电机与拖动基础课后答案第2版许建国.docx
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电机与拖动基础课后答案第2版许建国
第一章
1.2一台直流发电机的数据为:
额定功率=12kW,额定电压=230V,额定转速
=1450r/min,额定效率=83.5%。
试求:
（1）额定电流;
（2）额定负载时的输入功率。
解：
〔1〕直流发电机的:
额定功率
〔2〕
1.3一台直流电机,已知极对数p=2,槽数Z和换向片数K均等于22,采用单叠绕组。
（1）计算绕组各节距;
（2）求并联支路数。
解：
〔1〕第一节距,为短距绕组。
单叠绕组的合成节距与换向器节距均为1,即
第二节距
（2）并联支路数等于磁极数,为4。
1.4一台直流电机的数据为:
极数2p=4,元件数S=120,每个元件的电阻为0.2Ω。
当转速为1000r/min时,每个元件的平均感应电动势为10V,问当电枢绕组为单叠或单波绕组时,电刷间的电动势和电阻各为多少?
解：
当电枢绕组为单叠绕组时,绕组并联支路数等于磁极数,为4,每一条支路串联的元件数为30,换向器上放置4个电刷,假设一个电刷短路一个元件,每一条支路有一个元件被短路,则电刷间的电动势为
=2910=290V;
每一条支路的电阻为,4条并联支路的电阻,即电刷间的电阻为
当电枢绕组为单波绕组时,绕组并联支路数为2,每一条支路串联的元件数为60,换向器上可以放置4个电刷,至少短路4个元件,则电刷间的电动势为
每一条支路的电阻为
电刷间的电阻为
1.5略
1.6一台直流电机,极数2p=6,电枢绕组总的导体数N=400,电枢电流=10A,气隙每极磁通=0.21Wb。
试求采用单叠绕组时电机的电磁转矩为多大?
如把绕组改为单波绕组,保持支路电流的数值不变,电磁转矩又为多大?
解:
电枢绕组为单叠绕组时,并联支路对数a=p=3,
电磁转矩
如果把电枢绕组改为单波绕组,保持支路电流的数值不变,则电磁转矩也不变,仍为
133.69,因为无论是叠绕组还是波绕组,所有导体产生的电磁转矩的方向是一致的,保持支路电流不变,就保持了导体电流不变,也就保持了电磁转矩不变。
也可以用计算的方法:
单叠绕组时并联支路数为6,支路电流
改为单波绕组,保持支路电流的数值不变,仍为,而并联支路数为2（a=1）,
电枢电流
电磁转矩。
1.7一台他励直流电机,极对数p=2,并联支路对数a=1,电枢总导体数N=372,电枢回路总电阻=0.208Ω,运行在U=220V,n=1500r/min,=0.011Wb的情况下。
=362W,=204W,试问:
（1）该电机运行在发电机状态还是电动机状态?
（2）电磁转矩是多大?
（3）输入功率、输出功率、效率各是多少?
解:
（1）,低于电源电压U=220V,所以电机运行在电动机状态。
（2）
（3）输入功率
输出功率
=14575W=14.575KW
效率=89.5%
1.8如果直流电机的电枢绕组元件的形状如题1.8图所示,则电刷应放在换向器的什么位置上?
N
极
题1.8图某种电枢绕组
元件的形状
解:
电刷在换向器的位置应使被电刷短路的元件感应电动势为零。
对于对称元件,电刷
中心线与磁极中心线重合。
对于题中的不对称元件,当电枢旋转,使该元件中心线与N极中心
线对齐时,电刷应将该元件短路,若换向片宽度为B,则电刷中心线偏离磁极中心线的偏移量,是元件第一节距。
1.9一台并励直流电动机的额定数据为:
=220V,=92A,=0.08Ω,
=88.7Ω,=86%,试求额定运行时:
（1）输入功率;
（2）输出功率;
（3）总损耗;
（4）电枢回路铜损耗;
（5）励磁回路铜损耗;
（6）机械损耗与铁损耗之和。
解:
（1）输入功率
（2）输出功率
（3）总损耗
（4）
电枢回路铜损耗
（5）励磁回路铜损耗
（6）机械损耗与铁损耗之和为
1.10一台并励直流电动机的额定数据为,=17kW,=92A,=220V,
=0.08Ω,=1500r/min,电枢回路总电阻R=0.1Ω,励磁回路电阻=110Ω,试求:
（1）额定负载时的效率;
（2）额定运行时的电枢电动势;
（3）额定负载时的电磁转矩。
解:
（1）额定负载时的输入功率
=84%
（2）
（3）额定负载时的电磁转矩
1.11一台并励直流发电机,电枢回路总电阻=0.25Ω,励磁回路电阻=44Ω,当端电压=220V,负载电阻=4Ω时,试求:
（1）励磁电流和负载电流;
（2）电枢电动势和电枢电流;
（3）输出功率和电磁功率。
解:
（1）
（2）
=220+0.2560=235V
（3）输出功率=22055=12100W=12.1KW
电磁功率=12.1+
=12.1+0.9+1.1=14.1KW
1.12一台他励直流发电机,额定转速为1000r/min,当满载时电压为220V,电枢电流为10A,励磁电流保持为2.5A。
已知在n=750r/min时的空载特性如下表所列:
If/A
0.4
1.0
1.6
2.0
2.5
2.6
3.0
3.6
4.4
Ea/V
33
78
120
150
176
180
194
206
225
试求:
（1）转速为额定、励磁电流保持2.5A时的空载电动势;
（2）如果将发电机改为并励,且n=,为保持同样的空载电动势,磁场回路的电阻应为多少?
（3）如果保持磁场回路电阻不变,电机为并励,此时能够自励建压的临界转速为多少?
（4）如果保持n=,电机为并励,此时能够自励建压的临界电阻为多少?
解:
（1）与n成成正比,转速为额定、励磁电流保持2.5A时的空载电动势为
（2）,,时的电压U=220V,可知电枢电阻压降为234.7-220=14.7V,电枢电阻为14.7/10=1.47Ω,将发电机改为并励,设励磁电流要增加X,为（2.5+X）,X比较小，可以认为与励磁电流成比例增大为,空载时电枢电流就是励磁电流,产生的电枢电阻压降为,保持同样的空载电动势234.7V不变,得到方程式
（938.8-14.7）X=36.75X=36.75/924.1=0.0398A
=2.5+0.0398=2.5398A
磁场回路的电阻为
（3）当磁场回路的电阻为92.4不变时,要产生如表中的最小励磁电流0.4A时,励磁绕组电压为0.492.4=36.96V,加上电枢电阻压降（14.7/10）0.4,其和即为电电枢电动势
此时电机能够自励建压的临界转速为
若电机转速低于临界转速,励磁电流小于0.4A,电压就建立不起来。
（4）时,,减减去电枢电阻压降（14.7/10）0.4,其差即为励磁绕组电压,所以临界电阻为
若励磁电阻大于108.5Ω,电压就建立不起来。
第二章
2.1变压器能改变交流电的电压和电流,能不能改变直流电的电压和电流?
为什么?
答:
变压器能改变交流电的电压和电流,但不能改变直流电的电压和电流。
因为变压器是
应用电磁感应原理而工作的,只有当一次绕组接交流电源时,一次绕组才会流过交流电流,在
铁心中产生变化的磁通,从而在二次绕组中产生感应电动势;如果一次绕组接直流电源,则一
次绕组流过的是直流电流,在铁心中产生的磁通是恒定不变的,不能在二次绕组中产生感应
电动势,所以变压器只能改变交流电的电压和电流,不能改变直流电的电压和电流。
2.2变压器的铁心为什么要用硅钢片叠成而不用整块钢制成?
答:
变压器的绕组流过交流电流时会在铁心中产生磁滞损耗和涡流损耗,统称为铁损耗。
磁滞损耗与铁磁材料的磁滞回线面积有关,硅钢片的磁滞回线较窄,磁滞损耗较小。
涡流损
耗与铁磁材料的电阻成反比,与钢片厚度的平方成正比,硅钢片是在电工钢中加入少量的
硅而制成,电阻率较大,用硅钢片叠成的铁心,铁损耗较小,所以变压器的铁心要用硅钢片叠
成而不用整块钢制成。
2.3一台变压器额定电压为220/110V,若把二次绕组（110V）接在220V交流电源上,主磁通和励磁电流将如何变化?
答:
若忽略变压器绕组漏阻抗压降,则绕组的端电压与感应电动势相等。
正常工作时铁心磁
路处于饱和状态。
若把额定电压为110V的二次绕组接在220V交流电源上,二次绕组感应
电动势将增大一倍,感应电动势与铁心磁通成正比,所以铁心磁通也将增大一倍,由于铁心磁
路处于饱和状态,励磁电流将不只是增大一倍,而将增大许多倍。
2.4一台变压器一次绕组额定电压为220V,不小心把一次绕组接在220V的直流电源上,会出现什么情况?
答:
若把额定电压为交流220V的变压器一次绕组接在220V直流电源上时,铁心中产
生的磁通将是恒定不变的,不会在一次绕组中产生感应电动势,一次绕组电流,由于绕组电阻比较小,则一次绕组电流会很大,大大超过其额定电流,很快会将变压器烧坏。
2.5变压器空载运行时,功率因数为什么很低?
这时从电源吸收的有功功率和无功功率都消
耗在什么地方?
答:
变压器空载电流可分解为有功分量和无功分量,会产生铁损耗,产生空载磁场,与相比小很多,约为0.01,
所以功率因数很低。
空载时从电源吸收的有功功率转变为铁损耗,无功功率转变为绕组中的磁场贮能。
2.6何谓变压器的主磁通?
何谓变压器的漏磁通?
它们各有什么特点?
各起什么作用?
答:
同时与一次和二次绕组相交链的磁通称为主磁通,只与一次绕组或只与二次绕组相交
链的磁通称为漏磁通。
主磁通经过的是铁心磁路,磁阻小,磁通量大;漏磁通经过的磁路是空
气或变压器油,磁阻大,磁通量小。
主磁通起着传递电能的媒介作用;漏磁通不能传递能量,
只产生电压降。
2.7何谓变压器的励磁电抗?
希望是大好还是小好?
为什么?
答:
变压器的励磁电抗是表示变压器绕组的励磁电流在绕组中产生感应电动势的电抗,即,>>,所以,,表示单位励磁电流在绕组中产生的感应电动势,因而希望大好,越大,同样的励磁电流在绕组中产生的感应电动势就越大。
2.8电抗、的物理意义如何?
当负载变化时,它们的数值变化吗?
为什么?
答:
电抗是表示一次绕组电流产生的漏磁通在一次绕组产生感应电动势的电抗,;电抗是表示二次绕组电流产生的漏磁通在二次绕组产生感应电动势的电抗,。
当负载变化时,、数值不变,因为漏磁通经过的是由空气
和变压器油组成的线性磁路,没有铁磁材料的饱和现象,所以数值不变。
2.9何谓折算?
变压器参数折算时应该遵循什么原则?
答:
折算是在保持变压器内部原有电磁关系不变的前提下,把二次绕组的匝数变换
为一次绕组的匝数，并对二次电磁量进行折合的算法。
折算时遵循的原则是保持原有电磁
关系不变,即磁动势不变,输出功率不变,铜损耗不变等等。
2.10何谓标么值?
若一次电流的标么值为0.
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