《电机与拖动基础第2版》汤天浩习题解答

《电机与拖动基础第2版》汤天浩习题解答

电机与拖动基础

第一章 电机的基本原理 ..................................................................................... 1 第二章 电力拖动系统的动力学基础6?

第三章 直流电机原理 ......................................................................................... 12 第四章 直流电机拖动基础 ................................................................................. 14 第五章 变压器 ................................................................................................... 29 第六章 交流电机的旋转磁场理论 ................................................................... 4３ 第七章 异步电机原理 ......................................................................................... 44 第八章 同步电机原理51?

第九章 交流电机拖动基础 ................................................................................. 61 第十章 电力拖动系统电动机的选择73?

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第一章 电机的基本原理

1-1 请说明电与磁存在哪些基本关系,并列出其基本物理规律与数学公式。

答：? 电与磁存在三个基本关系,分别是? (1）电磁感应定律:如果在闭合磁路中磁通随时间而变化，那么将在线圈中感应出电动势。感应电动势的大小与磁通的变化率成正比,即

e??NdΦ dt感应电动势的方向由右手螺旋定则确定，式中的负号表示感应电动势试图阻止闭合磁路中磁通的变化。? (2)导体在磁场中的感应电动势：如果磁场固定不变,而让导体在磁场中运动,这时相对于导体来说,磁场仍是变化的,同样会在导体中产生感应电动势。这

种导体在磁场中运动产生的感应电动势的大小由下式给出?

e?Blv?而感应电动势的方向由右手定则确定。

(３)载流导体在磁场中的电磁力：如果在固定磁场中放置一个通有电流的导体，则会在载流导体上产生一个电磁力。载流导体受力的大小与导体在磁场中的位置有关,当导体与磁力线方向垂直时，所受的力最大,这时电磁力F与磁通密度B、导体长度l以及通电电流i成正比，即

F?Bli 电磁力的方向可由左手定则确定。?

1-2 通过电路与磁路的比较，总结两者之间哪些物理量具有相似的对应关系(如电阻与磁

阻)，请列表说明。?答:

磁路是指在电工设备中，用磁性材料做成一定形状的铁心，铁心的磁导率比其他物质的磁导率高得多，铁心线圈中的电流所产生的磁通绝大部分将经过铁心闭合，这种人为造成的磁通闭合路径就称为磁路。而电路是由金属导线和电气或电子部件组成的导电回路,也可以说电路是电流所流经的路径。? 磁路与电路之间有许多相似性，两者所遵循的基本定律相似,即KＣL:在任一节点处都遵守基尔霍夫第一定律约束;KVL：在任一回路中都遵守基尔霍夫第二定律；另外,磁路与电路都有各自的欧姆定律。两者之间相似的物理量主要有：电路中传输的是电流，磁路中相应的为磁通；电路中的电动势、电压与磁路中的磁动势、磁压降类似。电路中的电阻或电导与磁路中的磁

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? 当然两者之间也有一些不同之处，比如磁通只是描述磁场的物理量,并不像电流那样表示带电质点的运动，磁通通过磁阻时，也不像电流通过电阻那样要消耗功率，因而也不存在与电路中的焦耳定律类似的磁路定律；分析电路时一般不涉及电场问题，不考虑漏电流，而分析磁路时离不开磁场的概念,要考虑漏磁现象；在电路中电动势为零时,电流也为零，但在磁路中往往有剩磁,磁动势为零时，磁通不一定为零;磁路的欧姆定律与电路的欧姆定律也只是形式上的相似,由于铁心的磁导率不是常数，它随励磁电流而变化,因而磁路计算不能应用叠加原理。

1-3 如何理解机电能量转换原理？根据这个原理可以解决什么问题??答：? 从能量转换

的观点，可以把依靠电磁感应原理运行的机电设备看作是一类机电转换装置，比如,变压器是一种静止的电能转换装置,而旋转电机是一种将机械能转换成电能(发电机)或将电能转换成机械能（电动机)的运动装置。因此,机电能量转换原理是学习和研究电机理论的一个重要工具。根据这个原理,可以求得电机(发电机、电动机）和变压器中的关键物理量感应电动势和电磁转矩的大小,进而分析电机和变压器的运行特性。?

1-4 旋转电机模型的基本结构由哪些部分组成,其各自有什么作用？气隙又有何作用？?答：

? 旋转电机模型的基本结构由定子、转子和气隙三个部分组成：定子是固定不动的,转子是运动的,它们之间隔着一层薄薄的气隙。在定子和转子上分别按需要安装若干线圈，其目的是在气隙中产生磁场。往往要求气隙磁场按一定的形式分布，例如正弦分布磁场。电机作为一种机电能量转换装置,能够将电能转换为机械能，也能将机械能转换为电能。由于机械系统和电气系统是两种不同的系统,其能量转换必须有一个中间媒介,这个任务就是由气隙构成的耦合磁场来完成的。

1-5 以两极原型电机作为旋转电机的物理模型,有何应用意义?

答：