第7章交流电动机
《交流调速系统》课后习题答案
《交流调速系统》课后习题答案第 5 章 闭环控制的异步电动机变压调速系统5-1 异步电动机从定子传入转子的电磁功率m P 中，有一部分是与转差成正比的转差功率s P ，根据对s P 处理方式的不同，可把交流调速系统分成哪几类？并举例说明。
答：从能量转换的角度上看，转差功率是否增大，是消耗掉还是得到回收，是评价调速系统 效率高低的标志。
从这点出发，可以把异步电机的调速系统分成三类 。
1）转差功率消耗型调速系统：这种类型的全部转差功率都转换成热能消耗在转子回路中，降电压调速、转差离合器调速、转子串电阻调速都属于这一类。
在三类异步电机调速系统中，这类系统的效率最低，而且越到低速时效率越低，它是以增加转差功率的消耗来换取转速的降低的（恒转矩负载时）。
可是这类系统结构简单，设备成本最低，所以还有一定的应用价值。
2）转差功率馈送型调速系统：在这类系统中，除转子铜损外，大部分转差功率在转子侧通 过变流装置馈出或馈入，转速越低，能馈送的功率越多，绕线电机串级调速或双馈电机调速属于这一类。
无论是馈出还是馈入的转差功率，扣除变流装置本身的损耗后，最终都转化成 有用的功率，因此这类系统的效率较高，但要增加一些设备。
3）转差功率不变型调速系统：在这类系统中，转差功率只有转子铜损，而且无论转速高低，转差功率基本不变，因此效率更高，变极对数调速、变压变频调速属于此类。
其中变极对数 调速是有级的，应用场合有限。
只有变压变频调速应用最广，可以构成高动态性能的交流调速系统，取代直流调速；但在定子电路中须配备与电动机容量相当的变压变频器，相比之下，设备成本最高。
5-2 有一台三相四极异步电动机，其额定容量为5.5kW ，频率为50Hz ，在某一情况下运行，自定子方面输入的功率为6.32kW ，定子铜损耗为341W ，转子铜损耗为237.5W ，铁心损耗为167.5W ，机械损耗为45W ，附加损耗为29W ，试绘出该电动机的功率流程图，注明各项功率或损耗的值，并计算在这一运行情况下该电动机的效率、转差率和转速。
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。
电工学课后第1-6章习题答案
2010年《电工学》习题（上）解答 第1章 电路定律及分析方法习题解答一、单项选择题1．图示电阻元件R 消耗电功率10W ，则电压U 为（ A ）。
A ）-5V B ）5V C ）20VUR 题1图2．在图示的电路中，A 点的电位V A 为( C )。
A ）2 V B ）-4 V C ） -2 V－ 2 k 7 k ΩΩ题2图3．在图示电路中，U 、I 的关系式正确的是( B )。
A ）U = (I S + I )R 0 B ）U = (I S －I )R 0 C ）U = (I - I S )R 0R L题3图I 2题4图4．图示电路中电流I 2为( C )。
A ）7AB ）3AC ）-3A5．理想电流源的外接电阻越大，则它的端电压( A )。
A ）越高 B ）越低 C ）不能确定6．图示电路中，用一个等效电源代替，应该是一个( B )。
A ）2A 的理想电流源 B ）2V 的理想电压源 C ）不能代替，仍为原电路2 V题6图7．把图1所示的电路改为图2的电路，其负载电流I 1和I 2将( B )。
A ）增大B ）不变C ）减小221Ω2V 2A图 1图 2+题7图8．图示电路中，供出功率的电源是( A )。
A ）理想电压源 B ）理想电流源C ）理想电压源与理想电流源U4VS题8图S题9图9．在图示电路中，各电阻值和U S 值均已知。
欲用支路电流法求解流过电阻R G 的电流I G ，需列出独立的电流方程数和电压方程数分别为( B )。
A ）4和3 B ）3和3 C ）3和410．在计算线性电阻电路的电压和电流时，用叠加原理。
在计算线性电阻电路的功率时，加原理( B )。
A ）可以用 B ）不可以用 C ）有条件地使用11．在图示电路中，已知U S =12V ，I S =2A 。
A 、B 两点间的电压U AB 为( A )。
A ）-18VB ）18VC ）-6VU I SS+题11图SA题12图12．在图示电路中，当开关S 闭合时A 点的电位V A ( C )。
(完整word版)《交流调速系统》课后习题答案
《交流调速系统》课后习题答案第 5 章 闭环控制的异步电动机变压调速系统5-1 异步电动机从定子传入转子的电磁功率m P 中，有一部分是与转差成正比的转差功率s P ，根据对s P 处理方式的不同，可把交流调速系统分成哪几类？并举例说明。
答：从能量转换的角度上看，转差功率是否增大，是消耗掉还是得到回收，是评价调速系统 效率高低的标志。
从这点出发，可以把异步电机的调速系统分成三类 。
1）转差功率消耗型调速系统：这种类型的全部转差功率都转换成热能消耗在转子回路中，降电压调速、转差离合器调速、转子串电阻调速都属于这一类。
在三类异步电机调速系统中，这类系统的效率最低，而且越到低速时效率越低，它是以增加转差功率的消耗来换取转速的降低的（恒转矩负载时）。
可是这类系统结构简单，设备成本最低，所以还有一定的应用价值。
2）转差功率馈送型调速系统：在这类系统中，除转子铜损外，大部分转差功率在转子侧通 过变流装置馈出或馈入，转速越低，能馈送的功率越多，绕线电机串级调速或双馈电机调速属于这一类。
无论是馈出还是馈入的转差功率，扣除变流装置本身的损耗后，最终都转化成 有用的功率，因此这类系统的效率较高，但要增加一些设备。
3）转差功率不变型调速系统：在这类系统中，转差功率只有转子铜损，而且无论转速高低，转差功率基本不变，因此效率更高，变极对数调速、变压变频调速属于此类。
其中变极对数 调速是有级的，应用场合有限。
只有变压变频调速应用最广，可以构成高动态性能的交流调速系统，取代直流调速；但在定子电路中须配备与电动机容量相当的变压变频器，相比之下，设备成本最高。
5-2 有一台三相四极异步电动机，其额定容量为5.5kW ，频率为50Hz ，在某一情况下运行，自定子方面输入的功率为6.32kW ，定子铜损耗为341W ，转子铜损耗为237.5W ，铁心损耗为167.5W ，机械损耗为45W ，附加损耗为29W ，试绘出该电动机的功率流程图，注明各项功率或损耗的值，并计算在这一运行情况下该电动机的效率、转差率和转速。
《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。
第1章 概论、第3章 直流电机原理
供给励磁绕组电流的方式称为励磁方式。 分为他励和自励两大类，自励方式又分并励、串励和复励三 种方式。
+
U
G
−
（1）他励：励磁电流由其它直 流电源单独供给。
I = Ia
励磁电流
+
If
Uf
−
（2）并励 发电机的励磁绕组与电 枢绕组并联。且满足
（3）串励 励磁绕组与电枢绕组串联。 且满足
Ia = I+ I f
转子
外形图
内部结构图
直流电机的结构剖面图 1—换向器；2—电刷装置；3—机座；4—主磁极； 5—换向极；6—端盖；7—风扇；8—电枢绕组；9—电枢铁心
定子结构图
直流电机的定子主磁极 1—主极铁心；2—励磁绕组；3—机座；4—电枢
转子结构图
直流电机的电枢 1—转轴；2—轴承；3—换向器； 4—电枢铁心；5—电枢绕组；6—风扇；7—轴承
主要章节
第1章 第3章 第4章 第5章 第6章 第7章 第8章 第10章 10章 12章 第12章 绪论 直流电机原理 他励直流电动机的运行 变压器 交流电机电枢绕组的电动势与磁动势 异步电动机原理 三相异步电动机的启动与制动 三相交流电动机调速 微控电机
为重点章
第1 章 概 论
电机是利用电磁感应原理工作的机械。 电机是利用电磁感应原理工作的机械。 1、电机的分类
4、本课程的特点及学习方法 本课程是一门理论性很强的专业基础课。涉及到电 磁学、动力学、热力学等学科。 在分析问题时，必须结合电机的具体结构，采用工 程观点和分析方法，在掌握基本理论的同时，还要注意 培养实验操作技能和计算方法。 建议学习方法 1）抓主要矛盾，忽略次要因素； 2）抓住重点，掌握基本概念、基本原理和主要特性； 3）运用电路原理、物理学等基本理论分析各类电机内 部的电磁物理过程； 4）分析和掌握不同电机的雷同之处，理解公式 所表达的物理概念； 5）必须做到充分预习和复习。
第07讲直流电机的功率流程
Ea = U - Ra I aN = 95V
n=
Ea = 763.9860 r/min Ce F
Ea = U N + Ra I a + 2 = 240.0249V
Ia Ea
IN UN
If
PM = Ea I a = 71.076kW
2nN p = 100.5310rad/s 60 P T = M = 707.0076N ?m W W=
P 72.738kW 1 = P M + pm + pFe =
掌握直流发电机的功率流程和效率计算。 掌握改变直流电动机的旋转方向的方法。 掌握判断直流电机运行状态的方法。 掌握直流电动机的功率流程和效率计算。
课后作业讲解
教材第1章作业解答
【解】 （1）
Z u = S = K = 20, Zu 20 y1 = = = 5, 2p 4 y = 1, y2 = y1 - y = 4, yk = y = 1
（2）（3）（4）
（5）
2a = 2 p = 4
【解】 （1）
Z u = S = K = 19, K - 1 19 - 1 y= = = 9 p 2 y1 = 5 y2 = 4, yk = y = 9
（2）（3）（4）
n
N
S
N
S
11 12 13 14 15 16 17 18 19
1
2 3
4
5 6
P 1= P N + å p = 23189W
直流电动机的功率流程
以并励直流电动机为例。 输入功率为电功率，由电源提供。 电流流过电枢绕组时，将在内电阻上产生电损耗（主要包括 电枢电阻上的损耗和电刷上的电损耗），并产生电磁转矩，从 而转变为机械功率（即电功率经过电枢绕组在磁场中受力转化 成的机械功率，称为电磁功率）。 电磁功率驱动电枢旋转时，还要扣除机械损耗和铁耗,其余 功率才是真正驱动负载旋转的机械输出功率。
电力课件第七章电力系统各元件的序参数和等值电路应用概念课件
可见，a、b、c相的正序阻抗为：
（7-8）
由式（7-8）可知，正序阻抗在三相中是相同的。由于正序电压和电流时正常对称状态下的三相电压和电流，所以正序阻抗就是电路在正常对称运行状态下的一相等值阻抗。
如在这个电路上施加负序电压，则电路中将流过负序相电流，且中性线电流为零。此时，相电压与相电流之比叫做该电路的负序阻抗。和推导上述正序阻抗的过程相似，可得各相的负序阻抗为：
（7-9）
对于无阻抗绕组凸极机，取为Xd’和Xd的几何平均值，即
（7-10）
在近似计算中，对于汽轮发电机及有阻尼绕组的水轮发电机，也可采用X2=1.22Xd’’。对于没有阻尼绕组的水轮发电机，可采用X2=1.45Xd’’。
如果对于同步发电机的参数缺乏了解，其负序电抗也可按表7-2取值。
表7-2同步电机的负序电抗X2和零序电抗X0
表7-1同步发电机的负序电抗X2
短路种类
负序电抗
两相短路
单相接地短路
两相接地短路
表7-1中X0为同步发电机的零序电抗。由表7-1可见，若Xd’’=Xq’’，则负序电抗X2=Xd’’,与同步发电机的短路种类无关。当同步发电机经外电抗X短路时，表中所有Xd’’、Xq’’、X0都应以Xd’’+X,Xq’’+X,X0+X代替。此时同步发电机转子纵横间不对称的影响将被削弱。当纵横轴向的电抗接近相等时，表中三个公式的计算结果差别很小。电力系统短路一般发生在电力线路上，所以在短路电流计算中，同步发电机本身的负序电抗，可以当做短路种类无关，并取Xd’’和Xq’’的算述平均值，即
第七章 电力系统各元件的序参数和等值电路
三相短路为对称短路，短路电流交流分量三相是对称的。在对称三相系统中，三相阻抗相同，三相电压和电流的有效值相等。因此对于对称三相系统三相短路的根系与计算，可只分析和计算其中一相。
第七章 矢量控制与直接转矩控制.
电压矢量优化开关表
、、Sn
1 2 3 4 5 6
=0 =-1 U6（110） U5(101) U4(100) U3(011) U2(010) U1(001) = 0 U7（111） U7(111) =+1 U5（101） U3(011) =1 =-1 U2（010） U4(100) = 0 U0（000） U0(000) =+1 U1（001） U2(010)
s
*
Udc
-
(n)
s
Te
Es β
优 电 化 压 开 矢 关 量 表
PW M 控 制
逆变器 a b c
转矩观测 Te Ψ×i is α is β Rs Rs + +
+ Te * 2
ia 3 ib ua ub 3 uc M 3～ - r
*
us α us β 2
速度调节器 +
α U4(100) 旋转方向 ψs is β θ 0 ψr (010)U6 U1(011) U2(001) (110)U5 U3(101)
τ 1
0
1
φ 1
eT
e
eT
0
e
Te
*
+ Te
s
*
+ s
电压的2/3变换
电流的3/2变换
电磁转矩的计算
定子磁链的计算
磁链跟踪控制波形
转矩跟踪控制波形
DTC变频调速系统仿真波形
7.2 交流电机的矢量控制技术
• 交流电机的矢量控制技术是一门可使交流电动 机获得和直流电动机一样的高性能的调速指标。 • 矢量变换控制是70年代西德Blaschke等人首先 提出来的。 • 矢量控制的基本思想是把交流电动机模拟成直 流电动机，能象直流电动机一样进行控制。
电力电子技术-第6-8章习题解析
2.单相交流调压电路带电阻负载和带阻感负载时所产生的谐波有何异同？ 答：两种负载时所产生的谐波次数均为3、5、7…次，都随着次数增加，谐 波含量减少。但阻感负载时谐波含量要比电阻负载时小一些，而且控制角相同 时，随着阻抗角的增加，谐波含量减少。 3.斩控式交流调压电路带电阻负载时输入输出有何特性？ 答：斩控式交流调压电路带电阻负载时的输入为正弦波的交流电压，输出 基波分量和输入电压同相位，位移因数为1。且输出负载电流及电压不含低次 谐波，只含与开关周期T有关的高次谐波。
U1 220
组合变流电路 (3)
3.一单相交流调压器，电源为工频220V，阻感串联作为负载，其中 R=0.5Ω，L=2mH。试求：
①控制角α的移相范围； ②负载电流的最大有效值； ③最大输出功率及此时电源侧的功率因数；
解：（1） （2）
ϕ
=
arctan
⎛ ⎜⎝
ωL R
⎞ ⎟⎠
=
arctan
2π
× 50× 2×10−3 0.5
输出星形联结方式中电动机中性点不和变频器中性点接在一起。电动机 只引出三根线即可。因为三组单相交交变频电路的输出联接在一起，其电 源进线就必须隔离，因此三组单相交交变频器分别用三个变压器供电。
组合变流电路 (3)
6.在三相交交变频电路中，采用梯形波输出控制的好处是什么？为什么？ 答:改善功率因数，提高输出电压。 梯形波的主要谐波成分是三次谐波，在线电压中，三次谐波相互抵消