电机及拖动 第七章 习题
电力拖动自动控制系统-运动控制系统习题解答第6、7章
第6章习题解答6-1 一台三相笼型异步电动机铭牌数据为：额定电压V U N 380=，额定转速m in /960r n N =，额定频率Hz f N 50=，定子绕组Y 联接。
由实验测得定子电阻Ω=35.0s R ，定子漏感H L s 006.01=，定子绕组产生气隙主磁通的等效电感H L m 26.0=，转子电阻Ω=5.0'r R ，转子漏感H L r 007.0'1=，转子参数已折合到定子侧，忽略铁心损耗。
（1）．画出异步电动机T 型等效电路和简化等效电路；（2）．额定运行时的转差率N s ，定子额定电流N I 1和额定电磁转矩；（3）．定子电压和频率均为额定值时，理想空载时的励磁电流0I ；（4）．定子电压和频率均为额定值时，临界转差率m s 和临界转矩m T ，画出异步电动机的机械特性。
解：（1）．异步电动机T 型等效电路和简化等效电路R L 'LL 'L（2）．额定运行时的转差率100096041000100N s -==根据简化等效电路，定子额定电流1N I =额定电磁转矩'2113pr e NNn R T Is ω=，其中，160605031000N p f n n ⨯===，12N f ωπ=（3）．定子电压和频率均为额定值时，理想空载时的励磁电流0I =（4）．定子电压和频率均为额定值时，临界转差率2'212')(lr ls s r m L L R R s ++=ω和临界转矩em T =异步电动机的机械特性eT ns n 1emms 06-2 异步电动机参数如6-1题所示，画出调压调速在12N U 和23N U 时的机械特性，计算临界转差率m s 和临界转矩m T ，分析气隙磁通的变化，在额定电流下的电磁转矩，分析在恒转矩负载和风机类负载两种情况下，调压调速的稳定运行范围。
解：调压调速在12N U 和23N U 时的机械特性T en s临界转差率2'212')(lr ls s r m L L R R s ++=ω12N U 时，临界转矩em T=气隙磁通1ΦSm s N≈23N U 时，临界转矩em T=气隙磁通1ΦSm s N ≈带恒转矩负载L T 工作时，稳定工作范围为0m s s <<，带风机类负载运行，调速范围01s <<。
《电机与拖动基础》第三版林瑞光习题答案
《电机与拖动基础》第三版林瑞光习题答案在学习《电机与拖动基础》这门课程时，完成课后习题是巩固知识、检验理解程度的重要环节。
林瑞光老师的第三版教材中的习题涵盖了电机与拖动领域的多个重要概念和知识点。
接下来，让我们一起探讨一下部分习题的答案。
首先，我们来看第一章的习题。
例如，有一道关于电机基本原理的题目，问电机实现能量转换的关键是什么。
答案是电机内部存在的电磁感应现象和电磁力。
通过电磁感应，电机能够将电能转化为机械能，或者将机械能转化为电能，实现能量的传递和转换。
再看第二章有关直流电机的习题。
有一个问题是：直流电机的励磁方式有几种，各自的特点是什么？答案是直流电机的励磁方式主要有他励、并励、串励和复励四种。
他励电机的励磁绕组由独立电源供电，励磁电流不受电枢电流影响；并励电机的励磁绕组与电枢绕组并联，励磁电压与电枢电压相同；串励电机的励磁绕组与电枢绕组串联，励磁电流与电枢电流相同，其特点是具有较大的起动转矩；复励电机则同时具有串励和并励绕组，综合了两者的特性。
第三章关于变压器的习题中，有这样一道题：变压器的基本工作原理是什么，为什么能够实现变压？答案是变压器基于电磁感应原理工作。
当一次绕组中通以交流电流时，会在铁芯中产生交变磁通，这个磁通同时穿过一次和二次绕组。
由于绕组匝数不同，根据电磁感应定律，在二次绕组中就会感应出不同的电压，从而实现变压。
第四章交流电机的旋转磁场部分，有这样的习题：旋转磁场的转速与哪些因素有关？答案是旋转磁场的转速与电源频率和电机的磁极对数有关。
其转速公式为 n1 ＝ 60f ／ p，其中 n1 为旋转磁场的转速，f为电源频率，p 为磁极对数。
第五章异步电机的习题里，比如：异步电机的转差率是如何定义的，其大小对电机运行有何影响？答案是转差率 s 是指异步电机的转速 n与同步转速 n1 之差与同步转速 n1 的比值。
转差率的大小反映了电机的运行状态。
当转差率较小时，电机运行在接近同步转速的状态，效率较高；当转差率较大时，电机的转矩较大，但效率降低，发热增加。
电机与拖动 刘锦波第7章 习题解答
Ts′t
=
1 3 Tst
=
1 × 2963.79 = 987.93Nm < 1000Nm 3
因此，采用Y − Δ 起动不能带动 1000Nm 的恒转矩负载起动。
（3）若采用自耦变压器起动，则电网侧的起动电流和起动转矩分别为
I1
=
( Ux U1N
)2
I st
当抽头为 55%时，
Tx
=
( Ux U1N
) 2 Tst
TN
= 9550 PN nN
= 9550 × 22 = 290.59Nm 723
根据 A 点 (TN , sN ) 的数据以及机械特性的实用公式得
TN
=
2Te max sm + sN
sN sm
（1）
考虑到转子串电阻后，最大电磁转矩保持不变，根据 B 点 (TL , sB ) 的数据以及 机械特性的实用公式得
=
2
s
′
m
+
s
s sm′
0.8TN Te max
= 0.8 = λM
2 sm′ +
s
s sm′
于是得转子串电阻后的临界转差率为
sm′
=
s(λM 0.8
±
(λM )2 −1) 0.8
根据
= 0.28 × ( 2.4 ± ( 2.4)2 −1) 去)
sm =
=
sN E2N 3I 2N
（转子为 Y 接）计算）
解： 额定转差率为
sN
=
n1 − nN n1
=
750 − 720 = 0.04 750
根据三相异步电动机机械特性的实用公式得
TemN = 1 =
电机及电力拖动
《电机及电力拖动》习题第一章直流电机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？2.一直流电动机，已知P N=13kw，U N=220V，n N=1500r/min，η=0.85，求额定电流I N。
3.一直流发电机，已知P N=90kw，U N=230V，n N=1450r/min，η=0.89，求额定电流I N。
4.一台p对极的直流发电机，若将电枢绕组由单叠改为单波（导体数不变），问额定电压、额定电流和额定功率如何变化？5.计算下列各绕组的节距y1、y2和绘制绕组展开图，安放主磁极和电刷，并求出支路对数。
1）单叠绕组2p=4，S=K=18；2）单波绕组2p=4，S=K=19。
6.一台4极直流发电机，电枢绕组为单叠整距绕组，每极磁通φ=3.5×102 wb，电枢总导体数N=152，求当转速n=1200r/min时的空载电动势E。
若改为单波绕组，其他条件不变，则当空载电动势为210V时，发电机转速应为多少？若保持每条支路的电流I=50A不变，求电枢绕组为单叠和单波时，发电机的电磁转矩T em各为多少？7.什么叫电枢反应？电枢反应的性质与哪些因素有关？一般情况下，发电机的电枢反应的性质是什么？对电动机呢？8.什么叫换向？为什么要改善换向？改善换向的方法有哪些？9.说明装置换向极改善换向的原理，一发电机改作电动机或转向改变时，换相极绕组是否需要改接？为什么？10.一台4极80kw、230V、930r/min的并励发电机，在75℃时的电枢回路电阻R a=0.0259Ω，励磁绕组电阻R f=22.8Ω，额定负载时励磁回路串入调节电阻R pf=3.5Ω，电刷压降2ΔU b=2V，铁耗和机械损耗p fe+pΩ=2.3kw，附加损耗p s=0.05PN。
求额定负载时，发电机的输入功率、电磁功率、电磁转矩和效率。
11.一台并励直流电动机，在额定电压U N=220V，额定电流I N=80A的情况下运行，75℃的电枢电阻R a=0.01Ω,电刷接触压降2ΔU b=2V，励磁回路总电阻R rf+R pf=110Ω，附加损耗p s=0.01PN，效率η=0.85。
《电机与拖动基础》习题详细解答解析
《电机与拖动基础》习题详细解答绪论0.8解：（1）F1=I1N1-I2N2（2）F2=I1N1+I2N2（3）F3=I1N1-I2N2，因为加入气隙并不改变磁路总磁动势大小（4）由于（3）中大部分磁动势都降落在气隙中，因此加在铁芯上的磁动势远小于（1）中铁芯上的磁动势，又因为两种情况下的铁芯长度大致相等，所以H1≫H3，B1>>B3。
因此在（3）中气隙和铁芯中的B相同，由B=μH，可知由于气隙中的μ远小于铁芯中的μ，所以H气隙≫H铁芯。
0.10解：铁芯中的铁耗为P Fe=P1-P R=22-2=20W输入端的功率因素cosφ=P1/S1=22/(110×1)=0.2第一章变压器的工作原理和结构1.6 解：原边额定电流为I N1=N√3U =√3×35=82.5A副边额定电流为I N2=N3U =3×10.5=274.9A第二章变压器的运行原理与特性2.4解：由U1≈E1=4.44fN1Φm可知，变压器外加电压U1不变，若减少原绕组的匝数N1，则Φm增大，变压器的铁芯的饱和程度上升，空载电流上升，铁芯损耗上升，原边电动势E1基本不变，由于E2=E1×N2/N1，因此副边电动势E2应上升。
2.10解：N1=E1N4.44fΦm ≈U1N4.44fΦm=35×1034.44×50×1.45×1120×10−4≈971N2=E2N4.44fΦm≈U2N4.44fΦm=6×1034.44×50×1.45×1120×10−4≈166k=E1NE2N=N1N2=5.82.11 解：（1）k=U1NU2N =6000230=26.1R k=R1+R2′=4.32+26.22×0.0063=8.61Ωx k=x1σ+x2σ′=8.9+26.22×0.013=17.76ΩZ k=√R k2+x k2=19.74Ω（2）R k′=R1′+R2=0.0261Ωx k′=x1σ′+x2σ=0.0261ΩZ k′=√R k′2+x k′2=0.029Ω（3）Z1N=U1NI1N =U1NS N2=360ΩR k∗=R kZ1N=0.0239x k∗=x kZ1N=0.0493Z k∗=Z k1N=0.0548Z2N=U2NI2N=U2NS N2=0.529ΩR k′∗=R k′Z2N=0.0239x k′∗=x k′Z2N=0.0493Z k′∗=Z k′Z2N=0.0548计算结果说明原副边短路参数的标幺值是相等的。
李发海电机与拖动基础第四版第七章
（4）瞬间位置:
当定子
相电流
达
到正最大值时，
应在
相绕组
图7.16 转子堵转时电动势、 电流及磁通势的时空相矢量图
的轴线处。故画时空相矢量图时， 应使 和 重合。
由于定子旋转磁通势
和转子旋转磁通势
转向相同且转速
相等，即两者是同步的，相对静止的。将两者相加，得合成磁 通势 ，即 ，这才是产生气隙每极磁通的磁动势。
与 的关系为
得折合前后漏阻抗关系为：
阻抗角为 可见折合前后楼阻抗角不变。 从下式可知折合前后的铜秏不变 折合前后的无功功率可写成
即折合后的无功功率不变。
7.3.4 基本方程式、等效电路和向量图
右边列出转子绕组短路 且堵转时的五个方程式
图7.18 和图 7.19 分别是转子绕组 短路且堵转时的等值电路和向量图。
为双鼠笼槽型。铁芯压装在转轴上，成为一体。
图 7.5 转子冲片上的槽型
线绕式异步电动机的绕组也是三相绕组，可连成D型或Y型，
绕组的三条引线通过三个滑环和电刷引出来，如图 7.6所示。
图 7.6 线绕式异步电动机定、
转子绕组接线方式
鼠笼式绕组是一个自己短路的绕组。对铜材料绕组，先在每 个槽内放一根导体，在两侧用两个端环将所有导条焊接起来， 形成一个鼠笼，见图 7.7 （a）、（b）。当用铝料作材料时，
把定转子的空间坐标轴 A1 和 A2 都选在A 相绕组的轴处，
并重叠在一起，见图7.9（a）。
图7.9 转子绕组开路时三相线 绕式异步电动机的正方向
7.2.2 磁通及磁通势 1.励磁磁通势 当转子开路，定子接到三相对称电源时，定子绕组中产生三相 对称电流。由于对称，我们只取 A 相电流，用 I0 表示，并画在 图 7.10 （a）的时间坐标轴上。
《电机原理及拖动》交流部分习题答案要点
第五章 三相异步电动机原理5-1 什么是空间电角度，它与空间几何角度有什么关系？答：一个圆的空间几何角度（也称机械角度）是360度。
但从电磁的观点来说：电机转子在旋转时每经过一对磁极，其绕组感应的电量（如感应电动势）就相应地变化一个周期，因此，将一对磁极对应的空间几何角度定义为360度电角度。
空间电角度与电机的极对数P 有关，即：空间电角度=空间几何角度⨯P 。
例：一台6极异步电机（P=3），其转子转一周就经过3对磁极，转子绕组中感应电动势交变3个周期，即：空间电角度=360⨯3=1080度电角度。
5-2 绕组的短矩和分布为什么能消减高次谐波？ 答：短距系数：基波： ⎥⎦⎤⎢⎣⎡︒⋅=90sin τy k y 谐波：⎥⎦⎤⎢⎣⎡︒⋅⋅=90sin τννyk y 短距对于基波电动势的影响很小，但对于高次谐波的短距系数可能很小，甚至为零，因此，短距能有效地消减高次谐波。
分布系数：基波：⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=2sin 2sin ααq q k p谐波：⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=2sin 2sin νααννq q k p相临元件所夹空间电角度对基波来说是α，对于ν次谐波则为να，因此相临元件的ν次谐波电动势相位差很大，完全可能使相量和大为减小，甚至为零。
所以，分布能有效地消减高次谐波。
5-3 何谓相带，在三相电机绕组中为什么常采用600相带，而很少采用1200相带？ 答：按每相绕组在圆周上连续占有空间的电角度（俗称相带）分类：有120°相带、60°相带和30°相带等绕组。
通常三相交流电机采用 60°相带绕组。
在相同串联导体数下,60°相带绕组感应电动势约比120°相带绕组的感应电动势大 15％以上。
30°相带绕组虽然可以进一步提高绕组利用率，但由于其绕组制造复杂，而感应电动势提高不多，故仅用在一些有特殊要求的场合，例如用于高效率电动机中。
《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。
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第七章驱动和控制微电机
思考题与习题
7.1 单相异步电动机主要分为哪几种类型？简述罩极电动机的工作原理。
7.2 三相异步电动机起动时，如果电源一相断线，这时电动机能否起动？如绕
组一相断线，这时电动机能否起动？Y联结和∆联结情况是否一样？如果运行中电源或绕组一相断线，能否继续旋转，有何不良后果？
7.3 试比较单相异步电动机和三相异步电动机的Tem-s 曲线，着重就以下各点
比较：（1）当s=0时的转矩；（2）当s=1时的转矩；（3）最大转矩；（4）在有相同转矩时的转差率；（5）当1<s<2时的转矩。
7.4 各种微型同步电动机转速与负载大小有关吗？
7. 5 试比较永磁式同步电动机、反应式同步电动机和磁滞式同步电动机各自的
特点？
7.6 反应式微型同步电动机的反应转矩是怎样产生的，一般异步电动机有无反
应转矩？为什么？
7.7 磁滞式同步电动机的主要优点是什么？
7.8 为什么磁滞同步电动机的磁滞转矩大小与转速无关，它是怎样产生的？7.9 什么叫自转现象？两相何服电机如何防止自转？
7.10 直流何服电机的励磁电压下降，对电机的机械特性有何影响？
7. 11 一台直流何服电动机带恒转矩负载，测得始动电压为4V，当电枢电压为
50V时，转速为1500r/min，若要求转速为3000r/min，则电枢电压应为多大？
7.12 为什么异步测速发电机输出电压大小与电机转速成正比，而与励磁频率
无关？
7.13 什么是异步测速发电机的剩余电压？如何减小剩余电压？
7.14 为什么直流测速发电机的负载电阻不能小于规定值？
7.15 简要说明力矩式自整角机中发送机和接收机整步绕组中合成磁动势的性
质。
7.16 力矩式自整角机运行过程中，整步绕组有一相断开，第七章驱动和控
制微电机问这时系统有无整步特性？
7.17 旋转变压器中，正弦绕组的特点是什么？如何计算绕组匝数？
7.18 简要说明在旋转变压器中产生误差的原因和改进方法。
7.19 说明一次侧补偿线性旋转变压器的工作原理。
7.20 反应式步进电机的步距角如何计算？
7.21 为什么最大起动转矩比最大静转矩小得多？
7.22 简要说明步进电机稳定区的概念。
7.23 影响步进电机性能的因素有哪些？使用时应如何改第七章驱动和控制
微电机善步进电机的频率特性？
7.24 简述开关磁阻电动机的工作原理？。