电机课后习题答案2014.(DOC)
电力拖动基础部分课后习题答案
1-8 某起重机电力拖动系统如图1-13所示。电动机kW P N 20＝,950/min n r =，传动机构转速比13j =，2 3.5j =，34j =，各级齿轮传递效率1230.95ηηη===，各轴的飞轮矩
221125GD N m =?，22250GD N m =?，22340GD N m =?，2
24460GD N m =?，卷筒直径
0.5D m =，吊钩重01900G N =,被吊重物49000G N =,忽略电动机空载转矩、钢丝绳重量
和滑轮传递的损耗，试求：
(1)以速度0.3/v m s =提升重物时，负载(重物及吊钩)转矩、卷筒转速、电动机输出功率及电动机的转速；
(2)负载的飞轮矩及折算到电动轴上的系统总飞轮矩； (3) 以加速度为2
0.1/m s 提升重物时，电动机输出的转矩。
解：（1）卷筒速度：'
12360600.3
n 11.46/min 22 3.140.2511.463 3.54481/min v r R n n j j j r ?'=
==∏??==???=
509000.2512725T FR N m '==?=
折算到电机转矩： ()03
9.55
9.55353.64810.95L G G v Fv
T N m n η+===* （另： ()()03
1900490000.25353.43 3.540.95
L G G R G R T N m j j ηη++?'*=
===????） 电机输出功率： 353.4481
17.895509550
L T n P kw ?=
== （2）负载飞轮矩：()()2
22
02509000.2512725L G D G G R N m =+*=?=?
折算到电机轴总飞轮矩：
()()
222
2
2
2
3241
22
22112123365GD GD GD Gv GD GD j n j j j j j =++++***
2
460509000.09
125 5.550.36365
1764481?=+++
+ 2
130.910.267.22138.4N m =++=?
（3）∵ 2
0.1
/a m s = ∴ 20.1/dv
m s dt
=
而
6060j 0.142159.622 3.140.25
dn dv dt R dt π==??=?? 2375L GD dn
T T dt
-=
∴ 138.4
159.6353.4412375
T N m =
?+=? 1-9 某龙门刨床的主传动机构图如图1-14所示。齿轮1与电动机直接联接，各齿轮数据见表1-1所示。
刨床的切削力9800Z F N =,切削速度45/min z v r =，传动机构总效率0.8c η=，齿轮6的节
距620t mm =，电动机的飞轮矩2
230d GD N m =?，工作台与床身的摩擦系数0.1μ=。试求：
(1)折算到电动机轴上的系统总飞轮矩及负载转矩； (2) 切削时电动机的输出功率；
(3) 空载不切削时当工作台以2
2/m s 加速时，电动机的转矩。 解：
()241213631235663
655641.83 1.68303875 2.57.68630
45
30/min 7575201075
z Z Z j j Z Z Z j j j j j Z v n r t t -=
======
===**==
==--*??；；节距，齿数
∴ 电机转速为 6230/min n n j r =*=
（1） ()12980060
9.559.552300.8
L c v G G Fv T n μη+*+*????==?
()451470098000.1980060
9.55476.852300.8
N m +?+?????==??
（2） 476.85230
11.489550
9550
L T n
P KW *?===
（3）
()2221222660j
37537560
9.5595.37354.4860
27.68658195.37676.3737575
L L c
L GD dn GD dv
T T dt D dt v G G T N m
n T T N m t πμη-==*?+**=*=?=
**?+=+=??
2－9 他励直流电动机的额定数据为: N N 5.6U =220V I =28A N P KW =，，， N n =1000r/min 。
测得a R =0.35Ω。是计算并画出下列机械特性： （1） 固有机械特；
（2） 电枢电路串入电阻50%N
N N N
U R R R I Ω??
==
??
?
时的人为机械特性； （3） 电枢电压50%N U U =时的人为机械特性； （4） 磁通80%N φφ=时的人为机械特性。 解：（1）固有特性： 0.21N N a e N N U I R C n φ-=
= 2
10480.831N a
e N e N T
U R n T T C C C φφ=-*=- （2）220
50%50%
50% 3.9328
N N N U R R I Ω====Ω ()
2
0.35 3.93
104810.169.55N e N e N U n T T C C φφ+=
-=- ()()()
222222
22223456122222
1122
2222
23654514700980040.2519.556.837.5137.2
602308.303651.837.6862301.83 1.682308.38.8810 2.395354.48d GD GD GD GD GD Gv GD GD GD j j j j n N m ++=+++++*+*++=+++++?=+++++=?
（3）5240.83n T =- （4）1310 1.3n T =-
2－10他励直流电动机的铭牌数据如下为: N N 21U =220V I =115A N P KW =，，， N n =1000r/min ，
电枢总电阻a R =0.18Ω。 （1） 计算并绘制固有机械特性；
（2） 转速为1100 r/min 时的电枢电流是多少？
（3） 电压降至200V ，电枢电流a N I I =时的转速是多少？
解：（1）固有特性：2201150.18
0.19931000e N C φ-?==
2
2200.18
11040.470.19939.550.1993
n T T =-=-? （2）2200.19931100
4.280.18
N e N a a U C n I A R φ--?===
（3）2000.181004104900/min 0.19930.1993
N n I r =
-?=-=
2－11一台他励直流电动机的额定数据为： N N 1.75U =110V I =18.5A N P KW =，，，
N n =1500r/min 0.5a =Ω，R 。
（1） 直接起动的起动电流是多少？
（2） 如果要求起动电流限制为2N I ，采用降低电源电压起动，最低电压是多少？若采
用电枢串电阻起动，应串入多大电阻？
解：（1） 11018.50.5
0.0671500
e N C φ-?=
=
0n =时, 1100.5
0=
2200.0670.067
a a I I A -?= （2）降压起动：2218.50.518.5N a U I R V ==??= 串电阻： 110
0.5 2.472218.5
N a N U R R I =-=-=Ω? 2
－
12
一
台
他
励
直
流
电
动
机
，
其
名
牌
数
据
：
N N 10U =220V I =53A N P KW =，，，0.394a R =Ω
N n =1000r/min 。采用电枢串电阻分级起动，其最大起动电流12N I I =，起动级数3m =，
求各段起动电阻值，并计算分段电阻切除时的瞬时速度。 解：0.3940.199min/a e N R C V r φ=Ω=，
串入最大电阻：N m 1U 220R =
==2.08 1.74I 253βΩ?==? 1
2N N 106
=60.9A
1.741.1I =58.3A 1.2I =63.6A
I I β=
=
， 校验：
12233112213320.6871.1952.081=0.2920.5080.886a a a st a st st R R R R R R R R R R R R R R R βββ==Ω==Ω
==Ω=-Ω=-=Ω=-=Ω
第一次切换：
32220 2.08
=-60.9=1105.5-636.5=469r/min 0.1990.199
N e N e N U R n I C C φφ=
-?r/min 第二次切换： 22=1105.5-365.7=739.8r/min N e N e N
U R
n I C C φφ=
-r/min 第三次切换： 12=1105.52-210.24=895r/min N e N e N
U R
n I C C φφ=
-r/mmin 2－14一台他励直流电动机的铭牌数据为: N N 96U =440V I =250A N P KW =，，， N n =500r/min ，电枢总电阻a R =0.078Ω。电动机运行于额定工况。若最大制动电流不允许超过2N I ，则：
（1） 若采用能耗制动，求电枢应串入的最小电阻值；
（2） 若采用电压反接制动，求电枢应串入的最小电阻值。 解：（1）4402500.078
0.841500
e N C φ-?=
=
()0.841500
20.0780.76322250
a e N N N N a e N N R R C n n I R R C I φφ+ΩΩ-?=*?=-=-=Ω?
（2）min 1.7210.078 1.6432e N
a N
C n U R R I Φ+=
-=-=Ω
2－15一台他励直流电动机，铭牌数据为: N N 17U =220V I =95A N P KW =，，，
N n =1000r/min ，
a R =0.18Ω。拖动起重机的提升机构，L N T T =，忽略空载转矩0T ： （1） 若要求电动机以800 r/min 的转速起吊重物，求电枢电路应串入多大电阻？
（2） 断开电源，同时在电枢电路内串入20Ω电阻，问电动机稳定转速是多少？ （3） 若要求电动机以1200 r/min 的转速下放重物，有哪几种方法可以实现？试计算说明。 解： （1）220950.18
0.20291000
e N C φ-?==
2200.2029800
0.180.7995N e N a N U C n R R I φΩ--?=
-=-=Ω
（2）20 2.18
9543.3/min 0.2029
a N e N R n I r C φ+=-
=-?=-
（3）① 电势反向反接制动：1200 4.7N a N e N e N
U R R I R C C φφΩ
Ω+-=
-?=Ω ② 能耗制动：243.481200 2.3895a N a e N R R I R R C φΩΩ+-=-
?=-=Ω
③ 回馈制动：1200N a N e N e N
U R R I C C φφΩ
+-=-
- 115.70.2029
0.06795
a R R Ω-?=
-=Ω-
2－16 一台他励直流电动机，其额定值为：N N 18.5U =220V I =103A N P KW =，，， N n =500r/min ，
测得a R =0.2Ω。拖动位能性恒转矩负载，0.8L N T T =，忽略空载转矩0T ： （1） 重物吊起后要求停在空中，问如何实现。计算并说明。 （2） 在电动机以510 r/min 的转速起吊重物时，忽然将电枢反接，若电枢电流不允
许超过2N I ，求电动机稳定转速。
解：（1）0,n =则 220-0.2103
==0.4r/min 500
e N C φ?
N
N
U R =
R 2.470.8I a Ω-=Ω (2) ()5102 1.83N a N e N e N
U R R I R C C φφΩ
Ω+=
-*-?=Ω 0.8550426974/min N a N e N e N
U R R n I r C C φφΩ
+=-
-*=--=- 2－17 他励直流电动机的名牌数据：N N 60U =220V I =320A N P KW =，，，
N n =1000r/min ，
测得a R =0.05Ω。拖动位能性恒转矩负载，L N T T =，忽略空载转矩0T ： （1）电动机在能耗制动下工作，a N I I =，电枢串入0.5Ω电阻，问电动机的转速是多少？
（2）电动机在回馈制动下工作，a N I I =，电枢不串电阻，问电动机转速是多少？ 解：（1）()2203200.05
0.204min/1000
N N a e N N U I R C V r n φ--?=
==
()3200.55
863/min 0.204
N a e N I R R n r C φΩ*+?=-=-=- 输入P=0,输出
3200.20486356.39550955010001000
N m N e I C n I C n Tn
P T KW φφ-??=Ω=====- （2）2203200.051157/min 0.2040.204
a a e N e N R U n I r C C φφ-?=
-*=--=- 输入：()
22032070.4a P UI KW =-=-?=-回馈
输出：()N e 3200.2041157I C n P=
75.510001000
KW φ??-==- 2－18 一台他励直流电动机，其额定数据为：N N 10U =220V I =54A N P KW =，，，
N n =3000r/min ，
a R =0.35Ω。当生产机械要求静差率为20%时： （1） 采用调压调速，问调速范围是多少？
（2） 采用电枢串电阻调速，问调速范围是多少？ 解：（1）()
max 1N n D n δ
δ=
?-
()220540.35
0.067min/3000
N N a e N N U I R C V r n φ--?===
282/min N a
N e N
I R n r C φ?== 调压时N n ?不变
∴()30000.2
2.6612820.8
N N n D n δδ*?=
==?-?
（2）max min 0max 0,,3284/min N
N e N
U n n n n n n r C φ==-?=
=
0max 00min 0max max min 657/min 32846572627/min 3000
1.142627
e N
n n U
n n r n C n n n r n D n δφ-?=*=
*==-?=-==
==
2－19他励直流电动机的额定数据：N N 29U =440V I =76A N P KW =，，，
N n =1000r/min ，
a R =0.4Ω。带恒转矩负载，0.8L N T T =，采用调压与调磁结合的调速方法，生产机械要求最高运行速度为1200 r/min ，最低运行转速为400 r/min ，求： （1） 调速范围：
（2） 在低速下工作时电源电压； （3） 最低转速机械特性的静差率。
解：（1）max
min
3n D n =
= （2）低速时采用调压励磁额定，440760.4
0.4069min/1000
e N C V r φ-?=
=
0min 00.859.36/min 459.36/min 188.2N a
e N
e N I R n r C n n n r U C n V
φφ?=
==+?===
（3）min 0min 400
0.87459.36
n n δ=
== 2－20一台他励直流电动机，其额定数据为：N N 40U =220V I =210A N P KW =，，，
N n =500r/min ，a R =0.08Ω。电动机带额定的恒转矩负载工作，当磁通减弱为13
N φφ=时，
电动机的稳定转速和电枢电流是多少？电机能否长期运行，为什么？ 解：()2202202100.08
0.4064min/500
N a e N N I R C V r n φ--?=
==
1
3
363022050.4
1256/min 110.1350.1353
3
L T N a N T N N
a N N a a e N e N T C I T C I I I A
U R I n r C C φφφφ===∴===
-
=-=
a N I I >∴不能长期运行。
2－21 某他励直流电动机，其额定数据为：N N 17U =220V I =100A N P KW =，，，
N n =1500r/min ，
a R =0.25Ω。若生产机械要求： （1） 调速范围D=5，采用调压调速，最低转速是多少？低速机械特性的静差率是多少？ （2） 静差率δ=25%采用调压调速，最低转速是多少？调速范围是多少？ 解：（1）max max min 1500
1500/min 300/min 5
n n r n r D =?=== 2201000.25
0.13min/1500e N C V r φ-?=
=?
0min min 0min min 0min 25192.3/min
0.13
492.3/min 192.3
0.39
492.3
N a N e N N I R n r C n n n r n n n φδ?====+?=-=
==
（2）()max 15000.25
1.46119
2.30.75
N n D n δδ?=
==?-?
max
min 1027/min n n r D
=
= 2
－
22
一
台
串
励
直
流
电
动
机
，
已
知
110,N U V =电枢回路总电阻R=0.1Ω。某负载下I a =10A ，n=1000r/min ，若负载转矩增大
为原来的4倍，电枢电流和转速各位多少（不计磁饱和）？
解：
e e R n C C =
'
2
9.55100955e T a e e T C I C C '''==?=
0.1
10001000110.1
0.0109,9.550.104
e e e e T e C C C C C C '=
-?=-'
'''∴=== 当4L T T =
时，2220a a I I A =
===
2
241.6L T a T C I '=*=
0.1
0.0109n =
-=
3－11 一台笼型三相感应电动机，极数2p ＝6，额定电压U N ＝380V ，额定频率f N ＝50Hz ，
额定转速n N ＝960r/min ，定子绕组为Y 联结，1R ＝2.06Ω，σ 1X ＝3.13Ω，2R '＝1.58Ω，σ
2X '
＝4.27Ω。试求该电动机的额定转矩T N ，最大转矩T max ，过载能力m λ，最大转矩对应的临界转差率s m （忽略空载转矩T 0）。
解：（1） 606050
1000/min 3
s f n r p ?===
（2） 1000960
0.041000
s N N s n n s n --=== （3）
()()
()2
2
112
2
2211122222 1.58
332200.0430.71.58250 2.06 3.13 4.270.04N
N N R m pU s T R f R X X s N m σσππ'=
????'??
+++ ??????????==????+++??
??
（4）
2max
T =±
2
71.2N m ==? （5
）0.206m s '==±
（6） max
2.3N
T T λ=
= 3－12 一台绕线转子三相异步电动机，极数2p ＝4，额定功率P N ＝75kW ，额定电压U N
＝380V ，额定电流I N ＝144A ，额定频率f N ＝50Hz ，转子额定电动势E 2N ＝399V ，转子额定电流I 2N ＝116A ，额定转速n N ＝1460r/min ，过载能力m λ＝2.8。用简化实用表达式及较准确的实用表达式绘制电动机的固有机械特性。 解：
(759550
95504911460
137415001460
0.027
1500
0.027 5.410.1462222N N N m N m N m N m e m
m m
m m m m
m P T N m n T T N m s s s T s s s T s s s T s s T s s
λλ==?=?=*=?-=
==+=?=+=
++=
+
3－13. 一台绕线转子三相感应电动机，极数2p ＝4，额定功率P N ＝150kW ，额定电压U N
＝380V ，额定频率f N ＝50Hz ，1R ＝2R '＝0.014Ω，σσ2 1X X '＝＝0.065Ω。当忽略励磁阻抗
Z m 时，使用简化等效电路求取：
（1）直接起动时的起动转矩和起动电流；
（2）在转子每相绕组中串入起动电阻st R '＝0.12Ω时的起动转矩和起动电流；
（3）在定子每相绕组中串入起动电抗X st ＝0.12Ω时的起动转矩和起动电流。
3－14 一台笼型三相异步电动机，极数2p ＝4，额定功率P N ＝28kW ，定子绕组为△接，额定电压U N ＝380V ，额定电流I N ＝58A ，额定频率f N ＝50Hz ，额定功率因数cos ?N =0.88，额定转速n N ＝1455r/min ，起动电流倍数K 1＝6，起动转矩倍数K T ＝1.1，过载能力m λ＝2.3。车间变电站允许最大冲击电流为150A ，生产机械要求起动转矩不小于73.5N ·m ，试选择合适的降压起动方法，写出必要的计算数据。若采用自耦降压变压器降压起动，抽头有55％、64％、73％三种。
解：（1）直接起动：348st I N I k I A == 28
9550
9550184.41450
N N N P T N m n ==?=? （2）降压起动：348 2.32;202.84150
st st sty I T N m I α=
===? ()2
2
202.84
37.682.32st
st T T N m α'=
=
=?不满足要求
（3）Y —△起动：1
I 3481163st A '=
?= 1
67.63
st st T T N m '==?（不满足要求）
（4）自耦降压：① 2
10.5531.8st st I I A '=?=
2
10.5561.4st st T T N m '=?=? ② 2
20.64142.5st st I I A '=?=
2
20.6483st st T T N m '=?=?（最合适） ③ 2
30.73185.45st st I I A '=?= 2
30.73108.1st st T T N m '=?=?
3－15 一台绕线转子三相异步电动机，极数2p ＝8，额定功率P N ＝30kW ，额定电压U 1N
＝380V ，额定电流I 1N ＝71.6A ，额定频率f N ＝50Hz ，额定转速n N ＝725r/min ，转子额定电动势E 2N ＝257V ，转子额定电流I 2N ＝73.2A ，过载能力m λ＝2.2。拖动恒转矩负载起动，负载转矩T L ＝0.75T N 。若用转子串电阻四级起动，
N
1
T T ＝1.8，求各级起动电阻多大？ 解：
2750725
0.033750
0.067N S R -=
====Ω
1121222222221333212244219550
395.11.8711.3 2.030.136;0.0690.276;0.140.56;0.2841.138;N
N N
N z st z st z z st z z st P T N m n T T N m
R R R R R R R R R R R R R R R R R R αααααααα==?=?=?=======Ω=-=Ω
==Ω=-=Ω==Ω=-=Ω==Ω=4230.578z R R α-=Ω
3－16 一台绕线转子三相感应电动机，极数2p ＝4，额定功率P N ＝150kW ，额定电压U N
＝380V ，额定频率f N ＝50Hz ，定、转子绕组均为Y 联结，额定负载时测得转子铜耗P Cu2＝2205W ，机械损耗P Ω＝2645W ，杂散损耗P △＝1010W 。其它电动机参数为1R ＝2R '＝0.013Ω，
σσ2 1X X '＝＝0.06Ω。试求：
（1）额定运行时的电磁功率P e 、额定转差率s N 、额定转速n N 和电磁转矩T e ； （2）负载转矩不变（认为T e 不变），转子回路中串入调速电阻Ω'R ＝0.10Ω时，电动机的转差率s 、转速n 和转子铜耗P Cu2；
（3）转子回路不串电阻和串入调速电阻Ω'R 两种情况下的临界转差率；
（4）欲使起动时产生的转矩最大，应在转子回路串入的起动电阻st R '（归算到定子侧的值）。
解：（1）2150000264510102205155.86eN N cu P P P P P KW Ω?=+++=+++= 3000
1500/min 2
s n r =
= 155.86
9550
9550992.31500
eN eN s P T N m n ===? 总机械功率：15000026451010153655N N P P P P W ΩΩ?=++=++= 9550
1479/min;0.014N s N
N N eN s
P n n n r s T n Ω-==== （2）∵ 2120.0130.1150.0130.1
N s R s R R Ω'===+''+ ∴ 10.12s =
()12
11320/min
137.29550
18.7s eN N cu eN N n s n r T n
P KW P P P KW
ΩΩ=-=*=
==-= （3）不串电阻： 20120.108m R s X X σσ'=
='
+
串入电阻：20120.94st
m R R s X X σσ
'+'=
='+ （4）∵
2121st R R X X σσ''+='
+
∴ 1220.107st R X X R σσ'''=+-=Ω
3－17 一台绕线转子三相异步电动机拖动一桥式起重机的主钩，其额定数据为：极数2p
＝10，额定功率P N ＝60kW ，额定频率f N ＝50Hz ，额定转速n N ＝577r/min ，额定电流I N ＝133A ，转子额定电流I 2N ＝160A ，转子额定电动势E 2N ＝253V ，过载能力m λ＝2.9，额定功率因数cos ?N =0.77，额定效率ηN =0.89。设电动机转子转动35.4转时，主钩上升一米。如要求带额定负载时，重物以8m/min 的速度上升，试求电动机转子电路每相串入的电阻值；
解：
2600577
2530.035R -?=
==Ω 上升速度 35.48283.2/min n r '=?= ∴ 600283.2
0.528600
s -'==
相同转矩：
2
20.45N s R R s R R ΩΩ
=∴=Ω'+ 3－18 一绕线转子三相异步电动机有关数据为：极数2p ＝6，额定功率P N ＝75kW ，额定电压U N ＝380V ，额定转速n N ＝976r/min ，过载能力m λ＝2.05，转子额定电动势E 2N ＝238V ，转子额定电流I 2N ＝210A 。转子回路每相可以串入电阻为0.05Ω，0.1Ω和0.2Ω时，求转子串电阻调速的
（1）调速范围； （2）最大静差率；
（3）拖动恒转矩负载T L ＝T N 时的各档转速为多少？ 解： 001000976
0.0241000
N N n n s n --=
==
238
0.016R =
=
=Ω
2L N 11212233N 3R
0.05T =T ==0.099901/min
R +0.050.1=0.174826/min 0.2=0.324676/min n 976D=
==1.44676
n N s s r s s r s r ''Ω='
''Ω=''Ω='串，时，，，n 串时,，n 串时,，n 则
3－19 某绕线转子三相异步电动机，技术数据为：极数2p ＝6，额定功率P N ＝60kW ，额定频率f N ＝50Hz ，额定转速n N ＝960r/min ，转子额定电动势E 2N ＝200V ，转子额定电流I 2N ＝195A ，过载能力m λ＝2.5。其拖动起重机主钩，当提升重物时电动机负载转矩T L ＝530N ·m ，不考虑传动机构损耗转矩，试求：
（1）电动机工作在固有机械特性上提升该重物时，电动机的转速：
（2）若使下放速度为n ＝－280 r/min ，不改变电源相序，转子回路应串入多大电阻？ （3）若在电动机不断电的条件下，欲使重物停在空中，应如何处理，并作定量计算。 （4）如果改变电源相序在反向回馈制动状态下下放同一重物，转子回路每相串接电阻为0.06Ω，求下放重物时电动机的转速。 解：（1）∵ 21000960
;0.041000
m N m T T s s s -=
*==
()09550955060
597960
5300.040.0355*******/min
N N N N L N L N N L P T N m n T T s T s s s T n n s r ?=
==?=∴==?==-= （2
）20.024R =
=
=Ω
221000+280= 1.2810000.85R s s s R R R ΩΩ'=='+∴=Ω
而 （3）串电阻使1s '=，则
220.661R s R R R ΩΩ'=?=Ω'
+ （4）反向回馈制动，串电阻0.06R Ω=Ω 正向串0.06Ω后，
220.060.160.16-1120/min
L L
R s s s R s s s s s T T n r '+'=?='''''''''=?=-=-=-= 4-1（1） ()()()122231 1.130.10.1131 2.13 1.130.10.241 2.13 1.130.10.51st a st a st a R R R R R R βββββ=-=?=Ω
=-=??=Ω
=-=??=Ω
（2） ()11232l n 40.6530.9350.160.77
L
m m m m a
L
I I t T T T T s I I ??
-=+++=?+=
?-??
4-2 4-2解：（1）能耗制动，制动停车时间相等 ()10.208/min N N a
e N N
U I R C V r n φ--=
=?
起始： ()
021010.3/min 9.55N a
F L e N e N U R n n T r C C φφ==
-= 制动前： 210.1; 3.392a
a e N a N
E E C n V R R I φ-==+=
=Ω- 虚稳态点：()2
402/min 9.55a L L e N e N R R U n T r C C φφ+=
-=-
()
2
2
0.2143759.55a M e N R R GD T s C φ+=*= 停车时间：00ln
0.269F L
M L
n n t T
s n -==-
位能性稳态时间：40.856M T s = 反抗性稳态时间=停车时间
（2）反接制动，停车时间，反抗、位能性相同
()()22
2
00 6.94
21880.7/m i n 9.550.4393759.55ln
0.189N a
a N
N a L L
e N e N a M e N F L
M L
U E R R I U R R n T r C C R R GD
T s C n n t T s n φφφ--'+==Ω-'-+=-=-'
+'=
*=-''==-
反抗性n=0时，()
2
062.979.55N a L e N e N U R R T T N m T C C φφ'
-+=
-?=-?<- 3040.18940.439 1.945M t T s ''∴=+=+?=反向起动， t 位能性负载，稳态时间为1.945s 4-3
()222
3.3329 3.33
0.233753759.550.199.55a
a N
a M e N E R R I R R GD T s
C φ-+=
=Ω-+=*=*=?
位能性负载
()()0.23
0.811584251583/min 15831063158315832646M
M
t
T Q N a N e N e N
t t
T n n n n e
U R R
n I r C C n e
e
ωωωφφ---=+--+=
-*=--=-=-++=-+ ()()0.23
9.550.829.550.89.5545.5155.5M
M
t T Q t
T e N N N e N e N N t
T T T T e
C I I C C I e
e
ωωφφφ---=+-=*+-*-?=+
5-6
0011B 0.75=50C =30C N P KW k θθ??==，采用级绝缘，，和时，恒连续负载最大功率
12119.871112.02P KW
P KW
====
5-7解：1100
100050
360017.91021020.950.8
L Q H P KW γηη??=
==*?? 5-8 预选：5-8解：预选电机平均功率33
11
22
123
0.85
0.90.92L L L zd P t P t P t P t t t +
+
=
++
201212
204040
0.85
0.90.92204040
470.59533.33521.74
100
15.26KW
*+*+*=++++==
预选：()1.1~1.6 1.215.2618.3N zd P P KW ==?=
校验：
dx P ==
15.8KW =
==
∴ 校验通过，预选符合要求。
5-9解：（1）电机起动输出功率：22
0.920.916.2st T N
N P k P P KW ==?= 过载能力：20.920.25m N P P KW λ=?*=
（2）电机起动输出功率：220.920.91422.68st T N P k P KW ==??=
过载能力：220.90.9 2.81431.8m N
P P KW λ=?*=??= ∴选用第二台 5-10解：提升时有功功率：
()()1150
200001000606010.05 1.05 5.51251000
1000
v
G P Fv KW +?==
?+=?=
提升重物时间为 120
815060
t s == 下
放
空
钩
功
率
：
[]2150150
10002100060600.05 2.5 2.6250.12510001000P KW ??????=-
+?=-+=????
218t t s ==
3.988
%28.6%
820208
3.9
4.17eq P KW
zc P P KW =
==+=
=+++===
（本题中速度单位为m/min,而不是r/min ）
电机学课后习题解答(配王秀和孙雨萍编)
《电机学》作业题解 （适用于王秀和、孙雨萍编《电机学》） 1-5 何为铁磁材料？为什么铁磁材料的磁导率高？ 答：诸如铁、镍、钴及他们的合金，将这些材料放在磁场后，磁场会显著增强，故而称之为铁磁材料；铁磁材料之所以磁导率高，是因为在这些材料的内部，大量存在着磁畴，这些磁畴的磁极方向通常是杂乱无章的，对外不显示磁性，当把这些材料放入磁场中，内部的小磁畴在外磁场的作用下，磁极方向逐渐被扭转成一致，对外就显示很强的磁性，所以导磁性能强。 1-9 铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是如何产生的？为何铁心采 用硅钢片？ 答：铁心中的磁滞损耗是因为铁心处在交变的磁场中，铁心反复被磁化，铁心中的小磁畴的磁极方向反复扭转，致使磁畴之间不断碰撞，消耗能量变成热能损耗；又因为铁心为导体，处在交变的磁场中，铁中会产生感应电动势，从而产生感应电流，感应电流围绕着磁通做漩涡状流动，从产生损耗，称之为涡流损耗，之所以采用硅钢片是因为一方面因硅钢电阻高，导磁性能好，可降低涡流损耗，另一方面，采用薄片叠成铁心，可将涡流限制在各个叠片中，相当于大大增加了铁心的电阻，从进一步降低了涡流损耗。 1-13 图1-27所示为一铁心，厚度为0.05m，铁心的相对磁导率为1000。问：要产生0.003Wb的磁通，需要多大电流？在此电流下，铁心各部分的刺痛密度是多少？
解：取磁路的平均长度，上下两边的长度和截面积相等算一段，算作磁路段1，左侧为2，右侧为3。 磁路段1长度和截面积：()120.050.20.0250.55m =?++=l ， 210.050.150.0075m =?=A ； 41m17 10.55 5.83610A wb 10004100.0075 π-= ==????l R uA 磁路段2长度和截面积：20.1520.0750.30m =+?=l ， 220.050.100.005m =?=A ； 42m27 20.30 4.77510A wb 10004100.005 π-= ==????l R uA 磁路段1长度和截面积：30.1520.0750.30m =+?=l ， 230.050.050.0025m =?=A ； 43m37 30.309.54910A wb 10004100.0025 π-= ==????l R uA 总磁阻： 45m m1m2m3(5.836 4.7759.549)10 2.01610A wb ==++?=?R R +R +R 磁动势：5m 0.003 2.01610604.8A φ==??=F R 励磁电流：604.8 1.512A 400 = ==F i N
同步电机课后习题参考答案
14-1水轮发电机和汽轮发电机结构上有什么不同，各有什么特点？ 14-2 为什么同步电机的气隙比同容量的异步电机要大一些？ 14-3 同步电机和异步电机在结构上有哪些异同之处？ 14-4 同步发电机的转速为什么必须是常数？接在频率是50Hz电网上，转速为150r/min的水轮发电机的极数为多少？ 14-5 一台三相同步发电机S N=10kV A，cosφN=0.8（滞后），U N=400V，试求其额定电流I N和额定运行时的发出的有功功率P N和无功功率Q N。 14-6 同步电机在对称负载下稳定运行时，电枢电流产生的磁场是否与励磁绕组匝链？它会在励磁绕组中感应电势吗？ 14-7 同步发电机的气隙磁场在空载状态是如何激励的，在负载状态是如何激励的？ 14-8 隐极同步电机的电枢反应电抗与与异步电机的什么电抗具有相同的物理意义？ 14-9 同步发电机的电枢反应的性质取决于什么，交轴和直轴电枢反应对同步发电机的磁场有何影响？ 答案： 14-3 2p=40 14-4 I N=14.43A，P N=8kW，Q N=6 kvar
15-1 同步电抗的物理意义是什么？为什么说同步电抗是与三相有关的电抗，而它的值又是每相的值？ 15-2 分析下面几种情况对同步电抗有何影响：（1）铁心饱和程度增加；（2）气隙增大；（3）电枢绕组匝数增加；（4）励磁绕组匝数增加。 15-9 (1) * 0E =2.236， (2) *I =0.78（补充条件： Ｘ*S 非=1.8） 15-10 (1) *0E =1.771, 0E =10.74kV ， 4.18=θ 15-11 0 2.2846E * =, 013.85kv E =，32.63θ= 15-12 012534.88v E =，57.42ψ=，387.61A d I =，247.7A q I = 16-1 为什么同步发电机的稳态短路电流不大，短路特性为何是一直线？如果将电机的转速降到0.5n 1则短路特性，测量结果有何变化？ 16-2 什么叫短路比，它与什么因素有关？ 16-3 已知同步发电机的空载和短路特性，试画图说明求取Ｘd 非和Kc 的方法。 16-4 有一台两极三相汽轮同步发电机，电枢绕组Y 接法，额定容量S N =7500kV A ，额定电压U N =6300V ，额定功率因数cos φN =0.8（滞后），频率f =50Hz 。由实验测得如下数据： 空载实验 短路实验测得N k I I =时，A 208fk =I ，零功率因数实验I =I N ，U =U N 时测得A 433fN0=I 试求：（1）通过空载特性和短路特性求出X d 非和短路比；（2）通过空载特性和零功率因数特性求出X σ和I fa ；（3）额定运行情况下的I fN 和u ?。 16-5 一台15000kV A 的2极三相Y 联接汽轮发电机， kV 5.10N =U ，8.0cos N =?（滞 09.2*** （2）额定负载时的励磁电流标么值。
《电机学》胡虔生-课后答案
2-1 设有一台500kV A 、三相、35000/400V 双绕组变压器，初级、次级侧绕组均系星形连接，试求高压方面和低压方面的额定电流。 解：由已知可得：kVA S N 500=、V U N 350001=、V U N 4002=，则有： 高压侧：)(25.8350003105003311A U S I N N N =??= = 低压侧： )(7.721400 3105003322A U S I N N N =??== 2-2 设有一台16MV A 、三相、110/11kV 、Yd 连接的双绕组变压器（表示初级三相绕组接成星形，次级三相绕组接成三角形）。试求高压、低压两侧的额定线电压、线电流和额定相电压、相电流。 解：由已知可得：MVA S N 16=、kV U N 1101=、kV U N 112=，则有： 高压侧 额定线电压： kV U N 1101= 额定线电流： )(0.8410 1103101633 611A U S I N N N =???= = 额定相电压： kV U U N 5.633 110311== =φ 额定相电流： )(8411A I I N ==φ 低压侧 额定线电压： kV U N 112= 额定线电流： )(84010 113101633 622A U S I N N N =???= = 额定相电压： kV U U N 1122==φ 额定相电流： )(4853 840322A I I N ===φ
2-6、设有一台10kV 、2200/220V 、单相变压器，其参数如下：r 1=3.6Ω、r 2=0.036Ω、x k =x 1+x 2’=26Ω，在额定电压下的铁芯损耗p Fe =70W ，空载电流I 0为额定电流的5%。假定一、二次侧绕组的漏抗如归算到同一方面时可作为相等，试求各参数的标么值，并绘出该变压器的T 形等效电路和近似等效电路。 解：在一次侧计算有： )(55.42200 1010311A U S I N N N =?== )(48455 .42200 111Ω=== N N N I U Z 10220 220021===N N U U k I 0=5%I 1N =0.05×4.55=0.228(A) )(6.3036.010222'2Ω=?==r k r )(2.76.36.3'21Ω=+=+=r r r k )(0.27262.7222 2Ω=+=+=k k k x r Z ∴ )(1347228.070 2 20Ω=== I p r Fe m )(9649228 .02200 00Ω=== I U Z m )(955513479649222 2Ω=-=-=m m m r Z x ∴ 015.0484 2 .71*=== N k k Z r r 78.24841347 1*=== N m m Z r r 054.0484 26 1*===N k k Z x x 74.194849555 1*=== N m m Z x x 056.0484 27 1*===N k k Z Z Z 94.19484 9649 1*=== N m m Z Z Z T 型等效电路 近似等效电路 2-11、设有一台50kV A ，50 Hz ，6300/400V ，Yy 连接的三相铁芯式变压器，空载电流 I 0=0.075I N ，空载损耗p 0＝350W ，短路电压u k*＝0.055，短路损耗p kN ＝1300W 。 （1）试求该变压器在空载时的参数r 0及x 0，以及短路参数r k 、x k ，所有参数均归算到高压侧，作出该变压器的近似等效电路。 （2）试求该变压器供给额定电流且cos θ2=0.8滞后时的电压变化率及效率。 '2&'' '2 &' '
电机学第三版课后习题答案
电机学第三版课后习题答案 变压器 1-1从物理意义上说明变压器为什么能变压，而不能变频率？ 答：变压器原副绕组套在同一个铁芯上，原边接上电源后，流过激磁电流|0,产生励磁磁动势F o,在铁芯中产生交变主磁通 e 0,其频率与电源电压的频率相同，根据电磁感应定 d d)律，原副边因交链该磁通而分别产生同频率的感应电动势 e i和e2, 且有巴- -N1, dt e2= _N2 d 0,显然，由于原副边匝数不等,即N产N2，原副边的感应电动势也就不等, dt 即e i^e2,而绕组的电压近似等于绕组电动势，即U i~E i, 匕~ E?,故原副边电压不等,即 U i^ U2,但频率相等。 1-2变压器一次线圈若接在直流电源上，二次线圈会有稳定直流电压 吗？ 答：不会。因为接直流电源，稳定的直流电流在铁心中产生恒定不变的磁通，其变化率为零，不会在绕组中产生感应电动势。 1-3变压器的空载电流的性质和作用如何？ 答：作用：变压器空载电流的绝大部分用来供励磁，即产生主磁通，另有很小一部分用来供给变压器铁心损耗，前者属无功性质，称为空载电流的无功分量，后者属有功性质，称为空 载电流的有功分量。 性质：由于变压器空载电流的无功分量总是远远大于有功分量，故空载电流属感性无功 性质，它使电网的功率因数降低，输送有功功率减小。 1-4 一台220/110伏的变压器，变比k=N—2，能否一次线圈用2匝, N2 二次线圈用1匝，为什么？ 答：不能。由U1 E^ 4.44fN^J m可知，由于匝数太少，主磁通m将剧增，磁密B m过 大，磁路过于饱和，磁导率卩降低，磁阻R m增大。于是，根据磁路欧姆定律l0N1= R m「m 可知，产生该磁通的激磁电流I。必将大增。再由p Fe^B m2f1.3可知，磁密B m过大，导致 2 铁耗P Fe大增，铜损耗I0 r1也显著增大，变压器发热严重，可能损坏变压器。
电机课后习题答案完整版
电机课后习题答案 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
电力拖动基础部分课后习题答案 1-8 某起重机电力拖动系统如图1-13所示。电动机kW P N 20＝,950/min n r =，传动机构转速比13j =，2 3.5j =，34j =，各级齿轮传递效率1230.95ηηη===，各轴的飞 轮矩221125GD N m =?，22250GD N m =?，22340GD N m =?，2 24460GD N m =?，卷筒直 径0.5D m =，吊钩重01900G N =,被吊重物49000G N =,忽略电动机空载转矩、钢丝绳重量和滑轮传递的损耗，试求： (1)以速度0.3/v m s =提升重物时，负载(重物及吊钩)转矩、卷筒转速、电动机输出功率及电动机的转速； (2)负载的飞轮矩及折算到电动轴上的系统总飞轮矩； (3) 以加速度为20.1/m s 提升重物时，电动机输出的转矩。 解：（1）卷筒速度：'12360600.3 n 11.46/min 22 3.140.25 11.463 3.54481/min v r R n n j j j r ?'= ==∏??==???= 折算到电机转矩： ()03 9.559.55353.64810.95L G G v Fv T N m n η+===* （另： ()()03 1900490000.25353.43 3.540.95 L G G R G R T N m j j ηη++?'*= ===????） 电机输出功率： 353.4481 17.895509550 L T n P kw ?= == （2）负载飞轮矩：()()2 2202509000.2512725L G D G G R N m =+*=?=? 折算到电机轴总飞轮矩： （3）∵ 20.1/a m s = ∴ 20.1/dv m s dt = 而 6060 j 0.142159.622 3.140.25dn dv dt R dt π==??=?? ∴ 138.4 159.6353.4412375 T N m =?+=? 1-9 某龙门刨床的主传动机构图如图1-14所示。齿轮1与电动机直接联接，各齿轮数据见表1-1所示。
《电机学》课后习题答案
《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。
电机学第四版课后习题答案
电机学第四版课后习题答案 1-1从物理意义上说明变压器为什么能变压，而不能变频率？ 答：变压器原副绕组套在同一个铁芯上, 原边接上电源后，流过激磁电流I 0， 产生励磁磁动势F 0， 在铁芯中产生交变主磁通ф0, 其频率与电源电压的频率相同， 根据电磁感应定律，原副边因交链该磁通而分别产生同频率的感应电动势 e 1和e 2, 且有 dt d N e 0 1 1φ-=, dt d N e 0 2 2φ-=, 显然，由于原副边匝数不等, 即N 1≠N 2，原副边的感应电动势也就不等, 即e 1≠e 2, 而绕组的电压近似等于绕组电动势,即U 1≈E 1, U 2≈E 2,故原副边电压不等,即U 1≠U 2, 但频率相等。 1-2 变压器一次线圈若接在直流电源上，二次线圈会有稳定直流电压吗？ 答：不会。因为接直流电源，稳定的直流电流在铁心中产生恒定不变的磁通，其变化率为零， 不会在绕组中产生感应电动势。 1-3变压器的空载电流的性质和作用如何？ 答：作用：变压器空载电流的绝大部分用来供励磁，即产生主磁通，另有很小一部分用来供给变压器铁心损耗，前者属无功性质，称为空载电流的无功分量，后者属有功性质，称为空载电流的有功分量。 性质：由于变压器空载电流的无功分量总是远远大于有功分量，故空载电流属感性无功性质，它使电网的功率因数降低，输送有功功率减小。 1-4一台220/110伏的变压器，变比22 1 ==N N k ，能否一次线圈用2匝，二次线圈用1匝，为什么？ 答：不能。由m fN E U Φ=≈11144.4可知，由于匝数太少，主磁通m Φ将剧增，磁密m B 过大,磁路过于饱和，磁导率μ降低，磁阻m R 增大。于是，根据磁路欧姆定律m m R N I Φ=10可知, 产生该磁通的激磁电流0I 必将大增。再由3 .12 f B p m Fe ∝可知，磁密m B 过大, 导致 铁耗Fe p 大增， 铜损耗12 0r I 也显著增大，变压器发热严重，可能损坏变压器。
电机课后答案
第二章 变压器 2-1 什么叫变压器的主磁通，什么叫漏磁通？空载和负载时，主磁通的大小取决于哪些因素？ 答：变压器工作过程中，与原、副边同时交链的磁通叫主磁通，只与原边或副边绕组交链的磁通叫漏磁通。 由感应电动势公式 Φ=1144.4fN E 可知，空载或负载情况下 11E U ≈，主磁通的大小取决于外加电压1U 、频率f 和绕组匝数1N 。 2-2 一台50Hz 的变压器接到60Hz 的电源上运行时，若额定电压不变，问激磁电流、铁耗、漏 抗会怎样变化 答：（1）额定电压不变，则'1'11144.444.4Φ=Φ=≈N f fN E U N 又 5060'=f f ?6050 '=ΦΦ， 即Φ=Φ5' 磁通降低，此时可认为磁路为线性的，磁 阻s l R m μ= 不变，励磁磁势m m R N I Φ=?1，∴m m I I 65' =； （2）铁耗：β αf B p m Fe ∝，βα>Θ铁耗稍有减小； （3）σσσ π11'' 1562x L f x = ?=， σσσπ22' '25 62x L f x =?= 2-3 在导出变压器的等效电路时，为什么要进行归算？归算是在什么条件下进行的？ 答：因为变压器原、副边只有磁的联系，没有电的联系，两边电压21 E E ≠、电流不匹配， 必须通过归算，才能得到两边直接连接的等效电路； 归算原则：保持归算前后副边的磁动势不变。 2-4 利用T 型等效电路进行实际问题计算时，算出的一次和二次侧电压、电流和损耗、功率是否 为实际值，为什么？ 答：一次侧没有经过归算，所以为实际值； 二次侧电压、电流不是实际值，因为归算前后绕组匝数不同，但损耗、功率为实际值。 2-5 变压器的激磁阻抗和等效漏阻抗如何测定？ 答：激磁阻抗由空载试验测量；等效漏阻抗由短路试验测量。 （具体测量方法略） 2-14 有一台三相变压器，额定容量kKA S N 5000=，额定电压kV kV U U N N 3.61021=， Y ,d 联结，试求：（1）一次、二次侧的额定电流；（2）一次、二次侧的额定相电压和相电流。 解：（1）A A U S I N N N 68.2881035000 311=?== A A U S I N N N 21.4583 .635000 322=?== （2）原边Y 联结：kV kV U U N N 77.53 10 311=== Φ A I I N N 68.28811==Φ 副边?联结：kV U U N N 3.611==Φ A A I I N N 55.2643 21 .458311=== Φ 2-16 有一台单相变压器，已知参数为： Ω=19.21R ，Ω=4.151σX ，Ω=15.02R ， Ω=964.02σX ，Ω=1250m R ，Ω=12600m X ，26087621=N N 。当二次 侧电压V U 60002 =，电流A I 1802=，且8.0cos 2=?（滞后）时：（1）画出归算 到高压侧的T 型等效电路；（2）用T 型等效电路和简化等效电路求1? U 和1? I ，并比较其结果。 解：（1）归算到高压侧： Ω=19.21R Ω=4.151σX Ω=1250m R Ω=12600m X Ω=Ω?? ? ??==70.115.02608762 22 '2 R k R I &' L Z ' ' I &
电机学课后习题答案(辜承林)教学提纲
电机学课后习题答案 (辜承林)
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：2 L 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。
电机学课后答案汤蕴缪
第一章 磁路 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）和材料的导磁性能有关，计算公式为 A l R m μ= ，单位：Wb A 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0.025m （铁心由0.35mm 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0.93，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：Θ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()m cm l 21045.122025.025.15225.125.7-?=?--+??? ? ??-= 铁心、气隙中的磁感应强度T T A B B 29.1109.22105.724 4 =???=Φ= =--δ (1) 不计铁心中的磁位降： 气隙磁场强度m A m A B H 6 7 100.110 429.1?=?= = -πμδ δ
电机课后答案
1-1、 变压器电动势旋转电动势产生的原因有什么不同其大小与哪些因素有关 答： 变压器电动势产生原因：线圈与磁场相对静止，但穿过线圈的磁通大小或方向发生变化；旋转电动势产生原因：磁通本身不随时间变化，而线圈与磁场之间有相对运动，从而使线圈中的磁链发生变化。 对于变压器电动势：dt d N dt d e φ ψ-=- = e 的大小与线圈匝数、磁通随时间的变化率有关。 对于旋转电动势：Blv e = e 的大小与磁感应强度B ，导体长度l ，相对磁场运动速度v 有关。 1-2、 磁滞损耗和涡流损耗是什么原因引起的它的大小与哪些因素有关 答： 磁滞损耗产生原因：铁磁材料在外界交变磁场作用下反复磁化时，内部磁畴必将随外界磁场变化而不停往返转向，磁畴间相互摩擦而消耗能量，引起损耗。 其大小n P 与最大磁通密度m B 、交变频率f 和材料等因素有关，即a n fB P ∞。同时，磁滞损耗与磁滞回线所包围的面积有关，面积越大，磁滞损耗也就越大。 涡流损耗产生原因：铁芯中磁通发生交变时根据电磁感应定律，铁芯中会感应涡流状的电动势并产生电流，即涡流。涡流在铁芯中流通时，会产生损耗，就称为涡流损耗。 其大小w P 与铁芯中的磁通密度幅值m B ，磁通的交变频率f 、硅钢片厚度d 和硅钢片电阻率 ρ等因素有关，即ρ 222d B f P m w ∞ 。 1-3、 如何将dt d N e Φ -=和Blv e =两个形式不同的公式统一起来 答： 匝数N 为1、有效长度为l ，线圈宽度为b 的线圈在恒定磁场中以速度v 运动时，由电磁感 应定律可得：()Blv v lB dt dx lB d l B dt d dt d N e b x x =--=-=-=-=?+)(ξξφ 1-4、 电机和变压器的磁路通常采用什么材料制成这些材料各具有哪些主要特征 答：
控制电机第三版课后习题答案
控制电机第三版课后习题答案 第二章 1. 为什么直流发电机电枢绕组元件的电势是交变电势而电刷电势是直流电势? P25 2. 如果图 2 - 1 中的电枢反时针方向旋转，试问元件电势的方向和A、 B 电刷的极性如何? P7 3. 为了获得最大的直流电势，电刷应放在什么位置? 为什么端部对称的鼓形绕组(见图 2 - 3)的电刷放在磁极轴线上? P9-10 4. 为什么直流测速机的转速不得超过规定的最高转速? 负载电阻不能小于给 定值? P23 5. 如果电刷通过换向器所连接的导体不在几何中性线上，而在偏离几何中性线α角的直线上，如图 2 - 29 所示，试综合应用所学的知识，分析在此情况下对测速机正、反转的输出特性的影响。(提示: 在图中作一辅助线。)正反向特性不一致。 6. 具有 16 个槽， 16 个换向片的两极直流发电机结构如图 2 - 30 所示。 (1) 试画出其绕组的完整连接图; (2) 试画出图示时刻绕组的等值电路图; (3) 若电枢沿顺时针方向旋转，试在上两图中标出感应电势方向和电刷极性; (4) 如果电刷不是位于磁极轴线上，例如顺时针方向移动一个换向片的距 离，会出现什么问题? 4321161514N514 a,,1A513B 6132第三章 67891011121. 直流电动机的电磁转矩和电枢电流由什么决定? 答
直流电动机的电枢电流不仅取决于外加电压和本身的内阻，而且还取决于与转速成正比的反电势(当?=常数时) 根据转矩平衡方程式，当负载转矩不变时，电磁转矩不变; 加上励磁电流If 不变，磁通Φ不变，所以电枢电流Ia也不变，直流电动机的电磁转矩和电枢电流由直流电动机的总阻转矩决定。 2. 如果用直流发电机作为直流电动机的负载来测定电动机的特性(见图 3 - 33)，就会发现，当其他条件不变，而只是减小发电机负载电阻RL时，电动机的转速就下降。试问这是什么原因? RITTIn,,,,,,,,,,, La发发发电电1223. 一台他励直流电动机，如果励磁电流和被拖动的负载转矩都不变，而仅仅提高电枢端电压，试问电枢电流、转速变化怎样? 答:最终电枢电流不变，转速升高 4. 已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110 V，额定运行时的电枢电流Ia=0.4 A，转速n=3600 r/min, 它的电枢电阻Ra=50 Ω，空载阻转矩T0=15 mN?m。试问该电动机额定负载转矩是多少?
同步电机习题答案
同步电机 一、填空题： 1. 同步电机_____________对_____________的影响称为电枢反应。同步发电机电枢反应的性质取决于__________________________。 电枢磁动势；励磁磁动势；内功率因数角ψ 2. 同步发电机当?=0°时，除产生____________________电枢反应外，还产生__________________________电枢反应。 交轴电枢反应；直轴去磁电枢反应 3. 利用同步发电机的_____________和_____________曲线可以测量同步发电机的同步电抗，利用______ ______和_____________曲线可以测量同步发电机的定子漏电抗。 空载特性；短路特性；空载特性；零功率因数负载特性 4. 利用_________可以同时测量凸极同步发电机的直轴同步电抗和交轴同步电抗。 转差法 5. 同步发电机与电网并联运行的条件是：（1） ； （2） ； （3） ； （4） 。 发电机的频率等于电网的频率；发电机的电压幅值等于电网电压的幅值且波形一致；发电机的电压相序与电网的电压相序相同；在合闸时，发电机的电压相位与电网电压的相位一样 6. ★同步电机的功率角有双重物理含义，在时间上是 和 之间的夹角；在空间上是 和 之间的夹角。 励磁电动势0E &；电压U &；励磁磁动势1 f F &；等效合成磁动势F δ'& 7. 同步发电机静态稳定的判据是___________，隐极同步发电机静态稳定极限对应的功率角= 。 0dT d θ>，90 8. 同步发电机并联在无穷大容量电网上运行时，要调节输出的有功功率，必须调节___________________ ________；如果只调节其输出的无功功率，可通过调节______________实现。 原动机的输入功率（或输入转矩）；励磁（电流） 9. 一台并联在无穷大容量电网上运行的同步发电机，功率因数是超前的，则电机运行在______状态，此时发电机向电网发出__________的无功功率；若不调节原动机的输入功率而使励磁电流单方向调大，当发出的无功功率为零时，励磁状态为 状态；进一步增大励磁电流，电机变化到_____状态，此时发电机向电网发出_______无功功率。 欠励；超前（或容性）；正常励磁；过励；滞后（或感性） 10. 凸极同步发电机功角特性的表达式是_________________________________________。 20sin sin 22d q M d d q X X E U P m mU X X X θθ-=+ 11. ★凸极同步发电机与电网并联，如将发电机励磁电流减为零，则发电机电磁转矩为 。
电机学课后答案
第1章导论 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。 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。 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。 运动电势：线圈与磁场间的相对运动而产生的eT与磁密B，运动速度v，导体长度l，匝数N有关。 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。 对空心线圈：所以 自感： 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。 在图中，若一次绕组外加正弦电压u1、绕组电阻R1、电流i1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i1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) ∵u1为正弦电压，∴电流i1也随时间变化，由i1产生的磁通随时间变化，由电磁感应定律知产生感应电动势. (2) 磁通方向：右手螺旋定则，全电流定律方向：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。 (3) (4) i1增加，如右图。i1减小 在图中，如果电流i1在铁心中建立的磁通是，二次绕组的匝数是，试求二次绕组内感应电动势有效值的计算公式，并写出感应电动势与磁通量关系的复数表示式。
《电机设计》(陈世坤)课后习题答案(期末复习资料)
电机设计 第一章 1.电机设计的任务是什么？ 答：电机设计的任务是根据用户提出的产品规格（功率、电压、转速）与技术要求（效率、参数、温升、机械可靠性），结合技术经济方面国家的方针政策和生产实际情况，运用有关的理论和计算方法，正确处理设计时遇到的各种矛盾，从而设计出性能好、体积小、结构简单、运行可靠、制造和使用维修方便的先进产品。 2.电机设计过程分为哪几个阶段？ 答：电机设计的过程可分为： ①准备阶段：通常包括两方面内容：首先是熟悉国家标准，收 集相近电机的产品样本和技术资料，并听取生产和使用单位的意见与要求；然后在国家标准有关规定及分析相应资料的基础上，编制技术任务书或技术建议书。 ②电磁设计：本阶段的任务是根据技术任务书的规定，参照生 产实践经验，通过计算和方案比较，来确定与所设计电机电磁性能有关的尺寸和数据，选定有关材料，并核算电磁性能。 ③结构设计：结构设计的任务是确定电机的机械结构，零部件
尺寸，加工要求与材料的规格及性能要求，包括必要的机械计算、通风计算和温升计算。 3.电机设计通常给定的数据有哪些？ 答：电机设计时通常会给定下列数据： (1)额定功率 (2)额定电压 (3)相数及相同连接方式 (4)额定频率 (5)额定转速或同步转速 (6)额定功率因数 感应电动机通常给定(1)～(5)；同步电机通常给定(1)～(6)；直流电机通常给定(1)(2)(5) 第二章 1.电机常数C A和利用系数K A的物理意义是什么？ 答：C A：大体反映了产生单位计算转矩所消耗的有效材料（铜铝或电工钢）的体积，并在一定程度上反映了结构材料的耗用量。K A：表示单位体积的有效材料所能产生的计算转矩，它的大小反映了电机有效材料的利用程度。
电机学课后 思考题 习题 答案
《电机学》各章练习题与自测题参考答案 第1章 思考题与习题参考答案 1.1 变压器是怎样实现变压的?为什么能够改变电压，而不能改变频率? 答：变压器是根据电磁感应原理实现变压的。变压器的原、副绕组交链同一个主磁通，根据电磁感应定律dt d N e φ =可知，原、副绕组的感应电动势（即电压）与匝数成正比，所以当原、副绕组匝数21N N ≠时，副边电压就不等于原边电压，从而实现了变压。因为原、副绕组电动势的频率与主磁通 的频率相同，而主磁通的频率又与原边电压的频率相同，因此副边电压的频率就与原边电压的频率相同，所以，变压器能够改变电压，不能改变频率。 1.2变压器一次绕组若接在直流电源上，二次侧会有稳定的直流电压吗，为什么? 答：若一次绕组接直流电源，则铁心中将产生恒定的直流磁通，绕组中不会产生感应电动势，所以二次侧不会有稳定的直流电压。 1.3变压器铁心的作用是什么?为什么要用0.35mm 厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成? 答：变压器铁心的主要作用是形成主磁路，同时也是绕组的机械骨架。采用导磁性能好硅钢片材料是为了提高磁路的导磁性能和减小铁心中的磁滞损耗，而用薄的（0.35mm 厚）表面绝缘的硅钢片叠成是为了减小铁心中的涡流损耗（涡流损耗与硅钢片厚度成正比）。 1.4 变压器有哪些主要部件，其功能是什么? 答：变压器的主要部件是器身，即铁心和绕组。铁心构成变压器的主磁路，也是绕组的机械骨架；绕组构成变压器的电路，用来输入和输出电能。除了器身外，变压器还有一些附属器件，如绝缘套管、变压器油、油箱及各种保护装置等。 1.5 变压器二次额定电压是怎样定义的? 答：变压器一次绕组加额定电压，二次绕组空载时的端电压定义为变压器二次额定电压。 1.6 双绕组变压器一、二次侧的额定容量为什么按相等进行设计? 答：变压器传递电能时，内部损耗很小，其效率很高（达95%以上），二次绕组容量几乎接近一次绕组容量，所以双绕组变压器的一次、二次额定容量按相等设计。 1.7 变压器油的作用是什么？ 答：变压器油既是绝缘介质，又是冷却介质，起绝缘和冷却作用。
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1-1 、变压器电动势旋转电动势产生的原因有什么不同其大小与哪些因素有关 答： 变压器电动势产生原因：线圈与磁场相对静止，但穿过线圈的磁通大小或方向发生变化；旋转电动势产生原因：磁通本身不随时间变化，而线圈与磁场之间有相对运动，从而使线圈中的磁链发生变化。 对于变压器电动势： d d e N dt dt e的大小与线圈匝数、磁通随时间的变化率有关。 对于旋转电动势：e Blv e 的大小与磁感应强度B，导体长度l ，相对磁场运动速度v 有关。 1-2 、磁滞损耗和涡流损耗是什么原因引起的它的大小与哪些因素有关 答： 磁滞损耗产生原因：铁磁材料在外界交变磁场作用下反复磁化时，内部磁畴必将随外界磁场变化而不停往返转向，磁畴间相互摩擦而消耗能量，引起损耗。 其大小 P n与最大磁通密度B m、交变频率 f 和材料等因素有关，即P n fB a。同时，磁滞损耗与磁滞回线所包围的面积有关，面积越大，磁滞损耗也就越大。 涡流损耗产生原因：铁芯中磁通发生交变时根据电磁感应定律，铁芯中会感应涡流状的电动势并产生电流，即涡流。涡流在铁芯中流通时，会产生损耗，就称为涡流损耗。 其大小 P w与铁芯中的磁通密度幅值B m，磁通的交变频率 f 、硅钢片厚度 d 和硅钢片电阻率 等因素有关，即 P w f 2 B m2d 2 。 1-3 、如何将e N d 和 e Blv 两个形式不同的公式统一起来dt 答： 匝数 N为1、有效长度为l ，线圈宽度为 b 的线圈在恒定磁场中以速度v 运动时，由电磁感应定律可得： e N d d B l d lB dx lB ( v) Blv x b dt dt x dt 1-4 、电机和变压器的磁路通常采用什么材料制成这些材料各具有哪些主要特征 答：
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第二章 Φ=1144.4fN E 11E U ≈1U f 1N '1'11144.444.4Φ=Φ=≈N f fN E U N 5060'=f f ?6050'=ΦΦΦ=Φ5's l R m μ=m m R N I Φ=?1∴m m I I 65' = βαf B p m Fe ∝βα> σσσπ11''1562x L f x = ?=σσσπ22' '25 62x L f x =?= 21E E ≠ kKA S N 5000=kV kV U U N N 3.61021= A A U S I N N N 68.28810 35000 311=?== A A U S I N N N 21.4583 .635000 322=?== kV kV U U N N 77.53 10 311=== Φ A I I N N 68.28811==Φ ?kV U U N N 3.611==Φ
A A I I N N 55.2643 21 .458311=== Φ Ω=19.21R Ω=4.151σX Ω=15.02R Ω=964.02σX Ω=1250m R Ω =12600m X 26087621=N N V U 60002=A I 1802=8.0cos 2=?1?U 1? I Ω=19.21R Ω=4.151σX Ω=1250m R Ω=12600m X Ω=Ω?? ? ??==70.115.02608762 22' 2R k R Ω=Ω?? ? ??==94.10964.02608762 22'2σ σX k X V U k U 0202152' 2∠==? ? A k I I 88.3642.53' 2-∠==? ? ()V j A V Z I U E E 15.14.2064294.1070.188.3642.53020215' 2 ' 2' 2' 21∠=Ω+?-∠+∠=+=-=-???? ()A j V Z E I m m 18.8363.112600125015.14.206421-∠=Ω +∠=-= ? ? ? A A A I I I m 12.3856.5488.3642.5318.8363.1' 21-∠=-∠+-∠=+=?? ? V Z I E U 70.24.212791111∠=?+-=? ?? Ω=+=89.3' 2 1R R R k Ω=+=34.26' 21σσX X X k A I I 88.3642.53' 21-∠==?? V Z I U U k 80.20.21254121∠=?+=? ?? 1I I m ?? I ' ' L Z '' I ' ' L Z ''