β αf B p m Fe ∝，βα>Θ铁耗稍有减小； （3）σσσ π11'' 1562x L f x = ?=， σσσπ22' '25 62x L f x =?= 2-3 在导出变压器的等效电路时，为什么要进行归算？归算是在什么条件下进行的？ 答：因为变压器原、副边只有磁的联系，没有电的联系，两边电压21 E E ≠、电流不匹配， 必须通过归算，才能得到两边直接连接的等效电路； 归算原则：保持归算前后副边的磁动势不变。 2-4 利用T 型等效电路进行实际问题计算时，算出的一次和二次侧电压、电流和损耗、功率是否 为实际值，为什么？ 答：一次侧没有经过归算，所以为实际值； 二次侧电压、电流不是实际值，因为归算前后绕组匝数不同，但损耗、功率为实际值。 2-5 变压器的激磁阻抗和等效漏阻抗如何测定？ 答：激磁阻抗由空载试验测量；等效漏阻抗由短路试验测量。 （具体测量方法略） 2-14 有一台三相变压器，额定容量kKA S N 5000=，额定电压kV kV U U N N 3.61021=， Y ,d 联结，试求：（1）一次、二次侧的额定电流；（2）一次、二次侧的额定相电压和相电流。 解：（1）A A U S I N N N 68.2881035000 311=?== A A U S I N N N 21.4583 .635000 322=?== （2）原边Y 联结：kV kV U U N N 77.53 10 311=== Φ A I I N N 68.28811==Φ 副边?联结：kV U U N N 3.611==Φ A A I I N N 55.2643 21 .458311=== Φ 2-16 有一台单相变压器，已知参数为： Ω=19.21R ，Ω=4.151σX ，Ω=15.02R ， Ω=964.02σX ，Ω=1250m R ，Ω=12600m X ，26087621=N N 。当二次 侧电压V U 60002 =，电流A I 1802=，且8.0cos 2=?（滞后）时：（1）画出归算 到高压侧的T 型等效电路；（2）用T 型等效电路和简化等效电路求1? U 和1? I ，并比较其结果。 解：（1）归算到高压侧： Ω=19.21R Ω=4.151σX Ω=1250m R Ω=12600m X Ω=Ω?? ? ??==70.115.02608762 22 '2 R k R I &' L Z ' ' I &
《电力电子技术》习题及解答 思考题与习题 什么是整流它与逆变有何区别 答：整流就是把交流电能转换成直流电能，而将直流转换为交流电能称为逆变，它是对应于整流的逆向过程。 单相半波可控整流电路中，如果： (1)晶闸管门极不加触发脉冲； (2)晶闸管内部短路； (3)晶闸管内部断开； 试分析上述三种情况负载两端电压u d和晶闸管两端电压u T的波形。 答：（1）负载两端电压为0，晶闸管上电压波形与U2相同； （2）负载两端电压为U2，晶闸管上的电压为0； （3）负载两端电压为0，晶闸管上的电压为U2。
某单相全控桥式整流电路给电阻性负载和大电感负载供电，在流过负载电流平均值相同的情况下，哪一种负载的晶闸管额定电流应选择大一些 答：带大电感负载的晶闸管额定电流应选择小一些。由于具有电感，当其电流增大时，在电感上会产生感应电动势，抑制电流增加。电阻性负载时整流输出电流的峰值大些，在流过负载电流平均值相同的情况下，为防此时管子烧坏，应选择额定电流大一些的管子。 某电阻性负载的单相半控桥式整流电路，若其中一只晶闸管的阳、阴极之间被烧断，试画出整流二极管、晶闸管两端和负载电阻两端的电压波形。 解：设α=0，T 2被烧坏，如下图： 相控整流电路带电阻性负载时，负载电阻上的U d 与I d 的乘积是否等于负载有功功率，为什么带大电感负载时，负载电阻R d 上的U d 与I d 的乘积是否等于负载有功功率，为什么 答：相控整流电路带电阻性负载时，负载电阻上的平均功率d d d I U P =不等于负载有功功率UI P =。因为负载上的电压、电流是非正弦波，除了直流U d 与I d 外还有谐波分量Λ ,,21U U 和Λ,,21I I ，负载上有功功率为Λ+++=22212P P P P d >d d d I U P =。
王兆安《电力电子技术》（第4版）课后习题解 第1章 电力电子器件 1.1 使晶闸管导通的条件是什么？ 答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极注入正向触发电流。 1.2 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ 答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流（即维持电流），即H A I I >。 要使晶闸管由导通变为关断，可通过外加反向阳极电压或减小负载电流的办法，使流过晶闸管的电流降到维持电流值以下，即H A I I <。 1.3 图1-43中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为m I 。 试计算各波形的电流平均值1d I ，2d I ，3d I 与电流有效值1I ，2I ，3I 。 解：a ） m m m d I I t d t I I 2717.0)12 2( 2)()(sin 214 1≈+= = ?π ωωπ ππ m m m I I t d t I I 4767.021432)()sin (214 21≈+= =? π ω?πππ b ） m m m d I I t d t I I 5434.0)12 2 ( )()(sin 1 4 2≈+= = ? π ωωπ ππ m m m I I t d t I I 6471.0214322)()sin (1 4 22≈+= = ? π ω?π ππ c ） ? = =20 3 4 1)(21π ωπ m m d I t d I I m m I t d I I 2 1)(21 20 2 3= = ? ωπ π 1.4 上题中如果不考虑安全裕量，问100A 的晶阐管能送出的平均电流1d I 、2d I 、3d I 各为多少？这时，相应的电流最大值1m I 、2m I 、3m I 各为多少？ 解：额定电流A I AV T 100)(=的晶闸管，允许的电流有效值A I 157=，由上题计算结果知： a ） A I I m 35.3294767.01≈≈ A I I m d 48.892717.011≈≈ b ） A I I m 90.2326741 .02≈≈ A I I m d 56.1265434.022≈≈ c ） A I I m 31423== A I I m d 5.784 1 33== 1.5 GTO 和普通晶闸管同为PNPN 结构，为什么GTO 能够自关断，而普通晶闸管不能？ 答：GTO 和普通晶阐管同为PNPN 结构，由211P N P 和221N P N 构成两个晶体管1V 、2V ，分别具有共基极电 流增益1α和2α，由普通晶阐管的分析可得，121=+αα是器件临界导通的条件。121＞ αα+两个等效晶体管过饱和而导通；121＜ αα+不能维持饱和导通而关断。 GTO 之所以能够自行关断，而普通晶闸管不能，是因为GTO 与普通晶闸管在设计和工艺方面有以下几点 图1-43 晶闸管导电波形
1-1、 变压器电动势旋转电动势产生的原因有什么不同其大小与哪些因素有关 答： 变压器电动势产生原因：线圈与磁场相对静止，但穿过线圈的磁通大小或方向发生变化；旋转电动势产生原因：磁通本身不随时间变化，而线圈与磁场之间有相对运动，从而使线圈中的磁链发生变化。 对于变压器电动势：dt d N dt d e φ ψ-=- = e 的大小与线圈匝数、磁通随时间的变化率有关。 对于旋转电动势：Blv e = e 的大小与磁感应强度B ，导体长度l ，相对磁场运动速度v 有关。 1-2、 磁滞损耗和涡流损耗是什么原因引起的它的大小与哪些因素有关 答： 磁滞损耗产生原因：铁磁材料在外界交变磁场作用下反复磁化时，内部磁畴必将随外界磁场变化而不停往返转向，磁畴间相互摩擦而消耗能量，引起损耗。 其大小n P 与最大磁通密度m B 、交变频率f 和材料等因素有关，即a n fB P ∞。同时，磁滞损耗与磁滞回线所包围的面积有关，面积越大，磁滞损耗也就越大。 涡流损耗产生原因：铁芯中磁通发生交变时根据电磁感应定律，铁芯中会感应涡流状的电动势并产生电流，即涡流。涡流在铁芯中流通时，会产生损耗，就称为涡流损耗。 其大小w P 与铁芯中的磁通密度幅值m B ，磁通的交变频率f 、硅钢片厚度d 和硅钢片电阻率 ρ等因素有关，即ρ 222d B f P m w ∞ 。 1-3、 如何将dt d N e Φ -=和Blv e =两个形式不同的公式统一起来 答： 匝数N 为1、有效长度为l ，线圈宽度为b 的线圈在恒定磁场中以速度v 运动时，由电磁感 应定律可得：()Blv v lB dt dx lB d l B dt d dt d N e b x x =--=-=-=-=?+)(ξξφ 1-4、 电机和变压器的磁路通常采用什么材料制成这些材料各具有哪些主要特征 答：
《电力电子技术》第1章课 后习题答案 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
1.1 晶闸管导通的条件是什么由导通变为关断的条件是什么 答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：u AK>0且u GK>0。 要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。 1.2晶闸管非正常导通方式有几种 1.3 （常见晶闸管导通方式有5种，见课本14页，正常导通方式有：门级加触 发电压和光触发） 答：非正常导通方式有： (1) Ig=0，阳极加较大电压。此时漏电流急剧增大形成雪崩效应，又通过正反馈放大漏电流，最终使晶闸管导通； (2) 阳极电压上率du/dt过高；产生位移电流，最终使晶闸管导通 (3) 结温过高；漏电流增大引起晶闸管导通。 1.3 试说明晶闸管有那些派生器件。 答：晶闸管派生器件有：（1）快速晶闸管，（2）双向晶闸管，（3）逆导晶闸管，（4）光控晶闸管 1.4 GTO和普通晶闸管同为PNPN结构，为什么GTO能够自关断，而普通晶闸管不能？ 答:GTO和普通晶闸管同为 PNPN 结构,由 P1N1P2 和 N1P2N2 构成两个晶体管 V1、V2 分别具有共基极电流增益α1 和α２，由普通晶闸管的分析可得，α1 + α 2 = 1 是器件临界导通的条件。α1 + α 2＞1 两个等效晶体管过饱和而导通；α1 + α 2＜1 不能维持饱和导通而关断。 GTO 之所以能够自行关断,而普 通晶闸管不能,是因为 GTO 与普通晶闸管在设计和工艺方面有以下几点不同：
同步电机 一、填空题： 1. 同步电机_____________对_____________的影响称为电枢反应。同步发电机电枢反应的性质取决于__________________________。 电枢磁动势；励磁磁动势；内功率因数角ψ 2. 同步发电机当?=0°时，除产生____________________电枢反应外，还产生__________________________电枢反应。 交轴电枢反应；直轴去磁电枢反应 3. 利用同步发电机的_____________和_____________曲线可以测量同步发电机的同步电抗，利用______ ______和_____________曲线可以测量同步发电机的定子漏电抗。 空载特性；短路特性；空载特性；零功率因数负载特性 4. 利用_________可以同时测量凸极同步发电机的直轴同步电抗和交轴同步电抗。 转差法 5. 同步发电机与电网并联运行的条件是：（1） ； （2） ； （3） ； （4） 。 发电机的频率等于电网的频率；发电机的电压幅值等于电网电压的幅值且波形一致；发电机的电压相序与电网的电压相序相同；在合闸时，发电机的电压相位与电网电压的相位一样 6. ★同步电机的功率角有双重物理含义，在时间上是 和 之间的夹角；在空间上是 和 之间的夹角。 励磁电动势0E &；电压U &；励磁磁动势1 f F &；等效合成磁动势F δ'& 7. 同步发电机静态稳定的判据是___________，隐极同步发电机静态稳定极限对应的功率角= 。 0dT d θ>，90 8. 同步发电机并联在无穷大容量电网上运行时，要调节输出的有功功率，必须调节___________________ ________；如果只调节其输出的无功功率，可通过调节______________实现。 原动机的输入功率（或输入转矩）；励磁（电流） 9. 一台并联在无穷大容量电网上运行的同步发电机，功率因数是超前的，则电机运行在______状态，此时发电机向电网发出__________的无功功率；若不调节原动机的输入功率而使励磁电流单方向调大，当发出的无功功率为零时，励磁状态为 状态；进一步增大励磁电流，电机变化到_____状态，此时发电机向电网发出_______无功功率。 欠励；超前（或容性）；正常励磁；过励；滞后（或感性） 10. 凸极同步发电机功角特性的表达式是_________________________________________。 20sin sin 22d q M d d q X X E U P m mU X X X θθ-=+ 11. ★凸极同步发电机与电网并联，如将发电机励磁电流减为零，则发电机电磁转矩为 。
第1章导论 电机和变压器的磁路常采用什么材料制成？这些材料各有哪些主要特性？ 解：磁路：硅钢片。特点：导磁率高。 电路：紫铜线。特点：导电性能好，电阻损耗小. 电机：热轧硅钢片，永磁材料铁氧体 稀土钴 钕铁硼 变压器：冷轧硅钢片。 磁滞损耗和涡流损耗是什么原因引起的？它们的大小与哪些因素有关？ 解：磁滞损耗：铁磁材料在交变磁场作用下反复磁化，磁畴会不停转动，相互间产生摩擦，消耗能量，产生功率损耗。与磁场交变频率f，磁通密度B，材料，体积，厚度有关。 涡流损耗：由电磁感应定律，硅钢片中有围绕磁通呈涡旋状的感应电动势和电流产生叫涡流，涡流在其流通路径上的等效电阻中产生的损耗叫涡流损耗。与磁场交变频率f，磁通密度，材料，体积，厚度有关。 变压器电动势、运动电动势产生的原因有什么不同？其大小与哪些因素有关？ 解：变压器电势：磁通随时间变化而在线圈中产生的感应电动势。 运动电势：线圈与磁场间的相对运动而产生的eT与磁密B，运动速度v，导体长度l，匝数N有关。 自感系数的大小与哪些因素有关？有两个匝数相等的线圈，一个绕在闭合铁心上，一个绕在木质材料上，哪一个自感系数大？哪一个自感系数是常数？哪一个自感系数是变数，随什么原因变化？ 解：自感电势：由于电流本身随时间变化而在线圈内感应的电势叫自感电势。 对空心线圈：所以 自感： 所以，L的大小与匝数平方、磁导率μ、磁路截面积A、磁路平均长度l有关。 闭合铁心μ??μ0，所以闭合铁心的自感系数远大于木质材料。因为μ0是常数，所以木质材料的自感系数是常数，铁心材料的自感系数是随磁通密度而变化。 在图中，若一次绕组外加正弦电压u1、绕组电阻R1、电流i1时，问 （1）绕组内为什么会感应出电动势？ （2）标出磁通、一次绕组的自感电动势、二次绕组的互感电动势的正方向； （3）写出一次侧电压平衡方程式； （4）当电流i1增加或减小时，分别标出两侧绕组的感应电动势的实际方向。 解：(1) ∵u1为正弦电压，∴电流i1也随时间变化，由i1产生的磁通随时间变化，由电磁感应定律知产生感应电动势. (2) 磁通方向：右手螺旋定则，全电流定律方向：阻止线圈中磁链的变化，符合右手螺旋定则：四指指向电势方向，拇指为磁通方向。 (3) (4) i1增加，如右图。i1减小 在图中，如果电流i1在铁心中建立的磁通是，二次绕组的匝数是，试求二次绕组内感应电动势有效值的计算公式，并写出感应电动势与磁通量关系的复数表示式。
电力电子技术第五版课后习题及答案 第二章电力电子器件 2-1与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得其具有耐受高压和大电流的能力？ 答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。 2.电力二极管在P区和N区之间多了一层低掺杂N区，也称漂移区。低掺杂N区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N区就可以承受很高的电压而不被击穿。 2-2.使晶闸管导通的条件是什么？ 答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：uAK>0且uGK>0。 2-3.维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ 答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。 2-4图2-27中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为Imπ4π4π25π4a)b)c)图1-43
图2-27晶闸管导电波形 解：a)I d1=π21ππωω4 )(sin t td I m=π2m I(122+)≈0.2717I m I1=π π ωωπ42)()sin(21 t d t I m=2m Iπ 2143+≈0.4767I m b)I d2= π1ππωω4)(sin t td I m=πm I(122+)≈0.5434I m I 2=ππωωπ42)()sin(1t d t I m=2 2m Iπ2143+≈0.6741I m c)I d3=π2120)(πωt d I m=4 1I m I3=2 02)(21πωπt d I m=2 1I m2-5上题中如果不考虑安全裕量,问100A的晶闸管能送出的平均电流I d1、I d2、I d3各为多少？这时，相应的电流最大值I m1、I m2、I m3各为多少? 解：额定电流I T(AV)=100A的晶闸管，允许的电流有效值I =157A，由上题计算结果知 a)I m1≈4767 .0I≈329.35，I d1≈0.2717I m1≈89.48 2/16b)I m2≈6741.0I≈232.90, I d2≈0.5434I m2≈126.56c)I m3=2I=314, I d3=41
1-1 、变压器电动势旋转电动势产生的原因有什么不同其大小与哪些因素有关 答： 变压器电动势产生原因：线圈与磁场相对静止，但穿过线圈的磁通大小或方向发生变化；旋转电动势产生原因：磁通本身不随时间变化，而线圈与磁场之间有相对运动，从而使线圈中的磁链发生变化。 对于变压器电动势： d d e N dt dt e的大小与线圈匝数、磁通随时间的变化率有关。 对于旋转电动势：e Blv e 的大小与磁感应强度B，导体长度l ，相对磁场运动速度v 有关。 1-2 、磁滞损耗和涡流损耗是什么原因引起的它的大小与哪些因素有关 答： 磁滞损耗产生原因：铁磁材料在外界交变磁场作用下反复磁化时，内部磁畴必将随外界磁场变化而不停往返转向，磁畴间相互摩擦而消耗能量，引起损耗。 其大小 P n与最大磁通密度B m、交变频率 f 和材料等因素有关，即P n fB a。同时，磁滞损耗与磁滞回线所包围的面积有关，面积越大，磁滞损耗也就越大。 涡流损耗产生原因：铁芯中磁通发生交变时根据电磁感应定律，铁芯中会感应涡流状的电动势并产生电流，即涡流。涡流在铁芯中流通时，会产生损耗，就称为涡流损耗。 其大小 P w与铁芯中的磁通密度幅值B m，磁通的交变频率 f 、硅钢片厚度 d 和硅钢片电阻率 等因素有关，即 P w f 2 B m2d 2 。 1-3 、如何将e N d 和 e Blv 两个形式不同的公式统一起来dt 答： 匝数 N为1、有效长度为l ，线圈宽度为 b 的线圈在恒定磁场中以速度v 运动时，由电磁感应定律可得： e N d d B l d lB dx lB ( v) Blv x b dt dt x dt 1-4 、电机和变压器的磁路通常采用什么材料制成这些材料各具有哪些主要特征 答：