离线作业2《电机与拖动I》主观题参考答案.docx
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离线作业2《电机与拖动I》主观题参考答案
电机与拖动I第1次作业
四、主观题（共8道小题）
10.
什么叫电枢反应？
电枢反应对气隙磁场有什么影响？
参考答案：
答：
电枢反应是电枢磁势对气隙磁场的影响。
反应为去磁及磁场畸变。
11.
如何判断直流电机运行于发电机状态还是电动机状态？
它们的Tem、n、E、U的方向有何不同？
能量转换关系如何?
参考答案：
答：
可以根据反电势（感应电势）E的大小来判断直流的运行状态。
当E>U时处于发电机状态，反之处于电动机状态。
发电状态时Tem与n反向，E与Ia同向，与Ua反向；电动机Tem与n同向，E与Ia 、Ua反向。
发电机从机械能转化为电能，电动机从电能转化为机械能。
12.
一台四极单迭绕组的直流电机。
1） 如果取出相邻的两组电刷，只用剩下的两外两组电刷是否可以？
对电机性能有何影响？
端电压有何变化？
此时发电机能供给多大的负载（用额定功率的百分数表示）；
2） 如果有一元件断线，电刷间的电压有何变化？
电流有何变化？
3） 若只用相对的两组电刷是否能够运行？
4） 若有一极失磁，将会产生什么后果？
参考答案：
答：
（1）对于四级单迭绕组直流电机，如果取出相邻的两组电刷，用另外剩下的两组电刷仍然可以运行，并联支路数由原来的4变为了2，其中一条支路是原来的，另一条由原来的三条支路串联组成。
两条支路的电动势相等，故端电压不变。
但两条支路的电阻不一样，为使任何一条支路不过载，电阻小的支路只能供给1/3的额定电流，可见，此时电机只能供给1/3的额定负载。
（2）如果有一元件断线，使原来并联支路数由4变成3，电刷间电压不变，负载能力变为原来的75％。
（3）若只用相对两组电刷不能运行，此时等效电路为两条并联支路且感应电势互相抵消，使端电压为零，电机不能运行。
（4）若有一极失磁，则每极下磁通不等，故在每极下导体中感应电势也不等，这样各并联支路产生的总感应电势不等，形成环流，由于电机绕组电阻很小，环流将很大，使电机过热。
13.
试判断下列情况下，电刷两端电压性质：
1） 磁极固定，电刷与电枢同时旋转：
2） 电枢固定，电刷与磁极同时旋转。
参考答案：
答：
（1）电刷两端的是交流电压：
（2）电刷两端的是直流电压。
14. 一台并励直流发电机，电动机的额定数据为：
额定功率25kW，额定电压230V，额定转速1455r/min，励磁电阻130Ω，电枢电阻0.15Ω；带额定负载时杂散损耗为3.8％PN，铁耗582W，机械损耗305W，求发电机额定负载时：
（1）电磁功率与电磁转矩；
（2）输入功率；（3）效率。
参考答案：
15.
一台并励直流电动机的额定数据如下:
PN=17KW,UN=220V,nN=3000r/m,IN=88.9A,电枢回路电阻 ra=0.0896Ω ，励磁回路电阻Rf=181.5Ω ，若忽略电枢反应的影响，试求：
1） 电动机的额定输出转矩；
2） 在额定负载时的电磁转矩；
3） 额定负载时的效率；
4） 在理想空载（Ia=0）时的转速；
5） 当电枢回路串入一电阻 R=0.15Ω 时，在额定转速时的转矩。
参考答案：
解
（1）N·m
（2）
A,
V
w
N·m
（3）N·m
w
＝18602.13+87.6882×0.0896+1.2122×181.5
＝19557.7 w
（4）
（5）因为调速前后Tem不变，所以Ia不变
16.
何谓饱和现象？
电机的磁路为什么会出现饱和现象?
饱和对电机运行性能有何影响？
参考答案：
答：
电机磁路由铁心部分和空气隙部分组成，当铁心的B达到一定程度后，铁心部分的磁压降开始不能忽略，此时随着励磁磁动势的增加，主磁通的增加渐渐变慢，电机进入饱和状态。
由于饱和现象的存在，使电机设计时对H和B的值不能取得过高，材料利用率受到限制，激磁电流需要增大。
17.
电机和变压器的磁路常用什么材料制成，这类材料应具有哪些主要特性？
试比较交流磁路和直流磁路的异同点。
参考答案：
答：
电机和变压器的磁路常用导磁性能好的铁磁材料制成。
直流磁路磁通不随时间变化，无磁滞、涡流损耗，也不会在无相对运动的导体中感应电势；而交流磁路磁通随时间变化，会在铁心中产生磁滞、涡流损耗，并在其交链的导体中感应电势
电机与拖动I第2次作业
四、主观题（共4道小题）
14.
一台并励直流电动机，PN＝100kw，UN＝220V，n＝550r/m在750C时电枢回路电阻ra＝0.022欧，励磁回路电阻rf＝27.5欧，2 ＝2V，额定负载时的效率为88％，试求电机空载时的电流。
参考答案：
解：
V
w
A
15. 限制直流电动机的起动电流是否越小越好？
参考答案：
答：
直流电动机起动时必须限制起动电流，但起动电流不是越小越好，由于 ，电流过小则转矩过小，不利于起动。
16. 一台直流他励电动机拖动一起重机械，电动机的额定数据为：
额定功率PN=21kw，额定电压UN=220V,额定电流IN=110A,额定转速nN=1500r/min,电枢电阻（不包括电刷接触压降）；带额定位能性恒转矩负载，不计电枢反应的影响，求：
1） 以750r/m转速提升重物时，电枢电路应串入多大的电阻？
2） 以200r/m的转速下放重物，有几种方式，所需的参数各为多少？
参考答案：
（2）方式一：
电枢回路串电阻
方式二：
能耗制动
方式三：
回馈制动
17. 一台并励电动机PN=10kw,UN=220V,nN=1500r/min，,安，欧，试求：
在额定电枢电流下，从下列制动方式制动时，电枢电路内所需串联的电阻值，电枢电路内的损耗以及电磁制动转矩。
（1）反接制动，n＝200r/m；
（2）回馈制动，n＝200r/m；（3）能耗制动，n＝200r/m。
参考答案：
解：
额定运行时：
额定电流安
电枢电流安
（1）反接制动，感应电势伏
所串电阻欧
损耗w
制动转矩T＝N·m
（2）反馈制动，感应电势
伏
串电阻Rj=欧
损耗w
制动转矩T＝N·m
（3）能耗制动，感应电势 伏
串电阻Rj=欧
损耗w
制动转矩T＝N·m
电机与拖动I第3次作业
四、主观题（共6道小题）
12.
变压器的其它条件不变，仅将原、副边线圈匝数变化±10％，试问对X1σ和Xm的影响怎样？
如果仅将外施电压变化10％，其影响怎样？
如果仅将频率变化10％，其影响又怎样？
参考答案：
答：
因为，,，所以当原、副边匝数变化+10％时，X1σ变化21％， Фm变化-10％。
又因为 ，磁通变化+10％时，由于饱和下降影响，所以Xm的变化大于21％。
当匝数变化-10％时，X1σ变化-19％， Фm变化-10％，由于饱和程度上升，所以Xm的变化小于-19％。
将外施电压变化+10％时，Фm也将变化+10％，饱和程度上升，故X1σ不变， Xm下降。
将外施电压变化-10％时， X1σ不变， Xm上升。
如果将频率变化+10％，Фm下降， X1σ变化10％， xm变化大于10％。
而f变化-10％， X1σ变化-10％， xm变化小于-10％。
13. 为什么变压器的空载损耗可以近似看成铁耗，短路损耗可以近似看成铜耗？
参考答案：
答：
因为空载时电流很小，在空载损耗中铁耗占绝大多数，所以空载损耗近似看成铁耗。
而短路时，短路电压很低，因而磁通很小，铁耗也很小，短路损耗中铜耗占绝大多数，所以近似把短路损耗看成铜耗。
实际负载时铁耗和铜耗与空载时的铁耗和铜耗有差别，因为后一个是包含有其它损耗。
14. 一台变压器，原设计频率为50赫兹，现将它接到60赫兹的电网上运行，额定电压不变。
试问对激磁电流，铁耗，漏抗，电压变化率有何影响？
参考答案：
答：
因为 ，当U不变而f改变后，主磁通将下降到原来的5/6，所以激磁电流将减小。
漏抗，所以X1σ增大6/5倍。
电压变化率随X1σ增大而增大。
又因为，而，所以铁耗将下降。
15.
将一台变压器的一次电压增加5％，不计磁路饱和，励磁电流、主磁通、漏抗、励磁电抗、铁耗将如何变化？
参考答案：
答：
，电压增加则磁通增加，磁路饱和程度也增加，因此铁耗增加、励磁电抗降低，而漏抗不变。
16. 一台单相变压器，,,，空载及短路实验的结果如下：
实验名称
电压（伏）
电流（安）
功率（W）
电源加在
空载
6300
10.1
5000
低压边
短路
3240
15.15
14000
高压边
试计算
（1）折算到高压边的参数（实际值及标么值），假定 ，
（2）画出折算到高压边 的T型等效电路；（3）计算短路电压的百分值及其二分量；（4）满载及滞后时的电压变化率及效率（5）最大效率。
参考答案：
解：
（1）空载实验可以得到折算到高压边的参数
，而k＝60/6.3＝9.524
根据短路实验得到折算到低压边的参数
所以
（2）折算到高压的T型等效电路
（3）
所以
（4）电压变化率
＝（1.6944×0.8+5.6944×0.6）％
＝4.77％
此时，
而
所以kw
故kw
则
（5）达到最大效率时，
所以
所以
＝98.19％
17.
现有两台三相变压器，组号均为Y/D－7，额定数据为：
试问：
1） 两台变压器能否并联运行？
为什么？
2） 如果并联组的总输出为700kVA，每台变压器输出的容量是多少？
3） 在两台变压器都不过载的情况下，并联组能够输出的最大容量是多少？
参考答案：
解：
（1）能，满足并联运行条件。
（3）变压器阻抗标么值小的先满载，故：
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