电机与拖动I课后复习

1、电机与拖动 I 作业姓名：于志民学号：13925221专业：电气工程及自动化班级：电气工程及自动化2013-64 班（专本 ）第一次10. 什么叫电枢反应？电枢反应对气隙磁场有什么影响？ 答：电枢反应是电枢磁势对气隙磁场的影响。反应为去磁及磁场畸变。11. 如何判断直流电机运行于发电机状态还是电动机状态？它们的Tem、 n、 E、U 的方向有何不同？能量转换关系如何 ?答：可以根据反电势（感应电势） E 的大小来判断直流的运行状态。当 E>U 时处于发电机状态，反之处于电动机状态。发电状态时Tem与n反向，E与la同向，与Ua反向；电动机Tem与n同向，E与la、Ua反向。发电机从机械能

2、 转化为电能，电动机从电能转化为机械能。12. 直流电机的励磁方式有哪几种？每种励磁方式的励磁电流或励磁电压与电 枢电流或电压有怎样的关系？ 答：直流电机励磁方式有四种：1）他励励磁电流由独立电源供给，与电枢电流无关； 2）并励励磁绕组与电枢并联，励磁电压等于电枢电压； 3）串励励磁绕组与电枢串联，励磁电流等于电枢电流； 4）复励既有串励绕组又有并励绕组， 按两绕组磁动势方向的异同分类： 积复励串、并励磁动势同向）、差复励（串、并励磁动势反向）。13. 一台四极单迭绕组的直流电机。2)3)若只用相对的两组电刷是否能够运行？4)若有一极失磁，将会产生什么后果？1) 如果取出相邻的两组电刷，只用剩

3、下的两外两组电刷是否可以？对电机性能 有何影响？端电压有何变化？此时发电机能供给多大的负载 (用额定功率的百分 数表示)； 如果有一元件断线，电刷间的电压有何变化？电流有何变化？答：1)对于四级单迭绕组直流电机，如果取出相邻的两组电刷，用另外剩下的两组电刷仍然可以运行，并联支路数由原来的 4变为了 2，其中一条支路是原来的，另一条由原来的三条支路串联组成。 两条支路的电动势相等， 故端电压不 变。但两条支路的电阻不一样， 为使任何一条支路不过载， 电阻小的支路只能供 给 1/3 的额定电流，可见，此时电机只能供给 1/3 的额定负载。(2)如果有一元件断线，使原来并联支路数由 4变成 3，电刷

4、间电压不变，负载能力变为原来的 75 。3)若只用相对两组电刷不能运行，此时等效电路为两条并联支路且感应电势互相抵消，使端电压为零，电机不能运行。4)若有一极失磁，则每极下磁通不等，故在每极下导体中感应电势也不等，这样各并联支路产生的总感应电势不等， 形成环流， 由于电机绕组电阻很小， 环 流将很大，使电机过热。14. 试判断下列情况下，电刷两端电压性质：1) 磁极固定，电刷与电枢同时旋转：2) 电枢固定，电刷与磁极同时旋转。答：（1 ）电刷两端的是交流电压：（2）电刷两端的是直流电压。15. 一台并励直流发电机，电动机的额定数据为：额定功率25kW，额定电压 230V，额定转速1455r/m

5、in ，励磁电阻130 Q,电枢电阻0.15 Q;带额定负载时杂散损耗为3.8 % Pn，铁耗582W，机械损耗305W，求发电机额定负载时:（1）电磁功率与电磁转矩；（2）输入功率；（3）效率。= 1.77A如 "A屿严处7,2卿戸姬"和凡=刃丸5侧（2）输入功率：效率：皆生=8&21%16.台并励直流电动机的额定数据如下:Pn=17KW,U n=220V,n N=3000r/m,l n=88.9A,电枢回路电阻 ra=0.0896 Q，励磁回路电阻Rf=181.5 Q，若忽略电枢反应的影响，试求:1）电动机的额定输出转矩;2）在额定负载时的电磁转矩;3）额定负载

6、时的效率;4）在理想空载（la=0 ）时的转速;解（1）AJOOZ 沖 。打如回0QN mRy/犷7厂了犷阮g孙砲A,£犷7¥-人/凡"20-87.688沁0诙=212.14V氏沪瓦/孑212.14畑鹿-低3 wP_1S6Q2 13x603 d 2”仏N m7V：r-7>M24 1,lNmR = 7；4，1x 竺泸= 1602 2w5)当电枢回路串入一电阻R=0.15 Q时，在额定转速时的转矩。P宙=Pm亠几1豆斗P斶二P嗣+人凤十Iy R/=18602.13+87.688 2 X0.0896+1.212 2 X181.5=19557.7 w帀辱= 

7、3;xlOO% =86 勉N PLV（5 ）因为调速前后Tem不变，所以la不变E. = U-= 220-87(0 0S96 + CU5) = 1 貯产17. 一台串励直流电动机 Un = 220V，n = 1000r/m ，In = 40A，电枢回路电阻为0.5欧，假定磁路不饱和。试求：（1）当la = 20A时，电动机的转速及电磁转矩？ （ 2）如果电磁转矩保持上述值不变，而电压减低到 110V，此时电动机的转速及电流各为多少?解：血二乩一厶凡二2药-仏0 5=200 VG札妙厂01甘區=6-7；见20-2。心=2呃畑 所以C妙0.10.1（2）串励且转矩保持不变，所以人不变，G0不变0.

8、118.并励直流发电机正转时,空载电动势E0=230V，停下来后在下列第 种情况下无载电动势吕=230V ,种情况下无载电动势E0=0V，第种情况下无载电动势Eo= -230V。A、原动机以同样的转速反转C、对调一下B、对调一下励磁绕组的两出线端，原动机以同样的转速正转励磁绕组的两出线端，原动机以同样的转速反转D、照原来一样，原动机转速转向不变答：D、AB、C19.何谓饱和现象？电机的磁路为什么会出现饱和现象？饱和对电机运行性能有何影响?答：电机磁路由铁心部分和空气隙部分组成，当铁心的B达到一定程度后,铁心部分的磁压降开始不能忽略，此时随着励磁磁动势的增加，主磁通的增加渐渐变慢，电机进入饱和状

9、态.由于饱和现象的存在，使电机设计时对H激磁电流需要增大。20.电机和变压器的磁路常用什么材料制成，这类材料应具有哪些主要特性?试比较交流磁路和直流磁路的异同点。答：电机和变压器的磁路常用导磁性能好的铁磁材料制成。直流磁路磁通不随时间变化，无磁滞、涡流损耗，也不会在无相对运动的导 体中感应电势；而交流磁路磁通随时间变化，会在铁心中产生磁滞、涡流损耗, 并在其交链的导体中感应电势。第二次14. 一台并励直流电动机，Pn = lOOkw，Un = 220V，n = 550r/m 在 75°C 时电 枢回路电阻ra= 0.022欧，励磁回路电阻rf= 27.5欧，2应=2V，额定负载时的效

10、率为88 %，试求电机空载时的电流。£犷Ax凡一 25广 22。- 刃汀3 e022 - 2 = 2曲C帖恰辔=5Po = P罰P圈P勺创 W= ufo=u（f,r）15. 限制直流电动机的起动电流是否越小越好?答：直流电动机起动时必须限制起动电流，但起动电流不是越小越好，由于，电流过小则转矩过小，不利于起动。16. 一台直流他励电动机拖动一起重机械，电动机的额定数据为：额定功率PN=21kw，额定电压Un=220V,额定电流In=110A,额定转速nN=1500r/min,电枢电阻丘厂（不包括电刷接触压降）；带额定位能性恒转矩负载，不计电 枢反应的影响，求:1）以750r/m转速提

11、升重物时，电枢电路应串入多大的电阻?2) 以200r/m的转速下放重物，有几种方式，所需的参数各为多少?求处C血= Q,l357V-min/ r"。= X/42.S50J357 955沁 1曲& = 0Q5Q(2)方式一：电枢回路串电阻&】=2饬C方式二：能耗制动-200 = - °"+应7 2 X14?55方式三：回馈制动-2 心y X M2 55Q.1357 9.55x0.1S5717. 一台他励直流电动机，PN=10kw,U N=220V,n N=1000r/min.，电枢回路总电阻为0.37 Q,不计电刷接触压降，电机带额定位能负载，试求:

12、1）在电枢回路串入1.5 Q电阻，电机稳定后的电枢电流及转速;2）在电枢回路串入0.9 Q电阻，能耗制动时的稳定转速;3）若在回馈制动方式下以760r/m的转速运行，电机的端电压。解：（1）电枢回路串入1.5 Q电阻，由于负载不变，故电枢电流不变:fl 二 4空竺旦么加酚/咖0.2（2）电枢回路串入0.9 Q电阻，由于负载不变，故电枢电流不变，能耗制动，电源电压为零:0.2(3)若在回馈制动方式下以760r/m的转速运行，电枢电流不变:=0.25x0.57 =18.台并励 电动机PN=10kw,U N =220V,n N=1500r/minn » = 0 354八灯亍欧，试求：在额定

13、电枢电流下,从下列制动方式制动时，电枢电路内所需串联的电阻值，电枢电路内的损耗以及电磁制动转矩。(1)反接制动，n = 200r/m ;( 2)回馈制动，n=200r/m ;( 3)能耗制动，n = 200r/m 。解：额定运行时：额定电流电枢电流5179-1.178 = 521C九=S 仏心寸=220 75 0詁=0心251500Cm妒鈴C昶=12(1)反接制动，感应电势亦宅和所串电阻损耗P九忆+R尸叫制动转矩T=c4皐淇矗心2俎=氏殆(2)反馈制动，感应电势串电阻Rj='册心5 52.61损耗心二泅制动转矩T=犷1池垃弦61二门45能耗制动，感应电势E=c#厂°山2皿吩沁

14、-£ =-0354 = 0.1564串电阻Rj=0观竝丿2血损耗代=九况+尺）=2仏制动转矩T=C4皐淇矗心2俎=氏殆第三次13. 变压器的其它条件不变，仅将原、副边线圈匝数变化±10 %，试问对X1和Xm的影响怎样？如果仅将外施电压变化10 %，其影响怎样？如果仅将频率变化10 %，其影响又怎样?答：因为,巧.=2的A“ E = 4.44/N Z，所以当原、副边匝数变化+10 %时，X1a变化21 %，m变化-10 %。又因为叫* "袒九,磁通变化+10 %时,由于饱和下降影响，所以Xm的变化大于21 %。当匝数变化-10 %时，X"变化-19 %，m

15、变化-10 %，由于饱和程度上升，所以Xm的变化小于-19 %。将外施电压变化+10 %时，m也将变化+10 %，饱和程度上升，故X1 .不变，Xm下降。将外施电压变化-10 %时，X"不变,Xm上升。如果将频率变化+10 %，m下降，X1。变化10 %， Xm变化大于10 %。而f变化-10 %， X"变化-10 %， Xm 变化小于-10 %。14. 为什么变压器的空载损耗可以近似看成铁耗，短路损耗可以近似看成铜耗?答：因为空载时电流很小，在空载损耗中铁耗占绝大多数，所以空载损耗近似 看成铁耗。而短路时，短路电压很低，因而磁通很小，铁耗也很小，短路损耗中铜耗占绝大 多数

16、，所以近似把短路损耗看成铜耗。实际负载时铁耗和铜耗与空 载时的铁耗和铜耗有差别，因为后一个是包含有其它损耗。15. 一台变压器，原设计频率为50赫兹，现将它接到60赫兹的电网上运行，额 定电压不变。试问对激磁电流，铁耗，漏抗，电压变化率有何影响?答：因为£ =氛仆叭2，当U不变而f改变后，主磁通将下降到原来的5/6，所以激磁电流将减小。漏抗，所以X1 0增大6/5倍。电压变化率随X"增大而增大。又因为n严厂就，而戸*2 ,所以铁耗将下降。16.将一台变压器的一次电压增加 5%，不计磁路饱和，励磁电流、主磁通、漏抗、励磁电抗、铁耗将如何变化?答: E =孔何抑臨-£

17、/，电压增加则磁通增加，磁路饱和程度也增加，因此铁耗增加、励磁电抗降低,而漏抗不变。= 60疋卩% £317. 一台单相变压器,几T压，空载及短路实验的结果如下：试计算（1）折算到高压边的参数（实际值及标么值），假定=心 ='=丑门门2，兀兀加2（2）画出折算到高压边的T型等效电路；（3）计算短路电压的百分值及其二分量；（4）满载及民= 0.S滞后时的电压变化率及效率（5）最大效率。实验名称电压（伏）电流（安）功率（W）电源加在空载630010.15000低压边短路324015.1514000高压边解：（1）空载实验可以得到折算到高压边的参数ZjE ¥,而 k =

18、60/6.3 = 9.524乙= 9524I齐JO禺,=济£ = %观2K根据短路实验得到折算到低压边的参数忑=g= *¥)F = 】°2 加Zw血=虫=3沁IIXS致所以r =仝=1.235 f m 7 XlvY =卞* = 15 667 人W7ur”=”=号=&Alw-2血=血二石-=2開72H旷Z w(2)折算到高压的T型等效电路305 歌 10D.5 朝fl_II_'aaL血曲 t=4U6收Ij J640a 衣所以（4 ）电压变化率h =班屛寧广Ph=(1.6944 X0.8+5.6944 X0.6)%=4.77 %此时,U产U旷5?恢评人订沪鲁=1&閔£而5所以Pq = a 仁 Uev% 二 57 133x16.667x0.0 = 952.3kw卩广已+只+（如）P广故kwPo952 3n= X100% = X100% = 57.75% q n574.24则 尸】（5）达到最大效率时，几所以r=121 = 0543C 16.67所以TJ = fl=) X100%/Xe 铭+ R +