电机与拖动习习题及解答

1、第1章 电磁学基础知识 简答题1. 用电磁感应定律求感应电动势时，公式、，以及中，哪个公式是最普遍的形式其它公式必须在什么条件下适用答：式是感应电动势的普遍形式。其负号表示感应电动势的正方向与磁链的正方向符合右手螺旋关系，如果两者不符合右手螺旋关系，则应取正号。2. 如果感应电动势的正方向与磁通的正方向之间不符合右手螺旋关系，则电磁感应定律应改写成或，试说明其原因。3. 有两个线圈匝数相同，一个绕在闭合铁芯上，另一个是空芯的，两个线圈通入频率相同的交变电流，如果它们的自感电动势相等，试问哪个线圈的电流大为什么答：空芯的线圈电流大。因为两者频率相等，产生同样的e，意味着产生同样的，根据NI=Rm

2、，由于铁芯的磁导率大得多，即磁阻小得多，故空芯情况下的（NI）空芯>>（NI）铁芯，所以I空芯>>I铁芯。4. 若磁路上有几个磁动势同时作用，磁路计算时能否使用叠加原理为什么5. 在一个恒定的磁场中，铁芯中是否存在磁滞损耗和涡流损耗为什么6. 在交变磁场中，铁芯中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的它们与哪些因素有关7. 什么是铁磁材料的基本磁化曲线基本磁化曲线与起始磁化曲线有何不同8. 铁磁材料是如何分类的各有什么特点 分析题1. 变压器原理图如图所示，试回答：（1）当线圈N1施加正弦电压U1时，为什么在线圈N1 及N2中都会感应出电动势（2）当电流Is增加时，标出这时N

3、1 及N2中感应电动势的实际方向。答：（1）当线圈N1流过电流i1时，会在铁芯内建立磁通，i1与正方向符合右手螺旋关系，由于磁通同时交链线圈N1和N2，所以当i1交变时，N1与N2所交链的磁链以同一个频率交变，所以在N1和N2中都会感应出电动势。（2）按右手螺旋关系，标出在N1和N2中感应出电动势e1和e2的正方向，如图中实线所示，感应电动势表达式分别为当电流 i增加时，也增加，由以上表达式可知，、，说明此时N1和N2中感应出电动势的实际方向与e1和e2的正方向相反，如图中虚线（与实线方向相反）所示。第2章 直流电机 简答题1. 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何关

4、系他励直流发电机空载即电枢电流为零时，有没有电磁转矩为什么答：直流电动机的电枢绕组旋转时，电枢导体切割气隙磁场，在电枢绕组产生感应电动势，其方向与电枢电流方向相反，称为反电动势。他励直流发电机空载即电枢电流为零（Ia=0）时，根据T=CtIa，故电磁转矩T=0.2. 直流电机的电枢铁芯为什么必须采用硅钢片叠成，而机座和主磁极可以采用整块铁为什么有的主磁极也采用薄钢板叠成答：电枢铁芯旋转，电枢铁芯内的磁场是交变的，为了减少铁耗，用硅钢片叠成。机座和主磁极的磁场是恒定的，故可以采用整块铁。 但是，由于电枢齿槽的影响，电枢旋转时主磁极极靴表面的磁场发生脉动，引起附加损耗，为了降低表面损耗，主磁极有时

5、采用薄钢板叠成。3. 什么是电机的可逆原理接在直流电源上运行的直流电机，如何判别它是运行于发电机状态还是电动机状态答：同一台电机（直流、交流）由于外界使用条件不同，既可以作发电机运行，也可以作电动机运行。这个电机理论中普适的原理称为电机的可逆原理。当端电压U<电枢电动势Ea，电枢电流Ia与Ea方向一致时，为发电机状态；当端电压U>电枢电动势Ea，电枢电流Ia与Ea方向相反时，为电动机状态；4. 如果将电枢装在定子上，主磁极装在转子上，换向器和电刷如何安装，才能作直流电机运行答：这种结构是旋转磁极式，因电刷必须与主极相对静止，所以电刷也应装在转子上；而换向器必须与电枢相对静止，所以换

6、向器应装在定子上。5.直流电机电枢绕组是旋转的，而电枢绕组中的电流又是交流电，试问电枢电流所建立的磁场在空间上是恒定的还是交变或旋转的，为什么答：是恒定的。因为主磁极N或S下的电枢导体的电流方向不变。6.直流电机的主磁通既交链电枢绕组，又交链励磁绕组，为什么只有电枢绕组中有感应电动势，而在励磁绕组中没有感应电动势答：主磁通对励磁绕组来说是恒定不变的，因此励磁绕组中没有感应电动势；主磁通对电枢绕组来说是交变的，故在电枢绕组中会产生感应电动势。7. 如何改变他励和并励直流发电机的端电压极性答：他励：使电机反转；或将励磁电压反接； 并励：励磁绕组反接，同时将电机反转。8. 什么是电枢反应对电机有什么

7、影响 答：直流电机带上负载运行后，电枢里有电流流过，电枢电流产生电枢磁场，电枢磁场的出现有可能对主极磁场产生影响，这种影响称为电枢反应。电枢反应的结果是负载后每极下总的磁通量比空载时要少。而且电枢电流越大，这个现象越严重。 计算题1. 某直流发电机的额定功率PN=145KW，额定电压UN=230V，额定转速nN=1450r/min，额定效率=90%，求该发电机的额定电流、额定运行时的输入功率解： 2. 某直流电动机的额定功率PN=22KW，额定电压UN=220V，额定效率=83%，求该电动机的额定电流、额定运行时的输入功率解： 3. 某四极直流电机，电枢槽数z=36，单叠绕组，每槽导体数为6，

8、每极磁通为×10-2Wb，电枢电流为Ia=800A，试问：电磁转矩和支路电流分别是多少解： 支路电流：4. 某他励直流电动机的额定电压UN=220V，额定电流电流为IN=10A，额定转速nN=1500r/min，电枢回路总电阻Ra=，试求：（1）额定负载时的电磁功率和电磁转矩；（2）保持额定时励磁电流及总负载转矩不变时，端电压降为190V，则稳定后的电枢电流和转速是多少（忽略电枢反应）解： （1）由于他励IaN= IN=10A，所以（2）由于不变，忽略电枢反应，则有，又因总负载转矩不变则AV由于，所以 r/min5. 某并励直流电动机在某负载时的转速为n=1000r/min，电枢电流

9、为Ia=40A，端电压为U=110V，电枢回路总电阻为Ra=，其他条件不变，但总负载转矩TL增大为原来的4倍，试求：稳定后的电枢电流及转速分别为多少（忽略电枢反应）解：当负载为TL时， V当负载为时， 稳定后AV由于不变，r/min第3章 直流电动机的电力拖动 简答题1. 写出他励直流电动机的固有机械特性方程式，说明各物理量的含义，并绘制机械特性曲线。答： ；其中，n-转速；UN-额定电压；Ce-电动势常数； Ct-转矩常数；N-每极磁通；Tem-电磁转矩。2. 一般的他励直流电动机为什么不能直接启动采用什么启动方法较好答：直接启动由于电枢电动势，最初启动电流，若直接启动，由于很小，会十几倍甚

10、至几十倍于额定电流，无法换向，也会过热，因此，不能直接启动；较好的启动方法是降低电源电压启动，启动过程中随着转速不断升高逐渐提高电源电压，始终保持，直到，启动便结束。3直流电动机的电磁转矩是拖动性的转矩，电磁转矩增大时，转速似乎应该上升，但从直流电动机的转速和转矩特性看，电磁转矩增大时，转速反而下降，这是什么原因 答： 电磁转矩； 当Tem增大，则电枢电流Ia增大，反电动势降低，而反电动势，所以转速n下降。4. 请例举几种直流电动机的制动方法，并简要说明其工作原理。答：1）能耗制动：当需要制动时，将开关S投向制动电阻RB上，电动机便进入能耗制动状态。2）反接制动：反接制动分为电压反接制动和倒拉

11、反接制动两种。3）回馈制动：电动状态下运行的电动机，在某种条件下（如电动机拖动的机车下坡时）会出现运行转速n高于理想空载转速n0的情况，此时Ea>U，电枢电流反向，电磁转矩的方向也随之改变：由驱动转矩变成制动转矩。从能量传递方向看，电机处于发电状态，将机车下坡时失去的位能变成电能回馈给电网，这种状态称为回馈制动状态。 计算题1.他励直流电动机额定数据为：PN=22kW，UN=220V，IN=115A，nN=1500r/min，电枢回路总电阻Ra=，忽略空载转矩T0，电动机带额定负载运行时，要求把转速降到1000r/min，若采用电枢串电阻调速，需要串入的电阻值 解： r/min 额定转速

12、降落串电阻后转速降落， 设电枢串电阻为R，则有，所以 或：如果负载不变则电枢电流不变，可求出外串电阻。 2. 一台他励直流电动机的额定数据为：PN=22kW，UN=220V，IN=115A，nN=1500r/min，电枢回路总电阻Ra=。忽略空载转矩T0，电动机带额定负载运行，求：（1）额定运行时的电磁转矩；（6分）（2）若需将转速降为n=1000r/min，当采用电枢回路串电阻降速时，应串入多大的电阻（6分）（3）若需将转速降为n=1000r/min，当采用降低电源电压降速时，外加电压应降为多少 （5分）解：1） （2分） N·m 2）r/min 额定转速降落串电阻后转速降落， 设

13、电枢串电阻为R，则有，所以 或：如果负载不变则电枢电流不变，可求出外串电阻。 2） 降低电源电压后的理想空载转速： 降低后的电源电压为U1，则 V 或求解。3.某他励直流电动机的额定数据为PN=54kW，UN=220V，IN=270A，nN=1150r/min。估算额定运行时的EaN，再计算CeN，TN，n0，最后画出固有机械特性。解：（1）根据额定容量，取EaN= =×220=209V （2） （3） （4） 额定电磁转矩 （5） 理想空载转速 （6）固有机械特性上两个特殊点：理想空载点（1211r/min, 0Nm）；额定工作点（1150r/min，）; 机械特性曲线略。 4一台他励直流电动机的额定数据如下： PN=29kW，UN=440V，IN=76.2A，nN=1050r/min，Ra=，试求：1）电动机拖动位能性负载（