电机与拖动 第五章 自测题答案

第五章5.1 有一台四极三相异步电动机，电源电压的频率为50H Z，满载时电有一台四极三相异步电动机，电源电压的频率为动机的转差率为0.02求电动机的同步转速、转子转速和转子电流频率。

流频率。

n0=60f/p S=(n0-n)/ n0 =60*50/2 0.02=(1500-n)/1500 =1500r/min n=1470r/min 电动机的同步转速1500r/min.转子转速1470 r/min,转子电流频率.f2=Sf1=0.02*50=1 H Z5.2将三相异步电动机接三相电源的三根引线中的两根对调，此电动机是否会反转？为什么？机是否会反转？为什么？如果将定子绕组接至电源的三相导线中的任意两根线对调,例如将B,C两根线对调,即使B相遇C相绕组中电流的相位对调,此时A相绕组内的电流导前于C相绕组的电流2π/3因此旋转方向也将变为A-C-B向逆时针方向旋转,与未对调的旋转方向相反. 5.3 有一台三相异步电动机，其n N=1470r/min,电源频率为50H Z。

设在额定负载下运行，试求：在额定负载下运行，试求：定子旋转磁场对定子的转速；①定子旋转磁场对定子的转速；1500 r/min定子旋转磁场对转子的转速；②定子旋转磁场对转子的转速；30 r/min转子旋转磁场对转子的转速；③转子旋转磁场对转子的转速；型号型号P N /kW U N /V 满载时满载时 I st /I N Tst/T N T max /T N n N /r ·min -1 I N /A ηN ×100 cos φ Y132S-6 3 220/380 960 12.8/7.2 83 0.75 6.5 2.0 2.0 Tst/ T N =2 Tst=2*29.8=59.6 Nm T max / T N =2.0 T max =59.6 Nm I st /I N =6.5 I st =46.8A 一般n N =(0.94-0.98)n 0 n 0=n N /0.96=1000 r/min S N = (n 0-n N )/ n0=(1000-960)/1000=0.04 P=60f/ n0=60*50/1000=3 ③η=P N /P 输入 P 输入=3/0.83=3.61 5.7 三相异步电动机正在运行时，转子突然被卡住，这时电动机的电流会如何变化？对电动机有何影响？电流会如何变化？对电动机有何影响？电动机的电流会迅速增加,如果时间稍长电机有可能会烧毁. 5.8 三相异步电动机断了一根电源线后，为什么不能启动？而在运行时断了一线，为什么仍能继续转动？这两种情况对电动机将产生什么影响？生什么影响？三相异步电动机断了一根电源线后，转子的两个旋转磁场分别作用于转子而产生两个方向相反的转矩，作用于转子而产生两个方向相反的转矩，而且转矩大小相等。

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。

《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/m in 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/m in 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。

第五章 三相异步电动机原理5-1 什么是空间电角度，它与空间几何角度有什么关系？答：一个圆的空间几何角度（也称机械角度）是360度。

但从电磁的观点来说：电机转子在旋转时每经过一对磁极，其绕组感应的电量（如感应电动势）就相应地变化一个周期，因此，将一对磁极对应的空间几何角度定义为360度电角度。

空间电角度与电机的极对数P 有关，即：空间电角度=空间几何角度⨯P 。

例：一台6极异步电机（P=3），其转子转一周就经过3对磁极，转子绕组中感应电动势交变3个周期，即：空间电角度=360⨯3=1080度电角度。

5-2 绕组的短矩和分布为什么能消减高次谐波？ 答：短距系数：基波： ⎥⎦⎤⎢⎣⎡︒⋅=90sin τy k y 谐波：⎥⎦⎤⎢⎣⎡︒⋅⋅=90sin τννyk y 短距对于基波电动势的影响很小，但对于高次谐波的短距系数可能很小，甚至为零，因此，短距能有效地消减高次谐波。

分布系数：基波：⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=2sin 2sin ααq q k p谐波：⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=2sin 2sin νααννq q k p相临元件所夹空间电角度对基波来说是α，对于ν次谐波则为να，因此相临元件的ν次谐波电动势相位差很大，完全可能使相量和大为减小，甚至为零。

所以，分布能有效地消减高次谐波。

5-3 何谓相带，在三相电机绕组中为什么常采用600相带，而很少采用1200相带？ 答：按每相绕组在圆周上连续占有空间的电角度（俗称相带）分类：有120°相带、60°相带和30°相带等绕组。

通常三相交流电机采用 60°相带绕组。

在相同串联导体数下,60°相带绕组感应电动势约比120°相带绕组的感应电动势大 15％以上。

30°相带绕组虽然可以进一步提高绕组利用率，但由于其绕组制造复杂，而感应电动势提高不多，故仅用在一些有特殊要求的场合，例如用于高效率电动机中。

《电机与拖动基础》试题库及答案选择题11、异步电动机气隙较大，则电动机的（C ）。

A励磁电流较小，功率因数较底；B 励磁电流较大，功率因数较高；C励磁电流较大，功率因数较低D励磁电流较小，功率因数较高；2、直流电动机的换向级的作用是（C）A 产生主磁通B产生换向电流 C 改变电流方向D以上都不对3、直流电动机的换向电流愈大，换向时火花（A）A 愈强B愈弱 C 不便D以上都不对4、频率为50Hz的四十八极交流电机，旋转磁势的转速为（D）r/min。

A．48 B．62.5 C．250 D．1255、频率为40Hz的二十极交流电机，旋转磁势的同步转速为（D）r/min。

A．2400 B．2000 C．120 D．2406、串励直流电动机在一定的负载下运行，若电源电压有所降低，则转子的转速将会（A）A 变大B 保持不变C变小D以上都不对7、直流电动机带上负载后，气隙中的磁场是（C）A 由主级磁场和电枢磁场叠加而成的B 由主级磁场和换向磁场叠加而成的C 由主级磁场，换向磁场和电枢磁场叠加而成的8、直流电动机中电枢的主要作用是（B）A 改善直流电动机的换向B 实现电能和机械能的转换C 在气隙中产生磁通D 产生气隙9、改变电枢回路的电阻调速，只能使直流电动机的转速（B）A 上升B 下降C 保持不变D以上都不对10、三相异步电动机当转差率为1时，此电动机为（C）状态A 制动状态B 同步运行状态C 启动状态D 以上都不是11、变压器带感性负载，从轻载到满载，其输出电压将会（B）A 升高B 降低C 不变D以上都不对12、异步电动机要实现回馈制动，则应满足如下条件（D）A 转子转速应小于旋转磁场转速，且同向B转子转速应等于旋转磁场转速，且同向C转子转速应小于旋转磁场转速，且反向D转子转速应大于旋转磁场转速，且同向13、三相异步电动机转子电阻增大时，电动机临界转差率Sm和临界转矩Tm应为（B）A Sm减小，Tm增大B Sm增大，Tm 不变C Sm增大，Tm减小D Sm减小，Tm减小14、三相异步电动机定子电压下降时，电动机临界转差率Sm和临界转矩Tm应为（C）A Sm不变，Tm不变B Sm减小，Tm增大C Sm不变，Tm减小D Sm不变，Tm增大15、三相异步电动机当转差率小于0时，此电动机为（D）状态A 制动状态B 电动状态C 启动状态D 发电状态16、电力变压器的励磁阻抗表示下面哪一物理量（D）A 输入功率B 输出功率C 铜耗D 铁耗17、单相绕组通以交流电时，其磁势为（D ）A 圆形旋转磁势B 椭圆磁势C 无法确定D 脉动磁势18、电力变压器的作用是下面哪一物理量（B）A 改变交流电电压和功率B 改变交流电电压和交流电电流C 改变交流电电压和频率D 改变直流电电压和交流电电流19、变压器的空载损耗（D ），短路损耗（C ）。

电机与拖动第五章⾃测题答案（⼀）填空题：1. 当s在0～1范围内，三相异步电动机运⾏于电动机状态，此时电磁转矩性质为驱动转矩，电动势的性质为反电动势；在 -∞～0范围内运⾏于发电机状态，此时电磁转矩性质为制动转矩，电动势的性质为电源电动势。

2. 三相异步电动机根据转⼦结构不同可分为笼型异步电动机和绕线型异步电动机两类。

3. ⼀台六极三相异步电动机接于50H z的三相对称电源，其s=0.05，则此时转⼦转速为950r/min，定⼦旋转磁动势相对于转⼦的转速为50r/min，定⼦旋转磁动势相对于转⼦旋转磁动势的转速为0r/min。

4. ⼀个三相对称交流绕组，2p=2，通⼊f=50H z的对称交流电流，其合成磁动势为圆形旋转磁动势，该磁动势的转速为3000r/min。

5. ⼀个脉动磁动势可以分解为两个幅值和转速相同⽽转向相反的旋转磁动势。

6. 为消除交流绕组的五次谐波电动势，若⽤短距绕组，其节距y应选为4/5τ，此时基波短距系数为0.951。

7. 三相异步电动机等效电路中的附加电阻为是模拟总机械功率的等值电阻。

8. 三相异步电动机在额定负载运⾏时，其转差率s⼀般在1. 不管异步电动机转⼦是旋转还是静⽌，定⼦旋转磁动势和转⼦旋转磁动势之间都是相对静⽌的。

（√）2. 三相异步电动机转⼦不动时，经由空⽓隙传递到转⼦侧的电磁功率全部转化为转⼦铜损耗。

（√）3. 改变电流相序，可以改变三相旋转磁动势的转向。

（√）4. 通常，三相笼型异步电动机定⼦绕组和转⼦绕组的相数不相等，⽽三相绕线转⼦异步电动机的定、转⼦相数则相等。

（√）5. 三相异步电动机转⼦不动时，转⼦绕组电流的频率与定⼦电流的频率相同。

（√）（三）选择题：1. 若在三相对称绕组中通⼊i u=I m sinωt，i v=I m sin(ωt+120o)， i w=I m sin(ωt-120o)的三相电流，当ωt=210o时，其三相基波合成磁动势的幅值位于：（③）① u相绕组轴线上；② v相绕组轴线上；③ w相绕组轴线上；④在三相绕组轴线之外的某⼀位置。

第五章思考题5-1 对于恒转矩负载，为什么调压调速的调速范围不大电动机机械特性越软，调速范围越大吗答：对于恒转矩负载，普通笼型异步电动机降压调速时的稳定工作范围为0<S<S m 所以调速范围不大。

电动机机械特性越软，调速范围不变，因为S m 不变。

5-2 异步电动机变频调速时，为何要电压协调控制在整个调速范围内，保持电压恒定是否可行为何在基频以下时，采用恒压频比控制，而在基频以上保存电压恒定答：当异步电动机在基频以下运行时，如果磁通太弱，没有充分利用电动机的铁心，是一种浪费；如果磁通，又会使铁心饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时还会因绕组过热而损坏电动机。

由此可见，最好是保持每极磁通量为额定值不变。

当频率从额定值向下调节时，必须同时降低E g 使14.44常值SgS N mN E N K f ϕ=⨯⨯=，即在基频以下应采用电动势频率比为恒值的控制方式。

然而，异步电动机绕组中的电动势是难以直接检测与控制的。

当电动势值较高时，可忽略定子电阻和漏感压降，而认为定子相电压s g U E ≈。

在整个调速范围内，保持电压恒定是不可行的。

在基频以上调速时，频率从额定值向上升高，受到电动机绝缘耐压和磁路饱和的限制，定子电压不能随之升高，最多只能保持额定电压不变，这将导致磁通与频率成反比地降低，使得异步电动机工作在弱磁状态。

5-3 异步电动机变频调速时，基频以下和基频以上分别属于恒功率还是恒转矩调速方式为什么所谓恒功率或恒转矩调速方式，是否指输出功率或转矩恒定若不是，那么恒功率或恒转矩调速究竟是指什么答：在基频以下，由于磁通恒定，允许输出转矩也恒定，属于“恒转矩调速”方式；在基频以上，转速升高时磁通减小，允许输出转矩也随之降低，输出功率基本不变，属于“近似的恒功率调速”方式。

5-4基频以下调速可以是恒压频比控制、恒定子磁通、恒气隙磁通和恒转子磁通的控制方式，从机械特性和系统实现两个方面分析与比较四种控制方法的优缺点。

直流电机拖动5-6什么是固有机械特性和人为机械特性？试说明他励直流电动机的各种人为机械特件的变化特点。

答：他励直流电动机的固有机械特性是指在电源电压U =U N ，气隙磁通Ф=ФN ，电枢外串电阻R c =0时，n =ƒ(T )的机械特性，2N ae N e T NU R n TC C C 。

人为机械特性：改变电气参数如变电源电压、或变气隙磁通、或变电枢外串电阻时，所得到的机械特性。

（1）电枢回路串电阻时的人为机械特性。

理想空载点n 0与固有机械特性的相同；斜率b 随外串电阻R c 的增大而增大，使特性变软。

（2）改变电枢电源电压时的人为机械特性。

与固有机械特性比，斜率b 不变，即特性硬度没变；特性的理想空载转速n 0随电压的下降而变小，是一簇平行特性。

（3）减弱气隙磁通时的人为机械特性。

与固有机械特性比，斜率β随磁通Ф减少而增大，特性变软；特性的理想空载转速n 0随气隙磁通Ф减弱而增大，特性上移。

5-7直流电动机起动有哪些要求？直流电动机常用的起动方法有哪些？各种起动方法的主要特点是什么？为什么一般直流电动机不能采用直接起动？答：直流电动机起动要求：①起动电流的大小合适，(1.5 2.0)s N I I ；②起动转矩的大小合适,(1.1 1.2)T s L T ；③起动时间的长短合适；④起动过程的平稳性好；⑤起动过程的经济性好。

直流电动机常用起动方法：1）直接起动。

起动电流大，为额定电流I N 的10～20倍，造成换向困难，严重时出现环火；引起电网电压的波动，影响接于同一电网的其他用电设备的正常运行；过大的起动电流产生过大的起动转矩，使传动机构受冲击，易造成设备损坏。

故不宜直接起动。

2）减压起动。

起动平稳，起动过程中能量损耗小，可实现软起动，实现无级起动；缺点：需一套专用调压设备，投资大。

3）电枢回路串电阻起动。

设备简单，操作方便；缺点：起动过程中能量损耗大，是有级起动，不适用于频繁起动的场合。