电机原理与电力拖动课后答案.docx

第一章2在直流电机中，为什么要用电刷和换向器，它们起到什么作用？ 答：在直流发电机中，电刷和换向器起到整流的作用，将电枢绕组中的交流电整流成出线端的直流电。直流电动机中，起到逆变的作用，将端口的输入的直流电变成电枢绕组中的交变电流。2直流发电机是如何 发出直流电的？如果没有换向器，直流发电机能否发出直流电？答： 直流发电机电枢绕组内的感应电动势实为交变电动势(如题图2-3所示瞬间以导体a为例)， 电枢绕组的a导体处于N极底下， 由“右手发电机”定则判得电动势方向为，转半圈后，处于S极下，电动势方向变为，再转半圈，又回到原来位置，电动势又为。，它通过换向装置后， 才把电枢绕组的交流变为外电路的直流。换向装置的结构特点是电枢绕组尽管旋转，而 A、B电刷固定不转（电刷与磁极相对静止），且A刷恒与N极下导体相连，B刷恒与S极底下导体相连），则由A刷引出的电动势方向恒为（流出）， 若定义为正极， 则刷引出的电动势方向恒为 (流入)， 为负极，因此，由，两刷得到的就是直流。 由上分析可知，由于内电路的交流是通过换向装置u后才变为外电路的直流，故没有换向装置就不行2.在直流发电机中，为了把交流电动势转变成直流电压而采用了换向器装置；但在直流电动机中，加在电刷两端的电压已是直流电压，那么换向器有什么作用呢？ 答：直流电动机中，换向法把电刷两端的直流电压转换为电枢内的交流电，以使电枢无论旋转到N极下，还是S极下，都能产生同一方向的电磁转矩。6.直流电机磁路包括哪几部分?磁路未饱和时，励磁磁通势生要消耗在哪一部分?答：直流电机的主磁路主要包括;主磁极、定、转子之间的气隙、电枢齿、电枢磁轭、定子磁轭。磁路未饱和时，铁的磁导率远大于空气的磁导率，气隙的磁阻比磁路中的铁心部分大得多，所以，励磁磁通势主要消耗在气隙上。12. 已知某直流电动机铭牌数据如下：额定功率PN=75kw=，额定电压UN=220=，额定转速nN=1500r/min=，额定效率。试求该电机的额定电流。 解：17. 直流电机的感应电动势与哪些因素有关？答 感应电动势，在其它条件不变的情况下，感应电动势E与磁通和转速n成正比。17.直流发电机和直流电动机的电枢电动势的性质有何区别，它们是怎样产生的？ 答: 直流发电机电枢电动势为电源电动势（ Ia与Ea同向），直流电动机为反电动势（Ia与Ea反方向），它们均由电枢绕组切割磁场产生。18. 电磁转矩的产生：电枢绕组中有电枢电流流过时,在磁场内受电磁力的作用,该力与电枢铁心半径之积称为电磁转矩.发电机是将机械能转换成电能，机械转矩是输入力矩，带动发电机转动，克服电磁转矩作功。机械转矩与转动方向相同，电磁转矩与转动方向相反。 电动机是将电能转换成机械能，机械转矩是输出力矩，电能产生的电磁转矩是动力，带动电动机转动。因此，电磁转矩与转动方向相同，机械转矩与转动方向相反。20. 一台并励直流电动机，UN =220V，IN =80A，电枢回路总电阻Ra=0.036，励磁回路总电阻Rf =110，附加损耗PS =0.01PN，N=0.85。 试求：1）、额定输入功率P1； 2）、额定输出功率P2；3）、总损耗P；4）、电枢损耗PC U； 5）、励磁损耗Pf ； 6）、机械损耗和铁心损耗P。7）附加损耗1、额定输入功率P1=Un*In=220*80=17600W=17.6KW2、额定输出功率P2=P1*n=17.6*0.85=14.96KW3、总损耗P=P1-P2=17.6-14.96=2.64KW4、I电枢损耗Pcu=(In-Un/Rf)平方*Ra=(80-220/110)*(80-220/110)*0.036=219W=0.219KW5、 励磁损耗Pf=Un平方/Rf=220*220/110=440W=0.44KW6、机械损耗和铁芯损耗P=P-Pcu-Pf-Ps=2.64-0.219-0.44-0.01*14.96-=1.83KW7附加损耗：PS =0.01PN=0.01xP2=0.01x14960w=149.6w22. 第二章6. 实际的拖动系统为什么要采用多轴拖动系统?13.负载的机械特性有哪几种类型？各有什么特点？ 答：负载的机械特性有：恒转矩负载特性、风机、泵类负载特性以及恒功率负载 特性，其中恒转矩负载特性又有反抗性恒转矩负载与位能性恒转矩负载，反抗性负载转矩的特点是它的绝对值大小不变，但作用方向总是与旋转方向相反，是阻碍运动的制动性转矩，而位能性转矩的特点是转矩绝对值大小恒定不变，而作用方向也保持不变。风机、泵类、负载特性的特点是其转矩与转速的二次方成正比即 ，这类生产机械只能单方向旋转。恒功率负载特性的特点是在不同速度下负载转矩 与转速n差不多成反比即 常数。第三章1. 他励直流电动机的机械特性指的是什么?是根据哪几个方程式推导出来的？34.什么叫固有机械特性？从物理概念上说明，为什么在他励直流电动机固有机械特性上 对应额定电磁转矩TN时，转速有 的降落？6. 他励直流电动机稳定运行时,电枢电流的大小由什么决定?改变电枢回路电阻或改变电源电压的大小时,能否改变电枢电流的大小? 答：他励直流电动机稳定运行时，电枢电流的大小由负载决定。改变电枢回路电阻或改变电源电压的大小时，不能改变电枢电流的大小。因为电流的大小由负载决定的。35第五章1.简述三相异步电机的基本结构和各部分的主要功能异步电动机的结构主要由两个基本部分组成，即定子（静止部分）和转子（旋转部分）。 一定子 它由定子铁心、定子绕组和机座等部分组成。 （1）定子铁心。它是电动机磁路的一部分，由0.350.5mm厚表面涂有绝缘漆或氧化膜的薄硅钢片叠压而成，固定在机座内。定子铁心的内圆冲有均匀分布的槽口，用来嵌放三相定子绕组。绕组与铁心之间是互相绝缘的。 （2）定子绕组。由于它是能量转换的“枢纽”，又称电枢绕组。它是异步电动机的电路部分，通入三相电源后，就会产生三相旋转磁场。三相定子绕组是 3个彼此独立、按一定方式连接的对称绕组，它们按一定的空间角度依次嵌在定子槽内。为了便于变换接法，绕组6个端头都引到接线盒内。 （3）机座。它一般由铸铁或铸钢制成。其作用是固定定子铁心和定子绕组。机座两端的两个端盖，以支承转子轴。 二转子 它是异步电动机的旋转部分，电动机的工作转矩就是从转子轴上输出的。它由转子铁心、转子绕组和转轴3部分组成。 （1）转子铁心。它是电动机磁路的一部分，是由圆形薄硅钢片叠装而成。在硅钢片外圆上冲有均匀分布的槽口，用来嵌放转子绕组。转子铁心压装在轴上。 （2）转子绕组。它又分为笼型和线绕式两种。目前中小型异步电动机的笼型转子，一般都用熔化的铝浇入转子铁心槽内，并将两个端环（短路环）与冷却用风扇浇铸在一起而成。由于转子绕组形状像鼠笼，故称为笼型异步电动机。线绕式转子绕组和定子绕组相似，也是三相对称绕组，一般都接成星形。3个出线端通过转轴内孔分别接到与转轴固定的3个铜制互相绝缘的滑环上（集电环），滑环靠电刷与外接变阻器电路相连接，接入变阻器主要是为了改善电动机的起动性能或调节电动机的转速。 （3）转轴。它主要是支承转子及传递转矩，并保证定、转子之间各处均匀的空气隙。空气隙也是电机磁路的一部分，空气隙越小，功率因数越高，空载电流越小。一般中小型电动机的气隙0.21.5mm。4. 试述三相异步电动机的转动原理，并解释“异步”的含义，异步电动机为什么又称为感应电动机?5. 9. 第六章11有一台JO2824型鼠笼式异步电动机，额定功率为40KW，额定转速为1470转/分，则它的旋转磁场磁极对数是（ 2 ）对，同步转速为（ 1500转/分 ），额定转差为 （ 0.02 ），额定转矩为（ 259.9牛/米 ） 。请问怎么求出的？答：JO2824最后面4表示极数,极对数p=4/2=2; 同步转速ns根据60*f=ns*p，f是定子电源频率=50Hz，ns=60*50/2=1500转/分，n=(1-s)*ns, 转差s=0.02，额定转速n=1470转/分=1470*2*3.14/60弧度/秒，额定转矩=额定功率*额定转速（单位是弧度/秒）=40000*1470*2*3.14/60=259.9N/m, 12.三相异步电动机有哪几种调速方法？各种调速方法有何优缺点？ 答：1、根据异步电动机的转速公式n=60f/p(1-s),有以下三种调速方法： （1）改变异步电动机定子绕组的磁极对数p，即变极调速。 （2）改变供给异步电动机电源的频率f，即变频调速。 （3）改变异步电动机的转差率s，即变转差率调速。 2、各种调速方法有何优缺点 （1）变极调速方法特点： 优点：变极调速时电动机的调速几乎是成倍的变化，调速时所用的设备简单，机械特性较硬，调速稳定性较好，效率高，低速启动转矩大。 缺点：调速的平滑性差，只能是有级调速，体积稍大，价格较高。 （2）变频调速方法特点： 优点：调速范围宽，静差率小，稳定性好，平滑性好，能实现无级调速，能适应各种负载，效率较高。 缺点：它需要一套专门的变频电源，控制系统较复杂，成本较高。 （3）变转差率调速方法特点： 定子调压调速的特点：能实现无级调速，但低压时机械特性太软，调速范围小。 转子回路串电阻的特点：方法简单，设备投资不大，工作可靠，但只能是有级调速，调速范围不大，稳定性较差，平滑性较差，调速的能耗比较大。 串级调速的特点：效率较高（可达85%93%），可实现无级平滑调速，闭环控制较简单（与变频调速相比）。但也存在功率因数较低的缺点，满载运行时也只有0.6左右。32.三相异步电动机在基频以下变频调速时，只降低电源频率而电源电压的大小为额定值不变是否可以？否，三相异步电动机每相定子绕组的电压方程式为U1=-E+I1R1+JI1X1=-E+I1Z1 I1和Z1为定子电流在绕组阻抗上产生的电压降，电动机在额定运行时，I1Z1U1所以有U1E1=4.44f1N1m，m1/4.44N1*U1/f1当电压频率变化时，磁极下的磁通也将发生变化第七章1. 同步电机中“同步”的意义是指什么？同步电机是指电机的转速和交流旋转磁场的转速同步，同步转速=60*频率/磁极对数。2.三相同步电动机在结构和工作原理上与三相异步电动机有什么异同？1、转速不同异步电机是定子送入交流电,产生旋转磁场,而转子受感应而产生磁场,这样两磁场作用,使得转子跟着定子的旋转磁场而转动.其中转子比定子旋转磁场慢,有个转差,不同步所以称为异步机.同步电机转子是人为加入直流电形成不变磁场,这样转子就跟着定子旋转磁场一起转而同步,始称同步电机。2、结构与原理不同同步电机和异步电机的定子绕组是相同的，主要区别在于转子的结构。同步电机的转子上有直流励磁绕组，所以需要外加励磁电源，通过滑环引入电流；而异步电机的转子是短路的绕组，靠电磁感应产生电流。异步电机简单,成本低.易于安装,使用和维护.所以受到广泛使用.缺点效率低,功率因数低对电网不利.而同步电机效率高是容性负载,可改善电网功率因数.多用工矿大型没备. 3、用途不同同步电机大多用在大型发电机的场合。而异步电机则几乎全用在电动机场合。同步电机可以通过励磁灵活调节功率因数；异步电机的功率因数不可调，因此在一些大的工厂，异步电机应用较多时，可附加一台同步电机做调相机用，用来调节工厂与电网接口处的功率因数。但是，由于同步电机造价高，维护工作量大，现在一般都采用电容补偿功率因数。同步机因为有励磁绕组和滑环，需要操作者有较高的水平来控制励磁，另外，和异步机的免维护相比，维护工作量较大；所以，作为电动机时，现在大多选择异步电机。3. 简述同步电动机的基本结构和工作原理10.同步电动机常用的起动方法有哪些？第八章1.简述交流伺服电动机有哪些控制方式。2. 什么叫步进电动机的三相单三拍控制,三相双三拍控制,三相六拍控制？10.微型同步电动机定子的结构特点是什么？23.单向异步电动机有两个绕组,分别是什么绕组?29. 第九章1在电力拖动系统中电动机选择应包含哪些内容？（1）类型的选择（2）功率的选择（3）电压的选择：见P236（4）转速的选择：P236（5）外形结构的选择：P236（6）安装形式的选择：P236、237表9-1（7）工作制的选择：P236（8）型号的选择：P2372.电动机的额定功率选的过大和不足时会引起什么后果？4电动机的发热和冷却有什么规律？发热时间常数与冷却时间常数是否相同？12. 一台直流伺服电动机带动一恒转矩负载(负载阻转矩不变)， 测得始动电压为 4，当电枢电压Ua=50V时， 其转速为1500 r/min。 若要求转速达到 3000 r/min， 试问要加多大的电枢电压? 解：Ea=Cen, Ua-Ua0=Ea,当负载转矩不变时,Ua0不变， 则n1/n2=(Ua1-Ua0)/(Ua2-Ua0)，即1500/3000=（50-4）/（Ua2-4），得到Ua2=96V，所以要加96V的电枢电压，转速才会到达3000r/min。2