電氣工程師-專業(yè)基礎(chǔ)（供配電）-電氣工程基礎(chǔ)-4.12直流電機(jī)基本要求

電氣工程師-專業(yè)基礎(chǔ)（供配電）-電氣工程基礎(chǔ)-4.12直流電機(jī)基本要求[單選題]1.他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載進(jìn)行串聯(lián)電阻調(diào)速，設(shè)調(diào)速前、后的電樞電流分別為I1和I2，那么()。[（江南博哥）2018年真題]A.I1＜I2B.I1＝I2C.I1＞I2D.I1＝－I2正確答案：B參考解析：由于拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，故電磁轉(zhuǎn)矩Tem不變。電磁轉(zhuǎn)矩公式為：Tem＝CTΦIa。式中，CT為轉(zhuǎn)矩常數(shù)；Φ為每極主磁通均為定值。因此，電樞電流Ia不變。[單選題]2.一臺(tái)25kW、125V的他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，以恒定轉(zhuǎn)速3000r/min運(yùn)行，并具有恒定勵(lì)磁電流，開路電樞電壓為125V，電樞電阻為0.02Ω，當(dāng)端電壓為124V時(shí)，其電磁轉(zhuǎn)矩為()。[2018年真題]A.49.9N·mB.29.9N·mC.59.9N·mD.19.9N·m正確答案：D參考解析：他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式接線圖如圖4-12-1所示。直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式：n＝（U－IaRa）/（CeΦ）。由于開路時(shí)電樞電流Ia＝0可知：CeΦ＝U/n＝125/3000＝0.0417。因勵(lì)磁電流不變，磁通不變，故電樞電壓Ea不變，由U＝Ea＋RaIa，則Ia＝（125－124）/0.02＝50A。由轉(zhuǎn)矩常數(shù)公式CT＝9.55Ce，電磁轉(zhuǎn)矩Tem＝CTΦIa＝9.55CeΦIa＝9.55×0.0417×50＝19.9N·m。圖4-12-1[單選題]3.一臺(tái)單疊繞組直流電機(jī)的并聯(lián)支路對(duì)數(shù)α與極對(duì)數(shù)p的關(guān)系是()。[2017年真題]A.α＝2B.α＝pC.α＝1D.α＝p/2正確答案：B參考解析：?jiǎn)委B繞組是將同一磁極下相鄰的元件依次串聯(lián)起來而得到的，因此在每一磁極下，這些電動(dòng)勢(shì)方向相同串聯(lián)起來的元件就形成了一個(gè)支路，且支路與相應(yīng)的磁極一一對(duì)應(yīng)，若正確放置電刷，繞組并聯(lián)支路對(duì)數(shù)α必定和極對(duì)數(shù)p相等，即：α＝p。[單選題]4.一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，額定電壓UN＝110V，額定電流IN＝28A，額定轉(zhuǎn)速nN＝1500r/min，電樞回路總電阻Ra＝0.15Ω，現(xiàn)將該電動(dòng)機(jī)接入電壓UN＝110V的直流穩(wěn)壓電源，忽略電樞反應(yīng)影響，理想空載轉(zhuǎn)速為()。[2017年真題]A.1500r/minB.1600r/minC.1560r/minD.1460r/min正確答案：C參考解析：由電樞電動(dòng)勢(shì)Ea的表達(dá)式Ea＝U－IaRa＝CeΦn，可求得電動(dòng)勢(shì)系數(shù)：CeΦ＝（U－IaRa）/n＝（110－28×0.15）/1500＝0.0705。由于電動(dòng)機(jī)空載時(shí)電流為零，令上式中Ia＝0，則理想空載轉(zhuǎn)速為：7n0＝UN/CeΦ＝110/0.0705＝1560r/min。[單選題]5.一臺(tái)正向旋轉(zhuǎn)的直流并勵(lì)發(fā)電機(jī)接在直流電網(wǎng)上運(yùn)行，若撤掉原動(dòng)機(jī)，則發(fā)電機(jī)將()。[2006年、2008年真題]A.停轉(zhuǎn)B.作為電動(dòng)機(jī)反向運(yùn)行C.作為電動(dòng)機(jī)正向運(yùn)行D.不能繼續(xù)運(yùn)行正確答案：C參考解析：直流并勵(lì)發(fā)電機(jī)接在直流電網(wǎng)上正向旋轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)將原動(dòng)機(jī)撤掉后，轉(zhuǎn)速n繼續(xù)下降，這時(shí)Ea＜Ua，Ia為負(fù)值，Ia與Ea反向。由于Ia反向，電磁轉(zhuǎn)矩Tmax方向與電樞旋轉(zhuǎn)方向相同，變?yōu)轵?qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，電機(jī)仍繼續(xù)沿著逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，電機(jī)已經(jīng)變?yōu)殡妱?dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。如圖4-12-2（a）和圖4-12-2（b）所示，發(fā)電機(jī)狀態(tài)變?yōu)殡妱?dòng)機(jī)狀態(tài)。圖4-12-2（a）圖4-12-2（b）[單選題]6.一臺(tái)復(fù)勵(lì)直流發(fā)電機(jī)與直流電網(wǎng)連接向電網(wǎng)供電。欲將它改為復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，若保持電機(jī)原轉(zhuǎn)向不變（設(shè)電網(wǎng)電壓極性不變），需要采取下列哪項(xiàng)措施？()[2005年真題]A.反接并勵(lì)繞組B.反接串勵(lì)繞組C.反接電樞繞組D.所有繞組接法不變正確答案：B參考解析：對(duì)于復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)（即處在同一主極上的勵(lì)磁繞組和串勵(lì)繞組電流方向一致，產(chǎn)生磁場(chǎng)的極性相同）及帶有串勵(lì)繞組的他勵(lì)、并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)，在原電機(jī)轉(zhuǎn)向和磁場(chǎng)極性不變下改作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，只需將串勵(lì)繞組的兩端對(duì)調(diào)一下連接，其他接線端無需變動(dòng)。反之，電動(dòng)機(jī)改作發(fā)電機(jī)運(yùn)行，同理也只需對(duì)調(diào)串勵(lì)繞組兩線端。[單選題]7.一臺(tái)并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)UN＝230V，Ra＝0.1Ω，Ia＝15.7A，Rf＝610Ω，nN＝2000r/min，把它并入無限大電網(wǎng)，改為電動(dòng)機(jī)，接入220V電壓，使電樞電流等于額定電樞電流，則轉(zhuǎn)速為()。[2016年真題]A.1748r/minB.1812r/minC.1886r/minD.2006r/min正確答案：C參考解析：并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)接線圖如圖4-12-3（a）所示。根據(jù)已知條件，可以求得：勵(lì)磁電流：If＝UN/Rf＝230/610＝0.377A；電樞電動(dòng)勢(shì)：Ea＝UN＋I(xiàn)aRa＝230＋15.7×0.1＝231.57V。根據(jù)公式Ea＝Ceφn，可得：Ceφ＝Ea/n＝231.57/2000＝0.1158。當(dāng)用作電動(dòng)機(jī)時(shí)，其接線圖如圖4-12-3（b）所示。則電樞電動(dòng)勢(shì)：Ea2＝UN－IaRa＝220－15.7×0.1＝218.43V；電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：n＝Ea2/（Ceφ）＝218.43/0.1158＝1886.27r/min。圖4-12-3（a）圖4-12-3（b）[單選題]8.一臺(tái)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，PN＝96kW，UN＝440V，IN＝255A，IfN＝5A，nN＝500r/min，Ra＝0.078Ω（包括電刷接觸電阻），其在額定運(yùn)行時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩為()。[2016年真題]A.1969N·mB.2007.5N·mC.2046N·mD.2084N·m正確答案：A參考解析：并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)接線圖可參考圖4-12-4。根據(jù)已知條件，可以求得：額定運(yùn)行時(shí)的電樞電流：IaN＝IN－If＝255－5＝250A電樞銅耗及附加損耗：PCu2＋Pe＝I2aNRa</sub>＝2522×0.078＝4875W勵(lì)磁損耗：Pf＝UNIfN＝440×5＝2200W額定運(yùn)行時(shí)的電磁功率：PM＝96＋4.875＋2.2＝103.075kW電磁轉(zhuǎn)矩：TM＝PM×103/（2πnN/60）＝9550×P<sub>M/nN＝9550×103.075/500＝1969N·m圖4-12-4[單選題]9.一臺(tái)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，UN＝110V，IN＝28A，nN＝1500r/min，勵(lì)磁回路總電阻Rf＝110Ω，電樞回路總電阻Ra＝0.15Ω。在額定負(fù)載率的情況下，突然在電樞回路串入0.5Ω的電阻，同時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩突然減小一半，忽略電樞反應(yīng)的作用，則電機(jī)穩(wěn)定后的轉(zhuǎn)速為()。A.1260r/minB.1433r/minC.1365r/minD.1560r/min正確答案：B參考解析：電樞回路串入電阻前，由題知?jiǎng)?lì)磁電流If＝UN/Rf＝110/110＝1A，電樞電流Ia＝IN－If＝28－1＝27A，由電動(dòng)勢(shì)平衡方程式UN＝Ea＋I(xiàn)aRa，代入數(shù)據(jù)得：Ea＝110－0.15×27＝105.95V。電樞回路串入電阻后，同時(shí)直流電動(dòng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩減小一半，電磁轉(zhuǎn)矩T＝CTΦIa，因勵(lì)磁電流固定時(shí)每極磁通Φ不變，故電樞電流減小為原先的一半，則電樞電動(dòng)勢(shì)為：Ea＝110－（0.15＋0.5）×27/2＝101.225V。又Ea＝CeΦn，其中Ce、Φ為常量，故有105.95/1500＝101.225/n，解得：n＝1433r/min。[單選題]10.直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流，半載啟動(dòng)電流與空載啟動(dòng)電流相比較，哪個(gè)啟動(dòng)電流大？()[2006年真題]A.空＞半B.空＝半C.空＜半D.不確定正確答案：B參考解析：直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流為：Ist＝（UN－Ea）/Ra。由于啟動(dòng)初始時(shí)電動(dòng)機(jī)因機(jī)械慣性而未能旋轉(zhuǎn)起來，轉(zhuǎn)速為零，電樞電動(dòng)勢(shì)Ea＝0，因此啟動(dòng)電流Ist＝UN/Ra，啟動(dòng)電流大小和負(fù)載無關(guān)，所以空載啟動(dòng)電流和半載啟動(dòng)電流相等。[單選題]11.一臺(tái)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)一臺(tái)他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的電壓和勵(lì)磁回路的電阻均不變時(shí)，若增加發(fā)電機(jī)輸出的功率，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的電樞電流Ia和轉(zhuǎn)速n將()。[2011年真題]A.Ia增大，n降低B.Ia減小，n增高C.Ia增大，n增高D.Ia減小，n降低正確答案：A參考解析：若忽略電機(jī)的勵(lì)磁損耗及接觸電阻損耗，由能量守恒定律知，電動(dòng)機(jī)的輸入功率等于發(fā)電機(jī)的輸出功率。增加發(fā)電機(jī)輸出的有功功率，就必須增加電動(dòng)機(jī)輸入功率，電樞電流與輸入功率成正比，所以輸入功率增大，電樞電流Ia增大。根據(jù)電動(dòng)機(jī)的電勢(shì)平衡方程：U＝Ea＋I(xiàn)aRa＝Ceφn＋I(xiàn)aRa，由于電動(dòng)機(jī)的電壓U保持不變，Ia增大，因此轉(zhuǎn)速n下降。[單選題]12.一臺(tái)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，UN＝110V，nN＝1500r/min，IN＝28A，Ra＝0.15Ω（含電刷接觸壓降），Rf＝110Ω。當(dāng)電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行，突然在電樞回路串入一0.5Ω的電阻，若負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，則電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定后的轉(zhuǎn)速為()。[2006年、2010年真題]A.1220r/minB.1255r/minC.1309r/minD.1500r/min正確答案：C參考解析：并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電勢(shì)方程為：UN＝Ea＋I(xiàn)aRa，Ia＝IN－If，勵(lì)磁回路電流：If＝UN/Rf＝110/110＝1A，則電樞回路電流：Ia＝28－1＝27A。已知電樞電勢(shì)Ea＝CeφnN，UN＝CeφnN＋（IN－If）Ra可得：Ceφ＝[UN－（IN－If）Ra]/nN＝（110－27×0.15）/1500＝0.071。當(dāng)串入0.5Ω電阻后，若負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，則IN不變，Ia也不變。設(shè)電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定后的轉(zhuǎn)速為n′，則UN＝Ceφn′＋I(xiàn)a（Ra＋0.5），因此可得：因此可得：n′＝UN－Ia（Ra＋0.5）/（Ceφ）＝110－27×（0.15＋0.5）/0.071＝1302r/min。[單選題]13.已知并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的數(shù)據(jù)為：UN＝230V，IaN＝15.7A，nN＝2000r/min，Ra＝1Ω（包括電刷接觸電阻），Rf＝610Ω，已知電刷在幾何中性線上，不考慮電樞反應(yīng)的影響，今將其改為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，并聯(lián)于220V電網(wǎng)，當(dāng)電樞電流與發(fā)電機(jī)在額定狀態(tài)下的電樞電流相同時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為下列何值？()[2005年真題]A.2000r/minB.1831r/minC.1739r/minD.1663r/min正確答案：D參考解析：對(duì)發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)狀態(tài)進(jìn)行分別分析：①發(fā)電機(jī)狀態(tài)運(yùn)行時(shí)的電動(dòng)勢(shì)方程：EG＝UN＋I(xiàn)aNRa＝230＋15.7×1＝245.7V，其中EG＝CeφnN，求解得：Ceφ＝245.7/2000＝0.12285。②電動(dòng)機(jī)狀態(tài)運(yùn)行時(shí)的電動(dòng)勢(shì)（電樞電流不變）：EM＝UN－IaNRa＝220－15.7×1＝204.3V，而EM＝Ceφn′，則：n′＝EM/Ceφ＝204.3/0.12285＝1663r/min。[單選題]14.一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)電樞回路電阻壓降為外加電壓的5%，此時(shí)若突降勵(lì)磁回路電流減小，使每極磁通降低20%，若負(fù)載轉(zhuǎn)矩保持額定不變，那么改變瞬間電動(dòng)機(jī)的電樞電流為原值的()。[2012年真題]A.4.8倍B.2倍C.1.2倍D.0.8倍正確答案：A參考解析：計(jì)算步驟如下：①直流電動(dòng)機(jī)電壓平衡方程式：Ua＝Ea＋RaIa。額定運(yùn)行時(shí)電樞回路電阻電壓降為外加電壓的5%，則可得：Ea＝Ua－0.05Ua＝0.95Ua。②直流電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)反電動(dòng)勢(shì)為：Ea＝CaΦn。突將勵(lì)磁回路電流減小，使每極磁通降低20%的調(diào)速初期瞬時(shí)，轉(zhuǎn)速還來不及發(fā)生變化，這時(shí)可得反電動(dòng)勢(shì)為：Ea′＝CeΦ′n＝Ce（0.8Φ）n＝0.8E。③根據(jù)上述①、②可知電樞兩端的初始瞬時(shí)電流Ia′為：Ia′＝（Ua－E′a）/Ra＝（Ua－0.8Ea）/Ra＝（Ua－0.8×0.95Ua）/Ra＝0.24Ua/Ra。④速度改變前的電樞電流Ia為：Ia＝（Ua－Ea）/Ra＝（Ua－0.95Ua）/Ra＝0.05Ua/Ra。⑤速度改變瞬間最初的電樞電流I′a與速度改變前的電樞電流Ia的關(guān)系為：I′a/Ia＝0.24/0.05＝4.8。[單選題]15.一臺(tái)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，PN＝7.2kW，UN＝110V，nN＝900r/min，ηN＝85%，Ra＝0.08Ω（含電刷接觸壓降），If＝2A，當(dāng)電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行，若負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，在電樞回路中串入一電阻，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降到450r/min，那么此電阻的阻值為()。[2009年真題]A.0.6933ΩB.0.8267ΩC.0.834ΩD.0.912Ω正確答案：A參考解析：直流電動(dòng)機(jī)電動(dòng)勢(shì)平衡方程為：Ea＝Ceφn＝UN－IaRa，IN＝Ia＋I(xiàn)f。則額定電流為：IN＝PN/（ηUN）＝7.2×103/（0.85×110）＝77A，Ia＝I<sub>N－If＝77－2＝75A。不串電阻時(shí)電動(dòng)勢(shì)為Ea＝UN－IaRa＝110－75×0.08＝104V，由Ea＝Ceφn可知：Ceφ＝Ea/n＝104/900＝0.116。當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到450r/min時(shí)，電樞電動(dòng)勢(shì)為：Ea′＝Ceφn＝0.116×450＝52.2V。設(shè)串入電阻為Rj，則Ea＝UN－Ia（Ra＋Rj）。若負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，那么Ia不變，則Ea′＝110－75×（0.08＋Rj）＝52.2，可求得Rj＝0.6933Ω。[單選題]16.一并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)PN＝17kW，UN＝220V，nN＝3000r/min，IaN＝87.7A，電樞回路總電阻為0.114Ω，拖動(dòng)額定的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行時(shí)，電樞回路串入0.15Ω的電阻，忽略電樞反應(yīng)的影響，穩(wěn)定后的轉(zhuǎn)數(shù)為()r/min。[2007年真題]A.1295B.2812C.3000D.3947正確答案：B參考解析：并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)平衡方程式為：UN＝Ea＋I(xiàn)aNRa，Ea＝CeφnN。由nN＝3000r/min，CeφnN＋87.7×0.114＝220，解得：Ceφ＝0.07。當(dāng)串入0.15Ω電阻后，由于忽略電樞反應(yīng)的影響，負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，電樞電流保持不變，得到穩(wěn)定后的轉(zhuǎn)數(shù)為：n′＝（UN－IaNRa）/（Ceφ）＝[220－87.7×（0.114＋0.15）]/0.07＝2812r/min。[單選題]17.直流電動(dòng)機(jī)感應(yīng)電勢(shì)Ea（又稱反電勢(shì)）的計(jì)算公式為()。A.Ea＝Ua＋I(xiàn)aRaB.Ea＝CeφnC.Ea＝CTφIaD.Ea＝CTUaIa正確答案：B參考解析：直流電動(dòng)機(jī)電機(jī)電樞電動(dòng)勢(shì)Ea的表達(dá)式為Ea＝Ceφn，其中Ce為電動(dòng)勢(shì)常數(shù)，和電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)，Φ是每極磁通大小，n是電機(jī)轉(zhuǎn)速。[單選題]18.他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性為()。A.n＝Ua