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“电机与拖动基础（第2版）”习题解答
（2）电气损耗：主要包括导体损耗、电刷损耗和铁耗等。导体损耗是由于电机的线圈电阻产生的损耗，有时又称为铜耗，通常在电机的定子和转子上都会产生铜耗；电刷损耗是由于电刷的接触电压降引起的能量损耗，因为只有在直流电机中安装电刷，所以电刷损耗仅仅出现在直流电机中；铁耗是由于电机铁磁材料的磁滞效应和涡流效应产生的一种损耗，主要取决于磁通密度、转速和铁磁材料的特性。
电动机与发电机的功率传递过程如下图所示：电动机是将电能转换为机械能，而发动机是将机械能转换为电能。
电功率 P1 电磁功率 机械功率 机械功率 P1 电磁功率 电功率 Pem P2 Pem P2 ?pCu pFe?p Fep ?pmmecpmec?pm pFe?p Fe?pCu a)电动机与发电机的功率传递过程a) 电动机 b) 发电机b)
1-8 用硅钢作为导磁材料，现已知B?1.6T，试根据图1-3所示的B?H曲线求取在此磁
场条件下硅钢的磁导率?r。 解：
根据图1-3所示的硅钢B?H曲线，查得B?1.6T时，H?2200A/m ??B1.6??7.27?10?4(H/m) H220?7.27?10?4 ?r???578.8 ?7?04π?10
1-9 有一导体，长度l?3m，通以电流i?200A，放在B?0.5T的磁场中，试求：
（1）导体与磁场方向垂直时的电磁力； （2）导体与磁场方向平行时的电磁力； （3）导体与磁场方向为30o时的电磁力。
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解：
载流导体在磁场中电磁力的一般计算公式为 F?Blisin?
（1）导体与磁场方向垂直时，??90，F?0.5?3?200?300(N) （2）导体与磁场方向平行时，??0，F?0
（3）导体与磁场方向为30o时，F?0.5?3?200?sin30o?150(N)
1-10 有一磁路的铁心形状如图1-20所示，铁心各边的尺寸为：A、B两边相等，长度为17cm，
截面积为7cm2；C边长5.5cm，截面积为14cm2；气隙长度g?0.4cm。两边各有一个线圈，其匝数为N1?N2?100，分别通以电流i1和i2，所产生的磁动势由A、B两边汇入中间的C边，且方向一致。试求：在气隙中产生B?1.2T时所需的电流值，及此时气隙中储存的能量Wf，并计算电感L。
oi1ACBi2N1gN2 解：
图1-20 习题1-10图
设i1?i2?i，N1?N2?N?100， 由Fm1?Fm2??gRmg，得2Ni??g?g ?0Sc?ggBg1.2?0.4?10?2 所以，所需的电流值i????19.1(A)
2N?0Sc2N?02?100?4??10?7 气隙磁通?g?BSc?1.2?14?10?4?0.00168(Wb)
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N?100?0.5?0.00168??0.0044(H)
ii19.1122 气隙中储存的能量Wf?2WL?2?Li?0.0044?19.1?1.61(J)
2 根据电感的定义，L???
第二章 电力拖动系统的动力学基础
2-1 什么是电力拖动系统？它包括哪些部分？
答：
拖动就是由原动机带动生产机械产生运动，以电动机作为原动机拖动生产机械运动的拖动方式，称为电力拖动。如图2-1所示，电力拖动系统一般由电动机、生产机械的传动机构、工作机构、控制设备和电源组成，通常又把传动机构和工作机构称为电动机的机械负载。
电源 控制设备 电动机 传动机构 工作机构
图2-1 电力拖动系统组成
2-2 电力拖动系统旋转运动方程式中各量的物理意义是什么？它们的正负号如何确定？
答：
电力拖动系统经过化简，都可视为如图2-2a所示的电动机转轴与生产机械的工作机构直接相连的单轴电力拖动系统，各物理量的方向（正负号）标示如图2-2b所示。
Te ? TL 电动机 生产机械 Te ? TL a)图2-2 单轴电力拖动系统a) 单轴电力拖动系统 b) 系统各物理量的方向标示b)
根据牛顿力学定律，该系统的运动方程为
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d? dt Te?TL?J式中，各量的物理意义分别是：Te——电动机的电磁转矩（N·m），TL——生产机械的阻转矩（N·m），J——电动机轴上的总转动惯量（kg·m2），?——电动机的角速度（rad / s）。
2-3 转矩的动态平衡关系与静态平衡关系有什么不同？
答：
转矩的静态平衡是指电力拖动系统稳定运行时，电动机的电磁转矩Te与生产机械的阻转矩TL相平衡，即Te?TL。而转矩的动态平衡是指电力拖动系统在扰动作用下，从原来的平衡状态达到新的平衡状态的过渡过程中，电动机的电磁转矩Te与生产机械的阻转矩TL以及加速度转矩Jd?d?相平衡，即Te?TL?J。由于过渡过程中转速?dtdt是变化的，电磁转矩Te也是随时变化的，以保持转矩的动态平衡关系。
2-4 拖动系统的飞轮惯量GD与转动惯量J是什么关系？
答：
在拖动系统的工程计算中，习惯用飞轮惯量GD代替转动惯量J，GD与J的关系为
222GD2J?mr?4g
2式中，m——系统转动部分的质量（kg），G——系统转动部分的重力（N），r——系统转动部分的回转半径（m），D——系统转动部分的回转直径（m），g——重力加速度（可取g= 9.81m/s2）。
2-5 把多轴电力拖动系统简化为单轴电力拖动系统时，负载转矩的折算原则是什么？各轴飞
轮惯量的折算原则是什么？
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