电机拖动： 思考题与习题的解答

附录:

第1章 思考题及答案

1-1 变压器的电动势的产生原理是哪一个定律？说明其原理。

答：变压器的电动势的产生原理是法拉第电磁感应定律，即设N匝线圈处在磁场中，它所交链的磁链??N??,当磁链?发生变化时，会产生电场，并在线圈内产生感应电动势。即：

e??Nd?d??? dtdt1-2 根据功能与用途，电机可以分为哪几类？

答：根据功能与用途电机可以分为：动力电机和控制电机。动力电机又分为：静止的电机（变压器）和旋转电机（直流电机和交流电机）。控制电机是信号转换和信号传递的装置，容量和体积一般都比较小，在自动控制系统中常用于检测、放大、执行和校正等元件。

静止电机：变压器

动力电机

电机

旋转电机

交流电机

控制电机

1-3 一个电力拖动系统的组成有哪些组成部分，各部分的作用是什么？

答：电力拖动系统包括：电动机、传动机构、生产机械、控制设备和电源等组成。

电源电动机传动机构生产机械直流电机

生产机械是执行某一生产任务的机械设备，是电力拖动的对象；电源给动力机构——电动机以及控制设备提供电能，电动机把电能转换为机械能，通过传动机构变速或变换运动方式后，拖动生产机械工作；控制设备是由各种控制电机、电器、电子元

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控制设备件及控制计算机组成，用以控制电动机的运动，实现对生产机械运动的自动控制。

1-4 电机中涉及到哪些基本电磁定律？试说明它们在电机中的主要作用。

答：全电流定律：电生磁的定律，实现电磁转换；电磁感应定律：磁生电的定律，电磁转换；电磁力定律：电磁产生运动的定律，电动机原理。

1-5 如果感应电势的正方向与磁通的正方向符合左手螺旋关系，则电磁感应定律应写成

e?Nd?，试说明原因。 dt答：应为电磁感应定律的描述是感应电动势的正方向与磁通方向符合右手螺旋关系

d?，即电动势总是阻碍磁通的变换。因此当感应电动势的正方向与磁通方dtd?向符合右左手螺旋关系时，则产生的感应电动势为：e?N。

dt时：e??N第1章 练习题题解及答案

1-1 在求取感应电动势时，式eL??Ldid?d?、式eL??、式eL??N,以及e?Blvdtdtdt等式中，哪一个式子具有普遍的形式？这些式子分别适用什么条件？ 解：式eL??d?是普遍的形式，此时是在感应电动势的正方向与磁链的正方向符合右手dt螺旋关系条件下； 式eL??Ldi适用于自感电动势，表示由于线圈中电流i的变化使由i产生的交链该线圈dt的磁链发生变化时所产生的电动势；

d?适用于线圈所有N匝的磁通相同，均为?时，即??N?的情况； dt式e?Blv适用于运动电动势，且B、l、v三者相互垂直，且符合右手定则。

式eL??N1-2 在下图中，所示的磁路中，线圈N1,N2中通入直流电流I1,I2,试问： 1） 电流方向如图所示时，该磁路的总磁动势为多少？ 2） N2中电流I2反向时，总磁动势又为多少？

3） 若在图中a，b处切开，形成一空气气隙?，总总磁动势又为多少？

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??I1e1N1N2I2

解： 1）该磁路的总磁动势为：F1?I1N1?I2N2

2）此时磁路的总磁动势为：F2?I1N1?I2N2 3）此时磁路的总磁动势为：F3?I1N1?I2N2。

1-3 下图中，当电流i2产生的磁通?按正弦规律变化（即：???Msin?t??Msin2?ft）时，求其在N1线圈上产生的感应电动势e1，各参数参考方向如图所示。

?i2e1N1N2

解：由于感应电动势e1与磁通?的参考方向为不为右手螺旋关系，根据法拉第电磁感应定律得感应电动势为：

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e1?N1d(?msin?t)d??N1?N1??m??cos?tdtdt

?E1Mcos?t?2?E1?sin(?t?900)可见感应电动势的幅值为：E1M??N1?m? 有效值为：E1?E1m2??N1?m2?2?fN1?m2?4.44fN1?m

1-4 当线圈N1中的电流i1减小时，标出线圈N1和N2产生的感应电动势e1和e2的实际方向。

i1u1N1N2

解：根据右手螺旋定则，得由i1产生的磁通?方向如下图所示，由电磁感应定律，根据磁通?，感应电动势e1和e2的参考正方向与磁通磁通?方向满足右手螺旋关系，如图所示，且：e1??N1d?d?，e2??N2，由于i1减小，因此其产生的磁与即为图中的参考一dtdt?致（见图中虚线方向）。

i1u1e1N1N2e2

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第2章 思考题及答案

2-1 直流电机的主要部件是什么？各有什么作用？

答：直流电机的主要包括定子、转子

定子部分：包括主磁极、换向磁极、机座、电刷装置

1）主磁极：建立主磁通，包括： 铁芯：由低碳钢片叠成

绕组：由铜线绕成

2）换向磁极：改善换向，包括： 铁芯： 中大型由低碳钢片叠成。

小型由整块锻钢制成。 绕组：由铜线绕成。

3）机座：固定主磁极、换向磁极、端盖等，同时构成主磁路的一部分，用铸铁、铸钢或钢板卷成。

4）电刷装置：引出（或引入）电流，电刷由石墨等材料制成。 转子部分：包括电枢铁芯、电枢绕组、换向片

1） 电枢铁心：构成主磁路，嵌放电枢绕组。由电工钢片叠成。

2） 电枢绕组：产生感应电动势和电磁转矩，实现机—电能量转换。由铜线绕成。 3） 换向片：换向用，由铜线围叠而成。 4）

2-2 在直流电机中，为什么要用电刷和换向器，它们起到什么作用？

答：在直流发电机中，电刷和换向器起到整流的作用，将电枢绕组中的交流电整流成出线端的直流电。直流发电机中，起到逆变的作用，将端口的输入的直流电变成电枢绕组中的交变电流。

2-3 直流发电机是如何 发出直流电的？如果没有换向器，直流发电机能否发出直流电？

答： 直流发电机电枢绕组内的感应电动势实为交变电动势(如题图2-3所示瞬间以导体a为例)， 电枢绕组的a导体处于N极底下， 由“右手发电机”定则判得电动势方向为⊙，转半圈后，处于S极下，电动势方向变为⊕，再转半圈，又回到原来位置，电动势又为⊙。。。。。。，它通过换向装置后， 才把电枢绕组的交流变为外电路的直流。

换向装置的结构特点是电枢绕组尽管旋转，而 A、B电刷固定不转（电刷与磁极相对静止），且A刷恒与N极下导体相连，B刷恒与S极底下导

N 体相连），则由A刷引出的电动势方向恒为⊙（流出）， 若定义为正极， 则Ｂ刷引出的电动势方向恒为⊕ (流入)， 为

负极，因此，由Ａ，Ｂ两刷得到的就是直流。 由上分析可知，由于内电路的交流是通过换向装置后才变为外电路的直流，故没有换向装置就不行。

2-4 何谓电枢反应？电枢反应对气隙磁场有什么影响？

答：直流电机在空载运行时，气隙磁场仅有励磁磁动势产

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A . a + _ B S 题图1-3 直流电机模型

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