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电机与拖动第六章⾃测题答案（⼀）填空题：1. 同步发电机的短路特性为⼀直线，这是因为在短路时电机的磁路处于不饱和状态。
2. 同步发电机正常情况下并车采⽤准同期法，事故状态下并车采⽤⾃同期法。
3. 同步调相机⼜称为同步补偿机。
实际上就是⼀台空载运⾏的同步电动机，通常⼯作于过励状态。
4. 同步发电机带负载时，如0o<Ψ<90o，则电枢反应磁动势F a可分解为F ad=F a sinΨ，F aq=F a cosΨ。
其中F ad电枢反应的性质为去磁性质，F aq电枢反应的性质为交磁性质。
5. 同步发电机与⽆穷⼤电⽹并联运⾏，过励时向电⽹输出感性⽆功功率，⽋励时向电⽹输出容性⽆功功率。
6. ⼀台汽轮发电机并联于⽆穷⼤电⽹运⾏，欲增加有功功率输出，应增⼤进汽量，欲增加感性⽆功功率输出，应增加励磁电流。
（填如何调节）7. 汽轮发电机⽓隙增⼤时，则同步电抗X t减⼩，电压调整率?U减⼩，电机制造成本增加，增加静态稳定性能增加。
8. 当同步电机作发电机运⾏时，在相位上，超前于；作电动机运⾏时，滞后于。
（⼆）判断题：1. 凸极同步发电机由于其电磁功率中包括磁阻功率，即使该电机失去励磁，仍可能稳定运⾏。
（√）2. 采⽤同步电动机拖动机械负载，可以改善电⽹的功率因数，为吸收容性⽆功功率，同步电动机通常⼯作于过励状态。
（√）3. 同步发电机过励运⾏较⽋励运⾏稳定，满载运⾏较轻载运⾏稳定。
（×）4. 同步发电机采⽤准同期法并车，当其他条件已满⾜，只有频率不同时，调节发电机的转速，使其频率与电⽹频率相等时，合上并联开关，即可并车成功。
（×）5. 汽轮同步发电机与⽆穷⼤电⽹并联运⾏，只调节⽓门开度，既可改变有功功率⼜可改变⽆功功率输出。
（√）（三）选择题：1. 同步发电机带容性负载时，其调整特性是⼀条：（③）①上升的曲线；②⽔平直线；③下降的曲线。
2. 同步发电机的V形曲线在其⽋励时有⼀不稳定区域，⽽对同步电动机的V形曲线，这⼀不稳定区应该在（③）区域。
第六章6 . 1 题6 . 1图所示的某车床电力拖动系统中,已知切削力F=2 000 N ,工件直径d=150 mm ,电动机转速n=1 450 r /min,减速箱的三级转速比1j =2 ,2j =1.5 ,3j =2 ,各转轴的飞轮矩为2aGD =3. 5 N ·2m (指电动机轴), 2b GD = 2 N·2m ,2c GD =2 . 7 N·2m ,2d GD =9 N·2m ,各级传动效率1η=2η=3η=90% ,求:题6 . 1图( 1 )切削功率; ( 2 )电动机输出功率; ( 3 )系统总飞轮矩;( 4 )忽略电动机空载转矩时,电动机电磁转矩; ( 5 )车床开车但未切削时,若电动机加速度dtdn =800 r /min ·1-s ,忽略电动机空载转矩但不忽略传动机构的转矩损耗,求电动机电磁转矩。
解: ( 1 )切削转矩 150215.020002=⨯=⨯=d F T N ·m工件转速 min /7.24125.121450321r j j j n n f =⨯⨯==切削功率 KW n T T P ff 796.360107.2411416.321506023=⨯⨯⨯⨯=⨯=Ω=-π( 2 )电动机输出功率 KW PP 207.59.09.09.0796.33212=⨯⨯==ηηη( 3 )系统总飞轮矩 23222122221221222j j j GD j j GD j GD GD GD dc b a+++==55.425.1295.127.2225.3222222=⨯⨯+⨯++ 2.m N( 4 )电动机电磁转矩 m N n P P T M .29.3414501416.3210207.56060/2322=⨯⨯⨯⨯==Ω=π( 5 ) dt dn GD T a M 3752=+12121)(3751ηdt dn j GD b +21222121)(3751ηηdt dn j j GD c+32123222121)(3751ηηηdt dn j j j GD d =⨯375800(3.5+9.0222⨯+2229.05.127.2⨯⨯+32229.025.129⨯⨯⨯) =⨯3758004.769=10.17 2.m N6 . 2 龙门刨床的主传动机构如题6. 2图所示。
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》参考答案 2-1（1） 切削功率:WFV P s m d n V r j j j n n L f f 38009.1*2000/9.1215.0*6067.241*22*602min/67.2412*5.1*21450321=========ππ （2）电动机输出功率：W P P L6.52129.0*9.0*9.038003212===ηηη（3） 系统总飞轮转矩：222222223222122221221222.55.425.03.05.05.32*5.1*295.1*27.2225.3mN j j j GD j j GD j GD GD GD d c b a =+++=+++=+++=（4） 电动机电磁转矩：M N j j j FD T T L.29.349.0*9.0*9.0*2*5.1*22/15.0*20002/3213213212====ηηηηηη（5） 不切削时的电动机电磁转矩： 忽略损耗时的电动机电磁转矩M N j j j FD T .252*5.1*22/15.0*20002/'3212===传动机构阻转矩：M N T T T .29.92529.34'220=-=-=加速时电动机转矩：M N dt dn GD T T .19800*37555.429.937520=+=+=2-2（a ） 减速dt dnGD T T L 3752=-（b ） 减速dtdnGD T T L 3752=--（c ） 加速dtdnGD T T L 3752=+（d ） 减速dtdnGD T T L 3752=--（e ）匀速dtdnGD T T L 3752=+-2-3(a) 稳定 ；（b ）稳定；(c) 稳定； (d) 稳定； (e) 不稳定； 第三章3-1 直流发电机通过电刷和换向器将导体中的交流电势整流成直流输出。
如果没有换向器输出的将是交流电势。
3-2 直流电动机通过电刷和换向器将外部输入直流电压，逆变成导体中的交流电压和电流。
武汉纺织大学第六章6 . 1 题6 . 1图所示的某车床电力拖动系统中,已知切削力F=2 000 N ,工件直径d=150 mm ,电动机转速n=1 450 r /min,减速箱的三级转速比1j =2 ,2j =1.5 ,3j =2 ,各转轴的飞轮矩为2a GD =3. 5 N ·2m (指电动机轴), 2b GD = 2 N·2m ,2c GD =2 . 7 N·2m ,2d GD =9 N·2m ,各级传动效率1η=2η=3η=90% ,求:题6 . 1图( 1 )切削功率; ( 2 )电动机输出功率; ( 3 )系统总飞轮矩;( 4 )忽略电动机空载转矩时,电动机电磁转矩; ( 5 )车床开车但未切削时,若电动机加速度dtdn =800 r /min ·1-s ,忽略电动机空载转矩但不忽略传动机构的转矩损耗,求电动机电磁转矩。
解: ( 1 )切削转矩 150215.020002=⨯=⨯=d F T N ·m工件转速 min /7.24125.121450321r j j j n n f =⨯⨯==切削功率 KW n T T P ff 796.360107.2411416.321506023=⨯⨯⨯⨯=⨯=Ω=-π( 2 )电动机输出功率 KW PP 207.59.09.09.0796.33212=⨯⨯==ηηη( 3 )系统总飞轮矩 23222122221221222j j j GD j j GD j GD GD GD dc b a+++==55.425.1295.127.2225.3222222=⨯⨯+⨯++ 2.m N( 4 )电动机电磁转矩 m N n P P T M .29.3414501416.3210207.56060/2322=⨯⨯⨯⨯==Ω=π( 5 ) dt dn GD T a M 3752=+12121)(3751ηdt dn j GD b +21222121)(3751ηηdt dn j j GD c+32123222121)(3751ηηηdt dn j j j GD d =⨯375800(3.5+9.0222⨯+2229.05.127.2⨯⨯+32229.025.129⨯⨯⨯) =⨯3758004.769=10.17 2.m N6 . 2 龙门刨床的主传动机构如题6. 2图所示。
（一）填空题：
1. 同步发电机的短路特性为一直线，这是因为在短路时电机的磁路处于不饱和状态。
2. 同步发电机正常情况下并车采用准同期法，事故状态下并车采用自同期法。
3. 同步调相机又称为同步补偿机。
实际上就是一台空载运行的同步电动机，通常工作于过励状态。
4. 同步发电机带负载时，如0o<Ψ<90o，则电枢反应磁动势F a可分解为
F ad=F a sinΨ，F aq=F a cosΨ。
其中F ad电枢反应的性质为去磁性质，F aq电枢反应的性质为交磁性质。
5. 同步发电机与无穷大电网并联运行，过励时向电网输出感性无功功率，欠励时向电网输出容性无功功率。
6. 一台汽轮发电机并联于无穷大电网运行，欲增加有功功率输出，应增大进汽量，欲增加感性无功功率输出，应增加励磁电流。
（填如何调节）
7. 汽轮发电机气隙增大时，则同步电抗X t减小，电压调整率?U减小，电机制造成本增加，增加静态稳定性能增加。
8. 当同步电机作发电机运行时，在相位上，超前于；作电动机运行时，滞后于。
（二）判断题：
1. 凸极同步发电机由于其电磁功率中包括磁阻功率，即使该电机失去励磁，仍可能稳定运行。
（√）
2. 采用同步电动机拖动机械负载，可以改善电网的功率因数，为吸收容性无功功率，同步电动机通常工作于过励状态。
（√）
3. 同步发电机过励运行较欠励运行稳定，满载运行较轻载运行稳定。
（×）
4. 同步发电机采用准同期法并车，当其他条件已满足，只有频率不同时，调节发电机的转速，使其频率与电网频率相等时，合上并联开关，即可并车成功。
（×）
5. 汽轮同步发电机与无穷大电网并联运行，只调节气门开度，既可改变有功功率又可改变无功功率输出。
（√）
（三）选择题：
1. 同步发电机带容性负载时，其调整特性是一条：（③）
①上升的曲线；②水平直线；③下降的曲线。
2. 同步发电机的V形曲线在其欠励时有一不稳定区域，而对同步电动机的V形曲线，这一不稳定区应该在（③）区域。
① I f>I f0；② I f=I f0；③ I f<I f0。
3. 工作于过励状态的同步调相机，其电枢反应主要是：
（②）
①交轴电枢反应；②去磁的直轴电枢反应；
③增磁的直轴电枢反应。
4. 与无穷大容量电网并联运行的同步发电机，过励时欲增加励磁电流，则（②）。
①发出的容性无功功率增加，功角减小；
②发出的感性无功功率增加，功角减小；
③发出的容性无功功率增加，功角增大；
④发出的感性无功功率增加，功角增大。
5. 与无穷大容量电网并联运行的同步发电机，其电流滞后于电压一相位角，若逐渐增加励磁电流，则电枢电流：（①）
①渐大；②先增大后减小；
③渐小；④先减小后增大。
（四）简答题：
1. 试用电路和磁路分析同步发电机带φ>0o负载时端电压下降的原因。
答：磁路方面：带上φ>0o的对称负载，电枢反应的性质有直轴去磁作用，故端电压会下降。
电路方面：电动势方程：
由相量图（图6.12）可见，发电机带上φ>0o的负载后，由于电机本身阻抗压降的影响，使得端电压下降。
2. 试简述功角的双重物理意义？
E 0U
答：时间相角差：即空载电动势 和电压 间的夹角；
空间相角差：即为励磁磁动势 与定子等效合
成磁动势 之间的夹角。
当忽略定子漏阻抗压降时，
，即等于气隙合成磁动势。
（五）作图题：
1. 与无穷大容量电网并联运行的汽轮发电机，
原运行于过励状态，现欲增加有功功率而保持无功功率输出不变，该如何调节，画出变化前后的电动势相量图。
答：调大气门开度的同时，相应增大励磁电流。
变化前后的电动势相量图如图6.13所示。
（六）计算题：
1. 一台隐极三相同步发电机，定子绕组为Y 联结,UN=400V ，IN=37.5A ，cos φN=0.85（滞后），Xt=
2.38Ω（不饱和值），不计电阻，当发电机运行在额定情况下时，试求：（1）不饱和的励磁电动势E0；（2）功角δN ；（3）电磁功率Pem ；（4）过载能力λ。
解：
（1）
（2）
（3）
或 （4） 2. 某工厂变电所变压器的容量为2000kV ·A ，该厂电力设备的平均负载为1200kW ，cos φ=0.65（滞后），今欲新装一台500kW ， cos φ=0.85（超前），η=95%的同步电动机，问当
电动机满载时，全厂的功率因数是多少？变压器是否过载？
解：
该厂电力设备从电源取得的有功、无功及视在功率：
同步电动机从电源取得的功率：
装设同步电动机后的全厂负荷及功率因数： F f F u V V U U N NP 23134003===V V E P E 1.4992.2883300=⨯==kW
kW N N N em I U P P 084.2285.075.354003cos
32=⨯⨯⨯==≈ϕ8.326
.15sin 11sin === δλN ()kW kW P P P 32.172632.52612002
1=+=+=∑()var 25.1008var 74.39499.140221k k Q Q Q =-=-=∑。
