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1、第一章 直流电机,1.6 答：电枢绕组为单叠绕组时，运行时去掉一个或相邻两个 电刷，并联支路数减少一半，电枢电流将减少一半。 电枢绕组为单波绕组时，并联支路数不受影响，电枢 电流 不变，但每个电刷通过的电流将增大，致使换向困难。 1.7 答：感应电动势（参见图1.3）。 电刷两端得到总的感应 电动势为零。 1.8 答：由Tem=CTIa知：对于已制造 好的直流电机，其电磁转矩与电枢电流 和气隙磁通的乘积成正比。,图1.3 题1.7图,思考题与习题答案部分,可用左手定则判断电枢导体的受力方向，从而确定电磁 转矩的实际方向。对直流发电机而言，电磁转矩为制动转矩，与 转子转向相反；而对于直流电动机而
2、言，电磁转矩为驱动性质，与转子转向相同。 1.14 答：并励直流发电机正转时能自励，反转时则不能自励。如 果把并励绕组两头对调，且电枢反转，此时能自励。,1.15 答：换向元件里合成电动势e为零时, ,换向元件 里的换向电流随时间线性变化，这种换向称为直线换向。,直线换向时不产生火花。 换向过程中换向元件里的合成电动势大于零，使换向电 流变化延缓，不再是线性的，出现了电流延迟现象，这时 的换向称为延迟换向。延迟换向时电刷下产生电火花。,1.16 解：额定电流：,额定负载时的输入功率：,1.17 解：额定负载时的输入功率：,思考题与习题答案部分,额定电流：,1.18 解：（1）绕组节距计算 （2
3、）绕组展开图如图1.4所示（采用右行短距绕组） （3）并联支路数如下：,思考题与习题答案部分,1.19 解：（1）绕组节距计算,思考题与习题答案部分,图1.4 题1.18的图,思考题与习题答案部分,图1.5 题1.19图,（2）绕组展开图如图1.5所示（采用左行长距绕组） （3）并联支路数如下： 1.20 解： （1）n=1500r/min时 （2）n=500r/min时,思考题与习题答案部分,1.21 解：（1）电枢绕组为单叠绕组 a=3,（2）电枢绕组为单波绕组 a=1,1.22 解：（1）额定电流,（2）电枢电动势,1.23 解：（1）发电机运行时,电枢电动势:,又,所以,思考题与习题答
4、案部分,励磁电流:,（2）电动机运行时 电枢电动势： 又 所以,思考题与习题答案部分,励磁电流:,因为,所以,得,1.24 解：（1）额定负载时电枢电动势：,因为额定负载时电磁功率：,思考题与习题答案部分,思考题与习题答案部分,所以额定负载时输出功率：,所以额定负载时输出转矩为：,（2）励磁电流,因为,所以输入功率：,思考题与习题答案部分,额定效率：,1.25 解：（1）额定负载时电枢电动势：,额定负载时电磁功率：,额定负载时电磁转矩：,对应电磁转矩：,而,所以,1.26 解：（1） 电枢电动势：,又,思考题与习题答案部分,所以 电枢电流Ia=20A时， 所以 由磁路不饱合，所以 所以 （2）
5、电枢电流Ia=20A时，电磁功率 电磁转矩,思考题与习题答案部分,自测题参考答案 （一）填空题： 1. 并励直流发电机的自励建压条件是:主磁路存在剩磁；并联在 电枢两端的励磁绕组极性要正确，使励磁电流产生的补充磁通方向 与剩磁磁通方向相同；励磁回路的总电阻必须小于临界电阻。 2. 可且下列关系来判断直流电机的运行状态：当EaU时为发电机状态。 3. 直流发电机的绕组常用的有叠绕组和波绕组两种形式，若 要产生大电流，绕组常采用 叠 绕组。,4. 直流发电机电磁转矩的方向和电枢旋转方向相反，直流,第一章 直流电机,电动机电磁转矩的方向和电枢旋转方向相同。 5. 单叠和单波绕组，极对数均为p时，并联
6、支路数分别为2p ， 2 。 6 . 直流电机的电磁转矩是由每极气隙磁通量和电枢电流共同作用 产生的。 7. 直流电机电枢反应的定义是电枢磁动势对励磁磁动势的作用，当 电刷在几何中的性线时，电动机产生交磁性质的电枢反应， 其结果使气隙磁场发生畸变和对主磁场起附加去磁作用， 物理中性线逆电枢旋转方向偏移。,（二）判断题：,1. 一台并励直流发电机，正转能自励，反转也能自励,（ ）,2. 若把一台直流发电机电枢固定，而电刷与磁极同时 旋转则在电刷两端仍能得到直流电压。（） 3. 一台并励直流电电动机，若改变电源极性，则电机转 向也改变。（ ） 4. 直流电动机的电磁转矩是驱动性质的，因此稳定运行时
7、， 大的电磁转矩对应的转速就高。 （ ） 5. 一台接到直流电源上运行的直流电动机，换向情况是良好的。 如果改变电枢两端的极性来改变转向，换向极线圈不改接， 则换向情况变坏。 （ ）,（三）选择题：,1. 直流发电机主磁极磁通产生感应电动势存在于（ ）中。 电枢绕组； 励磁绕组； 电枢绕组和励磁绕组。 2. 直流发电机电刷在几何中性线上，如果磁路不饱和，这时电枢反应是（ ）。 去磁； 助磁； 不去磁也不助磁。 3. 如果并励直流发电机的转速上升20 % ，则空载时发电机的端电压U0升高（ ）。 20%； 大于20%； 小于20%。 4. 直流电机公式Ea=Cen和Tem=CTIa中的磁通是指（
8、 ）。 空载时每极磁通； 负载时每极磁通；, 负载时所有磁极的磁通总和。 5. 一台并励电动机拆装时不慎，变动了电刷位置，以至负载 增大时转速愈来愈高，其原因是（ ）。, 电刷逆着电枢转向移动了一个角度；, 电刷顺电枢转向移动了一个角度； 励磁回路电阻太大； 电源电压越来越高。,（四）简答题：,1. 直流电动机的励磁方式有哪几种？试画图说明。,答：如图1.6所示， 他励； 自励（包括并励、串励和,复励三种）。,他励电动机,并励电动机,串励电动机,复励电动机,2.如何确定换向极的极性,换向极绕组为什么要与电枢绕组相串联? 答：使换向极产生的磁通与电枢反应磁通方向相反。对于,第一章 直流电机,直流
9、发电机而言，换向极极性和电枢要进入的主磁极 极性相同； 而对于直流电动机，则换向极极性和电枢要进入的主磁极 极性相反。 换向极绕组与电枢绕组相串联的原因是：使随着电枢磁场的变化， 换向极磁场也随之变化，即任何负载情况下都能抵消电枢反应 的影响。 3.试比较他励和并励直流发电机的外特性有何不同。并说明影响曲 线形状的因素。,答：并励直流发电机的外特性比他励软。,他励：影响因素有两个, 随着Ia增加，IaRa增加，使U下降；, 随着Ia增加，电枢反应附加去磁作用增强，使磁通 减少，电枢电动势Ea减少，最后使U下降。,并励：影响因素有三个, 随着Ia增加，IaRa增加，使U下降； 随着Ia增加，电枢
10、反应附加去磁作用增强，使磁通 减少，电枢电动势Ea减少，最后使端电压U下降； 而端电压U下降，又使If下降，磁通下降，电枢电动 势Ea阿进一步减少，端电压U进一步下降。 4. 一台并励直流发电机并联于电网上，若原动机停止供给机械能， 将发电机过渡到电动机状态工作，此时电磁转矩方向是否改变？ 旋转方向是否改变？,答：电磁转矩方向改变，电机旋转方向不变。,（四）简答题： 1. 一台并励直流电动机,铭牌数据如下:PN=3.5kW,UN=220V， IN=20A，nN=1000r/min，电枢电阻Ra=1，Ub=1V，励磁回路 电阻Rf=440。空载实验：当U=220V，n=1000r/min时，I0
11、=2A， 试计算当电枢电流Ia=10A时，电机的效率（不计杂散损耗）。,解：励磁电流：,第一章 直流电机,励磁损耗：,空载时： 输入功率： 励磁功率： 电枢铜损耗： 电刷接触损耗： 附加损耗： 则：,第一章 直流电机,当Ia=10A时： I= Ia+If=（10+0.5）A=10.5A 输入功率： 输出功率： 效率：,第一章 直流电机,2.一台并励直流电动机,铭牌数据如下：PN=6kW，UN=230V，nN=1450r/min，Ra=0.57（包括电刷接触电阻），励磁回路总电阻Rf=177，额定负载时的电枢铁损PFe=234W，机械损耗Pmec=61W，求： （1）额定负载时的电磁功率和电磁转矩； （2）额定负载时的效率。 解：（1）,第一章 直流电机,所以： （2）,第一章 直流电机,3.一台并励直流电动机,铭牌数据如下：PN=23kW，UN=230V，nN=1500r/min，励磁回路电阻Rf=57.5，电枢电阻Ra=0.1，不计电枢反应和磁路饱和。现将这台电机改为并励直流电动机，把电枢两端和励磁绕组两端都接到220V的直流电源上，运行时维持电枢电流为原额定值，试求电动机的下列数据： （1）转速n；（2）电磁功率；（3）电磁转矩。 解：,第一章 直流电机,（1）转速n 电动机运行： （2）电磁功率,第一章 直流电机,（3）电磁转矩,