電機與驅動技術課后習題答案

《電機與驅動技術》

項目一課后習題

簡答題

1.磁通、磁導率、磁感應強度和磁場強度分別表征磁場的哪些特征？

答：磁通量表示穿過平面磁感線的條數(shù)，條數(shù)越多，磁通量越大。

磁導率表示物質的導磁能力。

磁感應強度表示磁場內(nèi)某一點磁場強弱和方向的物理量。

磁場強度方便了對磁場的分析和研究，是一個與物質的磁導率無關的量，它

不受磁場中介質的影響，只與導體的電流大小、幾何形狀及在磁場中的位置有關。

2.根據(jù)導磁性不同，可以將物質分成哪幾類？

答：根據(jù)相對磁導率的不同，可以將磁介質分為三類：

（1）內(nèi)＜1的物質稱為抗磁物質，如銅、銀等。

（2）內(nèi)＞1的物質稱為順磁物質，如空氣、鎂、鉛等。

（3）gr?l的物質稱為鐵磁性物質。這類物質包括鐵、鍥、鉆以及這些金屬

的合金，以及鐵氧體材料等。

3.請列舉電動機在日常生產(chǎn)生活中的應用。

答：無標準答案。

項目二課后習題

一、選擇題

12345678910

AABBABCCBD

11121314151617181920

BCADAABCBC

二、判斷題

12345678910

XqXXXXXqqX

11121314151617

XqX77qX

三、填空題

1、定子、轉子

2、轉差率

3、60f/p

4、旋轉磁場轉速

5、鼠籠式、繞線式

6、機械、額定

7、2Hz

8、電阻

9、延邊三角形降壓、自耦變壓器降壓

四、簡答題

1.如何從結構上區(qū)別鼠籠式異步電動機和繞線式異步電動機？

答：鼠籠式異步電動機的轉子與外界不相連接。

繞線式異步電動機轉子繞組通過滑環(huán)和電刷接到外部的可變電阻器上

2.三相異步電動機的旋轉磁場是如何產(chǎn)生的？

答：三相異步電動機的定子鐵芯中放置三相結構完全相同的繞組U、V、W,各

相繞組在空間上互差120。電角度，當通入對稱的三相交流電流時，根據(jù)電磁感應

的原理，每相繞組產(chǎn)生磁場疊加在一起，便形成一個合成的旋轉的磁場。

3.在確保電源電壓不變的情況下，將采用三角形接法的電動機接成星形，或者將

星形接法的電動機接成三角形會出現(xiàn)什么問題？

答：將采用三角形接法的電動機接成星形無問題，但是將星形接法的電動機接成

三角形定子繞組可能會因過壓被損壞。

4.交流異步電動機直接啟動的條件是什么？

答：（1）對于容量小于7.5kW的電動機一般可采用直接啟動。這是因為小功

率電動機啟動電流較小、啟動快，通常對電網(wǎng)和電動機都不會造成影響。

（2）對于容量較大的電動機就要充分考慮電源的容量能否允許電動機直接

啟動，可參考以下經(jīng)驗公式確定能否直接啟動。

K,=LL<-+-^~

1N44PN

五、計算題

1.三相異步電動機銘牌數(shù)據(jù)如下：PN=2.2kW,UN=380V,〃N=2960r/min,%80%,

coss=0.81,求電動機的輸入功率、額定電流和額定轉矩。

解：輸入功率

P2.2kW

p=—N=——-=2.75k"

Pr]0.8

額定電流

PN2.2kW

1N==5.15/

y/3UNcos(prjy/3x0.38kVx0.81x0.8

額定轉矩

PN2.2kW

TN=9550—=9550x----------=7.1N-m

nN2960r/mm

2.三相異步電動機的PN=4.5kW,UN=380V,〃N=960r/min,過載系數(shù)為1.6。當電

源電壓下降到300V時，能否帶動額定負載運行?

解：額定轉矩為

PN4.5kW

TN=9550—=9550x————=44.77/V-m

nN960r/mm

最大轉矩為

Tm=1.6TN=1.6x44.77/V-m=71.63/V-m

設在電壓為額定電壓的300V時，最大轉矩為^

Tm

Tm

300K2

Tm=Tm71.63/V,mx=44.64N-m<44.77/V?m

380K

因此不能帶動額定負載運行。

項目三課后習題

一、選擇題

123456

AADBBB

二、判斷題

12345678910

XqXqqqXXqq

111213141516

NXXq7X

三、填空題

1、電源頻率

2、IGBT

3、電壓、頻率

4、交-交、交-直-交、PWM、PAM、通用

5、恒轉矩

6、電壓補償

7、SPWM

8、面板(PU)運行模式、外部運行模式、組合運行模式、通信運行模式

9、頻率跳變

10、漏型、源型

11、Pr.79

四、簡答題

1.變頻調(diào)速的優(yōu)勢是什么？

答：1、調(diào)速效率高，屬于高效調(diào)速方式。2、調(diào)速范圍寬，并在整個調(diào)速范圍

內(nèi)具有高的調(diào)速效率。3、機械特性較硬。4、電機啟動、調(diào)整控制性好。5、節(jié)

能。

2.變頻是如何分類的？

答：1、按變換環(huán)節(jié)可以分為交一交變頻器和交一直一交變頻器。2、交一直一交

變頻器中間直流環(huán)節(jié)的儲能元件可分為電流型變頻器和電壓型變頻器。3、按輸

入電源相數(shù)可分為單進三出變頻器和三進三出變頻器。4、按輸出電壓的調(diào)制方

式可將變頻器分為脈幅調(diào)制(PAM)方式變頻器和脈寬調(diào)制(PWM)方式變頻

器。5、根據(jù)變頻控制方式的不同，變頻器大致可以分為4類：V/F控制、轉差頻

率控制、直接轉矩控制和矢量控制。6、變頻器按供電電壓可分為低壓變頻器、

中壓變頻器和高壓變頻器，按輸出功率大小可分為小功率變頻器、中功率變頻器

和大功率變頻器。7、按功能用途分類為地鐵機車用變頻器、空調(diào)用變頻器、軋

機同步電動機用變頻器、電梯專用變頻器等。

3.變頻器的控制方式有哪些？

答：1)V/F控制

V/F控制也稱為轉矩提升，通用型變頻器多采用這種控制方式。其原理是在

保證電動機的磁通不變的情況下，調(diào)速時按比例同時改變電源電壓和電源頻率。

2)轉差頻率控制

轉差頻率控制是在V/F控制的基礎上所做的改進，其原理是測量電動機實

際轉速并計算出對應的電源頻率，根據(jù)預期轉矩來調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率，最后獲

得電動機輸出預期轉矩。

3）直接轉矩控制

直接轉矩控制可以理解為簡單地通過電機定子的電流和電壓來計算電動機

的磁通和轉矩，實現(xiàn)對磁通和轉矩的直接控制。控制轉矩后，也可以控制電動機

的速度。

4）矢量控制

矢量控制理念是受直流電動機調(diào)速方式的啟發(fā)而形成的，通過分析交流電動

機的等效電路，利用坐標變換思想使交流電動機具有與直流電動機相似的控制性

能。

4.什么是跳變頻率？為什么要設定跳變頻率？

答：變頻器的頻率跳變功能使設備不在某些速度下運行。主要是在工業(yè)生產(chǎn)中，

為了防止設備共振。

項目四課后習題

1.什么是脈振磁場？它是如何產(chǎn)生的？

答：電流在正半周期及負半周期之間不斷交替變化，產(chǎn)生的磁場及方向也在不斷

變化，但磁場的軸線沿縱軸固定不變，這樣的磁場稱為脈振磁場。

2.簡述單相異步電動機的分類。

答：單相異步電動機按分相和運行方式不同可分為電阻分相式單相異步電動機、

電容分相式單相異步電動機和罩極式單相異步電動機。

3.簡述單相異步電動機的調(diào)速方法。

答：1）變極調(diào)速

利用單相異步電動機的轉速與磁極對數(shù)成正比的關系，將繞組中線圈組的連

接方式改變，使電動機的磁極對數(shù)發(fā)生變化，即可改變轉速。

2）調(diào)壓調(diào)速

調(diào)壓調(diào)速是通過改變電動機的電源電壓來實現(xiàn)調(diào)速。由于受繞組絕緣耐壓的

限制，電動機的電壓只能從額定電壓向下調(diào)，轉速也只能隨電壓的降低而降低。

因為電磁轉矩與電源電壓的平方成正比，所以電動機電壓下降的同時，電磁轉矩

也下降。調(diào)壓調(diào)速適用于風機、泵類等設備的調(diào)速。常用的調(diào)壓調(diào)速方法包括串

電抗器調(diào)速、自耦變壓器調(diào)速、串電容調(diào)速、繞組抽頭法調(diào)速。

項目五課后習題

一、選擇題

12345678910

CADCBACDDAC

1112131415161718

BCCCBBDD

二、判斷題

12345678910

XN7XXNXXXX

111213141516171819

XX

三、填空題

1.電磁感應

2.下降

3.電流

4?電樞回路串電阻

5.主磁極鐵心、勵磁繞組

6.并勵

7.飛車

8.電、機械

9.機械、電

10.理想空載轉速

11.正比

四、簡答題

1.什么是電樞反應？有何影響？

答：直流電機在負載時，前極尖處的磁場被加強，后極尖處的磁場被削弱，氣隙

磁場發(fā)生了畸變，電樞磁場對勵磁磁場產(chǎn)生的影響稱為電樞反應。

電樞反應的特點如下：

（1）氣隙磁場畸變。

（2）物理中性線移動。

（3）去磁現(xiàn)象。

（4）換向難度增大。

2.直流電動機有哪幾種調(diào)速方式？

答：他勵直流電動機有3種調(diào)速方法：電樞回路串電阻調(diào)速、降低電樞電壓調(diào)速

和減弱磁通調(diào)速。

五、計算題

1.已知某直流發(fā)電機的額定功率PN=10kW,額定電壓UN=230V,額定效率〃N=80%,

求它的額定電流及額定負載時的輸入功率。

解：額定電流

PN10kWX1000

M==54.35/cW

UNDN2307x0.8

額定負載時的輸入功率

IQkW

P=12.5kW

VN0.8

2.他勵直流電動機，PN=10kW,UN=220V,/N=53A,〃N=1500r/min,Aa=0.4Q。求

（1）額定運行時的電磁轉矩、輸出轉矩和空載轉矩；（2）理想空載轉速和實際

空載轉速；（3）半載時的轉速。

解：（1）電磁轉矩

Ea=UN-INRa=220V-53AX0.4Q=198.87

Pem=EaIN=198.87x53A=10536.4"

Pem10536.4W

Tem=9.55—=9.55x—————=67.08/V-m

nN1500r/min

輸出轉矩

PN10kW

TN=9550—=9550x—————=63.67N?m

“nN1500r/min

空載轉矩

TO=Tem—TN=67.08/V?m—63.67N-m=3.41/V■m

(2)理想空載轉速

UN-IR220V-53Ax0.4C

0e①N=Na=0.133

nN1500r/min

UN2207

n°=Ce①N=0.133=1654.14r/min

實際空載轉速

G①N=9.55Ce①N=1-27

R,a22070.4。

UN___Urp_———————————x3.41N?m=1646.06r/min

=Ce中N—Ce*0=0.1330.133x1.27/

（3）半載時的轉速

RaTN

n=n0—才一入了,—=1654.15r/min—75.39r/min=1578.76r/min

CeCT^>N