直流電機-習題

1、 直流電機一、填空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不變，當加上一恒定轉矩的負載后，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，電動機的輸入功率將 ，電樞電流 ，轉速n將 ，電動機的效率將 。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 倍的額定電流（假設磁路不飽和）。答：1

2、.25倍。5. 并勵直流電動機，當電源反接時，其中的方向 ，轉速方向 。答：反向，不變。6. 直流發(fā)電機的電磁轉矩是 轉矩，直流電動機的電磁轉矩是 轉矩。答：制動，驅動。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，若它們的負載轉矩同樣增加0.5，則可知： 電動機轉速下降得多，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速特性和轉矩特性有一定的影響，當電樞電流增加時，轉速n將 ，轉矩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動勢，這時被電刷短路的元件的電動勢為零。

3、10. 直流電動機調速時，在勵磁回路中增加調節(jié)電阻，可使轉速 ，而在電樞回路中增加調節(jié)電阻，可使轉速 。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， ；當負載增加時，Te ， ；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,電樞電流為,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：14. 并勵直流電動機改變轉向的方法有 ， 。答：將電樞繞組的

4、兩個接線端對調，將勵磁繞組的兩個接線端對調，但二者不能同時對調。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矩不變，在電樞回路中串入電阻后，則電機的轉速將 。答：下降。17. 并勵直流發(fā)電機的勵磁回路電阻和轉速同時增大一倍，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)機電能量轉換，靠 電樞磁勢的作用。答：交軸。20. 直流發(fā)電機，電刷順電樞旋轉方向移動一角度，直軸電樞反應是 ；若為電動機，則直軸電樞反應是 。答：

5、去磁的，增磁的。二、選擇填空1. 一臺串勵直流電動機，若電刷順轉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 。：改變原動機的轉向，：改變勵磁繞組的接法，：改變原動機的轉向或改變勵磁繞組的接法。答：C4. 把直流發(fā)電機的轉速升高，他勵方式運行空載電壓為，并勵方式空載電壓為,則 。： = ，： &

6、lt; ，： > 。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和轉速n將 。A：增大，n降低，B：減少，n升高，C：減少，n降低。答：A6. 一臺并勵直流電動機，在保持轉矩不變時，如果電源電壓U降為0.5,忽略電樞反應和磁路飽和的影響，此時電機的轉速 。 A：不變， B：轉速降低到原來轉速的0.5倍， C：轉速下降， D：無法判定。 答：C7. 在直流電機中，公式和中的指的是 。 A：每極合成磁通 ， B：所有磁極的總磁通， C：主磁通每極磁通 ， D：以上都不是 。 答：A8. 直流電動機在串電阻調速過程中，若

7、負載轉矩保持不變，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，電磁轉矩將 。 A：變大， B：不變， C：變小。答：C11. 一臺并勵直流電動機運行時勵磁繞組突然斷開，則 。A：電機轉速升到危險的高速，B：保險絲熔斷C：上面情況都不會發(fā)生。答：C12. 直流電動機的電刷逆轉向移動一個小角度，電樞反應性質為 。A：去磁與交磁 B：增磁與交磁 C：純去磁 D：純增磁答

8、：A13. 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：20W B：40kW C：80kW D：120kW 答：D，B14. y = yc = 為單疊繞組y = yc = 為單波繞組。 A：QU/2p± B：1 C：2 D：yc=k-1 E：（K+1）/2p答：B，E15. 并勵直流電動機磁通增加10，當負載力矩不變時（T2不變），不計飽和與電樞反應的影響，電機穩(wěn)定后，下列量變化為：Te ,n ,Ia ,P2 。A：增加 B：減小 C：基本不變答：C，B，B，B16. 一臺他勵直流

9、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 。A：22kW B：88kWC：132kW D：44kW答：C，D17. 在直流電機中，右行單疊繞組的合成節(jié)距= 。A：, B：, C：1, D：2.答：C18. 直流發(fā)電機的電刷逆轉向移動一個小角度，電樞反應性質為 。A：去磁與交磁, B：增磁與交磁, C：去磁.答：B19. 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, C：可能飛車，也可能停轉.答：C20. 若并勵直流發(fā)電機轉速上升20，則空載時發(fā)電機的端電壓U0將 。A：升高20, B

10、：升高大于20, C：升高小于20, D：不變.答：B21. 直流電動機的額定功率指 。A:轉軸上吸收的機械功率, B:轉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：B22. 欲使電動機能順利起動達到額定轉速，要求 電磁轉矩大于負載轉矩。A：平均, B：瞬時, C：額定.答：A23. 負載轉矩不變時，在直流電動機的勵磁回路串入電阻，穩(wěn)定后，電樞電流將 ，轉速將 。A,上升，下降 B,不變，上升 C,上升，上升答：A三、判斷1. 并勵直流發(fā)電機轉速上升0.2倍，則空載時發(fā)電機端電壓上升0.2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=2p。

11、 （ ）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速，只要負載不變，電動機轉速升高。 （ ）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. 電磁轉矩和負載轉矩的大小相等，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速與減小磁通調速都可以做到無級調速。 （ ）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

12、入電源。 （ ）答：錯11. 直流電動機的額定功率指轉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. 直流電機的轉子轉向不可改變。 （ ）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，電樞電路是旋轉的，經(jīng)換向器-電刷作用轉換成靜止電路，即構成每條支路的元件在不停地變換，但每個支路內的元件數(shù)及其所在位置不變，因而支路電動勢為直流，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的電動勢和電

13、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的電動勢和電流是交流的。直流電機電樞繞組是旋轉的，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. 直流電機的磁化曲線和空載特性曲線有什么區(qū)別？有什么聯(lián)系？ 答 直流電機的磁化曲線是電機主磁通與勵磁磁動勢的關系曲線，電機的空載特性曲線是指電機在某一轉速下空載電壓與勵磁電流的關系曲線。由于，因此兩者形狀相似。4. 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

14、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，主磁通的增加漸漸變慢，電機進入飽和狀態(tài)，即電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，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；磁場調節(jié)困難；對電樞反應敏感。一般將額定工作點設計在段的中間，即所謂的“膝點”附近，這樣選擇的好處有：材料利用較充分；可調性較好；穩(wěn)定性較好。圖2-15.

15、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的合成節(jié)距決定。為疊式繞組；為波繞組，其中為換向器片數(shù)，為極對數(shù)。6. 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。7. 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

16、合理位置是在換向器的幾何中性線上。無論疊繞組還是波繞組，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。8. 一臺四極直流電動機，試分析下列情況下有無電磁轉矩： （1）有兩個極的勵磁繞組的極性接反，使主極變?yōu)镹、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

17、方向是相反的，因此電刷C、A之間在N極下電樞導體所產(chǎn)生的總的電磁轉矩為零。同理，在電刷A、C之間在S極下的電樞導體所產(chǎn)生的部電磁轉矩亦為零，故此時無電磁轉矩。 （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)生的電磁轉矩為N極下（或S極下）上層邊所產(chǎn)生的電磁轉矩的兩倍。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），故每極下的下

18、層邊所產(chǎn)生的電磁轉矩剛好抵消為零，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)生的總電磁轉矩，只有原來整距繞組四極電機電磁轉矩的一半。 圖2-2（a） (b)9. 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?/3，支路電阻也變?yōu)樵瓉淼?/3。因此，額定電壓變?yōu)樵瓉淼?/3，而額定電流則變?yōu)樵瓉淼?倍，故電機的容量保持不變。10. 電

19、樞反應的性質由什么決定？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由什么決定？答 電樞反應的性質由電刷位置決定，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方向偏離、在電動機中逆轉向偏離時，直軸電樞反應是去磁的，反之則是助磁的。11. 在什么條件下電樞磁動勢與磁場相互作用才產(chǎn)生電磁轉矩？若電樞磁動勢有交、直軸兩個分量，那么是哪個分量產(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

20、磁動勢的電流沿電樞表面對稱分布在幾何中性線兩側，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，產(chǎn)生電磁轉矩是同一方向的?？梢?，只有交軸電樞磁動勢才產(chǎn)生電磁轉矩。12. 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。13. 一臺直流電動機，磁路飽和。當電機負載后，電刷逆電樞旋轉方向移動一個角度。試分析在此種情況下電樞磁動勢對氣隙磁場的影響。答

21、 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。14. 直流電機的感應電動勢與哪些因素有關？若一臺直流發(fā)電機在額定轉速下的空載電動勢為230V（等于額定電壓），試問在下列情況下電動勢變?yōu)槎嗌?？?）磁通減少10% ；（2）勵磁電流減少10% ；（3）轉速增加20%；（4）磁通減少10%。答 感應電動勢，在其它條件不變的情況下，感應電動勢E與磁通和轉速n成正比。（1）減少10% ，E亦減少10% ，

22、為20V。（2）勵磁電流減少10% ，由于磁路飽和，減少不到10% ，E亦減少不到10% ，因此207V<E<230V。（3）n增加20% ，E亦增加20% ，為276V。（4）減少10% ，n上升10% ，。15. 直流電機的感應電動勢公式用機械角速度表示轉速時，其結構常數(shù)和電磁轉矩公式的結構常數(shù)是統(tǒng)一的，試證明。答 16. 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：他勵勵磁電流由獨立電源供給，與電樞電流無關；并勵勵磁電流并在電樞兩端，勵磁電壓等于電樞電壓U；串勵勵磁繞組與電樞串聯(lián)，；復勵既有并勵繞組又

23、有串勵繞組，按兩繞組磁動勢方向的異同分成：積復勵串勵與并勵磁動勢同向，差復勵串勵與并勵磁動勢反向。17. 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。機械損耗由轉子旋轉時軸承摩擦、電刷摩擦以及通風引起，其大小與轉速有關。鐵耗是由轉子旋轉時主磁通在電樞鐵心交變引起的，其大小與轉速的次方（1<<2和鐵心磁密的平方成正比?？蛰d時的附加損耗包括轉子旋轉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，以及轉子上的拉緊螺桿等結構件中的鐵耗。以上三種損耗統(tǒng)稱為空載損耗，其中附加損

24、耗所占比例很小。在轉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，還存在電樞回路銅耗，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。18. 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 他勵直流發(fā)電機由空載到額定負載，電樞電流由0增加到額定值電樞回路電阻壓降增加，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。由公式可知，端電壓U隨的增加而下降。對于并

25、勵發(fā)電機，除上面兩個原因外，端電壓下降，引起勵磁電流下降，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。19. 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：檢查電機轉速是否達到額定轉速；調節(jié)勵磁回路所串電阻，使勵磁回路電阻小于臨界電阻；把勵磁繞組兩端對調接在電樞繞組兩端，使勵磁磁通與剩磁磁通方向一致；若以上三點都無效,則電機沒有剩磁，應給電機充磁。20. 并勵發(fā)電機正轉能自勵，反轉能否自勵？答 發(fā)電機正轉時能夠自勵，表明發(fā)電機正轉時滿足自勵條件，

26、即：有一定的剩磁；勵磁回路的電阻小于與運行轉速所對應的臨界電阻；勵磁繞組的接線與電機轉向的配合是正確的。這里的正確配合就是說當電機以某一方向旋轉時，勵磁繞組只有一個正確的接法與之相對應。如果轉向改變了，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。電機內磁場被削弱，電壓不能建立，所以并勵發(fā)電機正轉時能自勵；反轉時，不改變勵磁繞組的兩個端頭的接線，是不能自勵的。21. 在勵磁電流不變的情況下，發(fā)電機負載時電樞繞

27、組感應電動勢與空載時電樞繞組感應電動勢大小相同嗎？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。22. 一臺并勵發(fā)電機，在額定轉速下，將磁場調節(jié)電阻放在某位置時，電機能自勵。后來原動機轉速降低了磁場調節(jié)電阻不變，電機不能自勵，為什么？答 對應于不同的轉速有不同的空載曲線，因而臨界電阻也不同。電機轉速降低，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。23. 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，將轉速提高20%，問哪一臺的空載電壓提高得更高？為什么？答 當轉速提高時，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，

28、因為由可知，并勵發(fā)電機的電動勢除與轉速有關外，其磁場大小也與感應電動勢有關。當轉速升高時，不僅有轉速升高的原因導致電動勢增加，還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。24. 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，因此端電壓更加穩(wěn)定。25. 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，則制動轉矩即電磁轉矩增大（

29、磁通不變），要使電動機在額定轉速下運行，則必須增大輸入轉矩即電動機的輸出轉矩，那么，電動機的電磁轉矩增大，因此電樞電流也增大。26. 如何改變并勵、串勵、積復勵電動機的轉向？答 改變直流電動機轉向就是要改變電磁轉矩的方向，電磁轉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向的目的。并勵電動機：將電樞繞組的兩個接線端對調或將并勵繞組的兩個接線端對調，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。27. 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

30、機車都采用串勵電動機？答 并勵電動機的機械特性表達式當忽略電樞反應時，磁通為不隨負載變化的常數(shù)，是一條略下傾的直線，轉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:其中，。串勵電動機的勵磁電流等于電樞電流，磁路不飽和時，為一常數(shù)，；磁路高度飽和時，基本不變，與成反比，而。串勵電動機的機械特性是一條轉速隨增加而迅速下降的曲線。當電車載重或上坡時，電動機的轉速會自動下降，使得增加不多，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。28. 一臺他勵直流電動機，當所拖動的負載轉矩不變時

31、，電機端電壓和電樞附加電阻的變化都不能改變其穩(wěn)態(tài)下電樞電流的大小，這一現(xiàn)象應如何理解？這時拖動系統(tǒng)中哪些量必然要發(fā)生變化？對串勵電動機情況又如何？答 當負載轉矩不變時，要求電磁轉矩不變。由公式知，必須不變。在他勵電動機中勵磁是獨立的，不計電樞反應的影響時，不變。在不變時必然不變。改變電動機端電壓，電動機的輸入功率改變，E改變，n改變，輸出功率改變，鐵耗改變，而電樞銅耗不變。改變電樞回路附加電阻時，不變，E改變，n改變，改變，和改變，改變。在串勵電動機中，同樣由于不變，不變，結果與他勵電動機相似。29. 一臺并勵直流電動機原運行于某一、和值下，設負載轉矩增大，試分析電機將發(fā)生怎樣的過渡過程，并將

32、最后穩(wěn)定的、和的數(shù)值和原值進行比較。答 直流電動機穩(wěn)定運行時，增大后，從而使得下降。由知，下降，而，因此，上升。，故上升。這個過程一直持續(xù)到為止，電動機在新的狀態(tài)下穩(wěn)定運行。與原值相比，增大，減小，減小，增大。30. 對于一臺并勵直流電動機，如果電源電壓和勵磁電流保持不變，制動轉矩為恒定值。試分析在電樞回路串入電阻后，對電動機的電樞電流、轉速、輸入功率、銅耗、鐵耗及效率有何影響？為什么？答 由轉矩平衡方程式可知，制動轉矩不變時電磁轉矩是不變的。當電動機的勵磁電流保持不變，在不考慮電樞反應的影響或電樞反應保持不變時，氣隙磁通=常數(shù)，因而電樞電流是不變的。又由于電壓U不變，所以輸入功率不變。從可知

33、，當、不變時，轉速將隨著的增大而減小。而，所以輸出功率隨下降而下降，因此電機的效率將降低。銅耗隨增大而增大，鐵耗隨下降而減少。因此電樞回路串電阻后，電機的轉速下降，電樞電流不變，輸入功率不變，輸出功率減少，鐵耗減少，銅耗增加，效率降低。31. 一臺并勵直流電動機，如果電源電壓U和勵磁電流保持不變，加上恒定轉矩的負載以后，發(fā)現(xiàn)電樞電流超過額定電流，有人企圖在電樞回路中串接一電阻來限制電樞電流，試問是否可行？答 當、保持不變時，按電動機穩(wěn)定運行時的轉矩平衡方程式，為一制造常數(shù)，因此有。今電樞電流超過額定電樞電流，即，說明，亦即電樞通過額定電流時產(chǎn)生的電磁轉矩小于負載轉矩。出現(xiàn)這種情況，有如下幾種可

34、能，一是負載轉矩較大，或是勵磁電流較小，使產(chǎn)生的主磁通減小。企圖在電樞回路串電阻來限制電樞電流是不行的。因為在負載轉矩及氣隙合成磁通一定時，所需的電樞電流也是一定的。32. 試分析在下列情況下，直流電動機的電樞電流和轉速有何變化（假設電機不飽和）。（1）電樞端電壓減半，勵磁電流和負載轉矩不變；（2）電樞端電壓減半，勵磁電流和輸出功率不變；（3）勵磁電流加倍，電樞端電壓和負載轉矩不變；（4）勵磁電流和電樞端電壓減半，輸出功率不變；（5）電樞端電壓減半，勵磁電流不變，負載轉矩隨轉速的平方而變化。答 （1）因為磁路不飽和且勵磁電流不變，因此主磁通不變。負載轉矩不變，即電磁轉矩不變，由于，故電樞電流不

35、變。根據(jù)，U減半，故轉速n下降，且n小于原來的一半；（2）U減半，輸出功率不變，必然上升，否則，由于輸入功率（假設為他勵），若不變或減小，則減小，必然不能保持不變。上升，n必然下降。（3）加倍，則加倍。不變，即不變，故減半。由于，從n的表達式右知，此時n下降。（4）U減半而不變，由（2）分析知上升。減半，則減半，較減小的多，故n下降。（5）不變，則不變。由于，近似與成正比，亦即近似與成正比。當U減半時，假設n上升，則上升，下降，由得n下降，；這與假設相矛盾。故n必然下降，下降。33. 一臺正在運行的并勵直流電動機，轉速為1450r/min，現(xiàn)將它停下來，用改變勵磁繞組的極性來改變轉向后（其它均

36、未變），當電樞電流的大小與正相同時，發(fā)現(xiàn)轉速為1500r/min，試問這可能是什么原因引起的？答 從公式可知，反轉時、均未變，為常數(shù)，而上升了，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，因此無論是正轉還是反轉，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，對于正轉情況而言，電刷順電樞旋轉方向偏移了。34. 一臺直流并勵電

37、動機，在維修后作負載試驗，發(fā)現(xiàn)電動機轉速很高，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，便會使轉速增高。同時在一定電磁轉矩下，因為，電樞電流會增加。如果電動機具有起穩(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。35. 并勵電動機在運行中勵磁回路斷線，將會發(fā)生什么現(xiàn)象？為什么？答 勵磁回路

38、斷線時，只剩下剩磁。在斷線初瞬，由于機械慣性，電機轉速來不及改變。電樞電勢與磁通成比例減小。由可知，將急劇增加到最大值，當增加的比率大于磁通下降的比率時，電磁轉矩也迅速增加，負載轉矩不變時，由于電磁轉矩大于負載轉矩，電動機轉速明顯提高。隨著轉速的升高，電樞電動勢增加，從最大值開始下降，可能在很高的轉速下實現(xiàn)電磁轉矩與負載轉矩的新的平衡，電動機進入新的穩(wěn)態(tài)。由于這時轉速和電樞電流都遠遠超過額定值，這是不允許的。從理論上講，當勵回路斷線時，若是電動機的剩磁非常小，而電樞電流的增大受到電樞回路電阻的限制，可能出現(xiàn)電樞電流增大的比率小于磁通下降的比率，在負載力矩一定時，電樞的電磁力矩小于制動力矩，因而

39、轉速下降。但在這種情況下，電樞電流仍然是遠遠地超過了額定電流值?？梢?，并勵電動機在運行中勵磁回路斷線可產(chǎn)生兩個方面的影響：一方面引起電樞電流的大幅度增加，使電動機燒毀；另一方面，可能引起轉速急劇升高。過高的轉速造成換相不良。到使電動機轉子遭到破壞。因此，并勵電動機在運行中應絕對避免勵磁回路斷線。針對勵磁回路斷線的故障，應采取必要的保護措施。36. 試述并勵直流電動機的調速方法，并說明各種方法的特點。答 并勵直流電動機的調速方法有以下三種：（1）改變勵磁電流調速。這種調速方法方便，在端電壓一定時，只要調節(jié)勵磁回路中的調節(jié)電阻便可改變轉速。由于通過調節(jié)電阻中的勵磁電流不大。故消耗的功率不大，轉速變

40、化平滑均勻，且范圍寬廣。接入并勵回路中的調節(jié)電阻為零時的轉速為最低轉速，故只能“調高”，不能“調低”。改變勵磁電流，機械特性的斜率發(fā)生變化并上下移動。為使電機在調速過程中得到充分利用，在不同轉速下都能保持額定負載電流，此法適用于恒功率負載的調速。（2）改變電樞端電壓調速。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速，提高電樞端電壓，轉速升高。改變電樞端電壓，機械特性上下移動，但斜率不變，即其硬度不變。此種調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，可保持轉矩不變，故此法適用于恒轉矩的負載調速。（3）改變串入電樞回路的電阻調速。在端電壓及勵磁電流一定、接入電樞回路的

41、電阻為零時，轉速最高，增加電樞路電阻轉速降低，故轉速只能“調低”不能“調高”。增加電樞電阻 ，機械特性斜率增大，即硬度變軟，此種調速方法功率損耗大，效率低，如果串入電樞回路的調節(jié)電阻 是分級的，則為有級調速，平滑性不高，此法適用于恒轉矩的負載調速。五、計算1. 一臺并勵直流電動機，kW，V，r/min，電樞回路總電阻，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。正常運行時電樞電流 支路電流 勵磁電動勢 支路電阻 圖2-3去掉相鄰的一對電刷后，支路數(shù)由原來的六條支路變

42、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負載電流各仍為100A時，則后一條支路中的電流將為電樞電流為 輸出功率 W = 77.66kW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將降為而前三條支路中的負載電流共為即每支路為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77.66kW。2. 設一臺4kW、220V，效率的兩極直流電動機，電樞繞組為單疊繞組，槽數(shù)Q=18，每槽每層元件邊數(shù)u

43、=4,元件匝數(shù)。試求：（1）電機的額定電流；（2）電樞繞組數(shù)據(jù)：虛槽數(shù)，換向片數(shù)K，繞組元件數(shù)S，總導體數(shù)以及繞組各節(jié)距。解 （1）額定電流 （2）虛槽數(shù)元件數(shù)、換向片數(shù)總導體數(shù)合成節(jié)距第一節(jié)距第二節(jié)距3. 一臺長復勵直流發(fā)電機kW，換向片數(shù)K=93，元件匝數(shù)，單波繞組，電樞外徑，額定勵磁電流，電機磁路有一定的飽和程度。(1) 改善換向，電刷前移機械角。試求直軸與交軸電樞反應磁勢和。（2）電刷順電樞旋轉方向移動時，和各起什么作用。解 額定電流額定電樞電流支路電流極距元件數(shù)總導體數(shù)電樞線負荷電刷在電樞表面移過的距離(1) 交軸電樞反應直軸電樞反應 （2）電刷順電樞旋轉方向移動了角，因為是發(fā)電機，

44、故起去磁作用。使氣隙磁場發(fā)生畸變，因為磁路飽和，故還有去磁作用。4. 一臺直流發(fā)電機數(shù)據(jù)：，總導體數(shù)N=720，運行角速度rad/s，每極磁通=0.0392Wb。試計算：（1）發(fā)電機的感應電動勢；（2）當轉速n=900r/min，但磁通不變時的感應電動勢；（3）當磁通=0.0435Wb，n=900r/min時的感應電動勢。解 （1）轉速r/minr/min感應電動勢 （2）當不變時，。因此時的感應電動勢為 （3）當和n不變時，。因此Wb時的感應電動勢為5. 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速下具有額定電壓時每極磁通，試求當電機輸出

45、額定電流時的電磁轉矩。解 額定電流他勵電機，額定電樞電流依題意有電磁轉矩6. 一臺直流電機，S=120，每元件電阻為，當轉速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

46、單疊繞組時，每條支路串聯(lián)的元件數(shù)為120/4=30。因此端電壓U和電樞繞組電阻分別為 電樞繞組為單波繞組時，每條支路串聯(lián)的元件數(shù)為120/2=60，故有7. 一臺二極發(fā)電機，空載時每極磁通為0.3Wb，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，若電刷自幾何中性線前移機械角度。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）線負荷極距電刷移動的弧長每極交軸電樞磁動勢為 每極直軸電樞磁動勢為每對極的交、直軸電樞磁動勢分

47、別為16342A/對極=3268A/對極和466.62A/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每對極凈有磁動勢為25332A/對極=5066A/對極。由于磁路不飽和，因此，故合成磁通為8. 一臺并勵直流發(fā)電機，kW，電樞電路各繞組總電阻，一對電刷壓降，關勵電路電阻。求額定負載時的電磁轉矩及電磁功率。解 額定電流額定勵磁電流額定電樞電流額定電樞電動勢 電磁功率電磁轉矩9. 一臺并勵直流電動機，額定數(shù)據(jù)為：，電樞回路總電阻 ，勵磁電路總電阻。若將該電動機用原動機拖動作為發(fā)電機并入電壓為的電網(wǎng)，并忽略電樞反應的影響，試問： （1）

48、若保持電壓電流不變，此發(fā)電機轉速為多少？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，轉速為多少？ 解 （1）電動機狀態(tài)額定運行時勵磁電流電樞電流感應電動勢 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)電機運行時的轉速為發(fā)電機運行時輸出功率 （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發(fā)電機感應電動勢為 發(fā)電機的轉速10. 一臺并勵直流發(fā)電機數(shù)據(jù)如下：，極對數(shù)，電樞電阻，一對電刷壓降，勵磁回路電阻，把此發(fā)電機當電動機運行，所加電源電壓，保持電樞電流為發(fā)電機額定運行時的電樞電流。試求：（1）此時電動機轉速為多少（假定磁路不飽

49、和）？（2）發(fā)電機額定運行時的電磁轉矩為多少？（3）電動機運行時的電磁轉矩為多少？ 解 （1）作發(fā)電機運行時，額定電流勵磁電流額定電樞電流 今作電動機運行電動機轉速 (2) 發(fā)電機額定電磁轉矩 （3）電動機電磁轉矩 11. 一臺并勵直流發(fā)電機，額定功率4.6kW，額定電壓230V，每極勵磁繞組匝數(shù)為500匝，已知在額定轉速下空載時產(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 額定電流 設每極串勵繞組匝數(shù)為，依題意為差復勵 12. 設有一臺差復勵直流發(fā)電機，空載和滿載電壓均為230V，額定轉速，其空載特性可用式表示，并勵繞組1000匝，串勵繞組10匝，電樞回路總電阻（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，然后從軸上取去原動機，并加上機械負載，使其轉為電動狀態(tài)運行，試分析它是哪種勵磁方