重庆大学电机学期末试题习题课.ppt

1、直流电机直流电机 郭郭 嘉嘉电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery3-1 3-1 3-1 3-1 直流电机有哪些励磁方式直流电机有哪些励磁方式直流电机有哪些励磁方式直流电机有哪些励磁方式励磁方式励磁方式励磁方式励磁方式2电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery各类直流电机优缺点各类直流电机优缺点各类直流电机优缺点各类直流电机优缺点他励式他励式他励式他励式 separately excited D.C.separ

2、ately excited D.C.自励式自励式自励式自励式 self-excited D.C.self-excited D.C.串励串励串励串励电动机电动机电动机电动机 优点：有较大的起动转矩与过载能力优点：有较大的起动转矩与过载能力优点：有较大的起动转矩与过载能力优点：有较大的起动转矩与过载能力 （适用于电气牵引和卷（适用于电气牵引和卷（适用于电气牵引和卷（适用于电气牵引和卷 扬机械）扬机械）扬机械）扬机械）缺点：软机械特性、轻载时容易飞速（串励电动机不能用皮缺点：软机械特性、轻载时容易飞速（串励电动机不能用皮缺点：软机械特性、轻载时容易飞速（串励电动机不能用皮缺点：软机械特性、轻载时容易

3、飞速（串励电动机不能用皮 带传动，它和所驱动的机械负载必须直接耦合）带传动，它和所驱动的机械负载必须直接耦合）带传动，它和所驱动的机械负载必须直接耦合）带传动，它和所驱动的机械负载必须直接耦合）优点：机械硬度不变优点：机械硬度不变优点：机械硬度不变优点：机械硬度不变 、转速可调高调低、转速可调高调低、转速可调高调低、转速可调高调低 缺点：调速时电缺点：调速时电缺点：调速时电缺点：调速时电 枢需要专用枢需要专用枢需要专用枢需要专用 的直流电源（一般为晶闸管整流）单独供电的直流电源（一般为晶闸管整流）单独供电的直流电源（一般为晶闸管整流）单独供电的直流电源（一般为晶闸管整流）单独供电并励并励并励并

4、励电动机电动机电动机电动机 优点：调速简单优点：调速简单优点：调速简单优点：调速简单 、方便、方便、方便、方便 缺点：能耗大、增加缺点：能耗大、增加缺点：能耗大、增加缺点：能耗大、增加R Ra a 只能调低转速、增加只能调低转速、增加只能调低转速、增加只能调低转速、增加R Rf f只能调高转只能调高转只能调高转只能调高转 速，且机械特性变软速，且机械特性变软速，且机械特性变软速，且机械特性变软 复励复励复励复励电动机电动机电动机电动机 特点：串励磁动势使电枢反应的去磁作用受到抑制，并励磁特点：串励磁动势使电枢反应的去磁作用受到抑制，并励磁特点：串励磁动势使电枢反应的去磁作用受到抑制，并励磁特点

5、：串励磁动势使电枢反应的去磁作用受到抑制，并励磁 动势使得电机空载不会出现飞车动势使得电机空载不会出现飞车动势使得电机空载不会出现飞车动势使得电机空载不会出现飞车3电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery3-23-2（1 1）计算下列电枢绕组的节距，并绘出展开图和电路图：）计算下列电枢绕组的节距，并绘出展开图和电路图：）计算下列电枢绕组的节距，并绘出展开图和电路图：）计算下列电枢绕组的节距，并绘出展开图和电路图：右行单叠短距绕组：右行单叠短距绕组：右行单叠短距绕组：右行单叠短距绕组：2P=4,Qu=S=K=222P

6、=4,Qu=S=K=22。分析：单叠绕组的连接规律是，所有的相邻元件依次串 联，同时每个元件的出线端依次连接到相邻的换向 片上，最成一个闭合回路。4电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery原则：电刷应固定放置在换向器上的几何中心线上，对于端接对称的原则：电刷应固定放置在换向器上的几何中心线上，对于端接对称的原则：电刷应固定放置在换向器上的几何中心线上，对于端接对称的原则：电刷应固定放置在换向器上的几何中心线上，对于端接对称的 元件，元件轴线、主极轴线和换向器上的几何中心线三线合一，元件，元件轴线、主极轴线和换向器上

7、的几何中心线三线合一，元件，元件轴线、主极轴线和换向器上的几何中心线三线合一，元件，元件轴线、主极轴线和换向器上的几何中心线三线合一，故电刷也就放置在主极轴线下的换向片上。故电刷也就放置在主极轴线下的换向片上。故电刷也就放置在主极轴线下的换向片上。故电刷也就放置在主极轴线下的换向片上。5电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery3-6 3-6 3-6 3-6 在直流发电机中，电刷顺电枢旋转方向移动一角度，电枢反应的性在直流发电机中，电刷顺电枢旋转方向移动一角度，电枢反应的性在直流发电机中，电刷顺电枢旋转方向移动一角度

8、，电枢反应的性在直流发电机中，电刷顺电枢旋转方向移动一角度，电枢反应的性质怎样？当电刷逆电枢旋转方向移动一角度，电枢反应的性质又是怎样质怎样？当电刷逆电枢旋转方向移动一角度，电枢反应的性质又是怎样质怎样？当电刷逆电枢旋转方向移动一角度，电枢反应的性质又是怎样质怎样？当电刷逆电枢旋转方向移动一角度，电枢反应的性质又是怎样？如果是电动机，在这两种情况下，电枢反应的性质又是怎样？如果是电动机，在这两种情况下，电枢反应的性质又是怎样？如果是电动机，在这两种情况下，电枢反应的性质又是怎样？如果是电动机，在这两种情况下，电枢反应的性质又是怎样？分析思路：按负载时合成磁场分布来分析分析思路：按负载时合成磁场

9、分布来分析交轴电枢反应交轴电枢反应交轴电枢反应交轴电枢反应 a a）负载时的合成磁场）负载时的合成磁场）负载时的合成磁场）负载时的合成磁场 b b）合成磁场分布）合成磁场分布）合成磁场分布）合成磁场分布不计磁饱和时：不计磁饱和时：不计磁饱和时：不计磁饱和时：计磁饱和时：计磁饱和时：计磁饱和时：计磁饱和时：交轴电枢反应既无增磁、亦无去磁作用交轴电枢反应既无增磁、亦无去磁作用交轴电枢反应既无增磁、亦无去磁作用交轴电枢反应既无增磁、亦无去磁作用交轴电枢反具有一定的去磁作用交轴电枢反具有一定的去磁作用交轴电枢反具有一定的去磁作用交轴电枢反具有一定的去磁作用若电机为发电机，电刷顺电枢旋转方向移动一角度，

10、对主极若电机为发电机，电刷顺电枢旋转方向移动一角度，对主极若电机为发电机，电刷顺电枢旋转方向移动一角度，对主极若电机为发电机，电刷顺电枢旋转方向移动一角度，对主极磁场而言，直轴电枢反应将是去磁的，若电刷逆着旋转方向磁场而言，直轴电枢反应将是去磁的，若电刷逆着旋转方向磁场而言，直轴电枢反应将是去磁的，若电刷逆着旋转方向磁场而言，直轴电枢反应将是去磁的，若电刷逆着旋转方向移动一角度，直轴电枢反应时增磁的。电动机的情况恰好相移动一角度，直轴电枢反应时增磁的。电动机的情况恰好相移动一角度，直轴电枢反应时增磁的。电动机的情况恰好相移动一角度，直轴电枢反应时增磁的。电动机的情况恰好相反。反。反。反。6电机

11、学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery3-7 3-7 直流电机电枢绕组元件内的电动势和电流是交流还是直流电机电枢绕组元件内的电动势和电流是交流还是直流电机电枢绕组元件内的电动势和电流是交流还是直流电机电枢绕组元件内的电动势和电流是交流还是直流？为什么在稳态电压方程中不出现元件本身的电感直流？为什么在稳态电压方程中不出现元件本身的电感直流？为什么在稳态电压方程中不出现元件本身的电感直流？为什么在稳态电压方程中不出现元件本身的电感电动势？电动势？电动势？电动势？l电枢元件内的电动势和电流是交流电枢元件内的电动势和电流是交

12、流l直流发电机：尽管单个元件内的电动势是交流，但稳态电直流发电机：尽管单个元件内的电动势是交流，但稳态电压方程考察的对象是电刷间的输出电动势（由于换向器的压方程考察的对象是电刷间的输出电动势（由于换向器的“整流整流”作用，输出电动势是直流），所以不会出现元件作用，输出电动势是直流），所以不会出现元件本身的电感电动势本身的电感电动势l直流电动机：导体中的电流随其所处的磁极极性的改变而直流电动机：导体中的电流随其所处的磁极极性的改变而同时改变方向，使得电磁转矩不变。换向器将外电路的直同时改变方向，使得电磁转矩不变。换向器将外电路的直流电改变为线圈内的交流电。电压方程与元件的电感电动流电改变为线圈内

13、的交流电。电压方程与元件的电感电动势无关。势无关。7电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery3-9 3-9 一台四极一台四极82kW82kW、230V230V、970r/min970r/min的他励直流发电机，电枢上共的他励直流发电机，电枢上共 有有123123个元件，个元件，每个元件为一匝，支路数为每个元件为一匝，支路数为2a2a2 2。如果每极的合成磁通等于空载额定转速时具。如果每极的合成磁通等于空载额定转速时具有额定电压时每极的磁通，试计算当电机输出额定电流的电磁转矩。有额定电压时每极的磁通，试计算当电机输出

14、额定电流的电磁转矩。l他励直流电动机：他励直流电动机：注注注注:中间过程完全不必计算中间过程完全不必计算中间过程完全不必计算中间过程完全不必计算,C Ce e和和和和C CT T也不用求出来也不用求出来也不用求出来也不用求出来8电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery3-11 一台他励发电机的转速提高一台他励发电机的转速提高20，空载电压会提高多，空载电压会提高多 少少（If不变）？若为并励发电机，则电压升高的百分值不变）？若为并励发电机，则电压升高的百分值 比他励发电机多还是少比他励发电机多还是少(Rf不变不变)

15、？If不变不变不变不变不变不变他励空载：他励空载：他励空载：他励空载：E Ea aU U0 0=C Ce e n n n n2020U U0 02020并励空载：并励空载：并励空载：并励空载：E Ea aU U0 0=C Ce e n n R Rf fI If fn nU U0 0R Rf f不变不变不变不变I If fn nU U0 0增幅大于增幅大于增幅大于增幅大于20209电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery3-13 一台四极一台四极82kW，230V，970r/min的并励大电机，的并励大电机，R（75

16、0）0.0259 ，R f（750）22.8 额定负载下额定负载下 串入串入3.5 的调节电阻，电刷压降为的调节电阻，电刷压降为2V，铁耗和机械损耗共铁耗和机械损耗共2.5kW，杂散损耗为额定功率的，杂散损耗为额定功率的0.5，试求额定负载，试求额定负载时发电机的输入功率、电磁功率和效率。时发电机的输入功率、电磁功率和效率。分析：并励发电机分析：并励发电机分析：并励发电机分析：并励发电机 额定负载时：额定负载时：额定负载时：额定负载时：I If fU UN N/R Rf f 230/26.3230/26.38.745A8.745AI=P/UI=P/UN N=82000/230=356.52A=82000/230=356.52A I Ia a I+II+If f365.27A365.27AP Pe eP P2 2+I+Ia a2 2R R +2 2U Us sI Ia aI If f2 2R Rf f88.197kW88.197kW 或者：或者：或者：或者：P Pe eE Ea aI Ia a(U+I(U+I a aR+2R+2U Us s)I)Ia a=(230+365.27*0.02