电机与电力拖动(第三版)习题参考答案

《电机与电力拖动》（第三版）习题参考答案第1章思考题和习题一、填空题1．直流电动机主磁极的作用是产生，它由和两大部分组成。气隙磁场、主磁极铁心和主磁极绕组2．直流电动机的电刷装置主要由、、、和等部件组成。电刷、刷握、刷杆、刷杆架、弹簧、铜辫3．电枢绕组的作用是产生或流过而产生电磁转矩实现机电能量转换。感应电动势、电枢电流4．电动机按励磁方式分类，有、、和等。他励、并励、串励、复励5．在直流电动机中产生的电枢电动势Ea方向与外加电源电压及电流方向，称为，用来与外加电压相平衡。相反、反电势6．直流电动机吸取电能在电动机内部产生的电磁转矩，一小部分用来克服摩擦及铁耗所引起的转矩，主要部分就是轴上的有效转矩，它们之间的平衡关系可用表示。输出、电磁转矩=损耗转矩+输出转矩二、判断题(在括号内打“√”或打“×”)1．直流发电机和直流电动机作用不同，所以其基本结构也不同。（×）2．直流电动机励磁绕组和电枢绕组中流过的都是直流电流。（×）3．串励直流电动机和并励直流电动机都具有很大的启动转矩，所以它们具有相似的机械特性曲线。（×）4．电枢反应不仅使合成磁场发生畸变，还使得合成磁场减小。（√）5．直流电机的电枢电动势的大小与电机结构、磁场强弱、转速有关。（×）6．直流电动机的换向是指电枢绕组中电流方向的改变。（√）三、选择题(将正确答案的序号填入括号内)1．直流电动机在旋转一周的过程中，某一个绕组元件(线圈)中通过的电流是(B)。A．直流电流B．交流电流C．互相抵消，正好为零2．在并励直流电动机中，为改善电动机换向而装设的换向极，其换向绕组(B)。A．应与主极绕组串联B．应与电枢绕组串联C．应由两组绕组组成，一组与电枢绕组串联，另一组与电枢绕组并联3．直流电动机的额定功率PN是指电动机在额定工况下长期运行所允许的(A)。A．从转轴上输出的机械功率B．输入电功率C．电磁功率4．直流电动机铭牌上的额定电流是。(C)。A．额定电枢电流B．额定励磁电流C．电源输入电动机的电流5．在—个4极直流电动机中，N、S表示主磁极的极性，n、s表示换向极的极性。顺着转子的旋转方向，各磁极的排列顺序应为(C)。A．N—n—N—n—S—s一S—sB．N—s—N—s一S—n—S—nC．N—n—S—s一N一n—S—sD．N—s一S—n—N—s一S—n四、简答题1．有一台复励直流电动机，其出线盒标志已模糊不清，试问如何用简单的方法来判别电枢绕组、并励绕组和串励绕组?答：根据阻值大小和绕组直径判断。2．为什么直流电动机的定子铁心用整块钢材料制成，而转子铁心却用硅钢片叠成?答：定子励磁电流是直流电流，磁滞损耗和涡流损耗小；而转子中流过的是交变的电流，磁滞损耗和涡流损耗较大。3．写出直流电动机的功率平衡方程式，并说明方程式中各符号所代表的意义。式中哪几部分的数值与负载大小基本无关?答：0TTTLem，电磁转矩emT、负载转矩LT、空载转矩T0，其中空载转矩的大小与负载大小基本无关。4．直流电机电枢绕组中的电动势和电流是直流吗？励磁绕组中的电流是直流还是交流？为什么将这种电机叫直流电机？答：电枢绕组中的电动势和电流是交流。励磁绕组中的电流是直流。因输入或输出的电流是直流，故称直流电机。5．什么是电枢反应？电枢反应对电机气隙磁场有什么影响？答：电枢反应是指电枢磁场对主磁场的影响。电枢反应使磁极下的磁力线扭斜，磁通密度分布不均匀，合成磁场发生畸变，使主磁场削弱。6．什么是直流电机的换向？研究换向有何实际意义？根据换向时电流变化的特点有哪几种形式的换向？哪种形式较理想？有哪些方法可以改善换向以达到理想的换向？答：一个元件从一个磁极下旋转到另一个磁极下时，元件中电流方向改变的过程称换向。研究换向是为了在换向时电火花对电刷的损害小而均匀。电流均匀的由大到小再由小到大的均匀变化（直线换向）是理想的换向形式。采取安装换向极、正确移动电刷、正确选用电刷、装设补偿绕组等方法都能改善条件。五、计算题1．有一台100kW的他励电动机，UN=220V，IN=517A，nN=1200r／min，Rt=0．05欧姆，空载损耗△P0=2kW。试求：(1)电动机的效率η；(2)电磁功率P；(3)输出转矩T2。答：（1）额定输入功率为：kWIUPNNN74.1135172201效率：88.074.1131001NNPP（2）电磁功率：kWPPPN10221000（3）额定输出转矩：mNnPTNNN2.796120014.321010060210603322．一台并励直流电动机，铭牌数据为PN=96kW，UN=440V，IN=255A，IfN=5A，nN=1550r/min，并已知Ra=0.087。试求：（1）电动机的额定输出转矩TN；（2）电动机的额定电磁转矩Tem；（3）电动机的理想空载转速n0。答：（1）额定输出转矩：mNnPTNNN592155014.3210966021060332（2）根据电压平衡方程式可知电枢电动势为：VRIUEaaNa418087.0255440电磁功率为：kWIEPaaem5.104)5255(418额定电磁转矩：mNnPPTNememem644155014.32105.104602106033（3）根据nCEea得2697.01550418nECae理想空载转速：min/16312697.04400rCUneN第2章思考题和习题一、填空题1．串励电动机不允许启动，同时规定负载不能小于额定值的20％～30％，不准用V带或链条传动，防止因V带或链条滑脱而发生事故。空载、飞车2．直流电动机启动瞬间，转速为零，也为零，加之电枢电阻又很小，所以启动电流很大，通常可达到额定电流的倍。感应电动势、10～203．直流电动机的启动方法有启动和启动两种。直接、降压或电枢串电阻4．直流电动机的调速有调速、改变调速和改变调速三种方法。串电阻、电压、磁通5．电枢回路串电阻调速时，转速将随主磁通的减小而，但最高转速通常控制在1．2倍额定转速以下。升高6．改变直流电动机旋转方向的方法有两种：一种是改变方向；另一种是改变方向。若同时采用以上两种方法，则直流电动机的转向将。电枢电流、励磁电流、不变二、判断题(在括号内打“√”或打“×”)1．降低他励直流电动机的电枢电压时其理想空载转速不会降低。（×）2．电枢串电阻调速时其理想空载转速不会降低。（√）3．所谓电气制动，就是指使电动机产生一个与转速方向相反的电磁转矩emT，emT起到阻碍运动的作用。（√）4．倒拉反转反接制动和回馈制动都是即可以用于高速下的限速下放，也可以用于低速下的限速下放。（×）三、选择题(将正确答案的序号填入括号内)1．并励电动机改变电枢电压调速得到的人为机械特性与自然机械特性相比，其特性硬度(C)。A．变软B．变硬C．不变2．由于电枢反应的作用，使直流电动机主磁场的物理中性线(B)。A．在几何中性线两侧摆动B．逆着电枢的旋转方向偏转β角C．顺着电枢的旋转方向偏转β角3．一台他励直流电动机带恒定负载转矩稳定运行，若其他条件不变，只是人为地在电枢电路中增加了电阻，当重新稳定运行时，其(C)将会减小。A．电磁转矩。B．电枢电流C．电动机的转速4．要改变直流电动机的转向，以下方法可行的是(C)。A．改变电流的大小B．改变磁场的强弱C．改变电流方向或磁场方向5．直流电动机的能耗制动是指切断电源后，把电枢两端接到一只适宜的电阻上，此时电动机处于(B)。A．电动机状态B．发电机状态C．惯性状态6．直流电动机在进行电枢反接制动时，应在电枢电路中串入一定的电阻，所串电阻阻值不同，制动的快慢也不同。若所串电阻阻值较小，则制动过程所需时间(A)。A．较长B．较短C．不变四、简答题1．写出电力拖动系统的运动方程式并说明方程式中各物理量的意义以及方程式中转矩和转速正、负号的规定。答：LemTTtnGDdd3752，emT——电动机的拖动转矩，LT——生产机械的负载转矩，GD2——转动物体的飞轮矩，dn/dt——转速的变化率。1）首先选定顺时针或逆时针中的某一个方向为规定正方向。2）转速的方向与规定正方向相同时为正，相反时为负。3）电磁转矩emT的方向与规定正方向相同时为正，相反时为负。4）负载转矩LT与规定正方向相反时为正，相同时为负。2．电力拖动系统的运动方程式有何实际应用意义？答：判断拖动系统的运动状态；定量计算拖动系统的参数。3．研究电力拖动系统时为什么要把一个多轴系统简化为一个单轴系统？简化过程要进行哪些量的折算？折算时各需遵循什么原则？答：为简化传动系统的计算。要进行转矩和惯性的折算。转矩折算的原则是保持折算前后功率不变；惯性折算的原则是保持折算前后动能不变。4．什么是生产机械的负载转矩特性？有哪几种类型？各有何特点？答：生产机械的转速n与负载转矩LT之间的关系)(LTfn特性。有恒转矩负载：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。5．什么是直流电动机的人为机械特性?并画图说明他励直流电动机的三种人为机械特性曲线。答：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见图2-13、2-14、2-15所示。6．当并励直流电动机的负载转矩和电源电压不变时，减小电枢回路电阻，会引起电动机转速的何种变化?为什么?答：转速升高。因电阻减小使得电枢电流增大，电磁转矩增大，当达到新的平衡点时在较高的转速下运行。7．为什么说串励电动机比并励电动机更适宜用做起重机械的动力?答：因串励电动机有较大而不是很大的启动转矩，便于控制。五、计算题1．一台他励直流电动机的数据为：PN=10kW，UN=220V，IN=53.4A，nN=1500r/min，Ra=0.4。试绘制以下几条机械特性曲线：（1）固有机械特性；（2）电枢串入1.6电阻的机械特性；（3）电源电压降至额定电压一半的机械特性；（4）磁通减少30%的机械特性。答：（1）绘制固有特性曲线估算Ra：由2)7.04.0(NNNNaIPIUR～式，此处取系数0.67，则411.04.53100004.5322067.02aR计算NeC：132.05001411.04.53220NaNNNenRIUC理想空载点：0emTminr/7.6661132.02200NeNCUn额定工作点：n=nN=1500r/minmN32.674.53132.055.955.9NNeNICT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）绘制电枢串入1.6电阻的机械特性当电枢回路串入电阻Rpa=1.6时，理想空载点仍然为n0=1666.7r/min，当Tem=TN时，即Ia=53.4A时，电动机的转速为：minr/8534.53132.06.1411.07.66610aNepaaICRRnn（3）电源电压降至额定电压一半的机械特性当电源电压降至0.5UN=110V时，理想空载点0n与电压成正比变化，所以minr/8332201107.66610n当Tem=TN时，即Ia=53.4A时，电动机的转速为：minr/6674.53132.0411.0833n其特性为通过（0，833）和（67.32，667）两点的直线。（4）磁通减少30%的机械特性当磁通减弱至30%N时，理想空载转速0n将升高minr/5555132.03.02203.00NeNCUn当Tem=TN时，电动机的转速为：minr/370732.67)132.03.0(55.9411.05555)3.0(55.9220NNeaTCRnn其人为特性为通过（0，5555）和（67.32，3707）两点的直线。2．一台他励直流电动机数据与题1数据相同，求：（1）在额定负载下运行时的电磁