电机与拖动基础 课件课后习题答案
《电机与拖动基础(第2版)》汤天浩(习题解答)
电机与拖动基础第一章电机的基本原理 (1)第二章电力拖动系统的动力学基础 (5)第三章直流电机原理 (11)第四章直流电机拖动基础 (14)第五章变压器 (29)第六章交流电机的旋转磁场理论 (43)第七章异步电机原理 (45)第八章同步电机原理 (52)第九章交流电机拖动基础 (61)第十章电力拖动系统电动机的选择 (73)第一章 电机的基本原理1-1 请说明电与磁存在哪些基本关系,并列出其基本物理规律与数学公式。
答:电与磁存在三个基本关系，分别是(1）电磁感应定律：如果在闭合磁路中磁通随时间而变化，那么将在线圈中感应出电动势。
感应电动势的大小与磁通的变化率成正比，即 tΦNe d d -= 感应电动势的方向由右手螺旋定则确定，式中的负号表示感应电动势试图阻止闭合磁路中磁通的变化。
（2）导体在磁场中的感应电动势：如果磁场固定不变,而让导体在磁场中运动，这时相对于导体来说，磁场仍是变化的,同样会在导体中产生感应电动势.这种导体在磁场中运动产生的感应电动势的大小由下式给出Blv e = 而感应电动势的方向由右手定则确定。
（3)载流导体在磁场中的电磁力:如果在固定磁场中放置一个通有电流的导体,则会在载流导体上产生一个电磁力。
载流导体受力的大小与导体在磁场中的位置有关，当导体与磁力线方向垂直时，所受的力最大，这时电磁力F 与磁通密度B 、导体长度l 以及通电电流i 成正比，即 Bli F = 电磁力的方向可由左手定则确定。
1-2 通过电路与磁路的比较,总结两者之间哪些物理量具有相似的对应关系（如电阻与磁阻），请列表说明。
答：磁路是指在电工设备中，用磁性材料做成一定形状的铁心，铁心的磁导率比其他物质的磁导率高得多,铁心线圈中的电流所产生的磁通绝大部分将经过铁心闭合，这种人为造成的磁通闭合路径就称为磁路。
而电路是由金属导线和电气或电子部件组成的导电回路，也可以说电路是电流所流经的路径. 磁路与电路之间有许多相似性，两者所遵循的基本定律相似，即KCL ：在任一节点处都遵守基尔霍夫第一定律约束；KVL:在任一回路中都遵守基尔霍夫第二定律；另外，磁路与电路都有各自的欧姆定律。
电机与拖动基础》第三版(林瑞光)课后习题答案
1-1.在直流电动机的电枢绕组中为什么也有感应电动势其方向与电流方向有什么关系在直流发电机空载即电枢电流为零时，是否电磁转矩为什么答：不管有没有外部电源，只要是电枢绕组磁通发生变化，均会产生感应电动势。
虽然直流电动机通入直流电以后才会旋转，但是在旋转过程中电枢绕组同样会切割定子磁场磁力线，符合电磁感应原理（楞次定律/右手定则）就会在电枢中感应出电动势。
就是这个电势抵消部分外加电源电压，抑制了直流电动机电流，它与电流方向相反。
如果没有这个感应电动势，电动机电流就=直流电源电电压/电枢绕组的直流电阻，这时候电枢绕组只是相当于一个发热的电阻丝。
直流发电机空载时没有电流，则电磁转矩为零。
因为f=Bli i=0 则f=0,电动机和发电机只是工作状态不同。
1-2.直流电机机座中的磁通是恒定不变还是大小正负交变还是旋转的而电枢铁芯中的磁通又是什么性质答：机座（定子磁极）中的磁通是大小方向保持不变的。
电枢铁芯中的磁通在空间上是不变的，相对转子是旋转的，也可以理解为正负交变的，不同电机不同。
1-3. 直流电机的电枢铁芯为什么必须采用硅钢片迭成而机座和主磁极可以采用整块的铁为什么有的主磁极也采用薄钢板迭成答：电枢铁芯旋转，电枢铁芯内的磁场是交变的，为了减小铁耗，故要用硅钢片迭成。
机座和主极中的磁场是恒定的，故可采用整块的铁。
但是，由于电枢齿槽的影响，电枢旋转时主磁极极靴表面磁场发生脉动，引起附加损耗，为了降低表面损耗，主磁极有时采用薄钢板迭成1-4. 直流电机各个主磁极的励磁线圈为什么都互相串联成一条支路而不采用并联的方式答：这是电机制造工艺方便考虑，励磁线圈串联接法，绕组是头尾相接，这样只需要用一根线连接，电机内部空间有限，对大电机及多极电机更显优点，因为这种电机励磁线圈导线都较粗一般都是用矩形线。
小容量电机励磁线圈串联并联就无所谓了。
1-5. 什么是电机的可逆原理接在直流电源上运行的直流电机，如何判别它是运行在发电状态还是运行在电动状态答：从原理上讲,一台直流电机既可作为电动机,把电能转换为机械能,也可作为发电机,把机械能转换为电能，这就是其可逆性。
《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》习题详细解答
《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PFe=P1-PR=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：原边额定电流为副边额定电流为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：2.11 解：（1）（2）（3）计算结果说明原副边短路参数的标幺值是相等的。
（4）（5）当时，当（滞后）时，当超前时，2.12 解：（1）励磁参数计算如下：，折算到高压侧的值为：短路参数计算如下：，，（2）（3）满载及cosφ2=0.8时的效率为：（4）第三章三相变压器3.10 解：A、a同极性时电压表读数是 A、a异极性时电压表读数是3.11 解：3.13解：（1），第一台变压器先达满载设，则（2），第二台变压器先达满载设，则3.14解：（1）又，，，（2），第一台变压器先达满载设，则3.15 解：（1） =3台（2）=5台第五章三绕组变压器及其他变压器5.5解：（1）自耦变压器绕组容量为：自耦变压器额定容量为：自耦变压器传递容量为：（2）双绕组变压器的效率为自耦变压器的效率为第六章交流电机的电枢绕组及其电动势6.9 解：（1），，下图所示：，槽电动势星形图如感谢您的阅读，祝您生活愉快。
《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： 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，把发电机电枢绕组部的交流电流引出到外电路变为直流电。
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2 D 2 6396kg m 2 转动惯量为： JL m m共 4
电动机
系统折算后总转动惯量：
Jeq JL 2J Jm 2 J M 49.74kg m i2
H
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
N
161.1KW ; IN
P1 732 A UN
TN 9.55
PN 955 Nm 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
电机与拖动
第三章 直流电机
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？ 解：因为 单叠：a=2 单波：a=1
Np Ea n 60a
230
230
N 2 0.04 60 60 2
N 2 0.04 60 60 1
260 Ea 85 110.5V 200
电压方程为： 110.5 Ia (50 4.3); Ia 2.035 A
2 负载功率为： P 2 Ia RL 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。 解：
解：
0.002 B 1T , H 98 A / cm A 0.002
(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
《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)
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 (2) 单波绕组 2p=4,Z=S=19 Z 5.5; y1 5; yk 1 解：(1)单叠绕组 2p
合成节距与换向节距为： 并联支路对数： a p 2 (2) 单波绕组 Z 19 4.75; y 4; y k 1 9; 1 k 2p 4 p
y yk 1
y2 y1 y 5 1 4
y yk 9; y2 yk y1 5; a 1
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：
PN P1 83.3 KW ; IN 326 A N UN PN
电机与拖动
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 r 1 Z 1 cos 1 200 0.07 14; x 1 Z 1 sin 1 199.5;
Q+Q1
Q+Q1+Q2
电机与拖动
总负载静转矩：
TL (m 2 Hq) g D / 2 12779 Nm
折算后负载转矩： TL 电动机转速加速度：
TL 710 Nm i
dn dnm 60 dv i i 95.5 dt dt D dt
由运动方程的启动转矩：
Jeq dn 49.74 Tk TL 710 95.5 1207.4 Nm 9.55 dt 9.55
U If 1.53 A; Ia IN If 70.8 A Rf
Ea UN IaRa 239V
2 pcua Ia Ra 642W ; pcuf I 2 W f Rf 351
e1 4.44 f m 4.44 50 0.0022 0.4884V ; 36 N 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：作直线运动的总质量：
100 10 10 r 2 x 2 Z 2 sin 1 8.66; Z2
(2)
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：