电机与拖动思考题与习题的解答.docx
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电机与拖动思考题与习题的解答
电机与拖动思考题与习题的解答
附录:
第2章思考题及答案 2-1直流电机的主要部件是什么?
各有什么作用?
答:
直流电机的主要包括定子、转子 定子部分:
包括主磁极、换向磁极、机座、电刷装置 1)主磁极:
建立主磁通,包括:
铁芯:
低碳钢片叠成 绕组:
铜线绕成 2)换向磁极:
改善换向,包括:
铁芯:
中大型低碳钢片叠成。
小型整块锻钢制成。
绕组:
铜线绕成。
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。
铜线绕成。
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?
答:
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出直流电的?
如果没有换向器,直流发电机能否发出直流电?
答:
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B刷引出的电动势方向恒为⊕(流入),为 负极,因此,A,B两刷得到的就是直流。
上分析可知,于内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+_BS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?
答:
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?
答:
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?
II=IfIf答:
励磁方式有:
IaIa?
?
?
自励?
?
?
?
他励?
串励?
?
并励?
复励?
UfUU 他励 I=Ia If=Uf/RfIIaIfU IaIf串励Ia=If=I IU并励Ia=If+IIf=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?
答:
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 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?
答:
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?
答:
电枢电动势Ea?
Ce?
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?
CM?
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?
答:
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?
Ce?
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?
CM?
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。
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?
答:
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:
①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。
②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①、②两原因与并他励发电机相同外,因并励发电机的If=U/Rf,因此 I①、②原因引起U减小,致使If减小,磁通Φ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ηN=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=1450转/分,额定效率ηN=85%,求该发电机的额定电流?
解:
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?
U?
IaRa Ea?
U?
IaRa P1?
P2?
?
p P1?
P2?
?
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?
解:
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?
解:
Tem?
pN2?
36?
6?
Ia?
?
?
106?
10?
8?
800?
?
m2?
?
?
?
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
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