直流電機試題及答案

1、第七章直流電機一、填空（每空1分）1 .直流電機的電樞繞組的元件中的電動勢和電流是 。 答：交流的。2 . 一臺四極直流發(fā)電機采用單疊繞組，若取下一支或相鄰的兩支電刷，其電流和功 率,而電刷電壓。答：減小，不變。3 . 一臺并勵直流電動機，如果電源電壓和勵磁電流1f不變，當加上一恒定轉(zhuǎn)矩的負載后，發(fā)現(xiàn)電樞電流超過額定值， 有人試在電樞回路中接一電阻來限制電流，此方法。串入電阻后，電動機的輸入功率 P1將，電樞電流Ia，轉(zhuǎn)速n將, 電動機的效率Y將 。答：不行，不變，不變，下降，下降。4 . 一臺并勵直流電動機拖動恒定的負載轉(zhuǎn)矩，做額定運行時，如果將電源電壓降低了 20%,則穩(wěn)定后電機的電流為

2、倍的額定電流（假設磁路不飽和）。答：倍。5 .并勵直流電動機，當電源反接時，其中 Ia的方向 ,轉(zhuǎn)速方向 。答：反向，不變。6 .直流發(fā)電機的電磁轉(zhuǎn)矩是 轉(zhuǎn)矩，直流電動機的電磁轉(zhuǎn)矩是 轉(zhuǎn)矩。答：制動，驅(qū)動。7 . 一臺串勵直流電動機與一臺并勵直流電動機，都在滿載下運行，它們的額定功率和額定電 流都相等，若它們的負載轉(zhuǎn)矩同樣增加，則可知： 電動機轉(zhuǎn)速下降得多，而 電 動機的電流增加得多。答：串勵，并勵。8 . 電樞反應對并勵電動機轉(zhuǎn)速特性和轉(zhuǎn)矩特性有一定的影響，當電樞電流I a增加時，轉(zhuǎn)速n將,轉(zhuǎn)矩Te將。答：下降，增加。9 .直流電動機電刷放置的原則是： 。答：空載時正、負電刷之間獲得最大的電

3、動勢，這時被電刷短路的元件的電動勢為零。10 .直流電動機調(diào)速時， 在勵磁回路中增加調(diào)節(jié)電阻， 可使轉(zhuǎn)速 ，而在電樞回路中增加 調(diào)節(jié)電阻，可使轉(zhuǎn)速。答：升高，降低。11 .電磁功率與輸入功率之差，對于直流發(fā)電機包括 損耗；對于直流 電動機包括 損耗。答：空載損耗功率，繞組銅損耗。12 . 串勵直流電動機在負載較小時，1a；當負載增加時，TeIa； n隨著負載增加下降程度比并勵電動機要 答：小，增加，增加，嚴重。13 . 一臺P對磁極的直流發(fā)電機采用單迭繞組，其電樞電阻為ra，電樞電流為1a，可知此單迭繞組有 條并聯(lián)支路，其每條支路電阻為 ;若為單波繞組其每條支路電阻為,電樞電阻為。答：2 P,

4、2 pra , 2 P ra , p ra14 .并勵直流電動機改變轉(zhuǎn)向的方法有 , 。答：將電樞繞組的兩個接線端對調(diào)，將勵磁繞組的兩個接線端對調(diào)，但二者不能同時對調(diào)。15 .串勵直流電動機在電源反接時，電樞電流方向 ,磁通方向 ,轉(zhuǎn)速n的方 向。答：反向，反向，不變。16 .當保持并勵直流電動機的負載轉(zhuǎn)矩不變，在電樞回路中串入電阻后，則電機的轉(zhuǎn)速將答：下降。17 .并勵直流發(fā)電機的勵磁回路電阻和轉(zhuǎn)速同時增大一倍，則其空載電壓 。答：不變。18 .直流電機單疊繞組的并聯(lián)支路對數(shù)為 ,單波繞組的并聯(lián)支路對數(shù) 答：2P,2。19 .直流電機若想實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換，靠 電樞磁勢的作用。答：交軸。20

5、. 直流發(fā)電機，電刷順電樞旋轉(zhuǎn)方向移動一角度，直軸電樞反應是 ;若為電動機，則直軸電樞反應是。答：去磁的，增磁的。二、選擇填空（每題1分）1. 一臺串勵直流電動機，若電刷順轉(zhuǎn)向偏離幾何中性線一個角度，設電機的電樞電流保持不變，此時電動機轉(zhuǎn)速 。A:降低，B:保持不變，C:升高。答：C2. 一臺直流發(fā)電機，由額定運行狀態(tài)轉(zhuǎn)速下降為原來的30% ,而勵磁電流及電樞電流不變，則。A: Ea 下降 30% ,B: T 下降 30% ,C: Ea和T都下降30% ,D:端電壓下降30%。答：A3. 一臺并勵直流發(fā)電機希望改變電樞兩端正負極性，采用的方法是 。 A:改變原動機的轉(zhuǎn)向，B :改變勵磁繞組的接

6、法，C:既改變原動機的轉(zhuǎn)向又改變勵磁繞組的接法。答：AUoi ,并勵方式空載電壓為4. 把直流發(fā)電機的轉(zhuǎn)速升高2 0 % ,他勵方式運行空載電壓為U 02,則A： U 01 = U 02 ,B ： U 01 < U 02 ,c ： U 01 > U 02 o答：B5. 一直流電動機拖動一臺他勵直流發(fā)電機，當電動機的外電壓，勵磁電流不變時，增加發(fā)電機的負載，則電動機的電樞電流1a和轉(zhuǎn)速n將。A： Ia增大，n降低,B： 1a減少，n升高，C： Ia減少，n降低。答：A6. 一臺并勵直流電動機， 在保持轉(zhuǎn)矩不變時， 如果電源電壓U降為U N，忽略電樞反應和磁路飽和的影響，此時電機的轉(zhuǎn)速

7、:轉(zhuǎn)速降低到原來轉(zhuǎn)速的倍，:無法判定。n和T Ct I a中指的是B:所有磁極的總磁通，D:以上都不是 。A :不變，BC :轉(zhuǎn)速下降，D答：C7. 在直流電機中，公式 Ea CeA :每極合成磁通 ，C :主磁通每極磁通 ，答：A8. 直流電動機在串電阻調(diào)速過程中，若負載轉(zhuǎn)矩保持不變，則 保持不變A :輸入功率 ，B:輸出功率，C:電磁功率，D:電機的效率。答：A9. 起動直流電動機時，磁路回路應 電源。A;與電樞回路同時接入，B:比電樞回路先接入，C:比電樞回路后接入。答：B10. 一臺并勵直流電動機將單疊繞組改接為單波繞組，保持其支路電流不變，電磁轉(zhuǎn)矩將 A :變大，B :不變，C :變

8、小。答：C11. 一臺串勵直流電動機運行時勵磁繞組突然斷開，則 A:電機轉(zhuǎn)速升到危險的高速，B:保險絲熔斷C:上面情況都不會發(fā)生。 答：C 12. 直流電動機的電刷逆轉(zhuǎn)向移動一個小角度，電樞反應性質(zhì)為 。A:去磁與交磁B:增磁與交磁C :純?nèi)ゴ?D :純增磁答：A 13. 一臺他勵直流發(fā)電機，額定電壓為 200伏，六極，額定支路電流為100安培，當電樞為單疊繞組時，其額定功率為 ;當電樞為單波繞組時，其額定功率為 ;A: 20WB : 40KW C : 80KW D : 120KW答：D, B 14. y = y c=為單疊繞組y = y c = 為單波繞組。A : QU1CA:增加B:減小C

9、 :基本不變 答：C, B, B, B 15. 一臺他勵直流發(fā)電機，額定電壓220V, 6極，額定支路電流為 100A,當電樞為單疊繞組時，其額定功率 ;當電樞繞組為單波繞組時，其額定功率為 c A: 22KWB: 88KWC: 132KWD: 44KW答：C, D16.在直流電機中，右行單疊繞組的合成節(jié)距y yc 二A: Qu/2PB 曳C : 1 D : 2'2p答：C17 . 直流發(fā)電機的電刷逆轉(zhuǎn)向移動一個小角度，電樞反應性質(zhì)為 。A:去磁與交磁 B :增磁與交磁 C :去磁答：B18 . 并勵直流電動機在運行時勵磁繞組斷開了，電機將 。A:飛車 B :停轉(zhuǎn) C :可能飛車，也可

10、能停轉(zhuǎn)答：C19 .若并勵直流發(fā)電機轉(zhuǎn)速上升20%,則空載時發(fā)電機的端電壓U）將A:升高20% B :升高大于20% C :升高小于20% D :不變答：B20 .直流電動機的額定功率指 A,轉(zhuǎn)軸上吸收的機械功率；B,轉(zhuǎn)軸上輸出的機械功率C,電樞端口吸收的電功率D,電樞端口輸出的電功率。答：B21 .欲使電動機能順利起動達到額定轉(zhuǎn)速，要求 電磁轉(zhuǎn)矩大于負載轉(zhuǎn)矩。A:平均； B :瞬時； C :額定答：A22 . 負載轉(zhuǎn)矩不變時，在直流電動機的勵磁回路串入電阻，穩(wěn)定后，電樞電流將 ,轉(zhuǎn)速 將。A,上升，下降 B, 不變，上升 C, 上升，上升答：A三、判斷（每題1分）1 . 并勵直流發(fā)電機轉(zhuǎn)速上

11、升倍，則空載時發(fā)電機端電壓上升倍。（）答：錯2 .直流電機的電樞繞組并聯(lián)支路數(shù)等于極數(shù)即2 a =2p。（）答：錯3 .直流電機主磁通既鏈著電樞繞組又鏈著勵磁繞組，因此這兩個繞組中都存在著感應電勢。（）答：錯4 . 他勵直流電動機在固有特性上弱磁調(diào)速，只要負載不變，電動機轉(zhuǎn)速升高。（）答：對5 .直流電機的電樞繞組至少有兩條并聯(lián)支路。（）答：對6 .電磁轉(zhuǎn)矩和負載轉(zhuǎn)矩的大小相等，則直流電機穩(wěn)定運行。（）答：錯7 . 他勵直流電動機降低電源電壓調(diào)速與減小磁通調(diào)速都可以做到無級調(diào)速。（）答：對8 .并勵直流發(fā)電機穩(wěn)態(tài)運行時短路電流很大。（）答：錯9 . 直流發(fā)電機中的電刷間感應電勢和導體中的感應電

12、勢均為直流電勢。（）答：錯10 .起動直流電動機時，勵磁回路應與電樞回路同時接入電源。（）答：錯11 .直流電動機的額定功率指轉(zhuǎn)軸上吸收的機械功率。（）答：錯12 .直流電機無電刷一樣可以工作。（）答：錯13 .直流電機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向不可改變。（）答：錯14 .同一臺直流電機既可作發(fā)電機運行，由可作電動機運行。（）答：對15 . 并勵直流電電機不可輕載運行。答：錯 四、簡答（每題 3 分）1. 在直流電機中換向器- 電刷的作用是什么？答 在直流電機中， 電樞電路是旋轉(zhuǎn)的， 經(jīng)換向器 - 電刷作用轉(zhuǎn)換成靜止電路， 即構(gòu)成每條支路的元件在不停地變換， 但每個支路內(nèi)的元件數(shù)及其所在位置不變，因而支路電動

13、勢為直流，支路電流產(chǎn)生的磁動勢在空間的位置不動。2. 直流電樞繞組元件內(nèi)的電動勢和電流是直流還是交流？若是交流，那么為什么計算穩(wěn)態(tài)電動勢時不考慮元件的電感？答 直流電樞繞組元件內(nèi)的電動勢和電流是交流的。直流電機電樞繞組是旋轉(zhuǎn)的，經(jīng)換向器- 電刷的作用， 變換成為靜止電路， 兩電刷間的電路在空間位置是不變的， 因而電刷電動勢是直流的，所通過的電流也是直流的，電感不起作用。3. 何謂電機飽和現(xiàn)象？飽和程度高低對電機有何影響？答 電機的磁路由鐵心部分和空氣隙部分組成， 當鐵心的磁通密度達到一定程度后， 鐵心部分的磁壓降開始不能忽略，此時隨著勵磁磁動勢的增加，主磁通的增漸漸變慢，電機進入飽和狀態(tài)，即電

14、機磁化曲線開始變彎曲。電機的飽和程度用飽和系數(shù)來表示，飽和系數(shù)的大小與電機的額定工作點在磁化曲線可以分為三段，如圖 2-1 所示， a 點以下為不飽和段， ab 段為飽和段，b點以上為高飽和段。將電機額定工作點選在不飽和段有兩個缺點：材料利用不充分；磁場容易受到勵磁電流的干擾而不易穩(wěn)定。額定工作點選在過飽和段，有三個缺點：勵磁功率大增；磁場調(diào)節(jié)困難；對電樞反應敏感。一般將額定工作點設計在ab段的中間，即所謂的“膝點”附近，這樣選擇的好處有：材料利用較充分；可調(diào)性較好；穩(wěn)定性較好。圖 2-14. 直流電機電樞繞組型式由什么決定？答 直流電機繞組型式由繞組和合成節(jié)距y 決定。 y 1 為疊式繞組；

15、 y K 1 / p 為波繞組，其中 K 為換向器片數(shù)， p 為極對數(shù)。5. 直流電機電樞繞組為什么必須是閉合的？答 因為直流電樞繞組不是由固定點與外電路連接的，而是經(jīng)換向器- 電刷與外電路想連接的，它的各支路構(gòu)成元件在不停地變化。為使各支路電動勢和電流穩(wěn)定不變，電樞繞組正常、安全地運行，此種繞組必須是閉合的。6. 直流電機電刷放置原則是什么？答 在確定直流電機電刷的安放原則上就考慮： （ 1）應使電機正、負電刷間的電動勢最大：（ 2 ）應使被短路元件的電動勢最小，以利于換向。兩者有一定的統(tǒng)一性，一般以空載狀態(tài)為出發(fā)點考慮電刷的安放。因此，電刷的合理位置是在換向器的幾何中性線上。無論疊繞組還是

16、波繞組，元件端接線一般總是對稱的，換向器的幾何中性線與主極軸線重合，此時電刷的合理位置是在主極軸線下的換向片上。7. 一臺四極直流電動機，試分析下列情況下有無電磁轉(zhuǎn)矩：（1）有兩個極的勵磁繞組的極性接反，使主極變?yōu)镸 N S、S,如圖2-2 （a）所示；（2）主極極性和（1）相同，但將電刷B、D拿去，在電刷 A、C兩端加直流電壓，如圖 2-2（ b ）所示。答 （ 1 ）在四極電機中，A、 C 電刷的極性相同，如同為正，則B、 D 電刷同為負極性。由于電刷是電樞繞組電流的分界線，在電刷C、 D 之間的 N 極下的電樞導體電流的方向與電刷D、A 之間的 N 極下的電樞導體電流的方向是相反的，因此

17、電刷C、 A 之間在 N 極下電樞導體所產(chǎn)生的總的電磁轉(zhuǎn)矩為零。同理，在電刷A、C之間在S極下的電樞導體所產(chǎn)生的部電磁轉(zhuǎn)矩亦為零，故此時無電磁轉(zhuǎn)矩。（ 2）此時對于電樞繞組的上層邊而言，在電刷C、 A 之間，在 N 極下的上層邊的電流方向是相同，因此，其電磁轉(zhuǎn)矩的方向是一致的；在電刷A、C之間，在S極下的上層邊的電磁轉(zhuǎn)矩方向也是一致的，并與前者相同，故全部上層邊所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為 N 極下（或 S 極下）上層邊所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的兩倍。但對電樞繞組的下層邊而言，在電刷C、 A 之間，無論在 N 極下的下層邊或在S 極下的下層邊均有兩種不同的電流方向，而且導體數(shù)各占一半（假設原四極電機為整距繞組即

18、y1） ，故每極下的下層邊所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩剛好抵消為零，如圖 2-2 （ b）所示。 實際上， 這時相當于一個短了半個極矩的短距繞組的兩極電機， 其所產(chǎn)生的總電磁轉(zhuǎn)矩，只有原來整距繞組四極電機電磁轉(zhuǎn)矩的一半。(b)2-2 ( a)8. 一臺六極直流電機原為單波繞組，如改制成單疊繞組，并保持元件數(shù)、每元件匝數(shù)、每槽元件數(shù)不變，問該電機的額定容量是否改變？答 單波繞組的并聯(lián)支路數(shù)等于2 ，單疊繞組的并聯(lián)支路數(shù)等于電機極數(shù)。電樞繞組由單波改成單疊后，并聯(lián)支路數(shù)由 2 條變成了 6 條，每條支路的串聯(lián)元件數(shù)變?yōu)樵瓉淼?1/3 ，支路電阻也變?yōu)樵瓉淼?1/3 。因此，額定電壓變?yōu)樵瓉淼?1/3 ，而額定

19、電流則變?yōu)樵瓉淼?3 倍，故電機的容量保持不變。9. 電樞反應的性質(zhì)由什么決定？交軸電樞反應對每極磁通量有什么影響？直軸電樞反應的性質(zhì)由什么決定？答 電樞反應的性質(zhì)由電刷位置決定，電刷在幾何中性線上時電樞反應是交軸性質(zhì)的，它主要改變氣隙磁場的分布形狀，磁路不飽和時每極磁通量不變，磁路飽和時則還一定的去磁作用，使每極磁通量減小。電刷偏離幾何中性線時將產(chǎn)生兩種電樞反應：交軸電樞反應和直軸電樞反應。當電刷在發(fā)電機中順著電樞旋轉(zhuǎn)方向偏離、在電動機中逆轉(zhuǎn)向偏離時，直軸電樞反應是去磁的，反之則是助磁的。10. 在什么條件下電樞磁動勢與磁場相互作用才產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩？若電樞磁動勢有交、直軸兩個分量，那么是哪個分

20、量產(chǎn)生，哪個分量不產(chǎn)生？還是兩個都產(chǎn)生？答 產(chǎn)生直軸電樞磁動勢的電流沿電樞表面對稱分布在幾何中性線兩側(cè)，受到異極性磁場的作用，合成電磁力為零，即不產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，產(chǎn)生交軸電樞磁動勢的電流對稱分布在主極軸線兩側(cè)，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩是同一方向的?？梢?，只有交軸電樞磁動勢才產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。11. 直流電機空載和負載運行時，氣隙磁場各由什么磁動勢建立？負載后電樞電動勢應該用什么磁通進行計算？答 空載時的氣隙磁場由勵磁磁動勢建立，負載時氣隙磁場由勵磁磁動勢和電樞磁動勢共同建立。負載后電樞繞組的感應電動勢應該用合成氣隙磁場對應的主磁通進行計算。12. 一臺直流電動機，磁路飽和。當電機負載后，電刷逆電樞旋轉(zhuǎn)方向移動一

21、個角度。試分析在此種情況下電樞磁動勢對氣隙磁場的影響。答 電刷移動后，電刷不在幾何中性線上，同時存在交軸電樞磁動勢和直軸電樞磁動勢。交軸電樞磁動勢使氣隙磁場發(fā)生畸變，因磁路飽和，還有去磁作用，使每極磁通減少。對電動機而言，電刷逆旋轉(zhuǎn)方向移動后，直軸電磁磁動勢方向相反，電樞反應起去磁作用，使每極磁通減少。13. 直流電機的感應電動勢公式用機械角速度表示轉(zhuǎn)速時，其結(jié)構(gòu)常數(shù)和電磁轉(zhuǎn)矩公式的結(jié)構(gòu)常數(shù)是統(tǒng)一的，試證明。答E Ce n史n型2型 J60a60a22 a14. 直流電機的勵磁方式有哪幾種？每種勵磁方式的勵磁電流或勵磁電壓與電樞電流或電樞電壓有怎樣的關系？答 直流電機勵磁方式四種：他勵一一勵磁

22、電流I f由獨立電源供給，與電樞電流 1a無關；并勵勵磁電流并在電樞兩端，勵磁電壓U f等于電樞電壓 U;串勵勵磁繞組與電樞串聯(lián)，If Ia ；復勵一一既有并勵繞組又有串勵繞組，按兩繞組磁動勢方向的異同分 成：積復勵一一串勵與并勵磁動勢同向，差復勵一一串勵與并勵磁動勢反向。15. 直流電機空載和負載時有哪些損耗？各由什么原因引起？發(fā)生在哪里？其大小與什么有關？在什么條件下可以認為是不變的？答電機空載運行時有機械損耗、鐵耗和附加損耗。機械損耗由轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時軸承摩擦、電 刷摩擦以及通風引起，其大小與轉(zhuǎn)速有關。鐵耗是由轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時主磁通在電樞鐵心交變引起的， 其大小與轉(zhuǎn)速的次方（12和鐵心磁密的平方成正

23、比?？蛰d時的附加損耗包括轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時電樞齒槽引起氣隙磁通脈動，從而在鐵心中產(chǎn)生脈振損耗，以及轉(zhuǎn)子上的拉緊螺桿等結(jié)構(gòu) 件中的鐵耗。以上三種損耗統(tǒng)稱為空載損耗，其中附加損耗所占比例很小。在轉(zhuǎn)速和主磁通不 變的情況下，可以認為空載損耗不變。此外，在空載時還存在勵磁功率，即勵磁電路銅耗。電機負載時除有機械損耗、鐵耗、附加損耗和勵磁損耗外，還存在電樞電路銅耗，它與電 樞電流的平方成正比。在附加損耗中，除了空載時的兩項外，還包括電樞反應使磁場畸變引起 的額外電樞鐵耗以及由換向電流產(chǎn)生的損耗。16. 他勵直流發(fā)電機由空載到額定負載，端電壓為什么會下降？并勵發(fā)電機與他勵發(fā)電機相比，哪個電壓變化率大？答 他勵直流

24、發(fā)電機由空載到額定負載，電樞電流Ia由0增加到額定值IaN電樞回路電阻壓BIaRa增加，且電樞反應的去磁作用使主磁通下降，從而使感應電動勢E下降。由公式U E Ia Ra可知，端電壓U隨I a的增加而下降。對于并勵發(fā)電機，除上面兩個原因外，端電壓下降，引起勵磁電流I f 下降，使得下降和 E 下降，所以并勵發(fā)電機的電壓變化率比他勵發(fā)電機電壓變化率要大些。17. 做直流發(fā)電機實驗時，若并勵直流發(fā)電機的端電壓升不起來，應該如何處理？答 并勵直流發(fā)電機的端電壓升不起來，可按下述步驟進行處理，先檢查一下線路和儀表接法是否正確，然后：檢查電機轉(zhuǎn)速是否達到額定轉(zhuǎn)速；調(diào)節(jié)勵磁回路所串電阻，使勵磁 回路電阻小

25、于臨界電阻；把勵磁繞組兩端對調(diào)接在電樞繞組兩端，使勵磁磁通與剩磁磁通方 向一致；若電機沒有剩磁，則應給電機充磁。18. 并勵發(fā)電機正轉(zhuǎn)能自勵，反轉(zhuǎn)能否自勵？答發(fā)電機正轉(zhuǎn)時能夠自勵，表明發(fā)電機正轉(zhuǎn)時滿足自勵條件，即：有一定的剩磁；勵磁回路的電阻小于與運行轉(zhuǎn)速所對應的臨界電阻；勵磁繞組的接線與電機轉(zhuǎn)向的配合是正 確的。這里的正確配合就是說當電機以某一方向旋轉(zhuǎn)時，勵磁繞組只有一個正確的接法與之相對應。如果轉(zhuǎn)向改變了，勵磁繞組的接線也應隨之改變，這樣才能保證勵磁電流所產(chǎn)生的磁場方向與剩磁方向相同，從而實現(xiàn)電機的自勵。當電機的轉(zhuǎn)向改變了，而勵繞組的接線未改變，這樣剩磁電動勢及其產(chǎn)生的勵磁電流的方向必然改

26、變，勵磁電流產(chǎn)生的磁場方向必將與剩磁的方向相反。電機內(nèi)磁場被削弱，電壓不能建立，所以并勵發(fā)電機正轉(zhuǎn)時能自勵；反轉(zhuǎn)時，不改變勵磁繞組的兩個端頭的接線，是不能自勵的。19. 在勵磁電流不變的情況下，發(fā)電機負載時電樞繞組感應電動勢與空載時電動勢大小相同嗎？為什么？答 負載時電動勢比空載時小，由于負載時有電樞反應去磁作用，使每極磁通減小。20. 一臺并勵發(fā)電機，在額定轉(zhuǎn)速下，將磁場調(diào)節(jié)電阻放在某位置時，電機能自勵。后來原動機轉(zhuǎn)速降低了磁場調(diào)節(jié)電阻不變，電機不能自勵，為什么？答 對應于不同的轉(zhuǎn)速有不同的空載曲線，因而臨界電阻也不同。電機轉(zhuǎn)速降低，臨界電阻減小，當臨界電阻小于勵磁回路電阻時，電機便不能自勵

27、。21. 一臺他勵發(fā)電機和一臺并勵發(fā)電機，如果其它條件不變，將轉(zhuǎn)速提高20%，問哪一臺的空載電壓提高得更高？為什么？答 當轉(zhuǎn)速提高時，兩者的空載電壓都會提高。兩者相比較，并勵發(fā)電機的空載電壓會更高些，因為由 E CE n 可知，并勵發(fā)電機的電動勢除與轉(zhuǎn)速有關外，其磁場大小也與感應電動勢有關。當轉(zhuǎn)速升高時，不僅有轉(zhuǎn)速升高的原因?qū)е码妱觿菰黾樱€有因電樞電動勢的增加而使勵磁電流磁加，并導致磁通增加的原因。這一因素半導致感應電動勢進一步增加。22. 為什么并勵直流發(fā)電機工作在空載特性的飽和部分比工作在直線部分時，其端電壓更加穩(wěn)定？答 在飽和區(qū)工作，當勵磁電流變化時空載電動勢的變化較小，因此端電壓更加

28、穩(wěn)定。23. 一臺他勵直流電動機拖動一臺他勵直流發(fā)電機在額定轉(zhuǎn)速下運行，當發(fā)電機的電樞電流增加時，電動機電樞電流有何變化？分析原因。答 直流電動機的電樞電流也增加。因為直流發(fā)電機電流增加時，則制動轉(zhuǎn)矩即電磁轉(zhuǎn)矩 增大(磁通不變)，要使電動機在額定轉(zhuǎn)速下運行，則必須增大輸入轉(zhuǎn)矩即電動機的輸出轉(zhuǎn)矩, 那么，電動機的電磁轉(zhuǎn)矩增大，因此電樞電流也增大。24. 如何改變并勵、串勵、積復勵電動機的轉(zhuǎn)向？答 改變直流電動機轉(zhuǎn)向就是要改變電磁轉(zhuǎn)矩的方向，電磁轉(zhuǎn)矩是電樞電流和氣隙磁場相 互作用產(chǎn)生的，因此改變電樞電流的方向或改變勵磁磁場的方向就可以達到改變電動機轉(zhuǎn)向的 目的。并勵電動機：將電樞繞組的兩個接線端對

29、調(diào)或?qū)⒉罾@組的兩個接線端對調(diào)，但兩者 不能同時改變；串勵電動機：方法與并勵電動機相同；積復勵電動機：要保持是積復勵， 最簡單的方法是將電樞繞組的兩個接線端對調(diào)。25. 并勵電動機和串勵電動機的機械特性有何不同？為什么電車和電力機車都采用串勵電動 機？答并勵電動機的機械特性表達式n _URn 2 Tem n0 KT emCeCeCt當忽略電樞反應時， 磁通 為不隨負載變化的常數(shù)，n f (Tem)是一條略下傾的直線， 轉(zhuǎn)速隨 負載增加而略有下降。如果電車和電力機車使用這種電動機，那么當電車載重或上坡時電機將過載較多。串勵電動機的機械特性表達式為Ci-U-t T emC2R其中，C1 J- ,

30、C2, cCe c cCeC。串勵電動機的勵磁電流等于電樞電流，磁Ia2 一一路不飽和日%, C為一常數(shù)，Tem Ia；磁路高度飽和時，基本不變，C與I a成反比，而TemIa。串勵電動機的機械特性 nf （Tem）是一條轉(zhuǎn)速隨Tem增加而迅速下降的曲線。當電車載重或上坡時，電動機的轉(zhuǎn)速會自動下降，使得（nTem）增加不多，因而電機輸入功率增加不像并勵電動機那樣快，所以電車和電力機車通常采用串勵電動機拖動。26. 一臺正在運行的并勵直流電動機，轉(zhuǎn)速為 1450r/min ,現(xiàn)將它停下來，用改變勵磁繞組的極性來改變轉(zhuǎn)向后（其它均未變），當電樞電流的大小與正相同時，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速為1500r/min，試

31、問這可能是什么原因引起的？ U IaRa答 從公式n 可知，反轉(zhuǎn)時U、Ia、Ra均未變，Ce為常數(shù)，而n上升了，Ce因此 必定下降了。但是勵磁電流未變（并勵電動機勵磁電壓等于電樞電壓未變），因此造成下降的原因可能是由于電樞反應的去磁作用。由于電樞電流未變，因此無論是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，交軸電樞反應的作用是一樣的。由電樞反應的原理可知，對于電動機而言，電刷自幾何中性線逆電樞旋轉(zhuǎn)方向偏移時，直軸電樞磁動勢起去磁作用，而電刷順電樞旋轉(zhuǎn)方向偏移時，則起助磁作用。因此，造成這一現(xiàn)象的原因可能是由于電刷不在幾何中性線上，對于正轉(zhuǎn)情況而言， 電刷順電樞旋轉(zhuǎn)方向偏移了。27. 一臺直流并勵電動機，在維修后作負載試驗

32、，發(fā)現(xiàn)電動機轉(zhuǎn)速很高，電流超過正常值，停機檢修發(fā)現(xiàn)線路無誤，電動機的勵磁電流正常。試分析這故障的可能原因并說明理由。答 如果直流電動機的電刷不在幾何中性線上，則在負載運行時，除了具有交軸電樞磁動 勢之外，還存在直軸電樞磁動勢。如果電刷位置是從幾何中性線逆電機旋轉(zhuǎn)方向移開的話，則 直軸電樞磁動勢是去磁的，即與主磁通的方向相反。而當氣隙磁通削弱時，便會使轉(zhuǎn)速U R，n a旦增高。同時在一定電磁轉(zhuǎn)矩下，因為Tem Ct I a,電樞電流會增加。如果電動Ce機具有起穩(wěn)定作用的串勵繞組，則可能是串勵繞組反接，而不是電刷位置不對，或者兩種原因 兼有。28. 試述并勵直流電動機的調(diào)速方法，并說明各種方法的特

33、點。答并勵直流電動機的調(diào)速方法有以下三種：（1）改變勵磁電流調(diào)速。這種調(diào)速方法方便，在端電壓一定時，只要調(diào)節(jié)勵磁回路中的調(diào)節(jié) 電阻便可改變轉(zhuǎn)速。由于通過調(diào)節(jié)電阻中的勵磁電流不大。故消耗的功率不大，轉(zhuǎn)速變化平滑 均勻，且范圍寬廣。接入并勵回路中的調(diào)節(jié)電阻為零時的轉(zhuǎn)速為最低轉(zhuǎn)速，故只能“調(diào)高”，不能“調(diào)低”。改變勵磁電流，機械特性的斜率發(fā)生變化并上下移動。為使電機在調(diào)速過程中得到充分利用，在不同轉(zhuǎn)速下都能保持額定負載電流，此法適用于恒功率負載的調(diào)速。(2)改變電樞端電壓調(diào)速。當勵磁電流不變時，只要改變電樞端電壓，即可改變電動機的轉(zhuǎn)速，提高電樞端電壓，轉(zhuǎn)速升高。改變電樞端電壓，機械特性上下移動，但斜

34、率不變，即其硬度不變。此種調(diào)速方法的最在缺點是需要專用電源。在保持電樞電流為額定值時，可保持轉(zhuǎn)矩不變，故此法適用于恒轉(zhuǎn)矩的負載調(diào)速。(3)改變串入電樞回路的電阻調(diào)速。 在端電壓及勵磁電流一定、 接入電樞回路的電阻為零時，轉(zhuǎn)速最高，增加電樞路電阻轉(zhuǎn)速降低，故轉(zhuǎn)速只能“調(diào)低”不能“調(diào)高”。增加電樞電阻 ，機械特性斜率增大，即硬度變軟，此種調(diào)速方法功率損耗大，效率低，如果串入電樞回路的調(diào)節(jié)電阻 是分級的，則為有級調(diào)速，平滑性不高，此法適用于恒轉(zhuǎn)矩的負載調(diào)速。五、計算(每題5分，本章計算不作要求)1 . 一臺并勵直流電動機，PN 138kq UN230V, nN 970r/min ,電樞回路總電阻Ra

35、 0.05 ,定子為6極，電樞采用單疊繞組。正常運行時有三對電刷，忽略電樞反應 的影響，試分析計算該電機可能發(fā)出的最大功率。答 去掉相鄰的一對電刷后的電樞后的電樞繞組電路圖如圖2-3所示。正常運行時圖2-3電樞電流Ia IN -PN- 138 103 AUN 230支路電流ia k600 A 100A2a 6勵磁電動勢E UN IaRa (230 600 0.05)A 260A支路電阻ra 6Ra 6 0.050.3去掉相鄰的一對電刷后， 支路數(shù)由原來的六條支路變成了四條支路，其中三條是原來的(圖 中2, 3, 4),另一條則是由原來的三條支路(圖 5, 6, 1)串聯(lián)組成。當使前三條支路中的

36、負載電流各仍為100A時，則后一條支路中的電流將為E Un3%260 230 A3 0.333.33A電樞電流為Ia (3 100 33.33) A 333.3A輸出功率' P Un 1a 230 333.3W =由于各支路電流均未超過原來的支路電流額定值100A,故電機的發(fā)熱不會超過原來的數(shù)值。若使后一條支路中的負載電流達到100A,則端電壓U將降為U (260 100 0.9)V 170V而前三條支路中的負載電流共為900A260 170 A0.3/3即每支路為300A,為原來額定支路電流的三倍。無論從發(fā)熱或是從換向來講都是不允許的，故 最大功率應為。2 .設一臺4kW 220V,

37、效率n84%的兩極直流電動機，電樞繞組為單疊繞組，槽數(shù) Z=18,每槽每層元件邊數(shù) u=4,元件匝數(shù)Ny 8。試求:(1)電機的額定電流;(2)電樞繞組數(shù)據(jù)：虛槽數(shù)Zi ,換向片數(shù)K,繞組元件數(shù)S,總導體數(shù)N以及繞組各節(jié)距。解(1)額定電流PnU n n4103 A220 0.8421.65A(2)虛槽數(shù)Zi uZ 4 18 72元件數(shù)、換向片數(shù)S K Zi 72總導體數(shù)2NyS 272根 1152根合成節(jié)距yk第一節(jié)距yi乙2P72 0 184第二節(jié)距3.一臺長復勵直流發(fā)電機y2y11817或19Pn11 kVVUn230V ,nN 1450r /min , 2 p 4 ,換1向片數(shù) K=9

38、3,兀件匝數(shù) Ny 3,單波繞組,3電樞外徑Da 0.195m ,額定勵磁電流I fN 0.956A ,電機磁路有一定的飽和程度。(1)改善換向，電刷前移90機械角。試求直軸與交軸電樞反應磁勢Fad和Faq。(2)電刷順電樞旋轉(zhuǎn)方向移動時，5起和5即各起什么作用。解額定電流PnUn11 103 A 47.83A 230額定電樞電流I aN I NfN(47.83 0.956)A 48.79A支路電流I aN2a4879 A 24.40A極距Da2p0.195m 0.153m元件數(shù)K 93總導體數(shù)N 2SNy12 93 36203電樞線負荷620電刷在電樞表面移過的距離(1)交軸電樞反應Da36

39、00DaFaq A(- b )24.4A/m 24694A/ m 0.195903600246940.195m 0.0153m(0153 0.0153)A/極 1511A/極2直軸電樞反應FadAb246940.0153A/極 377.8A/極(2)電刷順電樞旋轉(zhuǎn)方向移動了角,因為是發(fā)電機，故 Fad起去磁作用。Faq使氣隙磁場發(fā)生畸變，因為磁路飽和，故Fa°還有去磁作用。aq40 rad/s ,4. 一臺直流發(fā)電機數(shù)據(jù)：2P 6,總導體數(shù)N=720, 2a 6,運行角速度每極磁通=。試計算:(1)發(fā)電機的感應電動勢;當轉(zhuǎn)速n=900r/min，但磁通不變時的感應電動勢;(3)當磁通

40、=n=900r/min時的感應電動勢。轉(zhuǎn)速(1)Ce里60a3 7801360 33030一一 40r/min1200r/min感應電動勢E Cen 13 0.0392 1200V 611.5V(2)當Ce不變時，En。因此n 900r/min時的感應電動勢為900611.5V 458.6V1200(3)當Ce和n不變時，EO因此0.0435Wb時的感應電動勢為0.0435-458.6V 508.9V0.03925. 一臺四極、82kW 230V、971r/min的他勵直流發(fā)電機，如果每極的合成磁通等于空載額定轉(zhuǎn)速下具有額定電壓時每極磁通,試求當電機輸出額定電流時的電磁轉(zhuǎn)矩。解額定電流PnUn

41、82 103 A 356.5A230他勵電機，額定電樞電流I aN356.5A依題意有CEn UnCEUnH00.2371Ct30CE300.2371 2.2643電磁轉(zhuǎn)矩TeCTIaN 2.2643 356.5N m 807.2N m6.一臺直流電機,2p4 , S=120,每元件電阻為 0.2 ,當轉(zhuǎn)速n=1000r/min 時，每元件的平均電動勢為10V。問當電樞繞組分別為單疊和單波時，正負電刷端的電壓U和電樞繞組電阻Ra各是多少?解 設直流電機電樞繞組的并聯(lián)支路數(shù)2a,則每條支路串聯(lián)的元件數(shù)為S/2a ,每條支路的感應電動勢等于支路串聯(lián)的各元件感應電動勢之和，而支路電阻亦等于支路串聯(lián)的

42、各元件電阻 之和。由于各條支路是對稱的，因此正負電刷間的感應電動勢等于支路感應電動勢，而電樞繞組電阻則等于支路電阻除以并聯(lián)支路數(shù)?？蛰d時，正負電刷端的電壓等于正負電刷間的感應電動勢。電樞繞組為單疊繞組時,2a2p4,每條支路串聯(lián)的元件數(shù)為120/4=30。因此端電壓U和電樞繞組電阻 Ra分別為電樞繞組為單波繞組時,2aRa2,100.230V 300V301.5每條支路串聯(lián)的元件數(shù)為120/2=60 ,故有10 60V 600VRa0.2 60 人67. 一臺二極發(fā)電機，空載時每極磁通為，每極勵磁磁動勢為3000A?，F(xiàn)設電樞圓周上共有電流8400A,并均勻分布，已知電樞外徑為0.42m,若電刷

43、自幾何中性線前移20機械角度。試求:(1)每對極的交軸電樞磁動分為和直軸電樞磁動勢各為多少?(2)當略去交軸電樞反應的去磁作用和假定磁路不飽和時，試求每對極的凈有磁動勢及每極下的合成磁通。解 (1)線負荷NiaDa8400 A/m 6366A/m 0.42極距Da2p042 A/ m 0.660m 2電刷移動的弧長-0 Da36020036000.42m 0.0733m每極交軸電樞磁動勢為FaqA( b )20.666366.2 (06- 0.0733)A/極 1634A/極2每極直軸電樞磁動勢為Fad Ab 6366 0.0733A/極 466.6A/極每對極的交、直軸電樞磁動勢分別為163

44、4 2A/對極=3268A/對極和 2A對極=933.2A/對極。(2)發(fā)電機電刷自幾何中性線前移時，直軸電樞磁動勢起去磁作用，故每極凈有磁動勢為F Ff Fad (3000 466.6)A/極 2533A/極每對極凈有磁動勢為 2533 2A/對極=5066A/對極。由于磁路不飽和，因此F ,故合成磁通為253330000.3Wb0.253Wb8. 一臺并勵直流發(fā)電機,PN35kvy UN 115V , nN 1450r/min ,電樞電路各繞組總O求額定負電阻ra0.0243 ，一對電刷壓降2 Ub 2V ,關勵電路電阻Rf 20.1載時的電磁轉(zhuǎn)矩及電磁功率。解額定電流PnUn35 103

45、115A 304.3A額定勵磁電流Un 115IfNN A 5.72ARf 20.1額定電樞電流IaN IN I fN (304.3 5.72)A 310A額定電樞電動勢En Un IaN ra2 Ub(115 310 0.0243 2)V 124.5V電磁功率En I aN124.5 310W 38.6kW電磁轉(zhuǎn)矩_PemE N I aNTemN m 245.2N memc 14502 609. 一臺并勵直流電動機，額定數(shù)據(jù)為： UN 110V, I N 28A, nN 1500r/min ,電樞回路總電阻Ra 0.15 ，勵磁電路總電阻Rf 110 。若將該電動機用原動機拖動作為發(fā)電機并入

46、電壓為 U N的電網(wǎng)，并忽略電樞反應的影響，試問：(1)若保持電壓電流不變，此發(fā)電機轉(zhuǎn)速為多少？向電網(wǎng)輸出的電功率為多少？(2)當此發(fā)電機向電網(wǎng)輸出電功率為零時，轉(zhuǎn)速為多少？解 (1)電動機狀態(tài)額定運行時 勵磁電流I fN電樞電流I aN I N感應電動勢En Un(110Un RfI fNIaN Ra110A A 1A110(28 1)A 27A27 0.15)V 114.1V由于額定電壓不變，勵磁電流不變，因此主磁通保持不變。故發(fā)電機運行時的轉(zhuǎn)速為Ef114.1nF nN1500r/min1615r/minEn106發(fā)電機運行時輸出功率P2 UN(IaF I fN) 110 (27 1)W

47、2860W 2.86kW(2)發(fā)電機向電網(wǎng)輸出功率為 0,即此時輸出電流為 0,故發(fā)電機的電樞電流等于勵磁電流I aF I fN 1A發(fā)電機感應電動勢為30EF U N I aF Ra(110 1 0.15)V 110.2V發(fā)電機的轉(zhuǎn)速EF% nFEF11021102 1615r/min 1560r/min114.110. 一臺并勵直流發(fā)電機數(shù)據(jù)如下:Pn 46kWnN 1000r/min , U n 230V ,極對數(shù)p 2 ,電樞電阻ra0.03,一對電刷壓降2 Ub 2V ,勵磁回路電阻Rf 30把此發(fā)電機當電動機運行，所加電源電壓U N220V，保持電樞電流為發(fā)電機額定運行時的電樞電流

48、。試求:(1)此時電動機轉(zhuǎn)速為多少(假定磁路不飽和)？(2)發(fā)電機額定運行時的電磁轉(zhuǎn)矩為多少?(3)電動機運行時的電磁轉(zhuǎn)矩為多少?解 (1)作發(fā)電機運行時，額定電流PnUn46 103230A 200AfFUnRf今作電動機運行I aN I NCEI fDfF(200 7.67)A 207.7AN I aN ra2 UbnN230 207.7 0.03 2 0.23821000220U n/ /Rf 一 A 7.33A勵磁電流230 A 八A 7.67A 30額定電樞電流電動機轉(zhuǎn)速IfD733CE D 一CE F 0.2382 0.2276I fF7.67UnralaN 2 Ubn CE D0

49、.2276930.4r/min220 0.03 207.7 2 ,. r / min(2)發(fā)電機額定電磁轉(zhuǎn)矩TemFCt F I aN9.55Ce FIaN9.55 0.2382 207.7N m 472.5N m(3)電動機電磁轉(zhuǎn)矩TemDCT D I aN9.55Ce DIaN9.55 0.2276 207.7N m 451.5N m11. 一臺并勵直流電發(fā)電機，額定功率，額定電壓230V,每極勵磁繞組匝數(shù)為 500匝，已知在額定轉(zhuǎn)速下空載時產(chǎn)生額定電壓的勵磁電流為0.8A ,而在額定負載時產(chǎn)生額定電壓的勵磁電流需1.2A,今欲將該電機改為差復勵直流發(fā)電機，問每極應加入多少匝串勵繞組？解額

50、定電流PnUn46a23020A設每極串勵繞組匝數(shù)為N s,依題意為差復勵N s I N I f0(I fNI f 0 ) N f(I fN 9 N f(1.2 0.8) 500匝 /極IN I f020 0.810匝/極12. 設有一臺差復勵直流發(fā)電機，空載和滿載電壓均為 230V,額定轉(zhuǎn)速nN 1000r/min,500I f其空載特性可用式 E 表示，并勵繞組1000匝，串勵繞組10匝，電樞回路總電阻5 IfRa 0.2 (包括電刷接觸電阻)，滿載時電樞電流 50A,電刷處在幾何中性線上。試求: (1)電機在滿載時的電樞反應的等效去磁安匝數(shù)；(2)如將發(fā)電機并聯(lián)運行于 200V的電網(wǎng)上，

51、然后從軸上取去原動機，并加上機械負載，使 其轉(zhuǎn)為電動狀態(tài)運行，試分析它是哪種勵磁方式的電動機，它的轉(zhuǎn)向是否改變，在相同的滿載 電樞電流下，它的轉(zhuǎn)速為多少？解當空載電壓U 230V時，因1a 0500I fU E IaRa E230V5 If勵磁電流4.26A230 5 A270并勵繞組電阻RfU 230I f 4.2654并勵磁動勢NfI f 1000 4.26A/極 4260A/極(1)滿載時E URaI a (230 0.2 50)V 240V等效勵磁電流I fef5E500 E5 240500 2404.62A滿載時，因為端電壓仍為230V不變，故勵磁電流I f不變，按磁動勢關系有IfefNf NfIf NaIaFa電樞反應的等效去磁磁動勢Fa NfIf NaIa IfefNf(1000 4.26 10 50 4.62 1000) A/極140A/極(2)并聯(lián)于電網(wǎng)后，由發(fā)電機轉(zhuǎn)為電動機，電樞電流反向，如串勵繞組不反接，則串勵磁勢了隨之改變方向。因勵磁繞組電流方向未變，故此時為差復勵運行狀態(tài)。旋轉(zhuǎn)方向仍與原來發(fā)電機狀態(tài)相同，沒有改變。在差復勵電動機狀態(tài)工作時求得I fef按CE500I f(5 If)nNCE220 A 4.07ARf 54IfefNf NfIf1000 4.07 101000fef 3