電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)(第四版)_顧繩谷_習(xí)題答案

1、-LX. 刖S第一章磁路、學(xué)習(xí)指導(dǎo)1二、習(xí)題與解答2三、增選習(xí)題與解答 6第二章直流電機(jī)8一、學(xué)習(xí)指導(dǎo)8二、習(xí)題與解答9三、增選習(xí)題與解答17第三章變壓器26-、學(xué)習(xí)指導(dǎo)26二、習(xí)題與解答27三、增選習(xí)題與解答33第四章 異步電機(jī)（一）一三相異步電動(dòng)機(jī)的基本原理38一、學(xué)習(xí)指導(dǎo)38二、習(xí)題與解答39三、增選習(xí)題與解答45第五章 異步電機(jī)（二）一三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理及單相異步電動(dòng)機(jī)5/一、學(xué)習(xí)指導(dǎo)51二、習(xí)題與解答52三、增選習(xí)題與解答58第六章同步電機(jī)63一、學(xué)習(xí)指導(dǎo)63二、習(xí)題與解答64三、增選習(xí)題與解答66第七章控制電機(jī)69一、學(xué)習(xí)指導(dǎo)69二、習(xí)題與解答70三、增選習(xí)題與解答72第八章

2、電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)75-、學(xué)習(xí)指導(dǎo)75二、習(xí)題與解答77三、增選習(xí)題與解答79第九章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 82-、學(xué)習(xí)指導(dǎo)82二、習(xí)題與解答83三、増選習(xí)題與解答95第十章三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性及各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)100、學(xué)習(xí)指導(dǎo)100二、習(xí)題與解答102三、增選習(xí)題與解答106第十一章三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)及起動(dòng)設(shè)備的計(jì)算114一、學(xué)習(xí)指導(dǎo)114二、習(xí)題與解答114三、增選習(xí)題與解答123第+二章三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速127一、學(xué)習(xí)指導(dǎo)127二、習(xí)題與解答128三、增選習(xí)題與解答128第十三章多電動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)系統(tǒng)132、學(xué)習(xí)指導(dǎo)132二、習(xí)題與解答132三、增選習(xí)題與解答136第十四章電力拖動(dòng)

3、系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇138一、學(xué)習(xí)指導(dǎo)138二、習(xí)題與解答139三、增選習(xí)題與解答154附錄MA1LAB語言及其在電力拖動(dòng)領(lǐng)域的應(yīng)用156參考文獻(xiàn)161第一章磁 路一、學(xué)習(xí)指導(dǎo)（一）基本要求1. 建立變壓器、電機(jī)磁路的基本概念，了解磁路中兒個(gè)基本物理量的意義及單位。2. 了解常用鐵磁材料的分類、磁化過程及基本磁化曲線。3. 理解和運(yùn)用磁路的幾個(gè)基本定律及磁路計(jì)算的一般步驟。4. 了解直流、交流磁路的異同點(diǎn)。（二）學(xué)習(xí)指導(dǎo)本章是為學(xué)習(xí)變壓器及各種電機(jī)打呈礎(chǔ)的，冇些耳木概念在中學(xué)物理課中已I'單J明，但還 需結(jié)合工程實(shí)際情況作進(jìn)一步討論。1. 購路的概念變壓器、電機(jī)進(jìn)行能雖傳遞或轉(zhuǎn)換的介質(zhì)是主

4、磁通，主磁通的路徑是主磁路。由鐵磁材 料構(gòu)成的主磁路是非線性的，所以漏磁通數(shù)雖很小。漏破通不參與能量傳遞或交換，它只匝 鏈I身線期且路徑的介質(zhì)主要是線性的空氣介質(zhì)。變壓器主磁路是閉介體，不含氣隙，而電 機(jī)中含有的氣隙則為主磁路的一部分。2. 磁路的基木定律全電流定律是磁路計(jì)算的卑礎(chǔ)。磁路中的歐姆定律、卑爾霍夫第一、第二定律對(duì)應(yīng)于電 路中的相應(yīng)定律，且磁路與電路仃很多和似之處。需要注意的是磁通可以通過導(dǎo)磁性介質(zhì)， 也可以通過非磁性介質(zhì)，磁阻是隨鐵心飽和程度而變化的，或說磁導(dǎo)率“用是隨鐵心飽和程 度的增加而減小的。3. 鐵磁材料的特性1）鐵磁材料分軟、哽兩人類，軟磁材料磁滯回線窄，是電機(jī)、變壓器常

5、用的材料；破 磁材料磁滯回線寬，可作永久磁鐵。2）鐵磁材料在外磁場(chǎng)作用下磁疇排列整齊才呈現(xiàn)磁性。3）電機(jī)、變壓器中常用的磁化曲線是平均磁化曲線。4）交流磁路中鐵磁材料付渦流、磁滯損耗，這些損耗與電源頻率及磁通密度尙關(guān)。4. 磁路計(jì)算變壓器、電機(jī)的磁路計(jì)算是正向問題，按正向磁路計(jì)算步驟進(jìn)行，但應(yīng)注意磁路有無分 支與有分支之分。磁路計(jì)算的逆向問題需要用試探法進(jìn)行。5. 殳流磁路瞬時(shí)交流磁路仍然遵循磁路定律，磁路計(jì)算可以使川基本磁化曲線。但應(yīng)注意磁路飽和 現(xiàn)彖會(huì)引起電流、磁通、電動(dòng)勢(shì)波形畸變；交變磁通除了會(huì)引起鐵心損耗外還會(huì)在被磁通匝 鏈的線圈中感應(yīng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。二、習(xí)題與解答1-1磁路的基本定律有哪

6、些？若磁路上何幾個(gè)磁動(dòng)勢(shì)同時(shí)作用，磁路計(jì)算時(shí)能否用龕 加原理？為什么？答：磁路的基本定律有：安培環(huán)路定律f Hd/ = y/或簡寫為HL = Ni;磁路的歐姆 定律Ni = e 或?qū)憺镕=磁路的基爾霍夫第、第二定律Y<P = O, Ni= £ H込。由于鐵心磁路飽和時(shí)呈非線性，故磁路計(jì)算時(shí)不能用廉加原理?！?*1-2簡述鐵磁材料的磁化過程。答：鐵磁物質(zhì)未放入磁場(chǎng)之詢，氏內(nèi)部磁疇排列是雜亂的，磁效應(yīng)直相抵消，對(duì)外不呈 現(xiàn)磁性；汗將鐵磁物質(zhì)放入磁場(chǎng)中，在外磁場(chǎng)的作用下，磁疇的軸線將趙于與外磁場(chǎng)方向一 致，且排列整齊形成一個(gè)附加磁場(chǎng)與外磁場(chǎng)疊加后，就呈現(xiàn)出磁性。1-3什么是鐵磁材料的

7、基本磁化曲線？答：對(duì)同一個(gè)鐵磁材料，選擇不同的磁場(chǎng)強(qiáng)度Hm進(jìn)行反復(fù)磁化，可得一系列大小不同 的磁滯回線，再將備個(gè)磁滯回線的頂點(diǎn)聯(lián)接起來，所得到的曲線稱為某本磁化曲線或稱為平 均磁化曲線。1-4磁路計(jì)算正問題的步驟是什么？答：磁路計(jì)算中有正問題、反問題。正問題計(jì)算步驟為:1）把磁路按不同的材料、不同的截面積分成若干段2）計(jì)算各段磁路的有效截面積A,和平均長度"。3）由通過各段磁路截面積的磁通量霰，計(jì)算各段磁路的平均磁通密度B,= 0,/A,o4）根據(jù)氏求出對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度鐵磁材料由基本磁化曲線森出耳；對(duì)于空氣隙, 可直接按H產(chǎn)民厶°計(jì)算。5）計(jì)算備段的磁位降H必，由F=Hklk

8、求得給定磁通量時(shí)所需要的總勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)F。1-5鐵心中的磁滯損耗和渦流損耗是怎樣產(chǎn)生的？它們與哪些因索有關(guān)？答：鐵磁材料直于交變磁場(chǎng)中，材料被反復(fù)交變磁化，磁疇之間相互不停地摩擦、翻 轉(zhuǎn)，消耗能量，并以熱量形式表現(xiàn)，這種損耗稱為磁滯據(jù)耗。由于鐵心是導(dǎo)電體，鐵心中磁 通隨時(shí)間變化時(shí)，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，在鐵心中將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)并引起渦流，此渦流在鐵 心中引起的損耗也以熱量形式表現(xiàn)，稱為渦流損耗。磁滯損耗與渦流損耗之和稱為鐵心損 耗，它們與電源頻率/、磁通密度B及鐵心重量有關(guān)。1-6說明交流磁路與直流磁路的異同點(diǎn)。答：直流磁路中磁通是不隨時(shí)間變化的，故沒右磁滯、渦流損耗，也不會(huì)在無相對(duì)運(yùn)動(dòng) 3的線圈中

9、感應(yīng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。而交流磁路中磁通是隨時(shí)間而變化的，會(huì)在鐵心中產(chǎn)生磁滯.渦 流損耗，并在氏所血鏈的線圈中感應(yīng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，另外IL飽和現(xiàn)象也會(huì)導(dǎo)致勵(lì)磁電流、磁 通、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形的畸變。交流磁路的計(jì)算就瞬時(shí)而言，遵循磁路的基本定律。1-7鐵心由IJR320硅鋼片疊成，如圖11所示，C知線圈匝數(shù)N =1()0(),鐵心厚度為 2.5cm，疊加片系數(shù)為()93。不計(jì)漏磁，試計(jì)算：(1) 屮間鐵心柱磁通為7.5X10 4Wb，不計(jì)鐵心的磁位降時(shí)所需的直流勵(lì)磁電流:(2) 考慮鐵心的磁位降，產(chǎn)生同樣磁通呈時(shí)所需的勵(lì)磁電流。圖11習(xí)題17圖解：(1)因磁路左右對(duì)稱，故可用右半邊來計(jì)算。考 慮到氣隙磁場(chǎng)的邊緣

10、效應(yīng)，計(jì)算氣隙有效截tfri積時(shí), 通常在長、寬方向各增加一個(gè)§值,則氣隙截而積介2 為：人2 =(1.25X 1() 2 + 0.025X 10 2)X(0.025x0.93 +0.025x l()-2)m23x l()_4nr氣隙磁密為2加盞船T勵(lì)磁電流為F = l4"I 25,7777 x 2 x (). 025 x 10 2A500A 4t：x 1() 7_ F _ 00 A _n .八“ N 100()八(2)計(jì)及鐵心磁位降時(shí)，中間鐵心磁密為H =蟲=7 J X 1() 1 29T1 A, 2.5X l()-2x().025X().93“查磁化曲線得H|=7xi(

11、)2AAn;鐵心磁路長人為lA= 孕 ><1(廠2_叩><10-2+(5 + 0.025)X IO'2 x2-0.025 X2 x 10_2m = 0.1625m圖12習(xí)題18圖勵(lì)磁電流為F =Hll+H2l2 =(7x 1() 2x(). 1625 + 500)A/f = N=mFA = 0-6l4A= 613.8A1-8 一個(gè)閉合環(huán)形鐵心線圈如圖12所示，其匝數(shù) N = 3()()，鐵心中磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.9T，磁路的平均氏皮 為45cm。試求:(1)佚心材料為鑄鐵時(shí)，線圈中的電流；(2)鐵心材料改用DR320硅鋼片時(shí)，線圈中的電流。解：(1) 鐵心材料為鑄鐵

12、時(shí)，査磁化曲線得H=7()()()A/in,則妒7豐嚴(yán)A"®(2) 肖鐵心材料改用I)R32()硅鋼片時(shí)，杳磁化曲線得H2 = 230A/m230X0,45300A = 0.345A可見由丁鐵心材料不同，得到同樣的磁感應(yīng)強(qiáng)度,所需勵(lì)磁電流的大小相羌很多。1-9有-個(gè)環(huán)形鐵心線圈，其內(nèi)徑為10cm,外徑為15cm,鐵心材料為鑄鋼。磁路屮 含冇一空“隙，其長度為().2cm。若線圈中通有IA的電流，如要得到0.9T的磁感應(yīng)強(qiáng)度, 試求線圈的匝數(shù)是多少？解：磁路平均長度為10+1527： cm = 39 3cm杳磁化曲線，當(dāng)B = 0.9T時(shí)，H=760A& 空氣隙中遊場(chǎng)

13、強(qiáng)度為H廠給靈船A/»7.2x"A/m總磁動(dòng)勢(shì)為NI =YH/ = H|/ + H(0= 760x(39.2-0.2)X 1()*2 +7.2x 105x0.2x 1()-2a=(296 + 1440)A= 1736A線圈匝數(shù)為n=/N= 1736 = 1736可見磁路中含有空氣隙時(shí)，磁動(dòng)勢(shì)大部分都降落在空上 氣隙中。1-10如圖13所示鑄鋼鐵心,各項(xiàng)尺寸見表1 lo左邊線圈通入電流產(chǎn)生磁動(dòng)勢(shì)1500Ao試求下列三 種情況下右邊線圈應(yīng)加的磁動(dòng)勢(shì)值：(1) 氣隙磁通為1.65X 1() 4Wb時(shí)；(2) 氣隙磁通為零時(shí)：(3)右邊鐵心柱中的磁通為零時(shí)。圖13習(xí)題110圖5表1

14、1習(xí)題iio中鑄鋼鐵心的各項(xiàng)尺寸路徑戰(zhàn)面枳/xi()-4nr長度 /x |() '2m路徑截面積/XI0 4n?長度/xl0 2mal)cd450fe2.750.25agfid575ed2.5102.510解：各段磁路的截面積A和長度/為第一段：abed» A | = 4 X 1 () 4m2, /1 = 5() X 10 2m第二段：aghd，A2 = 5X 10-4m2，/2 = 75X 10-2m第三段：af> edf A3 = 2.5x 10 4m2» 厶= 20x 10 2m 第四段:化,A4=2.75X |()-4m2, /4=O.25X l()-

15、2m(1) 當(dāng)氣隙磁通04=1.65xi() 4Wb時(shí)門 4 165x1(T4t “ 佚=-z;一rrr=() 66【A3 2.5X 1() 4査磁化曲線得H3 = 5xl02A/ni_4_L652L10Jt_0 6T廠 2.75X10° 4 = = 7Ai = 4.78x lA/hi 網(wǎng) 4?rXl()在左邊回路中,有F=H|Z| + H3厶+ H4Z4,即1500 = «! X50X 1() 2 + 50()X20X 1() 2 + 4.7«x 105x().25X 1() 2解出H =411.5 A An,査磁化曲線得b=056T于是有0i = B|A1=O

16、.56X4x 10_4Wb=2.24x 10_4Wb©2=-©4=(2.24X i()-4- 1.65X l()-4)WI)= 0.59x l()-4WbT=().I18T查磁化曲線得H2 = 0.8x 102A/m對(duì)于整個(gè)回路"磁動(dòng)勢(shì)為1500-F2 = Hi/1 + H2Z2=(411.5X50X 1()-2+().8x 1()'2x75x 1()-2)A得右邊線圈磁動(dòng)勢(shì)為F2 = 1234.3A(2) 氣隙磁通為零時(shí) I = 02 在左邊磁回路中，1500= H|/|,得Hi = J = 3()()0A/m，査磁化曲線得也=1.5Td() x 1()

17、 £于是令 = e2 = "iA| = l5x4xi() 4WI>=6x 1() 4Wb= 1.2T» 査磁化曲線得 H2= 12.8X "AAn/>25X10在整個(gè)cl增h冋路中，有1500 - F2 = H|/, + H2l2 = GOOO x 50 x 10_ 2 + 12.8x 102 X 75 X 10'2)A得右邊線圈磁動(dòng)勢(shì)為F,= -960A(3) 右邊鐵心柱磁通2 = 0時(shí)烏二3，由于磁路是非線性，故®要用試探法來求。設(shè)83%的磁動(dòng)勢(shì)消耗在氣隙中, 則氣隙中的磁通為() 83F1 J_4_ "0 A

18、4(),83x 1500X47TX 10"7 x2.75 x IQ'4O25X1(廠 2Wl)= 1.72XK)4WI)3=屠=f f T = ().68&I',查磁化曲線得 H3 = 5.3x IO?gB=A= 4x1 = °*43T，査磁化曲線得 Ht=3x ltfA/m左邊回路的總磁位降為SHZ =(0.83X 1500 +5.3x102x20x 10 2 + 3x ltfxSOx 1() 2)A=(1245 + 106 + 150)A= 1501 A=F可見試探值正確，此時(shí)右邊線圈磁動(dòng)勢(shì)應(yīng)為F2 = ().83xi50() + H3/3= (

19、1245 + 106)A= 1351A三、增選習(xí)題與解答1-11鐵磁材料分成兒類？各有什么特點(diǎn)？分別用在什么場(chǎng)合？答：鐵磁材料根據(jù)磁滯回線形狀不同，分為軟磁材料、換磁(永磁)材料兩大類。軟磁 材料磁滯冋線窄，剩磁弘和矯頑力He都小且磁導(dǎo)率較烏，一般用于制造電機(jī)、變壓器的 鐵心。換遊(水磁)材料磁滯冋線寬，剩磁氏和矯頑力H都大，可以制成永久磁鐵。1-12空心線圈的電感是常數(shù)，而鐵心線圈的電感是否為常數(shù)？為什么？答：鐵心線圈的電感I不是常數(shù)，它是隨勵(lì)磁電流而變化的，而勵(lì)磁電流又隨鐵心的 飽和程度而變化，故鐵心線圈是一個(gè)非線性的電感元件。M3兩個(gè)線圈尺寸.形狀、匝數(shù)均相同，一個(gè)是空氣心，另一個(gè)是鐵磁

20、材料鐵心，接 電壓同樣的電源時(shí)，兩線圈中電流是否相同？為什么？答：空氣心線圈因空氣磁阻大，產(chǎn)生一定量的磁通需要較大的磁動(dòng)勢(shì)，在線圈匝數(shù)不變 的情況下，線圈中電流較大。同理，鐵心線圈因鐵磁材料磁導(dǎo)率較高，或說產(chǎn)生同樣大的磁 通量所需遊動(dòng)勢(shì)較小，故鐵心線圈中電流校小。第二章直流電機(jī)一、學(xué)習(xí)指導(dǎo)（-）基本要求1. 了解直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、丁作原理以及直流電機(jī)的可逆性。2. 熟悉直流電機(jī)的勵(lì)磁方式。3. 理解宜流電機(jī)電樞繞組的構(gòu)成及特點(diǎn)。4. 掌握直流電機(jī)的電樞反應(yīng)及工作特件。5. 了解直流電機(jī)的換向。（-）學(xué)習(xí)指導(dǎo)木章主要介紹直流電動(dòng)機(jī)，以討論并勵(lì)、小勵(lì)電動(dòng)機(jī)的工作特性為主。1. 直流電動(dòng)機(jī)的工作原

21、理直流電動(dòng)機(jī)的工作原理基丁皮-薩定律。電樞繞組端加直流電壓，通過換向器與電刷的 配合，使同一磁極卜的元件邊中電流方向不變，或講電樞繞組內(nèi)電流是交變的，H宜流電機(jī) 有可逆性，2. 直流電機(jī)的勵(lì)磁方式削流電機(jī)的勵(lì)磁方式有他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)利復(fù)勵(lì)，了解各種勵(lì)磁方式的電流關(guān)系。勵(lì)磁 方式不同對(duì)電機(jī)運(yùn)行性能冇較大影響，主要反應(yīng)在磁場(chǎng)變化影響到電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。3. 電樞繞組直流電機(jī)電樞繞組通過換向片聯(lián)接而構(gòu)成個(gè)閉介冋路。主要分為單疊式、單波式，單 蒂繞組特點(diǎn)為支路對(duì)數(shù)“等于極對(duì)數(shù)”，換向節(jié)距.= 1.每極下元件為一條串聯(lián)支路，多 用于電流較人的直流電機(jī)；單波繞組支路對(duì)數(shù)“ =1,換向節(jié)距”=於丁1，同極

22、件下元件為 1 P一條串聯(lián)支路，多用于電壓較高的直流電機(jī)。電刷放電應(yīng)使短路元件位于磁密嚴(yán)小處，目.電 刷數(shù)等于極數(shù)。4. 電樞反應(yīng)電樞反應(yīng)是直流電機(jī)的基本理論部分，闡述了直流電機(jī)是雙邊勵(lì)磁的，氣隙磁場(chǎng)隨不同 的負(fù)載變化。空載時(shí)，氣隙磁場(chǎng)是由勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)耳單獨(dú)產(chǎn)生的；負(fù)載時(shí)，電樞電流產(chǎn)生的 電樞磁動(dòng)勢(shì)化使氣隙磁場(chǎng)畸變且呈去磁性，并影響直流電機(jī)的運(yùn)行性能。5. 基本方程（并勵(lì)電動(dòng)機(jī)）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Eh = Cvn電磁轉(zhuǎn)矩7；.m= Cj 4>/a轉(zhuǎn)矩方程= T2 + To電動(dòng)勢(shì)平衡方程U = En+15"n = S Jn On功率平衡方程Pl = Pg + Pcuf + Pw + Pc

23、+ />Fe + 心6. 工作特性直流電動(dòng)機(jī)匸作特性是指并勵(lì)電動(dòng)機(jī)在U =Un、/f=/fN時(shí)，串勵(lì)電動(dòng)機(jī)在U電樞回路均不出電阻時(shí)的固有特性，即轉(zhuǎn)速特性/;=/（/.）,轉(zhuǎn)矩特性7口 = /（人），效率特 性尸/（人）。其中并勵(lì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速特性是碩特性，從空載到額定負(fù)載轉(zhuǎn)速下降不多，電磁 轉(zhuǎn)矩基本上隨負(fù)我線性增加。串勵(lì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速特性足軟特性，電機(jī)轉(zhuǎn)速隨負(fù)載増加而迅速K 降，轉(zhuǎn)矩則以高于電樞電流次方的比例增加。另外，串勵(lì)電動(dòng)機(jī)不允許空載或輕載運(yùn)行。7.換向直流電機(jī)換向是指電樞元件從條支路退出,經(jīng)過電刷短路后進(jìn)入另-條支路的過程。換向過程中，電樞繞組產(chǎn)牛的電抗電動(dòng)勢(shì)匕和電刷放在幾何屮性線處且無

24、補(bǔ)償繞組的直流 電機(jī)電樞反應(yīng)電動(dòng)勢(shì)匕，均限礙電樞電流變化而使換向延遲，造成換向冋路在斷開時(shí)有一 定電磁能屋以火花形式釋放。改善換向的主要方法是在兩主極Z間安裝換向極。換向極繞組 與電樞繞組巾聯(lián)，并使換向極磁動(dòng)勢(shì)抵消在兒何中性線處作用的電樞磁動(dòng)勢(shì)外，還產(chǎn)生換向 極電動(dòng)勢(shì)公抵消電抗電動(dòng)勢(shì)。二. 習(xí)題與解答2-1 一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)，其額定數(shù)據(jù)如下：PN=160kW, Jn = 22OV,加= 90%, 計(jì) 15（）（）r/niin«求該電動(dòng)機(jī)的額定電流。解：直流電動(dòng)機(jī)的額定功率為則其額定電流為A = SOSAj Pn 160 x IQ3Nn"220x0-92-2在直流電動(dòng)機(jī)中是否存

25、在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？如果有的話，電動(dòng)勢(shì)的方向怎樣？答：直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁后，電樞端施額定電壓，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后，電樞繞組打磁場(chǎng)有相對(duì)運(yùn) 動(dòng)，ft內(nèi)部存在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，該感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向打電樞端電壓方向相反，故也稱反電動(dòng) 勢(shì)。2-3如果直流電機(jī)的電樞繞組元件形狀如圖21所示，則電刷應(yīng)放在換向器上的什么 位置？答：這種電樞元件的形狀是元件端部不對(duì)稱元件。就電刷放置的原則來說，被電刷短路 的元件有效邊應(yīng)處在磁密最小處，使短路元件內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小。對(duì)端部對(duì)稱的元件來說, 電刷應(yīng)放在磁極軸線卜，也是該元件的中心線卜端部不對(duì)稱的元件，因氏端部并不感應(yīng)電 動(dòng)勢(shì)，冇效邊仍處在磁密最小處，故電刷不能放在磁極軸線F,而應(yīng)放在處于

26、磁密最小處的 冇效邊所聯(lián)端部的換向片上，如圖2-2所示。圖2-1某種電樞繞組元件的形狀圖2-2電刷應(yīng)放的位置2-4 一臺(tái)直流電機(jī)，若有一磁極失磁，將會(huì)產(chǎn)生什么樣的后果？答：直流電機(jī)電樞繞組經(jīng)換向器片聯(lián)接后是一個(gè)閉合繞組，由于各支路串聯(lián)元件數(shù)相 等，使得備支路感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等。從閉合電路內(nèi)部看，各支路電動(dòng)勢(shì)互相抵消，不會(huì)在電樞 繞組內(nèi)部產(chǎn)生環(huán)流，若有一個(gè)磁極失磁，該磁極下的元件就不感應(yīng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。直流發(fā)電機(jī) 將會(huì)在電樞繞組內(nèi)部產(chǎn)生環(huán)流；氏流電動(dòng)機(jī)因電樞端外施額定電壓，失磁支路中的電流會(huì)很 大，這都將會(huì)因電流過大而損壞直流電機(jī)繞組。2-5單疊繞組與單波繞組的元件聯(lián)接規(guī)律有何不同？同樣極對(duì)數(shù)為!的單疊

27、繞組與單 波繞組的支路對(duì)數(shù)為何相差p倍？答：單売繞組的聯(lián)接是一個(gè)元件緊龕一個(gè)元件，換向節(jié)距yc=,且一個(gè)極下的元件為 一條串聯(lián)支路，支路對(duì)數(shù)為a = p.單波繞組的聯(lián)接不是把元件依次串聯(lián)，而是把相隔大約 兩個(gè)極距并在磁場(chǎng)中位置差不多相對(duì)應(yīng)的元件聯(lián)接起來，其換向節(jié)距乂亠"；1，同極性卜 的元件為-條串聯(lián)支路，其支路對(duì)數(shù)4=1，使相同極對(duì)數(shù)的單疊繞組與單波繞組支路對(duì)數(shù) 相差I(lǐng)）倍。2-6何謂電樞反應(yīng)？電樞反應(yīng)對(duì)氣隙磁場(chǎng)有什么影響？對(duì)電機(jī)運(yùn)行有何影響？答：直流電機(jī)勵(lì)磁厲，由勵(lì)幽磁動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生氣隙磁場(chǎng)，電樞繞組內(nèi)通有電流人產(chǎn)生的 電樞磁動(dòng)勢(shì)化對(duì)氣隙磁場(chǎng)的影響稱為電樞反應(yīng)。電樞反應(yīng)使氣隙磁場(chǎng)波形畸

28、變，并呈公磁 性。電樞反應(yīng)對(duì)直流發(fā)電機(jī)影響氏端電壓，對(duì)直流電動(dòng)機(jī)影響英電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。2-7直流電動(dòng)機(jī)有哪幾種勵(lì)磁方式？在不同的勵(lì)磁方式下，線路電流、電樞電流、勵(lì) 磁電流三者之間關(guān)系如何？答：直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式一般有四種：（1）他勵(lì) 勵(lì)磁電流九與電樞電流人、線路電流/無關(guān)，且1=1.（2）并勵(lì) 線路電流/與電樞電流人、勵(lì)磁電流九的關(guān)系為/ = /a+/f0（3）串勵(lì) 線路電流/與電樞電流人、勵(lì)磁電流h為同一個(gè)電流，即/=/a+/fo（4）父勵(lì) 勵(lì)磁繞組有兩個(gè)部分，-個(gè)繞紐與電樞繞組并聯(lián)，另個(gè)繞組與電樞繞組串 聯(lián)。以“先并后串”為例,線路電流/就是串勵(lì)繞組中的電流/伸，且等于電樞電流仁與并 勵(lì)

29、繞組中電流/併之和，即/=/Kh = /a+/o2-8什么內(nèi)素決定直流電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的人小？電磁轉(zhuǎn)矩的性質(zhì)和電機(jī)運(yùn)行方式冇何關(guān) 系？答:從電幽轉(zhuǎn)矩公式可知=當(dāng)電機(jī)勵(lì)磁不變時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩TQ 電樞電流成正比。若電機(jī)作發(fā)電機(jī)運(yùn)行，電幽轉(zhuǎn)矩丁口是制動(dòng)性的阻轉(zhuǎn)矩；若電機(jī)作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，電 磁轉(zhuǎn)矩7口是驅(qū)動(dòng)性的拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩。2-9 一臺(tái)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)將氏電樞單替繞組改接為單波繞組，問對(duì)英電磁轉(zhuǎn)矩會(huì)有什 么影響？答：由電磁轉(zhuǎn)矩公式可知= J人2na（1）單疊繞組 支路對(duì)數(shù)a = p，電樞電流為人=2心，故有G二嚴(yán)鞏=嚴(yán)。心）=舒°八）Z7r«Ina2k（2）單波繞組 支路對(duì)數(shù)« = b

30、電樞電流為/；=2心 故有(2Q可見，當(dāng)磴通不變時(shí)，在保持支路電流不變的情況下，電幽轉(zhuǎn)矩7阿才是不變的。2-10并勵(lì)苴流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流決定于什么？止常工作時(shí)電樞電流又決定于什么？答：在額定電爪卜，直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流取決于電樞回路的總電阻，起動(dòng)電流會(huì)較 人，隨著轉(zhuǎn)速的上升和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的增加，電樞電流會(huì)迅速卜降。正常工作時(shí)，直流電動(dòng)機(jī) 電樞電流的大小取決于負(fù)載。2-11串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)為什么不能空載運(yùn)行？和并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)比校，串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī) 的運(yùn)行性能有何特點(diǎn)？答：由直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式可知，” =u丁鏟空載時(shí)電樞電流很小，”咼。串勵(lì) 電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流就是電樞電流，故磁通很小:在額定電爪卜，串勵(lì)電動(dòng)

31、機(jī)的空'載轉(zhuǎn)速會(huì) 很高，是不允許的。從運(yùn)行特性可知，并勵(lì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為駛特性，轉(zhuǎn)速”基本不隨負(fù)載而 變化，電磁轉(zhuǎn)矩7口與電樞電流基本上呈線性關(guān)系；而自勵(lì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為軟特性，轉(zhuǎn)速” 隨負(fù)載的大小而變化，電磁轉(zhuǎn)矩7口是與高于電樞電流一次方成比例的，即在和同的電樞電 流時(shí)能獲得較大的電磁轉(zhuǎn)矩。2-12若要改變并勵(lì)、串勵(lì).復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向，應(yīng)怎么辦？答：改變這三種直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向均可采用對(duì)調(diào)勵(lì)磁繞組或電樞繞組的接線端（的方法，若兩者同時(shí)對(duì)調(diào)，宜流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向不改變。2-13電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是驅(qū)動(dòng)性質(zhì)轉(zhuǎn)矩，電磁轉(zhuǎn)矩增大時(shí)，轉(zhuǎn)速似乎應(yīng)該上升，但從 直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)矩特性看，電磁轉(zhuǎn)矩增大時(shí)，轉(zhuǎn)

32、速反而下降，這是什么原因？答：直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是隨電樞電流的增加而增人的，電樞電流又隨負(fù)載的增加而 增加。由轉(zhuǎn)速公式屮可知，并勵(lì)電動(dòng)機(jī)電樞電流的增加會(huì)使電阻壓降增大，盡 管電樞反應(yīng)冇公磁性，使轉(zhuǎn)”速有增人的趨勢(shì)，但電阻壓降的分尿較公磁效應(yīng)大，故使并勵(lì)電 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨負(fù)載的憎加而略右下降。在串勵(lì)電動(dòng)機(jī)中，電樞電流的憎加便電阻壓降與磁通都 增大。這兩個(gè)因素都會(huì)使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降。2-14直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有兒種，各有何特點(diǎn)？答：直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有三種（以他勵(lì)電動(dòng)機(jī)為例）：（1）改變電樞電壓調(diào)速 轉(zhuǎn)速特性為一組平行下移的直線，特點(diǎn)是空載轉(zhuǎn)速隨電樞電壓 的下降而減小。Q）電樞冋路串電阻調(diào)速轉(zhuǎn)速

33、特性為-組空載轉(zhuǎn)速不變的直線，特點(diǎn)是所串電阻要消 耗功率，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨所串電阻的增加而下降。0）改變磁通調(diào)速弱磁調(diào)速的特點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速只能向上調(diào)高而不能向卜調(diào)低，半然 也可以采用兩種方法同時(shí)進(jìn)行的調(diào)速。2-15 一臺(tái)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)在額定電壓Un = 22（）V和額定電流/n = 8（）A的情況下運(yùn)行, 電樞冋路總電陰心= （）.080，2AUC = 2V,勵(lì)磁冋路總電阻Rf = 88.80，額定負(fù)載時(shí)的效率 %1 = 85%，試求：（1）額定輸入功率：（2）額定輸出功率；（3）總損耗；（4）Hl樞回路銅耗;（5）勵(lì)磁冋路銅耗；（6）電刷接觸損耗：<7）附加損耗；（8）機(jī)械損耗與鐵耗之和。

34、解：（1）額定輸入功率PiN= UN/N = 22OX8OW= l7.6kW<2）額定輸出功率1J2n= /N = 220 x 8（） x 85% W = 14.96kW（3）總損耗UP=P|N-P2N=（17.6- 14.96）kW = 2.64kW（4）電樞冋路銅耗（不考慮電阻溫度換算）"骨=議A=248A/«=/-/(= (80-2.48)A = 77.5A"g =/；Ka = 77.52x(). ()8W = 480W（5）勵(lì)磁回路銅耗(不考慮電阻溫度換算)PCuf = 2.482 X 88.8W = 546W（6）電刷接觸損耗Pc = 2AUc/a

35、 = 2x77.5W=l 55W（7）附加損耗心=1 % ”2n =1%x14.96kW = 150W（8）機(jī)械損耗與鐵耗之和=(2640 一 480 -546- 155 - 150)W=1309W2-16 一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)接在一個(gè)電丿k為UN = 220V的電網(wǎng)上運(yùn)行時(shí)，電樞電流人 =10A，電刷丿k降為2AUc = 2V,電樞回路電阻為0.5（1，該電動(dòng)機(jī)內(nèi)部反電動(dòng)勢(shì)為多少？假 定由丁某種原因，電網(wǎng)電壓下降為190V,但他勵(lì)的勵(lì)磁電流和負(fù)載轉(zhuǎn)矩皆保持不變，達(dá)到 新的平衡時(shí)，電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的反電動(dòng)勢(shì)為多少？解：電動(dòng)機(jī)接電壓為220V時(shí)，其反電動(dòng)勢(shì)為Ea= U-/J<-2Al/c=（220

36、- 1（）x（）.5-2）V = 213V電動(dòng)機(jī)接電壓為19（）V時(shí)，由于勵(lì)磁電流和負(fù)載轉(zhuǎn)矩都不變，則人和也不變，此時(shí) 電動(dòng)機(jī)內(nèi)部反電動(dòng)勢(shì)為Ea= U-ZaJ?a-2AUc=（190-10x（）.5-2）V= 183V2- 17 一臺(tái)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，PN = 96kW, L/n = 440V, Za = 255A,= 5（X）r/niin,氐= 5A, Ra = 0078Q,試求：（1）電動(dòng)機(jī)的額定輸出轉(zhuǎn)矩；（2）在額定電流時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩；（3）當(dāng)仁（）時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速；（4）在總制動(dòng)轉(zhuǎn)矩不變的情況下，當(dāng)電樞中串入0.1Q電阻而達(dá)穩(wěn)定時(shí)的轉(zhuǎn)速。解：（1）電動(dòng)機(jī)的額定輸出轉(zhuǎn)矩/»=/N-/f

37、N=（255-5）A = 250A卩27 = 7 2N。Q = 60“7n = 9.55= 9.55Xm = 1834N*m厶hm50（）（2）在額定電流時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩Ea= ；a/<t=(440 一 250 x ().()78)V = 421V Pem=/a = 421 x250W= 105kWT* "m "cm _ 105 X 1(P _ 9(wiz;|e_ 27rwN/b0 - 2x3.14x500/60 nv ni(3) 當(dāng)人0時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速Cv = = V/r= 0.84V/r“73()()需二般rAnin = 524r 加 in#<4）在總制動(dòng)轉(zhuǎn)矩不變的

38、情況下，當(dāng)電樞中串入（）.1Q電阻而達(dá)穩(wěn)定時(shí)的轉(zhuǎn)速為5-人（&+心）Cv<3>44()二25() 0(). ()78 二().1)0.84r/rnin = 471 r Zinin#212- 18 一臺(tái)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)如下：PN= 17kW, UN = 220V, /zN = 3000 r/min，/N = 88.9A，電樞冋路總電阻心= （）.114Q,勵(lì)磁冋路電阻R= 181.5Qo忽略電樞 反應(yīng)影響，試求：（1）電動(dòng)機(jī)的額定輸出轉(zhuǎn)矩；（2）生額定負(fù)載時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩；（3）額定負(fù)載時(shí)的效率；理想空載（/;1 = 0）時(shí)的轉(zhuǎn)速；（5）當(dāng)電樞回路串入一電阻Rn = 0.

39、150時(shí)，額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速。解：（1）電動(dòng)機(jī)的額定輸出轉(zhuǎn)矩7二=9.55 “ = 9.55x 馬黑Nm = 54Nm“N3UU（）（2）額定負(fù)載時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩,5220 A I 0A/f = 7 = 18L5A=1-2A/a= /N- /f= (88.9-1.2)A = 87.7A弋盤 O114v/co.o7v/r7、3()0()Teni = 9.55Ce/a = 9.55x().07x87.7N*m = 58.6N*m（3）額定負(fù)載時(shí)的效率尸穿 x 1（X）% = x 100% = 2；：閱、9 X 100% = 86.9%（4）理想空載時(shí)的轉(zhuǎn)速Un 220 / . 宀 / ?/(i = C

40、= 0 07廠/min = 3143r/niii)（5）為電樞回路串入一電阻Rn = （）.15n時(shí)，額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速為Uy I“g + I5)220-87.7 x(0.114 4().15)0.07r Aiiin = 2812r/niin2-19 一臺(tái)220V的并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī),電樞回路總電阻/乙= ().316Q，空載時(shí)電樞電流 /a0 = 2.8A,空載轉(zhuǎn)速為 1600r/inino(1) 今欲在電樞負(fù)載電流為52A時(shí),將轉(zhuǎn)速卜降到XOOrAnin，問在電樞回路中須申入 的電阻值為多大？(忽略電樞反應(yīng))(2) 這時(shí)電源輸入電動(dòng)機(jī)的功率只有百分之兒輸入到電樞中？這說明什么問題？解：(I)電樞

41、電流為52A,轉(zhuǎn)速為800r Anin,則在電樞回路中串入的電阻為=盅O.316v/_o.l37V/rh()160()心 + 心二芻嚴(yán)= 22()7.£7x8% = 2.12QRq=(2.12-0.316)Q=1.8Q<2)電源輸入電樞回路的功率為P1 = UNZN = 220 x 52W =11.44kW輸入電樞中的功率為/< =1 - /訂5 二(H44()-522x 1.8)W = 6573W占電源輸入功率的百分比為丫 x 100% = 丫迓 x 10()% =57.5%1144()這說明有一部分功率消耗在電樞冋路中所串的1.8Q電阻上，即這種調(diào)速方法不經(jīng)濟(jì)。2-2

42、() 一臺(tái)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)在某負(fù)載轉(zhuǎn)是時(shí)的轉(zhuǎn)速為1 OOOrAnin,電樞電流為4()A,電 樞回路總電阻心= ().()45Q,電網(wǎng)電壓為1 lOVo當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩增人到原來的4倍時(shí)，電樞電流 及轉(zhuǎn)速各為多少？(忽略電樞反應(yīng))解：由7；,n=CT/a，電網(wǎng)電壓U及磁通均不變時(shí)，有7'爲(wèi) =47®,則電樞電流為I； =4/a = 4x 40A= 160 A企乂 =黑嚴(yán) V Q). 108V/rn1(X)()電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為,Un-：/<110-160x0.045 / . / ” =C> = 0J08 rAnin = 952rAnm2- 21 一臺(tái)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，PN = 7

43、.5kW, UN= 110V, /n = 82A,= 15()()rAnin。申.樞IhI路總申.阻/?., = (). 10140,勵(lì)磁回路巾.阻/?f = 46.7fl。忽略出樞反應(yīng)作用。(1)求電動(dòng)機(jī)電樞電流/a = 60A時(shí)的轉(zhuǎn)速；<2)若負(fù)載轉(zhuǎn)矩不隨轉(zhuǎn)速而改變，現(xiàn)將電動(dòng)機(jī)的主磁通減少15%，求達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的 電樞電流及轉(zhuǎn)速。解：/f = = 4T7A = 2-36AIA= /N-/f=(82-2.36)A = 79.64AEa= Un- /a/<=(110-79.64X0.1014)V= 102V(1) 當(dāng)電樞電流/；=60A時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為E； = Un - /&#

44、171;/<=(110-60x0.1()14)V= 104V 由于E嚴(yán)C©2 E；=Ce®，得=頁 ” 7 = 77 X 15(X)r /rnin = 1529r /min1()2(2) 當(dāng)電動(dòng)機(jī)的主磁通減少15%時(shí)，"=().85，由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，有7；w=CT0Za = CT(O.850)/；則穩(wěn)定時(shí)電樞電流為/a =79.640.85" 0.85A=93.7A穩(wěn)定時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為E； =I；1J=(110-93.7x0.1014)V= 100.5V因?yàn)?Ea = Ce0w N，E； = Ce(0.85 0)得 _ J " N _ 1

45、00 5 v 1500 / _ 720 / w -(E-7oTx(k85r/min-1739r/m,n2- 22 臺(tái)串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，5 = 22()V, /n = 40A，= 1(X)()r Anin,電樞回路總電阻為 ().50。假定磁路不飽和，求(1) 當(dāng)/ft = 20A時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速及電磁轉(zhuǎn)矩為多大？(2) 如果電磁轉(zhuǎn)矩保持上述值不變，而電壓降低到110V,此時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速及電流各為 多大？解：(1)由于是串勵(lì)電動(dòng)札/a=/N = 40A，額定負(fù)載時(shí)的電樞反電動(dòng)勢(shì)為En= UN-IARa=(220-4()x().5)V = 200V不計(jì)飽和效應(yīng)，/： = 20A時(shí)磁通為仁 4()這時(shí)

46、的反電動(dòng)勢(shì)為E； = U、_ J；R嚴(yán)(22()-20x().5)V = 210V電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為n =¥ 淨(jìng)X jyL x l()()()r/n)in = 21(X)r /niin當(dāng)/； =2()時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩為7、爲(wèi)=9.55= 9.55 x ?監(jiān)j()Nm =19.1N*m(2)保持丁爲(wèi)=19.1Nm不變，U=110V,不計(jì)飽和效應(yīng)，由T；m= C；/； 電動(dòng)機(jī) 電流不變，仍為/； =2()A»這時(shí)電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)為E； = Uz 皿=(110-20x().5)V= 100 V降低電壓后，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為= t?，?=ioXOi5clX 1000r/min= 10()0r/

47、min#2-23 臺(tái)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)如下：Un = 22()V，電樞冋路總電阻心= ().()32Q， 勵(lì)磁回路總電阻Rf = 2756今將電動(dòng)機(jī)裝在起重機(jī)上,當(dāng)使重物上升時(shí),S=Un，/a = 350A, w = 795r/inin:而將重物下放時(shí)(重物負(fù)載不變,電磁轉(zhuǎn)矩也近似不變),電壓及勵(lì) 磁電流保持不變，轉(zhuǎn)速,/=3()()r/mino問電樞回路中要串入多大的電阻？解：重物上升時(shí)的反電動(dòng)勢(shì)為En= Un-也=(220 - 350 x 0.032) V = 208.8V重物下放時(shí)，轉(zhuǎn)向反了，轉(zhuǎn)速為;/= -300rAnin，負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，電樞電流也不變, 這時(shí)反電動(dòng)勢(shì)為E； = N

48、Ea=x208.8V= -78.8Vn a 795電樞回路總電阻為Ra +Rn=歸嚴(yán)=22()0Xq =()854Q則電樞回路應(yīng)串入電阻為Ra = (0.854-0.032)Q = 0.82202-24 一臺(tái)lOOkW. 230V的并勵(lì)直流發(fā)電機(jī),每極勵(lì)磁繞組有1000匝,在額定轉(zhuǎn)速 下，空載產(chǎn)生額定電壓需要?jiǎng)?lì)磁電流7A,額定電流時(shí)需9.4A才能達(dá)到同樣的電壓，今欲 將該發(fā)電機(jī)改為平復(fù)勵(lì)，問每極應(yīng)增加多少匝串勵(lì)繞組？解：設(shè)應(yīng)增加的冷勵(lì)繞組為N,匝，由磁動(dòng)勢(shì)關(guān)系知，NJ,=解此方程 可得應(yīng)增加繞組的匝數(shù)為(94一7)x 10()()10() X103 Z230=5.52壬6三、增選習(xí)題與解答2-

49、25在直流電機(jī)中，電樞磁動(dòng)勢(shì)能否在勵(lì)磁繞組小感應(yīng)產(chǎn)牛電動(dòng)勢(shì)？為什么？答：克流電機(jī)勵(lì)磁磁場(chǎng)會(huì)在電樞繞組中感應(yīng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，是I人I為電板繞組旋轉(zhuǎn)時(shí)與勵(lì)磁 磁場(chǎng)之間冇相對(duì)運(yùn)動(dòng)；而電樞磁動(dòng)勢(shì)Fn在空間位世是不動(dòng)的(盡管電樞在旋轉(zhuǎn))，氏產(chǎn)生 的磁場(chǎng)在空間也是固定不動(dòng)的，與勵(lì)磁繞組之間沒佇和對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以電樞磁場(chǎng)不會(huì)在勵(lì)磁繞 組中感應(yīng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。第三章變壓器一、學(xué)習(xí)指導(dǎo)（）基本要求1. 了解單相變壓器空載、負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系及磁動(dòng)勢(shì)平衡方程的意義。2. 如何導(dǎo)出變壓器的等效電路及其參數(shù)測(cè)定的方法。3. 了解變壓器運(yùn)行時(shí)電壓變化率、效率與哪些因索冇關(guān)。4. 節(jié)握三相變壓器磁路特點(diǎn)及H聯(lián)結(jié)組號(hào)確定的方法。（二

50、）學(xué)習(xí)指導(dǎo)單相變壓器的空載、負(fù)載運(yùn)行是變壓器的基本理論，也是分析異步電機(jī)的基礎(chǔ)。1. 正方向明確變壓器中各物理量方向不是實(shí)際方向，僅起一個(gè)指路牌的作用，并認(rèn)為一次側(cè)對(duì)于 電網(wǎng)是個(gè)負(fù)載，二次側(cè)對(duì)負(fù)載是個(gè)電源。按電匸慣例規(guī)足，在同一負(fù)載支路里，電壓、電流 同方向；電流與磁通符合右手螺旋關(guān)系；電動(dòng)勢(shì)與產(chǎn)生磁通的電流同方向，并右，=-N學(xué)。 dZ 正方向一經(jīng)規(guī)定，變壓器的基本方程及等效電路均按此正方向?qū)С觥?. 單相變壓器的空載運(yùn)行了解單相變壓器空載;時(shí)的電磁關(guān)系。主磁通在一、二次側(cè)感應(yīng)產(chǎn)牛的電動(dòng)勢(shì)為，E| = -j4.44./N®z E2=-j4.44/N20in,漏磁通在一次側(cè)感應(yīng)產(chǎn)生的

51、漏電動(dòng)勢(shì)作為漏電抗壓降 處理?？蛰d時(shí)基本方程為 Ui = - Ei + （rj +» U2o = E2» -Ej = （rm +jxm） ，其I' rIU是對(duì)應(yīng)鐵心損耗的勵(lì)磁電阻，心"是衣征鐵心磁化性能的綜合參數(shù)，乙”廠它們都 是煖擬值，并由此導(dǎo)出變壓器空載時(shí)的等效電路及相量圖。3. 單相變壓器負(fù)載運(yùn)行理解單相變壓器負(fù)載時(shí)的物理情況，匸磁通是由一、二次側(cè)磁動(dòng)勢(shì)合成后產(chǎn)牛的。磁動(dòng) 勢(shì)平衡關(guān)系是匝要的概念，五個(gè)基本方程綜合地反應(yīng)了變壓器負(fù)載時(shí)的電磁關(guān)系。4. 等效電路及相量圖變壓器的等效電路是基本方程的模擬電路，它正確地模擬了變壓器內(nèi)部的全部電磁過 程。在已知

52、參數(shù)的情況F, JIJ等效電路能方便地求出各物理量，計(jì)算時(shí)注總負(fù)載阻抗也要?dú)w 算。計(jì)算結(jié)果是歸算壯而不是實(shí)際暈，工程上川近似電路已足夠準(zhǔn)確。相暈圖不僅表明了變 壓器的電磁關(guān)系，而且能較直觀地看出變壓器各電磁量的大小和相位關(guān)系。5. 變壓器的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行變壓器穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的主要指標(biāo)白兩個(gè)，即變壓器二次側(cè)端電壓的變化率和變壓器的效率。 變壓器二次側(cè)額定電壓是指空載電壓，帶負(fù)載后二次側(cè)端電壓變化與變壓器的短路參數(shù)、負(fù) 載系數(shù)及負(fù)載的功率因數(shù)有關(guān)。變壓器的損耗中有可變損耗和不變損耗，當(dāng)可變損耗等于不 27變損耗時(shí)，變壓器效率冇最大值。電壓變化率和效率分別川外特性U2 = /（/a）和效率特性。 =/（/2）來

53、描述。6. 三相變壓器三相變壓器在對(duì)稱負(fù)載卜運(yùn)行，山對(duì)稱原理，町川單相變壓器的基本方程式、相量圖和 等效電路來分析。磁路系統(tǒng)要掌握三相變壓器紐和三相芯式變壓器的磁路結(jié)構(gòu)以及不同的繞 組聯(lián)接時(shí)工磁通、電流和電動(dòng)勢(shì)的波形。了解國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的常川三和變壓器聯(lián)結(jié)組號(hào)，學(xué) 握聯(lián)結(jié)組號(hào)由時(shí)鐘法確定的方法，并理解人型三相變壓器一、二次側(cè)有一側(cè)繞組為三傷形聯(lián) 結(jié)能改善電動(dòng)勢(shì)波形的原因。7. 自耦變壓器與互感器門耦變壓器既有磁的耦合，又何電的聯(lián)系。繞組的-部分為一、二次側(cè)的共同部分，其 輸出容量有一部分是電磁感應(yīng)；另一部分是從一次側(cè)直接傳導(dǎo)到二次側(cè)的，故川繞組容吊小 于輸出容So wn耦變壓器-、二次繞組z間有

54、直接的電聯(lián)系，所以要加強(qiáng)過電壓的保護(hù)。電壓互感器匸作在降壓變壓器開路狀態(tài)，使用中二次繞組不能短路；電流互感器匸作在 升壓變壓器短路狀態(tài)，使用屮二次繞組絕不能開路：二者均要注意安全接地和誤差。二、習(xí)題與解答3- 1分析變壓器時(shí)，對(duì)正眩電壓、電流、電動(dòng)勢(shì)和磁通等量是如何規(guī)定其正方向的？答：變壓器接在交流電源上運(yùn)行，并電磁量方向是隨時(shí)間變化的，但各量的幅值不變。 為了便于列出變壓器的廉本方程，導(dǎo)岀氏等效電路，應(yīng)事先規(guī)定好各電磁量的正方向。規(guī)定 的正方向并不是各量的實(shí)際方向，僅起一個(gè)指路牌作用。正方向規(guī)定是任意的，通常采用電 匸慣例，即輸入電能的電路如變壓器一次側(cè)用電動(dòng)機(jī)慣例，輸出電能的電路如變壓器二

55、次側(cè) 用發(fā)電機(jī)慣例，并認(rèn)為變壓器一次側(cè)對(duì)電源是一個(gè)負(fù)載，變壓器二次側(cè)對(duì)負(fù)載是一個(gè)電源。 按此慣例，規(guī)定變壓器各電磁量的正方向?yàn)椋?）在同一個(gè)負(fù)載支路里電壓lj與電流i同方向。2）電流7與磁通符合右螺旋定則。3）電動(dòng)勢(shì)左與產(chǎn)生磁通的電流i同方向，并有e = -N嚴(yán)關(guān)系。at3- 2變壓器勵(lì)磁電抗乙“的物理意義是什么？我們希望變壓器的工協(xié)是大好還是小好？ 若變壓器用空氣心而不用鐵心，則工皿是增人還是減?。咳绻淮卫@組匝數(shù)增加5%,其余 不變，耳/如何變化？如果將鐵心截面積增加5%，其余不變，工“如何變化？答：變壓器的勵(lì)磁電抗4“是衣征鐵心磁化性能的一個(gè)綜合參數(shù)，由于鐵心的磁化曲線 是非線性的，故工

56、小也不是一個(gè)常數(shù)，是隨鐵心飽和程度增加而減小的。實(shí)際運(yùn)行時(shí)一次側(cè) 端電壓不變，主磁通變化很小，在這種情況下，町近似認(rèn)為不變化。從-總=0£ + 孩目幾知，變壓器中希望人些，這樣會(huì)減小勵(lì)磁電流若變壓器改用空氣心，則磁 路的磁導(dǎo)率下降，工小與磁導(dǎo)率成正比，町見工小足減小的。工小與一次繞組的匝數(shù)平方成正 比，當(dāng)一次繞組匝數(shù)增加時(shí)，勵(lì)磁電抗.2+是增加的。與磁路飽和程度有關(guān)，鐵心截面 積增加，磁路飽和程度下降，則工小變大。283- 3變壓器中丄磁通與漏磁通的性質(zhì)冇什么不同？在等效電路中怎樣反映它們的作川？ 答：主磁通路徑是鐵心，與產(chǎn)牛它的磁化電流之間為非線牲關(guān)系，目同時(shí)匝鏈變壓器 一、二次繞組是傳遞能量的介