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《机电传动控制》第五版课后习题答案

《机电传动控制》第五版课后习题答案
《机电传动控制》第五版课后习题答案

第3章直流电机的工作原理及特性

习题3.1 为什么直流电机的转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠压而成?

答案:直流电动机工作时,(1)电枢绕组中流过交变电流,它产生的磁通当然是交变的。这个(2)变化的磁通在铁芯中产生感应电流。铁芯中产生的感应电流,在(3)垂直于磁通方向的平面内环流,所以叫涡流。涡流损耗会使铁芯发热。为了减小这种涡流损耗,电枢铁芯采用彼此绝缘的硅钢片叠压而成,使涡流在狭长形的回路中,通过较小的截面,以(4)增大涡流通路上的电阻,从而起到(5)减小涡流的作用。如果没有绝缘层,会使整个电枢铁芯成为一体,涡流将增大,使铁芯发热。因此,如果没有绝缘,就起不到削减涡流的作用。

习题3.4 一台他励直流电动机在稳态下运行时,电枢反电势E =E1,如负载转矩TL =常数,外加电压和电枢电路中的电阻均不变,问减弱励磁使转速上升到新的稳定值后,电枢反电势将如何变化?是大于、小于还是等于E1?

答案:∵当电动机再次达到稳定状态后,输出转矩仍等于负载转矩,即输出转矩T =T L =常

2

00a

a

e e a

e m a

e m e e R U n I K K R U n E K n T K I n n n K K K U T K =Φ=?ΦΦ=∴

=Φ?Φ∴??=

Φ=Φ

Q Q 又

T=0

a a

U E I R =+

数。又根据公式(3.2), T =K t ФI a 。

∵励磁磁通Ф减小,T 、K t 不变。 ∴电枢电流I a 增大。

再根据公式(3.11),U =E +I a ·R a 。 ∴E=U -I a ·R a 。

又∵U 、R a 不变,I a 增大。 ∴E 减小

即减弱励磁到达稳定后,电动机反电势将小于E 1。

习题3.8 一台他励直流电动机的铭牌数据为:P N =5.5KW ,U N =110V ,I N =62A ,n N =1000r/min ,试绘出它的固有机械特性曲线。

(1)第一步,求出n 0 (2)第二步,求出(T N ,n N )

答案:根据公式(3.15),(1-1)Ra =(0.50~0.75)(N N N I U P ?

1)N

N I U

我们取Ra =0.7(N N N I U P ?

1)N

N I U

, 计算可得,Ra =0.24 Ω 再根据公式(3.16)得,(1-2) Ke ФN =(U N -I N Ra )/n N =0.095 又根据(1-3) n 0=U N /(Ke ФN ),计算可得,n 0=1158 r/min 根据公式(3.17),(2-1) T N =9.55

N

N

n P , 计算可得,T N =52.525 N ·M 根据上述参数,绘制电动机固有机械特性曲线如下:

3.10一台他励直流电动机的技术数据如下:P N =6.5KW ,U N =220V , I

N

=34.4A , n N =1500r/min , R a =0.242Ω,试计算出此电动机的如下

特性:

①固有机械特性;

②电枢附加电阻分别为3Ω和5Ω时的人为机械特性;

③电枢电压为U N /2时的人为机械特性; ④磁通φ=0.8φN 时的人为机械特性;

并绘出上述特性的图形。

①n0=U N n N/(U N-I N R a)

=220*1500/220-34.4*0.242

= 1559r/min

求出K eφ=0.1411

T N=9.55P N/n N

=9.55*6500/1500

=41.38Nm

②n=U/K eφ-(R a+R ad)T/K e K tφ2

= U/K eφ-(R a+R ad)T/9.55K e2φ2

= 1559-(0.242+R ad)41.38/9.55K e2φ2 当3Ωn=854r/min

当5Ωn=311 r/min

③n= U/K eφ-R a T/9.55K e2φ2

当U N=0.5U N时n=732 r/min

n0=U N n N/2(U N-I N R a)

=780 r/min

④n= U/0.8K eφ-R a T/9.55K e2φ20.82

当φ=0.8φ时n=1517 r/min

n0=U N/0.8K eφ

=1949 r/min

3.11为什么直流电动机直接启动时启动电流很大?

电动机在未启动前n=0,E=0,而R a很小,所以将电动机直接接入电网并施加额定电压时,启动电流将很大.I st=U N/R a

习题3.13 直流他励电动机启动时,为什么一定要先把励磁电流加上?若忘了先合励磁绕组的电源开关就把电枢电源接通,这时会产生什么现象(试从T L=0和T L=T N两种情况加以分析)?当电动机运行在额定转速下,若突然将励磁绕组断开,此时又将出现什么情况?

答案:直流他励电动机启动前必须先加励磁电流,是为了产生主磁通Ф。

若忘了先合励磁绕组的电源开关就把电枢电源接通会产生的现象是:

(1)当T L=0时

此时,虽然没有励磁电流但是电动机内部的主磁极上仍会有剩磁(T=K tФI a),当接通电枢电源时,电磁转矩不等于0,而T L=0,故电动机会转动,但是电动机转速会不断上升,最后发生“飞车”。

(2)当T L=T N时

此时,电动机内部同样由于主磁极上有剩磁,而产生电磁转矩。如果此时的电磁转矩大于负载转矩,电动机则会转动;如果此时的电磁转矩小于负载转矩,电动机则不会转动,且由于此时反电动势E等于0,因此电枢电流Ia会很大,可能会损坏电枢绕组。

当电动机运行在额定转速下,突然将励磁绕组断开,电动机主磁通Ф迅速减小,同时电枢电流会急剧增大。如果此时的电磁转矩大于负载转矩,电动机则会继续转动;如果此时的电磁转矩小于负载转矩,电动机则会慢慢减速直至停止。

习题3.15 一台直流他励电动机,其额定数据如下:P N=2.2kW,U N=U f=110V,n N=1500r/min,ηN=0.8,Ra=0.4Ω,R f=82.7Ω。

试求:1. 额定电枢电流I aN;

2. 额定励磁电流I fN;

3. 励磁功率P f ;

4. 额定转矩T N ;

5. 额定电流时的反电势;

6. 直接启动时的启动电流;

7. 如果要使启动电流不超过额定电流的2倍,求启动电阻为多少欧?此时启动转矩又

为多少?

(1) ∵ηN =

N

N N

I U P ∴I aN =

N N N U P η=110

8.02200

×=25 A (2) I fN =Uf/Rf =1.33 A

(3) P f =U N I fN =110·1.33=146.3 W (4) T N =9.55

N

N

n P =14 N ·M (5) E= U N -I aN ·Ra=100 V (6) Ist= U N /Ra=275 A (7) Ist=

Rad Ra U N +≤2I aN ,Rad ≥Ra I U

aN

N ?2=1.8Ω

∴启动电阻至少为1.8Ω

根据公式(3.16)可知,Ke Ф=(U N -I aN Ra )/n N =0.0667

又 Tst =Ist ·Kt ·Ф=9.55Ist ·Ke Ф≤9.55·2I aN Ke Ф=31.83 N ·m ∴启动转矩不会超过31.83 N ·m

第5章 交流电动机的工作原理及特性

0n n n S ?=

060/n f p

=22

29.55

P P T n

ω==22

cos t T K I φ?=22

21222

2

2

220220()()SR U SR U T K K R SX R SX ==++

图5.23 异步电动机的固有机械特性

习题5.3 有一台三相异步电动机,其n N=1470r/min,电源频率为50Hz。设在额定负载下运行,试求:

1)定子旋转磁场对定子的转速;

2)定子旋转磁场对转子的转速;

3)转子旋转磁场对转子的转速;

4)转子旋转磁场对定子的转速;

5)转子旋转磁场对定子旋转磁场的转速。

提示:转子旋转磁场在空间的转速总是等于同步转速n0,即转子旋转磁场与定子旋转磁场在空间始终保持相对静止。

答案:

1)1500 r/min

2)30 r/min

3)30 r/min

4)1500 r/min

5)0 r/min

5.4当三相异步电动机的负载增加时,为什么定子电流会随转子电流的增加而增加?

因为负载增加n减小,转子与旋转磁场间的相对转速( n0-n)增加,转子导体被磁感线切割的速度提高,于是转子的感应电动势增加,转子电流也增加,定子的感应电动势因为转子的电流增加而变大(根据变压器的工作原理),所以定子的电流也随之提高.

习题5.5 三相异步电动机带动一定的负载运行时,若电源电压降低了,此时电动机的转矩、电流及转速有无变化?如何变化?

答案:由图5.24和图5.20可知,当电源电压下降时,电动机转速降低,转子电流增加;再由式(5.27)可知,当电压下降时,电动机输出转矩先减小,但随着电动机转速的降低,输出转矩会逐渐增大,并最终等于负载转矩。

习题5.6 有一台三相异步电动机,其技术数据如下表所示。

1)线电压为380V时,三相定子绕组应如何接法?

2)求n0,p,S N,T N,T max和I st;

3)额定负载时电动机的输入功率是多少?

答案:

1)参考5.2.3节的内容可知,对于线电压为380V的三相电,该电机应接成“Y”型。

2)n0=1000 r/min;p=3;S N=0.04;T N=29.8 N·m;T st=T max=59.6 N·m;I st=46.8 A(当

电机接成“Y”型时,其线电流值取7.2A)

3)3614 W

习题5.13 线绕式异步电动机采用转子串电阻启动时,所串电阻愈大,启动转矩是否也愈大?

答案:由(5.30)可知,当转子电阻适当增大时,启动转矩会增大。但是其增大到一定值时,启动转距反而会减小。

第六章控制电机

习题6.3 有一台直流伺服电动机,电枢控制电压和励磁电压均保持不变,当负载增加时,电动机的控制电流、电磁转矩和转速如何变化?

答案:当负载增加时,电机输出转矩小于负载转矩,因此电机转速会降低。由公式n=U/Ke Φ-Ia·Ra/KeΦ,可知当电枢控制电压U和励磁不变时,n减小必然会使电枢电流Ia增加;又因为T=Kt·Φ·Ia,所以输出转矩会随着电枢电流的增大而增加,最后与负载转矩平衡。

习题6.4 有一台直流伺服电动机,当电枢控制电压U c=110V时,电枢电流I a1=0.05A,转速n1=3000r/min;加负载后I a2=1A,转速n2=1500r/min。试作出其机械特性n=f(T)。

答案:由公式n=U/KeΦ-Ia·Ra/KeΦ,得到

3000=110/ KeΦ-0.05·Ra/KeΦ

1500=110/ KeΦ-Ra/KeΦ

根据上面两式,得出KeΦ=0.0357

因此,T1=9.55KeΦ·I a1=0.017,T2=9.55KeΦ·I a2=0.341

由上面所得(0.017,3000)和(0.341,1500),即可画出对应的机械特性曲线,如图6-1所示。

0.0170.341

图6-1 机械特性曲线

习题6.6 为什么直流力矩电动机要做成扁平圆盘状结构?

直流力矩电动机的电磁转矩为T=BIaNlD/2在电枢体积相同条件下,电枢绕组的导线粗细不变,式中的BIaNl/2近似为常数,故转矩T与直径D近似成正比.电动机得直径越大力矩就越大.

空载转速n0与直径D成反比,当D越大,空载转速n0就越低。

习题6.10 一台磁阻式电磁减速同步电动机,定子齿数为46,极对数为2,电源频率为50Hz,转子齿数为50,试求电机的转速。

答案:根据公式ω=(Zr-Zs)/Zr·2πf/p,可知n=ω·60/2π=(50-46)·60/2=120r/min n0=60*50/2=1500 r/min,n=(Zr-Zs)/Zr * n0=120 r/min

习题6.13 一台直流测速发电机,已知R a=180Ω,n=3000 r/min,R L=2000Ω,U=50V,求该转速下的输出电流和空载输出电压。

答案:由公式Ua=Ce·n/(1+R a/R L),可得

50=Ce·n/(1+180/2000),由此导出Ce·n=54.5即空载输出电压等于54.5V

Ia=Ua/R L=50/2000=0.025A

第8章继电器-接触器控制系统

习题8.2 为什么交流电弧比直流电弧容易熄灭?

因为交流是成正旋变化的,当触点断开时总会有某一时刻电流为零,此时电流熄灭.而直流电一直存在,所以与交流电相比电弧不易熄灭.

8.3 若交流电器的线圈误接入同电压的直流电源,或直流电器的线圈误接入同电压的交流电源,会发生什么问题?

若交流电器的线圈误接入同电压的直流电源,会因为交流线圈的电阻太小而流过很大的电流使线圈损坏. 直流电器的线圈误接入同电压的交流电源,触点会频繁的通断,造成设备的不能正常运行。

8.6 两个相同的110V交流接触器线圈能否串联接于220V的交流电源上运行?为什么?若是直流接触器情况又如何?为什么?

两个相同的110V交流接触器线圈不能串联接于220V的交流电源上运行,因为在接通电路的瞬间,两个衔铁不能同时工作,先吸合的线圈电感就增大,感抗大线圈的端电压就大,另一个

端电压就小,时间长了,有可能把线圈烧毁.若是直流接触器,原则上来说可以,但是由于电器本身的差异性,直流接触器工作可能不正常。

8.8 电动机中的短路保护、过电流保护和长期过载(热)保护有何区别?

电动机中的短路保护是指电源线发生短路,此时电动机的电枢线圈将会流过很大的电流,为了防止电动机电枢过大的电流而损坏,短路保护电路将会在很短的时间内自动切断电源,我们将这保护动作过程称之为短路保护。

过电流保护是指当电动机发生严重过载时,保护电动机不超过最大许可电流。

电动机的短时过载是可以的,但长期过载时电动机就要发热,长期过载保护是为了防止电动机的温升超过电动机的最高绝缘温度。

8.10为什么热继电器不能做短路保护而只能作长期过载保护?而熔断器则相反,为什么?

因为热继电器的发热元件达到一定温度时才动作,如果短路而热继电器不能马上动作,这样就会造成电动机的损坏。而熔断器,电源一旦短路立即动作,切断电源。

8.15在装有电器控制的机床上,电动机由于过载而自动停车后,若立即按启动按钮则不能

开车,这可能是什么原因?

(1)有可能熔短器烧毁,使电路断电;

(2)或者是热继电器的感应部分还未降温,热继电器的触点还处于断开状态。

8.16要求三台电动机1M、2M、3M按一定顺序启动:即1M启动后,2M才能启动;2M启动

后3M才能启动;停车时则同时停。试设计此控制线路。

习题8.18试设计一台异步电动机的控制线路。要求:

①能实现启停的两地控制;②能实现点动调整;

③能实现单方向的行程保护;④要有短路和长期过载保护。

8.20试设计一台电动机的控制线路。要求能正反转并能实现能耗制动。

习题8.25 试设计一条自动运输线,有两台电动机,1M拖动运输机,2M拖动卸料机。要求:

①1M先启动后,才允许2M启动;

②2M先停止,经一段时间后1M才自动停止,且2M可以单独停止;

③两台电动机均有短路、长期过载保护。

控制电机第三版课后习题答案

第二章 1. 为什么直流发电机电枢绕组元件的电势是交变电势而电刷电势是直流电势 P25 2. 如果图2 - 1中的电枢反时针方向旋转, 试问元件电势的方向和 A 、 B 电刷的极性如何 P7 3. 为了获得最大的直流电势, 电刷应放在什么位置 的电刷放在磁极轴线上 P 9-10 4. 为什么直流测速机的转速不得超过规定的最高转速 5. 如果电刷通过换向器所连接的导体不在几何中性线上, 上, 如图2 - 29 输出特性的影响。 6. 具有16个槽, (1) (2) (3) (4) 会出现什么问题 为什么端部对称的鼓形绕组 负载电阻不能小于给定值 而在偏离几何中性线 分析在此情况下对测速机正、 (见图2 - 3) P23 a 角的直线 反转的 所示,试综合应用所学的知识, (提示:在图中作一辅助线。)正反向特性不一致。 16个换向片的两极直流发电机结构如图 2 - 30所示。 试画出其绕组的完整连接图; 试画出图示时刻绕组的等值电路图; 若电枢沿顺时 针方向旋转, 试在上两图中标出感应电势方向和电刷极性; 如果电刷不是位于磁极轴线上, 例如顺时针方向移动一个换向片的距离, ~魚、—_A 2~A__4<5~~p- L 5 卫 J _臂駅 --- W.——Wv ~_W J _Wv ~VA _■- 第三章 7 8 9 10 11 12 1.直流电动机的电磁转矩和电枢电流由什么决定 答 电也电渝嘉的农示式: / _匕一凤小 直流电动机的电枢电流不仅取决于外加电压和本身的内阻,而且还取决于与转速成 正比的反电势(当=常数时) 根据转矩平衡方程式, 当负载转矩不变时, 电磁转矩不变; 加上励磁电流If 不 变,磁通①不变, 所以电枢电流Ia 也不变,直流电动机的电磁转矩和电枢电流由直流电 动机的总阻转矩决定。 T 二T 厂兀 2.如果用直流发电机作为直流电动机的负载来测定电动机的特性 当其他条件不变,而只是减小发电机负载电阻 么原因 RL 时,电动机的转速就下降。 (见图3 - 33),就会发现, 试问这是什 ^发 —— 如果励磁电流和被拖动的负载转矩都不变, 转速变化怎样 n 而仅仅提高电枢端 尺发 1 a 发 3. 一台他励直流电动机, 电压,试问电枢电流、 答:最终电枢电流不变,转速升高 4.已知一台直流电动机, 其电枢额定电压 Ua=110 V ,额定运行时的电枢电流 la= A ,转 速n=3600 r/m in,它的电枢电阻 Ra=50 Q, 空载阻转矩T0=15 mN m 。 试问该电动机额定 负载转矩是多少

电机学课后习题解答(配王秀和孙雨萍编)

《电机学》作业题解 (适用于王秀和、孙雨萍编《电机学》) 1-5 何为铁磁材料?为什么铁磁材料的磁导率高? 答:诸如铁、镍、钴及他们的合金,将这些材料放在磁场后,磁场会显著增强,故而称之为铁磁材料;铁磁材料之所以磁导率高,是因为在这些材料的内部,大量存在着磁畴,这些磁畴的磁极方向通常是杂乱无章的,对外不显示磁性,当把这些材料放入磁场中,内部的小磁畴在外磁场的作用下,磁极方向逐渐被扭转成一致,对外就显示很强的磁性,所以导磁性能强。 1-9 铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是如何产生的?为何铁心采 用硅钢片? 答:铁心中的磁滞损耗是因为铁心处在交变的磁场中,铁心反复被磁化,铁心中的小磁畴的磁极方向反复扭转,致使磁畴之间不断碰撞,消耗能量变成热能损耗;又因为铁心为导体,处在交变的磁场中,铁中会产生感应电动势,从而产生感应电流,感应电流围绕着磁通做漩涡状流动,从产生损耗,称之为涡流损耗,之所以采用硅钢片是因为一方面因硅钢电阻高,导磁性能好,可降低涡流损耗,另一方面,采用薄片叠成铁心,可将涡流限制在各个叠片中,相当于大大增加了铁心的电阻,从进一步降低了涡流损耗。 1-13 图1-27所示为一铁心,厚度为0.05m,铁心的相对磁导率为1000。问:要产生0.003Wb的磁通,需要多大电流?在此电流下,铁心各部分的刺痛密度是多少?

解:取磁路的平均长度,上下两边的长度和截面积相等算一段,算作磁路段1,左侧为2,右侧为3。 磁路段1长度和截面积:()120.050.20.0250.55m =?++=l , 210.050.150.0075m =?=A ; 41m17 10.55 5.83610A wb 10004100.0075 π-= ==????l R uA 磁路段2长度和截面积:20.1520.0750.30m =+?=l , 220.050.100.005m =?=A ; 42m27 20.30 4.77510A wb 10004100.005 π-= ==????l R uA 磁路段1长度和截面积:30.1520.0750.30m =+?=l , 230.050.050.0025m =?=A ; 43m37 30.309.54910A wb 10004100.0025 π-= ==????l R uA 总磁阻: 45m m1m2m3(5.836 4.7759.549)10 2.01610A wb ==++?=?R R +R +R 磁动势:5m 0.003 2.01610604.8A φ==??=F R 励磁电流:604.8 1.512A 400 = ==F i N

控制电机(第四版)陈隆昌 阎治安 课后答案

第二章 1.为什么直流发电机电枢绕组元件的电势是交变电势而电刷电势是直流电势? 答:电枢连续旋转,导体ab和cd轮流交替地切割N极和S极下的磁力线,因而ab和cd中的电势及线圈电势是交变的。 由于通过换向器的作用,无论线圈转到什么位置,电刷通过换向片只与处于一定极性下的导体相连接,如电刷A始终与处在N极下的导体相连接,而处在一定极性下的导体电势方向是不变的,因而电刷两端得到的电势极性不变,为直流电势。 2. 如果图 2 - 1 中的电枢反时针方向旋转,试问元件电势的方向和A、 B电刷的极性如何? 答:在图示瞬时,N极下导体ab中电势的方向由b指向a,S极下导体cd中电势由d指向c。电刷A通过换向片与线圈的a端相接触,电刷B与线圈的d端相接触,故此时A电刷为正,B电刷为负。 当电枢转过180°以后,导体cd处于N极下,导体ab处于S极下,这时它们的电势与前一时刻大小相等方向相反,于是线圈电势的方向也变为由a到d,此时d为正,a为负,仍然是A刷为正,B刷为负。 4. 为什么直流测速机的转速不得超过规定的最高转速? 负载电阻不能小于给定值? 答:转速越高,负载电阻越小,电枢电流越大,电枢反应的去磁作用越强,磁通被削弱得越多,输出特性偏离直线越远,线性误差越大,

为了减少电枢反应对输出特性的影响,直流测速发电机的转速不得超过规定的最高转速,负载电阻不能低于最小负载电阻值,以保证线性误差在限度的范围内。而且换向周期与转速成反比,电机转速越高,元件的换向周期越短;eL正比于单位时间内换向元件电流的变化量。基于上述分析,eL必正比转速的平方,即eL∝n2。同样可以证明ea ∝n2。因此,换向元件的附加电流及延迟换向去磁磁通与n2成正比,使输出特性呈现非线性。所以,直流测速发电机的转速上限要受到延迟换向去磁效应的限制。为了改善线性度,采用限制转速的措施来削弱延迟换向去磁作用,即规定了最高工作转速。 5. 如果电刷通过换向器所连接的导体不在几何中性线上,而在偏离几何中性线α角的直线上,如图 2 - 29 所示,试综合应用所学的知识,分析在此情况下对测速机正、反转的输出特性的影响。(提示:在图中作一辅助线。)正反向特性不一致。 6. 具有 16 个槽, 16 个换向片的两极直流发电机结构如图 2 - 30 所示。 (1) 试画出其绕组的完整连接图; (2) 试画出图示时刻绕组的等值电路图; (3) 若电枢沿顺时针方向旋转,试在上两图中标出感应电势方向和电刷极性; (4) 如果电刷不是位于磁极轴线上,例如顺时针方向移动一个换向片的距离,会出现什么问题?

电机学第五版汤蕴璆复习重点带答案

1、变压器的铁心损耗包括:磁滞损耗 、涡流损耗。 2、感应电机经两次折算后得到等效电路,这两次折算为:频率折算、绕组折算。 3、直流电机按励磁方式可分类为:他励式、并励式 、串励式 、复励式。 4、变压器开路试验可以获得哪些等效电路参数:激磁电阻、激磁电抗。 4、同步电动机的起动方法有:变频起动、辅助起动、异步起动。 5、变压器等效绕组折算的一般原则是:归算前、后二次侧绕组磁动势保持不变。 6、并励直流发电机希望改变他电枢两端的正负极性,采用的方法是改变励磁绕组的接法。 7、直流发电机的电磁转矩与转速方向相反,转子电枢导体中的电流是交流电。 8、变压器制造时,硅钢片接缝变大,那么此台变压器的励磁电流将增大。 9、一台感应电机,其转差率s>1,转速n<0,则电机运行状态是电磁制动。 10、一台三相感应电机接在50Hz 三相交流电源上运行,额定转速为1480r/min ,定子上A 、B 两导体空间相隔20°机械角度,则A 、B 两导体的空间电角度为:40°。 11、简述改变他励直流电动机、三相鼠笼异步电动机转子转向的方法。 答:他励直流电动机:将电枢绕组的两个接线端对调;三相鼠笼异步电动机:将三相电源线的任意两根线换接。 12、简述并励直流发电机的自励条件。 答:1.磁路中必须有剩磁;2.励磁磁动势与剩磁两者的方向必须相同;3.励磁回路的总电阻必须小于临界电阻。 13、已知直流他励电机的额定电流I N 、额定电压U N 、额定效率ηN ,简述直流电动机和直流发电机额定功率的定义,并写出表达式。 答:对于发电机,额定功率是指线端输出的电功率,I U P ;对于电动机,额定功率是指轴上输出的机械功率,N N N N =。 14、简述单相变压器的工作原理。 15、为什么同步电动机不能自启动?说明原因。 16、一台三相绕线型感应电动机,若将定子三相短路,转子绕组通入频率为f1的三相交流电,试问:空载时电机转子能否转动,分析其工作原理。 17、简述直流电机、鼠笼异步电机、绕线异步电机和同步电机的原理和结构异同? 18、在导出变压器的等效电路时,为什么要进行归算?归算是在什么条件下进行的,要遵循哪些原则? 答:因为变压器原、副边只有磁的联系,没有电的联系,两边电压21E E ≠,电流不匹配,必须通过归算,才能得到两边直接连接的等效电路。 归算原则:归算前、后二次侧绕组磁动势保持不变。 19、一台并励直流发电机不能正常输出电压,试分析其可能原因。 答:1.磁路中没有剩磁;2.励磁回路与电枢回路之间接线错误;3.励磁回路的总电阻大于临界电阻。 20、一台他励直流电动机拖动一台他励直流发电机在额定转速下运行,当发电机电枢电流增加时,电动机的电枢电流有何变化?并说明其原因。 答:直流电动机的电枢电流也增加。因为直流发电机电流增加时,则制动转矩即电磁转矩增大,要使电动机在额定转速下运行,则必须增大输入转矩即电动机的输出转矩,那么,电动机的电磁转矩增大,因此电枢电流也增大。

控制电机第三版课后习题答案

第二章 1. 为什么直流发电机电枢绕组元件的电势是交变电势而电刷电势是直流电势P25 2. 如果图2 - 1 中的电枢反时针方向旋转,试问元件电势的方向和A、B电刷的极性如何P7 3. 为了获得最大的直流电势,电刷应放在什么位置为什么端部对称的鼓形绕组(见图2 - 3)的电刷放在磁极轴线上P9-10 4. 为什么直流测速机的转速不得超过规定的最高转速负载电阻不能小于给定值P23 5. 如果电刷通过换向器所连接的导体不在几何中性线上,而在偏离几何中性线α角的直线上,如图 2 - 29 所示,试综合应用所学的知识,分析在此情况下对测速机正、反转的输出特性的影响。(提示:在图中作一辅助线。)正反向特性不一致。 6. 具有16 个槽,16 个换向片的两极直流发电机结构如图2 - 30 所示。 (1) 试画出其绕组的完整连接图; (2) 试画出图示时刻绕组的等值电路图; (3) 若电枢沿顺时针方向旋转,试在上两图中标出感应电势方向和电刷极性; (4) 如果电刷不是位于磁极轴线上,例如顺时针方向移动一个换向片的距离,会出现什么问题 第三章 1. 直流电动机的电磁转矩和电枢电流由什么决定 答 直流电动机的电枢电流不仅取决于外加电压和本身的内阻,而且还取决于与转速成正比的反电势(当?=常数时) 根据转矩平衡方程式,当负载转矩不变时,电磁转矩不变;加上励磁电流If不变,磁通Φ不变,所以电枢电流Ia也不变,直流电动机的电磁转矩和电枢电流由直流电动机的总阻转矩决定。 2. 如果用直流发电机作为直流电动机的负载来测定电动机的特性(见图3 - 33),就会发现,当其他条件不变,而只是减小发电机负载电阻RL时,电动机的转速就下降。试问这是什么原因 3. 一台他励直流电动机,如果励磁电流和被拖动的负载转矩都不变,而仅仅提高电枢端电压,试问电枢电流、转速变化怎样 答:最终电枢电流不变,转速升高 4. 已知一台直流电动机,其电枢额定电压Ua=110 V,额定运行时的电枢电流Ia=0.4 A,转速n=3600 r/m in, 它的电枢电阻Ra=50 Ω,空载阻转矩T0=15 m N·m。试问该电动机额定负载转矩是多少 5. 用一对完全相同的直流机组成电动机—发电机组,它们的励磁电压均为110 V,电枢电阻 Ra=75 Ω。已知当发电机不接负载,电动机电枢电压加110 V时,电动机的电枢电流为0.12 A,绕组的转速为4500 r/m in。试问: (1) 发电机空载时的电枢电压为多少伏 (2) 电动机的电枢电压仍为110 V,而发电机接上0.5 kΩ的负载时,机组的转速n是多大(设空载阻转矩为恒值) 6. 一台直流电动机,额定转速为3000 r/m in。如果电枢电压和励磁电压均为额定值,试问该电机是否允许在转速n=2500 r/m in下长期运转为什么 答:不能,因为根据电压平衡方程式,若电枢电压和励磁电压均为额定值,转速小于额定转速的情况下,电动机的电枢电流必然大于额定电流,电动机的电枢电流长期大于额定电流,必将烧坏电动机的电枢绕组 7. 直流电动机在转轴卡死的情况下能否加电枢电压如果加额定电压将会有什么后果 答:不能,因为电动机在转轴卡死的情况小,加额定的电枢电压,则电压将全部加载电枢绕组上,此时的电枢电流为堵转电流,堵转电流远远大于电枢绕组的额定电流,必将烧坏电动机的电枢绕组。 8. 并励电动机能否用改变电源电压极性的方法来改变电动机的转向 答:不能,改变电动机的转向有两种方法:改变磁通的方向和改变电枢电流的方向,如果同

完整word版,《电机学上》林荣文版课后答案

09电气学习部 《电机学》系列材料电机学 作业参考答案 福州大学电气工程与自动化学院 电机学教研组黄灿水编 2008-3-3

2-1 设有一台500kV A 、三相、35000/400V 双绕组变压器,初级、次级侧绕组均系星形连接,试求高压方面和低压方面的额定电流。 解:由已知可得:kVA S N 500=、V U N 350001=、V U N 4002=,则有: 高压侧:)(25.8350003105003311A U S I N N N =??= = 低压侧: )(7.721400 3105003322A U S I N N N =??== 2-2 设有一台16MV A 、三相、110/11kV 、Yd 连接的双绕组变压器(表示初级三相绕组接成星形,次级三相绕组接成三角形)。试求高压、低压两侧的额定线电压、线电流和额定相电压、相电流。 解:由已知可得:MVA S N 16=、kV U N 1101=、kV U N 112=,则有: 高压侧 额定线电压: kV U N 1101= 额定线电流: )(0.8410 1103101633 611A U S I N N N =???= = 额定相电压: kV U U N 5.633 110311== =φ 额定相电流: )(8411A I I N ==φ 低压侧 额定线电压: kV U N 112= 额定线电流: )(84010 113101633 622A U S I N N N =???= = 额定相电压: kV U U N 1122==φ 额定相电流: )(4853 8403 22A I I N == =φ

控制电机第三版课后习题答案

控制电机第三版课后习题答案 第二章 1. 为什么直流发电机电枢绕组元件的电势是交变电势而电刷电势是直流电势? P25 2. 如果图 2 - 1 中的电枢反时针方向旋转,试问元件电势的方向和A、 B 电刷的极性如何? P7 3. 为了获得最大的直流电势,电刷应放在什么位置? 为什么端部对称的鼓形绕组(见图 2 - 3)的电刷放在磁极轴线上? P9-10 4. 为什么直流测速机的转速不得超过规定的最高转速? 负载电阻不能小于给 定值? P23 5. 如果电刷通过换向器所连接的导体不在几何中性线上,而在偏离几何中性线α角的直线上,如图 2 - 29 所示,试综合应用所学的知识,分析在此情况下对测速机正、反转的输出特性的影响。(提示: 在图中作一辅助线。)正反向特性不一致。 6. 具有 16 个槽, 16 个换向片的两极直流发电机结构如图 2 - 30 所示。 (1) 试画出其绕组的完整连接图; (2) 试画出图示时刻绕组的等值电路图; (3) 若电枢沿顺时针方向旋转,试在上两图中标出感应电势方向和电刷极性; (4) 如果电刷不是位于磁极轴线上,例如顺时针方向移动一个换向片的距 离,会出现什么问题? 4321161514N514 a,,1A513B 6132第三章 67891011121. 直流电动机的电磁转矩和电枢电流由什么决定? 答

直流电动机的电枢电流不仅取决于外加电压和本身的内阻,而且还取决于与转速成正比的反电势(当?=常数时) 根据转矩平衡方程式,当负载转矩不变时,电磁转矩不变; 加上励磁电流If 不变,磁通Φ不变,所以电枢电流Ia也不变,直流电动机的电磁转矩和电枢电流由直流电动机的总阻转矩决定。 2. 如果用直流发电机作为直流电动机的负载来测定电动机的特性(见图 3 - 33),就会发现,当其他条件不变,而只是减小发电机负载电阻RL时,电动机的转速就下降。试问这是什么原因? RITTIn,,,,,,,,,,, La发发发电电1223. 一台他励直流电动机,如果励磁电流和被拖动的负载转矩都不变,而仅仅提高电枢端电压,试问电枢电流、转速变化怎样? 答:最终电枢电流不变,转速升高 4. 已知一台直流电动机,其电枢额定电压Ua=110 V,额定运行时的电枢电流Ia=0.4 A,转速n=3600 r/min, 它的电枢电阻Ra=50 Ω,空载阻转矩T0=15 mN?m。试问该电动机额定负载转矩是多少?

电机学第五版汤蕴璆课后答案

第一章 磁路 电机学 1-1 磁路的磁阻如何计算?磁阻的单位是什么? 答:磁路的磁阻与磁路的几何形状(长度、面积)和材料的 1-2 铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的,它们各与哪些因素有关? 答:磁滞损耗:铁磁材料置于交变磁场中,被反复交变磁化, 磁畴间相互摩擦引起的损耗。经验公式V fB C p n m h h =。与铁磁材料的磁滞损耗系数、磁场交变的频率、铁心的体积及磁化强度有关; 涡流损耗:交变的磁场产生交变的电场,在铁心中形成环流 (涡流),通过电阻产生的损耗。经验公式G B f C p m Fe h 23.1≈。与材料的铁心损耗系数、频率、磁通及铁心重量有关。 1-3 图示铁心线圈,已知线圈的匝数N=1000,铁心厚度为0.025m (铁心由0.35mm 的DR320硅钢片叠成), 叠片系数(即截面中铁的面积与总面积之比)为0.93,不计漏磁,试计算: (1) 中间心柱的磁通为4105.7-?Wb ,不计铁心的磁位降时所需的直流励磁电流; (2) 考虑铁心磁位降时,产生同样的磁通量时所需的励磁电流。 解:Θ磁路左右对称∴可以从中间轴线分开,只考虑右半磁路的情况:

铁心、气隙截面2422109.293.01025.1025.0m m A A --?=???==δ (考虑边缘效应时,通长在气隙截面边长上加一个气隙的长度;气隙截面可以不乘系数) 气隙长度m l 41052-?==δδ 铁心长度 铁心、气隙中的磁感应强度 (1) 不计铁心中的磁位降: 磁势A A l H F F I 500105100.146=???=?==-δδδ (2) 考虑铁心中的磁位降: 铁心磁位降A A l H F Fe 15.871045.127002=??=?=- A A A F F F Fe I 15.58715.87500=+=+=δ 1-4 图示铁心线圈,线圈A 为100匝,通入电流1.5A ,线圈B 为50匝,通入电流1A ,铁心截面积均匀,求PQ 两点间的磁位降。

运动控制系统思考题和课后习题答案

第2章 2-1 直流电动机有哪几种调速方法?各有哪些特点? 答:调压调速,弱磁调速,转子回路串电阻调速,变频调速。特点略。 2-2 简述直流 PWM 变换器电路的基本结构。 答:直流 PWM 变换器基本结构如图,包括 IGBT 和续流二极管。三相交流电经过整流滤波后送往直流 PWM 变换器,通过改变直流 PWM 变换器中 IGBT 的控制脉冲占空比,来调节直流 PWM 变换器输出电压大小,二极管起续流作用。 2-3 直流 PWM 变换器输出电压的特征是什么? 答:脉动直流电压。 2=4 为什么直流 PWM 变换器-电动机系统比 V-M 系统能够获得更好的动态性能? 答:直流 PWM 变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。其中直流 PWM 变换器的时间常数 Ts 等于其 IGBT 控制脉冲周期(1/fc),而晶闸管整流装置的时间常数 Ts 通常取其最大失控时间的一半(1/(2mf)。因 fc 通常为 kHz 级,而 f 通常为工频(50 或60Hz)为一周内),m 整流电压的脉波数,通常也不会超过 20,故直流 PWM 变换器时间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小,从而响应更快,动态性能更好。 2=5 在直流脉宽调速系统中,当电动机停止不动时,电枢两端是否还有电压?电路中是否还有电流?为什么? 答:电枢两端还有电压,因为在直流脉宽调速系统中,电动机电枢两端电压仅取决于直流 PWM 变换器的输出。电枢回路中还有电流,因为电枢电压和电枢电阻的存在。 2-6 直流 PWM 变换器主电路中反并联二极管有何作用?如果二极管断路会产生什么后果?答:为电动机提供续流通道。若二极管断路则会使电动机在电枢电压瞬时值为零时产生过电压。 2-7 直流 PWM 变换器的开关频率是否越高越好?为什么? 答:不是。因为若开关频率非常高,当给直流电动机供电时,有可能导致电枢电流还未上升至负载电流时,就已经开始下降了,从而导致平均电流总小于负载电流,电机无法运转。2-8 泵升电压是怎样产生的?对系统有何影响?如何抑制? 答:泵升电压是当电动机工作于回馈制动状态时,由于二极管整流器的单向导电性,使得电动机由动能转变为的电能不能通过整流装置反馈回交流电网,而只能向滤波电容充电,造成电容两端电压升高。泵升电压过大将导致电力电子开关器件被击穿。应合理选择滤波电容的容量,或采用泵升电压限制电路。 2-9 在晶闸管整流器-电动机开环调速系统中,为什么转速随负载增加而降低?答:负载增加意味着负载转矩变大,电机减速,并且在减速过程中,反电动势减小,于是电枢电流增大,从而使电磁转矩增加,达到与负载转矩平衡,电机不再减速,保持稳定。故负载增加,稳态时,电机转速会较增加之前降低。 2-10 静差率和调速范围有何关系?静差率和机械特性硬度是一回事吗?举个例子。 答:D=(nN/△n)(s/(1-s)。静差率是用来衡量调速系统在负载变化下转速的稳定度的,)而机械特性硬度是用来衡量调速系统在负载变化下转速的降落的。 2-11 调速范围与静态速降和最小静差率之间有何关系?为什么必须同时提才有意义? 答:D=(nN/△n)(s/(1-s)。因为若只考虑减小最小静差率,则在一定静态速降下,允许)的调速范围就小得不能满足要求;而若只考虑增大调速范围,则在一定静态速降下,允许的最小转差率又大得不能满足要求。因此必须同时提才有意义。 2-12 转速单闭环调速系统有哪些特点?改变给定电压能否改变电动机的转速?为什么?如果给定电压不变,调节转速反馈系数是否能够改变转速?为什么?如果测速发电机的励磁

控制电机期考试题复习题及答案

控制电机复习题答案111 一、填空题 1. 控制电机主要是对控制信号进行传递和变换,要求有较高的控制性能,如要求运行可靠 动作迅速准确度高等。 2. 单相异步电动机的类型主要有反应式永磁式磁滞式 3. 磁滞式同步电动机最突出的优点是能够自启动而且启动转矩很大。 4. 40齿三相步进电动机在双三拍工作方式下步距角为3,在单、双六拍工作方式下步距角为 1.5。 5. 交流伺服电动机的控制方式有变极变频变转差率。 6. 自整角机是一种能对角度偏差自动整步的感应式控制电机,旋转变压器是一种输出电 压随角度变化的信号元件,步进电动机是一种把脉冲信号转换成角位移或直线位移的执行元件,伺服电动机的作用是将输入电压信号转换为轴上的角位移或角速度输出。 7. 无刷直流电动机转子采用永磁体,用电子开关线路和位置传感器组成的电子换向器 取代有刷直流电动机的机械换向器和电刷。 8. 直线电机按照工作原理来区分,可分为直线感应电机、直线直流电机和直线同步电机 三类。 9. 自整角机是一种能对角度偏差自动整步的感应式控制电机,它通过电的方式在两个或 两个以上无电联系的转轴之间传递角位移或使之同步旋转。 10.光电编码器按编码原理分有绝对式和增量式两种。

11.异步测速发电机性能技术指标主要有线性误差、相位误差、剩余电压和输出斜率。 12 同步电动机转子上的鼠笼绕组可起启动和阻尼作用。 13.小功率同步电动机可分为反应式永磁式磁滞式等。 14.反应式电磁减速同步电动机定转子齿数应满足_______,转速公式为_______;励磁式电 磁减速同步电动机定转子齿数应满足_______,转速公式为_____。 15. 电机产生过度过程的主要原因是电机中存在两种惯性:机械电磁。 16. 罩极式单相异步电动机的旋转方向总是固定不变的由罩住的部分向未罩住的方向旋转。 17.直流伺服电动机的电气制动有能耗回馈反接。 二、选择题 1.伺服电动机将输入的电压信号变换成( D ),以驱动控制对象。 A.动力 B.位移 C.电流 D.转矩和速度 2.交流伺服电动机的定子铁芯上安放着空间上互成( B )电角度的两相绕组,分别为励磁绕组和控制绕组。 A.0o B. 90o C. 120o D.180o 3.为了减小( C )对输出特性的影响,在直流测速发电机的技术条件中,其转速不得超过规定的最高转速。 A.纹波 B.电刷 C.电枢反应 D.温度 4.在交流测速发电机中,当励磁磁通保持不变时,输出电压的值与转速成正比,其频率与转速( D )。 A.正比 B.反比 C.非线性关系 D.无关 5.影响交流测速发电机性能的主要原因是( B )。 A.存在相位误差 B.有剩余电压 C.输出斜率小 D.以上三点 6.步进电机是利用电磁原理将电脉冲信号转换成( C )信号。 A.电流 B.电压 C. 位移 D.功率

电机学课后 思考题 习题 答案

《电机学》各章练习题与自测题参考答案 第1章 思考题与习题参考答案 1.1 变压器是怎样实现变压的?为什么能够改变电压,而不能改变频率? 答:变压器是根据电磁感应原理实现变压的。变压器的原、副绕组交链同一个主磁通,根据电磁感应定律dt d N e φ =可知,原、副绕组的感应电动势(即电压)与匝数成正比,所以当原、副绕组匝数21N N ≠时,副边电压就不等于原边电压,从而实现了变压。因为原、副绕组电动势的频率与主磁通 的频率相同,而主磁通的频率又与原边电压的频率相同,因此副边电压的频率就与原边电压的频率相同,所以,变压器能够改变电压,不能改变频率。 1.2变压器一次绕组若接在直流电源上,二次侧会有稳定的直流电压吗,为什么? 答:若一次绕组接直流电源,则铁心中将产生恒定的直流磁通,绕组中不会产生感应电动势,所以二次侧不会有稳定的直流电压。 1.3变压器铁心的作用是什么?为什么要用0.35mm 厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成? 答:变压器铁心的主要作用是形成主磁路,同时也是绕组的机械骨架。采用导磁性能好硅钢片材料是为了提高磁路的导磁性能和减小铁心中的磁滞损耗,而用薄的(0.35mm 厚)表面绝缘的硅钢片叠成是为了减小铁心中的涡流损耗(涡流损耗与硅钢片厚度成正比)。 1.4 变压器有哪些主要部件,其功能是什么? 答:变压器的主要部件是器身,即铁心和绕组。铁心构成变压器的主磁路,也是绕组的机械骨架;绕组构成变压器的电路,用来输入和输出电能。除了器身外,变压器还有一些附属器件,如绝缘套管、变压器油、油箱及各种保护装置等。 1.5 变压器二次额定电压是怎样定义的? 答:变压器一次绕组加额定电压,二次绕组空载时的端电压定义为变压器二次额定电压。 1.6 双绕组变压器一、二次侧的额定容量为什么按相等进行设计? 答:变压器传递电能时,内部损耗很小,其效率很高(达95%以上),二次绕组容量几乎接近一次绕组容量,所以双绕组变压器的一次、二次额定容量按相等设计。 1.7 变压器油的作用是什么? 答:变压器油既是绝缘介质,又是冷却介质,起绝缘和冷却作用。

控制电机与特种电机课后答案第4章

控制电机与特种电机课后答案第4章思考题与习题 1. 旋转变压器由_________两大部分组成。( ) A.定子和换向器 B.集电环和转子 C.定子和电刷 D.定子和转子 2. 与旋转变压器输出电压呈一定的函数关系的是转子( )。 A.电流 B. 转角 C.转矩 D. 转速 3(旋转变压器的原、副边绕组分别装在________上。( ) A(定子、转子 B.集电环、转子 C.定子、电刷 D. 定子、换向器 4(线性旋转变压器正常工作时,其输出电压与转子转角在一定转角范围内成________。 5、试述旋转变压器变比的含义, 它与转角的关系怎样? 6、旋转变应器有哪几种?其输出电压与转子转角的关系如何, 7、旋转变压器在结构上有什么特点?有什么用途。 8、一台正弦旋转变压器,为什么在转子上安装一套余弦绕组?定子上的补偿绕组起什么作用? 9、说明二次侧完全补偿的正余弦旋转变压器条件,转子绕组产生的合成磁动势和转子转角α有何关系。 10、用来测量差角的旋转变压器是什么类型的旋转变压器? 11、试述旋转变压器的三角运算和矢量运算方法. 12、简要说明在旋转变压器中产生误差的原因和改进方法。 答案 1. D 2. B 3. A 4. 正比

5. 旋转变压器的工作原理和一般变压器基本相似,从物理本质来看,旋转变压器可以看成是一种能转动的变压器。区别在于对于变压器来说,其原、副边绕组耦合位置固定,所以输出电压和输入电压之比是常数,而旋转变压器的原、副边绕组分别放置在定、转子上,由于原边、副边绕组间的相对位置可以改变,随着转子的转动,定、转子绕组间的电磁耦合程度将发生变化,电磁精确程度与转子的转角有关,因此,旋转变压器能将转角转换成与转角成某种函量关系的信号电压。输出绕组的电压幅值与转子转角成正弦、余弦函数关系,或保持某一比例关系,或在一定转角范围内与转角成线性关系。 6. 按着输出电压和转子转角间的函数关系,旋转变压器主要可以分:正、余弦旋转变压器(代号为XZ)和线性旋转变压器(代号为XX)、比例式旋转变压器(代号为XL),矢量旋转变压器(代号为XS)及特殊函数旋转变压器等。其中,正余弦旋转变压器当定子绕组外加单相交流电流激磁时其输出电压与转子转角成正余弦函数关系;线性旋转变压器的输出电压在一定转角范围内与转角成正比,线性旋转变压器按转子结构又分成隐极式和凸极式两种;比例式旋转变压器则在结构上增加了一个固定转子位置的装置,其输出电压也与 转子转角成比例关系。 按旋转变压器在系统中用途可分为解算用旋转变压器和数据传输用旋转变压器。根据数据传输用旋转变压器在系统中的具体用途,又可分为旋变发送机(代号为XF),旋变差动发送机(代号为XC),旋变变压器(又名旋变接收器)(代号为XB)。 若按电机极对数的多少来分, 可将旋转变压器分为单极对和多极对两种。采用多极对是为了提高系统的精度。

最新自动控制原理精品资料控制电机课后习题答案

第2章 直流测速发电机 1. 为什么直流发电机电枢绕组元件的电势是交变电势而电刷电势是直流电势? 答:电枢连续旋转, 导体ab 和cd 轮流交替地切割N 极和S 极下的磁力线, 因而ab 和cd 中的电势及线圈电势是交变的。 由于通过换向器的作用, 无论线圈转到什么位置, 电刷通过换向片只与处于一定极性下的导体相连接, 如电刷A 始终与处在N 极下的导体相连接, 而处在一定极性下的导体电势方向是不变的, 因而电刷两端得到的电势极性不变,为直流电势。 2. 如果图 2 - 1 中的电枢反时针方向旋转, 试问元件电势的方向和A 、 B 电刷的极性如何? 答:在图示瞬时,N 极下导体ab 中电势的方向由b 指向a ,S 极下导体cd 中电势由d 指向c 。电刷A 通过换向片与线圈的a 端相接触,电刷B 与线圈的d 端相接触,故此时A 电刷为正,B 电刷为负。 当电枢转过180°以后,导体cd 处于N 极下,导体ab 处于S 极下,这时它们的电势与前一时刻大小相等方向相反,于是线圈电势的方向也变为由a 到d ,此时d 为正,a 为负,仍然是A 刷为正,B 刷为负。 3. 为了获得最大的直流电势, 电刷应放在什么位置? 为什么端部对称的鼓形绕组(见图 2 - 3)的电刷放在磁极轴线上? P9-10 4. 为什么直流测速机的转速不得超过规定的最高转速? 负载电阻不能小于给定值? 答:转速越高,负载电阻越小,电枢电流越大,电枢反应的去磁作用越强,磁通被削弱得越多,输出特性偏离直线越远,线性误差越大,为了减少电枢反应对输出特性的影响,直流测速发电机的转速不得超过规定的最高转速,负载电阻不能低于最小负载电阻值,以保证线性误差在限度的范围内。而且换向周期与转速成反比,电机转速越高,元件的换向周期越短;eL 正比于单位时间内换向元件电流的变化量。基于上述分析,eL 必正比转速的平方,即eL ∝n2。同样可以证明ea ∝n2。因此,换向元件的附加电流及延迟换向去磁磁通与n2成正比,使输出特性呈现非线性。所以,直流测速发电机的转速上限要受到延迟换向去磁效应的限制。为了改善线性度,采用限制转速的措施来削弱延迟换向去磁作用,即规定了最高工作转速。 6. 第三章 1. 直流电动机的电磁转矩和电枢电流由什么决定? 答; 直流电动机的电枢电流不仅取决于外加电压和本身的内阻,而且还取决于与转速成正比的反电势(当?=常数时) 根据转矩平衡方程式, 当负载转矩不变时, 电磁转矩不变; 加上励磁电流If 不变, 磁通Φ不变, 所以电枢电流Ia 也不变,直流电动机的电磁转矩和电枢电流由直流电动机的总阻转矩决定。 2. 如果用直流发电机作为直流电动机的负载来测定电动机的特性(见图 3 - 33), 就会发现, 当其他条件不变, 而只是减小发电机负载电阻RL 时, 电动机的转速就下降。 试问这是什么原因? 122L a R I T T I n ↓?↑?↑?↑?↑?↓发发发电电12N a =-

《电机学》课后习题答案

《电机学》 课后习题答案 华中科技大学辜承林主编

第1章 导论 1.1 电机和变压器的磁路常采用什么材料制成?这些材料各有哪些主要特性? 解:磁路:硅钢片。 特点:导磁率高。 电路:紫铜线。 特点:导电性能好,电阻损耗小. 电机:热轧硅钢片, 永磁材料 铁氧体 稀土钴 钕铁硼 变压器:冷轧硅钢片。 1.2 磁滞损耗和涡流损耗是什么原因引起的?它们的大小与哪些因素有关? 解:磁滞损耗:铁磁材料在交变磁场作用下反复磁化,磁畴会不停转动,相互间产生摩擦, 消耗能量,产生功率损耗。 与磁场交变频率f ,磁通密度B ,材料,体积,厚度有关。 涡流损耗:由电磁感应定律,硅钢片中有围绕磁通呈涡旋状的感应电动势和电流产生 叫涡流,涡流在其流通路径上的等效电阻中产生的损耗叫涡流损耗。 与 磁场交变频率f ,磁通密度,材料,体积,厚度有关。 1.3 变压器电动势、运动电动势产生的原因有什么不同?其大小与哪些因素有关? 解:变压器电势:磁通随时间变化而在线圈中产生的感应电动势 4.44m E fN φ=。 运动电势:线圈与磁场间的相对运动而产生的e T 与磁密B ,运动速度v ,导体长度l ,匝数N 有关。 1.6自感系数的大小与哪些因素有关?有两个匝数相等的线圈,一个绕在闭合铁心上,一个 绕在木质材料上,哪一个自感系数大?哪一个自感系数是常数?哪一个自感系数是变数,随什么原因变化? 解:自感电势:由于电流本身随时间变化而在线圈内感应的电势叫自感电势。d L e d t L ψ =- 对空心线圈:L Li ψ= 所以di e L L dt =- 自感:2L L N N m m i i i L Ni N φψ= = = ∧=∧ A m l μ∧= 所以,L 的大小与匝数平方、磁导率μ、磁路截面积A 、磁路平均长度l 有关。 闭合铁心μ>>μ0,所以闭合铁心的自感系数远大于木质材料。因为μ0是常数,所以木 质材料的自感系数是常数,铁心材料的自感系数是随磁通密度而变化。 1.7 在图1.30中,若一次绕组外加正弦电压u 1、绕组电阻R 1、电流i 1时,问 (1)绕组内为什么会感应出电动势? (2)标出磁通、一次绕组的自感电动势、二次绕组的互感电动势的正方向; (3)写出一次侧电压平衡方程式; (4)当电流i 1增加或减小时,分别标出两侧绕组的感应电动势的实际方向。 解:(1) ∵u 1为正弦电压,∴电流i 1也随时间变化,由i 1产生的磁通随时间变化,由电磁感 应定律知d dt e N Φ=-产生感应电动势. (2) 磁通方向:右手螺旋定则,全电流定律1e 方向:阻止线圈中磁链的变化,符合右手螺 旋定则:四指指向电势方向,拇指为磁通方向。

控制电机 课后答案

控制电机课后答案 第二章 1.为什么直流发电机电枢绕组元件的电势是交变电势而电刷电势是直流电势?答:电枢连续旋转,导体ab和cd轮流交替地切割N极和S极下的磁力线,因而ab和cd中的电势及线圈电势是交变的。 由于通过换向器的作用,无论线圈转到什么位置,电刷通过换向片只与处于一定极性下的导体相连接,如电刷A始终与处在N极下的导体相连接,而处在一定极性下的导体电势方向是不变的,因而电刷两端得到的电势极性不变,为直流电势。 2.如果图2-1中的电枢反时针方向旋转,试问元件电势的方向和A、B电刷的极性如何? 答:在图示瞬时,N极下导体ab中电势的方向由b指向a,S极下导体cd中电势由d指向c。电刷A通过换向片与线圈的a端相接触,电刷B与线圈的d端相接触,故此时A电刷为正,B电刷为负。 3.为了获得最大的直流电势,电刷应放在什么位置?为什么端部对称的鼓形绕组(见图2-3)的电刷放在磁极轴线上? 答:放在磁极轴线上。 具体见P9-10 4.为什么直流测速机的转速不得超过规定的最高转速?负 载电阻不能小于给定值? 答:转速越高,负载电阻越小,电枢电流越大,电枢反应的 去磁作用越强,磁通被削弱得越多,输出特性偏离直线越远, 线性误差越大,为了减少电枢反应对输出特性的影响,直流 测速发电机的转速不得超过规定的最高转速,负载电阻不能 低于最小负载电阻值,以保证线性误差在限度的范围内。而 且换向周期与转速成反比,电机转速越高,元件的换向周期 越短;e L正比于单位时间内换向元件电流的变化量。基于上述分析,e L必正比转速的平方,即e L∝n2。同样可以证明e a∝n2。因此,换向元件的附加电流及延迟换向去磁磁通与n2成正比,使输出特性呈现非线性。所以,直流测速发电机的转速上限要受到延迟换向去磁效应的限制。为了改善线性度,采用限制转速的措施来削弱延迟换向去磁作用,即规定了最高工作转速。 5.如果电刷通过换向器所连接的导体不在几何中性线上,而在偏离几何中性线α角的直线上,如图2-29所示,试综合应用所学的知识,分析在此情况下对测速机正、反转的输出特性的影响。(提示:在图中作一辅助线。)正反向特性不一致。 思路:假设是逆时针转,图见P7图2-1。 本来中性面是没有切割磁感线的,但是现在偏一个角,虽然还是没有切割磁感线但是却有电流通过,根据右手定则判断在偏角直线产生的感应磁场与原来的磁场方向相比较判断影响。 6.具有16个槽,16个换向片的两极直流发电机结构如图2-30所示。

电机拖动与控制章节习题及答案(大学期末复习资料)

习题与思考题 第二章机电传动系统的动力学基础 2.1 说明机电传动系统运动方程中的拖动转矩,静态转矩和动态转矩。 拖动转矩是有电动机产生用来克服负载转矩,以带动生产机械运动的。静态转矩就是由生产机械产生的负载转矩。动态转矩是拖动转矩减去静态转矩。 2.2 从运动方程式怎样看出系统是处于加速,减速,稳态的和静态的工作状态。 T M-T L>0说明系统处于加速,T M-T L<0 说明系统处于减速,T M-T L=0说明系统处于稳态(即静态)的工作状态。 2.3 试列出以下几种情况下(见题2.3图)系统的运动方程式,并说明系统的运动状态是加速,减速,还是匀速?(图中箭头方向表示转矩的实际作用方向) T M T T M=T L T M< T L T M-T L>0说明系统处于加速。 T M-T L<0 说明系统处于减速

T M T L T M T L T M> T L T M> T L 系统的运动状态是减速系统的运动状态是加速 T M T L T T L T M= T L T M= T L 系统的运动状态是减速系统的运动状态是匀速 2.4 多轴拖动系统为什么要折算成单轴拖动系统?转矩折算为 什么依据折算前后功率不变的原则?转动惯量折算为什么依据 折算前后动能不变的原则? 因为许多生产机械要求低转速运行,而电动机一般具有较高的 额定转速。这样,电动机与生产机械之间就得装设减速机构,如 减速齿轮箱或蜗轮蜗杆,皮带等减速装置。所以为了列出系统运 动方程,必须先将各转动部分的转矩和转动惯量或直线运动部分 的质量这算到一根轴上。转矩折算前后功率不变的原则是P=Tω, p不变。转动惯量折算前后动能不变原则是能量守恒MV=0.5Jω 2

最新电机与电气控制技术-许翏-课后答案

第一章 变压器 1-1在分析变压器时,对于变压器的正弦量电压、电流、磁通、感应电动势的正方向是如何规定的? 答:1)电源电压。 U 正方向与其电流。 I 正方向采用关联方向,即两者正方向一致。 2)绕组电流。 I 产生的磁通势所建立的磁通。 φ,这二者的正方向符合右手螺旋定则。 3)由交变磁通φ产生的感应电动势产,二者的正方向符合右手螺旋定则,即它的正方向与产生该磁通的电流正方向一致。 1-2 变压器中的主磁通和漏磁通的性质和作用是什么? 答:交变磁通绝大部分沿铁心闭合且与一、二次绕组同时交链,这部分磁通称为主磁通。 φ;另有很少的一部分磁通只与一次绕组交链,且主要经非磁性材料而闭合,称为一次绕组的漏磁通。 σφ1。根据电磁感应定律,主磁通中在一、二次绕组中分别产生感应电动势? 1E 和2?E ;漏磁通。 σφ1;只在一次绕组中产生感应电动势 1σ? E ,称为漏磁感应电动势。二次绕组电动势2? E 对负载而言即为电源电动势, 其空载电压为20? U 。 1-3 变压器空载运行时,空载电流为何很小? 答:变压器空载运行时,原边额定电压不仅降落在原边电阻r 1上,而且还有漏磁压降,还有主磁通产生的压降,由于-? 1E 很大,或者说Z m =r m +jx m 很大,致使励磁电流很小。 1-4 一台单相变压器,额定电压为220V /110V ,如果将二次侧误接在220V 电源上,对变压器有何影响? 答 副边励磁电流将非常非常大。因为原边接额定电压时主磁通φm 为设计值,铁心磁路接近饱和,最大磁密B m 接近饱和值;这时副边电压为U 2≈E 2,即E 2=110V 。不慎把到边接到220V 时,副边漏阻抗也很小,电压与电势近似相等,因此有E 2≈U 2=220V ,与原边接220V 时相比,副边电势大小增大到原来的二倍。我们知道,E 2=4.44fw 2φm 因此φm 也增大到原来的二倍,磁密B m 也增大到原来的二倍。正常运行时B m 已到了磁化曲线的拐弯点,B m 增加一倍,励磁磁动势将急剧增加,励磁电流由副边提供,励磁电流非常大,会数倍于额定电流。 l-5一台单相变压器,额定容量S N =250kV ·A ,额定电压U 1N /U 2N =10kV /0.4kV ,试求一、二次侧额定电流为I 1N 、、I 2N 。 解:原边额定电流 I 1N =S N /U 1N =250/10=25A 副边额定电流

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