电机与拖动思考题与习题的解答Word文件下载.docx

1、 3）机座：固定主磁极、换向磁极、端盖等，同时构成主磁路的一部分，用铸铁、铸钢或钢板卷成。 4）电刷装置：引出电流，电刷石墨等材料制成。 转子部分：包括电枢铁芯、电枢绕组、换向片 1） 电枢铁心：构成主磁路，嵌放电枢绕组。电工钢片叠成。 2） 电枢绕组：产生感应电动势和电磁转矩，实现机电能量转换。 3） 换向片：换向用，铜线围叠而成。 4） 2-2 在直流电机中，为什么要用电刷和换向器，它们起到什么作用？在直流发电机中，电刷和换向器起到整流的作用，将电枢绕组中的交流电整流成出线端的直流电。直流发电机中，起到逆变的作用，将端口的输入的直流电变成电枢绕组中的交变电流。 2-3 直流发电机是如何 发

2、出直流电的？如果没有换向器，直流发电机能否发出直流电？ 直流发电机电枢绕组内的感应电动势实为交变电动势（如题图2-3所示瞬间以导体a为例）， 电枢绕组的a导体处于N极底下， “右手发电机”定则判得电动势方向为，转半圈后，处于S极下，电动势方向变为，再转半圈，又回到原来位置，电动势又为。，它通过换向装置后， 才把电枢绕组的交流变为外电路的直流。 换向装置的结构特点是电枢绕组尽管旋转，而 A、B电刷固定不转，且A刷恒与N极下导体相连，B刷恒与S极底下导N 体相连），则A刷引出的电动势方向恒为， 若定义为正极， 则刷引出的电动势方向恒为 （流入）， 为负极，因此，两刷得到的就是直流。上分析可知，于内

3、电路的交流是通过换向装置后才变为外电路的直流，故没有换向装置就不行。 第 1 页 共 45 页 A . a + _ B S 题图1-3 直流电机模型 2-4 何谓电枢反应？电枢反应对气隙磁场有什么影响？直流电机在空载运行时，气隙磁场仅有励磁磁动势产生，而负载运作时，气隙磁场是励磁磁动势和电枢磁动势共同产生的，显然与空载时不同，因此把电枢磁动势对主极磁场的影响称为电枢反应. 电枢反应结果可能使气隙磁场畸变，同时还可能使气隙磁场削弱或增强. 2-5 公式Ea?Ce?n和T?CM?Ia中的?应是什么磁通？公式中的?为每个极面下的气隙磁通，它励磁磁动势和电枢磁动势共同产生的. 2-6 直流电机有哪几种

4、励磁方式？在各种不同励磁方式的电机里，电机的输入、输出电流和励磁电流有什么关系？ I I=If If 答： 励磁方式有： Ia Ia ?自励?他励?串励?并励 ?复励?Uf U U 他励 I=IaIf=Uf/Rf I Ia If U Ia If 串励 Ia=If=I I U 并励 Ia=If+I If=U/Rf 题图2-6 直流电机的励磁方式 复励 Ia=If+I 2-7 “直流电机实质上是一台装有换向装置的交流电机”，你怎样理解这句话？上题可知，无论是直流发电机还是直流电动机，它们在电枢绕组内的电流均为交流，故直流电机实为一台交流电机。这种交、直流的转换就是靠换向装置来实现的。 发电机 交流

5、直流 第 2 页 共 45 页 电动机 因此说，直流电机实质上是一台带有换向装置的交流电机。 2-8 造成换向不良的主要电磁原因是什么？采取什么措施来改善换向？电磁原因主要是换向瞬间，在换向元件中的电流正?ia变成?ia，产生电抗电动势和电枢反应电动势，会产生以电火花等不良现象，造成换向不良。不良换向会引起火花和环火，使电机遭到损坏。改善换向的方法有：装设换向极。在电机大容量和工作繁重时，在主磁极极靴上嵌放补偿绕组。 2-9 直流电机的电枢电动势和电磁转矩的大小取决于哪些物理量，这些量的物理意义如何？电枢电动势Ea?n 其中，Ce是电机的电动势结构数Ce?pN，它的大小决定于电枢绕组导体总根数

6、N、主60a磁极对数 p及并联支路数2a ，?是每个极面下的磁通，n是电机转速。 电磁转矩TM?Ia CT是电机的电磁转矩结构常数，CT?pN，它的大小决定于电枢绕组导体总根数N、2?a主磁极对数p及并联支路数 2a，?是每个极下的磁通，Ia是电枢电流。 2-10 如何判断直流电机运行于发电机状态还是运行于电动机状态？它们的功率关系有什么不同？用感应电动势和端电压的大小来判断。当入的机械功率，空载损耗消耗后，转换为电磁功率后，以电功率UI的形式输出；当Ea?U时为发电机状态，原动机输T?EaIa，再扣除电枢和励磁损耗Ea?U时，为电动机运行状态，电源输入的功率UI，EaIa?T?，再扣除空载损

7、耗后，输出机械功扣除电枢和励磁铜耗后，转变为电磁功率率。 2-11 并励直流电动机在运行时励磁回路突然断线，电机会有什么后果？若在起动时就断线，又会有什么后果？ 第 3 页 共 45 页 答： 并励直流电动机在运行时励磁回路突然断线，励磁电流消失，主磁通将减小至剩磁通值，在断线瞬间，于惯性，电机转速不会发生变化，则电枢电动势Ea?n大大减小，从而电枢电流于电磁转矩Ia?U?EaRa急剧增大，电枢绕组可能被烧坏。对TM?Ia，当电枢电流Ia增大的速度大于主磁通减小的速度时，则也会增大。 如果负载转矩不变，致使电机转速迅速升高，若在空载或轻载时，转速会剧增，致使电机受损、甚至会造成人身伤害事故。

8、2-12 试解释他激和并激发电机的外特性为什么是一条下倾的曲线？ 讨论他励和并励发电机 U?Ea?IaRa 他励发电机：稍下倾曲线，原因有： 负载增大，电枢反应去磁效应增强，气隙磁U 通减小，使电枢电动势Ea减小。 负载增加，电枢绕组电阻压降IaRa增大。并他 励发电机：下倾曲线，原因是：除、两原因与并 他励发电机相同外，因并励发电机的If =U/Rf， 因此I 、原因引起U减小，致使If减小，磁通减小，Ea进一步减小，致使端电压题图2-12 机械特性曲线 下降幅度较大。 第2章 练习题题解及答案 2-1 试判断下列电刷两端电压的性质 1） 磁极固定，电刷与电枢同时旋转； 2） 电枢固定，电刷

9、与磁极同时旋转。 解：直流发电机原理可知，只有电刷和磁极保持相对静止，在电刷两端的电压才为直流，此： 1）磁极固定，电刷与电枢同时旋转时，因为电刷与磁极相对运动，电刷两端电压为交流。 2）电枢固定，电刷与磁极同时旋转，因为电刷与磁极相对静止，电刷两端电压为直流。 2-2 一台直流电动机，额定功率为PN=160千瓦，额定电压UN=220伏，额定效率N=85%，额定转速nN=1500转/分，求该电机的额定电流？ 第 4 页 共 45 页 IN?解：额定电流 PNUN?N160?103?856A220? 2-3 一台直流发电机，额定功率为PN=145千瓦，额定电压UN=230伏，额定转速nN=145

10、0转/分，额定效率N=85%，求该发电机的额定电流？ PN145?103额定电流IN? UN2302-4 试比较直流发电机和直流电动机的电动势、功率和转矩平衡关系？ 解：发电机电动机 电动势平衡关系 功率平衡关系Ea?IaRa Ea?IaRa P1?P2?pP1?p 转矩平衡关系T1?Tem?T0 Tem?T2?T0 ?102-5 一台四极直流发电机，单迭绕组，每极磁通为马，电枢总导体数为152根，转速为1200转/分，求电机的空载电动势？Ea?pN2?152?n?106?10?8?1200?115V60?30?4 2-6 一台四极直流电动机，nN=1460r/min，Z=36槽，每槽导体数为6，每极磁通为?106马，单迭绕组，问电枢电流为800安时，能产生多大的电磁转矩？ Tem?36?6?Ia?800?m 2?4 2-7 直流发电机和直流电动机的电枢 电动势的性质有何区别，它们是怎样产生的？直流发电机和直流电动机的电磁转矩的性质有何区别，它们又是怎样产生的？ 解； 直流发电机电枢电动势为电源电动势，直流电动机为反电动势，它们均电枢绕组切割磁场产生。 直流发电机电磁转矩为制动转矩，直流电动机为驱动转矩，它们均电枢载流导体在主磁极场作用下产生电磁力而形成转矩。 第 5 页 共 45 页