第九章电机与拖动基础课后习题答案全解 第二版 徐建华

第一章第一章 21.解：解：NN N N I U P h ´´´=-310N N N N U kw P I h ´´=310)(A9.9085.022*******=´´=KWI U P NNN20109.9022010331=´´=´´=--24．解：．解：1）WI U P N N N 176********=´=´= 2）W P P N N N 1496085.0176001=´=´=h 3）W P P p N N 26401=-=S 4）WR I p aacu6401.08022=´==5）W R U R I p f ff f cuf 05.5458.88220222====6) W P p N ad 6.14901.0=´=7) Wp p p p p ad cu Fe m 1850=--S =+25. 解：解：1）m N r n KW P m N T N N N ×=´==×12.543000969550min)/()(9550)(2）方法一）方法一A R U I f f f 212.15.181220===A I I I f N a 69.87212.19.88=-=-=07.03000114.069.87220=´-=-=F N a a N N e n R I U CmN I C I C T aN eaTem ×=´´=F =F =62.5869.8707.055.955.9方法二方法二W P P p N N 2558170009.882201=-´=-=S =--S =++cuf cu ad Fe m p p P p p p ff a a R I R I p 22--SW 73.14145.181212.1114.069.87255822=´-´-=mN n p p p n p m N T adFe m ×=++==×5.455.955.9)(00m N TT T T T Nem×=+=+=+=62.585.412.54023）%92.86%1009.88220100017%10010)(3=´´´=´´´=N N N N I U kw P h4）min /10802036.02200r C U n E e ==F =28. 解：解：1）m N r n KW P m N T N N N ×=´==×6.1883500969550min)/()(9550)( 2）AI I I fNa2505255=-=-=841.0500078.0250440=´-=-=F N a a N N e n R I U Cm N I C I C T a N e a T em ×=´´=F =F =88.2007250841.055.955.93）min/2.523841.04400r C U n N e N ==F = 4）min/3.470250841.01.0078.02.523r I C R R C U n a N e ad a N e N =´+-=F +-F =第二章第二章15．（1）W =÷÷øöççèæ´-´=÷÷øöççèæ-=571.01.201075.11.201102121232N N N N a I P I U R 068.01450571.01.20110N a N N N e =´-=-=n R I U C f 649.055.9N e N T ==f f C C min/r 1618068.0110N e N 0===f C U nm N 04.131.20649.0N N T emN ×=´==I C T f固有特性两点坐标为：固有特性两点坐标为：A 点（min /r 1618,00em ==n T ） B 点（min /r 1450,m N 04.13N em ==×=n n T ） （2）min /r 15341.205.0068.0571.01618aN e a 0=´´-=-=I C R n n f （3）aN e a0I C R n n f -=A 5.10571.0068.0)15301618()(a N e 0a =-=-=R C n n I f 16．（1）W =÷÷øöççèæ´-´=÷÷øöççèæ-=315.07.5310107.532202121232N NN N a I P I U R0677.03000315.07.53220N a N N N e =´-=-=n R I U C f 6465.055.9N e N T ==f f C Cmin/r 32500677.0220N e N 0===f C U n 197.76465.00677.0315.02N T e a =´==f b C C Rem em 0197.73250T T n n -=-=b（2）9.526465.00677.02315.02N T e ad a '=´+=+=f b C C R Rem em '09.523250T T n n -=-=b（3） min /r 16250677.01102N e NN e a '0====f f C U C U nA5.10571.0068.0)15301618()(a Ne 0a =-=-=R C n n I fem 197.71625T n -=（4）min /r 40638.00677.0220''e a 0=´==f C U n25.118.06466.00677.0315.0''22T e a =´´==f b C C Rem 25.114063T n -=17．（1）N a N aaNst 8.15A 6.3283067.0220I R U R EUI ====-=（2）A 25.3115.2075.15.1N s t =´==I IW=-=-=64.0067.025.311220a st N st R I U R 19．V 8.20612.0110220a N N aN =´-=-=R I U EA 2751105.25.2N max -=´-=-=I IW=---=--=632.012.02758.206a max aN ad R I E R20. (1) aN e a 0I C R n n f --= 172.012008.206N aN N e ===n E C f min/r 12791723.0220N e N 0===f C U nmin/r 135********.012.01279a N e a 0-=´--=--=I C R n n f (2) aNe ada 0I C R R n n f +--=()()W=--´+-=--´+=226.012.01101723.012771500aNNe 0ad R I C n n R f21． （1）294.0685296.064220N a N N N e =´-=-=n R I U C fmin /r 76719748643.0294.0296.0294.0220a Ne aN e N aN e a0-=--=´´--=--=--=I C R C U I C R n n f f f ()()W =-´-´+´-=--´+=837.0296.0643.0294.07486852.1aNN e 0R I C n n R ad f(3) 可用串电阻方法可用串电阻方法r/min5.3425.0N =n7.1793.0803.22935.0296.07485.342ad´´´+-=R W =91.5ad R22 193.010005.054220N a N N N e =´-=-=n R I U C f843.155.9N e N T =´=f f C C m N 522.99emN ×=T(1) n 不能突变,min /r 1000N ==n n AR R n C U I ad a N N e N a 5.135.15.01000193.0220=+´-=+-=f NmI C T a N T em88.24==f(2) L T 保持不变且L em T T =稳定状态时，A 54N ==I I amin /r 580522.99843.1193.0290.1139emN 2N T e ad a N e N =´´-=+-=T C C R R C U n f f（3）原%2.84542201000012N =´==P P h%36.47542205.15410000%10021212=´´-=-=´=N ad a N I U R I P P P h或：%8.481000580%2.84N N =´==n n h h23．（1）a e ae N N I C R C U nf f -=A 2.1315.01000193.08.0220a N e N a=´´-=-=R n C U I f m N 5.1932.131193.055.98.08.0a N T em ×=´´´==I C T f（2）A5.678.0548.08.0N N T N T N a =====I C T C T I f fmin /r 12065.678.0193.05.08.0193.0220a e ae N =´´-´=-=I C R C U n ff(3) 12P P =h kW06.1210003.120610N N 2=´==n n P PkW 8514W 14850567220a N 1==´==I U P %2.81%10085.1406.12%10012=´=´=P P h24. (1) aN e aN e N I C R C Un f f -=A 345.01000193.0176a N N e a -=´-=-=R n C U I f m N 67.62)34(193.055.955.9a N e em ×-=-´´==I C T f(2) 稳态时稳态时A 54N a ==I Imin/r 772193.0545.0176ae a e N =´-=-=I C R C U n ff(3) W 950454176N 1=´==UI P W7.77166077214.325.9522=´´´=W ×=T P%2.8195047.7716%10012==´=P P h第三章第三章 4．N 2N 2N 1N 1N 33750I U I U S === A34.425.10310750A37.12353107503N231N =´´==´´=I I5. （1）此时,V 110,V 220ax A X ==U U 由于加于绕组两端的电压不变，所以m m F =F ¢不变不变磁势不变磁势不变设原边匝数为N 1 0'0'1'0101322·····=+=I I I N I N I N （2）,V 110,V 220ax A X ==U U m m F =F ¢不变不变磁势不变磁势不变0'0'01'010122·····=-=I I I N I N I N8．空载变比43.144.0310==kW===42.2219365400320202m k I U k ZW =÷øöçèæ=÷øöçèæ=35.182********33222002m k I P kRW =-=91.22112m 2m m R Z XW ===42.7353450shsh sh I U ZW===W ===02.12104.235375003sh '2122sh shsh R R R I P R W =-===57.321212sh2sh sh '2σ1σR Z X X X9．（1）W =W =´+=+=W =´÷øöçèæ+=+=+=1.604.60137.096.2872.000194.023********.0sh 2221sh 2221sh 2sh2shsh Z k X k X X R k R R RXZ(3) ()()()%97.1%10034506.004.68.0872.0188.23%),(8.0cos %9.2%10034506.004.68.0872.0188.23%),(8.0cos %586.0%1003450872.0188.23%,1cos A188.2334501080%100sin cos %2223N11N 2sh 2sh N1-=´´-´´=D ==´´+´´=D ==´´=D ==´=´+=D u u u I U X R I u 超前滞后时j j j j j b10.(1) ()W Ð=+=+=W+===´´=´==== 58.28735.315.636A47.1151000310200100035.2340031000'L sh L 2'L 3N1N 2N 1N j Z Z Z j Z k Z S I U U k W -Ð=ÐÐ==··58.2848.8258.2870310001N 1Z U I V3.38307.12.20633A2.206A48.82L 22L 121=´´=====Z I U kI I I (2) ()kW5.12558.28cos 48.8210003cos 31111=-´´´==j I U P878.0)58.28cos(cos1=-= j(3) ()()%100sin cos %100sin cos %N 12sh 2sh 1N 1221´+=´+=D U X R I U X R I u K K N j j j j b 894.096.048.0cos cos cos 12=÷øöçèæ==-tg L j j ()%2.4%10031000449.035.0894.015.048.82%=´´+´´=D u7143.047.11548.82==b %5.97%100105.125894.02.2063.3833%100cos 33122212=´´´´´=´==P I U P P j h11.(1) 66.840036000==k96.30746.85.45.7L 2'L Ð=+==j z k ZW =´´==064.09.538310563232shshN sh I p RA9.5386000310560033N 1N N 1sh =´´==U S I IW ===3.09.53832803shshsh I U ZW=-=293.02sh 2sh sh R z XW Ð=W +=+= 36.32955.8793.4564.7'L s h j Z Z Z36.328.38636.32955.8036000311-Ð=ÐÐ==··zU I NA 8.3861=I A 5802312==kI I V6.3901166.0325.58023L 22L =´=×=Z I U96.301166.006.01.0L Ð=+=j Z(2) shN 202N 0shN 2cos 1p p S p p b j b b h +++-=718.09.5388.386N 11===I I b858.096.30cos cos2==j%66.9810181056718.0858.010*******.010*********.013323332=´+´´+´´´´+´´-=h567.010561018,33shN 0m max =´´==p p b h 时%7.9810181056567.0858.010*******.010*********.013323332max=´+´´+´´´´+´´-=h或%7.982cos 2102N 0max=+-=p S p j b h第四章第四章24. 解：05.0100095010001N 1N =-=-=n n n sem N cu2P s p = ∴5%的电磁功率消耗在转子电阻上。

《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PFe=P1-PR=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：原边额定电流为副边额定电流为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：2.11 解：（1）（2）（3）计算结果说明原副边短路参数的标幺值是相等的。

（4）（5）当时，当（滞后）时，当超前时，2.12 解：（1）励磁参数计算如下：，折算到高压侧的值为：短路参数计算如下：，，（2）（3）满载及cosφ2=0.8时的效率为：（4）第三章三相变压器3.10 解：A、a同极性时电压表读数是 A、a异极性时电压表读数是3.11 解：3.13解：（1），第一台变压器先达满载设，则（2），第二台变压器先达满载设，则3.14解：（1）又，，，（2），第一台变压器先达满载设，则3.15 解：（1） =3台（2）=5台第五章三绕组变压器及其他变压器5.5解：（1）自耦变压器绕组容量为：自耦变压器额定容量为：自耦变压器传递容量为：（2）双绕组变压器的效率为自耦变压器的效率为第六章交流电机的电枢绕组及其电动势6.9 解：（1），，下图所示：，槽电动势星形图如感谢您的阅读，祝您生活愉快。

习题参考答案第一章1-5 解：cm /A 98H ,T 1002.0002.0A B ====φ（1） F=Hl=98A/cm ⨯30cm=2940A;I=F/N=2940/1000=2.94A.(2) 此时，F 总=H 铁l 铁+H δδ其中：H 铁l 铁=98A/cm ⨯29.9cm=2930.2A; H δδ=δ⨯B/μ0=0.001/(4π⨯10-7)=795.8A; 所以：F 总=2930.2+795.8=3726A1-6 解：（1）;5.199sin Z x ;1407.0200cos Z r 2005.0100Z 1111111ΩϕΩϕΩ===⨯====（2）;66.8sin Z x ;55.010cos Z r 1010100Z 1221222ΩϕΩϕΩ===⨯====1-7 解：每匝电势为：匝744884.036N ;V 4884.00022.05044.4f 44.4e m 1===⨯⨯==φ第二章2-13 解：作直线运动的总质量为：Kg 63966.128022m )1m m (2m =⨯⨯+++⨯=总 转动惯量为：222L m kg 63964D m m J ⋅=⨯==总ρ 系统折算后总转动惯量为：2M 2m L eq m kg 74.49J iJ J 2J J ⋅=+++= 总负载静转矩为：Nm 127792/D g )Hq m (T 2L =⨯⨯+= 折算后负载转矩为：Nm 710i T T L'L ==η 电动机转速加速度等于：5.95dt dv D 60i dt dn i dt dn m ===π 由运动方程的启动转矩：Nm 4.12075.9555.974.49710dt dn 55.9J T T eq 'L k =⨯+=+=第三章3-12 解：因为：n 60Np E a φ=（1）单叠：a=2；6004.02602N 230⨯⨯⨯⨯=； N=5750。

2.1.2解：(1) E 1=4.44N 1f Фm =4.44×783×50×0.0575≈9995(V) E 2=4.44N 2f Фm =4.44×18×50×0.0575≈229.77(V) (2)设.999501E =∠ ,则.110000180.01U =∠ ...11110000180.019995000.6j2.45U E Z I ︒︒+∠+∠==+ 100009995 1.991042.5276︒︒-+≈=∠∠ I 0=1.99A(3)..222229.7704185.2515.630.0029j0.001+0.05-j0.016L E I Z Z ︒︒∠==≈∠++ I 2=4185.25Ak=N 1/N 2=783/18=43.5I 1=I 2/k=4185.25/43.5=96.21(A)2.3.1解:12 6.3k=15.750.4NP NP U U === U 1NP =U 1N'2Z =k 2Z 2=15.752(0.024+j0.04)=5.59+j9.92'L Z =k 2Z L =15.752(2.4+j1.2)=595.35+j297.68'2Z +'L Z =5.59+j9.92+595.35+j297.68=601.3+j307.6=675.41∠27.09°(Ω) ''m 2e 1''m 2()=+L LZ Z Z Z Z Z Z Z +++=6+j8+(1500+j6000)675.4127.091500+j6000+601.3+j307.6︒⨯∠ =637.61∠31.8(Ω) ..11e 3641.620=637.6131.8NP U I Z ︒︒∠=∠=5.71∠-31.8°(A)...'2111NP E E U Z ==-=(6+j8)×5.71∠-31.8°-3641.62∠0° =3588.49∠-180.33°(V) .'.'22''23588.49180.33675.4127.03L I E Z Z ︒︒∠-==∠+=5.31∠-207.42°(A) =5.31∠152.58°A'22kI I ==15.75×5.31=83.63(A)I 2NP =I 2N363101.73400⨯=⨯=91(A) 由于I 2﹤I 2NP ,所以未过载。

第一章作业解答参考1—8．解：)(630230101453A U P I N N N =⨯==)(1619.0145KW P P NN===ηλ1—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 η1—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）恒定。

N e e C C Φ=Φ∴0忽略电枢反应影响，， 00'0Φ-=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=β19.0=ΦN e C N Φ=Φ8.015.019.08.0=⨯=Φ∴e C ===0.28 =2N m e C C Φ()255.9N e C Φ219.055.9⨯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 故系统不会反向起动。

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。

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tΦN 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回路，也可以说电路是电流所流经的路径。

磁路与电路之间有许多相似性，两者所遵循的基本定律相似，即KCL：在任一节点处都遵守基尔霍夫第一定律约束；KVL：在任一回路中都遵守基尔霍夫第二定律；另外，磁路与电路都有各自的欧姆定律。

习题参考答案第一章1-5 解：cm /A 98H ,T 1002.0002.0A B ====φ（1）F=Hl=98A/cm ⨯30cm=2940A;I=F/N=2940/1000=2.94A.(2) 此时，F 总=H 铁l 铁+H δδ其中：H 铁l 铁=98A/cm ⨯29.9cm=2930.2A;H δδ=δ⨯B/μ0=0.001/(4π⨯10-7)=795.8A;所以：F 总=2930.2+795.8=3726A1-6 解：（1）;5.199sin Z x ;1407.0200cos Z r 2005.0100Z 1111111ΩϕΩϕΩ===⨯====（2）;66.8sin Z x ;55.010cos Z r 1010100Z 1221222ΩϕΩϕΩ===⨯====1-7 解：每匝电势为：匝744884.036N ;V 4884.00022.05044.4f 44.4e m 1===⨯⨯==φ第二章2-13 解：作直线运动的总质量为：Kg63966.128022m )1m m (2m =⨯⨯+++⨯=总转动惯量为：222L m kg 63964D m m J ⋅=⨯==总ρ系统折算后总转动惯量为：2M 2mL eq m kg 74.49J iJ J 2J J ⋅=+++=总负载静转矩为：Nm127792/D g )Hq m (T 2L =⨯⨯+=折算后负载转矩为：Nm 710i T T L'L ==η电动机转速加速度等于：5.95dtdv D 60i dt dn i dt dn m ===π由运动方程的启动转矩：Nm4.12075.9555.974.49710dt dn 55.9J T T eq 'L k =⨯+=+=第三章3-12 解：因为：n 60NpE a φ=（1）单叠：a=2；； N=5750。

6004.02602N 230⨯⨯⨯⨯=（2）单波：a=1；； N=2875。

第一章1. 1 一台直流电动机的数据为:额定功率P，v =25kW,额定电压“N =220 V ,额定转速n N =1 500 r/min,额定效率〃川=86 .2 %。

试求：(1 )额定电流几；额定负载时的输入功率片“。

斛：(1)直流电动机的:额定功率P N=U7-P N . U N H N =25X10=131.834 220x0.862(2) P、厂字二?5二=29KW 0.8621 .2 一台直流发电机的数据为:额定功率P v=12 kW，额定电压U N =230 V，额定转速n N=] 450 r/min,额定效率7]N=S3 .5%o试求:(1 )额定电流g；(2)额定负载时的输入功率片N。

解：(1)直流发电机的:额定功率P v=U N1N1 . 3 —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 )计篦绕组各节距；(2)求并联支路数。

7 22 2解：(1)第一节距乩=——±£ = ------------------ = 5,为短距绕组。

2/7 4 4单叠绕组的合成节跖及换向器节距均为1,即y = * = 1⑵P\N第二节距y2 = y} - y = 5 - 1 = 4(1)并联支路数等于磁极数，为4o1.4 一台直流电机的数据为:极数2p=4,元件数S=120,每个元件的电阻为0.2 Q。

当转速为1 000 r/min时，每个元件的平均感应电动势为10V,M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：当电枢绕组为单證绕组时，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3(),换向器上放置4个电刷，假设一个电刷矩路一个元件，每一条支路有一个元件被短路,则电刷间的电动势为E a =29 X10=290V ;每一条支路的电阻为/? = 29x0.2 = 5.8Q,4条并联支路的电阻，即电刷间的电阻为R 5.8 /VCR_ = — = —= 1.45Q“ 4 4当电枢绕组为单波绕组吋，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E a =58x10 = 5807每一条支路的电阻为/? = 58xO.2 = 11.6Q电刷间的电阻为R(, =- = ^ = 5.8Q“ 2 21.5已知一台直流电机的极对数p=2,元件数S=Z=K=21，元件的匝数他=10,单波绕组,试求当每极磁通0>=1.42 X lO^Wb,转速n=l 000 r/min时的电枢电动势为多少？解：单波绕组并联支路对数a=l,电枢总导体数N = 2SNc =2x21x10 = 420电枢电动势E(1 = (Dn = 2X420 x 1.42x 10-2 x 1000 = 198.8V60a60x11 . 6 一台直流电机，极数2 p=6，电枢绕组总的导体数N=400 ,电枢电流厶=10 A，气隙每极磁通0)=0.21 Wb。

第一章1 . 1 一台直流电动机的数据为:额定功率N P =25 kW ,额定电压N U =220 V ,额定转速N n =1 500 r /min,额定效率N η =86 .2 %。

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）直流电动机的:额定功率 N N N N I U P η= A U P I NN N N 83.131862.022010253=⨯⨯==η （2） KW P P NNN 29862.0251===η1 .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 17.5223010123=⨯==（2）KW P P NNN 37.14835.0121===η1 . 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 54242221=-=±=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===45.148.54R R a 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V E a 5801058=⨯=每一条支路的电阻为 Ω=⨯=6.112.058R 电刷间的电阻为 Ω===8.526.112R R a1 . 5 已知一台直流电机的极对数p=2 ,元件数S= Z = K=21 ,元件的匝数c N =10 ,单波绕组,试求当每极磁通Φ=1 . 42 × 210-Wb,转速n =1 000 r /min 时的电枢电动势为多少? 解：单波绕组并联支路对数a=1, 电枢总导体数420102122=⨯⨯==C SN N 电枢电动势 V n a pN E a 8.198********.11604202602=⨯⨯⨯⨯⨯=Φ=-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a I =10 A ,气隙每极磁通Φ=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。

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。

电机及拖动基础第九章作业题解第九章作业9-1 他励电动机的铭牌数据：P N =1.75kW ，U N =110V ，I N =20.1A ，n N =1450r/min ，试计算：(1) 固有特性曲线，并且在坐标纸上画出；(2) 50％额定负载时的转速；(3) 转速为1500r/min 时的电枢电流值。

解：设电枢铜耗占电机总损耗的⼀半，则 57.01.201075.11.201105.05.0232Ω=×?××=?×=N N N N a I P I U R068.0145057.01.20110=×?=?=ΦN a N N N e n R I U C 65.0068.055.955.9=×=Φ=ΦN e N T C Cr/min 1620068.01100==Φ=e N C U n Nm I C T N N T N 065.131.2065.0=×=Φ=(1) 固有特性⽅程T T T C C R C U n NT e a e N 9.12162065.0068.057.016202?=×?=Φ?Φ= 当，代⼊上式得 1450==N n n m N T N.18.1357.0/65.0068.0)16201450(≈?××?= 或 I I I C R C U n N e a e N 38.81620068.057.01620?=?=Φ?Φ= 当时，，代⼊上式得 N T T =A I I N 1.20==min /14521.2038.81620r n N ≈×?=固有特性是⼀个直线⽅程，确定出两点(0，n 0) 和(T N ，n N )后，即可画出特性曲线如图。

(2) 50％额定负载时，即时，N T T 5.0=A I I N 05.101.205.05.0=×==则 min /153605.1038.8162038.81620r I n ≈×?=?=(3) 当转速n=1500r/min 时A n I 32.1438.81500162038.81620≈?=?= 9-6 某他励电动机的数据为：P N =29kW ，U N =440V ，I N =76A ，n N =1000r/min ，R a =0.065R N ，若忽略空载损耗，(1)电动机以转速500r/min 吊起负载，Tz=0.8T N ，求这时串接在电枢电路内的电阻R Ω；(2)⽤哪⼏种⽅法可以使负载(0.8 T N )以500r/min 的转速下放，求每种⽅法电枢电路内的串接电阻值；(3)在500r/min 时吊起负载，Tz=0.8T N ，忽然将电枢反接，井使电流不超过I N ，求最后稳定下降的转速。