电机和电力拖动课后习题答案解析

1、完美WORD格式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

2、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 直流电动机，已知 R =13kw，UN =220V，nN =1500r/min，=0.85,求额定电流 IN解：电动机Pn =UnIn ，故InPn一 Un13 103220 0

3、.85=69.5-专业整理知识分享P90汇103解：发电机Pn二UnIn , 故In 丄二391二U n 2307什么叫电枢反应？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。电刷反应的性质与电刷的位置有关系。当电刷位于几何中性线上时，发电机的电枢反应性质是交轴电枢反应，此时物理中性线由几何中性 线顺转向移动了一个角度，而电动机的电枢反应也是交轴电枢反应，但物理中性线由几何中性线逆转向 移动一个角度。8什么叫换向？为什么要换向？改善换向的方法有哪些？答：元件从一条支路转入另一条支路时，元件的电流将改变一次方

4、向，这种元件中电流改变方向的过程 就称为"换向"。改善换向的目的在于消除电刷下的火花。常用的改善换向方法有两种：（1）装置换向极；（2）正确选用电刷。 台4极82kw 230v、930r/min的并励发电机，在75C时的电枢回路电阻 R 0.02591，励磁绕 组电阻 Rrf =22.81，额定负载时励磁回路串入调节电阻 Rpf = 3.51，电刷压降2 ：U2V，铁耗和机 械损耗pFe p“ = 2.3kw，附加损耗Ps =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。U230解：励磁电流IfN 8.75二Rrf +Rpf 22.8 + 3.5

5、额定电流PN82 TO3INN356.5-.Un230电枢电流Ia = 1 N I f 二 356.5 8.75 二 3653：电枢电动势Ea =Un laRa 2 ：Ub =230 365.3 0.0259 2 = 241.5V电磁功率隘 =Eala =241.5 365.3=88.2kw输入功率P1 二 PemP0 二 Pem - PFePs= 88.2 2.3 0.05 82 =94.6kw电磁转矩T十 Pem '.55喀=9.55 88.2 10 =905.7N m门 nn930效率=Pn 100%82100% =86.7%R94.611. 一台并励直流电动机，在额定电压Un

6、-220V，额定电流In =80丄_的情况下运行，75C时的电枢电阻Ra =0.0们，电刷接触压降2 ：U2V，励磁回路总电阻Rrf Rpf =110.，附加损耗Ps = 0.0侃， 效率 =0.85o求：(1)额定输入功率R;(2)额定输出功率P2 ；(3)总损耗a p ；(4)电枢铜耗Pcua ；(5) 励磁回路损耗pf(6)电刷接触损耗Pcub； (7)附加损耗Ps; (8)机械损耗和铁耗PiPFeo解：(1)额定输入功率 P =UNIN =220x80 = 17.6kw(2)额定输出功率p2 = P n = 17.6 乂 0.85 =14.96kw(3)总损耗无 P = P -P2 =

7、176-14.96 = 2.64kw(4)励磁电流Ir Un = 220 Rrf RPf110电枢电流la = In -If =802 =78二电枢铜耗Pcua i：Ra = 7820.01 =61w(5)励磁回路损耗Pf =l2(Rf Rpf) = 22 110=440w(6)电刷接触损耗Pcub 二 Ia 2 Ub = 78 2 二 156w(7)附加损耗Ps =0.01PN =0.01 P2 =0.01 14960 = 150w(8)机械损耗和铁耗PFe P; ; - P1 - P2 - Pcua - Pcub - Pcuf - Ps=17600 -14960 -61-156-440 -

8、150 = 1833w12. 什么叫发电机外特性？他励发电机和并励发电机的外特性有什么不同？为什么？答：发动机的外特性是，当n=nN If = I fN时U=f ( I )的关系曲线。并发动电机的外特性和他励发电机的外特性有两点不同：(1)并励发电机的电压调整率比他励的大；(2)并励发电机的稳态短路电路电流小。这是由于他励发电机的励磁电流为常数，不受端电压变化的影响。而并励发电机的励磁电流却随电机端电压的降低而减小，这就是使电枢电动势进一步下降。当负载电阻短路时，电枢端电压为0,励磁电流也为0,此时电枢绕组中电流由剩磁电动势所产生，而剩磁电动势不大，所以稳态短路电流也不大。13. 一并励发电机

9、，额定运行时情况正常，当转速降为1 nN时，电枢电压U=0,试分析原因。2答：并励发电机能够自励必须满足三个条件：即发电机主磁极必须有一定剩磁，励磁绕组与电枢联接要正确，励磁回路的总电阻要小于临界电阻。对应于不同的转速，临界电阻是不同的。当转速降低时，临界电阻也相应下降。本题中，当转速 n二丄门“时，使得励磁回路的总电阻大于临界电阻，不能满足自2励的第三个条件，同时电枢电压 U=0.14. 一台并励直流电动机，铭牌数据为 Pn =96kw , Un = 440V , I n = 255二，h fnN =1550r min，并已知 Ra =0.078。试求：(1) 电动机额定输出转矩Tn ；(2

10、) 电动机额定电磁转矩Tem ；(3) 电动机理想空载转速n0。解：(1) Tn =电=9.55PnOn nN9.55 96 1031550-591.5N(2) 额定电枢电流 laN »N-lfN =255-5 = 250丄由电枢回路方程 Un =Ce nN laNRa440-250 0.0781550= 0.27v/rpm电磁转矩Tem =9.55Ce IaN =9.55 0.27 250 = 644.6N mU440(3)理想空载转速n°二寸-狂7 = 1630rpm电机与拖动基础课后习题第二章习题答案1. 什么叫单轴系统？什么叫多轴系统？为什么要把多轴系统折算成单轴系

11、统？答：电动机和工作机构直接相联，这种系统称为单轴系统。电动机不直接和工作机构相联接，而是通过一套传动机构，使电动机的角速度 传递到工作机构时，变成符合于工作机构所需要的角速度z，这种系统称为多轴系统。因为，研究多轴系统的运动情况，就必须列出每一根轴的运动方程式和各轴之间互相联系的方程式，这是相当复杂和麻烦的。就电力系统而言，主要是把电动机作为研究对象，并不需要详细研究每根轴的问题。因此，为了简化计算，通常都把多轴系统折算成等效的单轴系统。2. 把多轴系统折算为单轴系统时，哪些量需要进行折算？折算的原则是什么？答：需要折算的量有工作机构的负载转矩、系统中各轴的转动惯量J" J?、Jz

12、。对于某些直线运动的工作机构，则必须把进行直线运动的质量 mz及运动所克服的阻力Fz折算到电动机轴上。折算原则是保持拖动系统在折算前后，其传送的功率和贮存的动能不变。3. 一龙门刨床，齿轮1与电动机直接联接，各齿轮和工作台的数据及图样见书上。已知：切削力Fz =9810N，切削速度yz = 43m/min，传动效率0.8，齿轮6的节距为20mm电动机电枢的飞轮矩为230 N m，工作台与床身的摩擦因数为 0.1.试计算：（1）折算到电动机轴上的系统总飞轮矩及负载转矩；（2）切削时电动机输出功率。解：（1）总飞轮矩GD2 负载转矩MzGD2包括旋转部分GD2和直线部分gdD2 2 2 2GDg

13、GD詈 GD5GDf乙 Z3 Z1 Z3 Z5=230 8.25137.240.2 19.656.8 37.25'兰匚理厂便匚理匚必丫2038203830g2= 251.5N m2z =43m/min = 0.72m/sn0z/(Zbtk6)(0.72 60)/(78 0.02)27.6r/min)=27.6(空= 332.3r/minZ5 Z3 乙303820G, G2(14700 9800)W = 24500WGD2365G 6): 365 24500 0.722 .41.98N m22n1332.32GD2 =GD： GD： =251.5 41.98 -293.5N m2Mz =

14、9.55 J -9.55°2)"Fz-zn1 cn1 c= 9.55 沁9810 °.72332.3 0.82= 316.8N m切削时电动机输出功率PzPz 二 Mz 厲/9.55 =316.8 332.3/9.55 = 11kW4. 常见的生产机械的负载转矩特性有哪几种？答：基本可归纳为三大类：一、恒转矩负载（负载转矩Tz的大小为定值，与转速无关。根据负载转矩是否转向可分为，反抗性的恒转矩负载和位能性的恒转矩负载）二、恒功率负载（负载功率Pz 一定，负载转矩Tz和转速nz成反比）三、 通风机负载（负载转矩与转速的平方成正比，Tz二kn2）5. 什么叫电动机的固

15、有机械特性和人为机械特性?答：固有机械特性是指当电动机的工作电压和磁通均为额定值，电枢电路中没有串入附加电阻时的机械 特性。人为机械特性是指人为的改变电动机参数或电枢电压而得到的机械特性。6. 电力拖动稳定运行的条件是什么？ 一般要求电动机的机械特性是向下倾斜还是向上翘的？为什么?答：电动机稳定运行的条件是：在工作点上，有dTem :匹成立。dn dn一般要求电动机的机械特性是向下倾斜的。因为，大多数负载转矩都是随转速的升高而增大或者说保持恒值。7. 台他励直流电动机，铭牌数据如下：PN =2.2kW, UN =220V, IN = 12.6A, nN =1500r/min。求:1（1）绘出固

16、有机械特性;电枢电流la（2）当“尹时，电动机转速n；（3）当"窗聞时,解:Ra(-2)23U N 1 N - PN2、220 12.6-2200)- 2312.62-1.801 2.402' 1取 21'.1220-12.6 21500-0.13Ct =9.55Ce =9.55 0.13 =1.24(1)由nWCe*IaRaCTn =C?_9.55Ce2'2 T="=肓-9.5咖扩 T = 1692-3012392Tn0 = 1692r/mi n: = 12.4n。-1692-12.4T1(2)当匚二丄In时2T =Ce la =9.55 0.13

17、 1 12.6=7.821N m e a 2n=1692-12.47.821=1595r/min(3) I-E220 -0.13 15502二 9.25A8. 根据题7中电动机数据，（1）绘出电枢串入附加电阻Rpa =2“时的人为机械特性；（2）绘出当=0.8 N 时的人为机械特性；（3）绘出当电压U时的人为机械特性；（4）分别求出上述三种情况当 匚二,2时，电动机的转速。解：由题可知2+2（1）n =1692 -2T =1692 24.8T9.55913（2） n 二1692-124=2115 19.375T0.8 0.82（3）n =846-12.4T（4）la=lN，T = 9.55 0

18、.13 12.6 =15.6429N m第一种情况：n =1692-24.8 15.64 =1304.06r/m in第二种情况：n =2115-19.375T =2115-19.375 15.6429 =1811.98r/m in第三种情况：n =846-12.4T =846 -12.4 15.6429 = 652.06r/min9. 一台直流他励电动机，铭牌数据如下：PN =13kW，UN =220V，IN = 68.6A，nN =1500r/min，该电动机作起重电机用，在额定负载时，试问：（1）要求电动机以800r/mi n的速度下放重物，应该采取 什么措施？ （ 2）要求电动机以18

19、00r/min的速度下放重物，应采取什么措施？解：求固有机械特性'UnIn-PniNZ 严护 62.6-13000= 0.222 0.29/ 二 0.25Q <23 A68.62完美WORD格式Un - IaR a込6士25 =0.1351500RaCe9.55(Ce )0 2523"1629-1.436宀629-1(1) n =800r/min，下放串一个电阻U +EaRa Rpc -1 NRpc =4.781 -0.25 =4.53= 22° °135 800 =4.78168.69（2）能耗制动n_Ra+R T9.55Ce )20.135 18

20、00 Ra Rs = 3.5421 1 68.6=Rs = 3.542 - 0.25 = 3.292"R 亠R寸十 Rs) 68,6反接制动-UnRsn =-Un Ra RsCJ P55Ce J"”0.25 +Rs -1800 = -1629-Tn9.557.1350.25+ R ps二 1800-1629匕 68.6 二 0.336门0.135Rps =0.336-0.25 =0.086"10根据题9的电动机数据，起吊重物，在负载转矩 TzTn时，运行在固有特性上，现用电枢反接法2进行制动，问：（1）若制动开始时的瞬时电流不大于2In，在电枢回路中应串入多大电阻

21、？ （ 2）当转速制动到零时，若不切断电源，电动机运转状态如何?解:由题知 n F629-1.436T,T<Tnn =1629-1.8521 = 1565.5476r/minlz=21 nUn EaRa Rp220 Ce n2In=Ra Rp =3.144"(1)专业整理知识分享- Rp =3.144 -0.25 =2.894'完美WORD格式(2)反转 会超过-1629r/min11 根据题9的电动机数据，起吊重物，在负载转矩 Tz Jtn时，运行在固有特性上，现用能耗制动，2问：（1）若制动开始时的瞬时电流不大于 2In，制动电阻应为多大？（ 2）若转速制动到零时，

22、不采取其 他措施，电动机的运转状态如何？解：（1）由前几题知：n=1565.476r/min2TnEaRa Rp 二旦=1.540"Ra RpP 2In二 Rp =1.540-0.25 =1.29 门（2）不采用措施反转到另一个转速12电动机的调速和转速变化有何区别？在同一条机械特性上，为什么转矩越大转速越低？答：调速是为了生产需要而人为的对电动机转速进行的一种控制，它和电动机的负载变化时而引起的转 速变化是两个不同的概念。调速需要人为的改变电气参数，而负载变化所引起的转速变化则是自动进行 的，这时电气参数不变。II由公式n二也-a聽T可知，在同一条机械特性上，转矩 T越大 转速n越

23、小。Ce© 9.55（ Ce$） 213 . 一台他励直流电动机，铭牌数据如下：PN二7.5kW，UN二220V, lN二40.8A， nN =1500r/min，Ra =0.36门，设轴上负载转矩T 0.8Tn时，求：（1）在固有特性上工作时的电动机转 速n； （ 2）若其他条件不变，当磁通减弱到 0.5 ' N时，电动机的转速为什么？解：（1）机械特性专业整理知识分享U N - 1 NRan N :Ce_ 220 0.137 9.550.137 2=0.8Tn ,J605-2.01T =1605-2.01 53.38 = 1498r/min二 CUN-INRa = 220

24、-0.36 亦“nN1500W 2T二 n =1605一2.0仃Tn =9.55 0.137 40.8 =53.38N m, , 1(2)=0.5n TTn21n =3210-3.14仃二 n =3210 -3.141 53.38 =3042r/min214根据题13的电动机，若电枢中串入电阻 Rpa =0.，此时电动机的转速等于多少?解：由题知Rpa =0.5"0.36+0.5n =1605 -2T =1605 -4.80T9.55 汉(0.137 )T =0.8Tnn =1605-4.80 53.38 =1349r/min15何谓恒转矩调速？何谓恒功率调速？答：恒转矩调速是指在调

25、速过程中始终保持电磁转矩不变的调速。恒功率调速是指在调速过程中始终保持输入的电功率不变的调速。16对恒转矩负载，应采用何种调速方法？为什么？答：电枢回路串电阻调速和降低电枢电压调速。因为这样既满足了负载要求，又是的电动机得到充分利用。17对恒功率负载，应采用何种调速方法？为什么？答：弱磁调速适用于恒功率负载。电机与拖动基础课后习题第三章习题答案3. 励磁电抗Xm的物理意义如何？ Xm大好还是小好？若将铁心抽出，Xm将如何变化？若一次绕组匝数 增加5%而其余不变，则Xm大致如何变化？若铁心叠片松散，片数不足，则 Xm及丨0如何变化？若铁 心硅钢片接缝间隙较大时，对 Xm及丨0有何影响？答：励磁电

26、抗Xm表示与主磁通相对应的电抗，其大小和磁路饱和程度有关。Xm越大则空载电流越小，因此Xm大好。若将铁心抽出，磁阻将急剧增大，Xm将显著变小。若一次绕组匝数增加5%而其余不变，由Xm=WLm=WN?九m可知，Xm大致增加10%若铁心叠片松散，片数不足，都将使磁阻增加，Xm下降，I。增大。若铁心硅钢片接缝间隙较大，则Io将变大，Xm下降。4. 变压器空载运行时，一次侧加额定电压，为什么空载电流|0很小？如果接在直流电源上，一次侧也 加额定电压，这时一次绕组的电流将有什么变化？铁心中的磁通有什么变化？二次绕组开路和短路时对 一次绕组中电流的大小有无影响？答：变压器空载运行时，由于励磁阻抗很大，因此

27、即使一次侧加额定电压，空载电流Io都很小。若接在直流电源上，则一次侧漏电抗和励磁电抗都为0，此时一次绕组电流将非常大。铁心中的磁通也变为恒定磁通。一、二次绕组之间不存在电磁感应作用，而次绕组开路和短路对一 次绕组中的电流大小没有影响。6.台50Hz单相变压器，若接在60Hz的电网上运行，额定电压不变，问空载电流、铁心损耗、漏抗、 励磁阻抗及电压调整率有何变化？答：由U厂E! =4.44fNm可知，当f由50Hz变为60Hz时，将减小，空载电流下降，铁心损耗下降，而漏抗X；二wL；=2二fL二将随f的增大而增大，；励磁阻抗将增大，由于Xk增大，因此电压调整率将变 大。7台单相变压器，额定电压为

28、220V/110V,如果不慎将低压侧误接到 220V电源上，变压器将发生什 么现象？答：此时变压器的磁通将急剧增大，磁路严重饱和，励磁电流非常大，铁耗和铜耗都将显著增大，变压 器将过热，同时噪声过大，震动明显。8 .有一台单相变压器，已知：Sn =5000kV A，UnJUn2 =35kV/6.6kV，铁心的有效截面积SFe = 1120cm2，铁心中最大磁通密度Bm =1.45T，试求：高、低压绕组的匝数和电压比各为多少?解：m =BmSFe =1.45 1120 10-4 =1624 10-4 wbN2U N14.44f m35"034.44 50 1624 104= 971 匝

29、U N24.44f m6.6X034.44 50 1624 10-4= 183 匝N1971=5.3N21839一台单相变压器，额定容量为5kV A ,高、低压绕组均有两个匝数相同的线圈，高、低压侧每个线 圈的额定电压分别为1100V和 110V,现在它们进行不同方式的联结。试问：可得几种不同的电压比？每 种联结时的高、低压侧额定电流为多少？答：可得四种不同的电压比，分别是 1100/110，1100/220，2200/110,2200/220 ;对应的高、低压侧额定 电流分别是 4.55A/45.5A，4.55A/22.7A，2.27A/45.5A，2.27A/22.7A。10两台单相变压器

30、，电压为220V/110V, 次侧匝数相等，但空载电流1。1 =2I°II。今将两台变压器一次绕组顺极性串联起来加440V电压，问两台变压器二次侧的空载电压各为多少？解：根据题意，1。| =21。|，则Z°i二丄Z°ii24404401串联后U, 1 =293V，U1I -=146.7V“ 1 111 .121 12 2U1 n220U21 =Un卩-293146.7VU2N110U 2| = U11|=146.773.4VU2N11012有一台三相变压器，已知： SN =100kV A，UN1/UN2 =6.3kV/0.4kV，联结组为Y, yn0因电源压改为1

31、0kV,如果用改绕高压绕组的方法来满足电源电压的改变，而保持低压绕组每相为55匝不变，则新的高压绕组每相匝数应为多少？如果不改变高压绕组匝数会产生什么后果？解：改绕后变压器中主磁通的幅值应保持不变。N1U N1U N16.3 、3改绕前，则NN2 -55 = 866匝N 2Un2$Un2©0.4 V3改绕后 叫乂虹丄10、；3，则n!°866 =1375匝N1 Un神 6.3 J36.3若不改高压绕组匝数，则变压器铁心将严重饱和，二次侧电压也将升高，变压器将过热并产生振动和噪声。13.有一台1000匝的铁心线圈接到110V 50Hz的交流电源上，由安培表和瓦特表的读数得知I

32、0.5A、 R =10w，把铁心抽出后电流和功率就变为100A和1000w若不计漏磁，试求：（1）两种情况下的参数 和等效电路；（2）两种情况下电流的无功分量和有功分量；（3）两种情况下磁通的最大值。解： 有铁心时乙=U = 110 = 220011I10.5P10 4If0.52R2 =1 -U110彳11 2100_P2._10000I2 '1002R2Ri无铁心时Z2、22002 - 402一 =21996Xi= .z2-r2X2两种情况下都可等效为一个电阻与一个电抗元件相串联。（2 ）有铁心时cos 1P1100.182U1I111095电流有功分量Jcos 1=0.5 0.1

33、82 =0.091A电流无功分量11 sin = 111 - cos2_；二 0.49A无铁心时电流有功分量12 cos 2 i 2 P 1001000090.1AU2I2110000电流无功分量I2sin少2 = l2J-cos2 ®2 =100y1-（ 10000 ）= 41.7A 110 100（3）有铁心时E U1m11100.5 10-3wb4.44fN4.44 疋 50 "000无铁心时E2 = JU（I2R2）2 =、1102 -1002 = . 2100 = 45.8VL = _±24580.21 10-3wb4.44fN4.44 汉 50 &qu

34、ot;00016.台三相变压器，Sn = 750kV A，UN1 /UN2 =10000V/400V，Y, yn0联结，在低压侧作空载试验时得I0 =60A，p0 = 3800w，在高压侧做短路试验时得 U 440V,Pk =10900w (Ik1 =InJ ,室温 20 r，试求:(1 )折算到高压侧的励磁电阻和短路阻抗;(2)短路阻抗的标么值Rk、X；、Z；(3)计算满载及cos' =0.8 （滞后）时的 U人U2及；(4)计算最大效率max。解：（1）U N1 . = U N1 / . 3 = 10000/3 二 5774VUN2 二 UN2/ 3 =400/231VSn1 N1

35、 ：3Un1750 103:43.4A3 10000k=UN1/UN2 =5774/231 =25P0*11=丄 p0 =丄 3800 =1267 w3 3ZmZm二 k2zm =252 3.83 =2394Uk，Uk / . 3 二 440/, 3 二 254VPk，1 pk =- 10900 = 3633w33ZkUk _254 一 254 =5.85"1 k 1 N143.4RkS - 3633 =1.931243.42Xk =(Zk-Rk =J5.852 -1.932 =5.520310Rk75Rky93 莎 g235 75Zk75 c = pRkkc + xk = J2.3

36、52 +5.522 =6.0。UkN 二.3IniZ k75C 二 3 43.4 6.0 二 451VZk仁UkN二护U N14510.0451100002 2pkN = 31 N1 R k75c =3 43.42.35 = 13279wRpPkNRk _ pkN -SN13279 2 =0.018750 102'31 N1X kXk UU N1J3 X 43 4 X 5 520.072 10000（3）满载时l； = 1，已知cos 2 =0.8 （滞后），则sin笃=0.6：U 仁 I（R；cos 2 X；sin ） 100%=1 （0.018 0.8 0.072 0.6） 100

37、%=5.76%U2 = UN2 （1- . ：U ） 400 （1-0.0576）377V（1-p一2）100%l 2*N cos 2 ' P0 T 2 PkN100%3800 +1X327931 750 100.8 3800 1 13279-97.2%380013279(4) cos I =0.8时，产生最大效率时的负载系数二 0.535最大效率nmax（1 -如）100%ImSN cos 2 2po（1-2 38003 ） 100%0.535 750 100.8 2 3800= 97.7%17变压器出厂前要进行“极性”试验，将 U1、u1联结，在U1-U2端加电压，用电压表测U2-

38、u2间电 压。设变压器电压220V/110V,如果U1、u1为同名端，电压表读数是多少？如 U1、u1为非同名端，则 电压表读数又是多少？解：U1、u1为同名端时，电压表读数是U U2-U2 = Uui、U2- Uui、U2 =220-110=110VU1、u1为非同名端时，电压表读数是UU2-U2 二 Uui、U2 Uui、U2 =220 110= 330V19. Y，d联结的三相变压器中，3次谐波在三角形联结时能形成环流，基波电动势能否在三角形中形成环流？ 丫，y联结的三相变压器组中，相电动势中有 3次谐波，线电压中有无3次谐波？为什么？ 答：由于各相基波电动势是相互对称的，相位彼此互差1

39、20。，沿三角形联结回路之和等于 0,因此不会再三角形联结中形成环流。Y，y联结的三相变压器组中，相电动势中有三次谐波，但在三相线电压中，由于3次谐波电动势相互抵消，故线电压仍呈正弦波形。20. 变压器的一、二次绕组按图(图略)联结，试画出他们的线电动势向量图，并判明其联结组别。答：(a)Y，y0(b)Y，d7 (c)D,d2(d)D,d222. 一台丫，d联结的三相变压器，在一次侧加额定电压空载运行，此时将二次侧的三角形联结打开一 角测量开口处的电压，再将三角形闭合测量电流。试问：当此三相变压器是三相变压器组或三相心式变 压器时，所测得的数值有无不同？为什么？ 答：测得的电压不同，而电流相同

40、。三相变压器组二次侧开口时，二次侧绕组中将感应出较大的三次谐波电动势，测得的开口电压较大;而三相心式变压器的三次谐波磁通的磁阻很大，在二次侧绕组中感应出的三次谐波电动势较小，故测得 的开口电压也较小。三相变压器组二次侧闭合时，两种变压器二次侧感应电动势波形都接近正弦波形，三次谐波分量都 很小，此时测得的电流也很小。23两台变压器并联运行，均为丫，d11联结，Un!/Un2 =35kV/10.5kV。第一台为 1250kV A，Zk（i）= 6.5%，第二台为2000kV A，Z：（H）= 6%，试求：（1）总输出为3250kV A时，每台变压器的负载为多少？ （ 2）在两台变压器均不过载情况下

41、，并联组的最大输出为多少？并联组利用率为多少?解：（1）（I）Zk （II）6（：）Zk（ i）6.5而l（：）Sni（：i）Snh =1250（：） 20001（： 3250联立求解可得1（ ：）= 0.951（：）= 1.03第二台变压器已过载SI =1（：）SNI =0.95 1250 = 1190kV ASii =1（：）Snii =1.03 2000 =2060kV A（2）由于短路阻抗标么值小的变压器负载系数大，因此必先达到满载。 设（：）=1，则（）=台王 |（：）= 0.923Zk （I）两变压器都不过载的情况下，并联组最大输出为= I（：）SNI1（：）SNII -0.923

42、 1250 1 2003154kV -并联组的利用率为SSNI SNII315412502000-0.97电机与拖动基础课后习题第五章习题答案1. 试述感应电动机得工作原理，为什么说感应电动机是一种异步电动机？答：感应电动机工作原理：异步电动机运行时，定子绕组接到三相电源上，转子绕组自身短路，由于电磁感应的关系，在转子绕组中感应电动势，产生电流，从而产生电磁转矩，推动转子旋转。如果转子转速等于旋转磁场转速，则磁场和转子之间就没有相对运动，它们之间就不存在电磁关系，也就不能再转子导体中感应电动势，产生电流，也就不能产生电磁转矩。所以，感应电动机的转子速度不可能等于旋转磁场的旋转速度，因此，感应电

43、动机是一种异步电动机。2. 什么叫同步转速？它与哪些因素有关？ 一台三相四极交流电动机，试分别写出电源频率f=50Hz与f=60Hz时的同步转速。答：旋转磁场的旋转速度m称为同步转速。由ni =60f可知，它仅与电流频率f和电动机的极对数p有P关。60f60 疋 50对三相四极交流电动机来说，p=2，当f=50Hz时，片二=1500rpm ；P 260f60 60当 f = 60Hz时，门！1800rpm 。p 23台三相交流电动机，电源频率 f=50Hz，试分别写出当极对数2p=2、4、6、8、10时的同步转速。解：由小二 可知，2p=2、4、6、8、10时的同步转速分别为 3000rpm

44、1500rpm 1000rpm 750rpmp600rpm=4. 何为转差率S?通常感应电动机的S值为多少？答：转子转速 n与旋转磁场转速 n1之差称为转差 ，n ；转差与磁场转速 n1之比称为转差率，即s 二 ni-2 100% 一般 S=0.010.05。 ni5. 台三相4极感应电动机，已知电源频率 f=50Hz，额定转速nN =1450r/min，求转差率S60f60 50, “n11500rpm解:P2S = n1-n 100% = 1500-1450 100% =3.3% n1150012. 一台三相感应电动机接在 Un =380V、f =50Hz的电网上工作，定子绕组作三角形联结

45、，已知每相电动势为额定电压的92%定子绕组的每相串联匝数 叫=312匝，绕组因数Kw1 =0.96，试求每极磁通1解：已知相电动势 E 92%Un =0.92 380 =349.6VEcp4.44fNXw1而 E 1 =4.44fN1 1心10.0053wb4.44 50 312 0.96电机与拖动基础课后习题第六章习题答案1与同容量的变压器相比较，感应电动机的空载电流大，还是变压器的空载电流大？为什么？ 答：感应电动机的空载电流大。这是由于异步电动机的主磁路中含有气隙段， 气隙段得磁阻很大，从而使感应电动机的空载电流大。2. 感应电动机理想空载时，空载电流等于零吗？为什么？答：空载电流不等于

46、零。这是因为感应电动机工作时必须从电网吸收感性无功用于建立磁场，因此理想空载时空载电流也不 能等于0。3. 说明感应电动机工作时的能量传递过程，为什么负载增加时，定子电流和输入功率会自动增加？从 空载到额定负载，电动机的主磁通有无变化？为什么？答：感应电动机工作时，从电网吸收电功率，其中一部分消耗在定子绕组铜耗和定子铁耗上，余下的功 率以电磁感应的形式由定子传递到转子，称为电磁功率。电磁功率有一部分消耗在转子绕组的铜耗上， 余下的就是使转子旋转的总机械功率。总机械功率减去机械损耗和附加损耗后，才是转子轴端输出的机 械功率。由磁动势平衡方程式 h =Io - ( - I2)可知，理想空载时，12

47、 =0, Il =1。随着负载增加，转子侧电 流也增大，于是定子电流的负载分量也相应增大，因此定子电流和输入功率会随着负载的增加而自动增 加。电动机主磁通略有减小。电动机从空载到额定负载运行时，由于定子电压不变的，而1忆!增加使E!减小，所以电机的主磁通略有减小6在分析感应电动机时，为什么要用一静止的转子来代替实际转动的转子？这时转子要进行哪些折算? 如何折算？答：转子旋转时，转子侧的频率和定子侧的频率不相同，它们之间不能进行直接运算，也无法将定、转 子电路联接起来。用静止转子代替实际转动的转子后，转子侧的频率和定子侧频率相同，这时可以建立 异步电动机的等效电路。要进行的折算有频率折算和绕组折

48、算。频率折算：转子电路串入一附加电阻 1-S Rr 。S绕组折算：E2-keE2,I2-，Z2 二 kekiZ2,ki其中keN ik wiN 2k w2miNikwim2N2kw27感应电动机的等效电路有哪几种？试说明 T形等效电路中各个参数的物理意义。答：有两种：T形等效电路和简化等效电路。T形等效电路中各参数物理意义如下：Ri :定子绕组每相电阻，称为定子电阻；X ;：i :与定子侧漏磁通相对应的漏电抗，称为定子漏电抗；Rm :反应铁耗的等效电阻，称为等效电阻；Xm :与主磁通相对应的励磁电抗；Rr :转子绕组电阻折算值；X亍：与转子侧漏磁通相对应的转子漏电抗折算值。8.台三相感应电动机

49、的输入功率为 8.6kW,定子铜耗为425W铁耗为2iOW转差率S=0.034,试计 算电动机的电磁功率、转子铜耗及机械功率。解：Pem = P - PFe Pcui =8600 425210 =7965WPcu2 = SPm = 0.034 x 7965 = 271WPi 严 Pem-Pcu2 = 7965-27仁 7694W电机与拖动基础课后习题第七章习题答案2. 三相笼型感应电动机的起动电流一般为额定电流的47倍，为什么起动转矩只有额定转矩的 0.81.2 倍？答：异步电动机起动电流虽然很大，但是由于起动时cos 2很小，转子电流的有功分量就很小；其次，由于起动电流很大，定子绕组的漏抗压

50、降大，使感应电动势Ei减小，从而!也减小。所以，起动时 '小, 转子电流的有功分量也小，使得起动转矩也不大，仅为额定转矩的0.81.2倍。3. 三相感应电动机能够在低于额定电压的情况下运行吗？为什么？答：不能。由于Tm正比于U2，电压下降时，则电磁转矩下降更多，会造成定、转子电流增大，则定、转子铜耗增大，且其增加的幅度远大于铁耗减小的幅度，故效率也下降，重载时电动机可能停转。若无保护，电 机绕组可能因过热而受损。4. 绕线转子感应电动机在起动时转子电路中串入起动电阻，为什么能减小起动电流，增大起动转矩？答：起动时，list二l；st = 2 Ul，很明显，转子回路内串电阻起动，可减小最

51、初起动（ri 卄2）+（Xi/x；J电流，同时，电阻增加使cos 2增加；而起动电流减小使感应电动势 Ei增加，1增加，所以提高起动转 矩。6 .深槽式感应电动机和双笼型感应电动机为什么能改善起动性能？答：这是由于起动时集肤效应的存在，使起动时转子电流主要集中在槽口或上笼， 等效转子电阻比较大，从而可以改善起动性能。9一台绕线转子感应电动机，已知PN =44kW, nN =1435r/min, E2N =243V, I2N .110V，设起动时负载转矩为Tz =0.8Tn，最大允许的起动转矩Tsti =1.87Tn，切换转矩Tst2 =Tn，试用解析法求起动电阻 的段数和每段的电阻值。解:1.

52、87TnTn=1.87,SNnini1500-14351500二 0.0433由 一 m TN "TN 一YSzTsti丫 0.0433".87Tn可求出m=4.0i,取m=5采用5段起动。SN E2N0.0433 2433 110= 0.055Rsti（ -1）Rr =0.87 0.055 = 0.048' 1Rst2 - Rst1 =1.87 0.048 = 0.089'Rst?Rst2 =1.87 0.089 = 0.167"Rst4 ='Rst3 =1.87 0.167 =0.313门Rst5 二-Rst4 =1.87 0.313

53、= 0.585门1i1 2N台绕线转子感应电动机，已知Pn =iikW，n n =715r/min，E?” =163V ，= 4.72A,Ts!T =1.8,负载转矩Ts =98N m，求4级起动时每级起动电阻值。T N解:SNni-n 75口 ".0467750niRrSN E2N0.0467 163十=0.93T4.72完美WORD格式10.0467 1.8= 1.861.8Tn1.86而Tn= 0.97T9.55PNnN9.55 11 103715= 147NTst2 =0.97Tn -142.5N m T98N m。能够起动Rst1（- -1） Rr =0.86 0.931

54、=0.8"Rst2 - Rst1 =1.86 0.8 = 1.49'.1Rst3 = Rst2 -1.86 1.49 =2.77门Rst4 二 Rst3 =1.86 2.77 =5.15门12. 一台三相4极的绕线转子感应电动机，f, =50Hz,转子每相电阻Rr =0.02门,nN = 1485r/min，负载转矩保持额定值不变，要求把转速下降到1050r/min，问转子每相中应串入多大电阻？由于调速时负载转矩保持不变，故Rr （ Rr R）SNS解: Sn J1-nn,1500-14850.011500串入电阻后s n,-n 1500-1050。3 n,1500专业整理知识分享R Rr -Rr 03 0.02-0.02 =0.58门SN0.0114.题5的电动机，带动一位能负载，Tz = Tn，