电机原理及拖动基础 课后习题答案
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《电机与拖动基础》习题解答.docx《电机与抱助基珊》习题解答第一章直流电机原理P33 1-21-台并励肓流发电机P V = 16W, S=230V,/厂69.6A,g=1600r/min,电枢冋路电阻R 厂0.128Q,励磁冋路电阻心=1500,额定效率仏=85.5%. 试求额定T 作状态下的励磁电流、电枢电流、电枢电动势、电枢铜耗、输入功率、电磁功率。
解：/炉=字=瞥R.53A仃厂/斗+/外=69.6+1.53=71.13/1K （ 1J\JE (I N =U N + I aN R a =230+ 71.13x0.128 =239.1 VPcua = /^2 /?a = 71.132 x0.128=647.6W E aN 7,jV = 239.1 x 71.13 = 17kW1-29并励有流发电机P N =7.5kW, U N =220V, I n =40.GA, n N =3000r/min,Ra=0.213定励磁电流/刖=0.683A,不计附加损耗，求电机工作在额定状态下的电枢电流、额定效率、输出转矩、电枢铜耗、励磁铜耗、空载损耗、电磁功率、电磁转矩及空载转矩。
解：I a = I N ? /刖=40.6-0.683=40/1Pi=U N g = 220 X 40.6 =8932W^=7X 100%=^X ,00%=84%p (^=//Ra=402x0.213=341 IVp cuf =［建? R 『=U “= 220 x 0.683 =1501^P O = P\—P N — %厂 P 呵=8932 - 7500-341-150 = 941P 厂 P\— P cua 一 Pc U f = 8932 - 341 -150 = 8441 W C9550 也~=9550 冬丝=27N -mzz v 3000 7； =T-T 2 =27-24=3 N ? m第二章电力拖动系统的动力学P482-9负载的机械特性又哪几种主要类型？各有什么特点？答：负载的机械特性有：恒转矩负载特性、风机、泵类负载特性以及恒功率负载特性，其中恒转矩负载特性又有反抗性恒转矩负载与位能性恒转矩负载，反抗性负载转矩的特点是它的绝对值大小不变，但作用方向总是与旋转方向相反，是阻碍运动的制动性转矩，而位能性转矩的特点是转输出功率p 1N = ^L16 1685.5% 85.5%7； =9550厶 5 =9550x^-=24/V ?加3000 Rf220-0.683= 322Q矩绝对值大小恒定不变，而作用方向也保持不变。
电机与拖动技术(基础篇)习题解答
②2a=2p；
③电刷数等于主磁极数，电刷位置应使支路感应电动势最大，电刷间电动势等于并联支路电动势；
④电枢电流等于各并联支路电流之和。
1-6单波绕组的特点有哪些？
答:单波绕组具有以下特点：
① ；
②并联支路对数a=1；
③电枢电动势等于支路感应电动势；正负电刷间电动势最大。
④电枢电流等于并联支路电流之和。
（2）充分条件：在交点Tem=TL处，满足 < 。或者说，在交点的转速以上存在Tem<TL，而在交点的转速以下存在Tem>TL。
Tem=TL
（1）这样，仅用一个运动方程式 就可以研究实际多轴系统的问题
（2）负载转矩、负载力、飞轮矩、运动质量的折算
（3）负载转矩、负载力折算：功率不变
飞轮矩、动力质量的折算：保持系统储存的动能不变
第1章
思考题与习题
1-1直流电机由哪些主要部件构成?各部分的主要作用是什么?
答：（一）定子
1．主磁极：建立主磁通，包括：铁心：由低碳钢片叠成
绕组：由铜线绕成
2．换向磁极：改善换向，包括：铁心：中大型由低碳钢片叠成。
小型由整块锻钢制成。
绕组：由铜线绕成。
3．机座和端盖：固定、支撑、保护，同时构成主磁路的一部分，用铸铁、铸钢或钢板卷成。
它反映了负载变化时转速的变化程度，即转速的稳定性。静差率的大小与机械特性的斜率（或硬度）及理想空载转速n0的大小有关。特性斜率小（硬度大）、理想空载转速高，则静差率就小，反之就大。电枢串电阻调速时，n0不变，转速越低，需要串联的电阻越大，机械特性的斜率越大，转速降落Δn也越大，所以静差率越大；降压调速时，虽然机械特性的斜率（或硬度）不变，但n0减小了，所以低速时的静差率大。
电机原理及拖动基础课后习题答案矿大
nN
P1 UNIN 264W
49.6%
4-13 并励直流机，PN=10kW，UN=220V，nN=1500r/min，ηN=84.5%，IfN=1.178A， Ra=0.354Ω，采用能耗制动停车，在电枢回路串入R=0.5Ω，求：
(1) 制动初瞬间的电枢电流及电磁转矩。
所以，空载转速为：1872rpm。
(4)
185
T 2 0.5TN 0.5 9.55
0.5521Nm
1600
T 0 9.55 17.6 0.105Nm 1600
Tem T 2 T 0 0.6571Nm
Ia Tem IaN 0.592 A TemN
n=1400rpm时，Ea=185.91400/1600=162.7V 由电压方程得：
单叠绕组时，有多少导体？单波绕组，多少导体？
解：因为 单叠：a=2
单波：a=1
Ea Np n
60a
230 N 2 0.04 60 60 2
230 N 2 0.04 60 60 1
N=5750 N=2875
3-13 计算y1,y2,y3和yk，绘制绕组展开图，安放主磁极和电刷，求并联支路对数。 (1) 单叠绕组 2p=4,Z=S=22
解：空载时电枢铜耗很小，可以忽略，所以空载功率为： p0=2200.08=17.6W；
(1)电磁功率为：185+17.6=202.6W; 电磁转矩为：9.55202.6/1600=1.21Nm
(2) 功率方程：
UIa
Pem
I2 a
Ra;
Ra
31.31
(3) 由电枢电压方程可计算出空载和额定时E： Ea0=217.5V; EaN=185.9V。
《电机原理及拖动基础》习题参考答案
习题参考答案第一章1-5 解：cm /A 98H ,T 1002.0002.0A B ====φ（1） F=Hl=98A/cm ⨯30cm=2940A;I=F/N=2940/1000=2.94A.(2) 此时，F 总=H 铁l 铁+H δδ其中：H 铁l 铁=98A/cm ⨯29.9cm=2930.2A; H δδ=δ⨯B/μ0=0.001/(4π⨯10-7)=795.8A; 所以：F 总=2930.2+795.8=3726A1-6 解：（1）;5.199sin Z x ;1407.0200cos Z r 2005.0100Z 1111111ΩϕΩϕΩ===⨯====（2）;66.8sin Z x ;55.010cos Z r 1010100Z 1221222ΩϕΩϕΩ===⨯====1-7 解：每匝电势为：匝744884.036N ;V 4884.00022.05044.4f 44.4e m 1===⨯⨯==φ第二章2-13 解：作直线运动的总质量为：Kg 63966.128022m )1m m (2m =⨯⨯+++⨯=总 转动惯量为：222L m kg 63964D m m J ⋅=⨯==总ρ 系统折算后总转动惯量为：2M 2m L eq m kg 74.49J iJ J 2J J ⋅=+++= 总负载静转矩为：Nm 127792/D g )Hq m (T 2L =⨯⨯+= 折算后负载转矩为：Nm 710i T T L'L ==η 电动机转速加速度等于：5.95dt dv D 60i dt dn i dt dn m ===π 由运动方程的启动转矩：Nm 4.12075.9555.974.49710dt dn 55.9J T T eq 'L k =⨯+=+=第三章3-12 解：因为：n 60Np E a φ=（1）单叠：a=2；6004.02602N 230⨯⨯⨯⨯=； N=5750。
电机原理及拖动基础课后习题答案(矿大版) PPT课件
解： P1 PN 83.3KW ; IN PN 326A
N
UN
3-15 直流机铭牌：PN=145kW，UN=220V，nN=1450r/min， ηN=90%，求额定转矩TN和额定电流IN。
解：
P1 PN 161.1KW ; IN P1 732A
N
UN
TN 9.55 PN 955Nm nN
电机与拖动
《电机与拖动基础》 习题答案分析
上下
电机与拖动
第一章 磁路习题
1-5 ：一直流铁心，磁路面积A=20cm²，磁路平均长l=30cm。 (1) 若要产生磁通Φ=0.002Wb，则磁动势应为？ (2) 如铁心上开0.1cm长的空气隙，忽略漏磁和边缘效应，问线圈
应增加到多少安匝才能保持铁心磁通不变？ (铸铁中B=1T,H=98A/cm)
电机与拖动
(3) P1=19800W；=85.86%
(4) T 0 9.55 p0 1.91Nm; Ia0 T 0 IaN 1.524A
n
TemN
由电压方程得空载电势为：
Ea0=219.6V
空载转速为： n0 Ea0 nN 1673rpm EaN
电机与拖动
4-9 一台500V直流发电机，nN=1000r/min，输出功率 50kW,Ia=0.4Ω。接至200V电网做电动机，磁通及Ia额定， 求:(1) 电动机转速。(2) Ia额定，n=1000r/min，磁通及 电磁转矩为额定时的多少倍？
解：每匝电势为：
e1 4.44 f m 4.44 50 0.0022 0.4884V ;
N 36 74匝 0.4884
电机与拖动
第二章 电力拖动动力学基础
电机与拖动基础课后习题答案(部分)
第一章作业解答参考1—8．解：)(630230101453A U P I N N N =⨯==)(1619.0145KW P P NN===ηλ 1—20．解：（1）U V n a pN E a <=⨯⨯⨯⨯==)(186150001.0160372260φ 是电动机状态。
∴（2）)(46.163208.0186220A R E U I a a a =-=-=)(63.19315002604.30)(4.3046.163186m N P T KW I E P M a a M ⋅=⨯⨯⨯=Ω==⨯==π （3）)(6.5208.046.16322KW R I p a a cua =⨯==)(79.292403624.30)(366.54.3021KW p p P P KW p P P Fa M cua M =--=--==+=+=Ω%823679.2912===P P η 1—23．解：（1）)(112.54300014.326010172603m N n P P T N N N N N ⋅=⨯⨯⨯⨯=⨯=Ω=π%2.82942201017)(812.557.1112.54)(7.1344014.32608.2)316.08.2220(26030'00000=⨯⨯==⋅=+=+=⋅=⨯⨯⨯⨯⨯-=⨯=Ω=N N N N N a a M I U P m N T T T m N n I E P T ηπ（2）N e e C C Φ=Φ∴0忽略电枢反应影响， 恒定。
0'0Φ-=e a a N C R I U n ， 0636,03440316.08.22200=⨯-=Φe C)min (34590636.022000r C U n e N ==Φ=（3） Φ=Φe M C C 55.9)min (27860636.0)15.0316.0(89.91220)()(89.910636.055.9812.55r C R R I U n I T T A C T I e a a N a Z M a =+⨯-=Φ+-=→==⨯=Φ=Ω不变不变，第二章 习题解答参考2—6．解：（1）T T T n C C R R C U n Nm e a N e N 64.1115819.055.94.006.01158202-=⨯+-='-=Φ+-Φ=Ωβ （2）T T T n C C R C U n N m e a N e 21.057921.019.011002-=-=-'=Φ-Φ=β （3）T T T n C C R C U n m e a e N 35.0146717.006.015.022002-=-=''-''=Φ-Φ=β 19.0=ΦN e C N Φ=Φ8.0 15.019.08.0=⨯=Φ∴e C2N m e C C Φ=()255.9N e C Φ=219.055.9⨯=0.28 2Φm e C C =17.028.08.02=⨯2—16．解：（1）[]V R I U E a N N a 20425.064220=⨯-=-=[]A R R E U I Z a a N a 84.67625.0204220max -=+--=---=29.0700204==-=ΦN a N N N e n R I U C 76.229.055.955.9=⨯=Φ=ΦN e N m C C[]m N I C T anax N m ⋅-=-⨯=Φ=23.187)84.67(76.2max停机时 n=0 0=Φ=n C E N e a[]A R R U I Z a N a 2.35625.0220-=+-=+-=[]m N I C T a N m ⋅-=-⨯=Φ=15.97)2.35(76.2此时反抗性负载 []m N I C T N N m Z⋅-=⨯-=Φ-='64.1766476.2 由于 T T Z>' 故系统不会反向起动。
《电机原理及拖动基础》习题参考答案[最新]
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教 材《电机原理及拖动基础》方荣惠 邓先明 上官璇峰 编著中国矿业大学出版社，2001，12习题参考答案第一章 第二章 第三章 第四章 第五章第六章 第七章 第八章 第九章第一章1-5 解：cm /A 98H ,T 1002.0002.0AB ====φ（1） F=Hl=98A/cm ⨯30cm=2940A;I=F/N=2940/1000=2.94A.(2) 此时，F 总=H 铁l 铁+H δδ其中：H 铁l 铁=98A/cm ⨯29.9cm=2930.2A;H δδ=δ⨯B/μ0=0.001/(4π⨯10-7)=795.8A;所以：F 总=2930.2+795.8=3726A1-6 解：（1）;5.199sin Z x ;1407.0200cos Z r 2005.0100Z 1111111ΩϕΩϕΩ===⨯====（2）;66.8sin Z x ;55.010cos Z r 1010100Z 1221222ΩϕΩϕΩ===⨯====1-7 解：每匝电势为：匝744884.036N ;V 4884.00022.05044.4f 44.4e m 1===⨯⨯==φ 第二章2-13 解：作直线运动的总质量为：Kg 63966.128022m )1m m (2m =⨯⨯+++⨯=总转动惯量为：22L kg 63964D m m J ⋅=⨯==总ρ系统折算后总转动惯量为：2M 2m L eq mkg 74.49J i J J 2J J ⋅=+++=总负载静转矩为：Nm127792/D g )Hq m (T 2L =⨯⨯+=折算后负载转矩为：Nm 710i T T L'L ==η电动机转速加速度等于：5.95dtdvD 60i dt dn idtdnm ===π由运动方程的启动转矩：Nm 4.12075.9555.974.49710dt dn 55.9J T T eq 'L k =⨯+=+=第三章3-12 解：因为：n 60NpE a φ=（1）单叠：a=2；6004.02602N 230⨯⨯⨯⨯=；N=5750。
电机与拖动技术(基础篇)习题解答
第1章 思考题与习题1-1直流电机由哪些主要部件构成?各部分的主要作用是什么? 答：（一）定子1．主磁极：建立主磁通，包括： 铁心：由低碳钢片叠成绕组：由铜线绕成2．换向磁极：改善换向，包括： 铁心： 中大型由低碳钢片叠成。
小型由整块锻钢制成。
绕组：由铜线绕成。
3．机座和端盖：固定、支撑、保护，同时构成主磁路的一部分，用铸铁、铸钢或钢板卷成。
4．电刷装置：与换向器配合，引出（或引入）电流，电刷由石墨等材料制成。
（二）转子1． 电枢铁心：构成主磁路，嵌放电枢绕组。
由硅钢片叠成。
2． 电枢绕组：产生感应电动势和电磁转矩，实现机—电能量转换。
由铜线绕成。
3． 换向器：与电刷配合，引入、引出电流，由换向片围叠而成。
4． 转轴和轴承：使电枢和换向器灵活转动。
1-2简述直流发电机的工作原理答：直流发电机主磁极通电产生主磁场，电枢绕组被原动机拖动旋转切割主磁场感应电动势实为交变电动势(如图示瞬间以导体a 为例), 电枢绕组的a 导体处于N 极底下, 由“右手发电机”定则判得电动势方向为⊙，转半圈后，a 处于S 极下，电动势方向变为⊕，再转半圈，又回到原来位置，电动势又为⊙……,它通过电刷和换向器，把电枢绕组的交流变为外电路的直流。
这就是直流发电机的工作原理。
1-3简述直流电动机的工作原理答：直流电动机主磁极通电产生主磁场，电枢绕组通过电刷引入直流电，（如图示瞬间以导体a 为例），电枢绕组的a 导体处于N 极底下，电流方向为⊙，由“电磁生力”定则判得产生电磁转矩势方向为逆时针，转半圈后，a 处于S 极下，电流方向变为⊕，产生电磁转矩势方向仍为逆时针，再转半圈，又回到原来位置……,它通过电刷和换向器，把外电路的直流电变为电枢绕组内部的交流电，从而产生恒定方向的电磁转矩，使直流电动机沿着一个方向旋转。
这就是直流电动机的工作原理。
1-4在直流电机中，为什么要用电刷和换向器，它们各自起什么作用？答：在直流电机中，用电刷和换向器配合，把发电机电枢绕组内部的交流电流引出到外电路变为直流电。
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解：
If U 1.53A; Ia IN If 70.8A Rf
Ea UN IaRa 239V
pcua
Ia2 Ra
642W;
pcuf
I
2 f
Rf
351W
P1 PN 18.08KW ; Pem EaIa 16921W
N
p0 P1 Pem 1159W
T 1 9.55 P1 107.9Nm;Tem 9.55 Pem 101Nm
P1
TN 9.55 PN 17.5Nm nN
第四章 直流电机的电力拖动
电机与拖动
折算后负载转矩：
TL
TL
i
710 Nm
电动机转速加速度：
dn i dnm i 60 dv 95.5
dt dt D dt 由运动方程的启动转矩：
Tk
TL
Jeq 9.55
dn dt
710
49.74 9.55
95.5
1207.4 Nm
第三章 直流电机
电机与拖动
3-12 四极直流发电机,n=60r/min,Φ=0.04Wb时,Ea=230V， 单叠绕组时，有多少导体？单波绕组，多少导体？
1-6：一交流铁心线圈接电压100V，频率50Hz电源，其 I1=0.5A，cosφ1=0.07，将铁心抽出，则变为I2=10A， cosφ2=0.5，计算其等效电路各参数并画该铁心线圈相量图。
解： (1)
100 Z1 200
0.5
r1 Z1 cos1 200 0.07 14; x1 Z1sin1 199.5;
n
n
T 0 T 1 Tem 6.9Nm
电机与拖动
3-24 一直流并励机 PN=5.5kW，UN=110V，IN=60.6A， IfN=0.88A，nN=3000r/min，求额定状态下： (1) 输入功率P1 (2) 效率ηN (3)输出转矩TN
解：
P1 UNIN 6666W ; P2 82.5%
解：因为 单叠：a=2
Ea Np n
60a
230 N 2 0.04 60 60 2
单波：a=1
230 N 2 0.04 60 60 1
N=5750 N=2875
电机与拖动
3-13 计算y1,y2,y3和yk，绘制绕组展开图，安放主磁极和电刷， 求并联支路对数。
(1) 单叠绕组 2p=4,Z=S=22
解：
B
A
0.002 0.002
1T
,
H
98
A
/
cm
(1)F=Hl=98A/cm30cm=2940A; (2) 此时，F总=H铁l铁+H
其中：H铁l铁=98A/cm29.9cm=2930.2A;
H=B/0=0.001/(410-7)=795.8A;
所以：F总=2930.2+795.8=3726A
电机与拖动
(2) Z 2 100 10 10
r2 Z 2 cos1 10 0.5 5; x2 Z 2 sin1 8.66;
电机与拖动
1-7：若1-6中漏磁可忽略，且铁心磁通Φ=0.0022sin314tWb， 计算线圈每匝感应电势？要获得36V的电压电源，铁心应绕 一个多少匝的线圈？
解：每匝电势为：
e1 4.44 f m 4.44 50 0.0022 0.4884V ;
N 36 74匝 0.4884
电机与拖动
第二章 电力拖动动力学基础
2-13：计算电机启动时的转矩，H=190m，m1=650Kg，矿物 m2=1000Kg，罐笼m=1600kg，h=18m，每条钢丝长280m， q=1.6kg/m，提升电机nN=975r/min，JM=6.25kg·m2，提升机 Jm=10250kg·m2，滚筒D=2m，传动比i=20，η=0.9，天轮的 J=375kg·m2，a=0.5m/s2.
解：
P1 PN 161.1KW ; IN P1 732A
N
UN
TN 9.55 PN 955Nm nN
电机与拖动
3-19 他励直流发电机，总Ra=4.3Ω。以200rad/s，开路电 压85V，励磁电流为额定。若负载50Ω，以260rad/s运行， 励磁仍为额定，求此时负载功率。
解：负载运行时
Ea 260 85 110.5V 200
电压方程为： 110.5 Ia(50 4.3); Ia 2.035A
负载功率为：
P
2
I
2 aRLLeabharlann 207W电机与拖动
3-21 并励直流发电机PN=16kW，UN=230V，IN=69.3A， nN=1600r/min，ηN =88.5%，Ra=0.128Ω，励磁回路 Rf=150Ω。求额定状态下If，Ia，Ea，pCua，pCuf，p0，输 入转矩T1，Tem，T0。
电机与拖动
《电机与拖动基础》 习题答案分析
上下
电机与拖动
第一章 磁路习题
1-5 ：一直流铁心，磁路面积A=20cm²，磁路平均长l=30cm。 (1) 若要产生磁通Φ=0.002Wb，则磁动势应为？ (2) 如铁心上开0.1cm长的空气隙，忽略漏磁和边缘效应，问线圈
应增加到多少安匝才能保持铁心磁通不变？ (铸铁中B=1T,H=98A/cm)
(2) 单波绕组 2p=4,Z=S=19
解：(1)单叠绕组
Z 5.5; y1 5; yk 1
2p
合成节距与换向节距为： y yk 1
y2 y1 y 5 1 4
并联支路对数： a p 2
(2) 单波绕组
Z 2p
19 4
4.75;
y1
4;
yk
k
1 p
9;
y yk 9; y2 yk y1 5; a 1
电动机
解：作直线运动的总质量：
m共 2 (m m1) m2 2 2801.6 6396Kg
转动惯量为： JL
m2
m共
D2 4
6396kg m2
系统折算后总转动惯量：
H
Jeq
JL
2J i2
Jm
JM
49.74kg
m2
Q+Q1 Q+Q1+Q2
电机与拖动
总负载静转矩：
TL (m2 Hq) g D / 2 12779Nm
电机与拖动
3-14 直流发电机铭牌：PN=75kW，UN=230V， nN=1500r/min，ηN=90%，求输入功率P1和额定电流IN。
解： P1 PN 83.3KW ; IN PN 326A
N
UN
3-15 直流机铭牌：PN=145kW，UN=220V，nN=1450r/min， ηN=90%，求额定转矩TN和额定电流IN。