电机与拖动基础习题答案.pdf

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1、3.1换向器在直流电机中起什么作用？答在直流发电机中，换向器起整流作用，即把电枢绕组里的交流电整流为直流电，在正、负电刷两端输出。在直流电动机中，换向器起逆变作用，即把电刷外电路中的直流电经换向器逆变为交流电输入电枢元件中。3.2直流电机的主磁极和电枢铁心都是电机磁路的组成部分，但其冲片材料一个用薄钢板，另一个用硅钢片，这是为什么？答在直流电机中，励磁绕组装在定子的主磁极上，当励磁绕组通入直流励磁电流并保持不变时，产生的主磁通相对于主磁极是静止不变的，因此在主磁极中不会产生感应电动势和感应电流（即涡流），就不会有涡流损耗，所以主磁极材料用薄钢板。但是转动着的电枢磁路却与主磁通之间有相对运动，于

2、是在电枢铁心中会产生感应电动势和感应电流（即涡流），产生涡流损耗。另外，电枢中还会产生因磁通交变形成的磁滞损耗。为了减少电枢铁心损耗，常用而又行之有效的办法就是利用硅钢片叠装成直流电机的电枢铁心。为了进一步减小涡流损耗，把硅钢片表面涂上绝缘漆，进一步阻碍涡流通过。16 3.3直流电机铭牌上的额定功率是指什么功率？答直流电机铭牌上的额定功率指的是直流电机工作在满负荷下的输出功率。对直流发电机而言，指的是输出的电功率；对直流电动机而言，指的是电动机轴上输出的机械功率。3.4 直流电机主磁路包括哪儿部分？磁路未饱和时，励磁磁通势主要消耗在哪一部分？答直流电机的主磁路由以下路径构成：主磁极N 经定、转

3、子间的空气隙进入电枢铁心，再从电枢铁心出来经定、转子间的空气隙进入相邻的主磁极S,经定子铁心磁飘到达主磁极N,构成闭合路径。磁路未饱和时，铁的导磁率是空气的儿百到上千倍，所以尽管定转子间的空气隙很小，但磁阻比磁路中的铁心部分大得多，所以，励磁磁通势主要消耗在空气隙上。3.5 填空。(1)直流电机单叠绕组的支路对数等于，单波绕组的支路对数等于。(2)为了使直流电机正、负电刷间的感应电动势最大，只考虑励磁磁场时，电刷应放置在。答(1)直流电机单叠绕组的支路对数等于主磁极对数，单波绕组的支路对数等于1。(2)为了使直流电机正、负电刷间的感应电动势最大，只考虑励磁磁场时，电刷应放置在对准主磁极中心线换

4、向器的表面。3.6 说明下列情况下无载电动势的变化：(1)每极磁通减少10%,其他不变；(2)励磁电流增大10%,其他不变；(3)电机转速增加20%，其他不变。答根据直流电机感应电动势与主磁通的大小成正比，与电机转速成正比的关系，可得出以下结论：(1)每极磁通减小10%,其他不变时，感应电动势减小10%;1 7(2)励磁电流增大10%,其他不变时，假定磁路不饱和，则每极磁通量增大10%,因此感应电动势增大10%;(3)电机转速增加20%,其他不变时，感应电动势增加20%。3.7 主磁通既链着电枢绕组又链着励磁绕组，为什么却只在电枢绕组里产生感应电动势？答直流电机在稳态运行时，主磁通相对于励磁绕

5、组是静止的，所以在励磁绕组中不会产生感应电动势。由于电枢在旋转，主磁通与电枢绕组之间有相对运动，所以会在电枢绕组中产生感应电动势。这里电枢绕组中的感应电动势，实际是指电枢中各导体感应电动势。至于正、负电刷间的感应电动势，即电枢电动势，也就是支路电动势，还要看正、负电刷放在换向器表面上的什么位置。位置放得合适，电枢电动势可达最大值；放得不合适，在相同的情况下，电枢电动势可以为零。3.8 指出直流电机中以下哪些量方向不变，哪些量是交变的：(1)励磁电流；(2)电枢电流；(3)电枢感应电动势；(4)电枢元件感应电动势；(5)电枢导条中的电流；(6)主磁极中的磁通；(7)电枢铁心中的磁通。答(1)励磁

6、电流是直流电流，不交变；(2)电枢电流指的是电刷端口处的总电流，为直流电流，不交变；(3)电枢感应电动势指的是电刷端口处的总感应电动势，为直流电动势，不交变；(4)电枢元件有效导体不断交替切割N 极磁力线和S 极磁力1 8 线，产生感应电动势为交流电动势；(5)电枢导条中的电流为交变电流，对发电机而言，导条中的交变感应电动势经换向器、电刷、外电路构成闭合回路，形成电枢导条交流电流；对电动机而言，电枢端电流经电刷、换向器进入电枢导条，形成交变电流；(6)励磁绕组通入直流励磁电流形成主磁通，显然主磁极中的磁通不交变；(7)主磁通本身不交变，但电枢铁心的旋转使得电枢铁心中的任意一点都经历着交变的磁通

7、，所以电枢铁心中的磁通为交变磁通。3 .9 如何改变他励直流发电机的电枢电动势的方向？如何改变他励直流电动机空载运行时的转向？答通过改变他励直流发电机励磁电流的方向，继而改变主磁通的方向，即可改变电枢电动势的方向；也可以通过改变他励直流发电机的旋转方向来改变电枢电动势的方向。通过改变励磁电流的方向，继而改变主磁通的方向，即可改变他励直流电动机旋转方向；也可通过改变电枢电压的极性来改变他励直流电动机的旋转方向。3 .1 0 电磁功率代表了直流发电机中的哪一部分功率？答在直流发电机中，电磁功率指的是由机械功率转化为电功率的这部分功率。3 .1 1 一台他励直流发电机由额定运行状态转速下降到原来的6

8、 0%,而励磁电流、电枢电流都不变，则。A .E a下降到原来的6 0%B .T下降到原来的6 0%C .囱 和 7都下降到原来的6 0%D .端电压下降到原来的6 0%答直流电机的感应电动势与每极磁通量中成正比，与电机1 9转速成正比，即困=中不当励磁电流、电枢电流都不变时,每极磁通量中不变，当转速下降到原来的6 0%时，所也下降到原来的6 0%，故选择A。3 .1 2 直流发电机的损耗主要有哪些？铁损耗存在于哪一部分，它随负载变化吗？电枢铜损耗随负载变化吗？答直流发电机的损耗主要有：（1 ）励磁绕组铜损耗；（2 ）机械摩擦损耗；（3）铁损耗；（4）电枢铜损耗；（5）电刷损耗；（6）附加损耗

9、。铁损耗是指电枢铁心在磁场中旋转时硅钢片中的磁滞和涡流损耗。这两种损耗与磁密大小以及交变频率有关。当电机的励磁电流和转速不变时，铁损耗也儿乎不变。它与负载的变化儿乎没有关系。电枢铜损耗由电枢电流引起，当负载增加时一，电枢电流同时增加，电枢铜损耗随之增加。电枢铜损耗与电枢电流的平方成正比。3 .1 3 他励直流电动机的电磁功率指什么？答他励直流电动机的电磁功率指的是由电功率转化为机械功率的这部分功率。3 .1 4 不计电枢反应，他励直流电动机机械特性为什么是下垂的？如果电枢反应去磁作用很明显，对机械特性有什么影响？答当他励电动机励磁电流一定，又不计电枢反应时,电机每极磁通量保持不变。负载转矩增加

10、将导致电枢电流正比规律应2 0答他励直流电动机的电磁转矩克服机械摩擦等转矩总是要和负载转矩相平衡。电磁转矩的大小与主磁通的大小成正比，与电枢电流大小成正比。当负载为恒转矩负载时，电磁转矩基本不变，因此减小磁通，将使电枢电流增大。3,1 6如何解释他励直流电动机机械特性硬、串励直流电动机机械特性软？答他励直流电动机在励磁电流一定的情况下，主磁通中基本不变。当负载转矩增大时，电枢电流随之成正比增加。根据电枢回路电压方程反=U-Ra la,由于电枢电阻而 比较小，感应电动势为有所减小，但减小量不大。又根据应=C en,转速减小不大表现为机械特性较硬。串励直流电动机的电枢电流7 a也 就 是 励 磁

11、电 流。在电机磁路为线性的情况下，励磁电流 与气隙每极磁通量中成正比变化，即随着电枢电流7 a的增大，磁通中也在正比地增大。根据电磁转矩7=a7a,可见，当电磁转矩7增大时，电枢电流7 a与磁通中都增大。电枢电流7 a是由电源供给的，应满足电压方程=历+7 a/a（川a是电枢回路总电阻，包括串励绕组的电阻），但氏-生在为常数的条件下，要想7 a增大，囱必须减小，即转速n下降，但7 a增大的同时，中也增大，这就要求转速下降得更多。这就说明了串励直流电动机的机械特性是软特性，即电磁转矩T增大时，转速下降得更快些。3.1 7 改变并励直流电动机电源的极性能否改变它的转向？为什么？答根据并励直流电动机

12、电枢与励磁绕组的连接特点，改变电源的极性使电枢电流7 a 反方向，同时也使励磁电流反方向，使主磁场极性改变。根据电磁转矩与主磁通和电枢电流乃关系为7=仇 中 石，当中和7 a 同时改变方向时，电磁转矩仍维持原来的方向不变。因此，改变并励直流电动机电源的极性不能改变电机的旋转方向。2 1 3.1 8 改变串励直流电动机电源的极性能否改变它的转向？为什么？答串励电动机的电枢与励磁绕组串联。改变电源极性将使电枢电流和励磁电路同时改变方向，主磁通也改变方向。根据T=aTa,当中和7 a 同时改变方向时，7 的方向仍保持不变。所以改变串励直流电动机电源的极性不能改变电机的旋转方向。3.19 一台直流电动

13、机运行在电动机状态时换向极能改善换向，运行在发电机状态后还能改善换向吗？答 当一台直流电动机由电动状态转为发电状态运行时，电枢电流改变方向，传电枢反应磁场方向改变。由于换向极绕组与电枢串联，因此换向极磁场方向也发生改变，换向极磁场仍能抵消电枢反应磁场的作用。所以当电动机由电动状态转为发电状态运行时，换向极仍能改善换向。3.2 0换向极的位置在哪里？极性应该怎样？流过换向极绕组的电流是什么电流？答换向极应放置在相邻主磁极的儿何中心线上，极数与主磁极数相等，极性与电枢反应磁场方向相反。换向极的励磁绕组应与电枢串联，流过换向极绕组的电流就是电枢电流，使换向极磁场的强弱与电枢反应磁场同步变化，抵消电枢

14、反应磁场的作用。3.1某他励直流电动机的额定数据为：m=17kW,小=220V,加I=1500 r/min,nN=0.83。计算TN ,72 N 及额定负载时的只N o解(1)额定电流7N=小nN 小170000.83 X 220=93.1A2 2(2)额定输出转矩72 N =9550小=9550 X171500=108.2N m(3)额定输入功率H N =nN170.83=20.5kW3.2 已知直流电机的极对数夕=2,虚槽数Ze=22,元件数及换向片数均为22,连成单叠绕组。计算绕组各节距，画出展开图及磁极和电刷的位置，并求并联支路数。解(1)极距T=Ze2 P224=5.5(2)第一节距

15、yl=5 短距(3)合成节距y 和换向器节距逐y=赤=1(4)第二节距72=y l-y=5-l =4(5)并联支路数2 a=2 p=4绕组展开图略。3.3 一台直流电机的极对数夕=3,单叠绕组，电枢总导体数N=398,气隙每极磁通中=2.IX 10-2 W b,当转速分别为1500r/m in和500r/m in时，求电枢感应电动势的大小。若电枢电流la=10A,磁通不变，电磁转矩是多大？解 单叠绕组的并联支路对数a=2=3电动势系数2 3 Ce=小60 a3 X 39860 X 3=6.633转矩系数Ct=m2兀a3 X 3982 JT X 3=63.34当转速为1500r/m in时，电枢

16、感应电动势Ea=Cen=6.633 X 2.1 X 10-2 X 1500=209V当转速为500r/m in时，电枢感应电动势E a=Cen=6.633 X 2,1 X 10-2 X 500=69.6V当电枢电流Ta=10A时-，电磁转矩T=a 7a=63.34 X 2.1 X 10-2 X 10=13.3N m3.4某他励直流电动机的额定数据为：m=6 kW,小=220V,加=1000 r/min乩ua=500W,M =395Wo计算额定运行时电动机的72 N,70,7N,刖，n N及Ra。解额定输出转矩72 N=9550小=9550 X61000=57.3N m空载转矩70=9.55=9

17、.55 X3951000=3 .77N m额定电磁转矩TN =72 N+70=57.3+3.77=61.IN m额定电磁功率例=/N+M=6+0.395=6.395kW额定输入功率月 N=M+乩ua=6.395+0.5=6.895kW额定效率nN=小MNX 100%=66.895 X 100%=87.1%2 4额定电枢电流7a=Pi NO N6 8 9 52 2 0=3 1 .3 A电枢电阻Ra-/C u a7 2a5 0 03 1 .3 2 =0 .5 1 0 Q3 .5 有两台完全一样的并励直流电动机m=2 3 0 V,小=1 2 0 0 r/m i n ,而=0 .1 Q。在 =1 0

18、0 0 r/m i n 时，空载特性上的数据分别为=1 .3 A,刃=1 8 6 .7 V 和 7 f =1 .4 A,Z 0 =1 9 5 .9 V。现将这两台电机的电枢绕组、励磁绕组都接在2 3 0 V 的电源上(极性正确)，并且两台电机转轴连在一起，不拖动任何负载。当=1 20 0 r/m i n 时，第1台电机励磁电流为1 .4 A,第2 台励磁电流为1 .3AO判断哪一台是发电机，哪一台是电动机。并求运行时总损耗。解(1 )已知空载特性与转速成正比，当两台电机运行在=1200r/m in时，甲台电机的电动势西甲为EQ.甲=195.91000X 1200=235V乙台电机的电动势所乙为

19、E a,乙=186.71000X 1200=224V可见民i 甲小，所以甲为发电机，乙为电动机。(2)甲台电机电枢电流7a甲(用电动机惯例)为l a甲=m-为 甲危230-2350.1=-50A乙台电机电枢电流7 a 乙为l a乙=m-女 乙R a.230-2240.1二60A运行时总损耗2 P为2 5 2夕=尔7a乙-m7 a甲=230 X 60-230 X 50=2300W3.6某他励直流电动机的额定数据为：m=54kW,小=220V,7N=270A,疥=1150r/min。估算额定运行时的囱N,再计算说中N,7N,M,最后画出固有机械特性。解(1)根据额定容量知，这台电动机属于中等容量电

20、机，取所N=0.95郎=0.95 X 220=209V(2)生中N的计算生N=防N小2091150=0 .1 8 1 7(3)戊 N的计算戊 N =9 .5 5%N =9 .5 5 X 0 .1 8 1 7 =1 .7 35(4 )额定电磁转矩7 N 的计算7 N =a 0 N 7 N =1 .7 35 X 27 0 =4 6 8 .5 N m(5 )理想空载转速M=6 N%中 N2200 .1 8 1 7=1 21 1 r/m i n(6 )固有机械特性上的两个特殊点如下：理想空载点(1 21 1 r/m i n ,O N m)额定工作点(1 1 5 0”m i n ,4 6 8 .5 N

21、m)机械特性曲线略。3.7 某他励直流电动机的额定数据为：m=7 .5 k W,m=220 V,7 N =4 0 A,小=1 0 0 0 r/m i n ,而=0 .5 Q。拖动7 L =0.57 N 恒转矩负载运行时，电动机的转速及电枢电流是多大？解(1 )电枢电流7 a 的计算。当拖动额定负载时，有7 N =戊 N 7 N当负载转矩7 L =0 .5 7 N 时，有2 60.57N=aON7a比较两式，得7 a =0.5 7 N =0.5 X 4 0 =20 A(2)转速的计算。额定运行时，感应电动势反N =尔-危 7 N =220 -0 .5 X 4 0 =20 0 V负载7 L =0

22、.5 7 N 时 感应电动势痴=尔-而 7 a =220 -0 .5 X 20 =21 0 V转速n=B a.旃N N =21 020 0 X 1 0 0 0 =1 0 5 0 r/m i n3.8画出习题3.6中那台电动机电枢回路串入7?=0 .1 A h和电压降到=1 5 0 V 的两条人为机械特性。解(1)电枢电阻R-d.-m-AN7N220-209270=0.0407Q(2)串入电阻/?=0.1 危的人为机械特性。理想空载转速不变，为M=1211r/min额定电磁转矩7N下的转速的计算n-尔 一(?+危)7N坛中N220-1.1 X 0.0407 X 2700.1817=1144r/m

23、in得人为机械特性上的两个特殊点如下：理想空载点1211r/min,O N -m额定负载工作点1144r/min,468.5N,m特性曲线略。2 7(3)电压降到=150V的人为机械特性。理想空载转速/10=U说中N1500.1817=825.5r/min额定转矩时的转速n-一府 7N说中N150-0.0407 X 2700.1817=765.lr/min得人为机械特性上的两个特殊点如下：理 想 空 载 点825.5r/min,O N -m额定负载工作点7 6 5 .l r/m i n ,4 6 8 .5 N m特性曲线略。4 .1 一般的他励直流电动机为什么不能直接启动？采用什么启动方法比较

24、好？答他励直流电动机启动时由于电枢感应电动势历=C en=0 ,最初启动电流7 S =U及 1,若直接启动，由于的很小，7 S 会十儿倍甚至几十倍于额定电流，无法换向，同时也会过热，因此不能直接启动。比较好的启动方法是降低电源电压启动，只要满足4 (1 .1 1 .2)7 L 即可启动，这时7 S W T a m a x。启动过程中,随着转速不断升高逐渐提高电源电压，始终保持T a W T a m a x 这个条件,直至=小，启动便结束了。如果通过自动控制使启动过程中始终有 方=T a m a x为最理想。4.2 他励直流电动机启动前，励磁绕组断线，启 动 时 一，在下面两种情况下会有什么后果

25、：(1 )空载启动；（2 ）负载启动，7 L=T N o答他励直流电动机励磁绕组断线，启动过程中磁通则为剩磁磁通，比N 小很多。2 9 （1 ）空载启动当最初启动电流7 S W Z a m a x 时，启动转矩7 S 就会比空载转矩,W 大很多，因此电动机可以启动，但启动过程结束后的稳态转速则非常高，因为稳定运行时要满足囱仁小，E a=C en,很小,n就很高，机械强度不允许，电动机会损坏。（2 ）负载启动，7 L=7 N当T a W T a m a x时，电磁转矩比负载转矩7 L 小，电动机不启动。这样如果采用降压启动时一，电源电压继续上升，电枢电流继续增大，电磁转矩7继续增大，从动转矩来讲

26、会达到大于1 .1 7 N,但是由于很小，会使电枢电流远远超过乃m a x ,不能换向，同时也会由于过热而损坏电动机。当然，用电枢串电阻启动的结果也相同。4.3 图4.1 所示为一台空载并励直流电动机的接线，已知按图（a）接线时电动机顺时针启动，请标出按图（b）、（c）、（d）接线时，电动机的启动方向。图 4.1答直流电机的电磁转矩7=a 7 a。按图（b ）接线时，主磁通中改变方向，电枢电流也改变方向，所以电磁转矩7方向不变，故电机顺时针启动；按图（c ）接线时，主磁通中改变方向，电枢电流方向不变，所以电磁转矩7改变方向，故电机逆时针启动；按图（d）接线时，主磁通中方向不变，电枢电流改变方向

27、，所以电磁转矩7改变方向，故电机逆时针启动。3 0 4.4 判断下列各结论是否正确。（1 ）他励直流电动机降低电源电压调速属于恒转矩调速方式，因此只能拖动恒转矩负载运行。（）（2 ）他励直流电动机电源电压为额定值，电枢回路不串电阻，减弱磁通时，无论拖动恒转矩负载还是恒功率负载，只要负载转矩不过大，电动机的转速都升高。（）（3）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，调速范围也越大。（）（4）不考虑电动机运行在电枢电流大于额定电流时电动机是否因过热而损坏的问题，他励电动机带很大的负载转矩运行，减弱电动机的磁通，电动机转速也一定会升高。（）（5）他励直流电动机降低电源电压调速与减少磁

28、通升速，都可以做到无级调速。（）（6 ）降低电源电压调速的他励直流电动机带额定转矩运行时，不论转速高低，电枢电流T a =T N o （）答（1 ）错误；（2 ）正确；（3）正确；（4）错误；（5）正确；（6 ）正确。4.5 N=1 50 0 r/m i n 的他励直流电动机拖动转矩7 L=7 N的恒转矩负载，在固有机械特性、电枢回路串电阻、降低电源电压及减弱磁通的人为特性上运行，请在下表中填满有关数据。(T f e +心/Q M /(r ,m i n -1 )/?/(r m i n -1 )7 a/A小 N 0 .5 1 6 50 1 50 0 58 小 N 2 .5 0 .6 m N 0

29、.5 mo.8N 0 .5 答 =尔，中=,而+7?=2 .5 Q 时/10=1 6 50 r/m i n ,n-9 0 0 r/m i n ,7 a =58 A =0 .6 尔，G=O N,总+7?=0 .5。时3 1 /?0 =9 9 0 r/m i n ,n-8 40 r/m i n ,7 a =58 A=小，=0 .8 O N,而+彳=0 .5。时 一M =2 0 6 2 .5r/m i n ,n-1 8 2 8 .l r/m i n ,7 a =7 2 .5A4.6 降低磁通升速的他励直流电动机不能拖动太重的负载,除了电流过大不允许以外，请参考图4 .2 分析其他原因。答弱磁通的人为

30、机械特性是：磁通越弱时，理想空载转速越高，机械特性越软。这是弱磁通时的一组人为机械特性，在电磁转矩7较大处彼此相交，出现交叉区。从机械特性看出，只有负载转矩不大时，例如7 L =7 N ,工作点在交叉区的左边，减弱磁通时转速升高。但是，若负载转矩过大，例如7 L =7 1 ,使工作点进入交叉区以后，当开始减弱磁通到1时，转速升高；继续减弱磁通比如到中2时，转速不但不升高，反而降低，甚至降到比额定磁通小N时的转速还低，这是一种“颠覆”现象。若负载转矩更大，例如大到使工作点在机械特性交叉区的右边，减弱磁通的结果只能是降低转速，磁通越弱，转速也越低。一般来说，在电源电压加不变，电枢回路不串电阻的情况

31、下，只要负载转矩在7 N之内，弱磁调速都有磁3 2答 设 工 作 点 加 的 转 速 为,固有机械特性（=N ）上转速等于力 的点为6,理想空载点为以 =M,7=0）。改变磁通的瞬间，转速加不变，电动机运行点为氏这样电磁转矩7 7 L ,系统减速运行，经过。点，直至4点，并在/点稳定运行。从 为 一C为正向回馈制动运行；从jA为正向电动运行（没有稳定运行点，是减速过程）；A点为正向电动运行，是稳态。4 .8 一台他励直流电动机拖动一台电动小车行驶，小车前行时电动机转速规定为正。当小车走在斜坡路上，负载的摩擦转矩比位能性转矩小，小车在斜坡上前进和后退时电动机可能工作在什么运行状态？请在机械特性曲

32、线上标出工作点。答关键是先要把负载的机械特性确定下来，运行状态就容易确定了。小车走平路时只有摩擦性负载转矩，前进时为7 1 ,后退时为-7 1 o走在斜坡路上时，除了摩擦性转矩之外，还要增加一个位能性转矩72，而且|7 2|71。在下坡路上行驶时，位能性负载转矩与负载转矩正方向相反，7 2 0 ,特性在I、IV象限。在下坡路上行驶时，负载机械特性如图4 .4(a)所示，前进时的7 L 1 =7 1 +7 2 ;后退时的7 L 2 =-7 1 +72。显然，前进时，电动机可能运行的状态有三种：(1 )正向回馈制动运行，工作点为方；(2 )反接制动运行，工作点为C;(3 )能耗制动运行，工作点为。

33、后退时的运行状态为反向电动运行。该图中火点为平路行驶时的工作点。在上坡路上行驶时，负载机械特性如图4 .4(b)所示，前进时的7 L 1 =7 1 +7 2 ;后退时的7 L 2 =-7 1 +72。显然，前进时，电动机的运行状态为正向电动运行，工作点为反后退时，电动机可能运行在三种状态：(1)反向回馈制动运行，工作点为C;(2)倒拉反转运行，工作点为；(3 )能耗制动运行，工作点为及该图中力3 3 图 4 .4点为平路行驶时的工作点。4 .9 采用电动机惯例时，他励直流电动机电磁功率例=历 7 a =0 ,说明了电动机内机电能量转换的方向是机械功率转换成电功率，那么是否可以认为该电动机运行于

34、回馈制动状态，或者说就是一台他励直流发电机？为什么？答他励直流电动机运行时削 0 ,说明7 与方向相反，因此电动机运行于制动状态。制动运行状态包括回馈制动运行、能耗制动运行、反接制动过程及倒拉反转等制动状态，而直流发电机状态仅仅是回馈制动运行这一种。因此仅仅从例 0说明电机是一台发电机的看法是错误的，判断他励直流电动机运行于发电机状态还必须增加一个条件，即运行于回馈制动状态的条件是：例 0,丹=0aO,也就是说，机械功率转变成电功率后，还必须回送给电源。3 4 4.1 0 一台他励直流电动机拖动的卷扬机，当电枢所接电源电压为额定电压、电枢回路串入电阻时拖动重物匀速上升，若把电源电压突然倒换极性

35、，电动机最后稳定运行于什么状态？重物提升还是下放？画出机械特性图，并说明其中间经过了什么运行状态。答当电枢接额定电压、电枢回路串入电阻时拖动重物匀速上升，电机运行于正向电动状态；若把电源电压突然倒换极性后,图4.5电动机最后运行于反向回馈制动状态，重物匀速下放。机械特性如图4.5所示，其中曲线1为固有机械特性，曲线2为电枢电压等于额定值、电枢回路串电阻的人为机械特性，曲线3为电枢电压反接后电枢回路串电阻的人为机械特性。反接电源电压之前，匀速提升重物的工作点为4反接后稳定运行的工作点为瓦从/到后中间经过：（1 ）C反接制动过程；（2）C-D,反向升速，属反向电动运行状态；（3）4 E继续反向升速

36、，属反向回馈制动运行状态。4.1 1机电时间常数是什么过渡过程的时间常数？其大小与哪些量有关？答机电时间常数7M是只考虑系统机械惯性时的机械过渡过程的时间常数。7M的大小与电磁量有关，即与电动机机械特性斜率大小有关；与机械量即系统的飞轮矩如2有关，GDI表示机械惯性的大小。7 M与GDI的关系为7M =BGDI375Ra+RC eQk 2 ,GDZ3753 5 4.1 2他励直流电动机拖动位能性恒转矩负载运行，忽略传动机构的损耗A 7；机械特性如图4.6所示。进行能耗制动和反接制动时，若不采取任何其他停车措施使之停车，请写出这两个过渡过程的=f(1)与7=f(力表达式，并画出它们的曲线。答 从

37、能耗制动到恒速运行过渡过程是方一。过程，。点为稳态点，B点为起始点，0点为过渡过程经过的一个点，该点上转速=Oo能耗制动停车过程方。是全过程6 f 0-。中的前半段，反转过程 庭全过程6-冲的后半段。过渡过程数学表达式则为n=nC +(nA-nC )e-7M 2为能耗制动停车过程，为反转过程。其中机电时间常数 7M 2 =6 2GDI375,B2为机械特性2的斜率。日”。过渡过程曲线见图4.7中曲线1。图4.6图4.73 6从反接制动到恒速运行过渡过程是6-D-E过程，E点为稳态点，B点为起始点，D点为过渡过程经过的一个点，该点转速F Oo反接制动停车过程6 f D是全过程夕一gE中的前半段，

38、反转过程此后是全过程8-A片中的后半段。过渡过程的数学表达式为n-nE +(nA-nE )e-t7M 3为反接制动停车过程，为反转过程。其中机电时间常数 7M 3=6 3GDI375,B 3为机械特性3的斜率。B-g 夕过渡过程曲线见图4.7中曲线2。4.13分析下列各种情况下，采用电动机惯例的一台他励直流电动机运行在什么状态。(1 )A 0,M 0;(2)A 0,0;(3 )O N T a 0,7 a 0;(4 )=0,/?0;(5)=尔，7 a 0;(6)历 0;(7 )7 0,n 0,=尔；(8 )/?0;(9)为 小，0;(1 0)7 Q 0,A=0,0,网 0时，电动状态，正转;(2

39、)A 0,0时，倒拉反接制动，反转;(3 )加7 a 0,反7 a 0时，回馈制动，正转或反转;(4 )=0,0时-，能耗制动，反转；(5)=m，7 a 0时，回馈制动，正转；(6)0时，电动状态，反转;3 7 (7 )7 0,n 0,=小时一，倒拉反接制动，反转；(8 )/?0 时，回馈制动，反转；(9)所 小，n 0 时，回馈制动，正转；(1 0)7 Q 0,A=0,E d.应，c o s 6 2高。7 .2 2异步电动机的定、转子绕组没有电路连接，为什么负载转矩增大时定子电流会增大？负载变化时(在额定负载范围内)主磁通变化否？答异步电动机负载在额定值范围内变化时，主磁通量基本不变。理由是

40、：主磁通的大小与电动势 1成正比，或取决于历，而1 =一 1 +I1 w,定子漏阻抗0不大，从空载到额定负载定子电流7 1尽管相差很大，但与R 比较，71 Z 1值不大，可以认为明 仁 1。电压阴不变，故0近似不变，主磁通近似不变。由于主磁通基本不变，产生它的励磁磁通势m数值基本不变，或 尸0不变。负载转矩增大时，电磁转矩也同时增大，而电磁转矩T=C t j 1 72 cos 62,式中cos 6 2 g 1 ,中1不变，T增大，转子电流7 2随之增大。12 7异步电动机磁通势平衡关系是1 +F2 =厂 0或 八1 =F*0 +(-2 )由于尸0不变，转子电流增大致使风增大，月 中 的(-？)

41、分量也要增大，结果是定子电流Z 1 增大。以上就是电动机负载增大时，电机转子电流增大，通过磁通势平衡关系，尽管定、转子绕组没有电路上的连接，定子电流也会增大，由电源送入电机的电功率也就增大了。7 .2 3三相异步电动机等效电路中的参数刘，Y 2 ,加和而，在电动机接额定电压从空载到额定负载的情况下，这些参数值是否变化？答从空载到满载变化时，以上参数都不会变化。主磁通基本不变，与主磁路相应的励磁电抗扁和励磁电阻而都不变。定子绕组漏电抗用、转子绕组漏电抗应都与定、转子漏磁路相关，漏磁路主要由空气组成，是线性磁路，故用与应均为常数。7.2 4 一台三相异步电动机的额定电压38 0/2 2 0 V,定

42、子绕组接法/,试问：(1)如果将定子绕组接，接三相38 0 V 电压，能否空载运行？能否负载运行？会发生什么现象？(2 )如果将定子绕组接，接于三相2 2 0 V 电压，能否空载运行？能否负载运行？会发生什么现象？答电动机铭牌标明定子电压38 0/2 2 0 V,/的正确接法是：当电源电压为38 0 V 时，定子绕组接成接，电压为2 2 0 V 时，定子绕组接成接，也就是定子绕组每相的额定电压都是2 2 0 V。第一种情况，实际定子每相电压为38 0 V,超过额定值3 倍。这样必然使主磁通大大增加，电机磁路有饱和现象，必将使励磁电流表现为定子电流急剧增大，足以使电机的保护电路起作用，例如最简单

43、的是熔断器熔断，如果没安装保护装置，时间稍长便可能损12 8坏电机本身。因此绝不可能再负载运行了。第二种情况，实际定子每相电压为2 2 0/3V,大大低于额定值。主磁通将大为减少，而电磁转矩沪6Mj 7 2 c o s 0 2 ,额定负载时 一，由于1 减小，电流7 2 必然增大，超过额定电流，同时定子电流7 1 也超过额定值。这样会使电机保护装置动作，否则会损坏绝缘损坏电机。但如果带轻负载运行，又不使电流超过额定值，就不会因电流过大损坏电机，反而由于磁通量减少，电机铁损耗降低，可以节约电能。7.2 5 三相异步电动机空载运行时:转子边功率因数cos02很高，为什么定子边功率因数cos 0 1

44、 却很低？为什么额定运行时定子边的cos 6 1 又比较高？为什么c os 总是滞后性的？答异步电动机空载运行时，转差率极小，接近于零，于是转子频率很低，漏电抗短s 很小，也接近于零。此时，转子功率因数c o s 6 2 心1。但是，空载运行时，定子尚有较大的励磁电流，此电流与电压 1 夹角接近90,故定子边功率因数cos 6 1 很低，约为0.2。额定负载运行时，转子边功率因数也较高，电流/2 为额定值，此时定子边电流/1 中，励磁电流/0 为次要部分，负载分量（-I 2）为主要部分，造成/1 落后于 1 的角度小1 不大，功率因数cos 6 1 比较高。由于励磁电抗及定、转子漏电抗都是感性

45、的，I1总是滞后于1 ,故功率因数cos 1总是滞后性的。7 .2 6 一台频率为6 0 Hz 的三相异步电动机用在5 0 Hz 电源上，其他不变，电动机空载电流如何变化？若拖动额定负载运行，电源电压有效值不变，因频率降低会出现什么问题？答电源电压大小额定不变的前提下，降低频率的结果是：电动势区接近于阴，f l降低，主磁通1提高，励磁电流由于磁路饱和限制会增大很多，定子电流7 1 随之增大。空载运行时，只1 2 9要此时的/!不超过额定电流即可，否则会损坏电机。若拖动额定负载运行，定子电流将会较大地超过额定值，将损坏电动机；若有保护系统，将会动作。7 .2 7 填空。(1 )忽略空载损耗，拖动

46、恒转矩负载运行的三相异步电动机，其H =1 5 0 0 r/m in ,电磁功率利=1 0 kWo若运行时转速n=1 4 5 5 r/m in ,输出机械功率小=kW;若 =9 0 0r/m in ,则 用=kW;若 =3 0 0 r/m in ,则 为=kW,转差率s越大，电动机效率越。(2 )三相异步电动机电磁功率为利，机械功率为小，输出功率为风，同步角速度为Q 1 ,机械角速度为。，那么用Q 1一)称为；/hiQ=,称为；而力Q一,称为。(3 )三相异步电动机电磁转矩与电压口的关系是。(4 )三相异步电动机最大电磁转矩与转子回路电阻成关系，临界转差率与转子回路电阻成关系。答(1 )9 .

47、7 ,6.0,2 .0 ,低；(2 )T,电磁转矩，T,电磁转矩，7 2 ,输出转矩；(3 )与电压平方成正比；(4 )无关，正比。7 .2 8 三相异步电动机能否长期运行在最大电磁转矩下？为什么？答不能。原因是在最大转矩处，定、转子电流超过额定电流较多，损耗过大会损坏电机；同时最大转矩处运行不稳定，负载转矩略有加大则会减速至停车。1 3 0 7 .2 9 某三相异步电动机机械特性与反抗性恒转矩负载转矩图 7 .1特性相交于图7 .1中的1、2两点，与通风机负载转矩特性相交于点3。请回答1、2、3三点中哪点能稳定运行，哪点能长期稳定运行？答 1、3两点可以稳定运行，但只有1点能长期稳定运行。7

48、 .3 0 频率为6 0 Hz 的三相异步电动机接于5 0 Hz 的电源上，电压不变，其最大电磁转矩和堵转转矩将如何变化？答电动机电压不变，但频率降低，会引起电机中主磁通增大，最大电磁转矩和堵转转矩都加大。从最大转矩及堵转转矩与电机参数及电压、频率的关系式7 m =123 pUA12 冗/I 用+七1 +(羽+Y 2 )27 S =3 pU2AR 22 JI/I (a+*2 )2 +(JL+Y 2 )2亦可看出。7.3 1 三相异步电动机额定电压为3 8 0 V,额定频率为5 0 Hz,转子每相电阻为0 .1。，其 而=50 0 N m,7S =30 0 N m,5m =0 .1 4,请填写下

49、面空格：(1 )若额定电压降至2 2 0 V,则T f n =N m,7S =N m,s m =o(2 )若转子每相串入7?=0 .4 Q电阻，则T i n =N m,7S =30 0 N m,5m =o答(1 )1 6 6 .7,1 0 0 .0 ,0 .1 4;(2 )50 0 .0 ,小于，0 .70。1 3 1 7.32 一台鼠笼式三相异步电动机转子是插铜条的，损坏后改为铸铝的。如果在额定电压下，仍旧拖动原来额定转矩大小的恒转矩负载运行，那么与原来各额定值比较，电动机的转速、定子电流7 1、转子电流7 2、功率因数c os 4)l、输入功率内及输出功率以将怎样变化？答转子由插铜条的改成

50、铸铝的之后，等于转子每相电阻位加大，机械特性表现为为不变而s m加大，特性变软。若拖动原来额定转矩运行，转速会下降，输出功率风=72 Q减小，7=6 T j m 72 c os 6 2 ,转子电流7 2不变，定子电流7 1也不变，功率因数c os 6 2和c os 61都不变，输入功率也不变。7.3 3绕线式三相异步电动机转子回路串入适当电阻可以增大堵转转矩，串入适当电抗时是否也有相似的效果？答没有。串入电抗后堵转转矩不但不增大反而会减小。7.1五相对称绕组轴线顺时针排列，通五相对称电流/A =2 7b os a t,Y B =2 /c os (w t -72 ),iC=2 T e os(3t