221513111《電機(jī)與拖動(dòng)》（吳立波）703-0習(xí)題答案

電機(jī)與拖動(dòng)電機(jī)與拖動(dòng)習(xí)題答案習(xí)題答案PAGE12PAGE12PAGE13PAGE13《電機(jī)與拖動(dòng)》（第2版）

習(xí)題答案

項(xiàng)目一一、填空題（1）轉(zhuǎn)移；頻率。（2）芯式；殼式。（3）接交流電源；開(kāi)路。（4）14.7。（5）6。（6）短路電壓百分值、銅損和短路阻抗。（7）中性點(diǎn)；接電源或負(fù)載。（8）。二、簡(jiǎn)答題（1）在同輸電功率的情況下，電壓越高電流就越小，這樣高壓輸電就能減少輸電時(shí)的電流從而降低因電流產(chǎn)生的熱損耗和降低遠(yuǎn)距離輸電的材料成本。（2）變壓器空載試驗(yàn)的目的是確定變壓器的變壓比、鐵損耗和勵(lì)磁阻抗。（3）與電源電壓、負(fù)載大小、負(fù)載性質(zhì)均有關(guān)。（4）各變壓器的原、副邊額定電壓對(duì)應(yīng)相等，即變壓比相等；各變壓器的連接組別必須相同。（5）短路狀態(tài)，防止過(guò)大的開(kāi)路電壓損壞電流互感器。二次繞組一端及鐵心必須牢固接地，以防止繞組絕緣損傷時(shí)被測(cè)電路的高電壓串入副邊而危及人身安全。三、計(jì)算題（1）

（2）額定電流為：負(fù)載阻抗：負(fù)載端電壓：變壓器的電壓變化率：項(xiàng)目二一、填空題（1）主磁通；主極鐵芯；主極繞組。（2）電刷和刷握；刷桿；刷桿座；壓力彈簧；銅絲辮。（3）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；電流。（4）他勵(lì)；并勵(lì)；串勵(lì)；復(fù)勵(lì)。（5）輸出功率。二、簡(jiǎn)答題（1）直流發(fā)電機(jī)工作的理論基礎(chǔ)是通電導(dǎo)體在周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)和在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。直流發(fā)電機(jī)在原動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，電樞上的導(dǎo)體切割磁力線產(chǎn)生交變的電動(dòng)勢(shì)，再通過(guò)換向器的整流作用，在電刷間獲得直流電壓輸出，從而實(shí)現(xiàn)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成直流電能的目的。（2）直流電機(jī)在運(yùn)行中，電樞繞組元件經(jīng)過(guò)電刷時(shí)，從一條支路進(jìn)入另一條支路，該元件中的電流方向也發(fā)生了改變，這個(gè)過(guò)程稱為換向。正確安裝換向極、合理選擇電刷可以改善換向。（3）他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)工作特性的求取條件：在，勵(lì)磁電流，電樞回路不串聯(lián)電阻時(shí)。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n、電磁轉(zhuǎn)矩和效率分別與輸出功率之間的關(guān)系曲線。三、計(jì)算題（1）①額定輸入功率為：；效率：②電磁功率：QUOTEP=PN+p0③額定輸出轉(zhuǎn)矩：（2）①額定輸出轉(zhuǎn)矩：②電磁功率為：額定電磁轉(zhuǎn)矩：③根據(jù)得

理想空載轉(zhuǎn)速：項(xiàng)目三一、填空題（1）直接；降壓；電樞串電阻。（2）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；10～20。（3）電樞電路串電阻調(diào)速；弱磁調(diào)速；降壓調(diào)速。（4）升高。二、簡(jiǎn)答題（1）常見(jiàn)的生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載類型及特點(diǎn)：恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載：特點(diǎn)是轉(zhuǎn)矩大小恒定不變；恒功率負(fù)載：特點(diǎn)是負(fù)載功率大小恒定不變；通風(fēng)機(jī)型負(fù)載：特點(diǎn)是轉(zhuǎn)矩大小與轉(zhuǎn)速的平方成正比。（2）為滿足性能需要人為改變電動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)的機(jī)械特性叫人為機(jī)械特性。三種人為機(jī)械特性曲線如圖3-1、圖3-2、圖3-3所示。圖3-1電樞電路串電阻時(shí)的人為機(jī)械特性圖3-2改變電樞電壓時(shí)的人為機(jī)械特性圖3-3減弱磁通時(shí)的人為機(jī)械特性三、計(jì)算題（1）①估算Ra：由式，此處取系數(shù)0.67，則計(jì)算：理想空載點(diǎn)：額定工作點(diǎn)：在坐標(biāo)圖中連接額定點(diǎn)和理想空載點(diǎn)，即得到固有特性曲線。②當(dāng)電樞回路串入電阻時(shí)，理想空載點(diǎn)仍然為，當(dāng)Tem=TN時(shí)，即Ia=53.4A時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為③當(dāng)電源電壓降至0.5UN=110V時(shí)，理想空載點(diǎn)與電壓成正比變化，所以當(dāng)Tem=TN時(shí)，即Ia=53.4A時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為其特性為通過(guò)（0，833）和（67.32，667）兩點(diǎn)的直線。④當(dāng)磁通減弱至30%N時(shí)，理想空載轉(zhuǎn)速將升高當(dāng)Tem=TN時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為：其人為特性為通過(guò)（0，5555）和（67.32，3707）兩點(diǎn)的直線。（2）①由上題可知：額定電磁轉(zhuǎn)矩：輸出轉(zhuǎn)矩：空載轉(zhuǎn)矩：②理想空載轉(zhuǎn)速：實(shí)際空載轉(zhuǎn)速：而③④當(dāng)n=1600r/min時(shí)的轉(zhuǎn)矩為：則：

對(duì)應(yīng)的電樞電流為：

（3）①

倍數(shù)為

②將啟動(dòng)電流限制到，應(yīng)串入的電阻為項(xiàng)目四一、填空題（1）三相籠式；三相繞線式。（2）定子繞組；三相交流電。（3）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)；相序。（4）70%～80%。（5）0.1～0.2；額定負(fù)載。二、簡(jiǎn)答題（1）三相籠型異步電動(dòng)機(jī)主要由定子部分和轉(zhuǎn)子部分組成。定子部分包括機(jī)座、定子鐵芯、定子繞組和端蓋，主要用來(lái)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子部分主要由轉(zhuǎn)子鐵芯和轉(zhuǎn)子繞組構(gòu)成，是電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)部件。（2）三相異步電動(dòng)機(jī)的3個(gè)繞組是相互獨(dú)立的，每個(gè)繞組為一相，在空間上相差120°，結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱。（3）銅排結(jié)構(gòu)和鑄鋁結(jié)構(gòu)。導(dǎo)電條做成斜的是為了使電機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)電條在任何一個(gè)位置都能切割磁力線，從而在整周內(nèi)都有一樣大小的轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)轉(zhuǎn)速均勻。（4）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速由磁極對(duì)數(shù)和頻率決定。只要定子三相繞組通入對(duì)稱三相交流電流即可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，但轉(zhuǎn)子開(kāi)路時(shí)轉(zhuǎn)子電路沒(méi)有電流，轉(zhuǎn)子不受力，不轉(zhuǎn)動(dòng)。（5）轉(zhuǎn)子電路中的電動(dòng)勢(shì)大小與轉(zhuǎn)差率成正比，頻率與轉(zhuǎn)差率成正比，感抗大小與轉(zhuǎn)差率成正比，轉(zhuǎn)子電流和功率因數(shù)隨s的增大而減小。當(dāng)時(shí)：當(dāng)時(shí)：三、計(jì)算題（1）（2）（3）三角形聯(lián)結(jié)時(shí)項(xiàng)目五一、填空題（1）理想空載點(diǎn)；啟動(dòng)點(diǎn)；臨界運(yùn)行點(diǎn)；額定運(yùn)行點(diǎn)（2）減小。（3）變極調(diào)速變頻調(diào)速；變轉(zhuǎn)差率調(diào)速。（4）大。（5）能平滑調(diào)速調(diào)速范圍廣效率高。二、簡(jiǎn)答題（1）特點(diǎn)是在相同的啟動(dòng)電壓下，自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)比Y/D降壓?jiǎn)?dòng)向電源吸取的電流要小。（2）頻敏變阻器是由厚鋼板疊成鐵芯并在鐵芯柱上繞有線圈的電抗器。它是一個(gè)鐵損耗很大的三相電抗器，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始啟動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速很低，轉(zhuǎn)子頻率較高，頻敏變阻器的鐵損耗很大，限制了啟動(dòng)電流，增大了啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增大，轉(zhuǎn)子電流頻率減小，相當(dāng)于啟動(dòng)過(guò)程中電阻無(wú)級(jí)切除。當(dāng)轉(zhuǎn)子增大到接近于穩(wěn)定值時(shí)，頻敏變阻器短接，啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束。（3）在電源頻率不變的條件下，改變電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)p，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速就會(huì)發(fā)生變化，從而改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。若磁極對(duì)數(shù)減少一半，同步轉(zhuǎn)速就提高一倍，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速也幾乎提高一倍。通常用改變定子繞組的接法來(lái)改變磁極對(duì)數(shù)，這種電動(dòng)機(jī)稱為雙速或多速電動(dòng)機(jī)。其轉(zhuǎn)子均采用籠式轉(zhuǎn)子，因?yàn)槠涓袘?yīng)的磁極對(duì)數(shù)能自動(dòng)與定子相適應(yīng)。（4）電源兩相反接的反接制動(dòng)其制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，制動(dòng)速度快，需要入較大傳的制動(dòng)電阻，適用于要求快速制動(dòng)的地方。倒拉反接制動(dòng)可獲得穩(wěn)定下放速度，適用于低速下放位能性負(fù)載。三、計(jì)算題（1）①②實(shí)用表達(dá)式為：額定點(diǎn)：；理想空載點(diǎn)：；臨界點(diǎn)：；啟動(dòng)點(diǎn)：；（2）①②③④額定點(diǎn)：；理想空載點(diǎn)：；臨界點(diǎn)：；啟動(dòng)點(diǎn)：；項(xiàng)目六一、填空題（1）。（2）不變；電流。（3）電阻分相單相異步電動(dòng)機(jī)；電容分相單相異步電動(dòng)機(jī)；罩極式單相異步電動(dòng)機(jī)。（4）改變繞組主磁通調(diào)速；改變電動(dòng)機(jī)端電壓調(diào)速。二、簡(jiǎn)答題（1）當(dāng)時(shí)，，繞組內(nèi)無(wú)電流；為正，電流從Z相繞組的首端端流入，從末端端流出。合成的磁場(chǎng)即為產(chǎn)生的磁場(chǎng)。當(dāng)時(shí)，，繞組內(nèi)無(wú)電流；為正，電流從U相繞組的首端端流入，從末端端流出。合成的磁場(chǎng)即為產(chǎn)生的磁場(chǎng)。可見(jiàn)，此時(shí)磁場(chǎng)已經(jīng)轉(zhuǎn)過(guò)。用同樣的方法可以得出：當(dāng)時(shí)，磁場(chǎng)較最初已經(jīng)轉(zhuǎn)過(guò)；當(dāng)時(shí)，磁場(chǎng)較最初已經(jīng)轉(zhuǎn)過(guò)；當(dāng)時(shí)，磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過(guò)，如此循環(huán)便形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。（2）單相異步電動(dòng)機(jī)主要包括定子和轉(zhuǎn)子兩大部分。定子部分用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，主要包含機(jī)座、定子鐵芯、定子繞組和端蓋等部件。轉(zhuǎn)子部分由轉(zhuǎn)子鐵芯和轉(zhuǎn)子繞組構(gòu)成。（3）將電源接通后，電阻分相單相異步電動(dòng)機(jī)便開(kāi)始啟動(dòng)，待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的70%～80%時(shí)，啟動(dòng)完畢，電動(dòng)機(jī)通過(guò)離心開(kāi)關(guān)S將啟動(dòng)繞組和啟動(dòng)電阻從電源上切除，由此進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)，這就是電阻分相單相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程。（4）接通電源后，運(yùn)行繞組電路呈感性，運(yùn)行繞組中電流的相位滯后于電源電壓u，相位角為；在啟動(dòng)繞組電路，由于啟動(dòng)電容C的串入，使得電路的容抗大于感抗，電路呈容性，啟動(dòng)繞組電流的相位超前于電源電壓u，相位角為，因此和之間出現(xiàn)了相位差。選擇合適的啟動(dòng)電容即可使，從而實(shí)現(xiàn)單相異步電動(dòng)機(jī)的自行啟動(dòng)。（5）將電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行繞組和啟動(dòng)繞組并聯(lián)后，再與一個(gè)帶有抽頭的電抗器串聯(lián)在電源上，電抗器起到降壓的作用。通過(guò)調(diào)節(jié)電抗器的抽頭，可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。當(dāng)開(kāi)關(guān)S在高速擋時(shí)，電動(dòng)機(jī)直接接在電源上，電動(dòng)機(jī)全壓運(yùn)行，轉(zhuǎn)速最高；當(dāng)開(kāi)關(guān)S在低速或中速擋時(shí)，電動(dòng)機(jī)通過(guò)電抗器（或部分電抗器）接在電源上，電動(dòng)機(jī)輸入電壓減小，轉(zhuǎn)速減小。（6）在勵(lì)磁電流從零增大時(shí)，勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁通是逐漸增大的，整個(gè)磁極的磁通分布不均勻。在被短路環(huán)罩住的那一部分，短路環(huán)會(huì)因磁場(chǎng)中磁通量的增大而產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁通要阻礙原磁通的變化，從而削弱了原磁場(chǎng)，使這部分合成磁通較疏；在未被短路環(huán)罩住的部分，磁通較密。項(xiàng)目七一、填空題（1）旋轉(zhuǎn)磁極式；旋轉(zhuǎn)電樞式。（2）同步發(fā)電機(jī)；同步電動(dòng)機(jī)。（3）功率因數(shù)。（4）通入直流電。二、簡(jiǎn)答題（1）轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速相同，沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。（2）同步電動(dòng)機(jī)不能自行啟動(dòng)。因?yàn)橥诫妱?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子由于慣性作用使得旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過(guò)一周時(shí)，轉(zhuǎn)子受到的平均轉(zhuǎn)矩為0，所以不能自行啟動(dòng)。（3）輔助電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)法，異步啟動(dòng)法，調(diào)頻啟動(dòng)法。三、計(jì)算題多臺(tái)異步電機(jī)總的視在功率S為因?yàn)?，所以，多臺(tái)異步電機(jī)總的無(wú)功功率Q為因?yàn)?，所以，補(bǔ)償無(wú)功功率為因?yàn)椋?，故同步電機(jī)的視在功率為同步電機(jī)的有功功率為項(xiàng)目八一、填空題（1）角位移；線位移。（2）角位移；角速度。（3）90°；勵(lì)磁繞組；控制繞組。（4）幅值控制；相位控制；幅相控制。（5）輸入的機(jī)械轉(zhuǎn)速；電壓信號(hào)。二、簡(jiǎn)答題（1）拍即通電狀態(tài)循環(huán)一周需要改變的次數(shù)。三相單三拍運(yùn)行方式：通電狀態(tài)循環(huán)一周需要改變?nèi)?，每次只有單?dú)一相控制繞組通電。（2）傳統(tǒng)直流伺服電動(dòng)機(jī)的基本工作原理與普通直流電動(dòng)機(jī)完全相同，依靠電樞電流與氣隙磁通的作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，是伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。通常采用電樞控制方式，即在保持勵(lì)磁電壓不變的條件下，通過(guò)改變電樞電壓來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。電樞電壓越小，轉(zhuǎn)速越低；電樞電壓為0時(shí)電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。由于電樞電壓為0時(shí)電樞電流也為0，電動(dòng)機(jī)不產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，不會(huì)出現(xiàn)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象。（3）在沒(méi)有控制電壓時(shí)，氣隙中只有勵(lì)磁繞組產(chǎn)生的脈動(dòng)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子上沒(méi)有啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩而靜止不動(dòng)。當(dāng)有控制電壓且控制繞組電流和勵(lì)磁繞組電流相位不相同時(shí)，則在氣隙中產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向旋轉(zhuǎn)?？刂菩盘?hào)消失后，電動(dòng)機(jī)沒(méi)有立即停止的現(xiàn)象稱為“自轉(zhuǎn)”。交流同服電動(dòng)機(jī)主要從兩方面克服“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象。首先把轉(zhuǎn)子做得細(xì)面長(zhǎng)，減小轉(zhuǎn)動(dòng)量。其次把轉(zhuǎn)子導(dǎo)體電阻做得足夠大，當(dāng)控制信號(hào)消失時(shí)，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生足夠的能耗制動(dòng)轉(zhuǎn)矩而迅速停止。（4）①直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的工作原理和直流發(fā)電機(jī)相同，在恒定磁場(chǎng)中，當(dāng)發(fā)電機(jī)以轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)時(shí)，電刷兩端產(chǎn)生的空載感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)速n成正比，電動(dòng)勢(shì)的極性與轉(zhuǎn)速的方向有關(guān)。由于空載時(shí)電樞電流為零，直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓就是空載感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，，因而輸出電壓與轉(zhuǎn)速成正比。②空心杯轉(zhuǎn)子異步測(cè)速發(fā)電機(jī)定子上有兩個(gè)在空間上互差90°電角度的繞組，一為勵(lì)磁繞組，另一為輸出繞組。當(dāng)定子勵(lì)磁繞組外接頻率為f的恒壓交流電源u，勵(lì)磁繞組中有電流i流過(guò)，在直軸上產(chǎn)生以頻率f脈振的磁通。在轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)，脈振磁通在空心杯轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出變壓器電勢(shì)（空心杯轉(zhuǎn)子可以看成有無(wú)數(shù)根導(dǎo)條的籠式轉(zhuǎn)子，相當(dāng)于變壓器短路時(shí)的二次繞組，而勵(lì)磁繞組相當(dāng)于變壓器的一次繞組），產(chǎn)生的磁場(chǎng)是與勵(lì)磁電源同頻率的脈振磁場(chǎng)，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子切割直軸磁通，在杯型轉(zhuǎn)子中感應(yīng)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電勢(shì)，其大小正比于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，并以勵(lì)磁磁場(chǎng)的脈振頻率交變，又因空心杯轉(zhuǎn)子相當(dāng)于短路繞組，故旋轉(zhuǎn)電勢(shì)在杯型轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生交流短路電流，若忽視杯型轉(zhuǎn)子的漏抗的影響，那么此短路電流所產(chǎn)生的脈振磁通在空間位置上與輸出繞組的軸線一致，因此轉(zhuǎn)子脈振磁場(chǎng)與輸出繞組相交鏈而產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。輸出繞組感應(yīng)產(chǎn)生的電勢(shì)實(shí)際就是交流異步測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出的空載電壓，其大小正比于轉(zhuǎn)速，其頻率為勵(lì)磁電源的頻率。項(xiàng)目九一、填空題（1）防護(hù)方式；絕緣等級(jí)。（2）開(kāi)啟式；防護(hù)式；封閉式；防爆式。（3）負(fù)載功率。（4）低速；較小。二、簡(jiǎn)答題（1）工作時(shí)間短，在工作時(shí)間內(nèi)，電動(dòng)機(jī)的溫升達(dá)不到穩(wěn)定溫升，停歇時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng)，在工作停歇內(nèi)，電動(dòng)機(jī)的溫升可以降到0，其溫度和周圍介質(zhì)溫度相同，短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)對(duì)應(yīng)的額定負(fù)載時(shí)，不允許連續(xù)運(yùn)行。（2）電動(dòng)機(jī)的工作時(shí)間和停歇時(shí)間相互交替，兩段時(shí)間都較短，在工作時(shí)間內(nèi)，電動(dòng)機(jī)溫升達(dá)不到穩(wěn)定溫升，停歇時(shí)間內(nèi)電動(dòng)機(jī)溫升也降不到零，這樣，經(jīng)過(guò)一個(gè)周期時(shí)間溫升有所上升。經(jīng)過(guò)若干個(gè)周期后，溫升在最高溫升和最低溫升之間波動(dòng)，達(dá)到周期性變化的穩(wěn)定