《电机与拖动I》离线作业答案.docx

1、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： B2.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，

2、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

3、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:B2.一台四极直流发电机，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

4、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

5、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 EU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I a同向， 与Ua反向；电动机Tem与 n同向，E与la 、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

6、） 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

7、，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，

8、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

9、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130Q，电枢电阻0.15 Q;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：= L77A皆=即卄4皿琢“二啄二183L54W19毘（2）输入功率：马二心+01尿+ +卩血=29.0 W效率：712. 一

10、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=0.0896Q，励磁回路电阻Rf=181.5 Q，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=0.15Q时，在额定转速时的转矩。参考答案：解（1）厶一丄几一I一宀二妃 U.rilL -： 一 : | VP嗣二 4曲7.6阴=186？(3 ) N-m7Vlx：饷:严二 16022Pu厂辿+P由2 2=18602.13+87.688 X 0.0

11、896+1.212 X 181.5=19557.7 w(4)（5）因为调速前后Tem不变，所以I a不变UM-人(丘 +丘)=220-87.688x (0.0896 + 015)= 199卩电机与拖动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

12、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la = 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： 一丄證 -1 v1000所以丁痂=C显工珂9乍“助2 1920 AC0 016.一台直流他励电动机拖动一起重机械，电动机的额

13、定数据为：额定功率PN=21kw额定电压UN=220V|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：=CTM =142.55（2）方式一：电枢回路串电阻Rfl = 2.0Q7Q方式二：能耗制动Ry2 = 0.为 7Q方式三：回馈制动U =-10.6477.一台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

14、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：反电势 KrU： 伏在能耗制动时初瞬，因 匸 不变，n也未及改变所以感应电势厂& 伏初瞬电流电磁转矩几二仇人(Nm)P血=U“(I _ _ I迎凡乃-尸却2

15、=110X( 185 4.02 ) - 180.98 X 0.0566 17000=1053.94 w减速转矩T 二T浹+T二皿a+w恥二？口2n =34.5% T= 1758. 一台并励电动机 PN=10kw,U N=220V,n N=1500r/min , , 安，0.354 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：I沪解：额定运行时：额定电流 电枢电流八一厂安Unr -220-5

16、3 61x0 354013425noo%妒算Q妒1泌E = C 水 w= 0,13125x200 = 2,85（1）反接制动，感应电势 伏所串电阻况Of :丁8 =损耗巴一 R - - w反馈制动，感应电势上匚九山伏串电阻Rj=7吋竽宀损耗PF.R R - - *E = C = 0.13425x2000 = 26.85能耗制动，感应电势 伏E 26.85 R 二 0354 二 0 血4串电阻Rj= 二，损耗P.T d w制动转矩TCW Sfm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

17、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=500KVAU1N/U2N=10000/400V 丫，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

18、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：二 ，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。血=巴前8.一台单相变压器，&-心一一- , ，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630010.15000低压边短路324015.1514000咼压边=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

19、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2 t/o，而 k= 60/6.3= 9.524Z9524等二577 中片52羊务444640Jo根据短路实验得到折算到低压边的参数1 P* 14000 莎补r, = = T = ； = R2 X 2X15.1532402x1715= 106.93G= 102.5fiL1AT tJif所/二空二 1 2芳 x = -15.7Ziirr Z lw小门号二临2q（fZurX. = AL = V=2 3472xlOa厶m（2

20、）折算到高压的T型等效电路0=J， 1 i. 1 衣Ju.Fr 、站02痰A 0（3）浓-八八-无-所以乩二也:乩二（4）电压变化率W=(1.6944X 0.8+5.6944X 0.6)%二 4.77%此时，“汀乩矶产571颊卩7犷加欣砒而P. = TJ. / Cg = 57.13S 敦 15.667 丸 0.8 = 952.3 所以 kw出它+H+凸) P= 974.24故 人 kw（5）达到最大效率时，所以L =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Uin/U2n =6000/230伏，额定频率50赫兹。原副线圈的电阻及漏抗为ri=4.32欧，2=0

21、.0 063 Q,如 工1：；0试求:1） 折算到高压边的短路电阻rk，短路电抗 人及阻抗乙；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,U kx。4）求满载及-W 超前等三种情况 下的电压变化率丄并讨论计算结果。参考答案：解：（1）折算到高压边的短路阻抗治二打 -理 12 + 26.0872x0.0063- 8.6x购=札 = 8 +2（5.0872 x0.013 = 77,73122 汰=厂冷 +“=& 61 + j?Z75? = 12 73/4.12&Q_ f W?Znr JCw =8.61畑9317J 5=35933Am-19.73咖a002 3960548(3)短路电压百分比：- 血二总200% S怀 皈十A M0%二24跖(4)当满载，功率因数为1时变压器的电压变化率 ：加=(亍又 Cos %+斗 G冷审x 100% = 2* 39%=(0.02398-0.0493 0.6)y.00% =4.87%= (0.02390.8-0.0493 0.6)100%= -1.04%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。