电机学答案第二章.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流电机学答案第二章.精品文档.第二章 直流电机 21 为什么直流发电机能发出直流电流？如果没有换向器，电机能不能发出直流电流？ 换向器与电刷共同把电枢导体中的交流电流，“换向”成直流电，如果没有换向器，电机不能发出直流电。22 试判断下列情况下，电刷两端电压性质（1）磁极固定，电刷与电枢同时旋转；（2）电枢固定，电刷与磁极同时旋转。 (1)交流 电刷与电枢间相对静止，电刷两端的电压性质与电枢的相同。 （2）直流 电刷与磁极相对静止，电刷总是引出某一极性下的电枢电压，而电枢不动，磁场方向不变 是直流。23 在直流发电机中，为了把交流电动势转变成直

2、流电压而采用了换向器装置；但在直流电动机中，加在电刷两端的电压已是直流电压，那么换向器有什么呢？ 直流电动机中，换向法把电刷两端的直流电压转换为电枢内的交流电，以使电枢无论旋转到N极下，还是S极下，都能产生同一方向的电磁转矩24 直流电机结构的主要部件有哪几个？它们是用什么材料制成的，为什么？这些部件的功能是什么？ 有7个 主磁极 换向极， 机座 电刷 电枢铁心，电枢绕组，换向器 见备课笔记25 从原理上看，直流电机电枢绕组可以只有一个线圈做成，单实际的直流电机用很多线圈串联组成，为什么？是不是线圈愈多愈好？ 一个线圈产生的直流脉动太大，且感应电势或电磁力太小，线圈愈多，脉动愈小，但线圈也不能

3、太多，因为电枢铁心表面不能开太多的槽，线圈太多，无处嵌放。26 何谓主磁通？何谓漏磁通？漏磁通的大小与哪些因素有关？ 主磁通： 从主极铁心经气隙，电枢，再经过相邻主极下的气隙和主极铁心，最后经定子绕组磁轭闭合，同时交链励磁绕组和电枢绕组，在电枢中感应电动势，实现机电能量转换。 漏磁通： 有一小部分不穿过气隙进入电枢，而是经主极间的空气隙钉子磁轭闭合，不参与机电能量转换，与饱和系数有关。27 什么是直流电机的磁化曲线？为什么电机的额定工作点一般设计在磁化曲线开始弯曲的所谓“膝点”附近？ 磁化曲线： -主磁通，励磁磁动势 设计在低于“膝点”，则没有充分利用铁磁材料，即 同样的磁势产生较小的磁通，如

4、交于“膝点”，则磁路饱和，浪费磁势，即使有较大的，若磁通基本不变了，而我的需要是（根据E和公式）选在膝点附近好处：材料利用较充分可调性好稳定性较好。电机额定点选在不饱和段有两个缺点：材料利用不充分磁场容易受到励磁电流的干扰而不易稳定。选在饱和点有三个缺点：励磁功率大增磁场调节困难电枢反应敏感28 为什么直流电机的电枢绕组必须是闭合绕组？ 直流电机电枢绕组是闭合的，为了换向的需要，如果不闭合，换向器旋转，电刷不动，无法保证正常换向。29 何谓电枢上的几何中性线？何谓换向器上的几何中性线？换向器上的几何中性线由什么决定？它在实际电机中的位置在何处？电枢上几何中性线：相临两点极间的中性线 换向器上几

5、何中性线：电动势为零的元件所接两换向片间的中心线 由元件结构决定，不对称元件：与电枢上的几何中性线重合。对称元件：与极轴轴线重合。 实际电机中。210 单叠绕组与单波绕组在绕法上、节距上、并联支路数上的主要区别是什么？ 绕法上： 单叠：任意两个串联元件都是后一个叠在前一个上面 单波：相临两串联元件对应边的距离约为形成波浪型 节距上： （单叠） 并联支路数 2a=2p(单叠) 2a=z(单波)211 直流发电机的感应电动势与哪些因素有关？若一台直流发电机的额定空载电动势是230V，试问在下列情况下电动势的变化如何？ （1）磁通减少10%； （2）励磁电流减少10%； （3）磁通不变，速度增加20

6、%；（4）磁通减少10%，同时速度增加20%。 直发： （1）减少10，则 即 （2）励磁电流减少10，如果饱和，则不变，E也不变，如没有饱和，则也减少10，=207(V) 207E230V (3) (4) 212 一台4极单叠绕组的直流电机，问： （1）如果取出相邻的两组电刷，只用剩下的另外两组电刷是否可以？对电机的性能有何影响？端电压有何变化？此时发电机能供给多大的负载（用额定功率的百分比表示）？ （2）如有一元件断线，电刷间的电压有何变化？此时发电机能供给多大的负载？ （3）若只用相对的两组电刷是否能够运行？（4）若有一极失磁，将会产生什么后果？ (1)取出相临的两组电刷，电机能够工作，

7、此时，电枢感应电动势不受影响，但电机容量会减小；设原来每条支路电流为I，4条支路总电流为4I，现在两条支路并联，一条支路电阻为另一条支路的3倍，因此两条并联总电流为I+I=I，现在电流与原来电流之比为I：4I=，因此容量减为原来容量的 (2)只有一个元件断线时，电动势不受影响，元件断线的那条支路为零，因此现在相当于三条支路并联，总电流为原来的 (3)若只用相对的两组电刷，由于两路电刷间的电压为零，所以电机无法运行。 (4)单叠：由于电刷不动，若有一磁极失磁，则有一条支路无电势，电刷间无感应电动势，电机内部产生环流，电机不能运行。213 如果是单波绕组，问212题的结果如何？ (1)只用相邻两只

8、电刷，电机能工作，对感应电势和电机容量均无影响，仅取一只电刷时，因仍是两条支路并联，所以电机还能工作，对电动势和电机容量均无影响。 (2)一个元件断线，对电动势无影响，由于仅剩下一条支路有电流，电流为原来的，容量减为原来的 (3)只用相对的两只电刷时，由于两只电刷为等电位，电压为零，因此电机无法运行。 (4)单波失去一个磁极，感应电动势减小，容量减小且内部产生环流。214 何谓电枢反应？电枢反应对气隙磁场有何影响？直流发电机和直流电动机的电枢反应有哪些共同点？又有哪些主要区别？ 电枢反应：电枢磁场对励磁磁场的作用 交轴电枢反应影响：物理中性线偏离几何中性线 发生畴变 计及饱和时，交轴有去磁作用

9、， 直轴可能去磁，也可能增磁。 使支路中各元件上的感应电动势不均。 发电机：物理中性线顺电机旋转方向移过一个不大的角 电动机：物理中性线逆电机旋转方向移过一个不大的角直轴电枢反应影响：电动机：电刷顺电枢转向偏移，助磁，反之去磁215 直流电机空载和负责运行时，气隙磁场各由什么磁动势建立？负载时电枢回路中的电动势应由什么样的磁通进行计算？ 空载：仅由励磁磁动势建立，负载：由和Ax共同建立： 由每极合成磁通计算，即负载磁通计算，负载时，导体切割的是负载磁通（即合成磁通）216 一台直流电动机，磁路是饱和的，当电机带负载以后，电刷逆着电枢旋转方向移动了一个角度，试问此时电枢反应对气隙磁场有什么影响？

10、 电动机电刷逆电枢转向移动，直轴电枢反应去磁，交轴电枢反应总是去磁的217 直流电机有哪几种励磁方式？分别对不同励磁方式的发电机、电动机列出电流、的关系式。 四种励磁方式：他励，并励，串励，复励 电动机：他励： 并励： 串励： 复励： 短复励 ， 长复励 发电机：他励： 并励： 串励： 复励： 短复励218 如何判别直流电机是运行于发电机状态还是运行于电动机状态？它们的、的方向有何不同？能量转换关系如何？ 如所受电磁力的方向与电枢转向相同即为电动机状态，反之为发电机状态。 电动机：与n方向相同，是驱动转矩，与U方向相反，是反电动势，方向流向电枢，与方向相反。只有输入电能，克服反电势，才能产生电

11、枢电流，进而产生电磁转矩。 发电机：与n方向相反，是阻力转矩，E与U方向相同，与方向相同，发出电功率，为克服阻力转矩，不断输入机械能，才能维持发电机以转n旋转，发出电能。219 为什么电机的效率随输出功率不同而变化？负载时直流电机中有哪些损耗？是什么原因引起的？为什么铁耗和机械损耗可看成是不变损耗？ 电机铜耗随输出功率变化，所以效率随输出功率变化，负载时有：铜耗，铁耗，机械损耗。铜耗：电枢绕组铜耗和励磁绕组铜耗。，铁耗：交变磁场引起涡流损耗和磁滞损耗机械能：抽水，电刷摩擦损耗铁耗和机械耗和附加损耗与负载电流无关 认为是不变损耗220 直流发电机中电枢绕组元件内的电动势和电流是交流的还是直流的？

12、若是交流的，为什么计算稳态电动势时不考虑元件的电感？ 都是交流的通过电刷引出的感应电动势是直流，不考虑元件电感221 他励直流发电机由空载到额定负载，端电压为什么会下降？并励发电机与他励发电机相比，哪一个的电压变化率大？ 空载时：他励发电机端电压U=E=负载时： 电压下降并励下降大，随着电压下降，减小，下降，端电压更加下降222 若把直流发电机的转速升高20%，问在他励方式下运行和并励方式下运行时，哪一种运行方式下空载电压升高的较多？ 空载电压 他励时，n升20，E升20并励时，n增加 E增加，增加，增加，E除n增大外，也增大，并励时，空载电压升较多。245 已知某直流电动机铭牌数据如下：额定

13、功率，额定电压，额定转速，额定效率。试求该电机的额定电流。 解： =385.2 (A)246 已知直流发电机的额定功率，额定电压，额定转速，试求电机的额定电流。247 一台直流发电机的数据：，总导体数，并联支路数，运行角速度是，每极磁通。试计算 （1）发电机的感应电动势； （2）当转速，但磁通不变时发电机的感应电动势； （3）当磁通变为时发电机的感应电动势。 解：(1) =130.0392 =611.5V(2)E=130.0392900=458.6V(3)E=130.0435900=509V248 一台4极、230V、的他励直流发电机，如果每极的合成磁通等于空载额定转速下具有额定电压时每极的磁

14、通，试求当电机输出额定电流时的电磁转矩。解： 250 试计算下列绕组的节距，和，绘制绕组展开图，安放主极及电刷，求并联支路对数。 （1）右行短距单叠绕组：，； （2）右行整距单叠绕组：，； （3）左行单波绕组：，； （4）左行单波绕组：，。251 一台直流发电机，每元件匝数，当、时试求正负刷间的电动势。 解： = 8.42=4.2252 一台直流发电机，当，每极磁通时，试求： （1）若为单叠绕组，则电枢绕组应有多少导体？ （2）若为单波绕组，则电枢绕组应有多少导体？ 解：(1) 单叠 a=4 根 (2)单波：a=1 根253 一台直流电机，每元件电阻为，当转速时，每元件的平均电动势为10V。问

15、当电枢绕组为单叠或单波时，电枢端的电压和电枢绕组的电阻各为多少？ 解：单叠绕组：每支路元件数： 电刷端电压U=3010=300V电枢绕组电阻 单波绕组：每支路元件数： 电刷端电压：U=1060=600V电枢绕组电阻：=254 一台2极发电机，空载时每极磁通为，每极励磁磁动势为3000A。现设电枢圆周上共有电流8400A并作均匀分布，已知电枢外径为若电刷自几何中性线前移机械角度，试求： （1）每极的交轴电枢磁动势和直轴电枢磁动势各为多少？ （2）当略去交轴电枢反应的去磁作用和假定磁路不饱和时，试求每极的净有磁动势及每极下的合成磁通。255 有一直流发电机，每个元件的串联匝数，电刷在几何中性线上，

16、试计算额定负载时的线负荷A及交轴电枢磁动势。256 一台并励直流发电机，单波绕组，电枢导体总数根，额定励磁电流，空载额定电压时的磁通。电刷安放在几何中性线上，忽略交轴电枢反应的去磁作用，试求额定负载时的电磁转矩及电磁功率。 解： 257 一台并励直流发电机，电枢电路各绕组总电阻，励磁绕组每极匝数匝，励磁绕组电阻。当转速为时，测得电机的空载特性如下表：U0/V44104160210230248276I/A037091145200223251335试求：（1）欲使空载产生额定电压，励磁回路应串入多大电阻？ （2）电机的电压调整率；（3）在额定运行情况下电枢反应的等效去磁磁动势。259 一台4极并励

17、电动机，主极绕组每极2800匝，总励磁电阻。电机在时的空载特性如下：I/A020304050607080910U0/V75110140168188204218231240 当额定负载时，电枢电流为76A，此时电枢反应的去磁磁动势用并励绕组的电流表示时为，试求： （1）额定负载下的转速； （2）若在此电机中的每个主极装设匝的串励绕组（积复励或差复励两种情况），这时电枢电路的总电阻，试求额定负载下的转速。260 两台完全相同的并励直流电机，机械上用同一轴联在一起，并联于230V的电网上运行，轴上不带其它负载。在时空载特性如下：I/A1314U0/V18671959 现在，电机甲的励磁电流为，电机乙

18、的为，转速为，电枢回路总电阻（包括电刷接触电阻）均为，若忽略电枢反应的影响，试问： （1）哪一台是发电机？哪一台为电动机？（2）总的机械损耗和铁耗是多少（3）只调节励磁电流能否改变两机的运行状态（保持转速不变）？（4）是否可以在时两台电机都从电网吸取功率或向电网送出功率？解：(1)甲台电机在时的电动势为195.9V, 乙台电机在时的电动势为186.7V, 甲台电机在时电动势 乙台电机在时电动势： 230V 230V 甲为发电机，乙为电动机。 (2)电动机： 发电机： 两台电机总的机械耗和铁耗为： 电动机： 发电机： 总的机械耗和铁耗：(3)要改变两台电机运行状态并保持转速不变，应减小甲台电机的

19、励磁电流，同时增加乙台电机的励磁电流，当两台电机的励磁电流相同时，两台电机都是电动机，最后乙为发电机，甲为电动机。(4)都可以通过从电网吸收电功率成为电动机，但不能都成为发电机，因为没有原动机，即没有输入机械能，无法输出电能。261一直流电机并联于电网上运行，已知，根，电枢回路总电阻（包括电刷接触电阻），杂散损耗，试问：此直流电机是发电机还是电动机运行？计算电磁转矩和效率。 解：（1）=205（V）220V 总电动机运行。 （2） （3）=88.24+1.83=90.07(A)20588.24-276-379-0.86=17263.79(W)100=100=87.12或者：=0.8619815

20、.4=170.41()=17263.7()262一台、220V的并励电动机，额定效率，电枢回路的总电阻（包括电刷接触电阻），并励回路电阻。今欲使起动电流限制为额定电流的倍，试求起动变阻器电阻应为多少？若起动时不接起动电阻则起动电流为额定电流的多少倍？263一台并励电动机，（包括电刷接触电阻）。在额定负载时突然在电枢回路中串入电阻，若不计电枢回路中的电感和略去电枢反应的影响，试计算此瞬间的下列项目： （1）电枢反电动势； （2）电枢电流； （3）电磁转矩；（4）若总制动转矩不变，求达到稳定状态的转速。 (1) 在电枢串入电阻的瞬间，和n不变，电动势不变不变，不变，由于惯性，n不变（加讲串电阻调速

21、过程）(2) (3) 或者：不变(4) 总制动转矩不变， 不变。 电枢电流不变264并励电动机的，。已知电枢电阻为，试求： （1）电动机的额定输出转矩； （2）在额定电流时的电磁转矩； （3）电机的空载转速；（4）在总制动转矩不变的情况下，当电枢回路串入电阻后的稳定转速.解：(1) (2) (3) 空载转速(4)总制动转矩不变，不变，265一台并励电动机，（包括电刷接触电阻），。若总制动转矩不变，在电枢回路串入一电阻使转速降低到，试求串入电阻的数值、输出功率和效率（假设）。 解：(1) 即01156450=11075（0.08+）求解得266串励电动机，电枢回路各绕组电阻，一对电刷接触压降。若制动总转矩为额定值，外施电压减到150V，试求此时电枢电流及转速（假设电机不饱和）。 解：(1)是串励 又总制动转矩保持为额定值 为常数，(2) (条件不变)否则：267某串励电动机，（包括电刷接触电阻），欲在负载制动转矩不变条件下把转速降到，需串入多大电阻？ 解：总制动转矩不变 不变，不变