(劉振興版)《電機拖動》課后參考答案11

1、11電機與拖動參考答案2-1 （1） 切削功率: （2） 電動機輸出功率：（3） 系統(tǒng)總飛輪轉矩：（4） 電動機電磁轉矩：（5） 不切削時的電動機電磁轉矩：忽略損耗時的電動機電磁轉矩傳動機構阻轉矩：加速時電動機轉矩：2-2 （a） （b） （c） （d） （e） 2-3 (a) 穩(wěn)定 ；（b）穩(wěn)定；(c) 穩(wěn)定； (d) 穩(wěn)定； (e) 不穩(wěn)定；第三章 3-1 直流發(fā)電機通過電刷和換向器將導體中的交流電勢整流成直流輸出。如果沒有換向器輸出的將是交流電勢。3-2 直流電動機通過電刷和換向器將外部輸入直流電壓，逆變成導體中的交流電壓和電流。3-3 略3-4 電樞反映是指電樞繞組流過電流時產生的磁場

2、對主極磁場的影響。電樞反應的影響為：（1） 使氣隙磁場發(fā)生畸變，半個磁極下磁場消弱，另半個磁極下磁場加強。（2）磁路不飽和時，增加的和減弱的相同，每極磁通量不變；磁路飽和時，半個磁極下增加的磁通小于另半個磁極下減弱的磁通，每極磁通量略有減少。3-5 3-6 3-7 略3-8 當繞組為單疊形式時：每條支路并聯(lián)元件匝數(shù)=， 當繞組為單波形式時：每條支路并聯(lián)元件匝數(shù)=3-9 3-10 采用單疊繞組時：采用單波繞組時：3-11 (1) 因為，所以運行在發(fā)電機狀態(tài)；(2) (3) 3-12 略3-13 （1） （2） （3）對于并勵電動機而言，(4) (5) (6) 3-14 （1）(2) (3) 3-

3、15 (1) 第四章 4-1 直流電動機起動要求：（1）起動電流要小，一般在（1.52）in （2）起動轉矩要大，tsttl，； （3）起動設備要簡單便可靠。如果起動時直接將額定電壓加至電樞兩端，稱為直接起動。由于起動初始時，電動機因機械慣性而未能旋轉起來，轉速為零，電樞電動勢，忽略電樞回路電感的作用時，電動機的起動電流為一般電動機的電樞繞組電阻ra很小，若直接加上額定電壓起動，ist可達到額定電流的1020倍。這樣大的起動過流將導致轉向困難，換向器表面產生強烈的火花式環(huán)火；電樞繞組產生過大的電磁力，引起繞組損壞；而且產生過大的起動轉矩，對傳動機構產生強烈沖擊，可能損壞機械傳動部件。另外，過大

4、的起動電流將引起電網電壓的波動，影響同一電網上其他電氣設備的正常運行。一般直流電動機是不允許直接起動.一般直流電動機的最大允許電流為（1.52）in，為了限制過大的起動電流，由可以看出，可以采用兩種辦法：一種辦法是降低電源電壓，另一種辦法是電樞回路串電阻。4-2 速度調節(jié)是用改變電動機參數(shù)的方法，使電力拖動系統(tǒng)運行于不同的人為機械特性上，從而在相同的負載下，得到不同的運行速度。是人為的有目的行為；速度變化是由于負載的變化，使電動機在同一條機械特性上發(fā)生的轉速變化。4-3 在額定負載下，電機可能運行的最高轉速nmax與最低轉速nmin之比稱為調速范圍。用d表示，即：在同一條機械特性上，額定負載時

5、的轉速降nn與理想空載轉速n0之比稱為靜差率，用表示，即 調速范圍d與靜差率是相互制約的兩項性能指標，由圖4-4（b）可以推斷出d與之間的關系式為 4-4 電動機調速時的容許輸出是指電動機電樞電流保持額定值i=in的條件下，在調速過程中軸上所能輸出的功率和轉矩。恒轉矩調速是指在不同轉速下保持ia=in，電動機容許輸出的轉矩不變。恒功率調速是指在調速范圍內，保持ia=in，電動機容許輸出的電磁功率保持不變。如果以恒轉矩調速方式配以恒功率負載時，為確保低速時電動機的轉矩滿足要求，只有在最低速時，電動機允許輸出轉矩與負載轉矩相等；在高速運行時，電動機的轉矩就得不到充分利用。如果以恒功率調速方式配以恒

6、轉矩負載時為確保高速時電動機的轉矩仍滿足要求，只有在nmax時電動機允許輸出轉矩才等于負載轉矩；而在低速時，電動機轉矩都得不到充分利用，造成投資和運行費用的浪費。4-5 電動機制動運行的主要特點是電磁轉矩與轉速方向相反，不再從電源吸收電功率。制動運行的作用包括：快速或準確停車、限制高速。能耗、電壓反接、倒拉反轉、回饋等四種形式。4-7 4-8 (1) 直接起動時 (2) 如果需要將起動電流限制在2倍額定電流，則(3) 如果需要將起動電流限制在2倍額定電流，則4-9 4-10 4-11 4-12 4-13 4-144-15 4-16 第五章 習題答案5-1變壓器有哪些主要部件，它們的主要作用是什

7、么？答：鐵心: 構成變壓器的磁路,同時又起著器身的骨架作用。繞組: 構成變壓器的電路,它是變壓器輸入和輸出電能的電氣回路。分接開關: 變壓器為了調壓而在高壓繞組引出分接頭,分接開關用以切換分接頭,從而實現(xiàn)變壓器調壓。油箱和冷卻裝置: 油箱容納器身,盛變壓器油,兼有散熱冷卻作用。絕緣套管: 變壓器繞組引線需借助于絕緣套管與外電路連接，使帶電的繞組引線與接地的油箱絕緣。5-2變壓器鐵芯的作用是什么，為什么它要用0.35毫米厚、表面涂有絕緣漆的硅鋼片迭成？答：變壓器的鐵心構成變壓器的磁路，同時又起著器身的骨架作用。為了鐵心損耗，采用0.35mm厚、表面涂的絕緣漆的硅鋼片迭成。5-3從物理意義上說明變

8、壓器為什么能變壓，而不能變頻率？答： 變壓器原副繞組套在同一個鐵芯上, 原邊接上電源后，流過激磁電流i0， 產生勵磁磁動勢f0，在鐵芯中產生交變主磁通0, 其頻率與電源電壓的頻率相同，根據(jù)電磁感應定律，原副邊因交鏈該磁通而分別產生同頻率的感應電動勢e1和e2，且有、顯然，由于原副邊匝數(shù)不等，即n1n2，原副邊的感應電動勢也就不等，即e1e2，而繞組的電壓近似等于繞組電動勢,即u1e1、u2e2，故原副邊電壓不等，即u1u2, 但頻率相等。5-4為什么要把變壓器的磁通分成主磁通和漏磁通？它們之間有哪些主要區(qū)別？并指出空載和負載時激勵各磁通的磁動勢？答：由于磁通所經路徑不同，把磁通分成主磁通和漏磁

9、通，便于分別考慮它們各自的特性，從而把非線性問題和線性問題分別予以處理。 區(qū)別：1. 在路徑上，主磁通經過鐵心磁路閉合，而漏磁通經過非鐵磁性物質 磁路閉合。 2在數(shù)量上，主磁通約占總磁通的99%以上，而漏磁通卻不足1%。 3在性質上，主磁通磁路飽和，0與i0呈非線性關系，而漏磁通磁路不飽和，1與i1呈線性關系。 4在作用上，主磁通在二次繞組感應電動勢，接上負載就有電能輸出， 起傳遞能量的媒介作用，而漏磁通僅在本繞組感應電動勢，只起了漏抗壓降的作用。空載時，有主磁通和一次繞組漏磁通，它們均由一次側磁動勢激勵。 負載時有主磁通，一次繞組漏磁通，二次繞組漏磁通。主磁通由一次繞組和二次繞組的合成磁動勢

10、即激勵，一次繞組漏磁通由一次繞組磁動勢激勵，二次繞組漏磁通由二次繞組磁動勢激勵。5-5變壓器的空載電流的性質和作用如何？它與哪些因素有關？答：作用：變壓器空載電流的絕大部分用來供勵磁，即產生主磁通，另有很小一部分用來供給變壓器鐵心損耗，前者屬無功性質，稱為空載電流的無功分量，后者屬有功性質，稱為空載電流的有功分量。性質：由于變壓器空載電流的無功分量總是遠遠大于有功分量，故空載電流屬感性無功性質，它使電網的功率因數(shù)降低，輸送有功功率減小。大?。河纱怕窔W姆定律，和磁化曲線可知，i0 的大小與主磁通0, 繞組匝數(shù)n及磁路磁阻有關。就變壓器來說，根據(jù)，可知， 因此，由電源電壓u1的大小和頻率f以及繞組

11、匝數(shù)n1來決定。根據(jù)磁阻表達式可知，與磁路結構尺寸，有關，還與導磁材料的磁導率有關。變壓器鐵芯是鐵磁材料，隨磁路飽和程度的增加而減小，因此隨磁路飽和程度的增加而增大。綜上，變壓器空載電流的大小與電源電壓的大小和頻率，繞組匝數(shù)，鐵心尺寸及磁路的飽和程度有關。5-6變壓器空載運行時，是否要從電網取得功率？這些功率屬于什么性質？起什么作用？為什么小負荷用戶使用大容量變壓器無論對電網和用戶均不利？答：要從電網取得功率，供給變壓器本身功率損耗，它轉化成熱能散逸到周圍介質中。小負荷用戶使用大容量變壓器時，在經濟技術兩方面都不合理。對電網來說，由于變壓器容量大，勵磁電流較大，而負荷小，電流負載分量小，使電網

12、功率因數(shù)降低，輸送有功功率能力下降，對用戶來說，投資增大，空載損耗也較大，變壓器效率低。5-7試述變壓器激磁電抗和漏抗的物理意義。它們分別對應什么磁通，對已制成的變壓器，它們是否是常數(shù)？答：勵磁電抗對應于主磁通，漏電抗對應于漏磁通，對于制成的變壓器，勵磁電抗不是常數(shù)，它隨磁路的飽和程度而變化，漏電抗在頻率一定時是常數(shù)。5-8變壓器空載運行時，原線圈加額定電壓，這時原線圈電阻r1很小，為什么空載電流i0不大？如將它接在同電壓（仍為額定值）的直流電源上，會如何？答： 因為存在感應電動勢e1, 根據(jù)電動勢方程：可知，盡管很小，但由于勵磁阻抗很大，所以不大.如果接直流電源，由于磁通恒定不變，繞組中不感

13、應電動勢，即，因此電壓全部降在電阻上，即有，因為很小，所以電流很大。5-9如將銘牌為60赫的變壓器，接到50赫的電網上運行，試分析對主磁通、激磁電流、鐵損、漏抗及電壓變化率有何影響？答：根據(jù)可知，電源電壓不變，從60hz降低到50hz后，頻率下降到原來的（1/1.2），主磁通將增大到原來的1.2倍，磁密也將增大到原來的1.2倍， 磁路飽和程度增加， 磁導率降低， 磁阻增大。于是，根據(jù)磁路歐姆定律可知, 產生該磁通的激磁電流必將增大。 再由討論鐵損耗的變化情況。 60hz時， 50hz時， 因為，所以鐵損耗增加了。漏電抗，因為頻率下降，所以原邊漏電抗，副邊漏電抗減小。又由電壓變化率表達式可知，電

14、壓變化率將隨，的減小而減小。5-10變壓器負載時，一、二次線圈中各有哪些電動勢或電壓降，它們產生的原因是什么？寫出它們的表達式，并寫出電動勢平衡方程？答：一次繞組有主電動勢，漏感電動勢，一次繞組電阻壓降，主電動勢由主磁通交變產生，漏感電動勢由一次繞組漏磁通交變產生。一次繞組電動勢平衡方程為；二次繞組有主電動勢，漏感電動勢，二次繞組電阻壓降，主電動勢由主磁通交變產生，漏感電動勢由二次繞組漏磁通交變產生,二次繞組電動勢平衡方程為。5-11試說明磁勢平衡的概念及其在分析變壓器中的作用。答：磁勢平衡就是在變壓器中，當副邊有電流產生時，使得整個磁勢減小，那么原邊就要增加，使，這就是磁勢平衡。 在分析變壓

15、器中，可據(jù)此從一個已知電流求出另一個電流，并知其電磁本質。5-12為什么可以把變壓器的空載損耗近似看成是鐵耗，而把短路損耗看成是銅耗？變壓器實際負載時實際的鐵耗和銅耗與空載損耗和短路損耗有無區(qū)別？為什么？答：因為空載時電流很小，在空載損耗中鐵耗占絕大多數(shù)，所以空載損耗近似看成鐵耗。 而短路時，短路電壓很低，因而磁通很小，鐵耗也很小，短路損耗中銅耗占絕大多數(shù)，所以近似把短路損耗看成銅耗。 實際負載時鐵耗和銅耗與空載時的鐵耗和銅耗有差別，因為后一個是包含有其它損耗。5-13變壓器的其它條件不變，僅將原、副邊線圈匝數(shù)變化10，試問對和的影響怎樣？如果僅將外施電壓變化10，其影響怎樣？如果僅將頻率變化

16、10，其影響又怎樣？答：因為，所以當原、副邊匝數(shù)變化10時，變化20。由于w變化10，而u不變，使變化10。又因為，磁通變化10時，由于飽和影響，變化k，所以的變化大于20。將外施電壓變化10時，也將變化10，使不變，的變化大于10。這是因為變化10，由于磁路飽和影響，變化大于10。如果將頻率變化10，所以變化10，而f變化10，則因為u不變，使變化10。同樣使的變化大于10。5-14將一臺1000匝的鐵心線圈接到110伏，50赫茲的交流電源上，由安培表的讀數(shù)得知，把鐵心抽去后電流和功率為100a和10kw。假設不計漏磁，試 求：(1) 兩種情況下的參數(shù)；(2) 磁化電流和鐵耗電流；(3) 兩

17、種情況下的相同最大值。解：（1）有鐵心時： 取出鐵心后：(2) 有鐵心時磁化電流鐵耗電流當鐵心 取出后電流的有功分量空載電流的無功分量(3) 有鐵心時線圈感應電勢根據(jù)得有鐵心時磁通的最大值韋當無鐵心時感應電勢伏所以無鐵心時磁通最大值 韋5-15有一臺單相變壓器，額定容量kva，原副邊額定電壓伏，赫茲。原副線圈的電阻及漏抗為歐，。試求：（1）折算到高壓邊的短路電阻，短路電抗及阻抗；（2）折算到低壓邊的短路電阻，短路電抗及阻抗；（3）將（1）、（2）求得的參數(shù)用標么值表示；（4）計算變壓器的短路電壓百分比及其分量，。（5）求滿載及超前等三種情況下的電壓變化率并討論計算結果。解：（1）折算到高壓邊的

18、短路阻抗 （2）折算到低壓邊的短路阻抗 (3) 所以 (4 ) 短路電壓百分值（5）當滿載，功率因數(shù)時變壓器的電壓變化率 當滯后時， 當超前時， 對于電壓變化率，當即阻性負載時電壓變化率較小，當負載為感性時，電壓變化率大，當負載為容性時，負載時的端電壓可能高于空載時的端電壓。5-16一臺單相變壓器，已知，當滯后時，副邊電流，。試求：(1) 用近似t形等效電路和簡化等效電路求，并將結果進行比較(2) 畫出折算后的矢量圖和t形等效電路。解：（1）變壓器變比k 所以 用近似t形等效電路計算時，以作參考向量 6000伏所以 6000 6300.082987.16 v 144.83+113.59184.

19、06 a故 v a用簡化等效電路計算時，仍以作參考向量 伏a所以 用兩種等效電路計算結果相差很小。u相同，i略變。（2）5-17一臺三相變壓器，原、副方額定電壓，11連接，匝電壓為14.189伏，副方額定電流。試求（1）原副方線圈匝數(shù)；（2）原線圈電流及額定容量；（3）變壓器運行在額定容量且功率因數(shù)為1、0.9（超前）和0.85（滯后）三種情況下的負載功率。解：（1）原方 副方 所以 （2）額定容量 （3）因 所以當1時1000 k w當0.9時10000.9900k w當0.85時10000.85850 kw5-18 一臺3kva，230/115伏單相變壓器，原線圈電阻，副線圈電阻，原線圈漏

20、抗，副線圈漏抗，鐵耗w，額定負載時銅耗w。求：(1) 副方功率因數(shù)為0.9（滯后）時的電壓變化率；(2) 供給3.04kw，功率因數(shù)為0.95（滯后）負載時的效率解：（1） 所以 故副方cos0.8（滯后）時電壓變化率5.524（2）供給負載3.04kw時，如不考慮電流對的影響時， 0.0280.95+0.0681 4.78此時端電壓 此時負載電流這個電流對電壓變化率的影響為所以考慮電流變化對電壓變化率的影響后電壓變化率 端電壓負載電流在這個負載時變壓器的鐵耗不變，銅耗為w所以供給3.04kw、功率因數(shù)為0.95（滯后）負載時的效率為 5-19一臺單相變壓器50kva、7200/480v、60

21、hz。其空載和短路實驗數(shù)據(jù)如下實驗名稱電壓（伏）電流（安）功率（w）電源加在空載4805.2245低壓邊短路1577615高壓邊試求：（1）短路參數(shù)及其標么值；（2）空載和滿載時的銅耗和鐵耗；（3）額定負載電流、功率因數(shù)滯后時的電壓變化率、副邊電壓及效率。（注：電壓變化率按近似公式計算）解： (1) 短路參數(shù) 其阻抗基值 所以 (2) 空載時鐵耗 w 滿載銅耗 w(3) 額定負載電流時 根據(jù)電壓變化率近似公式得此時副方電壓 所以 ww5-20單相變壓器10kva，參數(shù)：,。在額定電壓下鐵耗w，空載電流。求（1）假定原副邊漏抗折算到同一方時相等，求各參數(shù)的標厶值，并繪出t、等效電路；（2）假若副

22、邊電壓和電流均保持為額定值且功率因數(shù)（滯后）時，求原邊電流基功率因數(shù)（用等效電路解）。解：（1） 所以 等效電路如圖 （2）設，則 1.022+j0.0171.022所以 0.008-j0.0505故原邊電流 5-21一臺三相變壓器，5600kva，y/11連接，變壓器空載基短路實驗數(shù)據(jù)如下：實驗名稱線電壓（伏）線電流（安）三相功率（w）電源加在空載63007.46800低壓邊短路55032418000高壓邊求：（1）計算變壓器參數(shù)，實際值基標么值；（2）利用型等效電路，求滿載滯后時的副邊電壓基原邊電流；（3）求滿載滯后時的電壓變化率基效率。解：（1） 所以 則： 因 所以 （2）以作參考向量

23、，即，并近似認為相位與相反，故可以得到所以故 kv 故 （3） （0.32010.6+5.480.6）3.54對于第（2）個問題，由于假設與同相，如想減小這一假設造成的誤差，可對相位進行修正現(xiàn)修正后的 這樣，與arccos0.8很接近了。 5-22三相變壓器的額定值為sn1800kva，u1n/u2n6300/3150v，y，d11聯(lián)結，空載損耗p06.6kw，短路損耗pk21.2kw，求（1） 當輸出電流i2i2n，0.8時的效率；（2） 效率最大時的負載系數(shù)。解：1、 2、當pcupfe時發(fā)生、所以5-23一臺三相變壓器的銘牌數(shù)據(jù)如下，sn750kva，u1n/u2n10000/400v，

24、y，yn0聯(lián)結。低壓邊空載實驗數(shù)據(jù)為：u20400v，i2060a，p03800w。高壓邊短路實驗數(shù)據(jù)為：u1k440v，i1k43.3a，pk10900w，室溫200c，試求：（1） 變壓器的參數(shù)，并畫出等值電路；（2）當：a）額定負載0.8，（2）0.8時，計算電壓變化率、二次側電壓u2及效率。解： a 1、空載實驗：低壓方： 由短路實驗：200c時； 所以 2、 （滯后）且 v 當（超前）時： v5-24 根據(jù)圖5-35中的四臺三相變壓器繞組接線確定其聯(lián)結組號，要求畫出繞組電動勢相量圖。 圖5-35 三相變壓器繞組接線第六章參考答案6.1 交流電機電樞繞組電動勢的頻率與哪些量有關系？當交

25、流發(fā)電機轉子磁極分別為2極、4極和6極，若要求在定子導體中感應電動勢的頻率為60hz，問轉子的旋轉速度應各為多少？答：交流電機電樞繞組電動勢的頻率，與電機極對數(shù)和旋轉磁場切割導體的相對速度分別成正比。交流發(fā)電機轉子磁極分別為2極、4極和6極，若要求在定子導體中感應電動勢的頻率為60hz，轉子的旋轉速度分別為3600r/min、1800 r/min、1200 r/min。6.2 空間電角度是如何定義的？它與幾何角度的含義有什么不同？將一個圓周看成，一次定義的空間角度稱為空間電角度，它是幾何角度（也稱機械角度）的p倍。6.4 單層繞組、雙層繞組的最大并聯(lián)支路數(shù)與極對數(shù)有什么關系？單層繞組的最大并聯(lián)

26、支路數(shù)=p，雙層繞組的最大并聯(lián)支路數(shù)=2p。6.5 整距線圈的電動勢大小為10v，其他條件都不變，只把線圈改成短距，短距系數(shù)為0.966，短距線圈的電動勢應為多少伏？短距線圈的電動勢=10*0.966=9.66伏。6.6 脈振磁動勢有哪些特點？圓形旋轉磁動勢有哪些特點？脈振磁動勢的空間位置（主要表現(xiàn)在過零點和極大點）不變，磁勢的大小隨著時間的變化而變化。圓形旋轉磁動勢隨著時間的變化而在空間旋轉，在磁勢的幅值是恒定的。6.7 單相繞組流過單相交流電流與三相繞組流過三相對稱電流產生的基波磁動勢有什么不同？單相繞組流過單相交流電流產生脈振磁勢，三相繞組流過三相對稱電流產生圓形旋轉磁動勢。6.8 一臺三相交流電機，當一相繞組斷線時，將產生什么性質的磁動勢？如下圖所示，當定子繞組y形連接時，如果c相斷線，a和b相形成串聯(lián)電路連至電源，a、b相電流的時間相位差為180度，產生合成磁勢為脈振磁勢。當定子繞組y形連接時，如果b相斷線，a和c兩相繞組接在a、c兩電源上，電流相差120度，形成橢圓形旋轉磁場。 6.9 若把三相交流電機的定子繞組三相引出線中的任意兩個抽頭對調，再接到三相電源上，試分析對調前后三相合成基波磁動勢的轉向和轉速有何變化？假設對調前后三相電流相序發(fā)生了改變，三相合成基波磁動