電機(jī)及電力拖動(dòng)課后習(xí)題答案

《電機(jī)與拖動(dòng)根底》課后習(xí)題

第一章習(xí)題答案

1.直流電機(jī)有哪些主要部件？各用什么材料制成？起什么作用？

答：主要部件：(I)定子局部：主磁極，換向極，機(jī)座，電刷裝置。

(2)轉(zhuǎn)子局部：電樞鐵心，電樞繞組，換向器。

直流電機(jī)的主磁極一般采用電磁鐵，包括主極鐵心和套在鐵心上主極繞組(勵(lì)磁繞組)主

磁極的作用是建立主磁通。

換向極也是由鐵心和套在上面的換向繞組構(gòu)成，作用是用來(lái)改善換向。機(jī)座通常采用

鑄鋼件或用鋼板卷焊而成，作用兩個(gè)：一是用來(lái)固定主磁極，換向極和端蓋，并借助底腳

將電機(jī)固定在機(jī)座上；另一個(gè)作用是構(gòu)成電機(jī)磁路的一局部。

電刷裝置由電刷、刷握、刷桿、刷桿座和匯流條等組成，作用是把轉(zhuǎn)動(dòng)的電樞與外電

路相連接，并通過(guò)與換向器的配合，在電刷兩端獲得直流電壓。

電樞鐵心一般用原0.5mm的涂有絕緣漆的硅鋼片沖片疊加而成。有兩個(gè)作用，一是作

為磁的通路，一是用來(lái)嵌放電樞繞組。

電樞繞組是用帶有絕緣的圓形或矩形截面的導(dǎo)線(xiàn)繞成的線(xiàn)圈按一定的規(guī)律聯(lián)接而成，

作用是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和通過(guò)電流，使電機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量裝換，是直流電機(jī)的主要電路局部。

換向器是由許多帶有鳩尾的梯形銅片組成的一個(gè)圓筒，它和電刷裝置配合，在電刷兩

端獲得直流電壓。

2.一直流電動(dòng)機(jī)，PN=13kw,UN=220V,nN=1500r/min,〃=0.85,求額定電流K。

解：電動(dòng)機(jī)PN=UNIN"，故州=』~==69.5A

NNUN”22I0"X"0.85

3.一直流電動(dòng)機(jī)，PN=90kw,UN=230V,nN=1450r/min,〃=0.89,求額定電流IN。

解：發(fā)電機(jī)PLUNL，故IN=M=2^391A

7.什么叫電樞反響？電樞反響的性質(zhì)與哪些因素有關(guān)？一般情況下，發(fā)電機(jī)的電樞反響性

質(zhì)是什么？對(duì)電動(dòng)機(jī)呢？

答：負(fù)載時(shí)電樞磁動(dòng)勢(shì)對(duì)主磁場(chǎng)的影響稱(chēng)為電樞反響。

電刷反響的性質(zhì)與電刷的位置有關(guān)系。

當(dāng)電刷位于幾何中性線(xiàn)上時(shí)，發(fā)電機(jī)的電樞反響性質(zhì)是交軸電樞反響，此時(shí)物理中性線(xiàn)由

幾何中性線(xiàn)順轉(zhuǎn)向移動(dòng)了一個(gè)角度，而電動(dòng)機(jī)的電樞反響也是交軸電樞反響，但物理中性

線(xiàn)由幾何中性線(xiàn)逆轉(zhuǎn)向移動(dòng)一個(gè)角度。

8.什么叫換向？為什么要換向？改善換向的方法有哪些？

答：元件從一條支路轉(zhuǎn)入另一條支路時(shí)，元件的電流將改變一次方向，這種元件中電流改

變方向的過(guò)程就稱(chēng)為''換向〃。

改善換向的目的在于消除電刷下的火花。

常用的改善換向方法有兩種：(1)裝置換向極；(2)正確選用電刷。

10.一臺(tái)4極82kw、230v、930r/min的并勵(lì)發(fā)電機(jī)，在75℃時(shí)的電樞回路電阻=0.0259Q,

勵(lì)磁繞組電阻Rrf=22.80,額定負(fù)載時(shí)勵(lì)磁回路串入調(diào)節(jié)電阻RM=3.5。，電刷壓降

2AUb=2V,鐵耗和機(jī)械損耗/%+/%=2.3kw,附力口強(qiáng)耗〃,=().()5PN。求額定負(fù)載時(shí)，發(fā)

電機(jī)的輸入功率、電磁功率、電磁轉(zhuǎn)矩和效率。

又_23()

解:勵(lì)磁電流I=8.75A

R「f+Rpf22.8+3.5

額定電流IN=曳=絲也=356.5A

N

UN230

電樞電流L=IN+1,=356.5+8.75=365.3A

電樞電動(dòng)勢(shì)Ea=UN+IaRa+2AUb=230+3653x0.0259+2=241.5V

電磁功率七=EJ=241.5x365.3=88.2kw

輸入功率R=Ln+〃。=k+PFe++Ps

=88.2+2.3+0.05x82=94.6kw

3

+*任yTPcm9.55Pcnl9.55X88.2xio……

電磁轉(zhuǎn)矩Tm==-----晅=-------------=905.7N?m

以外930

P20

效率〃=」xl00%=^~xl00%=86.7%

R94.6

11.一臺(tái)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，在額定電壓UN=220v,額定電流K=?0A的情況下運(yùn)行，75C

時(shí)的電樞電阻Ra=0.010，電刷接觸壓降2從”=2V,勵(lì)磁回路總電阻Rrf+Rpf=110。，

附力口損耗凡=0.01P、，效率77=0.85。求：（1）額定輸入功率匕;（2）額定輸出功率P?；13）

總損耗Z”；（4）電樞銅耗p”；（5）勵(lì)磁回路損耗力（6）電刷接觸損耗力而（7）附加

損耗凡；（8）機(jī)械損耗和鐵耗PQ+〃尸

解：（1）額定輸入功率R=1｝。、=220x80=17.6kw

(2)額定輸出功率R=Rz;=17.6x0.85=14.96kw

⑶總損耗Z〃=P「P2=17.6—14.96=2.64kw

(4)勵(lì)磁電流I,=UN=jg￡=2A

R,f+Rp「110

電樞電流I=k-If=8()-2=78A

2

電樞銅耗/7cua=I>a=78xO.Ol=6lw

(5)勵(lì)磁回路損耗Pf=I；(R“+RpP=22x110=440w

(6)電刷接觸損耗〃cub=【aX2AUb=78X2=156W

(7)附加損耗P,=0.01PN=0.01xP2=0.01x14960=150w

(8)機(jī)械損耗和鐵耗p氏+Pq=P,?2~Pcua_Pcub_Pcuf-Ps

=17600-14960-61-156-440-150=1833w

12.什么叫發(fā)電機(jī)外特性？他勵(lì)發(fā)電機(jī)和并勵(lì)發(fā)電機(jī)的外特性有什么不同？為什么？

答:發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性是，當(dāng)。=!^1'=1川時(shí)U=f（I）的關(guān)系曲線(xiàn)。

并發(fā)動(dòng)電機(jī)的外特性和他勵(lì)發(fā)電機(jī)的外特性有兩點(diǎn)不同：（1）并勵(lì)發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)整

TJ440

（3）理想空載轉(zhuǎn)速n=——=------=1630rpm

0C@0.27

《電機(jī)與拖動(dòng)根底》課后習(xí)題

第二章習(xí)題答案

1.什么叫單軸系統(tǒng)？什么叫多軸系統(tǒng)？為什么要把多軸系統(tǒng)折算成單軸系統(tǒng)？

答：電動(dòng)機(jī)和工作機(jī)構(gòu)直接相聯(lián)，這種系統(tǒng)稱(chēng)為單軸系統(tǒng)。

電動(dòng)機(jī)不直接和工作機(jī)為相聯(lián)接，而是通過(guò)一套傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使電動(dòng)機(jī)的角速度。傳遞

到工作機(jī)構(gòu)時(shí)，變成符合于工作機(jī)構(gòu)所需要的角速度風(fēng)，這種系統(tǒng)稱(chēng)為多軸系統(tǒng)。

因?yàn)?，研究多軸系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)情況，就必須列出每一根軸的運(yùn)動(dòng)方程式和各軸之間互相

聯(lián)系的方程式，這是相當(dāng)復(fù)雜和麻煩的。就電力系統(tǒng)而言，主要是把電動(dòng)機(jī)作為研究對(duì)象,

并不需要詳細(xì)研究每根軸的問(wèn)題。因此，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，通常都把多軸系統(tǒng)折算成等效的

單軸系統(tǒng)。

2.把多軸系統(tǒng)折算為單軸系統(tǒng)時(shí)，哪些量需要進(jìn)行折算？折算的原那么是什么？

答：需要折算的量有工作機(jī)構(gòu)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩、系統(tǒng)中各軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，、J2、……Jzo對(duì)于某

些直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的工作機(jī)構(gòu)，那么必須把進(jìn)行直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量叫及運(yùn)動(dòng)所克服的阻力F,折算到

電動(dòng)機(jī)軸上。

折算原那么是保持拖動(dòng)系統(tǒng)在折算前后，其傳送的功率和貯存的動(dòng)能不變。

3.一龍門(mén)刨床，齒輪1與電動(dòng)機(jī)直接聯(lián)接，各齒輪和工作臺(tái)的數(shù)據(jù)及圖樣見(jiàn)書(shū)上。：

切削力F”=981（）N,切削速度匕=43m/nin,傳動(dòng)效率2=0.8,齒輪6的節(jié)距為

20mm,電動(dòng)機(jī)電樞的飛輪矩為230N?m,工作臺(tái)與床身的摩擦因數(shù)為0.1.

試計(jì)算：（1）折算到電動(dòng)機(jī)軸上的系統(tǒng)總飛輪矩及負(fù)載轉(zhuǎn)矩；（2）切削時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出

功率。

解：（1）總飛輪矩GD?負(fù)載轉(zhuǎn)矩Mz

(2)切削時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出功率P

4.常見(jiàn)的生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性有哪兒種？

答：根本可歸納為三大類(lèi)：

一、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載(負(fù)載轉(zhuǎn)矩T,的大小為定值，與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩是否轉(zhuǎn)向可

分為，對(duì)抗性的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載和位能性的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載)

二、恒功率負(fù)載(負(fù)載功率Pz一定，負(fù)載轉(zhuǎn)矩T,和轉(zhuǎn)速nz成反比)

2

三、通風(fēng)機(jī)負(fù)載(負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比，Tz=kn)

5.什么叫電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性？

答：固有機(jī)械特性是指當(dāng)電動(dòng)機(jī)的工作電壓和磁通均為額定值，電樞電路中沒(méi)有串入附加

電阻時(shí)的機(jī)械特性。

人為機(jī)械特性是指人為的改變電動(dòng)機(jī)參數(shù)或電樞電壓而得到的機(jī)械特性。

6.電力拖動(dòng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件是什么？一般要求電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是向下傾斜還是向上翹

的？為什么？

答：電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的條件是：在工作點(diǎn)上，有叫成立。

dndn

一般要求電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是向下傾斜的。

因?yàn)椋蠖鄶?shù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩都是隨轉(zhuǎn)速的升高而增大或者說(shuō)保持恒值。

7.一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，銘牌數(shù)據(jù)如下：

PN=2.2kW,UN=220V,IN=12.6A,nN=15(X)r/min?求：(1)繪出固有機(jī)械特性;(2)

當(dāng)L=glN時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n；(3)當(dāng)限=1550r/min時(shí)，電樞電流I-

解：R=(_[~2)220x12.6-2200=1§01~2.4O2C取2Q

a23I；2312.62

〔2〕當(dāng)匕二3K時(shí)

n=1692-12.4x7.821=1595r/min

(3)II=1V^=220-0.13X1550=925A

3L2

8.根據(jù)題7中電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)，(1)繪出電樞串入附加電阻Rpa=20時(shí)的人為機(jī)械特性；(2)

繪出當(dāng)。=0.86時(shí)的人為機(jī)械特性；13)繪出當(dāng)電壓U=^UN時(shí)的人為機(jī)械特性；(4)分

別求出上述三種情況當(dāng)L=%時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

解：由題可知

2+2

(1)n=1692-------—T=1692—24.8T

9.55x0.132

1692124

(2)n=12Z±_2±lT=2ii5-19.375T

0.80.82

(3)n=846-12.4T

(4)I,d=IN1、,T=9.55xO.13x12.6=15.6429N-m

第一種情況:n=1692-24.8x15.64=1304.06r/nin

第二種情況：n=2115-19.375T=2115-19.375x15.6429=1811.98r/inn

第三種情況：n=846-12.4T=846-12.4x15.6429=652.06r/min

9.一臺(tái)直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，銘牌數(shù)據(jù)如下：PN=13kW,UN=220V,IN=68.6A,

nN=1500r/min，該電動(dòng)機(jī)作起重電機(jī)用，在額定負(fù)載時(shí)，試問(wèn)：(1)要求電動(dòng)機(jī)以800r/min

的速度下放重物，應(yīng)該采取什么措施？(2)要求電動(dòng)機(jī)以1800「/min的速度下放重物，應(yīng)

采取什么措施？

解：求固有機(jī)械特性

(1)n=800r/min,下放

串一個(gè)電阻

(2)能耗制動(dòng)

反接制動(dòng)-UN（

10.根據(jù)題9的電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)，起吊重物，在負(fù)載轉(zhuǎn)矩TZ=3TN時(shí)，運(yùn)行在固有特性上，現(xiàn)

用電樞反接法進(jìn)行制動(dòng)，H：（1）假設(shè)制動(dòng)開(kāi)始時(shí)的瞬時(shí)電流不大于2人，在電樞回路中應(yīng)

串入多大電阻？(2)當(dāng)轉(zhuǎn)速制動(dòng)到零時(shí)，假設(shè)不切斷電源，電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)如何?

解：由題知n=1629-1.436T,T=-T,n=1629-1.8521=1565.5476r/min

2N

I7=2IN=5+Ea=220+Q>+R=3.144Q

(1)鳳+Rp2Lp

=>Rp=3.144-0.25=2.894C

（2）反轉(zhuǎn)會(huì)超過(guò)?1629r/min

11.根據(jù)題9的電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)，起吊重物，在負(fù)載轉(zhuǎn)矩TZ=3TN時(shí)，運(yùn)行在固有特性上，現(xiàn)

用能耗制動(dòng)，問(wèn)：（1）假設(shè)制動(dòng)開(kāi)始時(shí)的瞬時(shí)電流不大于2人，制動(dòng)電阻應(yīng)為多大？（2）

假設(shè)轉(zhuǎn)速制動(dòng)到零時(shí)，不采取其他措施，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)如何？

解：（1）由前幾題知：n=1565.476r/min

（2）不采用措施反轉(zhuǎn)到另一個(gè)轉(zhuǎn)速

12.電動(dòng)機(jī)的調(diào)速和轉(zhuǎn)速變化有何區(qū)別？在同一條機(jī)械特性上，為什么轉(zhuǎn)矩越大轉(zhuǎn)速越低？

答：調(diào)速是為了生產(chǎn)需要而人為的對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行的一種控制，它和電動(dòng)機(jī)的負(fù)載變化

時(shí)而引起的轉(zhuǎn)速變化是兩個(gè)不同的概念。調(diào)速需要人為的改變電氣參數(shù)，而負(fù)載變化所引

起的轉(zhuǎn)速變化那么是自動(dòng)進(jìn)行的，這時(shí)電氣參數(shù)不變。

JTDID

由公式［1=區(qū)一JT可知，在同一條機(jī)械特性上，轉(zhuǎn)矩T越大轉(zhuǎn)速n越小。

C/9.5""

13.一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，銘牌數(shù)據(jù)如下：PN=7.5kW,UN=22OV,IN=4O.8A,

nN=15（X）r/nin,Ra=0.36Q,設(shè)軸上負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tz=0.8丁人,時(shí)，求：（1）在固有特性上工作

時(shí)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n；⑵假設(shè)其他條件不變，當(dāng)磁通減雍到0.5久時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為什么？

解：（1）機(jī)械特性

⑵^=0.5^T=-TN

14.根據(jù)題13的電動(dòng)機(jī)，假設(shè)電樞中串入電阻Rpa=0.5C,此時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速等于多少？

解：由題知Rpa=0.5Q

15.何謂恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速？何謂恒功率調(diào)速？

答：恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速是指在調(diào)速過(guò)程中始終保持電磁轉(zhuǎn)矩不變的調(diào)速。

恒功率調(diào)速是指在調(diào)速過(guò)程中始終保持輸入的電功率不變的調(diào)速。

16.對(duì)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，應(yīng)采用何種調(diào)速方法？為什么？

答：電樞回路串電阻調(diào)速和降低電樞電壓調(diào)速。

因?yàn)檫@樣既滿(mǎn)足了負(fù)載要求，又是的電動(dòng)機(jī)得到充分利用。

17.對(duì)恒功率負(fù)載，應(yīng)采用何種調(diào)速方法？為什么？

答：弱磁調(diào)速適用于恒功率負(fù)載。

《電機(jī)與拖動(dòng)根底》課后習(xí)題

第三章習(xí)題答案

3.勵(lì)磁電抗X,”的物理意義如何？X,“大好還是小好？假設(shè)將鐵心抽出，將如何變化？

假設(shè)一次繞組匝數(shù)增加5%,而其余不變，那么X,大致如何變化？假設(shè)鐵心疊片松散，片

數(shù)缺乏，那么Xm及I。如何變化？假設(shè)鐵心硅鋼片接縫間隙較大時(shí)，對(duì)Xm及I。有何影響？

答：勵(lì)磁電抗Xm表示與主磁通相對(duì)應(yīng)的電抗，其大小和磁路飽和程度有關(guān)。

Xm越大那么空載電流越小，因此大好。

假設(shè)將鐵心抽出，磁阻將急劇增大，Xm將顯著變小。

假設(shè)一次繞組匝數(shù)增加5%,而其余不變，由Xn=wLm=wN2Am可知，X”,大致增

加10%o

假設(shè)鐵心疊片松散，片數(shù)缺乏，都將使磁阻增加，Xm下降，I。增大。

假設(shè)鐵心硅鋼片接縫間隙較大，那么I。將變大，X.下降。

4.變壓器空載運(yùn)行時(shí)，一次側(cè)加額定電壓，為什么空載電流1。很??？如果接在直流電源上,

一次側(cè)也加額定電壓，這時(shí)一次繞組的電流將有什么變化？鐵心中的磁通有什么變化？二

次繞組開(kāi)路和短路時(shí)對(duì)一次繞組中電流的大小有無(wú)影響？

答：變壓器空載運(yùn)行時(shí)，由于勵(lì)磁阻抗很大，因此即使一次側(cè)加額定電壓，空載電流I。都

很小。

假設(shè)接在直流電源上，那么一次側(cè)漏電抗和勵(lì)磁電抗都為0,此時(shí)一次繞組電流將非常

大。

鐵心中的磁通也變?yōu)楹愣ù磐?。一、二次繞組之間不存在電磁感應(yīng)作用，而次繞組開(kāi)

路和短路對(duì)一次繞組中的電流大小沒(méi)有影響。

6.一臺(tái)50Hz單相變壓器，假設(shè)接在60Hz的電網(wǎng)上運(yùn)行，額定電壓不變，問(wèn)空載電流、

鐵心損耗、漏抗、勵(lì)磁阻抗及電壓調(diào)整率有何變化？

答：由U|±E|=4.44fN@m可知，當(dāng)f由50Hz變?yōu)?0Hz時(shí)，耙將減小，空載電流下降，

鐵心損耗下降，而漏抗X,=wL,=2由L,將隨f的增大而增大，；勵(lì)磁阻抗將增大，由于Xk

增大，因此電壓調(diào)整率將變大C

7.一臺(tái)單相變壓器，額定電壓為220V/110V,如果不慎將低壓側(cè)誤接到220V電源上，變

壓器將發(fā)生什么現(xiàn)象？

答：此時(shí)變壓器的磁通將急劇增大，磁路嚴(yán)重飽和，勵(lì)磁電流非常大，鐵耗和銅耗都將顯

著增大，變壓器將過(guò)熱，同時(shí).噪聲過(guò)大，震動(dòng)明顯。

8.有一臺(tái)單相變壓器，：SN=5000kV.A,UNjUN2=35kV/6.6kV,鐵心的有效截面積

2

SR=1120cm,鐵心中最大磁通密度Bm=L45T,試求：高、低壓繞組的匝數(shù)和電壓比各

為多少？

-4

解：耙=BmSR=L45xll20xl0=1624xlO^wb

u35xlO3

N1==971匝

4.44切血4.44x50xl624x10-4

6.6x1（「

NUN2

T4二183匝

4.440m4.44x50x1624x10'

電壓比k=匹弋溜='3

9.一臺(tái)單相變壓器，額定容量為5kV.A,高、低壓繞組均有兩個(gè)匝數(shù)相同的線(xiàn)圈，高、

低壓側(cè)每個(gè)線(xiàn)圈的額定電壓分別為U()()V和110V,現(xiàn)在它們進(jìn)行不同方式的聯(lián)結(jié)。試問(wèn):

可得幾種不同的電壓比？每種聯(lián)結(jié)時(shí)的高、低壓側(cè)額定電流為多少？

答:可得四種不同的電壓比,分別是1100/110,1100/220,2200/110,2200/220；對(duì)應(yīng)的高、

低壓側(cè)額定電流分別是4.55A/45.5A,4.55A/22.7A,2.27A/45.5A,2.27A/22.7A。

10.兩臺(tái)單相變壓器，電壓為220V/110V,一次側(cè)匝數(shù)相等，但空載電流今將

兩臺(tái)變壓器一次繞組順極性串聯(lián)起來(lái)加440V電壓，問(wèn)兩臺(tái)變壓器二次側(cè)的空載電壓各為

多少?

解：根據(jù)題意，13=21?！埃琖JZ0I=lz0II

串聯(lián)后Uu=-^xl=293V,Uin=-^-xl=146.7V

.1.12

1+-1+-

22

12.有一臺(tái)三相變壓器，：SN=100kV-A,UN1/UN2=6.3kV70.4kV,聯(lián)結(jié)組為Y,ynOE

電源壓改為10kV,如果用改繞高壓繞組的方法來(lái)滿(mǎn)足電源電壓的改變，而保持低壓繞組每

相為55匝不變，那么新的高壓繞組每相匝數(shù)應(yīng)為多少？如果不改變高壓繞組匝數(shù)會(huì)產(chǎn)生什

么后果？

解：改繞后變壓器中主磁通的幅值應(yīng)保持不變。

改繞前.以,=%.,那么N1絲xN,=竺@乂55=866匝

N2%I；.-0.4/V3

改繞后M=%=那么N；』x866=1375匝

N,6地6.3電6.3

假設(shè)小改高壓繞組曲數(shù)，那么變壓器鐵心將嚴(yán)重飽和，二次側(cè)電壓也將升高，變壓器將

過(guò)熱并產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。

13.有一臺(tái)1()0()匝的鐵心線(xiàn)圈接到110V、5()Hz的交流電源上，由安培表和瓦特表的讀數(shù)

得知L=0.5A、P,=10w,把鐵心抽出后電流和功率就變?yōu)?00A和1000W。假設(shè)不計(jì)漏

磁，試求：(1)兩種情況下的參數(shù)和等效電路；(2)兩種情況下電流的無(wú)功分量和有功分

量；(3)兩種情況下磁通的最大值。

解：(1)有鐵心時(shí)Z,=—=—=22(X)Q

110.5

無(wú)鐵心時(shí)Z'=—=—=1.1。

■12100

兩種情況下都可等效為一個(gè)電阻與一個(gè)電抗元件相串聯(lián)。

pin

(2)有鐵心時(shí)COS69.=—=--------=0.182

'UJ110x0.5

電流有功分量I]Cos@=0.5x0.182=0.091A

2

電流無(wú)功分量Lsin(p、=IlA/l-cos(p}=0.49A

無(wú)鐵心時(shí)

P1(￥YY)

電流有功分量Leos%=Lx=1(X)x=90.1A

■■~U2I2110x100

電流無(wú)功分量

⑶有鐵心時(shí)E,=U,

222

無(wú)鐵心時(shí)E2=7U[-(I2R2)=V110-100=V2100=45.8V

16.一臺(tái)三相變壓器，SN=750kV-A,UN1/UN2=10000V/400V,Y,ynO聯(lián)結(jié)，在低壓

側(cè)作空載試驗(yàn)時(shí)得I0=60A,Po=38OOw,在高壓側(cè)做短路試驗(yàn)時(shí)得Uk=440V

,Pk=10900w(Ikl=IN1),室溫20C,試求：

(1)折算到高壓側(cè)的勵(lì)磁電阻和短路阻抗;

（2）短路阻抗的標(biāo)么值R：、X：、Z：；

（3）計(jì)算滿(mǎn)載及cos"=0.8（滯后）時(shí)的AU'、”及〃；

（4）計(jì)算最大效率〃max。

解：（1）UNI^=UNI/V3=10000/A/3=5774V

（2）Rk=4=2^=1.930

kI：43.42

⑶滿(mǎn)載時(shí)I：=1，cos^>2=0.8］滯后）,那么sin夕2=0.6

（4）COSQ=0.8時(shí)，產(chǎn)生最大效率時(shí)的負(fù)載系數(shù)

最大效率

17.變壓器出廠(chǎng)前要進(jìn)行“極性”試驗(yàn)，將UI、ul聯(lián)結(jié)，在U1-U2端加電壓，用電壓表測(cè)

U2-u2間電壓。設(shè)變壓器電壓220V/110V,如果Ul、ul為同名端，電壓表讀數(shù)是多少？如

Ul、ul為非同名端，那么電壓表讀數(shù)又是多少？

解：Ul、ul為同名端時(shí)，電壓表讀數(shù)是

Ul、ul為非同名端時(shí)，電壓表讀數(shù)是

19.Y,d聯(lián)結(jié)的三相變壓器中，3次諧波在三角形聯(lián)結(jié)時(shí)能形成環(huán)流，基波電動(dòng)勢(shì)能否在

三角形中形成環(huán)流？Y,y聯(lián)結(jié)的三相變壓器組中，相電動(dòng)勢(shì)中有3次諧波，線(xiàn)電壓中有無(wú)

3次諧波？為什么？

答：由于各相基波電動(dòng)勢(shì)是相互對(duì)稱(chēng)的，相位彼此互差120。，沿三角形聯(lián)結(jié)回路之和等于

0,因此不會(huì)再三角形聯(lián)結(jié)中形成環(huán)流。

Y,y聯(lián)結(jié)的三相變壓器組中，相電動(dòng)勢(shì)中有三次諧波，但在三相線(xiàn)電壓中，由于3次

諧波電動(dòng)勢(shì)相互抵消，故線(xiàn)電壓仍呈正弦波形。

20.變壓器的一、二次繞組按圖（圖略）聯(lián)結(jié)，試畫(huà)出他們的線(xiàn)電動(dòng)勢(shì)向量圖，并判明其聯(lián)

結(jié)組別。

答：(a)Y,y0(b)Y,d7(c)D,d2(d)D,d2

22.一臺(tái)Y,d聯(lián)結(jié)的三相變壓器，在一次側(cè)加額定電壓空載運(yùn)行，此時(shí)將二次側(cè)的三角

形聯(lián)結(jié)翻開(kāi)一角測(cè)量開(kāi)口處的電壓，再將三角形閉合測(cè)量電流。試問(wèn)：當(dāng)此三相變壓器是

三相變壓潛組或三相心式變壓器時(shí)，所測(cè)得的數(shù)值有無(wú)不同？為什么？

答：測(cè)得的電壓不同，而電流相同。

三相變壓器組二次側(cè)開(kāi)口時(shí)，二次側(cè)繞組中將感應(yīng)出較大的三次諧波電動(dòng)勢(shì)，測(cè)得的

開(kāi)口電壓較大；而三相心式變壓器的三次諧波磁通的磁阻很大，在二次側(cè)繞組中感應(yīng)出的

三次諧波電動(dòng)勢(shì)較小，故測(cè)得的開(kāi)口電壓也較小。

三相變壓器組二次側(cè)閉合時(shí)，兩種變壓器二次側(cè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形都接近正弦波形，三

次諧波分量都很小，此時(shí)測(cè)得的電流也很小。

23.兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行，均為Y,dll聯(lián)結(jié)，UN1/UN2=35kV/10.5kV0第一臺(tái)為

1250kVA,Z；⑴=6.5%,第二臺(tái)為2000kV?A,Z：⑴)=6%,試求：(I)總輸出為

3250kV.A時(shí)，每臺(tái)變壓器的負(fù)載為多少？(2)在兩臺(tái)變壓器均不過(guò)載情況下，并聯(lián)組的

最大輸出為多少？并聯(lián)組利用率為多少？

解：⑴區(qū)業(yè)=g

Ln》Zk⑴6.5

而I；nSNI+I；n)SNII=1250+2000I；n)=3250

聯(lián)立求解可得=0.95=1.03

SH=rn)SNII=1.03x2000=2060kV.A第二臺(tái)變壓器己過(guò)載。

(2)由于短路阻抗標(biāo)么值小的變壓器負(fù)載系數(shù)大，因此必先到達(dá)滿(mǎn)我。

7*

設(shè)R)=l,那么心=黑41：川=0.923

兩變壓器都不過(guò)載的情況下，并聯(lián)組最大輸出為

并聯(lián)組的利用率為

SNI+SNII12504-2000

《電機(jī)與拖動(dòng)根底》課后習(xí)題

第五章習(xí)題答案

1.試述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)得工作原理，為什么說(shuō)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)是一種異步電動(dòng)機(jī)？

答：感應(yīng)電動(dòng)機(jī)工作原理：異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，定子繞組接到三相電源上，轉(zhuǎn)子繞組自身

短路，由于電磁感應(yīng)的關(guān)系，在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生電流，從而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，

推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。

如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速等于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速，那么磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子之間就沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，它們之間就

不存在電磁關(guān)系，也就不能再轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生電流，也就不能產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。

所以，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子速度不可能等于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度，因此，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)是一種

異步電動(dòng)機(jī)。

2.什么叫同步轉(zhuǎn)速？它與哪些因素有關(guān)？一臺(tái)三相四極交流電動(dòng)機(jī)，試分別寫(xiě)出電源頻率

f=5()Hz與f=6()Hz時(shí)的同步轉(zhuǎn)速。

答：旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度g稱(chēng)為同步轉(zhuǎn)速。由川二刨可知，它僅與電流頻率f和電動(dòng)機(jī)

p

的極對(duì)數(shù)P有關(guān)。

對(duì)三相四極交流電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，p=2,當(dāng)f=50Hz時(shí)，n,=—=^^-=1500rpm；

P2

當(dāng)rAAUni-60f60x60

當(dāng)f=60Hz時(shí)，n(=-----=-----------=1800rpmo

P2

3.一臺(tái)三相交流電動(dòng)機(jī)，電源頻率f=50Hz,試分別寫(xiě)出當(dāng)極對(duì)數(shù)2P=2、4、6、8、10時(shí)

的同步轉(zhuǎn)速。

60f

解：由\=---可知，2P=2、4、6、8、1()時(shí)的同步轉(zhuǎn)速分另lj為3000rpm、150()rpm、lOOOrpm、

P

750rpm>600rpm。

4.何為轉(zhuǎn)差率S?通常感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的S值為多少？

答：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速\之差稱(chēng)為轉(zhuǎn)差A(yù)n；轉(zhuǎn)差與磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n1之比稱(chēng)為轉(zhuǎn)差率,

即S二」一X100%一般S=0.01~O.O5。

5.一臺(tái)三相4極感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，電源頻率f=5OHz,額定轉(zhuǎn)速小=145017min,求轉(zhuǎn)差率S。

n=60f=60x50=15()Oi.pm

解：P2

S=x100%=1500'1450x100%=3.3%

n,1500

12.一臺(tái)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)接在UN=380V、f=50Hz的電網(wǎng)上工作，定子繞組作三角形聯(lián)

結(jié)，每相電動(dòng)勢(shì)為額定電壓的92%,定子繞組的每相串聯(lián)匝數(shù)NI=312匝，繞組因數(shù)

Kwl=0.96，試求每極磁通?。

解：相電動(dòng)勢(shì)E例=92%UN=0.92x380=349.6V

而E初=4.441NMKM

E⑶349.6

故。?O.OO53wb

4.44fN,K*4.44x5()x312x0.96

《電機(jī)與拖動(dòng)根底》課后習(xí)題

第六章習(xí)題答案

1.與同容量的變壓器相比擬，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的空載電流大，還是變壓器的空載電流大？為什

么？

答：感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的空載電流大。

這是由于異步電動(dòng)機(jī)的主磁路中含有氣隙段，氣隙段得磁阻很大，從而使感應(yīng)電動(dòng)機(jī)

的空戰(zhàn)電流大。

2.感應(yīng)電動(dòng)機(jī)理想空載時(shí)，空載電流等于零嗎？為什么？

答：空載電流不等于零。

這是因?yàn)楦袘?yīng)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)必須從電網(wǎng)吸收感性無(wú)功用于建立磁場(chǎng)，因此理想空載時(shí)

空載電流也不能等于0。

3.說(shuō)明感應(yīng)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的能量傳遞過(guò)程，為什么負(fù)或增加時(shí)，定子電流和輸入功率會(huì)自

動(dòng)增加？從空載到額定負(fù)載，電動(dòng)機(jī)的主磁通有尢變化？為什么？

答：感應(yīng)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，從電網(wǎng)吸收電功率，其中一局部消耗在定子繞組銅耗和定子鐵耗

上，余下的功率以電磁感應(yīng)的形式由定子傳遞到轉(zhuǎn)子，稱(chēng)為電磁功率。電磁功率有一局部

消耗在轉(zhuǎn)子繞組的銅耗上，余下的就是使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的總機(jī)械功率?？倷C(jī)械功率減去機(jī)械損

耗和附加損耗后，才是轉(zhuǎn)子釉端輸出的機(jī)械功率。

由磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式iI=i0+（/；）可知，理想空載時(shí)，i；=o,L=i。。隨著負(fù)載增加,

轉(zhuǎn)子側(cè)電流也增大，于是定子電流的負(fù)載分量也相應(yīng)增大，因此定子電流和輸入功率會(huì)隨

著負(fù)載的增加而自動(dòng)增加。

電動(dòng)機(jī)主磁通略有減小。

電動(dòng)機(jī)從空載到額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，由于定子電壓不變的，而曾加使E1減小，所以電

機(jī)的主磁通略有減小。

6.在分析感應(yīng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，為什么要用一靜止的轉(zhuǎn)子來(lái)代替實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子？這時(shí)轉(zhuǎn)子要進(jìn)

行哪些折算？如何折算？

答：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子側(cè)的頻率和定子側(cè)的頻率不相同，它們之間不能進(jìn)行直接運(yùn)算，也

無(wú)法將定、轉(zhuǎn)子電路聯(lián)接起來(lái)。用靜止轉(zhuǎn)子代替實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子后，轉(zhuǎn)子側(cè)的頻率和定子

側(cè)頻率相同，這時(shí)可以建立異步電動(dòng)機(jī)的等效電路。

要進(jìn)行的折算有頻率折算和繞組折算。

頻率折算：轉(zhuǎn)子電路串入一附加電阻口Rr。

S

繞組折算：

E；=k,E，IZ；=k*jZ,,其中ke二N普k工kj=mNk。

e1

~k1--N,kw,mN、，

7.感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的等效電路有哪幾種？試說(shuō)明T形等效電路中各個(gè)參數(shù)的物理意義。

答：有兩種：T形等效電路和簡(jiǎn)化等效電路。

T形等效電路中各參數(shù)物理意義如下:

R,：定子繞組每相電阻，稱(chēng)為定子電阻：

X內(nèi)：與定子側(cè)漏磁通相對(duì)應(yīng)的漏電抗，稱(chēng)為定子漏電抗；

Rm：反響鐵耗的等效電阻，稱(chēng)為等效電阻；

Xm：與主磁通相對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁電抗；

R；：轉(zhuǎn)子繞組電阻折算值；

x;2：與轉(zhuǎn)子側(cè)漏磁通相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子漏電抗折算值。

8.一臺(tái)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的輸入功率為8.6kW,定子銅耗為425W、鐵耗為210W、轉(zhuǎn)差率

S=0.034,試計(jì)算電動(dòng)機(jī)的電磁功率、轉(zhuǎn)子銅耗及機(jī)械功率。

解：Pem=Pi-PR-Pcui=861X)-425-210=7965W

Pc=Pcm-/F=7965-271=7694W。

《電機(jī)與拖動(dòng)根底》課后習(xí)題

第七章習(xí)題答案

2.三相籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流一般為額定電流的4?7倍，為什么起動(dòng)轉(zhuǎn)矩只有額定轉(zhuǎn)

矩的0.8?1.2倍？

答：異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流雖然很大，但是由于起動(dòng)時(shí)cos02很小，轉(zhuǎn)子電流的有功分量就很

??；其次，由于起動(dòng)電流很大，定子繞組的漏抗壓降大，使感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)目減小，從而?！敢?/p>

減小。所以，起動(dòng)時(shí)由小，轉(zhuǎn)子電流的有功分量也小，使得起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也不大，僅為額定轉(zhuǎn)

矩的O8~1.2倍。

3.三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)能夠在低于額定電壓的情況下運(yùn)行嗎？為什么？

答：不能。

由于工“正比于U：,電壓下降時(shí)，那么電磁轉(zhuǎn)矩下降更多，會(huì)造成定、轉(zhuǎn)子電流增大，

那么定、轉(zhuǎn)子銅耗增大，且其增加的幅度遠(yuǎn)大于鐵耗減小的幅度，故效率也下降，重載時(shí)

電動(dòng)機(jī)可能停轉(zhuǎn)。假設(shè)無(wú)保護(hù)，電機(jī)繞組可能因過(guò)熱而受損。

4.繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子電路中串入起動(dòng)電阻，為什么能減小起動(dòng)電流，增大

起動(dòng)轉(zhuǎn)矩？

答：起動(dòng)時(shí)，m二/5,很明顯，轉(zhuǎn)子回路內(nèi)串電阻起動(dòng)，可減

M+?+(Xjx/

小最初起動(dòng)電流，同時(shí)，電阻增加使cos%增加；而起動(dòng)電流減小使感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1增加，0

增加，所以提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

6.深槽式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和雙籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)為什么能改善起動(dòng)性能？

答：這是由于起動(dòng)時(shí)集膚效應(yīng)的存在，使起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子電流主要集中在槽口或上籠，等效轉(zhuǎn)

子電阻比擬大，從而可以改善起動(dòng)性能。

9.一臺(tái)繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，PN=44kW,nN=1435r/min,E,N=243V,I,N=110V,設(shè)

起動(dòng)時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為T(mén)Z=0.8TN，最大允許的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩［LL"TN，切換轉(zhuǎn)矩［QMTN，試

用解析法求起動(dòng)電阻的段數(shù)和每段的電阻值。

L87T1500-1435

解：/?=Hk=N=187,SN===0.0433

TM1TNn,1500

由TN二

X

VISNI?TstIIV■0.04331.87Tj、N

可求出m=4.01,取m=5,采用5段起動(dòng)。

11.一臺(tái)繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，PN=HkW,nN=715r/min,E2N=163V,

T

I2N=4.72A,^-=1.8,負(fù)載轉(zhuǎn)矩T5=98N-m,求4級(jí)起動(dòng)時(shí)每級(jí)起動(dòng)電阻值。

TN

豺n-n750-715

解：S=—］——=------------=0.0467

Nn,750

而,9.55R9.55x1IxlO3

而TN=-----=-------------------=147Nm

nN715

Tsl2=0.97TN=142.5N-m>Tz=98N-m0能夠起動(dòng)

12.一臺(tái)三相4極的繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，f|=50Hz,轉(zhuǎn)子每相電阻=0.020,

nN=1485r/min,負(fù)載轉(zhuǎn)矩保持額定值不變，要求把轉(zhuǎn)速下降到問(wèn)轉(zhuǎn)子每相中

應(yīng)串入多大電阻?

n,-n1500-1485…

解：SN-----=----------=().()1

ni1500

串入電阻后S二竽=受鬻"二°.3

R；_(R[+RY

由于調(diào)速時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩保持不變，故

SNS

14.題5的電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)一位能負(fù)載，TZ=TN,今采用倒拉反接制動(dòng)下放負(fù)載，要求卜.放

轉(zhuǎn)速為300i7min,問(wèn)轉(zhuǎn)子每相應(yīng)串接多大電阻。

解：SN=2^=珠產(chǎn)=0.04

nI750

f-erM-iIrU,'—/—n-4-c0,-11750-(—300)..

反接制動(dòng)運(yùn)行時(shí)s=-!一=———-----=1.4

n,750

SI4

R=—R-R=—x0.022-0.022=0.748。。

rr

SN0.04

16.題5的電動(dòng)機(jī)，用以起吊重物，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)45度，重物上升1m,如要求帶額定

負(fù)載的重物以8m/min的速度上升，求轉(zhuǎn)子電路中應(yīng)串接的電阻值。

匕」=0.573

解：n=8x45=320rpm,S75°-320=

ni750

而y珠j

S0573

R=—R-R=^—x0.022-0.022=0.293。。

rr

SN0.04

17.繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)PN=17kW,nN=970r/nin,4M=2.5,E2N=230V,I2N=33A,

假設(shè)要求電動(dòng)機(jī)有最短起動(dòng)」寸間，試問(wèn)其轉(zhuǎn)子回路應(yīng)串入多大的電阻?

解：根據(jù)題意so=i,Sx=SN=——3=2299_22.=o.o3

ni1000

固有的臨界轉(zhuǎn)差率Sn,=SN(2M+J/l；?1)=0.03(2.5+J2.5Z-1)=0.144

因?yàn)?=>,而R=:**23()=0]2n

S；nR「+RzV3I2N6X33

18.電動(dòng)機(jī)的溫升、溫度及環(huán)境溫度三者之間有什么關(guān)系？電機(jī)銘牌上的溫升值得含義是

f么?

答：電動(dòng)機(jī)的溫升即使電動(dòng)機(jī)的溫度與環(huán)境溫度之差。

電機(jī)銘牌上的溫升是指所用的絕緣材料的最高容許溫度與40C之差，稱(chēng)為額定溫升。

21.電動(dòng)機(jī)的容許溫升取決于什么？假設(shè)兩臺(tái)電機(jī)的通風(fēng)冷卻條件不同，而其他條件完全

相同，它們的容許溫升是否相等？

答：電動(dòng)機(jī)的容許溫升取決于所用的絕緣材料

假設(shè)兩臺(tái)電機(jī)的通風(fēng)冷卻條件不同，而其他條件完全相同，那么它們的容許溫升也相

等。

22.同一系列中，同一規(guī)格的電機(jī)，滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí)，它