电机与驱动技术课后习题答案

《电机与驱动技术》

项目一课后习题

简答题

1.磁通、磁导率、磁感应强度和磁场强度分别表征磁场的哪些特征？

答：磁通量表示穿过平面磁感线的条数，条数越多，磁通量越大。

磁导率表示物质的导磁能力。

磁感应强度表示磁场内某一点磁场强弱和方向的物理量。

磁场强度方便了对磁场的分析和研究，是一个与物质的磁导率无关的量，它

不受磁场中介质的影响，只与导体的电流大小、几何形状及在磁场中的位置有关。

2.根据导磁性不同，可以将物质分成哪几类？

答：根据相对磁导率的不同，可以将磁介质分为三类：

（1）内＜1的物质称为抗磁物质，如铜、银等。

（2）内＞1的物质称为顺磁物质，如空气、镁、铅等。

（3）gr»l的物质称为铁磁性物质。这类物质包括铁、锲、钻以及这些金属

的合金，以及铁氧体材料等。

3.请列举电动机在日常生产生活中的应用。

答：无标准答案。

项目二课后习题

一、选择题

12345678910

AABBABCCBD

11121314151617181920

BCADAABCBC

二、判断题

12345678910

XqXXXXXqqX

11121314151617

XqX77qX

三、填空题

1、定子、转子

2、转差率

3、60f/p

4、旋转磁场转速

5、鼠笼式、绕线式

6、机械、额定

7、2Hz

8、电阻

9、延边三角形降压、自耦变压器降压

四、简答题

1.如何从结构上区别鼠笼式异步电动机和绕线式异步电动机？

答：鼠笼式异步电动机的转子与外界不相连接。

绕线式异步电动机转子绕组通过滑环和电刷接到外部的可变电阻器上

2.三相异步电动机的旋转磁场是如何产生的？

答：三相异步电动机的定子铁芯中放置三相结构完全相同的绕组U、V、W,各

相绕组在空间上互差120。电角度，当通入对称的三相交流电流时，根据电磁感应

的原理，每相绕组产生磁场叠加在一起，便形成一个合成的旋转的磁场。

3.在确保电源电压不变的情况下，将采用三角形接法的电动机接成星形，或者将

星形接法的电动机接成三角形会出现什么问题？

答：将采用三角形接法的电动机接成星形无问题，但是将星形接法的电动机接成

三角形定子绕组可能会因过压被损坏。

4.交流异步电动机直接启动的条件是什么？

答：（1）对于容量小于7.5kW的电动机一般可采用直接启动。这是因为小功

率电动机启动电流较小、启动快，通常对电网和电动机都不会造成影响。

（2）对于容量较大的电动机就要充分考虑电源的容量能否允许电动机直接

启动，可参考以下经验公式确定能否直接启动。

K,=LL<-+-^~

1N44PN

五、计算题

1.三相异步电动机铭牌数据如下：PN=2.2kW,UN=380V,〃N=2960r/min,%80%,

coss=0.81,求电动机的输入功率、额定电流和额定转矩。

解：输入功率

P2.2kW

p=—N=——-=2.75k"

Pr]0.8

额定电流

PN2.2kW

1N==5.15/

y/3UNcos(prjy/3x0.38kVx0.81x0.8

额定转矩

PN2.2kW

TN=9550—=9550x----------=7.1N-m

nN2960r/mm

2.三相异步电动机的PN=4.5kW,UN=380V,〃N=960r/min,过载系数为1.6。当电

源电压下降到300V时，能否带动额定负载运行?

解：额定转矩为

PN4.5kW

TN=9550—=9550x————=44.77/V-m

nN960r/mm

最大转矩为

Tm=1.6TN=1.6x44.77/V-m=71.63/V-m

设在电压为额定电压的300V时，最大转矩为^

Tm

Tm

300K2

Tm=Tm71.63/V,mx=44.64N-m<44.77/V•m

380K

因此不能带动额定负载运行。

项目三课后习题

一、选择题

123456

AADBBB

二、判断题

12345678910

XqXqqqXXqq

111213141516

NXXq7X

三、填空题

1、电源频率

2、IGBT

3、电压、频率

4、交-交、交-直-交、PWM、PAM、通用

5、恒转矩

6、电压补偿

7、SPWM

8、面板(PU)运行模式、外部运行模式、组合运行模式、通信运行模式

9、频率跳变

10、漏型、源型

11、Pr.79

四、简答题

1.变频调速的优势是什么？

答：1、调速效率高，属于高效调速方式。2、调速范围宽，并在整个调速范围

内具有高的调速效率。3、机械特性较硬。4、电机启动、调整控制性好。5、节

能。

2.变频是如何分类的？

答：1、按变换环节可以分为交一交变频器和交一直一交变频器。2、交一直一交

变频器中间直流环节的储能元件可分为电流型变频器和电压型变频器。3、按输

入电源相数可分为单进三出变频器和三进三出变频器。4、按输出电压的调制方

式可将变频器分为脉幅调制(PAM)方式变频器和脉宽调制(PWM)方式变频

器。5、根据变频控制方式的不同，变频器大致可以分为4类：V/F控制、转差频

率控制、直接转矩控制和矢量控制。6、变频器按供电电压可分为低压变频器、

中压变频器和高压变频器，按输出功率大小可分为小功率变频器、中功率变频器

和大功率变频器。7、按功能用途分类为地铁机车用变频器、空调用变频器、轧

机同步电动机用变频器、电梯专用变频器等。

3.变频器的控制方式有哪些？

答：1)V/F控制

V/F控制也称为转矩提升，通用型变频器多采用这种控制方式。其原理是在

保证电动机的磁通不变的情况下，调速时按比例同时改变电源电压和电源频率。

2)转差频率控制

转差频率控制是在V/F控制的基础上所做的改进，其原理是测量电动机实

际转速并计算出对应的电源频率，根据预期转矩来调节变频器输出频率，最后获

得电动机输出预期转矩。

3）直接转矩控制

直接转矩控制可以理解为简单地通过电机定子的电流和电压来计算电动机

的磁通和转矩，实现对磁通和转矩的直接控制。控制转矩后，也可以控制电动机

的速度。

4）矢量控制

矢量控制理念是受直流电动机调速方式的启发而形成的，通过分析交流电动

机的等效电路，利用坐标变换思想使交流电动机具有与直流电动机相似的控制性

能。

4.什么是跳变频率？为什么要设定跳变频率？

答：变频器的频率跳变功能使设备不在某些速度下运行。主要是在工业生产中，

为了防止设备共振。

项目四课后习题

1.什么是脉振磁场？它是如何产生的？

答：电流在正半周期及负半周期之间不断交替变化，产生的磁场及方向也在不断

变化，但磁场的轴线沿纵轴固定不变，这样的磁场称为脉振磁场。

2.简述单相异步电动机的分类。

答：单相异步电动机按分相和运行方式不同可分为电阻分相式单相异步电动机、

电容分相式单相异步电动机和罩极式单相异步电动机。

3.简述单相异步电动机的调速方法。

答：1）变极调速

利用单相异步电动机的转速与磁极对数成正比的关系，将绕组中线圈组的连

接方式改变，使电动机的磁极对数发生变化，即可改变转速。

2）调压调速

调压调速是通过改变电动机的电源电压来实现调速。由于受绕组绝缘耐压的

限制，电动机的电压只能从额定电压向下调，转速也只能随电压的降低而降低。

因为电磁转矩与电源电压的平方成正比，所以电动机电压下降的同时，电磁转矩

也下降。调压调速适用于风机、泵类等设备的调速。常用的调压调速方法包括串

电抗器调速、自耦变压器调速、串电容调速、绕组抽头法调速。

项目五课后习题

一、选择题

12345678910

CADCBACDDAC

1112131415161718

BCCCBBDD

二、判断题

12345678910

XN7XXNXXXX

111213141516171819

XX

三、填空题

1.电磁感应

2.下降

3.电流

4•电枢回路串电阻

5.主磁极铁心、励磁绕组

6.并励

7.飞车

8.电、机械

9.机械、电

10.理想空载转速

11.正比

四、简答题

1.什么是电枢反应？有何影响？

答：直流电机在负载时，前极尖处的磁场被加强，后极尖处的磁场被削弱，气隙

磁场发生了畸变，电枢磁场对励磁磁场产生的影响称为电枢反应。

电枢反应的特点如下：

（1）气隙磁场畸变。

（2）物理中性线移动。

（3）去磁现象。

（4）换向难度增大。

2.直流电动机有哪几种调速方式？

答：他励直流电动机有3种调速方法：电枢回路串电阻调速、降低电枢电压调速

和减弱磁通调速。

五、计算题

1.已知某直流发电机的额定功率PN=10kW,额定电压UN=230V,额定效率〃N=80%,

求它的额定电流及额定负载时的输入功率。

解：额定电流

PN10kWX1000

M==54.35/cW

UNDN2307x0.8

额定负载时的输入功率

IQkW

P=12.5kW

VN0.8

2.他励直流电动机，PN=10kW,UN=220V,/N=53A,〃N=1500r/min,Aa=0.4Q。求

（1）额定运行时的电磁转矩、输出转矩和空载转矩；（2）理想空载转速和实际

空载转速；（3）半载时的转速。

解：（1）电磁转矩

Ea=UN-INRa=220V-53AX0.4Q=198.87

Pem=EaIN=198.87x53A=10536.4"

Pem10536.4W

Tem=9.55—=9.55x—————=67.08/V-m

nN1500r/min

输出转矩

PN10kW

TN=9550—=9550x—————=63.67N•m

“nN1500r/min

空载转矩

TO=Tem—TN=67.08/V•m—63.67N-m=3.41/V■m

(2)理想空载转速

UN-IR220V-53Ax0.4C

0e①N=Na=0.133

nN1500r/min

UN2207

n°=Ce①N=0.133=1654.14r/min

实际空载转速

G①N=9.55Ce①N=1-27

R,a22070.4。

UN___Urp_———————————x3.41N•m=1646.06r/min

=Ce中N—Ce*0=0.1330.133x1.27/

（3）半载时的转速

RaTN

n=n0—才一入了,—=1654.15r/min—75.39r/min=1578.76r/min

CeCT^>N