第二部分(直流电机的电力拖动-思考题与习题)Word版

思考题与习题3-1试分别就发电机和电动机两种工作状态说明直流电机的换向器和电刷所起的作用。

3-2在直流发电机中，为了把交流电动势转变成直流电压而采用了换向器装置。

但在直流电动机中，加在电刷两端的电压已是直流电压，那么换向器有什么用呢?3-3在直流电机负载运行时是否一定同时存在感应电势和电磁转矩?为什么?3-4直流电机的主要结构部件有哪些?它们各起什么作用?3-5电枢绕组元件的跨距的大小为什么要等于或接近于一个极距？大于或小于一个极距，对电磁转矩和电枢电势有什么影响?3-6何谓主磁通？何谓漏磁通?漏磁通的大小与哪些因素有关?3-7直流电机的磁化曲线有什么特点？3-8什么叫电枢反应？电枢磁势对气隙磁场有哪些影响?3-9一台四极单叠绕组的直流电机，(1)如果取出相邻的两组电刷，只用另外剩下的两组电刷是否可以？对电机的性能有何影响?端电压有何变化？如用额定电压的百分比表示，此时发电机能供给多大的负载?(2)如有一元件断线，电刷间的电压有何变化?电流有何变化？(3)若只用相对的两组电刷是否能够运行?(4)若有一磁极失磁，将会产生什么后果?3-10某一直流电机的电枢绕组为单叠绕组，数据为：z＝K＝S＝24，2p＝4，试画出绕组展开图和相应的并联支路图。

3-11某一直流电机的电枢绕组为单叠绕组，数据为：z＝K＝S＝16，2p＝4，试画出绕组展开图和相应的并联支路图。

3-12直流发电机的感应电动势与哪些因素有关？若一台直流发电机的空载电动势是230V，试问在下列情况下电动势的变化如何？（1）磁通减少10％，（2）励磁电流减少10％；（3）磁通不变，速度增加20％，（4）磁通减少10％，同时速度增加20％。

3-13试述并激直流发电机的自激过程和自激条件？3-14 试解释他激和并激发电机的外特性为什么是一条下倾的曲线？3-15为什么电机的效率随输出功率不同而变化?负载时直流电机中有哪些损耗?是什么原因引起的？为什么铁耗和机械损耗可看成是不变损耗?3-16什么叫电磁功率?试从电磁功率的角度来阐述直流电机的机电能量转换过程。

《电机及拖动基础》思考题与习题解答《电机及拖动基础》（3版）浙江机电职业技术学院胡幸鸣主编思考题与习题解答第⼀章直流电机1-1 在直流电机中，电刷之间的电动势与电枢绕组某⼀根导体中的感应电动势有何不同？解：前者是⽅向不变的直流电动势，后者是交变电动势；前者由多个电枢元件（线圈）串联⽽成，电动势相对后者的绝对值要⼤。

1-2 如果将电枢绕组装在定⼦上，磁极装在转⼦上，则换向器和电刷应怎样放置，才能作直流电机运⾏？解：换向器放置在定⼦上，电刷放置在转⼦上，才能作直流电机运⾏1-3 直流发电机和直流电动机中的电磁转矩T 有何区别？它们是怎样产⽣的？⽽直流发电机和直流电动机中的电枢电动势，a E ⼜有何区别？它们⼜是怎样产⽣的？解：直流发电机的电磁转矩T 是制动性质的，直流电动机的电磁转矩T 是驱（拖）动性质的，它们都是由载流导体在磁场中受到的电磁⼒，形成了电磁转矩；直流发电机的电枢电动势E a ⼤于电枢端电压U ，直流电动机的电枢电动势E a ⼩于电枢端电压U ，电枢电动势E a 都是运动导体切割磁场感应产⽣的。

1-4 直流电机有哪些主要部件？各起什么作⽤？解：直流电机的主要部件有定⼦：主磁极（产⽣主极磁场）、机座（机械⽀撑和导磁作⽤）、换向极（改善换向）、电刷（导⼊或导出电量）；转⼦：电枢铁⼼（磁路的⼀部分，外圆槽中安放电枢绕组）、电枢绕组（感应电动势，流过电流，产⽣电磁转矩，实现机电能量转换）、换向器（与电刷⼀起，整流或逆变）1-5 直流电机⾥的换向器在发电机和电动机中各起什么作⽤？解：换向器与电刷滑动接触，在直流发电机中起整流作⽤，即把线圈（元件）内的交变电整流成为电刷间⽅向不变的直流电。

在直流电动机中起逆变作⽤，即把电刷间的直流电逆变成线圈（元件）内的交变电，以保证电动机能向同⼀个⽅向旋转。

1-6 ⼀台直流发电机，min,/1450,230,145r n V U kW P N N N ==-求该发电机额定电流。

电机与拖动（第2版）续表 耐热等级 原标志 绝缘材料200QY 型漆包线绝缘、聚酰亚胺薄膜、聚四氟乙烯薄膜、聚酰亚胺层压玻璃布板、石英、陶瓷及玻璃等 220NHM 绝缘纸 250 玻璃丝带一般电机多用E 级或B 级绝缘，如国产Y 系列异步电机为B 级绝缘。

一些有特殊耐热要求的电机（如起重及冶金用电动机），常采用F 级或H 级绝缘。

电机和变压器都是通过磁感应原理工作的。

在变压器中主要是变化的电流产生变化的磁通（电生磁—右手定则），在绕组中感应成变化的电动势，从而产生电流（磁变生电—楞次定律）；而在电机中主要是变化的电流产生变化的磁通（电生磁—右手螺旋定则），导体切割磁力线感应出电动势，产生电流（磁生电—右手定则），流过电流的导体在磁场中受到电磁力的作用（电磁生力—左手定则），因此电机和变压器的工作原理就是电和磁的相互作用关系。

电机和变压器在运行时总会产生损耗。

磁滞损耗和涡流损耗之和称为铁耗。

磁滞损耗是变压器或电机磁路的铁磁性材料处于交变的磁场中，其内部的磁畴不断变化方向，摩擦产生的损耗；磁滞损耗与磁通交变的频率成正比，与磁感应强度Bm 的α次方成正比。

而涡流损耗是因为交变的磁通在铁芯中产生的感应电动势，形成的环流产生的损耗。

为了减少磁滞损耗，一般采用软磁材料如硅钢片或铸铁铸钢作为电机或变压器的铁芯或基座；而为了减少涡流损耗，一般采用电阻率较大的硅钢片做铁芯，并采用由许多硅钢片叠压起来的铁芯以减少涡流，所以电机或变压器的铁芯一般为0.35或0.5mm 厚的硅钢片。

绝缘材料是保证电机正常工作必不可少的重要物质。

绝缘材料的耐压及耐热等级直接决定了电机的额定电压及额定电流的高低。

常用的Y 系列电机选用的是B 级绝缘材料。

1．图1-11所示为电机中的一个线圈，只考虑ab 、cd 有效边，在图1-11所示的磁场和线圈电流及旋转方向下，分析ab 、cd 导体的受力方向。

2．说明铁芯中的磁滞损耗和涡流损耗产生的原因，并思考如何减少铁耗。

第一章 直流电机1-3 直流发电机和直流电动机中的电磁转矩T 有何区别？它们是怎样产生的？而直流发电机和直流电动机中的电枢电动势，a E 又有何区别？它们又是怎样产生的？解：直流发电机的电磁转矩T 是制动性质的，直流电动机的电磁转矩T 是驱（拖）动性质的，它们都是由载流导体在磁场中受到的电磁力，形成了电磁转矩；直流发电机的电枢电动势E a 大于电枢端电压U ，直流电动机的电枢电动势E a 小于电枢端电压U ，电枢电动势E a 都是运动导体切割磁场感应产生的。

1-4 直流电机有哪些主要部件？各起什么作用？解：直流电机的主要部件有定子：主磁极（产生主极磁场）、机座（机械支撑和导磁作用）、换向极（改善换向）、电刷（导入或导出电量）；转子：电枢铁心（磁路的一部分，外圆槽中安放电枢绕组）、电枢绕组（感应电动势，流过电流，产生电磁转矩，实现机电能量转换）、换向器（与电刷一起，整流或逆变）1-5 直流电机里的换向器在发电机和电动机中各起什么作用？解：换向器与电刷滑动接触，在直流发电机中起整流作用，即把线圈（元件）内的交变电整流成为电刷间方向不变的直流电。

在直流电动机中起逆变作用，即把电刷间的直流电逆变成线圈（元件）内的交变电，以保证电动机能向一个方向旋转。

1-6 一台Z2型直流发电机，m in,/1450,230,145r n V U kW P N N N ==-求该发电机额定电流。

解： A U P I N N N 43.630230101453=⨯== 1-7 一台Z2型直流电动机，m in,/1500%,90,220,160r n V U kW P N N N N ===-η求该额定电流是多少？解： A U P I N N N N 08.8089.022*******=⨯⨯==η 1-12 如何判断直流电机是发电机运行还是电动机运行？它们的电磁转矩、电枢电动势、电枢电流、端电压的方向有何不同？解：用E a 与U 的关系来判断：直流发电机的E a >U ，电枢电流I a 与电枢电动势E a 同方向，电磁转矩T 是制动性质的(方向与转向n 相反)，电流是流到电压U 的正端；直流电动机的U > E a ，电枢电流I a 与电枢电动势E a 反方向，电磁转矩T 是驱动性质的(方向与转向n 相同)，电流是从电压U 的正端流出的。

复习题与思考题第1章 电与磁1-1 铁磁材料具有哪三种性质？1-2 为什么通电线圈套在铁心上，它所产生的磁通会显著增加？1-3 铁磁材料在交变磁化时，为什么会产生磁滞和涡流损耗？直流电磁铁的铁心为什 么是由整块铸铁制成？1-4 标出图1-1中通电导体Ａ、Ｂ和通电导体C 所受电磁力的方向。

1-5 应用右手定则，确定图1-2中的感应电势方向，导体运动方向或磁场方向（图中箭头表示导体运功方向， 表示感应电势方向）。

1-6 什么是自感？如何确定自感电势的方、向？在如图1-3所示的电路中，绘出开关K 闭合时自感电势的方向和开关打开时自感电势的方向。

1-7 交、直流接触器有什么不同点？1-8 交流接触器接到相同电压的直流电源上会 出现什么现象？1-9 交流接触器为什么要用短路环？1-10 交流接触器铁心为什么要用硅钢片叠成？1-11 交流接触器铁心卡住为什么会烧线圈？第2章 变压器2-1 变压器中主磁通和漏磁通的性质和作用有什么不同?在分析变压器时是怎样反映它们的作用的?2-2 感应电势的量值与哪些因素有关?励磁阻抗Z m 的物理意义如何? X m 的大小与哪些因素有关?2-3 额定电压为110／24V 变压器，若将原边绕组错接于220V 交流电源上，其结果如何?若将220／24V 的变压器接于110V 交流电源上，其结果又将如何?2-4 额定频率为50Hz 的变压器接于频率为60Hz 的额定电压上，以及额定频率为60Hz 的变压器接于频率为50Hz 的额定电压上，将对变压器运行带来什么影响? 50Hz 和60Hz 的变压器能通用吗?(c) (d) 图1-2 题1-5图 (a) (b) 图1-3 题1-6图 图1-1 题1-4图2-5 一台额定电压为220/110V 的变压器，原副边绕组匝数N 1、N 2分别为2000和1000，若为节省铜线，将匝数改为400和200，是否可以？2-6 变压器负载运行时引起副边端电压变化的原因是什么?副边电压变化率的大小与这些因素有何关系?当副边带什么性质负载时有可能使电压变化率为零?2-7 根据图2-4所示的简化等效电路图，列出电压平衡方程式，并分别画出感性及容性负载时的相量图。

电机与拖动第二版思考题及答案
1、什么叫变压器的并联运行?变压器并联运行必须满足哪些条件?
答：变压器并联运行是指儿台三相变压器的高压绕组及低压绕组分别连接到高压电源及低压电源母线上，共同向负载供电的运行方式。

并联条件为:变压器变比相同，即一、二次电压分别相等。

连接
组别相同。

短路阻抗应相等。

各变压器容量比不超过三比一。

2、自耦变压器的结构特点是什么?使用自耦变压器的注意事项有哪些?
答：自耦变压器把一二次绕组合二为一，使二次绕组成为一次绕组的一部分，一二次绕组之间除了有磁的耦合外还有电的联系。

使用自耦变压器的注意事项：一二次绕组公共端要接中性线，不能用作照明安全变压器或其他要求安全隔离的电源。

3、电流互感器的作用是什么。

能否在直流电路中使用,为什么?
答:电流互感器的作用是将交流大电流按比例变换为小电流便于
测量与控制。

交流电流互感器不能在直流电路中使用，因为设计的工作状态不同，阻抗也不同。

4、电压互感器的作用是什么?能否在测最直流电压时使用?
答:电压互感器的作用是将交流高电压按比例变换为低电压便于
测量与控制。

电压互感器不能在直流电路中使用，因为电压互感器也是变压器，x=2nfL，直流电f=O，x=0，阻抗很小，电流将很大，电压互感器会
烧毁。

变压器部分习題与鮮答1、为了得到正弦感应电势，当铁心不饱和吋，空载电流各成何种波形？为什么？答：为了得到正弦感应电势，根据E = -W业知，就必须使磁通也是正弦量，当铁心dt不饱和时0*/()，故，此时空载电流也是正弦变化量，即呈正弦波。

当铁心饱和时，空载电流比磁通变化大，此时空载电流呈尖顶波形。

2、为什么对以把变压器的空载损耗近似看成是铁耗，而把短路损耗看成是铜耗？变压器实际负载时实际的铁耗和铜耗与空载损耗和短路损耗有无区别？为什么？答：因为空载时电流很小，在空载损耗屮铁耗占绝大多数，所以空载损耗近似看成铁耗。

而短路吋，短路电压很低，因而磁通很小，铁耗也很小，短路损耗中铜耗占绝大多数，所以近似把短路损耗看成铜耗。

实际负载时铁耗和铜耗与空载时的铁耗和铜耗有差别，因为后一个是包含有其它损耗。

3、变压器的其它条件不变，仅将原、副边线圈匝数变化±10%,试问对兀”和无川的影响怎样？如果仅将外施电压变化±10%,其影响怎样？如果仅将频率变化±10%,其影响又怎样？答：因为心=2〃w2 » £ = 4.44用0” - U ,所以当原、副边匝数变化土10% 吋，兀w变化±20%。

由于w变化±10%,而U不变，使0”变化不10%。

又因为Xm = 2/tf w2磁通0”变化±10%时于饱和影响，A加变化土k%,所以兀”的变化大于±20%。

将外施电压变化± 10%时，0”也将变化干10%,使兀⑹不变，Xm的变化大于刁10%。

这是因为0〃”变化+10%,由于磁路饱和影响，变化大于+10%0如果将频率变化±10%, oc /,所以兀2变化±10%,而f变化±10%，则因为U不变，使0,”变化+10%o同样使兀加的变化大于±10%。

4、一台变压器，原设计频率为50赫兹，现将它接到60赫兹的电网上运行，额定电压不变。

第二章 直流电机的电力拖动2-1 一台他励直流电动机的额定数据为： N P =54 kW ，N U =220 V ，N I =270 A ， N n =1150 r /min 。

估算额定运行时的aN E ，再计算N e C Φ、N T 、0n ，最后画出固有机械特性。

解： 估算额定运行时的 V 20922095.095.0=⨯==N aN U Emin)/r /(V 182.01150209===ΦN aN N e n E C N.m 29.469270182.055.955.9=⨯⨯=Φ=Φ=N N e N N T N I C I C Tr/min 1209182.02200==Φ=N e N C U n 在n -T 直角坐标系中过点A （1209，0）和点B （1150，469.29）作直线，该直线就是他励直流电动机的固有机械特性，如题2-1图所示。

2-2 一台他励直流电动机的额定数据为：N P =7.5 kW ，N U = 220 V ，N I =40 A ，N n =1 000 r /min ，a R =0.5 Ω。

拖动L T =0. 5N T 恒转矩负载运行时电动机的转速及电枢电流是多大?解： V 200405.0220=⨯-=-=Φ=N a N N N e aN I R U n C En /(r/min)1209 1150 T/N.m469.29 题2-1图1V/r.min 2.01000200-===ΦN aN N e n E C r/min 11002.02200==Φ=N e N C U n 由a N T I C T Φ=可知，当L T =0.5N T 时，A 20405.05.0=⨯==N a I Ir/min 10505011002.0205.0110000=-=⨯-=Φ-=∆-=a N e a I C R n n n n2-3 写出题2-3图所示各种情况下系统的运动方程，并说明系统的运行状态。

第一章 直流电机1-3 直流发电机和直流电动机中的电磁转矩T 有何区别？它们是怎样产生的？而直流发电机和直流电动机中的电枢电动势，a E 又有何区别？它们又是怎样产生的？解：直流发电机的电磁转矩T 是制动性质的，直流电动机的电磁转矩T 是驱（拖）动性质的，它们都是由载流导体在磁场中受到的电磁力，形成了电磁转矩；直流发电机的电枢电动势E a 大于电枢端电压U ，直流电动机的电枢电动势E a 小于电枢端电压U ，电枢电动势E a 都是运动导体切割磁场感应产生的。

1-4 直流电机有哪些主要部件？各起什么作用？解：直流电机的主要部件有定子：主磁极（产生主极磁场）、机座（机械支撑和导磁作用）、换向极（改善换向）、电刷（导入或导出电量）；转子：电枢铁心（磁路的一部分，外圆槽中安放电枢绕组）、电枢绕组（感应电动势，流过电流，产生电磁转矩，实现机电能量转换）、换向器（与电刷一起，整流或逆变）1-5 直流电机里的换向器在发电机和电动机中各起什么作用？解：换向器与电刷滑动接触，在直流发电机中起整流作用，即把线圈（元件）内的交变电整流成为电刷间方向不变的直流电。

在直流电动机中起逆变作用，即把电刷间的直流电逆变成线圈（元件）内的交变电，以保证电动机能向一个方向旋转。

1-6 一台Z2型直流发电机，min,/1450,230,145r n V U kW P N N N ==-求该发电机额定电流。

解： A U P I N N N 43.630230101453=⨯== 1-7 一台Z2型直流电动机，min,/1500%,90,220,160r n V U kW P N N N N===-η求该额定电流是多少？解： A U P I N N N N 08.8089.022*******=⨯⨯==η 1-12 如何判断直流电机是发电机运行还是电动机运行？它们的电磁转矩、电枢电动势、电枢电流、端电压的方向有何不同？解：用E a 与U 的关系来判断：直流发电机的E a >U ，电枢电流I a 与电枢电动势E a 同方向，电磁转矩T 是制动性质的(方向与转向n 相反)，电流是流到电压U 的正端；直流电动机的U > E a ，电枢电流I a 与电枢电动势E a 反方向，电磁转矩T 是驱动性质的(方向与转向n 相同)，电流是从电压U 的正端流出的。

电机与拖动基础课后思考题第1章电机中的电磁学基本知识1、电机和变压器的磁路常采用什么材料制成这种材料有哪些主要特性答：磁导率高的铁磁材料；特性：磁导率高。

2、磁滞损耗和涡流损耗是什么原因引起的他们的大小与哪些因素有关答：磁滞损耗：该损耗是由于铁磁材料在交变磁场的作用下反复磁化的过程中，磁畴之间不停地互相摩擦，消耗能量，引起的损耗。

其大小与材料的磁滞损耗系数，磁场的交变频率f，磁通密度的幅值Bm的n次方，铁芯重量G有关涡流损耗：损耗是由于铁芯的磁通发生改变时，铁芯中产生感应电动势，并引起漩涡电流而引起能量损耗。

其大小与迟滞损耗因素相似，并且与材料涡流损耗系数和叠加的硅钢片厚度有关。

3、变压器电势、切割电势产生的原因各有什么不同其大小与哪些因素有关答：区别：变压器电势是由变化的磁场经过线圈感应产生的(N线圈匝数、φ磁通)切割电势是由于导线以某一速度，其速度分量与磁场正交切割稳定磁场而感应出电动势（B磁感应强度、L导体切割有效长度、v相对切割速度）4、试比较磁路和电路的相似点和不同点。

答：不同点：1磁路存在漏磁，电路中没有这说法2几乎所有介质都能连成磁路，但是电路需要特定的条件才能形成通路（如低电压不能击穿空气）3磁路为闭合回路，方向由N极出发，S极终结4电路不一定为回路，方向总是由高电势流向低电势相似点：两者在回路当中都符合基尔霍夫第一第二定律、欧姆定律。

5、什么是软磁材料什么是硬磁材料答：软磁材料磁能的储存能力低，磁滞回线较窄，且剩磁Br和矫顽力Hc都小；相对的硬磁材料对于磁能的储存能力高，剩磁Br和矫顽力Hc都小。

6、磁路的基本定律有哪些答：磁路欧姆定律、磁路基尔霍夫第一、第二定律7简述铁磁材料的磁化过程答：O→a为磁化曲线a→b→c为磁滞回线8、磁路计算的步骤是什么答：1、先将磁路进行分段2、先建立数学模型3、根据物理定律和模型列出对应的数学表达式4、联立方程求出未知量9、说明交流磁路与直流磁路的异同点答：同：都符合基尔霍夫定律异：交流磁路幅值随时间变化，具有一定频率，经过导体器件会产生磁滞损耗和涡流损耗；直流磁路幅值恒定不变，不会产生磁滞损耗和涡流损耗。

运动控制系统思考题和课后习题答案电力拖动自动控制系统-运动控制系统（阮毅陈伯时）课后答案包括思考题和课后习题第2章2-1直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？请问：调压变频，强磁变频，转子电路串成电阻变频，变频变频。

特点略。

2-2详述直流pwm变换器电路的基本结构。

答：直流pwm变换器基本结构如图，包括igbt和续流二极管。

三相交流电经过整流滤波后送往直流pwm变换器，通过改变直流pwm变换器中igbt的控制脉冲占空比，来调节直流pwm变换器输出电压大小，二极管起续流作用。

2-3直流pwm变换器输出电压的特征是什么？答：脉动直流电压。

2=4为什么直流pwm变换器-电动机系统比v-m系统能赢得更好的动态性能？请问：直流pwm变换器和晶闸管整流装置均可看做就是一阶惯性环节。

其中直流pwm变换器的时间常数ts等同于其igbt掌控脉冲周期（1/fc），而晶闸管整流装置的时间常数ts通常挑其最小失控时间的一半（1/（2mf）。

因fc通常为khz级，而f通常为工频（50或60hz）为一周内），m整流电压的脉波数，通常也不能少于20，故直流pwm变换器时间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更大，从而积极响应更慢，动态性能更好。

2=5在直流脉阔变频系统中，当电动机暂停一动时，电枢两端与否除了电压？电路中与否除了电流？为什么？请问：电枢两端除了电压，因为在直流脉阔变频系统中，电动机电枢两端电压仅依赖于直流pwm变换器的输入。

电枢电路中除了电流，因为电枢电压和电枢电阻的存有。

2-6直流pwm变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？答：为电动机提供续流通道。

若二极管断路则会使电动机在电枢电压瞬时值为零时产生过电压。

2-7直流pwm变换器的控制器频率与否越高越不好？为什么？答：不是。

因为若开关频率非常高，当给直流电动机供电时，有可能导致电枢电流还未上升至负载电流时，就已经开始下降了，从而导致平均电流总小于负载电流，电机无法运转。

习题与思考题（二）2-1 如何从运动方程式判断拖动系统是处于加速、减速或稳定运行状态?2-2 什么是直流电动机固有机械特性？什么是直流电动机人为机械特性？他励直流电动机的固有特性和各种人为特性各有何特点？2-3某电力拖动系统的传动机构如图2-24所示。

已知： n 1=2500r/min ，GD d2=8kg·m 2，n 2=1000r/min ，GD d2=25kg·m ，n 3=500r/min ， GD 32=500kg·m 2；实际负载转矩T =10kg·m ，电磁转矩T =5kg·m ，传动机构效率η=0.8，试问：(1)生产机械轴的平均加速度为多少?(2)要加装GD z 2=93kg·m 2的飞轮，以使生产机械轴的平均加速度降为4r/min/s ，此飞轮应装在哪个轴合适?2-4某他励直流电动机额定数据如下：P N =60kW, U N =22V , I N =2350A, n N =1000r/min 试求：(1)固有机械特性的表达式，并画在座标纸上；(2)50%始额定负载时的转速；(3)转速为1050r/min 时的电枢电流值。

2-5他励直流电动机额定数据同题2-4，试求，(1)电枢回路串R Ω=0.4Ω时的人为特性表达式；(2)端电压为U =110V 时的人为特性表达式；(3)磁通为Φ=0.8ΦN 时的人为特性表达式。

2-6 当提升机下放重物时：（1）要使他励电动机在低于理想空载转速下运行，应采用什么制动方法？（2）若在高于理想空载转速下运行，又应采用什么制动？制动的条件各是什么？ 2-7 试说明电动状态、能耗制动状态、回馈制动状态及反接制动状态下的能量关系。

2-8他励直流电动机额定数据同题2-4，试问：（1）如果将该机直接起动，则起动电流为多少?（2）使起动电流限制在2I N 应在电枢回路串入多大电阻?（3）如果采用降压起动且使起动电流限制为2I N 端电压应降为多少?2-9他励直流电动机保持U =U N 及Φ=ΦN 不变，增加电枢回路电阻(而T N 不变)，对起动电流及I a 稳定值各有什么影响?若R Ω不变而增加T N ，对起动电流及I a 的稳定值又各有什么影响?2-10他励直流电动机额定数据如下： P N =10kW ，U N =220V ，I N =53.4A ，n N =1500r/min ，R a =0.4Ω。

一、可以作为填空题或简答题的2-1 简述直流电动机的调速方法。

答：直流调速系统常以（调压调速）为主，必要时辅以（弱磁调速），以（扩大调速范围），实现（额定转速以上调速）。

2-2 直流调压调速主要方案有（G-M 调速系统，V-M 调速系统，直流PWM 调速系统）。

2-3 V-M 调速系统的电流脉动和断续是如何形成的？如何抑制电流脉动？11-12 答：整流器输出电压大于反电动势时，电感储能，电流上升，整流器输出电压小于反电动势时，电感放能，电流下降。

整流器输出电压为脉动电压，时而大于反电动势时而小于，从而导致了电流脉动。

当电感较小或电动机轻载时，电流上升阶段电感储能不够大，从而导致当电流下降时，电感已放能完毕、电流已衰减至零，而下一个相却尚未触发，于是形成电流断续。

2-4 看P14 图简述V-M 调速系统的最大失控时间。

14 答：t1 时刻某一对晶闸管被触发导通，触发延迟角为α1，在t2>t1 时刻，控制电压发生变化，但此时晶闸管已导通，故控制电压的变化对它已不起作用，只有等到下一个自然换向点t3 时刻到来时，控制电压才能将正在承受正电压的另一对晶闸管在触发延迟角α2 后导通。

t3-t2 即为失控时间，最大失控时间即为考虑t2=t1 时的失控时间。

2-5 简述V-M 调速系统存在的问题。

16 答：整流器晶闸管的单向导电性导致的电动机的不可逆行性。

整流器晶闸管对过电压过电流的敏感性导致的电动机的运行不可靠性。

整流器晶闸管基于对其门极的移相触发控制的可控性导致的低功率因数性。

2-6 简述不可逆PWM 变换器（无制动电流通路与有制动电流通路）各个工作状态下的导通器件和电流通路。

17-18 2-7 调速时一般以电动机的（额定转速）作为最高转速。

2-8 （调速范围）和（静差率）合称调速系统的（稳态性能指标）。

2-8 一个调速系统的调速范围，是指（在最低转速时还能满足所需静差率的转速可调范围）。

2-9 简述转速反馈控制的直流调速系统的静特性本质。

电机拖动思考题答案【篇一：电机与拖动习题答案】1 一台直流电动机的数据为:额定功率pn =25 kw ,额定电压un=220 v ,额定转速 nn =1 500 r /min,额定效率?n =86 .2 %。

试求: ( 1 )额定电流in;( 2 )额定负载时的输入功率p1n 。

解：（1）直流电动机的:额定功率 pn?unin?nin?pnun?n25?103??131.83a 220?0.862（2） p1n?pn?n?25?29kw 0.8621 .2 一台直流发电机的数据为:额定功率pn=12 kw ,额定电压un=230 v ,额定转速 nn=1 450 r /min,额定效率?n=83 .5 %。

试求: ( 1 )额定电流in;( 2 )额定负载时的输入功率p1n 。

解：（1）直流发电机的:额定功率 pn?uninpn12?10352.17ain?un230（2）p1n?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。

pn?n?12?14.37kw 0.835解：（1）第一节距 y1?z2225,为短距绕组。

2p44y?yk?1单叠绕组的合成节距及换向器节距均为1,即第二节距y2?y1?y?5?1?4(2) 并联支路数等于磁极数,为4。

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 ea=29?10=290v ;每一条支路的电阻为 r?29?0.2?5.8?,4条并联支路的电阻,即电刷间的电阻为ra?r5.8??1.45? 44当电枢绕组为单波绕组时, 绕组并联支路数为2,每一条支路串联的元件数为60, 换向器上可以放置4个电刷,至少短路4个元件,则电刷间的电动势为ea?58?10?580v每一条支路的电阻为 r?58?0.2?11.6?电刷间的电阻为 ra?1 . 6 一台直流电机,极数2 p=6 ,电枢绕组总的导体数n=400 ,电枢电流ia=10 a ,气隙每极磁通?=0 . 21 wb 。

《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 η3． 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 ⨯==3912301090U P I 3N N N7．什么叫电枢反应？电枢反应的性质与哪些因素有关？一般情况下，发电机的电枢反应性质是什么？对电动机呢?答：负载时电枢磁动势对主磁场的影响称为电枢反应. 电刷反应的性质与电刷的位置有关系。

换向器在直流电机中起什么作用（1）在直流发电机中：换向器起镇流作用, 即把电枢绕组里的交流电整流为直流电, 在正、负电刷两端输出。

（2）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直流电机的主磁极和电枢铁心都是电机磁路的组成部分，但其冲片材料一个用薄钢板另一个用硅钢片，这是为什么在直流电机中,励磁绕组装在定子的主磁极上,当励磁绕组通入直流励磁电流并保持不变时,产生的主磁通相对于主磁极是静止不变的,因此在主磁极中不会产生感应电动势和感应电流(即涡流),就不会有涡流损耗,所以主磁极材料用薄钢板。

但是转动着的电枢磁路却与主磁通之间有相对运动,于是在电枢铁心中会产生感应电动势和感应电流(即涡流),产生涡流损耗。

另外,电枢中还会产生因磁通交变形成的磁滞损耗。

为了减少电枢铁心损耗,常用而又行之有效的办法就是利用硅钢片叠装成直流电机的电枢铁心直流电机铭牌上的额定功率是指什么功率电机铭牌上的额定功率均指输出功率。

对于电动机，其额定功率是指电动机轴上输出的机械功率；对于发电机，其额定功率是指电枢绕组的输出电功率直流电机主磁路包括那几部分磁路未饱和时，励磁磁通势主要消耗在哪一部分答：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。

说明下列情况下无载电动势的变化：（1）每极磁通减少10％，其他不变；（2）励磁电流增大10％，其他不变；（3）电机转速增加20％，其他不变。

答：根据直流电机感应电动势与主磁通的大小成正比，与电机转速成正比的关系，可得出以下结论:(1)每极磁通减小10%，其他不变时，感应电动势减小10%;(2)励磁电流增大10%，其他不变时，每极磁通量增大10%，因此感应电动势增大10%;(3)电机转速增加20%，其他不变时，感应电动势增加20%。