电机原理及拖动第4版习题及答案(边春元)第一章思考与习题解答.pdf
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1、思 考 与 习 题 解 答 1-1说 明 直 流 电 机 电 刷 和 换 向 器 的 作 用,在 发 电 机 中 它 们 是 怎 样 把 电 枢 绕 组 中 的 交 流 电 动 势 变 成 刷 间 直 流 电 动 势 的?在 电 动 机 中,刷 间 电 压 本 来 就 是 直 流 电 压,为 什 么 仍 需 要 电 刷 和 换 向 器?答:直 流 电 机 的 电 刷 是 连 接 内 电 路 和 外 电 路 的 装 置,换 向 器 可 以 实 现 交、直 流 电 势 电 流 的 转 换。在 直 流 发 电 机 中 换 向 器 连 接 的 电 枢 元 件 在 不 同 磁 极 下 产 生 不 同 方
2、 向 的 交 变 电 势,而 电 刷 位 置 是 固 定 的,每 个 旋 转 到 该 位 置 的 换 向 片 输 出 电 势 极 性 是 一 致 的,通 过 静 止 的 电 刷 可 以 得 到 极 性 固 定 的 电 枢 电 势。在 电 动 机 中 刷 间 电 压 是 直 流,根 据 电 磁 力 定 律(左 手 定 则)在 旋 转 的 电 枢 元 件 中,只 有 不 断 改 变 电 流 方 向 才 能 保 证 每 根 导 体 在 任 意 时 刻 受 到 相 同 方 向 的 电 磁 力,因 此 需 要 电 刷 和 换 向 器 将 刷 间 的 直 流 电 转 换 成 旋 转 元 件 中 的 交 变
3、 电 流,电 枢 才 能 连 续 旋 转,保 证 电 机 正 常 运 行。1-2 判 断 直 流 电 机 在 下 列 情 况 下 电 刷 两 端 电 压 的 性 质:(1)磁 极 固 定,电 刷 与 电 枢 同 向 同 速 旋 转。(2)电 枢 固 定,电 刷 与 磁 极 同 向 同 速 旋 转。答:(1)交 流;(2)直 流。1-3 他 励 直 流 发 电 机,额 定 容 量&=14kW,额 定 电 压 U N=2 3 0 V,额 定 转 速 N=1450r/min,额 定 效 率=85.5%,试 求 电 机 的 额 定 电 流 与 及 额 定 状 态 下 的 输 入 功 率。解:(1)求
4、电 机 额 定 电 流 PN 140001 z=-=oO.o/AN UN 230(2)额 定 状 态 下 的 输 入 功 率 4=生=-=16.37%皿 T JN 0.8551-4 他 励 直 流 电 动 机,PN=1.1 kW,UN=110V,IN=13A,nw=1500r/min,试 求 电 动 机 的 额 定 效 率 以 及 额 定 状 态 下 的 总 损 耗 功 率。解:(1)求 电 动 机 额 定 效 率 办,=P N _*_ 11006 INUN 13x110=76.92%(2)额 定 状 态 下 总 的 损 耗 功 率 6=九 4,一 国=1 3 x 1 1 0-1 100=33
5、0W1-5 直 流 电 机 的 主 磁 路 包 括 那 几 部 分?磁 路 未 饱 和 时,励 磁 磁 动 势 主 要 消 耗 在 此 路 的 哪 一 部 分?答:直 流 电 机 主 磁 路 包 括 N极 铁 芯 一 气 隙 一 电 枢 齿 一 电 枢 规 一 相 邻 S 极 电 枢 齿 一 气 隙-$极 铁 芯 一 定 子 辄 一 回 到 N极。在 磁 路 不 饱 和 时 励 磁 磁 动 势 主 要 消 耗 在 两 段 气 隙 上。1-6 直 流 电 机 的 励 磁 磁 动 势 是 怎 么 样 产 生 的,它 与 哪 些 量 有 关?电 机 空 载 时 气 隙 磁 通 密 度 是 如 何 分
6、 布 的?答:励 磁 磁 动 势 由 励 磁 电 流 产 生,其 数 值 与 励 磁 电 流 和 励 磁 绕 组 匝 数 有 关。电 机 空 载 时 磁 通 密 度 波 形 近 似 于 梯 形 波。1-7 什 么 是 直 流 电 机 磁 路 饱 和 系 数?饱 和 系 数 的 过 高 和 过 低 对 电 机 有 何 影 响?答:磁 路 饱 和 系 数 描 述 了 磁 路 的 饱 和 程 度。如 果 饱 和 系 数 过 大 说 明 电 机 磁 路 处 于 过 饱 和 状 态,磁 路 磁 阻 增 大、铁 损 增 加、电 机 效 率 下 降;饱 和 系 数 过 低 说 明 电 机 磁 路 欠 饱 和
7、,励 磁 电 流 的 变 化 易 引 起 磁 通 的 波 动 影 响 电 机 稳 定 性,同 时 由 于 铁 芯 未 能 充 分 利 用,造 成 材 料 浪 费。1-8 一 单 叠 绕 组,槽 数 Z=24,极 数 2P=4,试 绘 出 绕 组 展 开 图 及 并 联 支 路 图。7 20解:计 算 绕 组 节 距 y,=5,绕 组 展 开 图 2p 4+图 1-7绕 组 展 开 图 并 联 支 路 图图 1-8并 联 支 路 图 1-9 教 材 书(第 20页)中 的 图 1 T 2所 示 单 叠 绕 组,去 掉 4 B2两 组 电 刷,对 电 机 的 电 压,电 流 及 功 率 有 何 影
8、 响?答:去 掉 两 组 电 刷 后 的 并 联 支 路 图 改 为 B1电 压 不 变;电 流 为 原 电 流 的 2;功 率 为 原 功 率 的 1/201-10 何 谓 电 枢 反 应,以 直 流 电 动 机 为 例 说 明 在 什 么 情 况 下 只 有 交 轴 反 应?在 什 么 情 况 下 出 现 直 轴 反 应?答:当 电 机 带 上 负 载 后,电 机 的 合 成 磁 场 由 空 载 磁 场 和 电 枢 磁 场 共 同 决 定,电 枢 磁 场 的 出 现,使 磁 场 波 形 发 生 畸 变,这 种 现 象 称 为 电 枢 反 应。当 电 刷 位 于 几 何 中 线 上 时,只
9、有 交 轴 电 枢 反 应;当 电 刷 偏 离 几 何 中 线 时 存 在 交 轴 电 枢 反 应 和 直 轴 电 枢 反 应。1-1 1 直 流 电 机 交 轴 反 应 对 磁 场 波 形 有 何 影 响,考 虑 磁 路 饱 和 时 和 不 考 虑 磁 路 饱 和 时,交 轴 反 应 有 何 不 同?答:电 枢 反 应 使 主 磁 场 梯 形 波 发 生 扭 曲。对 直 流 发 电 机 来 说 前 极 尖 去 磁;后 极 尖 增 磁,对 直 流 电 动 机 来 说 情 形 与 之 相 反。不 考 虑 磁 路 饱 和 时,发 电 机 前、后 极 尖 的 去 磁 和 增 磁 相 等,极 下 总
10、磁 通 不 变:考 虑 饱 和 时 去 磁 大 于 增 磁,总 磁 通 有 所 减 少。1-12 直 流 发 电 机 中 是 否 有 电 磁 转 矩?如 果 有,它 的 方 向 怎 样?直 流 电 动 机 中 是 否 有 感 应 电 动 势?如 果 有,它 的 方 向 怎 样?答:直 流 发 电 机 中 有 电 磁 转 矩,其 方 向 与 电 机 转 速 方 向 相 反,是 制 动 转 矩;直 流 电 动 机 中 有 电 枢 电 势,其 方 向 与 电 源 电 压 方 向 相 反。1-13 直 流 电 机 中 感 应 电 动 势 是 怎 样 产 生 的?它 与 那 些 量 有 关、在 发 电
11、机 和 电 动 机 中 感 应 电 动 势 各 起 什 么 作 用?答:直 流 电 机 电 枢 绕 组 导 体 在 旋 转 中 切 割 主 磁 场 磁 力 线 产 生 感 生 电 势,对 于 结 构 一 定 的 电 机,感 生 电 势 的 大 小 与 磁 通 量 和 电 机 转 速 有 关。在 发 电 机 中 它 是 电 源 电 势,可 以 提 供 输 出 电 能;在 电 动 机 中 它 是 反 电 势,可 以 抑 制 电 枢 电 流 过 高。1-14 直 流 电 机 中 电 磁 转 矩 是 怎 样 产 生 的?它 与 那 些 量 有 关、在 发 电 机 和 电 动 机 中 电 磁 转 矩 各
12、 起 什 么 作 用?答:在 磁 场 中 的 电 枢 元 件 导 体 流 过 电 流 时 会 受 到 电 磁 力 的 作 用,在 电 机 结 构 一 定 时,电 磁 力 的 大 小 与 磁 场 磁 感 应 强 度 和 导 体 中 电 流 的 强 弱 有 关,总 的 电 磁 力 与 电 枢 半 径 的 乘 积 即 电 磁 转 矩。在 发 电 机 中 的 电 磁 转 矩 与 电 机 转 速 方 向 相 反,是 制 动 转 矩;在 电 动 机 中 的 电 磁 转 矩 与 电 机 转 速 方 向 相 同,是 拖 动 转 矩。1-1 5 怎 样 判 断 一 台 直 流 电 机 工 作 在 发 电 机 状
13、 态 还 是 工 作 在 电 动 机 状 态?答:电 磁 转 矩 与 电 机 旋 转 方 向 相 同,电 机 处 于 电 动 状 态;电 磁 转 矩 与 电 机 旋 转 方 向 相 反,电 机 处 于 发 电 状 态。1-1 6 在 直 流 电 机 中,证 明 E/“=T C,从 机 电 能 量 转 换 的 角 度 说 明 该 式 的 物 理 意 义。答:证 明 电 磁 功 率 计 算 公 式:耳 J。=襄”算=6()2 万 2 万 a电 磁 功 率 依 靠 磁 场 作 用 进 行 机 电 能 量 交 换,磁 场 对 电 系 统 和 机 械 系 统 的 作 用 与 反 作 用 表 现 在 感
14、应 电 势 和 电 磁 转 矩 上。磁 场 与 交 链 绕 组 发 生 相 对 运 动 产 生 感 应 电 势,只 要 有 感 应 电 势 电 机 就 能 从 电 系 统 吸 收 或 送 出 电 能;绕 组 中 通 过 电 流 并 与 气 隙 磁 场 相 互 作 用 产 生 电 磁 转 矩,通 过 电 磁 转 矩 电 机 能 向 机 械 系 统 送 出 或 吸 收 机 械 能。电 机 通 过 电 势 和 转 矩 进 行 能 量 交 换,具 体 表 现 在 电 磁 功 率 上 既 可 以 用 电 功 率 Ea ia来 表 示,也 可 以 用 机 械 功 率 来 表 示。1-1 7 并 励 直 流
15、 发 电 机 必 须 满 足 哪 些 条 件 才 能 建 立 起 正 常 的 输 出 电 压?答:满 足 三 个 基 本 条 件,1)要 有 剩 磁;2)剩 磁 电 压 方 向 与 建 立 磁 场 的 电 压 方 向 一 致;3)励 磁 回 路 总 电 阻 要 小 于 临 界 电 阻。1-1 8 并 励 直 流 发 电 机 正 转 时 能 够 自 励,反 转 后 是 否 还 能 自 励?若 再 反 转 的 同 时 把 励 磁 绕 组 的 两 个 端 子 反 接,是 否 可 以 自 励?电 枢 端 电 压 是 否 改 变 方 向?答:不 能 自 励。因 为 反 转 后 剩 磁 方 向 与 建 立
16、 磁 场 的 电 压 方 向 不 一 致,不 能 满 足 自 励 的 基 本 条 件。如 果 电 机 反 转 同 时 将 励 磁 绕 组 反 接 是 可 以 自 励 的,但 电 枢 端 电 压 的 方 向 与 正 转 时 相 反。1-19 一 台 直 流 发 电 机,当 分 别 把 它 接 成 他 励 和 并 励 时,在 相 同 的 负 载 情 况 下,电 压 调整 率 是 否 相 同?如 果 不 同,哪 种 接 法 电 压 调 整 率 更 大?为 什 么?答:他 励 直 流 发 电 机 和 并 励 直 流 发 电 机 在 相 同 负 载 情 况 下 电 枢 电 流 是 不 同 的,并 励 发
17、 电 机 由 于 电 枢 电 流 除 了 提 供 负 载 电 流 以 外 还 要 供 给 发 电 机 本 身 的 励 磁 电 流,所 以 电 压 调 整 率 要 比 他 励 发 电 机 大。1-20 一 台 直 流 电 动 机,拖 动 一 台 直 流 发 电 机。当 发 电 机 负 载 增 加 时,电 动 机 的 电 流 和 机 组 转 速 如 何 变 化?说 明 其 物 理 过 程。答:发 电 机 负 载 增 加(即 电 流 增 大),其 制 动 电 磁 转 矩 也 增 大,则 拖 动 它 的 电 动 机 必 须 增 加 拖 动 转 矩 与 之 平 衡。因 此 在 磁 通 不 变 时,电 动
18、 机 电 枢 电 流 也 增 大,机 组 转 速 会 下 降;如 果 要 维 持 机 组 转 速 不 变,可 以 减 小 电 动 机 电 枢 回 路 的 电 阻 或 者 提 升 电 动 机 的 端 电 压。1-21 一 台 并 励 直 流 发 电 机,PN=16攵 皿,(=230匕=69.6A,厮=1 6 0 0*m in,电 枢 回 路 电 阻=0.128。,励 磁 回 路 电 阻 勺=150Q,N=85.5%,试 求 额 定 工 作 状 态 下 的 励 磁 电 流、电 枢 电 流、电 枢 电 动 势、电 枢 铜 耗、输 入 功 率、电 磁 功 率。解:1)额 定 工 作 状 态 下 的 励
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- 电机 原理 拖动 习题 答案 边春元 第一章 思考 解答
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