《电机与电气控制技术》项目二练习题-直流电机的应用.doc

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1、电机与电气控制技术与实践项目二 直流电机的应用一、填空题1直流电机具有 可逆 性，既可作发电机运行，又可作电动机运行。作发电机运行时，将 电能 变成 机械能 输出，作电动机运行时，则将 机械能 变成 电能 输出。2直流发电机电磁转矩的方向和电枢旋转方向 相反 ，直流电动机电磁转矩的方向和电枢旋转方向 相同 。3对直流电动机的电磁转矩公式中各物理量的含义，表示转矩常数，表示 主磁通 ，表示 电枢电流 。4他励直流电动机的固有机械特性是指在电枢电压、励磁磁通为额定值，且电枢回路不串电阻的条件下， 转速 和 电磁转矩 关系。5直流电机的调速方法有 电枢回路串电阻 调速、 降压 调速和 弱磁 调速。6

2、直流电动机的转子通称为 电枢 ，是电动机的 能量转换 部分。直流电机的换向器又称为 整流子 。7直流电机的换向极安装在 两相邻主磁极之间 ，其作用是 改善换向 。8直流电动机中常见的制动状态有 能耗制动 、 反接制动 、 再生制动 三种。二、选择题1直流电动机起动时电枢回路串入电阻是为了（ B ）。A增加起动转矩 B限制起动电流 C增加主磁通 D减小起动时间2在直流电机中，电枢的作用是（ B ）。A将交流电变为直流电 B实现直流电能和机械能之间的转换 C在气隙中产生主磁通 D将直流电流变为交流电流3保持电枢电压不变，减小他励直流电动机的励磁电流，则该直流电动机（ A ）。A理想空载转速升高，机

3、械特性变软 B理想空载转速升高，机械特性变硬C理想空载转速降低，机械特性变软 D理想空载转速降低，机械特性变硬4直流电动机工作稳定运行状态时，电磁转矩的大小由（ C ）决定。A电压的大小 B电枢电阻的大小 C负载转矩和空载转矩的大小 D磁场的大小5直流电动机中，电动势的方向与电枢电流方向（ C ），直流发电机中，电动势的方向与电枢电流的方向（ C ）。A. 相同，相同 B. 相同，相反 C. 相反，相同 D. 相反，相反6直流电机的磁极和电枢的铁心选材应是（ C ）。A电枢用硅钢片，磁极用整块铸钢 B电枢用整块铸钢，磁极用钢板冲片叠成 C电枢用硅钢片，磁极用钢板冲片叠成 D因是直流无铁损，故两

4、者均可用整块铸钢7直流电动机的几种人为机械特性中，哪种的硬度不变？（ B ）A电枢串电阻的人为机械特性 B改变电枢电压的人为机械特性 C减弱磁通的人为机械特性 D以上三种都不是8一台直流电动机起动时，励磁回路应该( C )。A与电枢回路同时接入 B比电枢回路后接入 C比电枢回路先接入 D无先后次序9直流电机的调速方法中，适合恒转矩负载并且低速时稳定性较好的是（ B ）。A. 弱磁调速 B. 降压调速 C. 串电阻调速 D. 变频调速10直流电动机在串电阻调速过程中，若负载转矩保持不变，则（ A ）保持不变。A输入功率 B输出功率 C电磁功率 D电机的效率三、判断题1直流电动机的人为特性都比固有

5、特性软。（ ）2一台接在直流电源上的并励电动机，把励磁绕组的两个端头对调后，电动机就会反转。（ ）3直流电机中，换向极的作用是改善换向，所以只要装置换向极都能起到改善换向的作用。（ ）4换向器是直流电机特有的装置。（ ）5直流电动机的额定功率指转轴上吸收的机械功率。（ ）6直流电机的电刷因磨损而需更换时应选用与原电刷相同的电刷。（ ）7直流电动机串多级电阻起动，在起动过程中，每消除一级起动电阻时，电枢电流都将突变。（ ）8直流电动机的电磁转矩在电动状态时是驱动性质的转矩，当增大电磁转矩时，电动机的转速将会上升。（ ）9他励直流电动机降压或串电阻调速时，最大静差率数值越大，调速范围越大。（ ）1

6、0直流电动机反接制动时，当电动机转速接近于零时，就应立即切断电源，防止电动机反转。（ ）四、简答题1直流电机的基本结构由哪些部件所组成？答：直流电机由静止的定子和转动的转子两大部分组成。定子主要包括主磁极、换向磁极、机座、电刷装置、端盖等。转子主要包括电枢铁心、电枢绕组以及换向器、转轴、风扇等。2直流电机中为何要用电刷和换向器，它们有何作用？答：欲使电机连续旋转，必须使载流导体在磁场中所受到的电磁力形成一种方向不变的转矩。这点，则用换向器和电刷装置配合来实现的。换向器和电刷的作用：（1）将直流电动机输入的直流电流转换成电枢绕组内的交变电流，进而产生恒定方向的电磁转矩，使电动机连续运转。（2）把

7、转动的电路与外面不转的电路连接。3直流电动机的励磁方式有哪几种？试画电路图。答：直流电机的励磁绕组的供电方式，称为励磁方式。按直流电机励磁绕组与电枢绕组连接方式的不同分为：他励直流电机、并励直流电机、串励直流电机与复励直流电机等四种。4简述直流电动机的工作原理。答：线圈边在不同极性的磁极下，换向器配合电刷保证每个极下线圈边中电流始终是一个方向，可使电动机连续旋转。5如何确定换向极的极性，换向极绕组为什么要与电枢绕组相串联？答：使换向极产生的磁通与电枢反应磁通方向相反。对于直流发电机而言，换向极性和电枢要进入的主磁极性相同；而对于直流电动机，则换向极极性和电枢要进入的主磁极极性相反。换向极绕组与

8、电枢绕组相串联的原因是：使随着电枢磁场的变化，换向极磁场也随之变化，即任何负载情况下都抵消电枢反应的影响。6直流电动机电枢电动势为何称为反电动势？答：直流电动机电枢电动势的方向与电枢电流的方向相反，因而称为反电动势。7起动直流电动机前，电枢回路调节电阻RPa和励磁回路调节电阻RPf的阻值应分别调到什么位置?答：起动电动机前，务必将励磁回路调节电阻RPf的阻值调到最小，电枢回路调节电阻RPa的阻值调到最大。8直流电动机在轻载或额定负载时，增大电枢回路调节电阻RPa的阻值，电动机的转速如何变化?增大励磁回路的调节电阻RPf的阻值，转速又如何变化?答：增大电枢回路调节电阻RPa的阻值，电动机的转速将

9、下降；增大励磁回路的调节电阻RPf的阻值，转速将下降。9直流电动机停机时，应该先切断电枢电源，还是先断开励磁电源?答：直流电动机停机时，必须先切断电枢电源，然后断开励磁电源。10他励直流电动机实现反转的方法有哪两种？实际应用中大多采用哪种方法？答：直流电动机反转的方法有以下两种：（1）改变励磁电流方向 （2）改变电枢电压极性 实际应用中大多采用改变电枢电压极性的方法来实现电动机的反转。11何谓直流电动机的机械特性，写出他励直流电动机的机械特性方程式？答：直流电动机的机械特性：是在稳定运行情况下，电动机的转速与电磁转矩之间的关系，即n=f(T)。机械特性方程式12何谓直流电动机的固有机械特性与人

10、为机械特性？答：固有机械特性是指当电动机的工作电压和磁通均为额定值时，电枢电路中没有串入附加电阻时的机械特性，其方程式为人为机械特性是指人为地改变电动机参数 (U、R、) 而得到的机械特性，他励电动机有以下三种人为机械特性。 (1)电枢串接电阻的人为机械特性；(2)改变电枢电压时的人为机械特性；(3)减弱磁通时的人为机械特性。13他励直流电动机的机械特性n=f(T)为什么是略微下降的?是否会出现上翘现象?为什么?上翘的机械特性对电动机运行有何影响?答：由机械特性方程式可知：，随着电磁转矩的增加，电动机的转速将下降，所以他励直流电动机的机械特性n=f(T)是略微下降的；电动机的机械特性和负载特性

11、配合不当时，将出现上翘现象，上翘的机械特性将使电动机不能稳定运行。14改变磁通调速的机械特性为什么在固有机械特性上方?改变电枢电压调速的机械特性为什么在固有机械特性下方?答：为了防止磁路饱和，一般只采用减弱磁通的方法；改变电枢电压调速时，电动机的工作电压不能大于额定电压，只能往下调。15直流电动机一般为什么不允许采用全压起动？答：因为他励直流电动机电枢电阻Ra阻值很小，额定电压下直接起动的起动电流很大，通常可达额定电流的1020倍，起动转矩也很大。过大的起动电流引起电网电压下降，影响其他用电设备的正常工作，同时电动机自身的换向器产生剧烈的火花。而过大的起动转矩可能会使轴上受到不允许的机械冲击。

12、所以全压起动只限于容量很小的直流电动机。16他励直流电动机有哪几种调速方法?各有什么特点?电枢回路串电阻调速和弱磁调速分别属于哪种调速方式?答：他励直流电动机的调速方法有：电枢串电阻调速；弱磁调速；降调速压。电枢回路串电阻调速属于往下调；弱磁调速属于往上调。17试分析他励直流电动机电枢串电阻起动物理过程。答：在电动机励磁绕组通电后，电动机再接上额定电压UN，此时电枢回路串人全部起动电阻起动，电动机从 N点开始起动，转速沿特性曲线上升至 b点，随着转速上升，反电动势aCen上升，电枢电流减小，起动转矩减小，当减小至Tst2时，短接第1级起动电阻Rst4,电动机由R4的机械特性切换到R3的机械特性

13、。切换瞬间，由于机械惯性，转速不能突变，电动势Ea保持不变，电枢电流将突然增大，转矩也成比例突然增大，恰当的选择电阻，使其增加至Tst1，电动机运行点从b点过渡至C点。从C点沿Cd曲线继续加速到d点，切除第2级起动电阻Rst3，电动机运行点从d点过渡到e点，电动机沿ef曲线加速，如此周而复始，电动机由a点经b、c、de、f、g、h点到达i点。此时，所有起动电阻均被切除，电动机进人固有机械特性曲线运行并继续加速至k点。在k点TTL，电动机稳定运行，起动过程结束。18他励直流电动机电气制动有哪几种？答：常用的电气制动方法有三种：能耗制动、反接制动和回馈制动。19何谓能耗制动？其特点是什么？答：能耗

14、制动是把正处于电动机运行状态的他励直流电动机的电枢从电网上切除，并接到一个外加的制动电阻Rbk上构成闭合回路。其特点：（1）电枢电压U0；（2）电枢电流为负值，其方向与电动状态时的电枢电流反向；（3）电磁转矩T与转速n方向相反成为制动转；（4）电动机把拖动系统的动能转变为电能并消耗在电枢回路的电阻上。20试分析电枢反接制动工作原理。答：制动原理：电枢反接制动是将电枢反接在电源上，同时电枢回路要串接制动电阻RBk。21何谓发电回馈制动？其出现在何情况下？答：1）发电回馈制动：当电动机转速高于理想空载转速，即nno时，电枢电动势Ea大于电枢电压U，电枢电流，电磁转矩T为制动性质转矩，电动机向电源回

15、馈电能，此时电机运行状态称为发电回馈制动。 2）其出现在位能负载高速下放和降低电枢电压调速情况下。五、计算题1. 一台直流电动机额定数据为：额定功率PN=17kW，额定电压UN220V，额定转速nN1500r/min，额定效率N83%，求它的额定电流及额定负载时的输入功率。解：（1） P1=PN/N=17/0.83=20.48 (kW)（2） IN=P1/UN=20.48x103/220=93.1(A)2. 一台直流发电机额定数据为：额定功率PN=10kW，额定电压UN230V，额定转速nN2850r/min，额定效率N85%，求它的额定电流及额定负载时的输入功率。解：（1）IN=PN/UN=

16、10x103/230=43.48(A)（2） P1=PN/N=10/0.85=11.76(kW)3一台他励直流电动机，铭牌数据如下：，。试求（1）固有机械特性。（2）的人为机械特性。解：（1）固有机械特性估算电枢电阻 （3分）计算 理想空载转速 额定电磁转矩 （2）的人为机械特性。理想空载转速 时电动机的转速4一台并励直流发电机，铭牌数据如下：PN=23kW，UN=230V，nN=1500r/min，励磁回路电阻Rf=57.5，电枢电阻Ra=0.1,不计电枢反应磁路饱和。现将这台发电机改为并励直流电动机运行，把电枢两端和励磁绕组两端都接到220V的直流电源，运行时维持电枢电流为原额定值。求（1）转速n；（2）电磁功率；(3)电磁转矩。