电机与拖动第一次作业

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。

mH m H H B T T A B /002.0/105111010001.024=⨯===⨯=Φ=-μ1.2.1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 /0008125.0/10163.12=⨯==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。

AA U U F A A l Bl 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(95501011042.160010061096.71010104101105.01010102.010100m /102.0/1062.12.110100012.002700000c 16147200001614222-24=+=+==⨯⨯⨯====⨯==⨯=⨯⨯⨯⨯==⨯=⨯⨯⨯⨯==⨯=⨯===⨯=Φ=-------------πμπμμμ图1.011.3.2 在一个铸钢制成的闭合铁心上绕有一个匝数N=1000匝的线圈，铁心的截面积A=20cm ²铁心的平均长度l =50cm 。

实验一认识实验一、实验目的1．进行电机实验的安全教育和明确实验的基本要求。

2．认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件。

3．学习并励电动机的接线、起动改变电机转向以及调速的方法。

二、预习要点1．直流电动机起动的基本要求。

2．直流电动机起动时，为什么在电枢回路中需要串接起动变阻器？3．直流电动机起动时，励磁回路串接的磁场变阻器应调至什么位置？为什么？三、实验项目1．了解DSZ—1实验装置中电机试验台D01的直流稳压电源、测功机、变阻器、多量程直流电压电流表D41，电动机D17的使用方法。

2. 直流并励电动机电枢串电阻起动。

3．改变串入电枢回路电阻或改变串入励磁回路电阻时，观察电动机转速变化情况。

四、实验说明及操作步骤1．由实验指导人员讲解电机实验的基本要求，安全操作和注意事项。

介绍实验装置的使用方法。

2．仪表和变阻器的选择仪表的量程是根据电机的额定值和实验中可能达到的最大值来选择。

(1）电压量程的选择如测量电动机两端为220伏的直流电压，选用D41的300伏量程档的直流电压表。

由于电表在满刻度的70%左右测量精度最佳以及用高量程测量低电压时相对误差大，因此不应选用450伏档。

(2）电流量程的选择因为额定电流为1.1安，测量电枢电流的电表可选用D41的2A量程档的直流电流表。

额定励磁电流小于0.16安，电流表2A 选用0.2安量程档。

图1—1 直流并励电动机接线图（3）变阻器的选择变阻器选用的原则是根据实验中所需的阻值和流过变阻器最大的电流来确定。

3．直流并励电动机的起动 实验线路图如图1—1所示。

图中为直流并励电动机，选用D17，额定功率W P N 185=，额定电压V U N 220=，额定电流A I N 1.1=，额定转速min /1600r n N =，额定励磁电流A I fN 16.0>。

为测功机，为测速发电机。

直流电压电流表选用D41。

1R 选用阻值为100欧，电流为1.2安的变阻器，作为直流并励电动机的起动电阻。

31-1.=22kw ,220V ,1500r/min,=86% 122210116.32200.8625.58kw N N N N N IN N N N NNN N N NIN N P U I P P U I P I A U P P ηηηη===⨯∴===⨯∴== 一台直流电动机的数据为：额定功率额定电压额定转速U 额定功率，试求：（）额定电流 ,（）额定负载时的输入功率 。

解： a f 121121-8220,92,=0.08,88.7,0.86,1234562209220.24;(2)17.41;(3) 2.83;(4)N N N N N N V I A R R U I kw P P kw p p p kw I ηη==Ω=Ω===⨯====-=∑ ：一台并励直流电动机的额定数据为：U 试求额定运行时的：（）输入功率；（）输出功率；（）总损耗；（）电枢回路铜损耗；（）励磁回路铜损耗；（）机械损耗与铁损耗之和；解:(1)P 22 2.8489.52641;(5)545.5;(6)1643.5N f ff a N a cua a a cuf f f mec Fe cua cuf U A R I I I I AP I R w P I R w P P P P P w ==∴+=⇒=∴===⨯=+=--=∑a f a a a a f a fem 19:17kw,220,92,n 1500r/min =0.1,=11012;31100%84%;(2)==211==2=90;(3)=N N N N N N N N N N P U V I A R R P U I E U I R VU I A I A R P E η-====ΩΩ=⨯=-⇒ 一台他励直流电动机的额定数据为：，电枢回路总电阻励磁回路电阻，试求：（）额定负载时的效率；（）额定运行时的电枢电动势E （）额定负载时的电磁转矩。

解：（）a a em =18.99kw 9550120.96mNI P T N η==⋅ f 01-101000r/min 220,10, 2.5n=750r/min /0.4 1.0 1.6 2.0 2.5 2.6 3.0 3.6 4.4/33781201501761801942062251/ 2.52V A A I AE VA ：一台他励直流电动机，额定转速为，当满载时电压为电枢电流为励磁电流保持为。

第二章2-2 变压器为什么不能直接改变直流电的电压等级，而能改变交流电的电压等级，其原理是什么?答：因为只有变化的磁通才能在线圈中感应出电势，变压器不能用来变换直流电压。

因为若是变压器一次绕组接直流电源，所产生的主磁通是恒定磁通，即不会在变压器一、二次绕组中产生感应电动势，二次绕组的输出电压为零，输出功率也为零。

2-4 一台频率为50Hz 、额定电压为220V/110V 的变压器，如果接在60Hz 电网上运行，如果额定电压不变，则主磁通、励磁电流会如何变化? 答：根据变压器一次侧的电压平衡方程1N 111m 4.44U E f N Φ≈=150Hz f =时，1Nm5014.4450U N Φ=⨯；160Hz f =时，1N m6014.4460U N Φ=⨯，所以m60m5056ΦΦ=即主磁通为原来的5/6。

若不考虑磁路的饱和效应，主磁通与空载电流（励磁电流）成正比，空载电流将减小。

2-9 变压器在做空载试验时为什么通常在低压侧进行，而在做短路实验时又在高压侧进行? 答：在做变压器空载实验时，为了便于测量同时安全起见，应当在变压器低压侧加电源电压，让高压侧开路。

在实验过程中应当将激磁电流由小到大递升到1.15NU 左右时，只能一个方向调节，中途不得有反方向来回升降。

否则，由于铁芯的磁滞现象，会影响测量的准确性。

在做变压器短路实验时，电流较大，外加电压很小，为了便于测量，通常在高压侧加电压，将低压侧短路。

在实验过程中应注意为了避免过大的短路电流，短路实验在较低的电压下进行，通常以短路电流达到额定值为限；外加电压应从零开始逐渐增大，直到短路电流约等于1.2倍额定电流；在实验过程中要注意变压器的温升。

2-12 一台三相变压器，额定容量750N S KVA =，额定电压12/10/0.4N N U U KV =，采用Y ，d 连接，试求：（1）一、二次侧的额定电流；（2）一、二次侧绕组的额定电压和额定电流。

《电机与电力拖动》（第三版）习题及答案第1章思考题和习题一、填空题1．直流电动机主磁极的作用是产生，它由和两大部分组成。

气隙磁场、主磁极铁心和主磁极绕组2．直流电动机的电刷装置主要由、、、和等部件组成。

电刷、刷握、刷杆、刷杆架、弹簧、铜辫3．电枢绕组的作用是产生或流过而产生电磁转矩实现机电能量转换。

感应电动势、电枢电流4．电动机按励磁方式分类，有、、和等。

他励、并励、串励、复励5．在直流电动机中产生的电枢电动势Ea方向与外加电源电压及电流方向，称为，用来与外加电压相平衡。

相反、反电势6．直流电动机吸取电能在电动机内部产生的电磁转矩，一小部分用来克服摩擦及铁耗所引起的转矩，主要部分就是轴上的有效转矩，它们之间的平衡关系可用____________表示。

输出、电磁转矩=损耗转矩+输出转矩二、判断题(在括号内打“√”或打“×”)1．直流发电机和直流电动机作用不同，所以其基本结构也不同。

（×）2．直流电动机励磁绕组和电枢绕组中流过的都是直流电流。

（×）3．串励直流电动机和并励直流电动机都具有很大的启动转矩，所以它们具有相似的机械特性曲线。

（×）4．电枢反应不仅使合成磁场发生畸变，还使得合成磁场减小。

（√）5．直流电机的电枢电动势的大小与电机结构、磁场强弱、转速有关。

（×）6．直流电动机的换向是指电枢绕组中电流方向的改变。

（√）三、选择题(将正确答案的序号填入括号内)1．直流电动机在旋转一周的过程中，某一个绕组元件(线圈)中通过的电流是( B )。

A．直流电流B．交流电流C．互相抵消，正好为零2．在并励直流电动机中，为改善电动机换向而装设的换向极，其换向绕组( B )。

A．应与主极绕组串联B．应与电枢绕组串联C．应由两组绕组组成，一组与电枢绕组串联，另一组与电枢绕组并联3．直流电动机的额定功率P N是指电动机在额定工况下长期运行所允许的( A )。

A．从转轴上输出的机械功率B．输入电功率C．电磁功率4．直流电动机铭牌上的额定电流是。

实验项目一 并励直流电动机的认识实验与特性测试实验地点：实验楼0121电气传动实验室 同组人员：肖斌 尹佶 叶超彦 刘晶晶 吴华全 一、实验任务与目的 1、实验任务（1）、了解实验室概况，熟悉电源与实验设备布局，常用设备、仪表的使用及安全操作规程；（2）、并励直流电动机的起动、调速与反转；（3）、测取一台直流并励电动机的工作特性和机械特性。

保持U=U N 和I f =I fN 不变，测取n 、T 2、η=f （I a ）和n=f （T 2）。

（4）、 明确电动机机械特性是指电动机的转速n 与电磁转矩T 的关系。

2、实验目的（1）、通过直流电机认识实验，了解实验中所用设备和仪表的使用及安全操作规程； （2）、学会并励直流电动机的接线和操作方法，掌握并励直流电动机的起动、调速和实现反转的方法；（3）、通过测取并励直流电动机工作特性和机械特性，掌握测试电机的基本技能和方法，树立工程意识，从运行的角度理解机电能量转换的原理，深入理解工作特性和机械特性的内涵，为熟练掌握和灵活运用电动机奠定基础。

二、实验原理（条件）1、对于并励直流电动机，有以下关系成立：（1）电压平衡方程：a a a R I E U +=f f f R I =U n C e a Φ=Ef U U =（2）电流平衡方程：f a I I I +=（3）转矩平衡方程：21T T T em +=a T em I C T Φ=（4）转速公式：a e ae I C R C U n Φ-Φ=（5）功率平衡方程：21P P P P P P c f C m ech F u e ++++=f C m ech F a a u e P P P R I ++=2（6）电机效率公式：%100)(21%100%10021112⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+∆++++-=⨯-=⨯=∑f a a a a f C mech F I I U U I I R P P P P P P P P u e η2、直流电动机的工作特性：在外加电压N U U =，励磁电流fN f I I =且电枢回路无外串电阻时，转速n 、电磁转矩em T 和效率η与输出功率2P 之间的关系，即n 、em T 、)P (2f =η。

《电机与拖动》试题库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___________________ ■寸为电动机状态，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_______ 种形式，若要产生大电流，绕组常采用_______ 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_________ 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 _______________ 质的电枢反应，其结果使____________ 和________ ,物理中性线朝 ___________ 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。

第一章 电力拖动系统的动力学基础1-9 某拖动系统如图1-11所示。

当系统以1m/s 2的加速度提升重物时,试求电动机应产生的电磁转矩。

折算到电动机轴上的负载转矩T meq =195N ·m, 折算到电动机轴上的系统总(包括卷筒)转动惯量J =2kg·m 2 ,卷筒直径d =0.4m ，减速机的速比j =2.57。

计算时忽略电动机的空载转矩。

图1-11 拖动系统传动机构图 图1-12 拖动系统传动机构图解：meq T T -=Jdtd Ω，m ΩΩ,分别是电机转轴。

卷筒的机械角速度mΩΩ=j=2.57 m ΩR=V ∴R dt d m Ω=dt dv =1⨯2=2∴dtd Ω=7.252557.2=⨯⨯=Ω⋅dt d j m∴m N dtd J T T meq ⋅=⨯+=Ω⋅+=4.2467.2521951-10 试求图1-12所示拖动系统提升或下放罐笼时，折算到电动机轴上的等效负载转矩以及折算到电动机轴上的拖动系统升降部分的飞轮力矩。

已知罐笼的质量m 0=300k ，重物的质量m =1000kg ，平衡锤的质量m p =600kg ，罐笼提升速度v m =1.5m/s ，电动机的转速n =980r/min ，传动效率η0=0.85。

传动机构及卷筒的飞轮力矩略而不计.。

解：（1）系统以1.5m/s 提升罐笼时（g=9.81）m p m meq V g m V g m m T ⋅-⋅+=⋅Ω⋅)(0ηm N T meq ⋅=11.11822221)(21)602(42102m p m eq V m V m m n g GD ++=π222)(21)602(4210mp eq V m m m n g GD ++=πm N g n V m m m GD m p eq⋅==⨯++=∴9.15)6.102(1677514)602()(22220π （2）系统以1.5m/s 下放罐笼时Ω⋅=⋅⋅-⋅+meq m p m T y V g m V g m m ])[(0m N T meq ⋅=⨯⨯⨯=3.856.10285.05.181.9700m N GD GD eq eq ⋅==9.15)()(22上升下降1-11 某卷扬机为三轴电动机拖动系统，其传动系统如图所示，现已知：提升的重物为G=2000kg ，提升速度v=30m/min ，传动齿轮的效率η1=η2=0.96，卷筒的效率η5=0.95，卷筒的直径D 5=0.4m ，齿轮的传动比J 1=6， J 2=10，电动机的飞轮矩GD D 2=10N •m 2，GD 2 2=10N •m 2， GD 3 2=5N •m 2，GD 4 2=50N •m 2，卷筒的飞轮矩GD 5 2=10N •m 2。

第1次作业一、单项选择题（本大题共60分，共30小题，每小题2分）1.所谓变压器的（）AU是指原边加额定电压、负载功率因数一定，空载与负载时副边端电压之差（扇。

-U2）用额定电压如的百分数表示的数值。

A.外特性B.电压变化率C.效率2.用电动机作为原动机的拖动称为电力拖动。

下图（）是正确的电力拖动系统组成图。

旋转运动方程式的实用形式T-0 = 竺空，皿2称为（）。

3.375 dtA.转动惯量B.机械角速度C.飞轮矩4.负载的机械特性如下图所示，该负载属于（）。

A.位能性恒转矩负载B.泵类负载C.反抗性恒转矩负载根据直线运动方程式竺,E = F”贝5.出£A.物体加速运动B.物体减速运动C.物体匀速运动6.异步电机转子绕组向定子折算后，转子（）保持不变。

A.电动势B.阻抗C.功率7.根据折算前后异步电机转子（）保持不变的原则，设想把实际电动机的转子抽出，换上一个等效转子，其绕组的相数、每相串联匝数和绕组系数都与定子绕组一样。

这种方法称为转子绕组向定子折算。

A.电动势B.磁通势C.阻抗8.负载的机械特性如下图所示，该负载属于（）。

A.彳立能T斩亘转矩负载B.恒功率负载C.反抗性恒转矩负载9.考虑传动损耗转矩的实际位能性恒转矩负载机械特性如下图所示，下放重物时（n<0）,损耗转矩由（）提供。

B.电动机和负载共同C.负载10.变压器的（）是指原边加额定电压，负载功率因数一定时，副边端电压随负载电流变化的关系，即U2=f（T2）oA.外特性B.电压变化率C.效率根据直线运动方程式F-F L^m—.如果物体加速运动，贝U（）。

11.dtA.F>F,.B.F=F LC. 512.负载机械特性如下图所示，但是未标出横坐标，横坐标应该是（）。

A. U NB.IdC.'L13.变压器在纯电阻和感性负载时，外特性是（）。

A.水平的B.下降的C.上翘的14.异步电机转子绕组向定子折算后，转子（）保持不变。