電機與拖動第一章.P16磁性材料的磁滯回線.P17鐵磁材料與非鐵磁材料的磁化曲線.按照磁滯回線形狀的不同，磁性材料可分為軟磁材料和硬磁材料。.永久磁鐵與軟磁材料的磁滯回線有何不同？其相應的鐵耗有何差異？答：永久磁鐵又稱為硬磁材料，其磁滯回線與軟磁材料的不同主要體現在形狀上。硬磁材料的磁滯回線較“肥胖”；而軟磁材料則“瘦弱”。硬磁材料的面積反映了鐵磁材料磁滯損耗的大小，因而軟磁材料的鐵耗較小。.什么是磁路飽和現象？磁路飽和對磁路的等效電感有何影響？答：當外加磁場H（激勵）增加至一定數值之后，所產生的磁場B（響應）將增加緩慢，這種現象稱飽和現象。磁路越飽和，磁導率越低，磁導和等效電感越小。第二章.直流電機的結構三部分：定子、轉子和氣隙。.根據獲得主磁場的方式不同，直流電機可分為：永磁直流電機和普通勵磁繞組的直流電機；根據直流勵磁繞組的勵磁方式不同，直流電機可分為：他勵和直勵直流電機。.并勵（或復勵）直流發電機的自勵建壓需滿足下列三個條件：答：（1）電機主磁路須有剩磁；（2）勵磁回路與電樞回路的接線須正確配合；（3）勵磁回路的總電阻不能超過臨界電阻值。.P55例題2-1.直流電機電刷內的電樞繞組中所流過的電流是交流還是直流？若是交流，其交變頻率是多少？答：直流電機電刷內的電樞繞組中所流過的電流是交流,而電刷外部為直流◎電刷與換向器組合實現了外部直流與內部交流的轉換（域換流）。內部電樞繞組所n感應電勢域電流的頻率為：即內部電流的方向每轉交變p次（p為60.：為什么直流電動機必須采用電刷和換向器把外加直流電源轉變交流然后再給電樞繞組供電，而不是直接采用直流電源供電？答：對于直流電動機，若不采用電刷或換向器將直流轉換為內部交流，而是直接采用直流供電，則當電樞繞組的某一導體邊轉至N極下時，假定電流為流入的，電磁轉矩沿順時針方向。則當該導體邊轉至S極下時，電流仍為流入的，則所產生的電磁轉矩必為逆時針方向。這樣，在一個周期內，電機的轉子（或電樞）不可能產生有效的電磁轉矩。故此，必須采用機械式換流器完成直流到交流的轉換。.直流電機銘牌上所給出的額定功率是指輸出功率還是輸入功率？是電功率還是機械功率？答：電機銘牌上的額定功率均指輸出功率。對于直流電動機，額定功率是指由轉子軸上輸出的機械功率；對于直流發電機，額定功率是指由定子側繞組輸出的電功率。.何為電樞反應？它對主磁場有何影響？對發電機與電動機最終的運行性能各有何影響？答：通常把電樞磁場對主磁場的影響叫電樞反應。影響：（1）氣隙磁場發生畸變，物理中性線偏移；（2）主磁場削弱，每極磁通減小，電樞磁場呈去磁作用。對于電動機，電樞反應的去磁作用引起轉子轉速升高；對于發電機，電樞反應的去磁效應引起感應電勢

以及端部電壓下降。.什么是直流電機的換向？換向不正常會帶來什么后果？10.答：直流電機的換向是指對于某一電樞元件而言，當其經過電刷前后，內部電樞電流方向將發生改變，這一現象稱為換向。換向不良會造成換向火花，嚴重時，會引起環火，造成電刷和換向器表面燒壞，并危及電樞繞組。10.一臺四極并勵直流電機接在220V的電網上運行，已知電樞表面的總導體數N=372根，m=15OO?tniii,O=l,lx10-2TO,單波繞組，電樞回路的總電阻Ra=0.208Q:pFe=36217:pmee=240TF,試J可：(1)此電機是發電機還是電動機？(2)電磁轉矩與榆出功率各為多少？解：(1)要判斷直流電機是工作在發電機還是電動機運行狀態，只需比較一下端部電壓U和電刷兩端感應電勢旦的大小即可.當心〉U時，直流電機工作在發電機狀態：當選<了時，直流電機工作在電動機狀態口考慮到單波口=1,根據題意,E=—=3"x2xl500xl.lxl0-2=204.6K<LT=220r“ 60a 60x1顯然，該電機運行在電動機狀態。(2)根據直流電動機的電壓平衡方程式，得.220-204.6=740^R 0.208于是：電磁轉矩j7^=CT^Ia=32①'="一一=x1.1x10-2x74.04=96.44N7H

2m2^x1電磁功率：丹陽=204,6x74.04=15148.75IF輸出功率，馬二七-戶山-Pa=15148.75-362-240=14546.75/11. 2?:：—-?']一二-二；-.一 .二二二，五.二：1匚 二;：匕玉下電樞電流為100A,轉速為1450rmin,一變阻器與并勵繞組串聯限制勵磁電流為43A.當變阻器短路時，勵磁電流為9.0A,轉速降低到850imin,電動機帶恒轉矩負載，機械耗等不計。試計算：(1)勵盛繞組的電阻和變阻器的電阻；(2)變阻器短路后的穩態電樞電流；(3)負載轉矩.解.（1）由已知條件知勵磁繞組的電阻為U220r…

——= =24.44I2L9.0tj勵磁回路的外串電阻為,20Rf=--— =26.72Q- 4.3f(2)由電壓平衡方程式得C①』一』n考慮到變阻器短路前后負載轉矩（或電磁轉矩）保持不變，根據勺=0中心有IQ_Ce^NUN-RaIaNnQ①一6一尺人飛即Ia_220-0.1x100850WO-220-0.1450由此求得變阻器短路后的穩態電樞電流為『57.54（3）忽略機械耗和鐵耗，則負載轉矩為互=%=。由Miv=955Q①”舟=9.55——『兩220-0.1x100=9.55X x100=13S.2SNm1450第三章.大多數生產機械可歸納為三種類型：（1）恒轉矩負載；（2）風機、泵類負載；（3）恒功率負載。.直流電動機常用的起動方法有：（1）電樞回路串電阻起動；（2）降壓啟動。.電力拖動系統的調速方式分為兩類：恒轉矩調速方式和恒功率調速方式。. 3， - - ； --在附圖所示的幾種情況下，系統可能的運行狀態（加速、減速或勻速）.

j.9米hi朝懶"崖in他助社沉電到機，內rr么仕貝秋技把牧人叼小包個蛇頭加瓶廨井速，而且還出現弱磁降速的現象，試說明理由.|答：根據他勵直流電動機改變勵磁時的人工機械特性力=乙 &-TCg 之那繪出弱磁時他勵直流電動機典型的人工機械特性曲線如圖3.54所示口圖3.54思考題19圖6.由圖3.54可見，一般情況下，即負載轉矩低于一定程度（如圖中的）時，隨著勵磁電流的減小，轉速升高，即弱磁升速。但當當負載轉矩大于一定程度（如圖中的）時，則隨著勵磁電流的減小，轉速不但不升高，反而降低。6.3.8一臺并勵直流電動機的數據為：Pv=2.2kW,UN=220,，心=1500"min,%=81%,電樞回路的總電阻為1.813Q,額定勵磁電流J加=0.414幺。當電動機運行在1200〃/iuin時，系統轉入能耗制動狀態自動停車。（1）試問若保證起始制動電流不超過2人,，電樞回路應串入的電阻值為多少？（2）當負載為位能性負載，若負載的總阻力轉矩為額定轉矩的09借口現采用能耗制動方法使電動機以開=220r/min的轉速勻速下放重物，試問所需制動電阻為多少？

解：（1）額定電流U解：（1）額定電流UNr)v220x0.812200 =12.35以額定電樞電流心=Zv-=12.35-0.414=11.94.4由電壓平衡方程式可得「示 U「RJ. 220-1.813x11.94個C①%.=- = =0.1322以 1500根據題意，繪出宜流電機的機械特性如圖3.58所示口圖3.58中，現已知8點的數值為：（-2心/月）。其中，%=1200*min口將B點的數據代入能耗制動時的機械特性"二0-(&+%)〃QQv1200=-C1.813+^)xe2xll.94)0.1322

Rq=4.83Q（2）當拖動位能性負載時，由題意知：Tl=0.9Tn又根據2=。解嵋得:Ia=0.91^=0.9x11.94=10,746,4根據能耗制動時的機械特性得0-(1.813+Ao)xl0.7460.1322-220=—— 以 0.1322于是得能耗制動時所需制動電阻為:七=0.893C第五章.對于電力變壓器而言，根據內部繞組個數的不同，變壓器可分為雙繞組變壓器和三繞組變壓器。根據相數的不同，變壓器又有單相變壓器和三相變壓器。.測量高電壓用的互感器稱為電壓互感器；測量大電流用的互感器稱為電流互感器。.答：主磁通起傳遞電能的媒介作用，它與一、二繞組互鏈，使&/E尸NJM=k,實現電壓的功能；漏磁通只與一次或二.次繞組交鏈口其作用為在繞組電路中產生或壓降,在變壓器等效電路中，主磁路用勵磁電抗來描述，z^r.+jx.,廣為勵磁舊阻，反映了鐵心內部的損耗，『1二12-W3L,為勵磁由仇，表征了主磁路鐵心的磁化性能，一次繞紂漏磁通，,%二3九二21仲用詼漏電抗來表征， 」:一次繞組漏磁通，加與0來反映。” .：二「二要?.如「不：-1”、「二二」,二,示二廣」「加電壓，若將X-x相連，用電壓表測量Aa之間的電壓。設變壓器的額定電壓為220/1110V＞若A,a為同名端（或同極性端），電壓表的讀數為多少？若兩者不為同名端，電壓表的讀數又為多少？解：（0若A、a為同名端，則一次側線圈AX與與一次側線圈hk反向串聯，則電壓表的讀數為心=220—110=110,（2）若A、a為非同名端，則一次側線圈AX“與一次側線圈ax順向串聯，則電壓表的讀數為U4n=U4T =220+110=330〉.tliE xLzL cLl

5.8用相量圖判別圖5.44所示三相變壓器的聯結組號。⑶ 0) ⑹ (d)圖5.8用相量圖判別圖5.44所示三相變壓器的聯結組號。⑶ 0) ⑹ (d)圖5一44習題55圖解:畫出對應于圖5.44(a)、(b)、(c)、(d)的相量圖分別如圖圖5.45?、(b).(c)>(d)所示°B(a)Y.ylO(b)Yxl5(c)Y.d9(d)D.y?圖5一45習題5s圖150s久必70,5第八章.通常將轉差速度與同步速的比值定義為轉差率。.按照線圈形狀和端部連接方式的不同，雙層繞組可分為雙層疊繞組和雙層波繞組。

10000一姓）310000一姓）3.消除73.消除7次和5次諧波，線圈的節距如何選擇?匝數從變為NJw匝，分別引入了短距系數七和分布系數勺.，分別使基波和高次諧波的幅值均得以削弱，但是高次諧波的幅值由于短距系數k.和分布系數g隨諧波次數的增加迅速減小用得以迅速減小;所以采用分布短距繞組使基波我微削翦但是可以大大削弱高次諧波，從而使電勢反形接近三弦;為了消除了次和5次諧波，線圈的節距應取4.6.2一臺三相六極異步電動機，額定數據為：Pv=7.5kW, =和5次諧波，線圈的節距應取4.=962r/niui,定子繞組采用△接％50Hz,cos^v=0.827;p=470FF,=45用，%=80甲.試求頷定負載時的（1）轉差率；（2）解：（1）同步速為額定桂差率為⑵軾子電流的頻率為轉差頻率，即f2=獷=0,038x50解：（1）同步速為額定桂差率為⑵軾子電流的頻率為轉差頻率，即f2=獷=0,038x50=1.9/七③）山功率流程圖得轉子銅耗為pCu2=sNP^=0,038X7926.2=3O1.2TF<4)輸入電功率為片=叱+Pfe+Pen="926.2-234-470=8630.2%于是，電動機的效率為/7v^^xl00%=，，，5>1°xl00%^S6.9%P1 8630.2(5)根據為=。小/￥如,得定子電流為=15,S6J7.5xlO3=15,S6JVJx380x0.827x0.869定子相電流為IN15.86=定子相電流為IN15.86=9A6A第七章.三相異步電動機分別采用定子串電抗器、Y一△起動和自耦調壓器降壓起動時，其起動電流、起動轉矩與直接起動相比有何變化？答：（1）定子串電抗器：起動電流正比于定子繞組的電壓，因而定子繞組串電阻或電抗可以達到減小起動電流的目的，但考慮到起動轉矩與定子繞組電壓的平方成正比，起動轉矩會降低更多；（2）Y一△起動：Y一△降壓起動時，電網所承擔的起動電流只有△接直接起動時的1/3,考慮到起動轉矩正比于定子每相繞組上的電壓平方，因此，Y一△降壓起動時的起動轉矩僅為△接直接起動時的1/3；（3）自耦調壓器降壓起動：與直接起動相比，采用自耦調壓器降壓起動時，電壓降低N2/N1倍，但電網所承擔的起動電流和起動轉矩均降低（n2/n1）2倍。.In=527A, =1450rmm,起動電流倍數=6,7（定北為起動電流與額定電流之比），起動轉矩倍數七=L5，過載能力大￡=2,5.定子繞組采用△接法.試求：（1）直接起動時的電流與轉矩；（2）如果采用F-△起動，能帶動lOOONm的恒轉矩負載起動嗎？為什么？（3）為使得起動時的最大電流不超過1800A且起動轉矩不超過lOOONm,采用自耦變壓降壓起動，已知起動用自耦變壓器的抽頭分別為55%、64%.73%三檔；試問應取哪一檔抽頭電壓？在所取的這一檔抽頭電壓下起動時的起動轉矩和起動電流各為多少？解:（1）直接起動時定子繞組中的電流為1二K]=6,7x527=3530,9J額定轉矩為=9550殳=9550x3&=1975.86^占仆 1450直接起動時的起動轉矩為rr=AslTN=1,5x1975.S6=2963.79Nrn

(2)若采用F-△起動，則起動轉矩為T：=-T.f=-K2963.79=987.93Nm<IOOOMh3 3因此，采用F-A起動不能帶動IOMNid的恒轉矩負載起動畢(3)若采用自耦變壓器起動，則電網側的起動電流和起動轉矩分別為U、兀=廿工當抽頭為55%時，4=O.552x3530.9=1068.10J<1800J7；=0.552x2963.79=896.55N加<1000Nm當抽頭為64%時，Z；=0.642x3530,9=1446.26J<ISOO^T；=0.643x2963.79=1213,97Nm>WOO^m當抽頭為73%時，邛=O.732x3530.9=1881.52^>1800^(f7W?x2963.79=1579.40Nitt>1000^m山此可見，只有抽頭為64%時的■一檔才能滿足要求口此檔的起動電流為144d26A,起動轉矩為1213.97N加°- -二二二一；二定」,：：「；P[=；公丁?「.=：.'1nN=720r/niin,r2F=0.15Q,ke=fr-.=1.5Qo現用轉子回路串電阻的方法使“=心時的轉速降為阿=500rmin,試求：(1)試求應在每相轉子繞組內串入的電阻值；(2)定于每相繞組的電流(忽略漱磁電流)為多少？(3)試計算電磁功率以及總機械功率.(4)試用MATLAB編程，繪出異步電動機轉子繞組串入電阻前,后的固有機械特性和人工機械特性.解：(I)額定轉差率為打i—m丫750—720sN=——= =0.04為750轉速為500r.inm時的轉差率為如一打_750-500如一打_750-5007500.333(1)根據.相異步電動機機械特性的參數表達式由于電磁轉矩保持額定不變，因此.只有比“保持不變，才能滿足要求口于是有々_#2—五C$翼 S轉子回路外串電阻折算到定子側的值為%="小篝-"15”外串電阻的實際值為11 =04g9。1.5x1.5(2)額定轉矩為Tz=9550殳=9550x-=397.92.Vw

a 720忽略激磁電流，則又根據由于心=8，jj2L=Zl±Alt囚而，定子電流為SN SF=J=卜2研5］二139752x2;rx750x004二受m。且\-60加用《 60 3x0.15(3)此時電磁功率為2H 7015P二網入「==3x52.70-x--=31245印

為 004總機械功率為：七=『P6s/=(