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1、第十六章第十六章 直流电机的运行原理直流电机的运行原理 16-1 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？ 答： 发电机 电动机电动势平衡关系 aaaRIUEaaaRIUE功率平衡关系 pPP21pPP21转矩平衡关系 01TTTem02TTTem16-2.判断直流电机运行状态的依据是什么？何时为发电机状态？何时为电动机状态？答：由电动势平衡方程aaaRIUE当 EaU 为发电机运行状态，EaU 为电动机运行状态。16-3 试述并激直流发电机的自激过程和自激条件？ 答：有剩磁。当电机起动旋转时，电枢绕组切割主磁极下气隙中的剩磁磁场而感应一数 值很小的剩磁电动势，由于励磁绕组与
2、电枢绕组并联，因此就有一不大的励磁电流流过励 磁绕组，产生一个不大的磁场，它也作用在气隙中。若它对原剩磁磁场起助磁作用，气隙 磁场得以加强，致使电枢绕组感应电动势比原剩磁电动势增大，则励磁电流就进一步增大， 其建立的磁场更进一步增强(即助磁作用进一步增强)， 电枢电动势进一步提升,，周 而复始，经几个循环, 电枢绕组便建立起电压，因而要求电枢转向及励磁绕组接线正确。 为使建立一个定值电压，还需主磁场具有饱和特性, 因磁路饱和后,励磁电流即使再增大, 主磁场因饱和而增加不大了, 所以电枢电动势就稳定在某一定值。这个稳定值的大小还取 决于发电机励磁回路电阻的大小, 为保证要建立某一定值电压,还要求
3、：励磁回路电阻小 于其临界值。16-4 在实际应用中，如果并激直流发电机不能自激建压，试分析可能产生的原因，怎样检 查，应采取哪些措施？ 答：根据并激直流发电机建压的条件，首先检查励磁回路电阻是否在最小位置、然后检查 励磁绕组和电枢绕组之间的接线是否正确。如果励磁回路电阻是不在最小位置，则应放在 最小位置，如果励磁绕组和电枢绕组之间的接线不正确，调换励磁绕组两端头。16-5 并激直流发电机正转能自激，反转能否自激？为什么？如果反接励磁绕组，电机并以 额定转速反转，这种情况能否自激建压？ 答：不能自激，由于反向旋转，感应电势的方向改变，在励磁绕组中产生的励磁电流反方 向，其产生的磁通方向与剩磁方
4、向相反，将剩磁抵消。 能自激建压，电机反转，感应电势的方向改变，在励磁绕组中产生的励磁电流反方 向，由于反接励磁绕组，励磁电流产生的磁通方向与剩磁方向相同，使磁通增大，感应电 势越来越大，建立起电压。16-6 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aaaRIEU他励发电机：稍下倾曲线（端电压 U 随负载电流 I 增大稍有下降） ，原因有：负载增大，电枢反应去磁效应增强，气隙磁通减小，使电枢电动势aE减小。负载增加，电枢绕组电阻压降aaRI增大。 并励发电机：下倾曲线（端电压 U 随负载 电流增大下降幅度较他励发电机大） ，原因是： 除、两原因与他励发
5、电机相同外，因并励发电机的ffRUI , 因此由、原因引I INUNU他并起 U 减小，致使fI减小（他励发电机fI不变） ，磁通减小，aE进一步减小，致使端电 压下降幅度较大。 16-7 并激直流电动机的起动电流取决于什么？正常工作时的电枢电流又决定于什么？答：起动时：n=0, nCEeaaaa aRU REUI起动电流大小取决于外加电压和电枢回路电阻。 正常工作时，由于反电动势 Ea 的作用，此时TTemaa aCT CT REUI2故工作时，电枢电流大小却取决于负载转矩的大小。16-8 并激直流电动机起动时，常把串接于激磁回路的磁场变阻器短接，为什么？若在起动 时，激磁回路串入较大电阻，
6、会产生什么现象？答：起动转矩 stTstICT起动电流一定时， stT，欲使起动转矩stT尽可能大，就要求磁通（即励磁电流fI）尽可能大。而并励电动机，ffRUI （fR为励磁回路总电阻） ，故它常把励磁回路的磁场变阻器短接，致使励磁回路电阻最小，励磁电流fI（即磁通）达最大。若起动时在励磁回路串入较大电阻，使fI、减小，导致起动转矩很小，若此时LstTT（负载转矩） ，电机就起动不起来，这样电枢电流剧增，直致烧毁电枢绕组。16-9 并激直流电动机在运行时励磁回路突然断线，问电机有剩磁的情况下会有什么时候后 果？若在起动时就断线，又会出现什么后果？答：并励直流电动机在运行时励磁回路突然断线，励
7、磁电流消失（fI=0） ，主磁通减小至剩磁磁通值，断线瞬间，由于惯性，电机转速未变，则电枢电动势nCEea大为减小，从而电枢电流aa aREUI 急剧增大，电枢绕组有被烧毁的可能。若电枢电流aIa增大的速率大于主磁通减小的速率，电磁转距aTemICT增大，若负 载转矩不变，致使电机转速迅速升高。若发生在空载或轻载时，则转速剧增至飞逸速度， 致使换向不良，换向器、电枢绕组和转动部件损坏，甚至造成人身伤害事故。若电枢电流aI增大速率小于主磁通减小速率，emT就减小，若负载转矩LT不变，当LemTT, 转速下降, 甚至停转, 此时电枢电流仍很大, 同样可能会烧毁电枢绕组.若起动时励磁回路断线, 这时
8、 n=0, 电枢电动势0aE, 则电枢电流很大。同时，由于此时主磁通很小（剩磁磁通） ，emT就小，而不能起动，也导致电枢电流剧增。 可见，并励直流电动机励磁回路不容许开路，并应采取必要的保持措施。16-10 一台并励直流发电机，励磁回路电阻,44fR负载电阻 4LR，电枢回路电阻25. 0aR，端电压 U=220V。试求：（1）励磁电流fI和负载电流 I；（2）电枢电流aI和电动势aE（忽略电刷电阻压降） ；（3）输出功率2P和电磁功率emP。解：励磁电流 ARUIff544220负载电流 ARUIL554220电枢电流 AIIIfa60555电枢电动势 VRIUEaaa23525. 060
9、220输出功率 WUIP12100552202电磁功率 WIEPaaem1410060235或 WRIRIPPffaaem1410044525. 060121002222 216-11 一台并励直流发电机，min/1450,115,35rnVUkWPNNN，电枢回路电阻 0243. 0aR，一对电刷压降VUb22，励磁回路电阻1 .20fR，求额定时的电 磁功率和电磁转矩？解：励磁电流 ARUIff72. 51 .20 115负载电流 AUPINN N3 .30411535000电枢电流 AIIIfNa31072. 53 .304电枢电动势 VURIUEbaaNa533.12420243. 0
10、3101152电磁功率 WIEPaaem23.38605310533.124电磁转矩 NmnPTNem em2 .2541450605.389550955016-12 一台并励直流电动机， AIrnVUkWPNNNN9 .88min,/3000,220,17，电枢回路总电阻114. 0aR，励磁回路电阻5 .181fR，忽略电枢反应的影响，求： （1）电动机的额定输出转矩？ （2）额定负载时的电磁转矩； （3）额定负载时的效率；（4）在理想空载时（0aI）的转速； （5）当电枢回路中串入一电阻 R=0.15 时，在额定转矩下的转速。解： 额定输出转矩 NmnPTNN N1 .543000179
11、5509550额定负载时电磁转矩：励磁电流 ARUIfN f21. 15 .181220电枢电流 AIIIfNa7 .8721. 19 .8807. 03000114. 07 .87220NaaN NenRIUCNmICICTaNeaNTemN63.587 .8707. 055. 955. 9额定负载时效率 869. 09 .88220170001NNNN IUP PPmin/314307. 02200rCUnNeN当电枢回路串入15. 0R，在NT时转速：min/281207. 0)15. 0114. 0(7 .87220)(rCRRIUnNeaaN16-13 一台并励直流电动机， AIVU
12、NN80,220，额定运行时，电枢回路总电阻099. 0aR，励磁回路电阻 110fR，VUb22，附加损耗占额定功率 1%，额定负载时的效率%85N，求： （1）额定输入功率； （2）额定输出功率；（3）总损耗；（4）电枢回路铜损耗；（5）励磁回路铜损耗； （6）电刷接触电阻损耗；（7）附加损耗；（8）机械损耗和铁损耗之和。解： 1)输入功率 kWIUPNN6 .178022012)输出功率 kWPPN96.1485. 06 .17123)总损耗 kWPPp64. 296.146 .17214)励磁电流: ARUIfN f2110220电枢电流： AIIIfNa78280电枢回路铜损耗：WRIpaacua3 .602099. 078225）励磁回路铜损耗：WRIpffcuf4401102226）电刷接触电阻损耗：WIUpabb15678227）附加损耗：WPpad6 .1491496001. 0%128）机械损耗和铁损耗之和：
