电机与拖动第一次作业
电机与拖动课后习题第一章标准答案
1.1.1 某铁心的截面积A=10cm 2，当铁心中的H=5A/cm ，Φ=0.001Wb,且可认为磁通在铁心内均匀分布，求铁心的磁感应强度B 和磁导率μ。
mH m H H B T T A B /002.0/105111010001.024=⨯===⨯=Φ=-μ1.2.1求下述两种情况下的铸钢中的磁场强度和磁导率：（1）B=0.5T; （2）B=1.3T ，并比较饱和与不饱和两种情况谁的μ大。
（1）B=0.5T ：由磁化曲线查得H=4A/cm ，m H m H H B /00125.0/1045.02=⨯==μ （2）B=1.3T ：由磁化曲线查得H=16A/cm ，m H m H H B /0008125.0/10163.12=⨯==μ 由于B=0.5T 时，磁路未饱和，B=1.3T 时，磁路已经饱和。
所以磁路不饱和时μ大。
1.2.2 已知硅钢（含硅4%）的H=4A/cm ，铸铁的H=9A/cm 。
求它们的B 和μ，并比较谁的导磁能力强。
（1）H=4A/cm 时，由磁化曲线查得B=1.1T ，且磁路已经饱和。
m H m H H B /00275.0/1041.12=⨯==μ （2）H=9A/cm 时，由磁化曲线查得B=0.2T ，且磁路未饱和。
m H m H H B /000222.0/1092.02=⨯==μ 所以硅钢的磁导率强。
1.3.1在图1.01所示恒定磁通磁路中，铁心的平均长度l =100cm ，铁心各处的截面积均为A=10cm 2，空气隙长度l 0=1cm 。
当磁路中的磁通为0.0012Wb 时，铁心中磁场强度为6A/m 。
试求铁心和空气隙部分的磁阻、磁位差和线圈的磁通势。
AA U U F A A l Bl H U A A l H U H H A l R H H A l R H m H H B T T A B m mc m c mc m c c c mc c c c 10150)9550600(95501011042.160010061096.71010104101105.01010102.010100m /102.0/1062.12.110100012.002700000c 16147200001614222-24=+=+==⨯⨯⨯====⨯==⨯=⨯⨯⨯⨯==⨯=⨯⨯⨯⨯==⨯=⨯===⨯=Φ=-------------πμπμμμ图1.011.3.2 在一个铸钢制成的闭合铁心上绕有一个匝数N=1000匝的线圈，铁心的截面积A=20cm ²铁心的平均长度l =50cm 。
电机与拖动基础实验一认识实验
实验一认识实验一、实验目的1．进行电机实验的安全教育和明确实验的基本要求。
2．认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件。
3．学习并励电动机的接线、起动改变电机转向以及调速的方法。
二、预习要点1．直流电动机起动的基本要求。
2．直流电动机起动时，为什么在电枢回路中需要串接起动变阻器？3．直流电动机起动时，励磁回路串接的磁场变阻器应调至什么位置？为什么？三、实验项目1．了解DSZ—1实验装置中电机试验台D01的直流稳压电源、测功机、变阻器、多量程直流电压电流表D41，电动机D17的使用方法。
2. 直流并励电动机电枢串电阻起动。
3．改变串入电枢回路电阻或改变串入励磁回路电阻时，观察电动机转速变化情况。
四、实验说明及操作步骤1．由实验指导人员讲解电机实验的基本要求，安全操作和注意事项。
介绍实验装置的使用方法。
2．仪表和变阻器的选择仪表的量程是根据电机的额定值和实验中可能达到的最大值来选择。
(1）电压量程的选择如测量电动机两端为220伏的直流电压，选用D41的300伏量程档的直流电压表。
由于电表在满刻度的70%左右测量精度最佳以及用高量程测量低电压时相对误差大，因此不应选用450伏档。
(2）电流量程的选择因为额定电流为1.1安，测量电枢电流的电表可选用D41的2A量程档的直流电流表。
额定励磁电流小于0.16安，电流表2A 选用0.2安量程档。
图1—1 直流并励电动机接线图（3）变阻器的选择变阻器选用的原则是根据实验中所需的阻值和流过变阻器最大的电流来确定。
3．直流并励电动机的起动 实验线路图如图1—1所示。
图中为直流并励电动机，选用D17，额定功率W P N 185=，额定电压V U N 220=，额定电流A I N 1.1=，额定转速min /1600r n N =，额定励磁电流A I fN 16.0>。
为测功机，为测速发电机。
直流电压电流表选用D41。
1R 选用阻值为100欧，电流为1.2安的变阻器，作为直流并励电动机的起动电阻。
电机与拖动作业
解：1）直接起动起动电流
I st
UN Ra
110 0.2
550A
起动电流倍数
st
I st IN
550 80
6.875
第十八页，编辑于星期日：二十一点 十三分。
2） 应串电阻
R
UN 1.5I N
Ra
110 0.2 0.717 1.5 80
在工频电网上额定运行时测得由电源输入的功率
P1=6.35kW，定子铜损耗pCu1=342kW，转子铜损耗
pCu2=342kW，铁损pFe=167.5kW，机械损耗pm=46W， 附加损耗pad=28kW。试求：1）电动机的效率、转差 率、转速、电磁转矩、输出转矩；2）定性画出该异 步电动机的功率流程图。 解：
第二十三页，编辑于星期日：二十一点 十三分。
2-15 一台三相异步电动机铭牌数据：
PN 28kW ,U1N 380V , I1N 60.5A,
nN 975r / min, fN 50H z ,cosN 0.84
试求：1）同步转速n1;2)额定转差率sN；3）转子电 流频率f2；4）极对数p；5）额定效率；6）输入功率 P1.
3）电枢电压降至一半时的人为机械特性方程
U
1 2UN
110V
n
12U N Ce N
Ra CeCT
2 N
T
110
0.5
0.133 9.55 0.1332 T
827.07 2.96T
带额定负载时的转速
n 827.07 2.96TN 827.07 2.96 69.86 620.28r / min
电机与拖动作业题解
31-1.=22kw ,220V ,1500r/min,=86% 122210116.32200.8625.58kw N N N N N IN N N N NNN N N NIN N P U I P P U I P I A U P P ηηηη===⨯∴===⨯∴== 一台直流电动机的数据为：额定功率额定电压额定转速U 额定功率，试求：（）额定电流 ,（）额定负载时的输入功率 。
解： a f 121121-8220,92,=0.08,88.7,0.86,1234562209220.24;(2)17.41;(3) 2.83;(4)N N N N N N V I A R R U I kw P P kw p p p kw I ηη==Ω=Ω===⨯====-=∑ ：一台并励直流电动机的额定数据为：U 试求额定运行时的：（）输入功率；（）输出功率；（）总损耗；（）电枢回路铜损耗；（）励磁回路铜损耗；（）机械损耗与铁损耗之和；解:(1)P 22 2.8489.52641;(5)545.5;(6)1643.5N f ff a N a cua a a cuf f f mec Fe cua cuf U A R I I I I AP I R w P I R w P P P P P w ==∴+=⇒=∴===⨯=+=--=∑a f a a a a f a fem 19:17kw,220,92,n 1500r/min =0.1,=11012;31100%84%;(2)==211==2=90;(3)=N N N N N N N N N N P U V I A R R P U I E U I R VU I A I A R P E η-====ΩΩ=⨯=-⇒ 一台他励直流电动机的额定数据为：，电枢回路总电阻励磁回路电阻，试求：（）额定负载时的效率；（）额定运行时的电枢电动势E （）额定负载时的电磁转矩。
解：（）a a em =18.99kw 9550120.96mNI P T N η==⋅ f 01-101000r/min 220,10, 2.5n=750r/min /0.4 1.0 1.6 2.0 2.5 2.6 3.0 3.6 4.4/33781201501761801942062251/ 2.52V A A I AE VA ：一台他励直流电动机，额定转速为，当满载时电压为电枢电流为励磁电流保持为。
电机与拖动基础 作业习题答案
第二章2-2 变压器为什么不能直接改变直流电的电压等级，而能改变交流电的电压等级，其原理是什么?答：因为只有变化的磁通才能在线圈中感应出电势，变压器不能用来变换直流电压。
因为若是变压器一次绕组接直流电源，所产生的主磁通是恒定磁通，即不会在变压器一、二次绕组中产生感应电动势，二次绕组的输出电压为零，输出功率也为零。
2-4 一台频率为50Hz 、额定电压为220V/110V 的变压器，如果接在60Hz 电网上运行，如果额定电压不变，则主磁通、励磁电流会如何变化? 答：根据变压器一次侧的电压平衡方程1N 111m 4.44U E f N Φ≈=150Hz f =时，1Nm5014.4450U N Φ=⨯；160Hz f =时，1N m6014.4460U N Φ=⨯，所以m60m5056ΦΦ=即主磁通为原来的5/6。
若不考虑磁路的饱和效应，主磁通与空载电流（励磁电流）成正比，空载电流将减小。
2-9 变压器在做空载试验时为什么通常在低压侧进行，而在做短路实验时又在高压侧进行? 答：在做变压器空载实验时，为了便于测量同时安全起见，应当在变压器低压侧加电源电压，让高压侧开路。
在实验过程中应当将激磁电流由小到大递升到1.15NU 左右时，只能一个方向调节，中途不得有反方向来回升降。
否则，由于铁芯的磁滞现象，会影响测量的准确性。
在做变压器短路实验时，电流较大，外加电压很小，为了便于测量，通常在高压侧加电压，将低压侧短路。
在实验过程中应注意为了避免过大的短路电流，短路实验在较低的电压下进行，通常以短路电流达到额定值为限；外加电压应从零开始逐渐增大，直到短路电流约等于1.2倍额定电流；在实验过程中要注意变压器的温升。
2-12 一台三相变压器，额定容量750N S KVA =，额定电压12/10/0.4N N U U KV =，采用Y ，d 连接，试求：（1）一、二次侧的额定电流；（2）一、二次侧绕组的额定电压和额定电流。
电机与电力拖动(第三版)习题参考答案~1
《电机与电力拖动》（第三版）习题及答案第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P N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。
电机拖动第一次实验报告
实验项目一 并励直流电动机的认识实验与特性测试实验地点：实验楼0121电气传动实验室 同组人员：肖斌 尹佶 叶超彦 刘晶晶 吴华全 一、实验任务与目的 1、实验任务（1）、了解实验室概况，熟悉电源与实验设备布局，常用设备、仪表的使用及安全操作规程；（2）、并励直流电动机的起动、调速与反转；（3）、测取一台直流并励电动机的工作特性和机械特性。
保持U=U N 和I f =I fN 不变，测取n 、T 2、η=f （I a ）和n=f （T 2）。
（4）、 明确电动机机械特性是指电动机的转速n 与电磁转矩T 的关系。
2、实验目的（1）、通过直流电机认识实验，了解实验中所用设备和仪表的使用及安全操作规程； （2）、学会并励直流电动机的接线和操作方法，掌握并励直流电动机的起动、调速和实现反转的方法；（3）、通过测取并励直流电动机工作特性和机械特性，掌握测试电机的基本技能和方法，树立工程意识，从运行的角度理解机电能量转换的原理，深入理解工作特性和机械特性的内涵，为熟练掌握和灵活运用电动机奠定基础。
二、实验原理（条件）1、对于并励直流电动机，有以下关系成立：（1）电压平衡方程：a a a R I E U +=f f f R I =U n C e a Φ=Ef U U =（2）电流平衡方程：f a I I I +=（3）转矩平衡方程：21T T T em +=a T em I C T Φ=（4）转速公式：a e ae I C R C U n Φ-Φ=（5）功率平衡方程：21P P P P P P c f C m ech F u e ++++=f C m ech F a a u e P P P R I ++=2（6）电机效率公式：%100)(21%100%10021112⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+∆++++-=⨯-=⨯=∑f a a a a f C mech F I I U U I I R P P P P P P P P u e η2、直流电动机的工作特性：在外加电压N U U =，励磁电流fN f I I =且电枢回路无外串电阻时，转速n 、电磁转矩em T 和效率η与输出功率2P 之间的关系，即n 、em T 、)P (2f =η。
电机及拖动试题及答案解析
《电机与拖动》试题库第一部分直流电机一、填空题：1、并励直流发电机自励建压的条件是; ;_。
（主磁路存在剩磁：并联在电枢两端的励磁绕组极性要正确，使励磁电流产生的补充磁通方向与剩磁磁通方向相同；励磁回路的总电阻必须小于临界电阻）2、可用下列关系来判断直流电机的运行状态，当___________________ ■寸为电动机状态，当 _________ 时为发电机状态。
（E a〈U : E a〉U ）3、直流发电机的绕组常用的有_____________ 和_______ 种形式，若要产生大电流，绕组常采用_______ 组。
（叠绕组；波绕组；叠）4、直流发电机电磁转矩的方向和电枢旋转方向_________________ _ 直流电动机电磁转矩的方向和电枢旋转方向__________ 。
（相反；相同）5、单迭和单波绕组，极对数均为p时，并联支路数分别是 __________________ , _________ （2p : 2）6、直流电机的电磁转矩是由___________ 和_________ 同作用产生的。
（每极气隙磁通量；电枢电流）7、直流电机电枢反应的定义是_____________ _ 当电刷在几何中线时，电动机产生 _______________ 质的电枢反应，其结果使____________ 和________ ,物理中性线朝 ___________ 向偏移。
（电枢磁动势对励磁磁动势的作用；交磁；气隙磁场产生畸变；对主磁场起附加去磁作用）二、判断题1、一台并励直流发电机，正转能自励，若反转也能自励。
（)(F)2、一台直流发电机，若把电枢固定，而电刷与磁极同时旋转，则在电刷两端仍能得到直流电压。
（）（T）3、一台并励直流电动机，若改变电源极性，则电机转向也改变。
（F）4、直流电动机的电磁转矩是驱动性质的，因此稳定运行时，大的电磁转矩对应的转速就高。
（）（F）三、选择题1、直流发电机主磁极磁通产生感应电动势存在于（）中。
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电机与拖动第一次作业
一、单项选择题(只有一个选项正确，共5道小题)
1.
1、若硅钢片的接缝增大，则其磁阻（）
(A) 增大
(B) 减小
(C) 基本不变
(D) 不一定
正确答案：A
解答参考：
2.
电机和变压器运行时，在铁芯材料周围的气隙中（）磁场
(A) 不存在
(B) 存在
(C) 不好确定
正确答案：B
解答参考：
3.
磁通磁路计算时如果存在多个磁动势，（）可应用叠加原理进行计算。
(A) 线性磁路
(B) 非线性磁路
(C) 任何磁路
正确答案：A
解答参考：
4.
直流电动机的额定功率指（）
(A) 转轴上吸收的机械功率
(B) 转轴上输出的机械功率
(C) 电枢端口吸收的电功率
(D) 电枢端口输出的电功率
正确答案：B
解答参考：
5.
直流电机的铁耗产生在（）。
(A) 电枢铁芯
(B) 主磁极铁芯
(C) 电机机座
(D) 电枢绕组
正确答案：A
解答参考：
二、判断题(判断正误，共4道小题)
6.铁磁材料的磁导率小于非铁磁材料的磁导率。
正确答案：说法错误
解答参考：
8.磁通磁路计算时如果存在多个磁动势，可应用叠加原理进行计算。
正确答案：说法错误
解答参考：
（注意：若有主观题目，请按照题目，离线完成，完成后纸质上交学习中心，
记录成绩。
在线只需提交客观题答案。
)
三、主观题(共8道小题)
10.
什么叫电枢反应？电枢反应对气隙磁场有什么影响？
参考答案：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T em、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T em与n反向，E与
I a 同向，与U
a
反向；电动机T em与n同向，E与I a、U a反向。
发电机从机
械能转化为电能，电动机从电能转化为机械能。
12.
一台四极单迭绕组的直流电机。
1)如果取出相邻的两组电刷，只用剩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）；
2)如果有一元件断线，电刷间的电压有何变化？电流有何变化？
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？
参考答案：
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。
13.
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。
14.一台并励直流发电机，电动机的额定数据为：额定功率25kW，额定电压2 30V，额定转速1455r/min，励磁电阻130Ω，电枢电阻0.15Ω；带额定负载时杂散损耗为3.8％P
N
，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。
参考答案：
,
,
15.
一台并励直流电动机的额定数据如下:P
N =17KW,U
N
=220V,n
N
=3000r/m,I
N
=88.9A,电
枢回路电阻 r
a =0.0896Ω，励磁回路电阻R
f
=181.5Ω，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)额定负载时的效率；
4)在理想空载（I a=0）时的转速；
5)当电枢回路串入一电阻R=0.15Ω时，在额定转速时的转矩。
解（1）N·m
（2）
A,
V
w
N·m
（3）N·m
w
＝18602.13+87.6882×0.0896+1.2122×181.5
＝19557.7 w
（4）
（5）因为调速前后T
em 不变，所以I
a
不变
16.
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？
参考答案：
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，电机进入饱和状态。
由于饱和现象的存在，使电机设计时对H和B的值不能取得过高，材料
利用率受到限制，激磁电流需要增大。
17.
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。
参考答案：
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。