电机与拖动基础(第3版 - 习题解答)

电机拖动第3版习题答案电机拖动第3版习题答案电机拖动是电气工程中的重要内容之一，它涉及到电机的运行原理、控制方法以及相关的数学和物理知识。

在学习电机拖动的过程中，习题是非常重要的练习和巩固知识的方式。

本文将为大家提供电机拖动第3版习题的答案，希望能够对大家的学习有所帮助。

第1题：一个三相感应电动机的定子绕组为星形连接，电源电压为400V，电机额定功率为10kW，额定电流为20A，额定转速为1500rpm。

根据给定的参数，求解电机的额定转矩。

答案：首先，我们需要计算电机的额定转矩。

根据电机的功率和转速的关系，我们可以得到公式：P = 2πNT/60，其中P为功率，N为转速，T为转矩。

将已知的参数代入公式中，可以得到：10kW = 2π×1500rpm×T/60。

解方程可以得到电机的额定转矩为31.42Nm。

第2题：一个三相感应电动机的定子绕组为三角形连接，电源电压为220V，电机额定功率为5kW，额定电流为15A，额定转速为1800rpm。

根据给定的参数，求解电机的额定转矩。

答案：同样地，我们可以利用功率和转速的关系来计算电机的额定转矩。

根据公式P = 2πNT/60，将已知的参数代入可以得到：5kW = 2π×1800rpm×T/60。

解方程可以得到电机的额定转矩为15.71Nm。

第3题：一个三相感应电动机的定子绕组为星形连接，电源电压为380V，电机额定功率为7.5kW，额定电流为18A，额定转速为1200rpm。

根据给定的参数，求解电机的额定转矩。

答案：利用相同的公式P = 2πNT/60，将已知的参数代入可以得到：7.5kW =2π×1200rpm×T/60。

解方程可以得到电机的额定转矩为23.56Nm。

通过以上三道习题的解答，我们可以看到，电机的额定转矩与电机的额定功率、额定电流以及额定转速密切相关。

在实际的电机拖动系统中，我们需要根据不同的工作要求和负载特性来选择合适的电机参数，以确保电机能够正常运行并输出所需的转矩。

电机与拖动基础第三版林瑞光答案【篇一：10《电机与电力拖动基础》教学大纲】txt>electric machinery and drive课程代码： d1081060总学时〔理论＋实践〕： 51+0 学分：3 课程性质：学科基础课课程类别：必修课先修课程：《高等数学》、《大学物理》、《电路分析基础》面向专业：电气工程及其自动化专业开课学科：检测技术及自动化装置开课二级学院：机电工程学院执笔：陈卫民审校：钱晓耀一、课程的地位与任务本课程是电气工程及其自动化专业的专业基础课，其主要任务是学生通过本课程的学习获得电机与拖动的基本理论知识，使学生掌握常用的交直流电机、变压器、控制电机等的基本结构，工作原理和运行特性；电机拖动系统的静态、动态特性；初步掌握不同电动机的调速方法和技术指标；并能了解一些电机及拖动系统的发展方向。

二、课程主要内容与基本要求了解电力拖动系统的组成及发展过程；电力拖动系统的应用领域；电机、电机拖动的基本概念；了解本课程的专业地位和特点。

掌握直流电机的基本工作原理和结构；了解电枢绕组的最基本形式；理解直流电机的磁场及电枢反应；掌握直流电机的电枢电动势、电磁转矩和电磁功率的三个基本方程式及他〔并〕励直流电动机的工作特性。

掌握电力拖动系统的运动方程式；掌握生产机械的转矩特性、他励直流电动机机械特性、电力拖动系统的稳定运行条件；理解他励直流电动机的起动方法、制动及制动方式的选择；掌握他励直流电动机的调速方法；了解评价调速方法的主要指标、调速方法与负载性质的配合；了解他励直流电动机过渡过程的一般分析方法。

了解变压器的应用、分类；掌握变压器的基本工作原理、额定值；掌握单相变压器的空载运行时的物理状况、变化、空载电流；掌握空载运行时的电势平衡方程、空载运行是的等效电路和向量图；掌握单相变压器负载运行时的物理状况、基本方程、折算法、等效电路和向量图；理解变压器参数的空载实验、短路实验；理解变压器的工作特性；理解三相变压器及其它用途的变压器。

第一篇 思考与习题解答第一章 直流电机原理1-1说明直流电机电刷和换向器的作用，在发电机中它们是怎样把电枢绕组中的交流电动势变成刷间直流电动势的?在电动机中，刷间电压本来就是直流电压，为什么仍需要电刷和换向器？答：直流电机的电刷是连接内电路和外电路的装置，换向器可以实现交、直流电势电流的转换。

在直流发电机中换向器连接的电枢元件在不同磁极下产生不同方向的交变电势，而电刷位置是固定的，每个旋转到该位置的换向片输出电势极性是一致的，通过静止的电刷可以得到极性固定的电枢电势。

在电动机中刷间电压是直流，根据电磁力定律（左手定则）在旋转的电枢元件中，只有不断改变电流方向才能保证每根导体在任意时刻受到相同方向的电磁力，因此需要电刷和换向器将刷间的直流电转换成旋转元件中的交变电流，电枢才能连续旋转，保证电机正常运行。

1-2 判断直流电机在下列情况下电刷两端电压的性质： （1）磁极固定，电刷与电枢同向同速旋转。

（2）电枢固定，电刷与磁极同向同速旋转。

答：（1）交流；（2）直流。

1-3 他励直流发电机，额定容量N P =14kW ，额定电压N U =230V ，额定转速N n =1450r/min ，额定效率=85.5%，试求电机的额定电流N I 及额定状态下的输入功率1P 。

解：(1) 求电机额定电流1400060.87230N N N P I A U === (2) 额定状态下的输入功率11416.370.855NNP P kW η=== 1-4 他励直流电动机， N P =1.1 kW ，N U =110V, N I =13A, N n =1500r/min, 试求电动机的额定效率N η及额定状态下的总损耗功率p ∑。

解：(1) 求电动机额定效率1110076.92%13110N N N N N P P P I U η====⨯ (2) 额定状态下总的损耗功率1131101100330N N N N p P P I U P W ∑=-=-=⨯-=1-5 直流电机的主磁路包括那几部分? 磁路未饱和时，励磁磁动势主要消耗在此路的哪一部分？答：直流电机主磁路包括N 极铁芯－气隙－电枢齿－电枢轭－相邻S 极电枢齿－气隙－ S 极铁芯－定子轭－回到N 极。

《电机与拖动基础》第三版林瑞光习题答案在学习《电机与拖动基础》这门课程时，林瑞光老师所著的第三版教材中的习题往往能帮助我们更好地理解和掌握相关知识。

然而，要找到准确且详尽的习题答案并非易事。

首先，让我们来谈谈电机的基本原理。

电机作为现代工业和日常生活中不可或缺的设备，其工作原理基于电磁感应定律和安培力定律。

理解这些基本定律对于解决习题至关重要。

在林瑞光老师的教材中，关于直流电机的习题是比较常见且重要的一部分。

直流电机的结构相对复杂，包括定子、转子、电刷等部件。

在解题时，我们需要清楚地了解每个部件的作用以及它们之间的相互关系。

例如，在计算直流电机的电枢电动势、电磁转矩等参数时，要熟练运用公式，并注意单位的换算。

交流电机也是习题中的重点。

对于异步电机，其转速与同步转速之间的关系是一个关键知识点。

通过对转差率的计算和分析，可以深入理解异步电机的运行特性。

而同步电机则需要重点掌握其励磁方式和功角特性。

在电机的拖动部分，涉及到电机的启动、调速和制动等问题。

电机的启动方式有直接启动、降压启动等，每种启动方式都有其适用的场合和优缺点。

调速方法包括变极调速、变频调速等，在解答相关习题时，需要考虑到电机的负载特性、调速范围以及经济性等因素。

对于电机的制动，有能耗制动、反接制动和回馈制动等。

在分析制动过程时，要明确电机的能量转换关系以及各物理量的变化情况。

在解决林瑞光老师教材中的习题时，我们不能仅仅依靠死记硬背公式，而是要真正理解电机的工作原理和运行特性。

同时，要善于运用所学知识进行推理和分析，对于复杂的问题，可以将其分解为多个简单的部分逐步解决。

此外，多做练习题也是提高解题能力的有效途径。

通过大量的练习，可以熟悉各种题型和解题思路，从而在遇到新的问题时能够迅速找到解决方法。

还需要注意的是，在解题过程中要认真审题，看清题目中的条件和要求，避免因为粗心大意而导致错误。

同时，要规范书写解题步骤，清晰地展示自己的思路和计算过程。

1-1.在直流电动机的电枢绕组中为什么也有感应电动势其方向与电流方向有什么关系在直流发电机空载即电枢电流为零时，是否电磁转矩为什么答：不管有没有外部电源，只要是电枢绕组磁通发生变化，均会产生感应电动势。

虽然直流电动机通入直流电以后才会旋转，但是在旋转过程中电枢绕组同样会切割定子磁场磁力线，符合电磁感应原理（楞次定律/右手定则）就会在电枢中感应出电动势。

就是这个电势抵消部分外加电源电压，抑制了直流电动机电流，它与电流方向相反。

如果没有这个感应电动势，电动机电流就=直流电源电电压/电枢绕组的直流电阻，这时候电枢绕组只是相当于一个发热的电阻丝。

直流发电机空载时没有电流，则电磁转矩为零。

因为 f=Bli i=0 则f=0,电动机和发电机只是工作状态不同。

1-2.直流电机机座中的磁通是恒定不变还是大小正负交变还是旋转的而电枢铁芯中的磁通又是什么性质答：机座（定子磁极）中的磁通是大小方向保持不变的。

电枢铁芯中的磁通在空间上是不变的，相对转子是旋转的，也可以理解为正负交变的，不同电机不同。

1-3. 直流电机的电枢铁芯为什么必须采用硅钢片迭成而机座和主磁极可以采用整块的铁为什么有的主磁极也采用薄钢板迭成答：电枢铁芯旋转，电枢铁芯内的磁场是交变的，为了减小铁耗，故要用硅钢片迭成。

机座和主极中的磁场是恒定的，故可采用整块的铁。

但是，由于电枢齿槽的影响，电枢旋转时主磁极极靴表面磁场发生脉动，引起附加损耗，为了降低表面损耗，主磁极有时采用薄钢板迭成1-4. 直流电机各个主磁极的励磁线圈为什么都互相串联成一条支路而不采用并联的方式答：这是电机制造工艺方便考虑，励磁线圈串联接法，绕组是头尾相接，这样只需要用一根线连接，电机内部空间有限，对大电机及多极电机更显优点，因为这种电机励磁线圈导线都较粗一般都是用矩形线。

小容量电机励磁线圈串联并联就无所谓了。

1-5. 什么是电机的可逆原理接在直流电源上运行的直流电机，如何判别它是运行在发电状态还是运行在电动状态答：从原理上讲,一台直流电机既可作为电动机,把电能转换为机械能,也可作为发电机,把机械能转换为电能，这就是其可逆性。

第一篇思考与习题解答第一章直流电机原理1-1说明直流电机电刷和换向器的作用，在发电机中它们是怎样把电枢绕组中的交流电动势变成刷间直流电动势的？在电动机中，刷间电压本来就是直流电压，为什么仍需要电刷和换向器？答：直流电机的电刷是连接内电路和外电路的装置，换向器可以实现交、直流电势电流的转换。

在直流发电机中换向器连接的电枢元件在不同磁极下产生不同方向的交变电势，而电刷位置是固定的，每个旋转到该位置的换向片输出电势极性是一致的，通过静止的电刷可以得到极性固定的电枢电势。

在电动机中刷间电压是直流，根据电磁力定律（左手定则）在旋转的电枢元件中，只有不断改变电流方向才能保证每根导体在任意时刻受到相同方向的电磁力，因此需要电刷和换向器将刷间的直流电转换成旋转元件中的交变电流，电枢才能连续旋转，保证电机正常运行。

1-2 判断直流电机在下列情况下电刷两端电压的性质：（1）磁极固定，电刷与电枢同向同速旋转。

（2）电枢固定，电刷与磁极同向同速旋转。

答：（1）交流；（2）直流。

1- 3 他励直流发电机，额定容量P N=14kW,额定电压U N=230V，额定转速n” =1450r/min，额定效率=85.5%，试求电机的额定电流I N及额定状态下的输入功率卩1。

解：（1）求电机额定电流|P N1400060.87 A1 N UN230（2）额定状态下的输入功率R P N1416.37kWN0.8551- 4 他励直流电动机，P N =1.1 kW U N =110V, I N =13A, n” =1500r/mi n, 试求电动机的额定效率N及额定状态下的总损耗功率p。

解:（1）求电动机额定效率P I N U N 13 110(2)额定状态下总的损耗功率p R P N I N U N P N 13 110 1100330W1-5 直流电机的主磁路包括那几部分？磁路未饱和时，励磁磁动势主要消耗在此路的哪一部分？答：直流电机主磁路包括 N 极铁芯-气隙-电枢齿-电枢轭-相邻S 极电枢齿-气隙-S 极铁芯-定子轭-回到 N 极。

《电机与电力拖动》（第三版）习题参考答案第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。

第2章 思考题与习题答案1．什么叫变压器？变压器的基本工作原理是什么？答：变压器是用来改变交流电压大小的电气设备。

变压器的基本工作原理是根据电磁感应原理，把某一等级的交流电压变化成频率相同的另一等级的交流电压，以满足不同负载的需要。

2．有一台三相变压器，S N = 5 000kV ·A ，U 1N /U 2N = 10.5kV/6.3kV ，Y ，d 连接，求一次、二次绕组的额定电流。

解：I 1N =⨯⨯⨯==A U S N N 331105.1031050003274.93A I 2N =⨯⨯⨯==A U S N N 332103.63105000391.64A3．一台单相变压器U 1N /U 2N = 220V/110V ，如果不慎将低压侧误接到220V 的电源上，变压器会发生什么后果？为什么？答：高压端电压U 1N = U 2×N 1/ N 2=220×220／110 =440V ，比220 V 高很多，将容易使绝缘击穿，变压器损坏。

4．不用变压器来改变交流电压，而用一个滑线电阻来变压，问：（1）能否变压？（2）在实际中是否可行？答：（1）不能升压，但可以降压。

（2）在小电流的情况下，可降压，但大电流时降压电阻功率损耗很大，一般不采用，升压不可行。

5．某低压照明变压器U 1=380V ，I 1=0.263A ，N 1=1 010匝，N 2=103匝，求二次绕组对应的输出电压U 2和输出电流I 2。

该变压器能否给一个60W 且电压相当的低压照明灯供电？ 答： U 2= U 1×N 2/ N 1=380×103/1010≈38 VI 2= I 1×N 1/ N 2=0.263×1010/103≈2.58 A ，P=UI=380×0.263=89VA （或60w 灯的电流I 2’= P/U=60/38=1.7A ＜2.58A ）所以，可以给60 w 且电压相当的低压照明灯（功率因数=1）供电。

第7章思考题与习题答案1．电力拖动系统中电动机的选择主要包括哪些内容？答：电力拖动系统中电动机选择的主要内容包括电动机的系列、结构形式、电动机的额定参数以及电动机的质量性能等。

2．电动机的温升、温度以及环境之间的温度之间是什么关系？电机铭牌上温升值是指什么？答：电动机的温升与铜耗,铁耗和机械损耗有关。

电动机铭牌上的温升值其含义是电动机绝缘许可的最高温度。

电动机的温升、温度以及环境温度三者之间是刚工作时电动机的温度与周围介质的温度之差很小，热量的发散是随温度差递增的，少量被发散法到空气中，大量被空气吸收。

因而温度升高的较快，随着电动机温度逐渐升高，被电动机吸收的减少,而发散到空气中的热量增加。

3．Y2系列三相异步电动机采用的绝缘材料容许的温升是多少？若使用B级绝缘材料时电动机的额定功率为P N，则改用F级绝缘材料时该电动机的额定功率将怎么变化？答：Y2系列三相异步电动机采用的绝缘材料容许的温升是90℃；若使用B级绝缘材料时电动机的额定功率为P N，则改用F级绝缘材料时该电动机的额定功率将降低。

4．电动机的发热有什么规律？答：电动机工作过程中，各部分产生的损耗转变成热能，其中一部分被电动机本身吸收，使电动机温度升高，其余部分通过电动机的表面散发到周围介质中。

5．电动机的额定功率主要由什么决定？对于功率较大的电动机，应使用高的还是比较低的电压等级？答：电动机额定功率主要由电动机的允许温升、电动机的过载能力和电动机的起动能力等质量性能指标决定。

对于功率较大的电动机，应使用高电压等级。

6．电动机的三种工作制是如何划分的？负载持续率FC%表示什么含义？答：电动机的三种工作制是根据负载持续时间的不同来划分的，有连续工作制、短时工作制和断续周期工作制三种。

负载持续率FC%表示在断续周期工作制中，负载工作时间与整个周期之比。

7．将一台额定功率为P N的短时工作制电动机改为连续运行，其允许输出功率是否变化？为什么？答：将短时工作制电动机改为连续运行时，其允许输出功率将小于原设计的额定功率P N。

习题集第一章 变压器1-1在分析变压器时，对于变压器的正弦量电压、电流、磁通、感应电动势的正方向是如何规定的？答：1）电源电压。

U 正方向与其电流。

I 正方向采用关联方向，即两者正方向一致。

2）绕组电流。

I 产生的磁通势所建立的磁通。

φ，这二者的正方向符合右手螺旋定则。

3）由交变磁通φ产生的感应电动势产，二者的正方向符合右手螺旋定则，即它的正方向与产生该磁通的电流正方向一致。

1-2 变压器中的主磁通和漏磁通的性质和作用是什么？答：交变磁通绝大部分沿铁心闭合且与一、二次绕组同时交链，这部分磁通称为主磁通。

φ；另有很少的一部分磁通只与一次绕组交链，且主要经非磁性材料而闭合，称为一次绕组的漏磁通。

σφ1。

根据电磁感应定律，主磁通中在一、二次绕组中分别产生感应电动势∙1E 和2∙E ；漏磁通。

σφ1；只在一次绕组中产生感应电动势1σ∙E ，称为漏磁感应电动势。

二次绕组电动势2∙E 对负载而言即为电源电动势，其空载电压为20∙U 。

1-3 变压器空载运行时，空载电流为何很小？答：变压器空载运行时，原边额定电压不仅降落在原边电阻r 1上，而且还有漏磁压降，还有主磁通产生的压降，由于-∙1E 很大，或者说Z m =r m +jx m 很大，致使励磁电流很小。

1-4 一台单相变压器，额定电压为220V ／110V ，如果将二次侧误接在220V 电源上，对变压器有何影响？答 副边励磁电流将非常非常大。

因为原边接额定电压时主磁通φm 为设计值，铁心磁路接近饱和，最大磁密B m 接近饱和值；这时副边电压为U 2≈E 2，即E 2=110V 。

不慎把到边接到220V 时，副边漏阻抗也很小，电压与电势近似相等，因此有E 2≈U 2＝220V ，与原边接220V 时相比，副边电势大小增大到原来的二倍。

我们知道，E 2＝4.44fw 2φm 因此φm 也增大到原来的二倍，磁密B m 也增大到原来的二倍。

正常运行时B m 已到了磁化曲线的拐弯点，B m 增加一倍，励磁磁动势将急剧增加，励磁电流由副边提供，励磁电流非常大，会数倍于额定电流。

《电机与拖动基础》第三版(林瑞光)课后习题答案1-1.在直流电动机的电枢绕组中为什么也有感应电动势？其方向与电流方向有什么关系？在直流发电机空载即电枢电流为零时，是否电磁转矩？为什么？答：不管有没有外部电源，只要是电枢绕组磁通发生变化，均会产生感应电动势。

虽然直流电动机通入直流电以后才会旋转，但是在旋转过程中电枢绕组同样会切割定子磁场磁力线，符合电磁感应原理（楞次定律/右手定则）就会在电枢中感应出电动势。

就是这个电势抵消部分外加电源电压，抑制了直流电动机电流，它与电流方向相反。

如果没有这个感应电动势，电动机电流就=直流电源电电压/电枢绕组的直流电阻，这时候电枢绕组只是相当于一个发热的电阻丝。

直流发电机空载时没有电流，则电磁转矩为零。

因为f=Blii=0 则f=0,电动机和发电机只是工作状态不同。

1-2.直流电机机座中的磁通是恒定不变还是大小正负交变还是旋转的？而电枢铁芯中的磁通又是什么性质？答：机座（定子磁极）中的磁通是大小方向保持不变的。

电枢铁芯中的磁通在空间上是不变的，相对转子是旋转的，也可以理解为正负交变的，不同电机不同。

1-3.直流电机的电枢铁芯为什么必须采用硅钢片迭成而机座和主磁极可以采用整块的铁？为什么有的主磁极也采用薄钢板迭成？答：电枢铁芯旋转，电枢铁芯内的磁场是交变的，为了减小铁耗，故要用硅钢片迭成。

机座和主极中的磁场是恒定的，故可采用整块的铁。

但是，由于电枢齿槽的影响，电枢旋转时主磁极极靴表面磁场发生脉动，引起附加损耗，为了降低表面损耗，主磁极有时采用薄钢板迭成1-4.直流电机各个主磁极的励磁线圈为什么都互相串联成一条支路而不采用并联的方式？答：这是电机制造工艺方便考虑，励磁线圈串联接法，绕组是头尾相接，这样只需要用一根线连接，电机内部空间有限，对大电机及多极电机更显优点，因为这种电机励磁线圈导线都较粗一般都是用矩形线。

小容量电机励磁线圈串联并联就无所谓了。

1-5. 什么是电机的可逆原理？接在直流电源上运行的直流电机，如何判别它是运行在发电状态还是运行在电动状态？答：从原理上讲,一台直流电机既可作为电动机,把电能转换为机械能,也可作为发电机,把机械能转换为电能，这就是其可逆性。