電機與電氣控制技術(shù)第習(xí)題解答直流電機

1、電機與電氣控制技術(shù)第2版 習(xí) 題 解 答第三章 直流電機3-1 直流電機中為何要用電刷和換向器，它們有何作用？答：直流發(fā)電機與直流電動機的電刷是直流電壓、電流引出與引入的裝置。在發(fā)電機中換向器是將電樞元件中的交變電勢度換為電刷向直流電勢；在電動機中換向器使外加直流電流變?yōu)殡姌性械慕涣麟娏?，產(chǎn)生恒定方向的轉(zhuǎn)矩，使電樞旋轉(zhuǎn)。3-4 闡明直流電動機電磁轉(zhuǎn)矩和電樞電動勢公式T=CtfIa1，Ea=Cefn中各物理量的涵義。答：直流電動機電磁轉(zhuǎn)矩T=CTfIa式中CT：與電動機結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)，稱轉(zhuǎn)矩系數(shù)；f：每極磁通；Ia：電樞電流、T：電磁轉(zhuǎn)矩。直流電動機電樞電動勢公式Ea=Cefn式中：Ce：與

2、電動機結(jié)構(gòu)有關(guān)的另一常數(shù)，稱電動勢系數(shù)；f：每極磁通；n：電動機轉(zhuǎn)速；Ea：電樞電動勢。3-5 直流電動機電樞電動勢為何稱為反電動勢？答：直流電動機電樞轉(zhuǎn)動時，電樞繞組導(dǎo)體切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，由于該電動勢方向與電樞電流的方向相反，故稱為反電動勢。3-6 試寫出直流電動機的基本方程式，它們的物理意義各是什么？答：直流電動機的基本方程式有電動勢平衡方程式、功率平衡方程式和轉(zhuǎn)矩平衡方程式。1）電動勢平衡方程式：U=Ea+IaRa式中U：電樞電壓；Ea：電樞電動勢；Ia：電樞電流；Ra：電樞回路中內(nèi)電阻。2）功率平衡方程式：電動機的輸入電功率P1=Pem+Pcua式中Pem：電磁功率Pcua：

3、電樞繞組的銅損電動機輸出的機械功率：P2=Pem-PFe-Pm=P1-Pcua-PFe-Pm式中PFe：電樞鐵心損耗；Pm：機械損耗；P1：電動機輸入的電功率。3）轉(zhuǎn)矩平衡方程式：T2=T-T0式中T2：電動機軸上輸出的機械轉(zhuǎn)矩；T：電動機電磁轉(zhuǎn)矩；T0：空載轉(zhuǎn)矩。3.7.何謂直流電動機的機械特性，寫出他勵直流電動機的機械特性方程式。答：直流電動機的機械特性是在穩(wěn)定運行情況下，電動機的轉(zhuǎn)速n與機械負載轉(zhuǎn)矩TL之間的關(guān)系，即n=f(TL)。機械特性表明電動機轉(zhuǎn)速因外部負載變化而變化的情況，由于電動機電磁轉(zhuǎn)矩T近似等于負載轉(zhuǎn)矩TL，故n=f(TL)常寫成n=f(T)。他勵直流電動機的機械特性方程式

4、為：當U、R、f數(shù)值不變時，轉(zhuǎn)速n與電磁轉(zhuǎn)矩T為線性關(guān)系。3.8何謂直流電動機的固有機械特性與人為機械特性？答：當他勵直流電動機的電源電壓U、磁通為額定值，電樞回路未接附加電阻時的機械特性稱為固有機械特性，其機械特性方程式為：人為地改變電動機電源電壓U，氣隙磁通f和電樞回路串聯(lián)電阻Rpa等參數(shù)，獲得的機械特性為人為機械特性。3.9寫出他勵直流電動機各種人為機械特性方程式。答：1）改變電源電壓時的人為機械特性方程式。2）改變磁通時的人為機械特性方程式：3)電樞回路串接電阻Rpa時的人為機械特性方程式。3-10 直流電動機一般為什么不允許采用全壓起動？答：直流電動機全壓起動時起動電流Ist=UN/

5、Ra，由于電樞電阻Ra很小，額定電壓下直接起動的起動電流很大，通?？蛇_額定電流的1020倍，起動轉(zhuǎn)矩Tst=CTfNIst也很大。過大的起動電流一方面引起電網(wǎng)電壓下降，影響其他用電設(shè)備正常工作，另一方面電動機本身的換向器產(chǎn)生劇烈的火花。而過大的起動轉(zhuǎn)矩將使電動機軸上受到不允許的機械沖擊。所以一般不允許采用全壓起動。3-12 他勵直流電動機實現(xiàn)反轉(zhuǎn)的方法有哪兩種？實際應(yīng)用中大多采用哪種方法？答：他勵直流電動機實現(xiàn)反轉(zhuǎn)的方法有改變電樞電壓極性與改變勵磁電流方向兩種。實際應(yīng)用中大多采用改變電樞電壓極性的方法來實現(xiàn)電動機的反轉(zhuǎn)。3-13 他勵直流電動機電氣制動有哪幾種？答：他勵直流電動機常用的電氣制動

6、有能耗制動、反接制動和發(fā)電回饋制動三種。3-14 何謂能耗制動？其特點是什么？答：能耗制動是把正處于電動機運行狀態(tài)的他勵直流電動機的電樞從電網(wǎng)上切除，并聯(lián)接到一個外加的制動電阻Rbk上構(gòu)成閉合回路。電樞斷開電源后，仍按慣性旋轉(zhuǎn)，電樞仍產(chǎn)生電樞電動勢，產(chǎn)生電樞電流。但由于電樞電壓U=0，由電樞電動勢產(chǎn)生的電樞電流為負值，其方向與電動狀態(tài)時的電樞電流方向相反，由此產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T方向也與電動機電動狀態(tài)時的轉(zhuǎn)速方向相反，電磁轉(zhuǎn)矩T成為一個制動轉(zhuǎn)矩，使n迅速下降至零。在制動過程中，電動機把拖動系統(tǒng)的動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔懿⑾脑陔姌谢芈返碾娮枭希史Q為能耗制動。對于反抗性負載采用能耗制動能獲得準確停車。對于位

7、能性負載，在下放重物時采用能耗制動，先經(jīng)歷電動機能耗制動使電動機轉(zhuǎn)速n=0，然后在位能負載轉(zhuǎn)矩TL作用下反轉(zhuǎn)，進入穩(wěn)定能耗制動運行狀態(tài)。3-15 試分析電樞反接制動工作原理。答：電樞反接制動時，是將電樞反接在電源上，同時電樞回路串接制動電阻Rbk。在電樞電源反接瞬間，轉(zhuǎn)速n因慣性不能突變，電樞電動勢Ea也不變，但電樞電壓U已反向，此時電樞電流Ia為負值，表明制動時電樞電流反向，于是電磁轉(zhuǎn)矩也反向，與慣性轉(zhuǎn)速方向相反，起制動作用，使電動機轉(zhuǎn)速在電磁轉(zhuǎn)矩與摩擦轉(zhuǎn)矩共同作用下迅速下降并至零，若要準確停車，當n接近零時，應(yīng)立即切斷電源，否則將進入反向起動。3-16 試分析倒拉反接制動工作原理，能實現(xiàn)倒拉反接制動的條件是什么？答：倒拉反接制動發(fā)生在起重電動機工作在提升重物的情況下。提升電動機原工作在正轉(zhuǎn)電動狀態(tài)，D、na轉(zhuǎn)升提升。當要下放重物時，采用的起重電動機電樞電壓極性不變，仍為正轉(zhuǎn)接線，但在電樞電路中串入較大電阻Rbk，這時電動機轉(zhuǎn)速因慣性不變，但電樞電流下降，電動機電磁轉(zhuǎn)矩T下降，于是電磁轉(zhuǎn)矩Tna時，由于電柜電動勢Ea大于電柜電壓U，從而使電柜電流反向，相當于電動機向電源回饋電能，此時電磁轉(zhuǎn)矩T方向與電動狀態(tài)時相反，而轉(zhuǎn)速方向未變，起制動作用，電動機處于發(fā)電回饋