电机及拖动 第七章 习题

第6章习题解答6-1 一台三相笼型异步电动机铭牌数据为：额定电压V U N 380=，额定转速m in /960r n N =，额定频率Hz f N 50=，定子绕组Y 联接。

由实验测得定子电阻Ω=35.0s R ，定子漏感H L s 006.01=，定子绕组产生气隙主磁通的等效电感H L m 26.0=，转子电阻Ω=5.0'r R ，转子漏感H L r 007.0'1=，转子参数已折合到定子侧，忽略铁心损耗。

（1）．画出异步电动机T 型等效电路和简化等效电路；（2）．额定运行时的转差率N s ，定子额定电流N I 1和额定电磁转矩；（3）．定子电压和频率均为额定值时，理想空载时的励磁电流0I ；（4）．定子电压和频率均为额定值时，临界转差率m s 和临界转矩m T ，画出异步电动机的机械特性。

解：（1）．异步电动机T 型等效电路和简化等效电路R L 'LL 'L（2）．额定运行时的转差率100096041000100N s -==根据简化等效电路，定子额定电流1N I =额定电磁转矩'2113pr e NNn R T Is ω=，其中，160605031000N p f n n ⨯===，12N f ωπ=（3）．定子电压和频率均为额定值时，理想空载时的励磁电流0I =（4）．定子电压和频率均为额定值时，临界转差率2'212')(lr ls s r m L L R R s ++=ω和临界转矩em T =异步电动机的机械特性eT ns n 1emms 06-2 异步电动机参数如6-1题所示，画出调压调速在12N U 和23N U 时的机械特性，计算临界转差率m s 和临界转矩m T ，分析气隙磁通的变化，在额定电流下的电磁转矩，分析在恒转矩负载和风机类负载两种情况下，调压调速的稳定运行范围。

解：调压调速在12N U 和23N U 时的机械特性T en s临界转差率2'212')(lr ls s r m L L R R s ++=ω12N U 时，临界转矩em T=气隙磁通1ΦSm s N≈23N U 时，临界转矩em T=气隙磁通1ΦSm s N ≈带恒转矩负载L T 工作时，稳定工作范围为0m s s <<，带风机类负载运行，调速范围01s <<。

《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，完成课后习题是巩固知识、检验理解程度的重要环节。

林瑞光老师的第三版教材中的习题涵盖了电机与拖动领域的多个重要概念和知识点。

接下来，让我们一起探讨一下部分习题的答案。

首先，我们来看第一章的习题。

例如，有一道关于电机基本原理的题目，问电机实现能量转换的关键是什么。

答案是电机内部存在的电磁感应现象和电磁力。

通过电磁感应，电机能够将电能转化为机械能，或者将机械能转化为电能，实现能量的传递和转换。

再看第二章有关直流电机的习题。

有一个问题是：直流电机的励磁方式有几种，各自的特点是什么？答案是直流电机的励磁方式主要有他励、并励、串励和复励四种。

他励电机的励磁绕组由独立电源供电，励磁电流不受电枢电流影响；并励电机的励磁绕组与电枢绕组并联，励磁电压与电枢电压相同；串励电机的励磁绕组与电枢绕组串联，励磁电流与电枢电流相同，其特点是具有较大的起动转矩；复励电机则同时具有串励和并励绕组，综合了两者的特性。

第三章关于变压器的习题中，有这样一道题：变压器的基本工作原理是什么，为什么能够实现变压？答案是变压器基于电磁感应原理工作。

当一次绕组中通以交流电流时，会在铁芯中产生交变磁通，这个磁通同时穿过一次和二次绕组。

由于绕组匝数不同，根据电磁感应定律，在二次绕组中就会感应出不同的电压，从而实现变压。

第四章交流电机的旋转磁场部分，有这样的习题：旋转磁场的转速与哪些因素有关？答案是旋转磁场的转速与电源频率和电机的磁极对数有关。

其转速公式为 n1 ＝ 60f ／ p，其中 n1 为旋转磁场的转速，f为电源频率，p 为磁极对数。

第五章异步电机的习题里，比如：异步电机的转差率是如何定义的，其大小对电机运行有何影响？答案是转差率 s 是指异步电机的转速 n与同步转速 n1 之差与同步转速 n1 的比值。

转差率的大小反映了电机的运行状态。

当转差率较小时，电机运行在接近同步转速的状态，效率较高；当转差率较大时，电机的转矩较大，但效率降低，发热增加。

《电机及电力拖动》习题第一章直流电机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？2.一直流电动机，已知P N=13kw，U N=220V，n N=1500r/min，η=0.85，求额定电流I N。

3.一直流发电机，已知P N=90kw，U N=230V，n N=1450r/min，η=0.89，求额定电流I N。

4.一台p对极的直流发电机，若将电枢绕组由单叠改为单波（导体数不变），问额定电压、额定电流和额定功率如何变化？5.计算下列各绕组的节距y1、y2和绘制绕组展开图，安放主磁极和电刷，并求出支路对数。

1）单叠绕组2p=4，S=K=18；2）单波绕组2p=4，S=K=19。

6.一台4极直流发电机，电枢绕组为单叠整距绕组，每极磁通φ=3.5×102 wb，电枢总导体数N=152，求当转速n=1200r/min时的空载电动势E。

若改为单波绕组，其他条件不变，则当空载电动势为210V时，发电机转速应为多少？若保持每条支路的电流I=50A不变，求电枢绕组为单叠和单波时，发电机的电磁转矩T em各为多少？7.什么叫电枢反应？电枢反应的性质与哪些因素有关？一般情况下，发电机的电枢反应的性质是什么？对电动机呢？8.什么叫换向？为什么要改善换向？改善换向的方法有哪些？9.说明装置换向极改善换向的原理，一发电机改作电动机或转向改变时，换相极绕组是否需要改接？为什么？10.一台4极80kw、230V、930r/min的并励发电机，在75℃时的电枢回路电阻R a=0.0259Ω，励磁绕组电阻R f=22.8Ω，额定负载时励磁回路串入调节电阻R pf=3.5Ω，电刷压降2ΔU b=2V，铁耗和机械损耗p fe+pΩ=2.3kw，附加损耗p s=0.05PN。

求额定负载时，发电机的输入功率、电磁功率、电磁转矩和效率。

11.一台并励直流电动机，在额定电压U N=220V，额定电流I N=80A的情况下运行，75℃的电枢电阻R a=0.01Ω,电刷接触压降2ΔU b=2V，励磁回路总电阻R rf+R pf=110Ω，附加损耗p s=0.01PN，效率η=0.85。

《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P Fe=P1-P R=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I N1=N√3U =√3×35=82.5A副边额定电流为I N2=N3U =3×10.5=274.9A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：N1=E1N4.44fΦm ≈U1N4.44fΦm=35×1034.44×50×1.45×1120×10−4≈971N2=E2N4.44fΦm≈U2N4.44fΦm=6×1034.44×50×1.45×1120×10−4≈166k=E1NE2N=N1N2=5.82.11 解：（1）k=U1NU2N =6000230=26.1R k=R1+R2′=4.32+26.22×0.0063=8.61Ωx k=x1σ+x2σ′=8.9+26.22×0.013=17.76ΩZ k=√R k2+x k2=19.74Ω（2）R k′=R1′+R2=0.0261Ωx k′=x1σ′+x2σ=0.0261ΩZ k′=√R k′2+x k′2=0.029Ω（3）Z1N=U1NI1N =U1NS N2=360ΩR k∗=R kZ1N=0.0239x k∗=x kZ1N=0.0493Z k∗=Z k1N=0.0548Z2N=U2NI2N=U2NS N2=0.529ΩR k′∗=R k′Z2N=0.0239x k′∗=x k′Z2N=0.0493Z k′∗=Z k′Z2N=0.0548计算结果说明原副边短路参数的标幺值是相等的。

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。

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》习题解答第一章 直流电机原理P331-21一台并励直流发电机N P =16kW , N U =230V,N I =69.6A ,N n =1600r/min,电枢回路电阻a R =0.128Ω,励磁回路电阻f R =150Ω,额定效率N η=85.5%.试求额定工作状态下的励磁电流、电枢电流、电枢电动势、电枢铜耗、输入功率、电磁功率。

解：fN I =N f U R =230150=1.53A aN I =N I +fN I =69.6+1.53=71.13A aN E =N U +aN I a R =230+71.130.128⨯=239.1Vcua p =2aN I a R =271.130.128⨯=647.6WaN E aN I =239.171.13⨯=17kW输出功率1N p =N N P η=1685.5%1685.5%=18.7kW1-29并励直流发电机N P =7.5kW , N U =220V , N I =40.6A , N n =3000r/min,Ra=0.213Ω.额定励磁电流fN I =0.683A,不计附加损耗，求电机工作在额定状态下的电枢电流、额定效率、输出转矩、电枢铜耗、励磁铜耗、空载损耗、电磁功率、电磁转矩及空载转矩。

解： a I =N I -fN I =40.6-0.683=40AP 1=N U N I =22040.6⨯=8932W N η=1N p p 100%⨯=75008932100%⨯=84% 2T =9550N N p n =95507.53000⨯=24N ·m cua p =2a I Ra=240⨯0.213=341W2203220.683N f fN U R I ===Ω 2cuf fN f p I R =∙=2200.683N fN U I ∙=⨯=150W0189327500341150941N cua cuf p P P p p =---=---=189323411508441M cua cuf P p p p =--=--=WT =9550M Np n =95508.4413000=27 N ·m 02T T T =-=27-24=3 N ·m第二章 电力拖动系统的动力学P482-9 负载的机械特性又哪几种主要类型？各有什么特点？答：负载的机械特性有：恒转矩负载特性、风机、泵类负载特性以及恒功率负载特性，其中恒转矩负载特性又有反抗性恒转矩负载与位能性恒转矩负载，反抗性负载转矩的特点是它的绝对值大小不变，但作用方向总是与旋转方向相反，是阻碍运动的制动性转矩，而位能性转矩的特点是转矩绝对值大小恒定不变，而作用方向也保持不变。

1、不属于电力拖动自动控制系统构成单元的是（）。

CA、电动机B、功率放大与变换装置C、柴油机D、传感器2、电动机转速与转角控制的根本是（）控制，但同时也需要做好（）控制。

BA、磁链、转矩B、转矩、磁链C、手动、自动D、自动、手动3、直流电力拖动控制系统和交流电力拖动控制系统比较，（）流电力拖动控制系统的数学模型简单；（）流电力拖动控制系统调节器的设计简单。

CA、直、交B、交、直C、直、直D、交、交4、船舶电力推进是通过（）拖动螺旋桨的系统。

DA、柴油机B、汽轮机C、燃气轮机D、电动机5、（）电动机的转速与电源频率保持严格对应关系，机械特性硬。

CA、直流B、异步C、同步D、永磁6、典型机械负载中，起重机提升重物属于（）负载。

BA、反抗性恒转矩B、位能性恒转矩负载C、通风机类D、恒功率负载7、典型机械负载中，船舶螺旋桨属于（）负载。

CA、反抗性恒转矩B、位能性恒转矩负载C、通风机类D、恒功率负载8、根据转速-转矩四象限，电动机在第四象限为（）状态。

DA、正向电动B、反向电动C、正向制动D、反向制动9、转速-转矩四象限中的第三象限，电动机电磁转矩与转速方向相（），为（）性质。

AA、同、驱动B、反、驱动C、同、制动D、反、制动10、根据运动方程式，转速变化是因为（）。

DA、电磁转矩为驱动转矩B、电磁转矩为制动转矩C、电磁转矩等于阻转矩D、电磁转矩不等于阻转矩11、吊车电动机提升下放重物时，电动机所承担的机械负载属于典型机械负载中的（）负载。

BA、反抗性恒转矩B、位能性恒转矩C、通风机类D、恒功率负载第二章转速反馈控制的直流调速系统转速反馈控制的直流调速系统测验1、直流调速系统要求一定范围内无级平滑调速，以（）调速方式为最好。

BA、电枢回路串电阻B、降低电枢电压C、降低励磁电压D、励磁回路串电阻2、V-M直流调速系统中采用了平波电抗器来抑制电流脉动，改善（）问题。

AA、轻载时电流断续B、低速时的高次谐波C、堵转时电流过大D、功率因数3、在V-M系统主电路的等效电路图中，不属于整流装置电阻的是（）。