电机拖动基础第二章

第二章作业

2-1 一台直流电动机，其额定数据如下：P

N=160kW，U

N=220V，η

N=90﹪，n

N=1500r/min。

求该电动机的额定电流。

解：直流电动机的额定功率为 P

N=U

NI

Nη

N

则其额定电流为

A

UP

I

NNN

N 808

9.0220101603

=

××

==

η

2-7 直流电动机有哪几种励磁方式？在不同的励磁方式下，线路电流、励磁电流三者之间关

系如何？

答：直流电动机的励磁方式一般有四种：(1)他励： 励磁电流I

f与电枢电流Ia、线路电流I无

关，且Ia=I。 (2)并励：线路电流I与电枢电流Ia、励磁电流I

f的关系为I=Ia+I

f。 (3)串励： 线路电

流I与电枢电流Ia、励磁电流I

f为同一个电流，即I=Ia=I

f。 (4)复励： 励磁绕组有两个部分，一个

绕组与电枢绕组并联，另一个绕组与电枢绕组串联。以“先并后串”为例，线路电流I就是串励绕

组中的电流I

f

串，且等于电枢电流Ia与并励绕组中电流I

f

并之和，即I=I

f

串=Ia+I

f

并。

2.12 若要改变并励、串励、复励直流电动机的转向，应怎么办？

答：改变这三种直流电动机的转向均可采用对调励磁绕组或电枢绕组的接线端子的方法，若

两者同时对调，直流电动机转向不改变。

2.13 电动机的电磁转矩是驱动性质转矩，电磁转矩增大时，转速似乎应该上升，但从直流

电动机的转矩以及转矩特性看，电磁转矩增大时，转速反而下降，这是什么原因？

答：直流电动机的电磁转矩是随电枢电流的增加而增大的，电枢电流又随负载的增加而增加。由转速公式

Φ−

=

ea

CRIU

n可知，他励、并励电动机电枢电流的增加会使电阻压降增大，尽管电枢

反应有去磁性，使转速有增大的趋势，但电阻压降的分量较去磁效应大，故使他励、并励电动机

转速随负载的增加而略有下降。在串励电动机中，电枢电流的增加使电阻压降与磁通都增大。这

两个因素都会使电动机的转速下降。

2-16 一台他励直流电动机接在一个电压为U

徐甫荣

广东明阳龙源电力电子有限公司，广东中山528437

[编者按] 电动机系统节能工程是国家发改委制定的国家中长期节能规划中的重点工程。

目前我国各类电动机总装机容量约4.2亿kW，实际运行率比国外低10%~30%，用电量占全国总用电量的60%左右。如果对这些电动机进行优化改造，推广变频调速、自动化系统控制技术，使运行效率提高2 个百分点，年节电就可达到200亿kW·h。

为了推广变频技术在各行各业中的应用，普及变频技术的理论知识，本刊特邀徐甫荣高工，专门撰写一辑“变频技术应用讲座”，分6 期刊出。主要面向应用变频技术的初学者，从电动机及电力拖动的基本知识入手，由浅入深地讲述变频技术的工作原理，通过工程应用实例，分析应用变频器时会遇到的问题，提出解决方案，指导生产一线的工程技术人员将变频技术用于自己的实际工作中。

4 电动机的调速

由电机学原理可知，交流电动机的同步转速n0与电源频率f1、磁极对数p 之间的关系式为

可见，要调节异步电动机的转速，可以通过下述三个途径实现：

1）改变定子绕组的磁极对数p（变极调速）；

2）改变供电电源的频率f1（变频调速）；

3）改变异步电动机的转差率s 调速。

改变定子绕组磁极对数调速的方法称为变极调速；改变电源频率调速的方法称为变频调速，都是高效调速方法。而改变异步电动机转差率的调速方法则称为能耗转差调速（串级调速除外），它是一种低效的调速方法，因为调速过程中产生的转差功率都变成热量消耗掉了，上节提到的绕线式电机转子串电阻调速和定子调压调速就属于这种调速方式。交流异步电动机的各种调速方式的区别主要表现在调速过程中是否改变转差功率和对转差功率的处理方式上。

4.1 转差功率不变型

在电动机调速的过程中，保持转差功率不变，通过改变交流异步电动机的同步转速，使电动机得以调速。由式（10）可知，要改变同步转速n0 ，可以通过改变电动机的极对数p，或供电频率来实现。

1 电机与拖动基础总复习

试题类型

一、填空题（每题2分，共20分）

二、判断题（每题2分，共20分）

三、单项选择题（每题2分，共20分）

四、简答题（三题，共15分）

五、计算题（三题，共25分）

第一章 电机的基本原理

1．按电机供电电源的不同，可以分为直流电机和交流电机两大类。

2．把穿过某一截面S 的磁力线根数被称为磁通量。在均匀磁场中，把单位面积内的磁通量称为磁通密度B。

3．非导磁材料，比如：铜、橡胶和空气等，具有与真空相近的导磁率，因此在这些材料中，磁场强度H与磁通密度B的关系是线性的。在导磁材料中，磁场强度H与磁通密度B的关系不是线性的。☆

4．磁通与电压之间存在如下关系：

1）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；☆

2）感应电动势的大小与磁通的变化率成正比。

5．电机作为一种机电能量转换装置能够将电能转换为机械能，也能将机械能转换为电能。由于机械系统和电气系统是两种不同的系统，其能量转换必须有一个中间媒介，这个任务就是由气隙构成的耦合磁场来完成的。☆

6铁心中的磁滞损耗和涡流损耗之和为铁心损耗。☆

2 第二章 电力拖动系统动力学基础

1．电力拖动系统一般由电动机、生产机械的传动机构、工作机构、控制设备和电源组成，通常又把传动机构和工作机构称为电动机的机械负载。

☆2．电力拖动运动方程的实用形式为

由电动机的电磁转矩Te与生产机械的负载转矩TL的关系：

1）当Te = TL 时，

dn/dt = 0，表示电动机以恒定转速旋转或静止不动，电力拖动系统的这种运动状态被称为静态或稳态；

2）若Te ＞TL 时， dn/dt ＞0，系统处于加速状态；

3）若Te＜TL 时， dn/dt ＜0，系统处于减速状态。

也就是一旦 dn/dt ≠ 0 ，则转速将发生变化，我们把这种运动状态称为动态或过渡状态。

☆3．生产机械的负载转矩特性：

1 电机与拖动基础总复习

试题类型

一、填空题

二、选择题

四、简答题

五、计算题

第一章 直流电机原理

1．直流电动机主要由定子、转子、电刷装置、端盖、轴承、通风冷却系统等部件组成。 定子由机座、主磁极、换向极、电刷装置等组成。转子（又称电枢）由电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴和风扇等组成。

2．直流电机的绕组有五种形式：单叠绕组、单波绕组、复叠绕组、复波绕组和蛙绕组（叠绕和波绕混合绕组）。

3 极距、绕组的节距（第一节距、第二节距、合成节距）的概念和关系。

4 单叠绕组把每个主磁极下的元件串联成一条支路，因此其主要特点是绕组的并联支路对数a等于极对数np。

5 电枢反应：直流电机在主极建立了主磁场，当电枢绕组中通过电流时，产生电枢磁动势，也在气隙中建立起电枢磁场。这时电机的气隙中形成由主极磁场和电枢磁场共同作用的合成磁场。这种由电枢磁场引起主磁场畸变的现象称为电枢反应。☆

6 直流电机的励磁方式：☆

2

☆7直流电机的电枢电压方程和电动势：

直流电机电磁转矩

8 直流电动机功率方程

9直流电机工作特性☆

ΦnCEeaaTeΦICTpPPppppPppPPP22addmFeCuemCuaCufaf1aaaIREUa

3 10 直流电动机励磁回路连接可靠，绝不能断开☆

一旦励磁电流 If = 0，则电机主磁通将迅速下降至剩磁磁通，若此时电动机负载较轻，电动机的转速将迅速上升，造成“飞车”；若电动机的负载为重载，则电动机的电磁转矩将小于负载转矩，使电机转速减小，但电枢电流将飞速增大，超过电动机允许的最大电流值，引起电枢绕组因大电流过热而烧毁。

11 自励发电方式能否建立空载电压是有三个条件☆☆

（1）电机必须有剩磁，如果没有须事先进行充磁；

（2）励磁绕组的极性必须正确，也就是励磁绕组与电枢并联时接线要正确；

（3）励磁回路的电阻不能太大，即其伏安特性的斜率U/If 不能太陡，否则如果伏安特性的斜率太陡，与发电机空载特性交点很低或无交点，就无法建立空载电压。总之，自励发电机的运行首先要在空载阶段建立电压，然后才能带负载运行。