电机与拖动复习题

电机与拖动第一章.P16磁性材料的磁滞回线.P17铁磁材料与非铁磁材料的磁化曲线.按照磁滞回线形状的不同，磁性材料可分为软磁材料和硬磁材料。.永久磁铁与软磁材料的磁滞回线有何不同？其相应的铁耗有何差异？答：永久磁铁又称为硬磁材料，其磁滞回线与软磁材料的不同主要体现在形状上。硬磁材料的磁滞回线较“肥胖”；而软磁材料则“瘦弱”。硬磁材料的面积反映了铁磁材料磁滞损耗的大小，因而软磁材料的铁耗较小。.什么是磁路饱和现象？磁路饱和对磁路的等效电感有何影响？答：当外加磁场H（激励）增加至一定数值之后，所产生的磁场B（响应）将增加缓慢，这种现象称饱和现象。磁路越饱和，磁导率越低，磁导和等效电感越小。第二章.直流电机的结构三部分：定子、转子和气隙。.根据获得主磁场的方式不同，直流电机可分为：永磁直流电机和普通励磁绕组的直流电机；根据直流励磁绕组的励磁方式不同，直流电机可分为：他励和直励直流电机。.并励（或复励）直流发电机的自励建压需满足下列三个条件：答：（1）电机主磁路须有剩磁；（2）励磁回路与电枢回路的接线须正确配合；（3）励磁回路的总电阻不能超过临界电阻值。.P55例题2-1.直流电机电刷内的电枢绕组中所流过的电流是交流还是直流？若是交流，其交变频率是多少？答：直流电机电刷内的电枢绕组中所流过的电流是交流,而电刷外部为直流◎电刷与换向器组合实现了外部直流与内部交流的转换（域换流）。内部电枢绕组所n感应电势域电流的频率为：即内部电流的方向每转交变p次（p为60.：为什么直流电动机必须采用电刷和换向器把外加直流电源转变交流然后再给电枢绕组供电，而不是直接采用直流电源供电？答：对于直流电动机，若不采用电刷或换向器将直流转换为内部交流，而是直接采用直流供电，则当电枢绕组的某一导体边转至N极下时，假定电流为流入的，电磁转矩沿顺时针方向。则当该导体边转至S极下时，电流仍为流入的，则所产生的电磁转矩必为逆时针方向。这样，在一个周期内，电机的转子（或电枢）不可能产生有效的电磁转矩。故此，必须采用机械式换流器完成直流到交流的转换。.直流电机铭牌上所给出的额定功率是指输出功率还是输入功率？是电功率还是机械功率？答：电机铭牌上的额定功率均指输出功率。对于直流电动机，额定功率是指由转子轴上输出的机械功率；对于直流发电机，额定功率是指由定子侧绕组输出的电功率。.何为电枢反应？它对主磁场有何影响？对发电机与电动机最终的运行性能各有何影响？答：通常把电枢磁场对主磁场的影响叫电枢反应。影响：（1）气隙磁场发生畸变，物理中性线偏移；（2）主磁场削弱，每极磁通减小，电枢磁场呈去磁作用。对于电动机，电枢反应的去磁作用引起转子转速升高；对于发电机，电枢反应的去磁效应引起感应电势

以及端部电压下降。.什么是直流电机的换向？换向不正常会带来什么后果？10.答：直流电机的换向是指对于某一电枢元件而言，当其经过电刷前后，内部电枢电流方向将发生改变，这一现象称为换向。换向不良会造成换向火花，严重时，会引起环火，造成电刷和换向器表面烧坏，并危及电枢绕组。10.一台四极并励直流电机接在220V的电网上运行，已知电枢表面的总导体数N=372根，m=15OO?tniii,O=l,lx10-2TO,单波绕组，电枢回路的总电阻Ra=0.208Q:pFe=36217:pmee=240TF,试J可：(1)此电机是发电机还是电动机？(2)电磁转矩与榆出功率各为多少？解：(1)要判断直流电机是工作在发电机还是电动机运行状态，只需比较一下端部电压U和电刷两端感应电势旦的大小即可.当心〉U时，直流电机工作在发电机状态：当选<了时，直流电机工作在电动机状态口考虑到单波口=1,根据题意,E=—=3"x2xl500xl.lxl0-2=204.6K<LT=220r“ 60a 60x1显然，该电机运行在电动机状态。(2)根据直流电动机的电压平衡方程式，得.220-204.6=740^R 0.208于是：电磁转矩j7^=CT^Ia=32①'="一一=x1.1x10-2x74.04=96.44N7H

2m2^x1电磁功率：丹阳=204,6x74.04=15148.75IF输出功率，马二七-户山-Pa=15148.75-362-240=14546.75/11. 2•:：—-・']一二-二；-.一 .二二二，五.二：1匚 二;：匕玉下电枢电流为100A,转速为1450rmin,一变阻器与并励绕组串联限制励磁电流为43A.当变阻器短路时，励磁电流为9.0A,转速降低到850imin,电动机带恒转矩负载，机械耗等不计。试计算：(1)励盛绕组的电阻和变阻器的电阻；(2)变阻器短路后的稳态电枢电流；(3)负载转矩.解.（1）由已知条件知励磁绕组的电阻为U220r…

——= =24.44I2L9.0tj励磁回路的外串电阻为,20Rf=--— =26.72Q- 4.3f(2)由电压平衡方程式得C①』一』n考虑到变阻器短路前后负载转矩（或电磁转矩）保持不变，根据勺=0中心有IQ_Ce^NUN-RaIaNnQ①一6一尺人飞即Ia_220-0.1x100850WO-220-0.1450由此求得变阻器短路后的稳态电枢电流为『57.54（3）忽略机械耗和铁耗，则负载转矩为互=%=。由Miv=955Q①”舟=9.55——『两220-0.1x100=9.55X x100=13S.2SNm1450第三章.大多数生产机械可归纳为三种类型：（1）恒转矩负载；（2）风机、泵类负载；（3）恒功率负载。.直流电动机常用的起动方法有：（1）电枢回路串电阻起动；（2）降压启动。.电力拖动系统的调速方式分为两类：恒转矩调速方式和恒功率调速方式。. 3， - - ； --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）.

j.9米hi朝懒"崖in他助社沉电到机，内rr么仕贝秋技把牧人叼小包个蛇头加瓶廨井速，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力=乙 &-TCg 之那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所示口图3.54思考题19图6.由图3.54可见，一般情况下，即负载转矩低于一定程度（如图中的）时，随着励磁电流的减小，转速升高，即弱磁升速。但当当负载转矩大于一定程度（如图中的）时，则随着励磁电流的减小，转速不但不升高，反而降低。6.3.8一台并励直流电动机的数据为：Pv=2.2kW,UN=220,，心=1500"min,%=81%,电枢回路的总电阻为1.813Q,额定励磁电流J加=0.414幺。当电动机运行在1200〃/iuin时，系统转入能耗制动状态自动停车。（1）试问若保证起始制动电流不超过2人,，电枢回路应串入的电阻值为多少？（2）当负载为位能性负载，若负载的总阻力转矩为额定转矩的09借口现采用能耗制动方法使电动机以开=220r/min的转速匀速下放重物，试问所需制动电阻为多少？

解：（1）额定电流U解：（1）额定电流UNr)v220x0.812200 =12.35以额定电枢电流心=Zv-=12.35-0.414=11.94.4由电压平衡方程式可得「示 U「RJ. 220-1.813x11.94个C①%.=- = =0.1322以 1500根据题意，绘出宜流电机的机械特性如图3.58所示口图3.58中，现已知8点的数值为：（-2心/月）。其中，%=1200*min口将B点的数据代入能耗制动时的机械特性"二0-(&+%)〃QQv1200=-C1.813+^)xe2xll.94)0.1322

Rq=4.83Q（2）当拖动位能性负载时，由题意知：Tl=0.9Tn又根据2=。解嵋得:Ia=0.91^=0.9x11.94=10,746,4根据能耗制动时的机械特性得0-(1.813+Ao)xl0.7460.1322-220=—— 以 0.1322于是得能耗制动时所需制动电阻为:七=0.893C第五章.对于电力变压器而言，根据内部绕组个数的不同，变压器可分为双绕组变压器和三绕组变压器。根据相数的不同，变压器又有单相变压器和三相变压器。.测量高电压用的互感器称为电压互感器；测量大电流用的互感器称为电流互感器。.答：主磁通起传递电能的媒介作用，它与一、二绕组互链，使&/E尸NJM=k,实现电压的功能；漏磁通只与一次或二.次绕组交链口其作用为在绕组电路中产生或压降,在变压器等效电路中，主磁路用励磁电抗来描述，z^r.+jx.,广为励磁旧阻，反映了铁心内部的损耗，『1二12-W3L,为励磁由仇，表征了主磁路铁心的磁化性能，一次绕纣漏磁通，,%二3九二21仲用诙漏电抗来表征， 」:一次绕组漏磁通，加与0来反映。” .：二「二要・.如「不：-1”、「二二」,二,示二广」「加电压，若将X-x相连，用电压表测量Aa之间的电压。设变压器的额定电压为220/1110V＞若A,a为同名端（或同极性端），电压表的读数为多少？若两者不为同名端，电压表的读数又为多少？解：（0若A、a为同名端，则一次侧线圈AX与与一次侧线圈hk反向串联，则电压表的读数为心=220—110=110,（2）若A、a为非同名端，则一次侧线圈AX“与一次侧线圈ax顺向串联，则电压表的读数为U4n=U4T =220+110=330〉.tliE xLzL cLl

5.8用相量图判别图5.44所示三相变压器的联结组号。⑶ 0) ⑹ (d)图5.8用相量图判别图5.44所示三相变压器的联结组号。⑶ 0) ⑹ (d)图5一44习题55图解:画出对应于图5.44(a)、(b)、(c)、(d)的相量图分别如图图5.45®、(b).(c)>(d)所示°B(a)Y.ylO(b)Yxl5(c)Y.d9(d)D.y?图5一45习题5s图150s久必70,5第八章.通常将转差速度与同步速的比值定义为转差率。.按照线圈形状和端部连接方式的不同，双层绕组可分为双层叠绕组和双层波绕组。

10000一姓）310000一姓）3.消除73.消除7次和5次谐波，线圈的节距如何选择?匝数从变为NJw匝，分别引入了短距系数七和分布系数勺.，分别使基波和高次谐波的幅值均得以削弱，但是高次谐波的幅值由于短距系数k.和分布系数g随谐波次数的增加迅速减小用得以迅速减小;所以采用分布短距绕组使基波我微削翦但是可以大大削弱高次谐波，从而使电势反形接近三弦;为了消除了次和5次谐波，线圈的节距应取4.6.2一台三相六极异步电动机，额定数据为：Pv=7.5kW, =和5次谐波，线圈的节距应取4.=962r/niui,定子绕组采用△接％50Hz,cos^v=0.827;p=470FF,=45用，%=80甲.试求颔定负载时的（1）转差率；（2）解：（1）同步速为额定桂差率为⑵轼子电流的频率为转差频率，即f2=犷=0,038x50解：（1）同步速为额定桂差率为⑵轼子电流的频率为转差频率，即f2=犷=0,038x50=1.9/七③）山功率流程图得转子铜耗为pCu2=sNP^=0,038X7926.2=3O1.2TF<4)输入电功率为片=叱+Pfe+Pen="926.2-234-470=8630.2%于是，电动机的效率为/7v^^xl00%=，，，5>1°xl00%^S6.9%P1 8630.2(5)根据为=。小/¥如,得定子电流为=15,S6J7.5xlO3=15,S6JVJx380x0.827x0.869定子相电流为IN15.86=定子相电流为IN15.86=9A6A第七章.三相异步电动机分别采用定子串电抗器、Y一△起动和自耦调压器降压起动时，其起动电流、起动转矩与直接起动相比有何变化？答：（1）定子串电抗器：起动电流正比于定子绕组的电压，因而定子绕组串电阻或电抗可以达到减小起动电流的目的，但考虑到起动转矩与定子绕组电压的平方成正比，起动转矩会降低更多；（2）Y一△起动：Y一△降压起动时，电网所承担的起动电流只有△接直接起动时的1/3,考虑到起动转矩正比于定子每相绕组上的电压平方，因此，Y一△降压起动时的起动转矩仅为△接直接起动时的1/3；（3）自耦调压器降压起动：与直接起动相比，采用自耦调压器降压起动时，电压降低N2/N1倍，但电网所承担的起动电流和起动转矩均降低（n2/n1）2倍。.In=527A, =1450rmm,起动电流倍数=6,7（定北为起动电流与额定电流之比），起动转矩倍数七=L5，过载能力大£=2,5.定子绕组采用△接法.试求：（1）直接起动时的电流与转矩；（2）如果采用F-△起动，能带动lOOONm的恒转矩负载起动吗？为什么？（3）为使得起动时的最大电流不超过1800A且起动转矩不超过lOOONm,采用自耦变压降压起动，已知起动用自耦变压器的抽头分别为55%、64%.73%三档；试问应取哪一档抽头电压？在所取的这一档抽头电压下起动时的起动转矩和起动电流各为多少？解:（1）直接起动时定子绕组中的电流为1二K]=6,7x527=3530,9J额定转矩为=9550殳=9550x3&=1975.86^占仆 1450直接起动时的起动转矩为rr=AslTN=1,5x1975.S6=2963.79Nrn

(2)若采用F-△起动，则起动转矩为T：=-T.f=-K2963.79=987.93Nm<IOOOMh3 3因此，采用F-A起动不能带动IOMNid的恒转矩负载起动毕(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U、兀=廿工当抽头为55%时，4=O.552x3530.9=1068.10J<1800J7；=0.552x2963.79=896.55N加<1000Nm当抽头为64%时，Z；=0.642x3530,9=1446.26J<ISOO^T；=0.643x2963.79=1213,97Nm>WOO^m当抽头为73%时，邛=O.732x3530.9=1881.52^>1800^(f7W?x2963.79=1579.40Nitt>1000^m山此可见，只有抽头为64%时的■一档才能满足要求口此档的起动电流为144d26A,起动转矩为1213.97N加°- -二二二一；二定」,：：「；P[=；公丁・「.=：.'1nN=720r/niin,r2F=0.15Q,ke=fr-.=1.5Qo现用转子回路串电阻的方法使“=心时的转速降为阿=500rmin,试求：(1)试求应在每相转子绕组内串入的电阻值；(2)定于每相绕组的电流(忽略漱磁电流)为多少？(3)试计算电磁功率以及总机械功率.(4)试用MATLAB编程，绘出异步电动机转子绕组串入电阻前,后的固有机械特性和人工机械特性.解：(I)额定转差率为打i—m丫750—720sN=——= =0.04为750转速为500r.inm时的转差率为如一打_750-500如一打_750-5007500.333(1)根据.相异步电动机机械特性的参数表达式由于电磁转矩保持额定不变，因此.只有比“保持不变，才能满足要求口于是有々_#2—五C$翼 S转子回路外串电阻折算到定子侧的值为%="小篝-"15”外串电阻的实际值为11 =04g9。1.5x1.5(2)额定转矩为Tz=9550殳=9550x-=397.92.Vw

a 720忽略激磁电流，则又根据由于心=8，jj2L=Zl±Alt囚而，定子电流为SN SF=J=卜2研5］二139752x2;rx750x004二受m。且\-60加用《 60 3x0.15(3)此时电磁功率为2H 7015P二网入「==3x52.70-x--=31245印

为 004总机械功率为：七=『P6s/=(