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1、直流电机直流电机电机学习题课电机学习题课1电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery3-1 3-1 直流电机有哪些励磁方式直流电机有哪些励磁方式 励磁方式励磁方式IfU EaI+ +- -IaU Ea,IaI+ +- -UfIf+ +- -IfEaI+ +- -IaUIaEaI=If+ +- -U并励串励复励他励自励Ia=IIa=I+IfIa=I=IfIa=I+IfU=Uf2电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery3-6 3-6 在直流发电机中，电刷顺电枢旋转方向移动一角度，电枢反应的
2、性在直流发电机中，电刷顺电枢旋转方向移动一角度，电枢反应的性 质怎样？当电刷逆电枢旋转方向移动一角度，电枢反应的性质又是怎样质怎样？当电刷逆电枢旋转方向移动一角度，电枢反应的性质又是怎样 ？如果是电动机，在这两种情况下，电枢反应的性质又是怎样？如果是电动机，在这两种情况下，电枢反应的性质又是怎样？分析思路：负载时的电枢磁动势和电枢反应负载时的电枢磁动势和电枢反应电枢电流ia电枢磁动势fa电枢磁场ba空载磁场b0气隙合成磁场b电枢反应3电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machineryb0ba(x)b(x)O( (一一) )交轴电枢反应交轴电枢反应
3、a a）负载时的合成磁场）负载时的合成磁场 b b）合成磁场分布）合成磁场分布不计磁饱和时：不计磁饱和时：计磁饱和时：计磁饱和时：交轴电枢反应既无增磁、亦无去磁作用交轴电枢反应既无增磁、亦无去磁作用交轴电枢反具有一定的去磁作用交轴电枢反具有一定的去磁作用4电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery（二）直轴电枢反应：（二）直轴电枢反应： 若电机为发电机，电刷顺电枢旋转方向移动一角度若电机为发电机，电刷顺电枢旋转方向移动一角度 ，对主极磁场而言，直轴电枢反应将是去磁的。若，对主极磁场而言，直轴电枢反应将是去磁的。若 电刷逆着旋转方向移动一度，
4、直轴电枢反应时增磁电刷逆着旋转方向移动一度，直轴电枢反应时增磁 的。电动机的情况恰好相反。的。电动机的情况恰好相反。+ + + + +bb+bbFaFaqFad5电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery3-7 3-7 直流电机电枢绕组直流电机电枢绕组元件内元件内的电动势和电流是交流还是的电动势和电流是交流还是 直流？为什么在稳态电压方程中不出现元件本身的电感直流？为什么在稳态电压方程中不出现元件本身的电感 电动势？电动势？l电枢元件内的电动势和电流是交流l当电枢旋转时，绕组元件要依次切割N，S磁极，由于在N ，S极下产生的感应电动势的方向
5、不同，相应的电流的方 向也不同，当电枢连续旋转时，便会在绕组元件内产生交 变的电动势和电流。l在稳定时可认为通过元件的电流的大小基本恒定，在考虑 到元件的电感量较小因此就可以忽略不计了。6电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery直流电机稳态电压方程式直流电机稳态电压方程式发电机：Ea=U+IaR+2Us=U+IaRaIa=I+If （并励），Ia=I（他励、串励） 电动机：U=Ea+IaR+2Us=Ea+IaRaIa=I-If（并励），Ia=I（他励、串励）7电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric M
6、achinery3-9 3-9 一台四极一台四极82kW82kW、230V230V、970r/min970r/min的的他励他励直流直流发电机发电机，电枢上，电枢上 共共 有有123123个元件，每个元件为一匝，支路数为个元件，每个元件为一匝，支路数为2a2a2 2。如果每极如果每极的合成磁通等于空载额定转速时具有额定电压时每极的磁通的合成磁通等于空载额定转速时具有额定电压时每极的磁通，试，试 计算当电机输出额定电流的电磁转矩。计算当电机输出额定电流的电磁转矩。l解：他励直流电动机：注注: :中间过程完全不必计算中间过程完全不必计算, , C Ce e和和C CT T也不用求出来也不用求出来
7、8电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery3-11 一台他励发电机的转速提高20，空载电压会提高多少 （If不变）？若为并励发电机，则电压升高的百分值 比他励发电机多还是少(Rf不变)？ If不变不变不变他励空载：他励空载：E Ea aU U0 0= =C Ce e n nn n2020U U0 02020并励空载：并励空载：E Ea aU U0 0= =C Ce e n nR Rf fI If fn nU U0 0不变不变I If fn nU U0 0增幅大于增幅大于2020R Rf f不变不变9电机学习题课电机学习题课Electric
8、 MachineryElectric Machinery3-13 一台四极82kW，230V，970r/min的并励发电机，R（750）0.0259 ，R f（750）22.8 额定负载下 串入3.5 的调节电阻，电刷压降为2V， 铁耗和机械损耗共2.5kW，杂散损耗为额定功率的0.5，试求额定负载 时发电机的输入功率、电磁功率和效率。 分析：并励发电机分析：并励发电机额定负载时：额定负载时：I=P/UI=P/UN N=82000/230=356.52A=82000/230=356.52AI Ia a I + II + If f365.265A 365.265A P Pe eP P2 2+I+
9、Ia a2 2R R+ + 2 2U Us sI Ia aI If f2 2R Rf f88.197kW88.197kW或者：或者： P Pe eE Ea aI Ia a(U+ I (U+ I a aR+2R+2U Us s)I )Ia a=(230+365.27*0.0259+2)*365.265=(230+365.27*0.0259+2)*365.265 88.197kW88.197kW（推荐）（推荐）10电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric MachineryP P1 1P Pe eP P0 088.19888.1982.52.50.50.5828
10、291.108kW 91.108kW 11电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery3-15 一台并励直流电动机正转时为某一转速，如将它停车 ，仅改变励磁电流的方向后重新启动运转，发现此时转速与 原来不同，是什么原因？l分析：1. 1.剩磁的影响。剩磁的影响。 的一部分用来抵消剩磁的一部分用来抵消剩磁2. 2.电枢位置不在几何中心线。电枢位置不在几何中心线。转速变化，由于仅有If方向变化，U、Ia、Ra都没变化，由下式可知一定是主磁通 变化了。If If变向前后直轴电枢反应的效果是相反的，导致变向前后直轴电枢反应的效果是相反的，导致 不一样
11、不一样12电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery3-16 一台17kW、220V的并励直流电动机，电枢总电阻R0.1欧，在额定电压 下电枢电流为100A，转速为1450r/min,并励绕组与一变阻器串联以限制电流为 4.3A。当变阻器短路时，励磁电流为9A，转速降低到850r/min,电动机带有恒转 距负载，机械损耗等不计，试计算（1）励磁绕组的电阻和变阻器电阻（2）变阻 器短路后，电枢电流的稳态值；（3）电磁转矩值励磁支路总电阻励磁支路总电阻R R220/4.3220/4.351.1651.16R Rf f=220/9=24.44=2
12、20/9=24.44R R串串 =51.16-24.44=51.16-24.4426.7226.72T Tl l不变，机械损耗等不计不变，机械损耗等不计13电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery14电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery 3-17 一台96kW得并励直流电动机，额定电压为440V，额定电流 为255A，额定励磁电流为5A，额定转速为500r/min，电枢总电阻 为0.078欧，不计电枢反应，试求（1）电动机得额定输出转距； （2）额定电流时的电磁转矩（3）电动机的
13、空载转速。（2 2）电枢电流）电枢电流电磁转矩电磁转矩（1 1）输出转矩）输出转矩15电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery（3 3）空载转速16电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery电机学电机学考试考试题型介绍题型介绍选择题选择题、填空题填空题、计算题计算题（含分析推理题、画图题）（含分析推理题、画图题）例例1 1：重庆大学：重庆大学20002000级级电机学电机学期末考题，各题型分布如下：期末考题，各题型分布如下：一、选择：一、选择：2020 210210二、填空：二、填空：
14、2020 120120三、计算题：三、计算题：60601010（变变）1515（直直）2020（感感）1515（同同）17电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery真题范例真题范例例例1 1：在单相变压器中，高压绕组的匝电动势：（：在单相变压器中，高压绕组的匝电动势：（1 1）大于低压绕组）大于低压绕组 的匝电动势；（的匝电动势；（2 2）等于低压绕组的匝电动势；（）等于低压绕组的匝电动势；（3 3）小于低压）小于低压 绕组的匝电动势。绕组的匝电动势。分析：主磁通同时与高压侧、低压侧相交链。而匝电动势是指单匝线分析：主磁通同时与高压侧、低压
15、侧相交链。而匝电动势是指单匝线 圈上的感生电动势，故高低压绕组的匝电动势是相等的。圈上的感生电动势，故高低压绕组的匝电动势是相等的。答案：答案： 2 2 错误：认为匝电动势就是电动势，而选错误：认为匝电动势就是电动势，而选1 118电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery例例2 2：一台并励直流电动机的端电压和励磁回路电阻均不变，增加电：一台并励直流电动机的端电压和励磁回路电阻均不变，增加电 枢回路调节电阻，则转速将：（枢回路调节电阻，则转速将：（1 1）升高；（）升高；（2 2）不变；（）不变；（3 3）降）降 低。低。 分析：分析：R Rf f不变不变答案：答案： 3 3 I If f不变不变不变不变R Ra an n19电机学习题课电机学习题课Electric MachineryElectric Machinery分析：分析： 直流并励发电机直流并励电动机例3：输入功率与电磁功率之差，对于直流并励发电机包括_机械损耗、铁耗、杂散损耗_对于直流电动机包括_损耗。_电枢铜耗、电刷(接触)损耗、励磁铜耗_
