《电机与拖动I》离线作业答案.docx
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《电机与拖动I》离线作业答案
西南交10秋学期《电机与拖动I》离线作业答案
欧阳光明（2021.03.07）
电机与拖动I第1次作业
一、单项选择题（只有一个选项正确，共2道小题）
1．电机和变压器运行时，在铁芯材料周围的气隙中（）磁场
（A）不存在
（B）存在
（C）不好确定
正确答案：
B
2.磁通磁路计算时如果存在多个磁动势，（）可应用叠加原理进行计算。
（A）线性磁路
（B）非线性磁路
（C）任何磁路
正确答案：
A
二、判断题（判断正误，共4道小题）
3.电机和变压器常用硅钢片做铁芯材料，是因为它们是软磁材料。
正确答案：
说法正确
4.铁磁材料的磁导率小于非铁磁材料的磁导率。
正确答案：
说法错误
5.铁芯叠片越厚，铁耗越小。
正确答案：
说法错误
6.磁通磁路计算时如果存在多个磁动势，可应用叠加原理进行计算。
正确答案：
说法错误
三、主观题（共2道小题）
7.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。
8.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
一、单项选择题（只有一个选项正确，共2道小题）
1.直流电动机的额定功率指（）
（A）转轴上吸收的机械功率
（B）转轴上输出的机械功率
（C）电枢端口吸收的电功率
（D）电枢端口输出的电功率
正确答案：
B
2.一台四极直流发电机，单迭绕组，额定功率为20kW，现将其改接为单波绕组，则电机的额定功率为（）
（A）减少一半
（B）保持不变
（C）增大一倍
（D）增大二倍
正确答案：
B
二、判断题（判断正误，共1道小题）
3.直流电机工作在任何运行状态下，感应电动势总是反电动势。
正确答案：
说法错误
三、主观题（共9道小题）
4.为什么直流电机能发出直流电？
如果没有换向器，直流电机能不能发出直流
电流？
参考答案：
答：
直流由于换向器的作用，使电刷短接的元件始终切割相同磁极，感应电势在电刷两端不变，故直流机能发出直流电。
如果没有换向器，直流机不能发出直流电，而只能发出交流电。
5.什么叫电枢反应？
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。
6.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。
7.直流电机的励磁方式有哪几种？
每种励磁方式的励磁电流或励磁电压与电枢电流或电压有怎样的关系？
参考答案：
答：
直流电机励磁方式有四种：
1）他励－励磁电流由独立电源供给，与电枢电流无关；
2）并励－励磁绕组与电枢并联，励磁电压等于电枢电压；
3）串励－励磁绕组与电枢串联，励磁电流等于电枢电流；
4）复励－既有串励绕组又有并励绕组，按两绕组磁动势方向的异同分类：
积复励（串、并励磁动势同向）、差复励（串、并励磁动势反向）。
8.一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。
9.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。
10.用单波绕组代替单迭绕组时，若导体数和其他条件均不变，电机额定容量有无改变？
例如一台六极电机原为单波绕组，如果改成单迭绕组，保持元件数和元件匝数不变，问电机额定容量会不会改变？
其它额定量要不要改变？
参考答案：
答：
用单波代单迭时，其它条件均不变，则电机额定容量不会变化，因为每个元件的感应电势、负载能力均不变，所以改变接法之后电机容量不变。
如一台六极电机由单波改为单迭，保持元件数和元件匝数不变，则电机额定容量不变，额定电压变成原来1/3，额定电流变为原来的3倍，其它的额定量不变。
这是因为每个极下绕组产生的感应电势和每根导体内流过的电流并没有改变。
11.一台并励直流发电机，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：
12.一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
＝19557.7w
（4）
（5）因为调速前后Tem不变，所以Ia不变
电机与拖动I第3次作业
一、单项选择题（只有一个选项正确，共2道小题）
1.直流电动机的机械特性描述的是（）之间的关系。
（A）速度与电压
（B）速度与电流
（C）转矩与电压
（D）转矩与速度
正确答案：
D
解答参考：
2.并励电动机在运行时励磁绕组断开了，电动机将（）
（A）飞车
（B）停转
（C）可能飞车，也可能停转
（D）正常运行
正确答案：
C
解答参考：
二、判断题（判断正误，共2道小题）
3.直流电动机采用反接制动快速停车时，机械特性位于第二象限。
正确答案：
说法正确
解答参考：
4.他励直流电动机降低电源电压属于恒转矩调速方式，因此只能拖动恒转矩负载运行
正确答案：
说法错误
解答参考：
三、主观题（共4道小题）
5.一台串励直流电动机UN＝220V，n＝1000r/m，IN＝40A，电枢回路电阻为0.5欧，假定磁路不饱和。
试求：
（1）当Ia＝20A时，电动机的转速及电磁转矩？
（2）如果电磁转矩保持上述值不变，而电压减低到110V，此时电动机的转速及电流各为多少？
参考答案：
解：
V
（1）
所以
Ｎ·m
（2）串励且转矩保持不变，所以
不变，
不变
＝20A
6.一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
7.一台17kw，110伏，185安，1000r/m的并励电动机。
额定励磁电流安，电枢电路总电阻（包括电刷接触电阻）欧，运行在额定工况。
采用能耗制动方式停车，在它的电枢电路里串入1.5欧的电阻。
试求制动初瞬的电枢电流和转矩。
8.一台并励电动机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：
额定运行时电枢电流
安
反电势
伏
在能耗制动时初瞬，因
不变，n也未及改变
所以感应电势
伏
初瞬电流
安
电磁转矩
（N·m）
＝110×（185－4.02）－180.982×0.0566－17000
＝1053.94w
（N·m）
减速转矩
（N·m）
8. 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4次作业
一、单项选择题（只有一个选项正确，共3道小题）
1.变压器采用从付边向原边折算的原则是（）
（A）保持付边电流I2不变
（B）保持付边电压为额定电压
（C）保持付边磁通势不变
（D）保持付边绕组漏阻抗不变
正确答案：
C
解答参考：
2.某三相电力变压器的SN=500KVA，U1N/U2N=10000/400V，Y，yn接法，下面数据中有一个是它的励磁电流值，它应该是（）。
（A）28.78A
（B）50A
（C）2A
（D）10A
正确答案：
C
解答参考：
3.单相变压器在磁路饱和情况下，通入正弦波形的励磁电流，二次侧的空载电压波形为（）。
（A）正弦波
（B）平顶波
（C）尖顶波
（D）不一定
正确答案：
B
解答参考：
二、判断题（判断正误，共3道小题）
4.用标幺值进行变压器参数计算时，可以不进行绕组折算。
正确答案：
说法正确
解答参考：
5.变压器空载和负载运行时损耗相等。
正确答案：
说法错误
解答参考：
6.变压器空载运行时，输入电流为感性。
正确答案：
说法正确
解答参考：
三、主观题（共3道小题）
7.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。
8. 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％
9. 有一台单相变压器，额定容量100KVA，原副边额定电压为U1N/U2N=6000/230伏，额定频率50赫兹。
原副线圈的电阻及漏抗为r1=4.32欧，r2=0.0063Ω,
。
试求：
1）折算到高压边的短路电阻rk，短路电抗Xk及阻抗Zk；
2） 将
（1）求得的参数用标么值表示；
3）计算变压器的短路电压百分比uk及其分量ukr,ukx。
4）求满载及
超前等三种情况下的电压变化率
并讨论计算结果。
参考答案：
解：
（1）折算到高压边的短路阻抗
（2）基值：
（3）短路电压百分比：
（4）当满载，功率因数为1时变压器的电压变化率 ：
结论：
对于电压变化率，当为阻性负载时电压变化率较小，当负载为感性时，电压变化率大，当负载为容性时，负载时的端电压可能高于空载时的端电压。
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