221513111《电机与拖动》（吴立波）703-0习题答案

电机与拖动电机与拖动习题答案习题答案PAGE12PAGE12PAGE13PAGE13《电机与拖动》（第2版）

习题答案

项目一一、填空题（1）转移；频率。（2）芯式；壳式。（3）接交流电源；开路。（4）14.7。（5）6。（6）短路电压百分值、铜损和短路阻抗。（7）中性点；接电源或负载。（8）。二、简答题（1）在同输电功率的情况下，电压越高电流就越小，这样高压输电就能减少输电时的电流从而降低因电流产生的热损耗和降低远距离输电的材料成本。（2）变压器空载试验的目的是确定变压器的变压比、铁损耗和励磁阻抗。（3）与电源电压、负载大小、负载性质均有关。（4）各变压器的原、副边额定电压对应相等，即变压比相等；各变压器的连接组别必须相同。（5）短路状态，防止过大的开路电压损坏电流互感器。二次绕组一端及铁心必须牢固接地，以防止绕组绝缘损伤时被测电路的高电压串入副边而危及人身安全。三、计算题（1）

（2）额定电流为：负载阻抗：负载端电压：变压器的电压变化率：项目二一、填空题（1）主磁通；主极铁芯；主极绕组。（2）电刷和刷握；刷杆；刷杆座；压力弹簧；铜丝辫。（3）感应电动势；电流。（4）他励；并励；串励；复励。（5）输出功率。二、简答题（1）直流发电机工作的理论基础是通电导体在周围产生磁场和在磁场中运动的导体将产生感应电动势。直流发电机在原动机的拖动下旋转，电枢上的导体切割磁力线产生交变的电动势，再通过换向器的整流作用，在电刷间获得直流电压输出，从而实现将机械能转换成直流电能的目的。（2）直流电机在运行中，电枢绕组元件经过电刷时，从一条支路进入另一条支路，该元件中的电流方向也发生了改变，这个过程称为换向。正确安装换向极、合理选择电刷可以改善换向。（3）他励直流电动机工作特性的求取条件：在，励磁电流，电枢回路不串联电阻时。电动机的转速n、电磁转矩和效率分别与输出功率之间的关系曲线。三、计算题（1）①额定输入功率为：；效率：②电磁功率：QUOTEP=PN+p0③额定输出转矩：（2）①额定输出转矩：②电磁功率为：额定电磁转矩：③根据得

理想空载转速：项目三一、填空题（1）直接；降压；电枢串电阻。（2）感应电动势；10～20。（3）电枢电路串电阻调速；弱磁调速；降压调速。（4）升高。二、简答题（1）常见的生产机械的负载类型及特点：恒转矩负载：特点是转矩大小恒定不变；恒功率负载：特点是负载功率大小恒定不变；通风机型负载：特点是转矩大小与转速的平方成正比。（2）为满足性能需要人为改变电动机运行参数的机械特性叫人为机械特性。三种人为机械特性曲线如图3-1、图3-2、图3-3所示。图3-1电枢电路串电阻时的人为机械特性图3-2改变电枢电压时的人为机械特性图3-3减弱磁通时的人为机械特性三、计算题（1）①估算Ra：由式，此处取系数0.67，则计算：理想空载点：额定工作点：在坐标图中连接额定点和理想空载点，即得到固有特性曲线。②当电枢回路串入电阻时，理想空载点仍然为，当Tem=TN时，即Ia=53.4A时，电动机的转速为③当电源电压降至0.5UN=110V时，理想空载点与电压成正比变化，所以当Tem=TN时，即Ia=53.4A时，电动机的转速为其特性为通过（0，833）和（67.32，667）两点的直线。④当磁通减弱至30%N时，理想空载转速将升高当Tem=TN时，电动机的转速为：其人为特性为通过（0，5555）和（67.32，3707）两点的直线。（2）①由上题可知：额定电磁转矩：输出转矩：空载转矩：②理想空载转速：实际空载转速：而③④当n=1600r/min时的转矩为：则：

对应的电枢电流为：

（3）①

倍数为

②将启动电流限制到，应串入的电阻为项目四一、填空题（1）三相笼式；三相绕线式。（2）定子绕组；三相交流电。（3）旋转磁场；相序。（4）70%～80%。（5）0.1～0.2；额定负载。二、简答题（1）三相笼型异步电动机主要由定子部分和转子部分组成。定子部分包括机座、定子铁芯、定子绕组和端盖，主要用来产生旋转磁场，转子部分主要由转子铁芯和转子绕组构成，是电动机的旋转部件。（2）三相异步电动机的3个绕组是相互独立的，每个绕组为一相，在空间上相差120°，结构完全对称。（3）铜排结构和铸铝结构。导电条做成斜的是为了使电机转子导电条在任何一个位置都能切割磁力线，从而在整周内都有一样大小的转矩，使电机转速均匀。（4）旋转磁场的转速由磁极对数和频率决定。只要定子三相绕组通入对称三相交流电流即可产生旋转磁场，但转子开路时转子电路没有电流，转子不受力，不转动。（5）转子电路中的电动势大小与转差率成正比，频率与转差率成正比，感抗大小与转差率成正比，转子电流和功率因数随s的增大而减小。当时：当时：三、计算题（1）（2）（3）三角形联结时项目五一、填空题（1）理想空载点；启动点；临界运行点；额定运行点（2）减小。（3）变极调速变频调速；变转差率调速。（4）大。（5）能平滑调速调速范围广效率高。二、简答题（1）特点是在相同的启动电压下，自耦变压器降压启动比Y/D降压启动向电源吸取的电流要小。（2）频敏变阻器是由厚钢板叠成铁芯并在铁芯柱上绕有线圈的电抗器。它是一个铁损耗很大的三相电抗器，电动机开始启动时，电动机转子转速很低，转子频率较高，频敏变阻器的铁损耗很大，限制了启动电流，增大了启动转矩。随着电动机转速增大，转子电流频率减小，相当于启动过程中电阻无级切除。当转子增大到接近于稳定值时，频敏变阻器短接，启动过程结束。（3）在电源频率不变的条件下，改变电动机的磁极对数p，电动机的同步转速就会发生变化，从而改变电动机的转速。若磁极对数减少一半，同步转速就提高一倍，电动机转速也几乎提高一倍。通常用改变定子绕组的接法来改变磁极对数，这种电动机称为双速或多速电动机。其转子均采用笼式转子，因为其感应的磁极对数能自动与定子相适应。（4）电源两相反接的反接制动其制动转矩大，制动速度快，需要入较大传的制动电阻，适用于要求快速制动的地方。倒拉反接制动可获得稳定下放速度，适用于低速下放位能性负载。三、计算题（1）①②实用表达式为：额定点：；理想空载点：；临界点：；启动点：；（2）①②③④额定点：；理想空载点：；临界点：；启动点：；项目六一、填空题（1）。（2）不变；电流。（3）电阻分相单相异步电动机；电容分相单相异步电动机；罩极式单相异步电动机。（4）改变绕组主磁通调速；改变电动机端电压调速。二、简答题（1）当时，，绕组内无电流；为正，电流从Z相绕组的首端端流入，从末端端流出。合成的磁场即为产生的磁场。当时，，绕组内无电流；为正，电流从U相绕组的首端端流入，从末端端流出。合成的磁场即为产生的磁场。可见，此时磁场已经转过。用同样的方法可以得出：当时，磁场较最初已经转过；当时，磁场较最初已经转过；当时，磁场转过，如此循环便形成旋转磁场。（2）单相异步电动机主要包括定子和转子两大部分。定子部分用于产生旋转磁场，主要包含机座、定子铁芯、定子绕组和端盖等部件。转子部分由转子铁芯和转子绕组构成。（3）将电源接通后，电阻分相单相异步电动机便开始启动，待电动机转速达到额定转速的70%～80%时，启动完毕，电动机通过离心开关S将启动绕组和启动电阻从电源上切除，由此进入正常运行状态，这就是电阻分相单相异步电动机的启动过程。（4）接通电源后，运行绕组电路呈感性，运行绕组中电流的相位滞后于电源电压u，相位角为；在启动绕组电路，由于启动电容C的串入，使得电路的容抗大于感抗，电路呈容性，启动绕组电流的相位超前于电源电压u，相位角为，因此和之间出现了相位差。选择合适的启动电容即可使，从而实现单相异步电动机的自行启动。（5）将电动机的运行绕组和启动绕组并联后，再与一个带有抽头的电抗器串联在电源上，电抗器起到降压的作用。通过调节电抗器的抽头，可以实现电动机的调速。当开关S在高速挡时，电动机直接接在电源上，电动机全压运行，转速最高；当开关S在低速或中速挡时，电动机通过电抗器（或部分电抗器）接在电源上，电动机输入电压减小，转速减小。（6）在励磁电流从零增大时，励磁电流产生的磁通是逐渐增大的，整个磁极的磁通分布不均匀。在被短路环罩住的那一部分，短路环会因磁场中磁通量的增大而产生感应电流，根据楞次定律可知，感应电流的磁通要阻碍原磁通的变化，从而削弱了原磁场，使这部分合成磁通较疏；在未被短路环罩住的部分，磁通较密。项目七一、填空题（1）旋转磁极式；旋转电枢式。（2）同步发电机；同步电动机。（3）功率因数。（4）通入直流电。二、简答题（1）转子与旋转磁场的转速相同，没有相对运动。（2）同步电动机不能自行启动。因为同步电动机转子由于惯性作用使得旋转磁场转过一周时，转子受到的平均转矩为0，所以不能自行启动。（3）辅助电动机启动法，异步启动法，调频启动法。三、计算题多台异步电机总的视在功率S为因为，所以，多台异步电机总的无功功率Q为因为，所以，补偿无功功率为因为，所以，故同步电机的视在功率为同步电机的有功功率为项目八一、填空题（1）角位移；线位移。（2）角位移；角速度。（3）90°；励磁绕组；控制绕组。（4）幅值控制；相位控制；幅相控制。（5）输入的机械转速；电压信号。二、简答题（1）拍即通电状态循环一周需要改变的次数。三相单三拍运行方式：通电状态循环一周需要改变三次，每次只有单独一相控制绕组通电。（2）传统直流伺服电动机的基本工作原理与普通直流电动机完全相同，依靠电枢电流与气隙磁通的作用产生电磁转矩，是伺服电动机转动。通常采用电枢控制方式，即在保持励磁电压不变的条件下，通过改变电枢电压来调节转速。电枢电压越小，转速越低；电枢电压为0时电动机停转。由于电枢电压为0时电枢电流也为0，电动机不产生电磁转矩，不会出现自转现象。（3）在没有控制电压时，气隙中只有励磁绕组产生的脉动磁场，转子上没有启动转矩而静止不动。当有控制电压且控制绕组电流和励磁绕组电流相位不相同时，则在气隙中产生一个旋转磁场并产生电磁转矩，使转子沿旋转磁场的方向旋转。控制信号消失后，电动机没有立即停止的现象称为“自转”。交流同服电动机主要从两方面克服“自转”现象。首先把转子做得细面长，减小转动量。其次把转子导体电阻做得足够大，当控制信号消失时，转子产生足够的能耗制动转矩而迅速停止。（4）①直流测速发电机的工作原理和直流发电机相同，在恒定磁场中，当发电机以转速n旋转时，电刷两端产生的空载感应电动势与转速n成正比，电动势的极性与转速的方向有关。由于空载时电枢电流为零，直流测速发电机的输出电压就是空载感应电动势，，因而输出电压与转速成正比。②空心杯转子异步测速发电机定子上有两个在空间上互差90°电角度的绕组，一为励磁绕组，另一为输出绕组。当定子励磁绕组外接频率为f的恒压交流电源u，励磁绕组中有电流i流过，在直轴上产生以频率f脉振的磁通。在转子不动时，脉振磁通在空心杯转子中感应出变压器电势（空心杯转子可以看成有无数根导条的笼式转子，相当于变压器短路时的二次绕组，而励磁绕组相当于变压器的一次绕组），产生的磁场是与励磁电源同频率的脉振磁场，在转子转动时，转子切割直轴磁通，在杯型转子中感应产生旋转电势，其大小正比于转子转速，并以励磁磁场的脉振频率交变，又因空心杯转子相当于短路绕组，故旋转电势在杯型转子中产生交流短路电流，若忽视杯型转子的漏抗的影响，那么此短路电流所产生的脉振磁通在空间位置上与输出绕组的轴线一致，因此转子脉振磁场与输出绕组相交链而产生感应电势。输出绕组感应产生的电势实际就是交流异步测速发电机输出的空载电压，其大小正比于转速，其频率为励磁电源的频率。项目九一、填空题（1）防护方式；绝缘等级。（2）开启式；防护式；封闭式；防爆式。（3）负载功率。（4）低速；较小。二、简答题（1）工作时间短，在工作时间内，电动机的温升达不到稳定温升，停歇时间相当长，在工作停歇内，电动机的温升可以降到0，其温度和周围介质温度相同，短时工作制电动机拖动对应的额定负载时，不允许连续运行。（2）电动机的工作时间和停歇时间相互交替，两段时间都较短，在工作时间内，电动机温升达不到稳定温升，停歇时间内电动机温升也降不到零，这样，经过一个周期时间温升有所上升。经过若干个周期后，温升在最高温升和最低温升之间波动，达到周期性变化的稳定