电机与拖动刘锦波思考题

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，通过传动机构经过中间变速或变换运动方式后，拖动生产机械工

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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

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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

电机与拖动完整版

第一章 习题解答

思考题

1.1 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：电机与变压器中涉及到：（1）安培环路定律；（2）法拉第电磁感应定律；（3）电磁力定律；（4）磁路的欧姆定律。其中，安培环路定律反映了一定磁势（或安匝数）所产生磁场的强弱。在电机中，磁场在机电能量转换过程中起到了媒介的作用；法拉第电磁感应定律反映了交变的磁场所产生电势的情况。在电机中，电磁感应定律体现了机电能量转换过程中所转换为电能的大小；电磁力定律反映了通电导体在磁场中的受力情况，它体现了机电能量转换过程中所转换为机械能的大小；磁路的欧姆定律类似于电路的欧姆定律，它体现了一定磁势作用到磁路中所产生的磁通大小，亦即耦合磁场的大小。

1.2 永久磁铁与软磁材料的磁滞回线有何不同？其相应的铁耗有何差异？ 答：永久磁铁又称为硬磁材料，其磁滞回线与软磁材料的不同主要体现在形状上。硬磁材料的磁滞回线较“肥胖” ；而软磁材料则“瘦弱” 。硬磁材料的面积反映了铁磁材料磁滞损耗的大小，因而软磁材料的铁耗较小。 1.3 什么是磁路饱和现象？磁路饱和对磁路的等效电感有何影响？

答：当励磁安匝（或磁势）较小时，随着磁势的增加，磁路中所产生的磁通也线性增加；当磁

《电机及拖动基础》（3版）

浙江机电职业技术学院 胡幸鸣主编

思考题与习题

解答

第一章 直流电机

1-1 在直流电机中，电刷之间的电动势与电枢绕组某一根导体中的感应电动势有何不同？

解：前者是方向不变的直流电动势，后者是交变电动势；前者由多个电枢元件（线圈）串联而成，电动势相对后者的绝对值要大。

1-2 如果将电枢绕组装在定子上，磁极装在转子上，则换向器和电刷应怎样放置，才能作直流电机运行？

解：换向器放置在定子上，电刷放置在转子上，才能作直流电机运行

1-3 直流发电机和直流电动机中的电磁转矩T有何区别？它们是怎样产生的？而直流发电机和直流电动机中的电枢电动势，Ea又有何区别？它们又是怎样产生的？

解：直流发电机的电磁转矩T是制动性质的，直流电动机的电磁转矩T是驱（拖）动性质的，它们都是由载流导体在磁场中受到的电磁力，形成了电磁转矩；直流发电机的电枢电动势Ea大于电枢端电压U，直流电动机的电枢电动势Ea小于电枢端电压U，电枢电动势Ea都是运动导体切割磁场感应产生的。

1-4 直流电机有哪些主要部件？各起什么作用？

解：直流电机的主要部件有定子：主磁极（产生主极磁场）、机座（机械支撑和导磁作用）、换向极（改善换向）、电刷（

一 名词解释（5个*4=20分） 拖动系统的运动方程式 动态转矩

静态工作点及其稳定性

直流他励电机机械特性方程 直流电机的制动方式（三种）【发电反馈】 调速范围 静差率

恒转矩/恒功率调速 转差率 启动能耗

二 简答题（4道*10=40分）

简述机电传动系统运动方程中动态转矩的物理意义。

简述机电传动系统运动方程中双轴传动系统中静态转矩和动态转矩的折算方法。

简述静态工作点稳定性的判定条件。

简述传动系统的起停过程中减少过渡过程时间的方法。 简述直流他励电机三种制动方式的原理及特点

简述已知直流他励电机运行参数和固有机械特性时，人为机械特性的方法

直流他励电机的机械特性方程

直流电机制动运行的三种方式及其特点 四象限图

静差率、调速范围、最高工作转速和转速降落之间的关系 发电机-电动机调速系统的工作原理

异步电动机的固有特性公式及转差率s的含义

绕线转子电机串入电阻后人为特性曲线与固有特性曲线之间的关系

简述笼型转子异步电动机起动过程中能量损耗构成与减少转子回路能量损耗的办法。

简述通过改变异步电动机的定子绕组电压时，异步电动机人为特性曲线有什么特点？

异步电机传动系统启动应该注意哪些问题

第2章 三、思考题

2-1 直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？答：调压调速，弱磁调速，转子回路串电阻调速，变频调速。特点略。

2-2 简述直流 PWM 变换器电路的基本结构。答：直流 PWM 变换器基本结构如图，包括 IGBT 和续流二极管。三相交流电经过整流滤波后送往直流 PWM 变换器，通过改变直流 PWM 变换器中 IGBT 的控制脉冲占空比，来调节直流 PWM 变换器输出电压大小，二极管起续流作用。

2-3 直流 PWM 变换器输出电压的特征是什么？答：脉动直流电压。

2=4 为什么直流 PWM 变换器-电动机系统比 V-M 系统能够获得更好的动态性能？答：直流 PWM 变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。其中直流 PWM 变换器的时间常数Ts等于其 IGBT 控制脉冲周期（1/fc），而晶闸管整流装置的时间常数Ts通常取其最大失控时间的一半（1/（2mf）。因 fc 通常为 kHz 级，而 f 通常为工频（50 或 60Hz）为一周内），m 整流电压的脉波数，通常也不会超过 20，故直流 PWM 变换器时间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小，从而响应更快，动态性能更好。 2=5 在直流脉宽调速系统中，当电动机停止

《电机及拖动基础》（3版）

浙江机电职业技术学院 胡幸鸣主编

思考题与习题

解答

第一章 直流电机

1-1 在直流电机中，电刷之间的电动势与电枢绕组某一根导体中的感应电动势有何不同？

解：前者是方向不变的直流电动势，后者是交变电动势；前者由多个电枢元件（线圈）串联而成，电动势相对后者的绝对值要大。

1-2 如果将电枢绕组装在定子上，磁极装在转子上，则换向器和电刷应怎样放置，才能作直流电机运行？

解：换向器放置在定子上，电刷放置在转子上，才能作直流电机运行

1-3 直流发电机和直流电动机中的电磁转矩T有何区别？它们是怎样产生的？而直流发电机和直流电动机中的电枢电动势，Ea又有何区别？它们又是怎样产生的？

解：直流发电机的电磁转矩T是制动性质的，直流电动机的电磁转矩T是驱（拖）动性质的，它们都是由载流导体在磁场中受到的电磁力，形成了电磁转矩；直流发电机的电枢电动势Ea大于电枢端电压U，直流电动机的电枢电动势Ea小于电枢端电压U，电枢电动势Ea都是运动导体切割磁场感应产生的。

1-4 直流电机有哪些主要部件？各起什么作用？

解：直流电机的主要部件有定子：主磁极（产生主极磁场）、机座（机械支撑和导磁作用）、换向极（改善换向）、电刷（

大学物理课后答案

284

习题

17-1. 已知电磁波在空气中的波速为3.0 10m/s，试计算下列各种频率的电磁波在空气中的波长：（1）上海人民广播电台使用的一种频率 990kHz；（2）我国第一颗人造地球卫星播放东方红乐曲使用的无线电波的频率 20.009MHz；（3）上海电视台八频道使用的图像载波频率 184.25MHz. 解：λ 8c ν

3 108

303m （1）λ 990 103

（2） 3 108 14.99m 20.009 106

3 108

1.63m （3）λ 6184.25 10

17-2. 一电台辐射电磁波，若电磁波的能流均匀分布在以电台为球心的球面上，功率为105W。求离电台10km处电磁波的坡因廷矢量和电场分量的幅值。 P105解：S 7.96 10 5Jm2 s 224r4

10000

S 12 ε0E μ0H E2 E02

所以

Em (2S 2.4 5 21m17-3. 真空中沿x正方向传播的平面余弦波，其磁场

分量的波长为 ，幅值为H0.在t 0时刻的波形如图所

示.（1）写出磁场分量的波动表达式；（2）写出电场分量

的波动表达式，并在图中画出t 0时刻的电场分量波

形；（3）计算t 0时，x 0处的坡因廷矢量.

大学物理课后答案

284

习题

17-1. 已知电磁波在空气中的波速为3.0 10m/s，试计算下列各种频率的电磁波在空气中的波长：（1）上海人民广播电台使用的一种频率 990kHz；（2）我国第一颗人造地球卫星播放东方红乐曲使用的无线电波的频率 20.009MHz；（3）上海电视台八频道使用的图像载波频率 184.25MHz. 解：λ 8c ν

3 108

303m （1）λ 990 103

（2） 3 108 14.99m 20.009 106

3 108

1.63m （3）λ 6184.25 10

17-2. 一电台辐射电磁波，若电磁波的能流均匀分布在以电台为球心的球面上，功率为105W。求离电台10km处电磁波的坡因廷矢量和电场分量的幅值。 P105解：S 7.96 10 5Jm2 s 224r4

10000

S 12 ε0E μ0H E2 E02

所以

Em (2S 2.4 5 21m17-3. 真空中沿x正方向传播的平面余弦波，其磁场

分量的波长为 ，幅值为H0.在t 0时刻的波形如图所

示.（1）写出磁场分量的波动表达式；（2）写出电场分量

的波动表达式，并在图中画出t 0时刻的电场分量波

形；（3）计算t 0时，x 0处的坡因廷矢量.