电机与拖动第3章习题
李发海电机与拖动基础第四版第三章.
2. 自励直流电机 （1）并励直流电机 励磁绕组与电枢绕组并联连接，如图3.12（b）。 （2）串励直流电机 励磁绕组与电枢绕组串联，流过相同电流，如图3.1（c）。 （3）复励直流电机 励磁绕组分两部分，一部分与电枢回路串联，另一部分与电
枢回路并联。如图3.12 （d）。连接时，可先串后并，也可先并 后串。 不同励磁方式的直流电机有不同的特性。
示意图。若N为一个磁极上的励磁绕组匝数，励磁电流为I 时， 每极的励磁磁通势为：F = I N 。
图 3.8 四极直流电机 空载时的磁场示意图
图中主磁通的路径是： 从N极、经气隙、经电枢齿、经电枢轭、到另一部分电齿、再 到气隙、经S极、经定子轭、回到N极。称为 主磁路。
图中只与励磁绕组相链的磁通为漏磁通，其所经过的路径称 为漏磁路。
（3-12）
式中 ia = Ia/2a 为导体里流过的电流，Ia为总电流， a为支路
对数。
一根导所产生的转矩为
（3-13）
式中 D = 2 p τ/π 为电枢直径。
总电磁转矩为
（3-14）
将 Bav
li
代入式（3-14）得
（3-15）
式中
为转矩常数。若 Φ 的单位为Wb, 电流的单位
为A, 则转矩 T 的单位为 N·m
Z e 代表电机总虚槽数,用 u 每个实槽中的虚槽数，见图3.13 (c)。则总虚槽数为： 此时绕组的总导体数为： 直流电机最基本的形式有两种，即单叠绕组和单波绕组。
3.4.1 单叠绕组 1.节距 （见图3.14） （1）第一节距 y 1 ： 指同一元件两元件边的间距，用虚槽数
或换向片数表示。
式中 ε是使Y1凑成整数的一个分数。
第三章 直流电机原理
电机拖动与变频调速课后练习第三章完整习题练习题带答案
第三章第一节三相异步电动机的基本结构和工作原理（P59）1.三相异步电动机为什么会旋转，怎样改变它的转向？答：三相异步电动机的旋转原理是当定子绕组通入三相交流电流后，在空间产生了一个转速为n1的旋转磁场，设旋转磁场以顺时针方向旋转，则相当于转子导体向逆时针方向旋转切割磁场，在转子导体中就产生感应电动势。
方向由右手定则判定。
因为转子导体已构成闭合回路，转子绕组中有电流通过。
根据电磁力定律，转子载流导体在磁场中受到电磁力的作用，产生电磁转矩，使电动机转子跟着旋转磁场方向顺时针旋转，方向由左手定则判定，其转速为n。
要想改变它的转向可以将三相异步电动机接三相电源的三根引线中的任意两根对调。
2．异步电动机中的空气气隙为什么做的很小？答:异步电动机气隙小的目的是为了减小其励磁电流（空载电流），从而提高电动机功率因数。
因为异步电动机的励磁电流是由电网供给的，故气隙越小，电网供给的励磁电流就小。
而励磁电流又属于感性无功性质、故减小励磁电流，相应就能提高电机的功率因数。
3.三相异步电动机转子电路断开能否起动运行？为什么？答：不可以。
转子绕组中不能产生电流，也就不能产生电磁力。
4.三相异步电动机断了一根电源线后，为什么不能起动？而运行中断了一相电源线，为什么仍能继续转动？这两种情况对电动机将产生什么影响？答：三相异步电动机断了一根电源线后，则三相电源变成了单相电源，由于单相电源所产生的磁场为脉动磁场，所以三相异步电动机不能正常起动（原理同单相异步电动机）。
而三相异步电动机在运行时断了一根电源线，虽此时也为单相运行，但因转子是转动的，脉动磁场对转子导体产生的作用力在两方向上不同，所以电动机仍能继续转动。
这两种情况对电动机均有很大的影响。
两种情况均为过载运行，长时间工作会损坏电动机。
5.假如有一台星形联结的三相异步电动机，在运行中突然切断三相电流，并同时将任意两相定子绕组（例如U、V相）立即接入直流电源，这时异步电动机的工作状态如何？画图分析。
电力拖动基础 孙克军第三章作业
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：()2759550955049114601374150014600.027150010.027 5.410.1462222N N N m N m N m N m m e m m m m m m m m P T N m n T T N ms s s T s s s T s s sT s s T s s λλλ==⨯=⋅=*=⋅-===+-=⨯=+=++=+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 ϕN =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 ==2895509550184.41450N N N P T N m n ==⨯=⋅348 2.32;202.84150st st sty I T N m I α====⋅ （2）降压起动：()22202.8437.682.32stst T T N m α'===⋅不满足要求 （3）Y —△起动：1I 3481163st A '=⨯= 167.63st st T T N m '==⋅（不满足要求） （4）自耦降压：① 210.5531.8st st I I A '=⨯=210.5561.4st st T T N m '=⨯=⋅② 220.64142.5st st I I A '=⨯=220.6483st st T T N m '=⨯=⋅ （最合适）③ 230.73185.45st st I I A '=⨯=230.73108.1st st T T N m '=⨯=⋅2L N 11212233N 3R 0.05T =T ==0.099901/min R +0.050.1=0.174826/min0.2=0.324676/minn 976D===1.44676n 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。
【电机与拖动】刘玫3
式中
jL —— 电动机轴与工作机械轴间的转速比 jL = /L = n / nL
如果要考虑传动机构的损耗，可以在折算公式中引入传动
效率c 。由于功率传送是有方向的，因此引入效率c 时必须 注意：要因功率传送方向的不同而不同。现分两种情况讨论：
1） 电动机工作在电动状态， 此时由电动机带动工作机
参考正方向恰好符中负载转矩TL前有一个负号的表达关系。
3. 运动方程的物理意义 式表明电力拖动系统的转速变化dn/dt（即加速度）由电
动机的电磁转矩Te与生产机械的负载转矩TL的关系决定。
1）当Te = TL 时， dn/dt = 0，表示电动机以恒定转速旋 转或静止不动，电力拖动系统的这种运动状态被称为静态或
折算后等效拖动系统的静态功率P’L 为
PL TL
现功率是由电动机传向负载，按功率平衡原则P’L=PL/c ，即
TL
FL v L
c
代入关系式 =2n/60 ，经整理，得到如下折算公式
FL vL TL 9.55 n c
2）电动机工作在发电制动状态，此时工作机构带动电动机， 使重物下放。根据功率平衡关系，有
1 1 1 1 2 2 2 GD GD GD 2 GD2 2 ... GDn 2 GDL 2 j1 j2 jn jL
2 2 e 2 1
在一般情况下，传动机构的转运惯量 J i (i 1,...,n)，在折算后 占整个系统的比重不大， 所以实际工作中往往用下面的近似公式
1. 运动方程式 电力拖动系统经过化简，都可转为如图a所示的电动机转轴与 生产机械的工作机构直接相连的单轴电力拖动系统，各物理量的 方向标示如图b。根据牛顿力学定律，该系统的运动方程为
《电机与拖动基础》课后习题答案
《电机与拖动基础》课后习题第一章 习题答案1．直流电机有哪些主要部件？各用什么材料制成？起什么作用？ 答：主要部件：（1）定子部分：主磁极，换向极，机座，电刷装置。
（2）转子部分：电枢铁心，电枢绕组，换向器。
直流电机的主磁极一般采用电磁铁，包括主极铁心和套在铁心上主极绕组（励磁绕组）主磁极的作用是建立主磁通。
换向极也是由铁心和套在上面的换向绕组构成，作用是用来改善换向。
机座通常采用铸钢件或用钢板卷焊而成，作用两个：一是用来固定主磁极，换向极和端盖，并借助底脚将电机固定在机座上；另一个作用是构成电机磁路的一部分。
电刷装置由电刷、刷握、刷杆、刷杆座和汇流条等组成，作用是把转动的电枢与外电路相连接，并通过与换向器的配合，在电刷两端获得直流电压。
电枢铁心一般用原0.5mm 的涂有绝缘漆的硅钢片冲片叠加而成。
有两个作用，一是作为磁的通路，一是用来嵌放电枢绕组。
电枢绕组是用带有绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成的线圈按一定的规律联接而成，作用是感应电动势和通过电流，使电机实现机电能量装换，是直流电机的主要电路部分。
换向器是由许多带有鸠尾的梯形铜片组成的一个圆筒，它和电刷装置配合，在电刷两端获得直流电压。
2．一直流电动机，已知，，，，0.85r/m in 1500n V 220U kw 13P N N N ====η求额定电流N I 。
解：电动机η⋅=N N N I U P ， 故 A =⨯⨯=⋅=5.6985.02201013U P I 3N N N η3． 一直流电动机，已知，，，，0.89r/m in 1450n V 230U kw 90P N N N ====η求额定电流N I 。
解：发电机N N N I U P =， 故 A ⨯==3912301090U P I 3N N N7．什么叫电枢反应？电枢反应的性质与哪些因素有关？一般情况下，发电机的电枢反应性质是什么？对电动机呢？答：负载时电枢磁动势对主磁场的影响称为电枢反应。
电机拖动作业CHP3
三相变压器联接组别的时钟表示方法：
①.在接线图上标明各相电势和线电势方向：
相电势正方向规定：从首到末，相序规定为正序。 线电势正方向规定： E AB 、 BC 、 CA E E
②.画出高压绕组相电势的相量图，根据首末端、 同名端的关系，画出低压绕组对应的相电势的相 量图，注意将Ａ、a重合在一起。 ③.根据高、低压相电势相量图，作出高、低压 绕组线电势相量图。 ④.根据高、低压侧线电势相位关系，确定联接 组别 时钟表示法。
电磁容量（绕组容量） 通过绕组公共部分的电 磁感应作用，由一次侧 传递到二次侧，再传递 给负载
传导容量：通过 绕组串联部分的 电流直接传递给 负载
解（2）
S输入 U1 I1＝220 327.3 72 KVA S绕组 U 2 N I12＝ 72.7 13.1KVA 180
S传导 U 2 I1＝ 327.3 58.9KVA 180
解（1）
S N U 2 I 2 U1I1
U 2 I 2 180 400 输入电流I1 327.3 A U1 220
公共绕组电流I12 I 2 I1 400 327.3 72.7 A
自耦变压器的额定容量（又叫通过容量）为：
S N U 2 N I 2 N U 1 N I1 N U 2 N ( I12 I1N ) U 2 N I12 U 2 N I1N
②. 相位关系规定：
高、低压绕组首端（末）为同名端时
E A 、 a 同相 E E A 、 a 反相 E
高、低压绕组首端（末）为异名端时
不同标号或绕法时，原、副边电动势的相位关系
③. 时钟表示法： a.首先将高压绕组电势相量 E A 定为时钟的长针 （分针），永远指向“12”位置； b. 将低压绕组电势相量 E a 定为时钟的时针 （短针）。 c. 根据同名端情况，及相位关系规定，将来 E a 指向的钟点数称为变器的联结组别号。它 反映了高、低压电势的相位关系。
《电机与拖动基础》习题解答
《电机与拖动基础》习题解答第一章 直流电机原理P331-21一台并励直流发电机N P =16kW , N U =230V,N I =69.6A ,N n =1600r/min,电枢回路电阻a R =0.128Ω,励磁回路电阻f R =150Ω,额定效率N η=85.5%.试求额定工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：fN I =N f U R =230150=1.53A aN I =N I +fN I =69.6+1.53=71.13A aN E =N U +aN I a R =230+71.130.128⨯=239.1Vcua p =2aN I a R =271.130.128⨯=647.6WaN E aN I =239.171.13⨯=17kW输出功率1N p =N N P η=1685.5%1685.5%=18.7kW1-29并励直流发电机N P =7.5kW , N U =220V , N I =40.6A , N n =3000r/min,Ra=0.213Ω.额定励磁电流fN I =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： a I =N I -fN I =40.6-0.683=40AP 1=N U N I =22040.6⨯=8932W N η=1N p p 100%⨯=75008932100%⨯=84% 2T =9550N N p n =95507.53000⨯=24N ·m cua p =2a I Ra=240⨯0.213=341W2203220.683N f fN U R I ===Ω 2cuf fN f p I R =∙=2200.683N fN U I ∙=⨯=150W0189327500341150941N cua cuf p P P p p =---=---=189323411508441M cua cuf P p p p =--=--=WT =9550M Np n =95508.4413000=27 N ·m 02T T T =-=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 刘锦波第3章 习题解答
第3章习题解答思考题3.1 下图中箭头表示转矩与转速的实际方向，试利用电力拖动系统的动力学方程式说明在附图所示的几种情况下，系统可能的运行状态（加速、减速或匀速）。
L emLemLemLem(a) (b) (c) (d) (e)图3.50 题3.1图答：3.2 在起重机提升重物与下放重物过程中，传动机构的损耗分别是由电动机承担还是由重物势能承担？提升与下放同一重物时其传动机构的效率一样高吗？答：3.3 试指出附图中电动机的电磁转矩与负载转矩的实际方向（设顺时针方向为转速n的正方向）。
emem(a)(b)emem(c) (d)图3.51 题3.3图答：3.4 根据电力拖动系统的稳定运行条件，试判断图3.52中A、B、C三点是否为稳定运行点？em图3.52 题3.4图 答：根据电力拖动系统的稳定运行条件：nT n T L em ∂∂<∂∂可以得出： 系统在A 点、B 点是稳定的； C 点是不稳定运行点。
3.5 一般他励直流电动机为什么不能直接起动？采用什么样的起动方法最好？答：3.6 他励直流电动机拖动恒转矩负载调速，其机械特性和负载转矩特性如图3.53所示，试分析当工作点由A1向A 点运行过程中，电动机经过哪些不同的运行状态？Lem 图3.53 题3.6图答：3.7 他励直流电动机弱磁升速时，其拖动系统的机电时间常数是否保持不变？说明理由。
答：3.8 一台他励直流电动机拖动卷扬机运行，当电枢回路外接电源电压为额定电压、且电枢回路外串电阻拖动重物匀速上升时，突然将外加电源电压的极性颠倒，电动机将最终稳定运行在什么状态？重物是提升还是下放？画出相应的机械特性曲线，并说明期间所经历的运行状态。
答：3.9 采用弱磁升速的他励直流电动机，为什么在负载转矩较大时不但不能实现弱磁升速，而且还出现弱磁降速的现象，试说明理由。
答：根据他励直流电动机改变励磁时的人工机械特性em T e a e N T C C R C U n 2Φ−Φ= 绘出弱磁时他励直流电动机典型的人工机械特性曲线如图3.54所示。
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电机与拖动第3章习题
1、他励直流电动机的额定功率P N=55kW,额定电压U N=220V，额定电流I N=287A，额定转
速n N=1500 r/min，电枢回路总电阻R a=0.0302Ω，电动机拖动额定恒转拒负载。
若采用电枢回路串电阻起动，起动电流限制在1.8 I N以内，求应串入的电阻值和起动转矩。
2、一台他励直流电动机的额定功率P N=75kW额定电压U N=220V，额定电流I N=385A，
额定转速n N=1000r/min，电枢回路总电阻R a=0.01824Ω,电动机拖动额定恒转拒负载。
若要求转速调到400r/min，假定T0不变。
求：
（1）采用电枢串电阻调速时，电枢回路需串入多大电阻？该转速下电动机的效率？
（2）采用改变电枢电源电压调速时，电枢电源电压调到多少伏？电动机的效率？
3、某台他励直流电动机的额定功率P N=40kW，额定电压U N=220V，额定电流I N=207.5A，
额定转速n N=1500r/min，电枢回路总电阻R a=0.0422Ω，电动机拖动恒转拒负载T L=0.75TN运行。
若要求转速升高到1800r/min，求：
（1）采用弱磁调速时，磁通应减少到额定磁通值的多少倍？该转速下电枢电流为多少？（2）若所拖动负载转矩不变，当电枢电流最大不超过额定电流时弱磁升速的最高转速是多少？
4、一台他励直流电动机的额定功率P N=90kW,额定电压U N=440V，额定电流I N=224A，额
定转速n N=1500r/min，电枢回路总电阻R a=0.0938Ω。
求电动机在以下各种不同静差率要求、不同调速方式时的调速范围：
（1）静差率δ≤25%、电枢串电阻调速时；
（2）静差率δ≤25%、改变电枢电源电压调速时；
（3）静差率δ≤40%、电枢串电阻调速时。
5、某台他励直流电动机的额定功率P N=160kW，额定电压U N=440V，额定电流I N=401A，
额定转速n N=1000r/min，电枢回路总电阻R a=0.059Ω，电动机拖动额定恒转拒负载T L=0.55T N运行，要求转速升高到2000r/min，现采用弱磁调速的方法。
求：
（1）励磁磁通应减少到额定磁通的多少比值？
（2）弱磁调速前后电枢电流的变化情况。
（3）在2000r/min运行时电枢电流是否已超过额定电流，若未超过，请计算在此高速下电动机允许多大负载长期运行；若超过，请计算电动机拖动这一负载长期运行的最高转速。
6、某台他励直流电动机的额定功率P N=40kW，额定电压U N=220V，额定电流I N=207.5A，
额定转速n N=1500r/min，电枢回路总电阻R a=0.0422Ω，电动机拖动反抗性转拒负载运行于正向电动状态时，T L=0.85T N。
求：
（1）采用能耗制动停车，并且要求制动开始时最大电磁转矩为1.9 T N，电枢回路应串多大电阻？
（2）采用反接制动停车，要求制动开始时最大电磁转矩不变，电枢回路应串多大电阻？
（3）采用反接制动若转速接近于0时不及时切断电源，为电动机最后的运行结果如何？
7、一台他励直流电动机的额定功率P N=75kW额定电压U N=220V，额定电流I N=385A，额
定转速n N=1000r/min，电枢回路总电阻R a=0.01824Ω，电动机拖动位能性负载带额定负载T L=0.8T N运行。
若要求电动机以转速250r/min下放负载。
求：
（1）采用能耗制动运行时，电枢回路应串入多大电阻？该电阻上损耗的功率为多少？
（2）采用倒拉反转运行时，电枢回路应串入多大电阻？该电阻上损耗的功率为多少？
(3)采用改变电源电压的反向回馈制动运行时，电枢回路不串电阻，反向电枢电源电压
应调到多少伏？若反向电枢电源电压调到电压，下放速度变为多少？。