电机与拖动-(许晓峰-)-课后标准答案

自测题（一）填空题：1. 同步发电机的短路特性为一直线，这是因为在短路时电机的磁路。

2. 同步发电机正常情况下并车采用，事故状态下并车采用。

3. 同步调相机又称为。

实际上就是一台运行的同步电动机，通常工作于状态。

4. 同步发电机带负载时，如0o<Ψ<90o，则电枢反应磁动势F a可分解为F ad= ，F aq= 。

其中F ad电枢反应的性质为，F aq电枢反应的性质为。

5. 同步发电机与无穷大电网并联运行，过励时向电网输出无功功率，欠励时向电网输出性无功功率。

6. 一台汽轮发电机并联于无穷大电网运行，欲增加有功功率输出，应，欲增加感性无功功率输出，应。

（填如何调节）7. 汽轮发电机气隙增大时，则同步电抗X t，电压调整率∆U ，电机制造成本，增加静态稳定性能。

8. 当同步电机作发电机运行时，在相位上，超前于；作电动机运行时，滞后于。

（二）判断题：1. 凸极同步发电机由于其电磁功率中包括磁阻功率，即使该电机失去励磁，仍可能稳定运行。

（）2. 采用同步电动机拖动机械负载，可以改善电网的功率因数，为吸收容性无功功率，同步电动机通常工作于过励状态。

（）3. 同步发电机过励运行较欠励运行稳定，满载运行较轻载运行稳定。

（）4. 同步发电机采用准同期法并车，当其他条件已满足，只有频率不同时，调节发电机的转速，使其频率与电网频率相等时，合上并联开关，即可并车成功。

（）5. 汽轮同步发电机与无穷大电网并联运行，只调节气门开度，既可改变有功功率又可改变无功功率输出。

（）（三）选择题：1. 同步发电机带容性负载时，其调整特性是一条：（）①上升的曲线；②水平直线；③下降的曲线。

2. 同步发电机的V形曲线在其欠励时有一不稳定区域，而对同步电动机的V形曲线，这一不稳定区应该在（）区域。

①I f>I f0；②I f=I f0；③I f<I f0。

3. 工作于过励状态的同步调相机，其电枢反应主要是：（）①交轴电枢反应；②去磁的直轴电枢反应；③增磁的直轴电枢反应。

第三章变压器3.1 变压器是怎样实现变压的？为什么能变电压，而不能变频率？3.2 变压器铁心的作用是什么？为什么要用0.35mm厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成？3.3 变压器一次绕组若接在直流电源上，二次侧会有稳定的直流电压吗，为什么？3.4 变压器有哪些主要部件，其功能是什么？3.5 变压器二次额定电压是怎样定义的？3.6 双绕组变压器一、二次侧的额定容量为什么按相等进行设计？3.7 一台380/220V的单相变压器，如不慎将380V加在低压绕组上，会产生什么现象？3.8 为什么要把变压器的磁通分成主磁通和漏磁通，它们有哪些区别？并指出空载和负载时产生各磁通的磁动势？3.9 变压器空载电流的性质和作用如何，其大小与哪些因素有关？3.11 一台220/110V的单相变压器,试分析当高压侧加220V电压时，空载电流i0呈何波形？加110V时又呈何波形？若110V加到低压侧，此时i0又呈何波形？3.12 当变压器一次绕组匝数比设计值减少而其他条件不变时，铁心饱和程度、空载电流大小、铁损耗、二次侧感应电动势和变比都将如何变化？3.13 一台频率为60H z的变压器接在50H z的电源上运行，其他条件都不变，问主磁通、空载电流、铁损耗和漏抗有何变化？为什么？3.14 变压器的励磁电抗和漏电抗各对应于什么磁通，对已制成的变压器，它们是否是常数？当电源电压降至额定值的一半时，它们如何变化？这两个电抗大好还是小好，为什么？并比较这两个电抗的大小。

3.15 一台220/110V的单相变压器，变比k=N1/N2=2，能否一次绕组用2匝，二次绕组用1匝，为什么？3.16 变压器运行时电源电压降低，试分析对变压器铁心饱和程度、励磁电流、励磁阻抗和铁损耗有何影响？3.17 变压器制造时：①叠片松散、片数不足；②接缝增大；③片间绝缘损伤。

试分析以上几种情况对变压器铁心饱和程度、励磁电流和铁损耗有何影响？3.18 变压器负载时，一、二次绕组各有哪些电动势或电压降，它们产生的原因是什么？并写出电动势平衡方程式。

第一章作业解答参考1—8．解：)(630230101453A U P I N N N =⨯==)(1619.0145KW P P NN===ηλ 1—20．解：（1）U V n a pN E a <=⨯⨯⨯⨯==)(186150001.0160372260φ 是电动机状态。

∴（2）)(46.163208.0186220A R E U I a a a =-=-=)(63.19315002604.30)(4.3046.163186m N P T KW I E P M a a M ⋅=⨯⨯⨯=Ω==⨯==π （3）)(6.5208.046.16322KW R I p a a cua =⨯==)(79.292403624.30)(366.54.3021KW p p P P KW p P P Fa M cua M =--=--==+=+=Ω%823679.2912===P P η 1—23．解：（1）)(112.54300014.326010172603m N n P P T N N N N N ⋅=⨯⨯⨯⨯=⨯=Ω=π%2.82942201017)(812.557.1112.54)(7.1344014.32608.2)316.08.2220(26030'00000=⨯⨯==⋅=+=+=⋅=⨯⨯⨯⨯⨯-=⨯=Ω=N N N N N a a M I U P m N T T T m N n I E P T ηπ（2）N e e C C Φ=Φ∴0忽略电枢反应影响， 恒定。

0'0Φ-=e a a N C R I U n ， 0636,03440316.08.22200=⨯-=Φe C)min (34590636.022000r C U n e N ==Φ=（3） Φ=Φe M C C 55.9)min (27860636.0)15.0316.0(89.91220)()(89.910636.055.9812.55r C R R I U n I T T A C T I e a a N a Z M a =+⨯-=Φ+-=→==⨯=Φ=Ω不变不变，第二章 习题解答参考2—6．解：（1）T T T n C C R R C U n Nm e a N e N 64.1115819.055.94.006.01158202-=⨯+-='-=Φ+-Φ=Ωβ （2）T T T n C C R C U n N m e a N e 21.057921.019.011002-=-=-'=Φ-Φ=β （3）T T T n C C R C U n m e a e N 35.0146717.006.015.022002-=-=''-''=Φ-Φ=β 19.0=ΦN e C N Φ=Φ8.0 15.019.08.0=⨯=Φ∴e C2N m e C C Φ=()255.9N e C Φ=219.055.9⨯=0.28 2Φm e C C =17.028.08.02=⨯2—16．解：（1）[]V R I U E a N N a 20425.064220=⨯-=-=[]A R R E U I Z a a N a 84.67625.0204220max -=+--=---=29.0700204==-=ΦN a N N N e n R I U C 76.229.055.955.9=⨯=Φ=ΦN e N m C C[]m N I C T anax N m ⋅-=-⨯=Φ=23.187)84.67(76.2max停机时 n=0 0=Φ=n C E N e a[]A R R U I Z a N a 2.35625.0220-=+-=+-=[]m N I C T a N m ⋅-=-⨯=Φ=15.97)2.35(76.2此时反抗性负载 []m N I C T N N m Z⋅-=⨯-=Φ-='64.1766476.2 由于 T T Z>' 故系统不会反向起动。

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。

电机原理与电力拖动课后参考答案第一章2．在直流电机中，为什么要用电刷和换向器，它们起到什么作用？答：在直流发电机中，电刷和换向器起到整流的作用，将电枢绕组中的交流电整流成出线端的直流电。

直流电动机中，起到逆变的作用，将端口的输入的直流电变成电枢绕组中的交变电流。

2．直流发电机是如何发出直流电的？如果没有换向器，直流发电机能否发出直流电？答：直流发电机电枢绕组内的感应电动势实为交变电动势(如题图2-3所示瞬间以导体a为例)，电枢绕组的a导体处于N极底下，由“右手发电机”定则判得电动势方向为⊙，转半圈后，处于S极下，电动势方向变为⊕，再转半圈，又回到原来位置，电动势又为⊙。

，它通过换向装置后，才把电枢绕组的交流变为外电路的直流。

换向装置的结构特点是电枢绕组尽管旋转，而A、B电刷固定不转（电刷与磁极相对静止），且A刷恒与N极下导体相连，B刷恒与S 极底下导体相连），则由A刷引出的电动势方向恒为⊙（流出），若定义为正极，则Ｂ刷引出的电动势方向恒为⊕(流入)，为负极，因此，由Ａ，Ｂ两刷得到的就是直流。

由上分析可知，由于内电路的交流是通过换向装置u后才变为外电路的直流，故没有换向装置就不行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，那么换向器有什么作用呢？答：直流电动机中，换向法把电刷两端的直流电压转换为电枢内的交流电，以使电枢无论旋转到N极下，还是S极下，都能产生同一方向的电磁转矩。

6.直流电机磁路包括哪几部分?磁路未饱和时，励磁磁通势生要消耗在哪一部分?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。

12. 已知某直流电动机铭牌数据如下：额定功率，额定电压UN=，额定转速nN=1500r/min，额定效率。

第三章直流电机3-l．直流电机中为何要用电刷和换向器，它们有何作用？答：在换向器的表面压着电刷，使旋转的电枢绕组与静止的外电路相通，其作用是将直流电动机输人的直流电流转换成电枢绕组内的交变电流，进而产生恒定方向的电磁转矩，或是将直流发电机电枢绕组中的交变电动势转换成输出的直流电压。

3-2．简述直流电动机的工作原理。

答：工作原理：当直流电动机电枢绕组接至电源上时，根据电磁力定律，载流导体在磁场中受电磁力的作用，产生了一个转矩，在转矩的作用下，电枢便按逆时针方向旋转起来。

3-3．直流电动机的励磁方式有哪几种？画出其电路。

按励磁方式分为有（1）他励；（2）并励；（3）串励；（4）复励等四种，如图3－7所示。

3-4．阐明直流电动机电磁转矩和电枢电动势公式T＝Ct φIa、Ea＝Ceφn中各物理量的函义。

答：T＝Ct φIa式中 CT—与电动机结构有关的常数；φ一每极磁通（Wb）Ia一电枢电流（A）；T一电磁转矩（N·m）。

E a ＝Ceφn式中 P一电动机轴上输出功率（kw）；n一电动机转速（r／min）；T—电动机电磁转矩（N·m）。

3-5．直流电动机电枢电动势为何称为反电动势？答：直流电动机电枢电动势的方向与电枢电流的方向相反，因而称为反电动势。

3-6．试写出直流电动机的基本方程式，它们的物理意义各是什么？答：U=Ea +IaRa（3－4）式中 U—电枢电压（V）Ia—电枢电流（A）Ra—电枢电阻（Ω）3-7．何为直流电动机的机械特性，写出他励直流电动机的机械特性方程式。

答：直流电动机的机械特性：是在稳定运行情况下，电动机的转速与电磁转矩之间的关系，即n=f(T)。

机械特性方程式3-8．何为直流电动机的固有机械特性与人为机械特性？答：当他励直流电动机的电源电压、磁通为额定值，电枢回路未接附加电阻Rpa 时的机械特性称为固有机械特性。

人为机械特性：人为地改变电动机气隙磁通φ、电源电压U和电枢回路串联电阻Rpa等参数，获得的机械特性。

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。

32. 一直流电动机，已知P N= 13kw，U N =220V，n N =1500r/min，=0.85,求额定电流I N。

解：电动机P N二U N I N *，故-uP N =2：100,=69.5.p 90 x 103解：发电机P N二U N I N , 故l N旦二------------- —391-.3一直流电动机，已知P N =90kw，U N =230V，n” =1450r/min，=0.89,求额定电流I N。

U N 2307•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。

第一章 直流电动机1.6 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 1.7 答：感应电动势（参见图1.3）。

电刷两端得到总的感应电动势为零。

1.8 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。

1.14 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。

1.15 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。

1.16 解：额定电流：AA UPI NN N48.4323010103=⨯==额定负载时的输入功率：kW kW NNP P 76.1185.0101===η1.17 解：额定负载时的输入功率：图1.3 题1.7图kW kW N N P P 48.2083.0171===η额定电流：1.18 解：（1）绕组节距计算41515424222121=-=-====-=±=y y p Z y y y y kε（2）绕组展开图如图1.4所示（采用右行短距绕组）（3）并联支路数如下：422===a ，p a54141921=+=±=εp Z y1.19解：（1）绕组节距计算54141921=+=±=εp Z y45992119112=-=-==-=-==y y y y p K y k图1.4 题1.18图（2）绕组展开图如图1.5所示（采用左行长距绕组） （3）并联支路数如下：22=a1.20 解：（1）n=1500r/min 时V V a pN nn e a C E 20915001.2360398360102=⨯⨯⨯⨯⨯===-ΦΦ（2）n=500r/min 时V V a pN nn e a C E 65.695001.2360398360102=⨯⨯⨯⨯⨯===-ΦΦ1.21 解：（1）电枢绕组为单叠绕组 a=3m N m N a pN I I C T a a T em ⋅=⋅⨯⨯⨯⨯⨯⨯=Φ=Φ=-31.13101.2314.3239832102π（2）电枢绕组为单波绕组 a=1m N m N a pN I I C T a a T em ⋅=⋅⨯⨯⨯⨯⨯⨯=Φ=Φ=-93.39101.2114.3239832102π图1.5 题1.19图（2）电枢电动势1.23 解：（1）发电机运行时电枢电动势:又所以励磁电流:（2）电动机运行时电枢电动势：所以励磁电流:因为所以得1.24解：（1）额定负载时电枢电动势：因为额定负载时电磁功率：所以额定负载时输出功率：所以额定负载时输出转矩为（2）励磁电流所以输入功率：所以额定效率：1.25 解：（1）额定负载时电枢电动势：额定负载时电磁转矩：额定负载时电磁功率：额定励磁电流：（2）电源电压降为U=160V时的励磁电流所以电枢电动势：电枢电磁功率：对应电磁转矩：1.26 解：（1）电枢电动势：电枢电流Ia=20A时，所以由磁路不饱合，所以（2）电枢电流Ia=20A时，电磁功率电磁转矩：。

12.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? 答：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，换向极极性和电枢要进入的主磁极极性相同；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。

换向极绕组与电枢绕组相串联的原因是：使随着电枢磁场的变化，换向极磁场也随之变化，即任何负载情况下都能抵消电枢反应的影响。

3.试比较他励和并励直流发电机的外特性有何不同。

并说明影响曲线形状的因素。

答：并励直流发电机的外特性比他励软。

他励：影响因素有两个①随着Ia增加，I aRa增加，使U下降；②随着Ia增加，电枢反应附加去磁作用增强，使磁通Φ减少，电枢电动势Ea减少，最后使U下降。

并励：影响因素有三个①随着Ia增加，IaRa增加，使U下降；②随着Ia增加，电枢反应附加去磁作用增强，使磁通Φ减少，电枢电动势Ea减少，最后使端电压U下降；③而端电压U下降，又使If下降，磁通Φ下降，电枢电动势Ea进一步减少，端电压U进一步下降。

4.一台并励直流发电机并联于电网上，若原动机停止供给机械能，将发电机过渡到电动机状态工作，此时电磁转矩方向是否改变？旋转方向是否改变？答：电磁转矩方向改变，电机旋转方向不变。

22何谓电动机的充分利用？答：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，还是调速过程中处在不同转速下运行，其电枢电流都等于额定值。

31. 为什么变压器的空载损耗可近似看成铁损耗，而短路损耗可近似看成铜损耗？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。