电机学 第10章_三相异步电动机的基本性能

电机学 第二章直流电机习题

直流电机 一、填空 1.直流电机的电枢绕组的元件中的电动势与电流就是。 答:交流的。 2.一台并励直流电动机拖动恒定的负载转矩,做额定运行时,如果将电源电压降低了20℅,则 稳定后电机的电流为倍的额定电流(假设磁路不饱与)。T em=C T0、8φIa 答:1、25倍。 3.并励直流电动机,当电源反接时,其中I a的方向,转速方向。 答:反向,不变。 4.直流发电机的电磁转矩就是转矩,直流电动机的电磁转矩就是转矩。 答:制动,驱动。 5.直流电动机电刷放置的原则就是: 。 答:空载时正、负电刷之间获得最大的电动势,这时被电刷短路的元件的电动势为零。 6.直流电动机调速时,在励磁回路中增加调节电阻,可使转速,而在电枢回路中增加调 节电阻,可使转速。 答:升高,降低。 7.电磁功率与输入功率之差对于直流电动机包括损耗。 答:绕组铜损耗。 I;当负载增加 8.串励直流电动机在负载较小时, a I;负载增加时,n下降的程度比并励电动机要。 时,T e, a 答:小,增加,增加,严重。 9.并励直流电动机改变转向的方法有, 。 答:将电枢绕组的两个接线端对调,将励磁绕组的两个接线端对调,但二者不能同时对调。 10.串励直流电动机在电源反接时,电枢电流方向,磁通方向,转速n的方 向。 答:反向,反向,不变。 11.当保持并励直流电动机的负载转矩不变,在电枢回路中串入电阻后,则电机的转速 将。 答: 12.直流电机单叠绕组的并联支路数为 答:2p。 13.直流发电机,电刷顺电枢旋转方向移动一角度,直轴电枢反应就是;若为电动机,则直轴电枢反应就是。 答:去磁的,增磁的。 二、选择填空 1.一台串励直流电动机,若电刷顺转向偏离几何中性线一个角度,设电机的电枢电流保持不变, 此时电动机转速。 A:降低B:保持不变, C:升高。 答:C 2.一台直流发电机,由额定运行状态转速下降为原来的30℅,而励磁电流及电枢电流不变, 则。 A:E a下降30℅,

第2章 直流电机

第二章直流电机 内容提要 一、直流电机的工作原理 1、皮—萨电磁定律 f=其方向用左手定则确定。 Bil 2、直流电机电枢绕组内电流是交变的，直流电机具有可逆性。 二、直流电机的绕组 1、绕组的基本形式：单迭绕组和单波绕组。 2、单迭绕组的特点 a=a为支路对数，p为磁极对数。 p 3、单波绕组的特点 = a a为支路对数，即单波绕组的支路对数与磁极对数无关，总等于1。 1 三、直流电机的励磁方式 1、直流电机的励磁方式：分为他励、并励、串励和复励。 2、他励直流电机 他励直流电机是一种励磁绕组与电枢绕组无联结关系，而由其它直流电源对励磁绕组供电的直流电机，励磁电流与电枢电流无关。 3、串励直流电机 串励直流电机的励磁绕组与电枢绕组串联，电机的电枢电流与励磁电流相等。 4、并励直流电机 并励直流电机的励磁绕组与电枢绕组并联，励磁绕组上所加的电压就是电枢两端的电压。 5、复励直流电机 复励直流电机的主磁极上装有两个励磁绕组，一个与电枢电路并联(称为并励绕组)，然后再和另一个励磁绕组串联(称为串励绕组)。也可以一个励磁绕组与电枢绕组串联后，再和另一个励磁绕组并联。 四、直流电机的磁场和电枢反应

1、直流电机的主磁路 分为五段：定子、转子之间的气隙；电枢齿；电枢磁轭；主磁路和定子磁轭。 2、直流电机的空载磁场 空载时，气隙磁场仅由主磁极上的励磁磁动势建立。 电机磁路中磁通数值不大时，磁动势随磁通成正比例地增加；当磁通达到一定数值后，磁动势的增加比磁通增加得快，磁化曲线呈饱和特性。 3、直流电机负载时的磁场及电枢反应 (1)负载时气隙磁场发生了畸变；(2)呈去磁作用； 五、并励直流电动机的基本方程 感应电动势 n C E e a ?= 电磁转矩 a T em I C T ?= 转矩方程 02T T T em += 电动势平衡方程 a a a R I E U += 功率平衡方程 N N N N I U P η= n T T I E p em em a a em 60 2π = Ω== N Fe c m ec Cuf Cua P p p p p p P +++++=1 六、直流电动机的工作特性 1、并励直流电动机的工作特性 (1)转速特性 当fN f N I I U U ==,时，()a I f n =的关系曲线。 a e a e I C R C U n ? ?-= ? e N C U n = 0，0n 为理想空载转速。 电动机的转速特性曲线是一根斜率为 ? e a C R 的直线。 (2)转矩特性 当fN f N I I U U ==,时，()a em I f T =的曲线。

电机学第五版课后答案汤蕴璆

第一章 , 第二章 磁路 电机学 1-1 磁路的磁阻如何计算磁阻的单位是什么 答：磁路的磁阻与磁路的几何形状（长度、面积）和材料的 1-2 铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的，它们各与哪 些因素有关 答：磁滞损耗：铁磁材料置于交变磁场中，被反复交变磁化， 磁畴间相互摩擦引起的损耗。经验公式V fB C p n m h h =。与铁磁材料的磁滞损耗系数、磁场交变的频率、铁心的体积及磁化强度有关； 涡流损耗：交变的磁场产生交变的电场，在铁心中形成环流 （涡流），通过电阻产生的损耗。经验公式G B f C p m Fe h 2 3.1≈。与材料的铁心损耗系数、频率、磁通及铁心重量有关。 1-3 图示铁心线圈，已知线圈的匝数N=1000，铁心厚度为（铁 心由的DR320硅钢片叠成）， 叠片系数（即截面中铁的面积与总面积之比）为，不计漏磁，试计算：(1) 中间心柱的磁通为4 105.7-?Wb ，不计铁心的磁位降时所需的直流励磁电流； (2) 考虑铁心磁位降时，产生同样的磁通量时所需的励磁电流。 , 解： 磁路左右对称∴可以从中间轴线分开，只考虑右半磁

路的情况: 铁心、气隙截面2422109.293.01025.1025.0m m A A --?=???==δ (考虑边缘效应时，通长在气隙截面边长上加一个气隙的长度；气隙截面可以不乘系数) 气隙长度m l 41052-?==δδ 铁 心长度 铁心、气隙中的磁感应强度 (1) 不计铁心中的磁位降： （ 磁势A A l H F F I 500105100.146=???=?==-δδδ (2) 考虑铁心中的磁位降： 铁心磁位降A A l H F Fe 15.871045.127002=??=?=- 1-4 图示铁心线圈，线圈A 为100匝，通入电流，线圈B 为50 匝，通入电流1A ，铁心截面积均匀，求PQ 两点间的磁位降。 解：由题意可知，材料的磁阻与长度成正比，设PQ 段的磁阻

华科大辜承林主编《电机学》课后习题答案

第1章 导论 1.1 电机和变压器的磁路常采用什么材料制成？这些材料各有哪些主要特性？ 解：磁路：硅钢片。 特点：导磁率高。 电路：紫铜线。 特点：导电性能好，电阻损耗小. 电机：热轧硅钢片， 永磁材料 铁氧体 稀土钴 钕铁硼 变压器：冷轧硅钢片。 1.2 磁滞损耗和涡流损耗是什么原因引起的？它们的大小与哪些因素有关？ 解：磁滞损耗：铁磁材料在交变磁场作用下反复磁化，磁畴会不停转动，相互间产生摩擦， 消耗能量，产生功率损耗。 与磁场交变频率f ，磁通密度B ，材料，体积，厚度有关。 涡流损耗：由电磁感应定律，硅钢片中有围绕磁通呈涡旋状的感应电动势和电流产生 叫涡流，涡流在其流通路径上的等效电阻中产生的损耗叫涡流损耗。 与 磁场交变频率f ，磁通密度，材料，体积，厚度有关。 1.3 变压器电动势、运动电动势产生的原因有什么不同？其大小与哪些因素有关？ 解：变压器电势：磁通随时间变化而在线圈中产生的感应电动势 4.44m E fN φ=。 运动电势：线圈与磁场间的相对运动而产生的e T 与磁密B ，运动速度v ，导体长度l ，匝数N 有关。 1.6自感系数的大小与哪些因素有关？有两个匝数相等的线圈，一个绕在闭合铁心上，一个 绕在木质材料上，哪一个自感系数大？哪一个自感系数是常数？哪一个自感系数是变数，随什么原因变化？ 解：自感电势：由于电流本身随时间变化而在线圈内感应的电势叫自感电势。d L e d t L ψ =- 对空心线圈：L Li ψ= 所以di e L L dt =- 自感：2L L N N m m i i i L Ni N φψ= = = ∧=∧ A m l μ∧= 所以，L 的大小与匝数平方、磁导率μ、磁路截面积A 、磁路平均长度l 有关。 闭合铁心μ>>μ0，所以闭合铁心的自感系数远大于木质材料。因为μ0是常数，所以木 质材料的自感系数是常数，铁心材料的自感系数是随磁通密度而变化。 1.7 在图1.30中，若一次绕组外加正弦电压u 1、绕组电阻R 1、电流i 1时，问 （1）绕组内为什么会感应出电动势？ （2）标出磁通、一次绕组的自感电动势、二次绕组的互感电动势的正方向； （3）写出一次侧电压平衡方程式； （4）当电流i 1增加或减小时，分别标出两侧绕组的感应电动势的实际方向。 解：(1) ∵u 1为正弦电压，∴电流i 1也随时间变化，由i 1产生的磁通随时间变化，由电磁感 应定律知d dt e N Φ=-产生感应电动势. (2) 磁通方向：右手螺旋定则，全电流定律1e 方向：阻止线圈中磁链的变化，符合右手螺 旋定则：四指指向电势方向，拇指为磁通方向。

电机学变压器经典习题及答案

第二章 变压器 一、填空： 1. ★★一台单相变压器额定电压为380V/220V ，额定频率为50HZ ，如果误将低压侧接到 380V 上，则此时m Φ ,0I ,m Z ,Fe p 。（增加，减少或不变） 答：m Φ增大，0I 增大，m Z 减小，Fe p 增大。 2. ★一台额定频率为50Hz 的电力变压器接于60Hz ，电压为此变压器的6/5倍额定电压的电 网上运行，此时变压器磁路饱和程度 ，励磁电流 ，励磁电抗 ，漏电抗 。 答：饱和程度不变，励磁电流不变，励磁电抗增大，漏电抗增大。 3. 三相变压器理想并联运行的条件是（1） ， （2） ，（3） 。 答：（1）空载时并联的变压器之间无环流；（2）负载时能按照各台变压器的容量合理地分担负载；（3）负载时各变压器分担的电流应为同相。 4. ★如将变压器误接到等电压的直流电源上时，由于E= ， U= ，空载电流将 ，空载损耗将 。 答：E 近似等于U ，U 等于IR ，空载电流很大，空载损耗很大。 5. ★变压器空载运行时功率因数很低，其原因为 。 答：激磁回路的无功损耗比有功损耗大很多，空载时主要由激磁回路消耗功率。 6. ★一台变压器，原设计的频率为50Hz ，现将它接到60Hz 的电网上运行，额定电压不 变，励磁电流将 ，铁耗将 。 答：减小，减小。 7. 变压器的副端是通过 对原端进行作用的。 答：磁动势平衡和电磁感应作用。 8. 引起变压器电压变化率变化的原因是 。 答：负载电流的变化。 9. ★如将额定电压为220/110V 的变压器的低压边误接到220V 电压，则激磁电流 将 ，变压器将 。 答：增大很多倍，烧毁。 10. 联接组号不同的变压器不能并联运行，是因为 。 答：若连接，将在变压器之间构成的回路中引起极大的环流，把变压器烧毁。 11. ★★三相变压器组不宜采用Y,y 联接组，主要是为了避免 。 答：电压波形畸变。 12. 变压器副边的额定电压指 。 答：原边为额定电压时副边的空载电压。 13. ★★为使电压波形不发生畸变，三相变压器应使一侧绕组 。 答：采用d 接。 14. 通过 和 实验可求取变压器的参数。 答：空载和短路。

电机学课后习题与答案

第二章 直流电机 2．1 为什么直流发电机能发出直流电流？如果没有换向器，电机能不能发出直流电流？ 换向器与电刷共同把电枢导体中的交流电流，“换向”成直流电，如果没有换向器，电机不能发出直流电。 2．2 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。 (1)交流 ∵电刷与电枢间相对静止，∴电刷两端的电压性质与电枢的相同。 （2）直流 电刷与磁极相对静止，∴电刷总是引出某一极性下的电枢电压，而电枢不动，磁场方向不变 ∴是直流。 2．3 在直流发电机中，为了把交流电动势转变成直流电压而采用了换向器装置；但在直流电动机中，加在电刷两端的电压已是直流电压，那么换向器有什么呢？ 直流电动机中，换向法把电刷两端的直流电压转换为电枢内的交流电，以使电枢无论旋转到N 极下，还是S 极下，都能产生同一方向的电磁转矩 2．4 直流电机结构的主要部件有哪几个？它们是用什么材料制成的，为什么？这些部件的功能是什么？ 有7个 主磁极 换向极， 机座 电刷 电枢铁心，电枢绕组，换向器 见备课笔记 2．5 从原理上看，直流电机电枢绕组可以只有一个线圈做成，单实际的直流电机用很多线圈串联组成，为什么？是不是线圈愈多愈好？ 一个线圈产生的直流脉动太大，且感应电势或电磁力太小，线圈愈多，脉动愈小，但线圈也不能太多，因为电枢铁心表面不能开太多的槽，∴线圈太多，无处嵌放。 2．6 何谓主磁通？何谓漏磁通？漏磁通的大小与哪些因素有关？ 主磁通： 从主极铁心经气隙，电枢，再经过相邻主极下的气隙和主极铁心，最后经定子绕组磁轭闭合，同时交链励磁绕组和电枢绕组，在电枢中感应电动势，实现机电能量转换。 漏磁通： 有一小部分不穿过气隙进入电枢，而是经主极间的空气隙钉子磁轭闭合，不参与机电能量转换，δΦ与饱和系数有关。 2．7 什么是直流电机的磁化曲线？为什么电机的额定工作点一般设计在磁化曲线开始弯曲的所谓“膝点”附近？ 磁化曲线：0 0()f F Φ= 0Φ-主磁通，0F 励磁磁动势 设计在低于“膝点”，则没有充分利用铁磁材料，即 同样的磁势产生较小的磁通0Φ，如交于“膝点”，则磁路饱和，浪费磁势，即使有较大的0F ，若磁通0Φ基本不变了，而我的需要是 0Φ（根据E 和m T 公 式）选在膝点附近好处：①材料利用较充分②可调性好③稳定性较好。 电机额定点选在不饱和段有两个缺点：①材料利用不充分②磁场容易受到励磁电流的干扰而不易稳定。 选在饱和点有三个缺点：①励磁功率大增②磁场调节困难③电枢反应敏感 2．8 为什么直流电机的电枢绕组必须是闭合绕组？ 直流电机电枢绕组是闭合的，为了换向的需要，如果不闭合，换向器旋转，电刷不动，无法保证正常换向。 2．9 何谓电枢上的几何中性线？何谓换向器上的几何中性线？换向器上的几何中性线由什么决定？它在实际电机中的位置在何处？ ①电枢上几何中性线：相临两点极间的中性线 ②换向器上几何中性线：电动势为零的元件所接两换向片间的中心线 ③由元件结构决定，不对称元件：与电枢上的几何中性线重合。对称元件：与极轴轴线重合。 ④实际电机中。 2．10 单叠绕组与单波绕组在绕法上、节距上、并联支路数上的主要区别是什么？ 绕法上： 单叠：任意两个串联元件都是后一个叠在前一个上面1k y = 单波：相临两串联元件对应边的距离约为2τ 形成波浪型 节距上：12i Z P y ε = ± 1y =±（单叠）1 1 i Z k P p y ±±== k y y = 21y y y =- 并联支路数 2a=2p(单叠) 2a=z(单波)

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《电机学》 课后习题答案 华中科技大学辜承林主编

第1章 导论 1.1 电机和变压器的磁路常采用什么材料制成？这些材料各有哪些主要特性？ 解：磁路：硅钢片。 特点：导磁率高。 电路：紫铜线。 特点：导电性能好，电阻损耗小. 电机：热轧硅钢片， 永磁材料 铁氧体 稀土钴 钕铁硼 变压器：冷轧硅钢片。 1.2 磁滞损耗和涡流损耗是什么原因引起的？它们的大小与哪些因素有关？ 解：磁滞损耗：铁磁材料在交变磁场作用下反复磁化，磁畴会不停转动，相互间产生摩擦， 消耗能量，产生功率损耗。 与磁场交变频率f ，磁通密度B ，材料，体积，厚度有关。 涡流损耗：由电磁感应定律，硅钢片中有围绕磁通呈涡旋状的感应电动势和电流产生 叫涡流，涡流在其流通路径上的等效电阻中产生的损耗叫涡流损耗。 与 磁场交变频率f ，磁通密度，材料，体积，厚度有关。 1.3 变压器电动势、运动电动势产生的原因有什么不同？其大小与哪些因素有关？ 解：变压器电势：磁通随时间变化而在线圈中产生的感应电动势 4.44m E fN φ=。 运动电势：线圈与磁场间的相对运动而产生的e T 与磁密B ，运动速度v ，导体长度l ，匝数N 有关。 1.6自感系数的大小与哪些因素有关？有两个匝数相等的线圈，一个绕在闭合铁心上，一个 绕在木质材料上，哪一个自感系数大？哪一个自感系数是常数？哪一个自感系数是变数，随什么原因变化？ 解：自感电势：由于电流本身随时间变化而在线圈内感应的电势叫自感电势。d L e d t L ψ =- 对空心线圈：L Li ψ= 所以di e L L dt =- 自感：2L L N N m m i i i L Ni N φψ= = = ∧=∧ A m l μ∧= 所以，L 的大小与匝数平方、磁导率μ、磁路截面积A 、磁路平均长度l 有关。 闭合铁心μ>>μ0，所以闭合铁心的自感系数远大于木质材料。因为μ0是常数，所以木 质材料的自感系数是常数，铁心材料的自感系数是随磁通密度而变化。 1.7 在图1.30中，若一次绕组外加正弦电压u 1、绕组电阻R 1、电流i 1时，问 （1）绕组内为什么会感应出电动势？ （2）标出磁通、一次绕组的自感电动势、二次绕组的互感电动势的正方向； （3）写出一次侧电压平衡方程式； （4）当电流i 1增加或减小时，分别标出两侧绕组的感应电动势的实际方向。 解：(1) ∵u 1为正弦电压，∴电流i 1也随时间变化，由i 1产生的磁通随时间变化，由电磁感 应定律知d dt e N Φ=-产生感应电动势. (2) 磁通方向：右手螺旋定则，全电流定律1e 方向：阻止线圈中磁链的变化，符合右手螺 旋定则：四指指向电势方向，拇指为磁通方向。

第二章 直流电机

第二章直流电机 2.1直流电机的基本工作原理及结构 授课班级：06金盘电器授课时数：6课时授课方法：举例、实物演绎讲授教具：实物、幻灯片课件授课教师：邓小军审批签字： 教学目的：了解直流电机的主要构成及分类和工作原理。 一、基本工作原理 （一）直流电机的构成 （1）定子：主磁极、换向磁极、机座、端盖、电刷装置； （2）转子：电枢铁心、电枢绕组、换向装置、风扇、转轴 （3）气隙 **注意：同步电机—旋转磁极式；直流电机—旋转电枢式。 1.直流发电机的工作原理：实质上是一台装有换向装置的交流发电机； （1）原理：导体切割磁力线产生感应电动势 （2）特点：e=BLV； a、电枢绕组中电动势是交流电动势 b、由于换向器的整流作用，电刷间输出电动势为直流（脉振）电动势 c、电枢电动势——原动势；电磁转矩——阻转矩（与T、n反向） 2.直流电动机的工作原理：实质上是一台装有换向装置的交流电动机； （1）原理：带电导体在磁场中受到电磁力的作用并形成电磁转矩，推动转子转动起来 （2）特点：f=BiL a、外加电压并非直接加于线圈，而是通过电刷和换向器再加到线圈 b、电枢导体中的电流随其所处磁极极性的改变方向，从而使电磁转矩 的方向不变。 c、电枢电动势——反电势（与I反向）；电磁转矩——驱动转矩（与n 同向） **说明：直流电机是可逆的，它们实质上是具有换向装置的交流电机。 3、脉动的减小——电枢绕组由许多线圈串联组成 （二）直流电机的基本结构 1、主磁极——建立主磁场（N、S交替排列）

a、主极铁心——磁路，由1.0~1.5mm厚钢板构成 b、励磁绕组——电路、由电磁线绕制 2、机座——磁路的一部分（支承）框架，钢板焊接或铸刚 3、电枢铁心——磁路，0.5mm厚硅钢片叠压而成（外圆冲槽） 4、电枢绕组——电路。电磁线绕制（闭合回路，由电刷分成若干支路） 5、换向器——换向片间相互绝缘（用云母或塑料） 6、电刷装置 a、电刷——石墨或金属石墨 b、刷握、刷杆、连线（铜丝辨） 7、换向极——改善换向，由铁心、绕组构成（放置于主极之间或绕组与电 枢绕组串联） （三）励磁方式 1.定义：主磁极的激磁绕组所取得直流电源的方式； 2.分类：以直流发电机为例 分为：他励式和自励式（包括并励式、串励式和复励式）

第二章习题电子教案

第二章习题

第二章直流电动机的电力拖动 思考题与习题 2.1 什么是电力拖动系统？举例说明电力拖动系统都由哪些部分组成。 2.2 写出电力拖动系统的运动方程式，并说明该方程式中转矩正、负号的方 法。 2.3 怎样判断运动系统是处于动态还是处于稳态？ 2.4 生产机械的负载转矩特性常见的有哪几类？何谓反抗性负载,何谓位能性 负载? 2.5 电动机理想空载转速与实际空载转速有何区别？ 2.6 什么是固有机械特性？什么是人为机械特性？他励直流电动机的固有特性 和各种人为特性各有何特点？ 2.7 什么是机械特性上的额定工作点？什么是额定转速降？ 2.8 电力拖动系统稳定运行的条件是什么？一般来说，若电动机的机械特性是 向下倾斜的，则系统便能稳定运行？这是为什么？ 2.9 在下列的图中，哪些系统是稳定的？哪些系统是不稳定的？

2.10 他励直流电动机稳定运行时，其电枢电流与哪些因素有关？如果负载 转矩不变，改变电枢回路电阻，或改变电源电压，或改变励磁电流， 对电枢电流有何影响？ 2.11 直流电动机为什么不能直接起动？如果直接起动会引起什么后果？ 2.12 怎样实现他励直流电动机的能耗制动？试说明在反抗性恒转矩负载下， 能耗制动过程中的n、E a、I a、及T em的变化情况。 2.13 采用能耗制动和电压反接制动进行系统停车时，为什么要在电枢回路中 串入制动电阻？哪一种情况下串入的电阻大？为什么？ 2.14 实现倒拉反转反接制动和回馈制动的条件各是什么？ 2.15 当提升机下放重物时：（1）要使他励电动机在低于理想空载转速下运 行，应采用什么制动方法？（2）若在高于理想空载转速下运行，又应 采用什么制动方法？ 2.16 试说明电动状态、能耗制动状态、回馈制动状态及反接制动状态下的能 量关系。 2.17 直流电动机有哪几种调速方法，各有什么特点？ 2.18 什么是静差率？它与哪些因素有关？为什么低速时的静差率较大？ 2.19 何谓恒转矩调速方式及恒功率调速方式？他励直流电动机的三种调速方 法各属于什么调速方式？ 2.20 为什么要考虑调速方式与负载类型的配合？怎样配合才合理？ 2.21 串励电动机为什么不能实现回馈制动？怎样实现能耗制动和反接制 怎样改变他励、并励、串励及复励电动机的转向？ 2.23 串励电动机为何不能空载运行？