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1、电机学2复习 直流电机部分 1 . 为什么直流发电机能发出直流电流?如果没有换向器,电机能不能发出直流电流? 答:换向器与电刷共同把电枢导体中的交流电流,“换向”成直流电。如果没有换向器,电机不能发出直流电。 2 . 试判断下列情况下,电刷两端电压性质 (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。 答:(1)交流 电刷与电枢间相对静止,电刷两端的电压性质与电枢的相同。(2)直流 电刷与磁极相对静止,电刷总是引出某一极性下的电枢电压,而电枢不动,磁场方向不变 是直流。 3. 在直流发电机中,为了把交流电动势转变成直流电压而采用了换向器装置;但在直流电动机中,加在电刷两
2、端的电压已是直流电压,那么换向器有什么呢?答: 直流电动机中,换向法把电刷两端的直流电压转换为电枢内的交流电,以使电枢无论旋转到N极下,还是S极下,都能产生同一方向的电磁转矩。 4 . 直流电机结构的主要部件有哪几个?它们是用什么材料制成的,为什么?这些部件的功能是什么?答:有7个主磁极换向极,机座电刷电枢铁心,电枢绕组,换向器。 5 . 从原理上看,直流电机电枢绕组可以只有一个线圈做成,单实际的直流电机用很多线圈串联组成,为什么?是不是线圈愈多愈好? 答: 一个线圈产生的直流脉动太大,且感应电势或电磁力太小,线圈愈多,脉动愈小,但线圈也不能太多,因为电枢铁心表面不能开太多的槽,线圈太多,无处
3、嵌放。 6. 何谓主磁通?何谓漏磁通?漏磁通的大小与哪些因素有关? 答:主磁通: 从主极铁心经气隙,电枢,再经过相邻主极下的气隙和主极铁心,最后经定子绕组磁轭闭合,同时交链励磁绕组和电枢绕组,在电枢中感应电动势,实现机电能量转换。 漏磁通: 有一小部分不穿过气隙进入电枢,而是经主极间的空气隙钉子磁轭闭合,不参与机电能量转换,与饱和系数有关。 7. 什么是直流电机的磁化曲线?为什么电机的额定工作点一般设计在磁化曲线开始弯曲的所谓“膝点”附近? 答:磁化曲线: -主磁通,励磁磁动势设计在低于“膝点”,则没有充分利用铁磁材料,即 同样的磁势产生较小的磁通,如交于“膝点”,则磁路饱和,浪费磁势,即使有
4、较大的,若磁通基本不变了,而我的需要是(根据E和公式)选在膝点附近好处:材料利用较充分可调性好稳定性较好。 电机额定点选在不饱和段有两个缺点:材料利用不充分磁场容易受到励磁电流的干扰而不易稳定。 选在饱和点有三个缺点:励磁功率大增磁场调节困难电枢反应敏感 8. 为什么直流电机的电枢绕组必须是闭合绕组? 答:直流电机电枢绕组是闭合的,为了换向的需要,如果不闭合,换向器旋转,电刷不动,无法保证正常换向。 9.何谓电枢上的几何中性线?何谓换向器上的几何中性线?换向器上的几何中性线由什么决定?它在实际电机中的位置在何处? 答:电枢上几何中性线:相临两点极间的中性线 换向器上几何中性线:电动势为零的元件
5、所接两换向片间的中心线。 由元件结构决定,不对称元件:与电枢上的几何中性线重合。对称元件:与极轴轴线重合。 实际电机中。 10 单叠绕组与单波绕组在绕法上、节距上、并联支路数上的主要区别是什么?答: 绕法上: 单叠:任意两个串联元件都是后一个叠在前一个上面单波:相临两串联元件对应边的距离约为形成波浪型节距上:(单叠) ,并联支路数 2a=2p(单叠) 2a=z(单波) 11. 何谓电枢反应?电枢反应对气隙磁场有何影响?直流发电机和直流电动机的电枢反应有哪些共同点?又有哪些主要区别? 答:电枢反应:电枢磁场对励磁磁场的作用 交轴电枢反应影响:物理中性线偏离几何中性线 发生畴变 计及饱和时,交轴有
6、去磁作用,直轴可能去磁,也可能增磁。 使支路中各元件上的感应电动势不均。 发电机:物理中性线顺电机旋转方向移过一个不大的角 电动机:物理中性线逆电机旋转方向移过一个不大的角 直轴电枢反应影响:电动机:电刷顺电枢转向偏移,助磁,反之去磁 12. 直流电机空载和负责运行时,气隙磁场各由什么磁动势建立?负载时电枢回路中的电动势应由什么样的磁通进行计算? 答: 空载:仅由励磁磁动势建立,。负载:由和Ax共同建立: 由每极合成磁通计算,即负载磁通计算,负载时,导体切割的是负载磁通(即合成磁通)。 13. 一台直流电动机,磁路是饱和的,当电机带负载以后,电刷逆着电枢旋转方向移动了一个角度,试问此时电枢反应
7、对气隙磁场有什么影响? 答: 电动机电刷逆电枢转向移动,直轴电枢反应去磁,交轴电枢反应总是去磁的 14. 直流电机有哪几种励磁方式?分别对不同励磁方式的发电机、电动机列出电流、的关系式。 答:四种励磁方式:他励,并励,串励,复励 电动机:他励: 并励: 串励: 复励: 短复励 , 长复励 发电机:他励: 并励: 串励: 复励: 短复励 15. 如何判别直流电机是运行于发电机状态还是运行于电动机状态?它们的、的方向有何不同?能量转换关系如何? 答:如所受电磁力的方向与电枢转向相同即为电动机状态,反之为发电机状态。 电动机:与n方向相同,是驱动转矩,与U方向相反,是反电动势,方向流向电枢,与方向相
8、反。 只有输入电能,克服反电势,才能产生电枢电流,进而产生电磁转矩。 发电机:与n方向相反,是阻力转矩,E与U方向相同,与方向相同,发出电功率,为克服阻力转矩,不断输入机械能,才能维持发电机以转n旋转,发出电能。 16. 为什么电机的效率随输出功率不同而变化?负载时直流电机中有哪些损耗?是什么原因引起的?为什么铁耗和机械损耗可看成是不变损耗? 答: 电机铜耗随输出功率变化,所以效率随输出功率变化,负载时有:铜耗,铁耗,机械损耗。 铜耗:电枢绕组铜耗和励磁绕组铜耗。, 铁耗:交变磁场引起涡流损耗和磁滞损耗 机械能:抽水,电刷摩擦损耗铁耗和机械耗和附加损耗与负载电流无关 认为是不变损耗。 17.
9、直流发电机中电枢绕组元件内的电动势和电流是交流的还是直流的?若是交流的,为什么计算稳态电动势时不考虑元件的电感? 答: 都是交流的。通过电刷引出的感应电动势是直流,不考虑元件电感。18. 他励直流发电机由空载到额定负载,端电压为什么会下降?并励发电机与他励发电机相比,哪一个的电压变化率大? 答: 空载时:他励发电机端电压U=E=。 负载时: 电压下降 并励下降大,随着电压下降,减小,下降,端电压更加下降 19 . 若把直流发电机的转速升高20%,问在他励方式下运行和并励方式下运行时,哪一种运行方式下空载电压升高的较多? 答:空载电压 他励时,n升20,E升20并励时,n增加 E增加,增加,增加
10、,E除n增大外,也增大,并励时,空载电压升较多。 选择题 1. 直流发电机的电枢上装有许多导体和换向片是为了 C 。 (a) 增加发出的直流电动势的大小; (b) 减小发出的直流电动势的脉动量; (c) 减小发出的直流电动势的大小; (d) (a)和(b)两者兼有。 2. 直流电机中装设换向极的目的主要是为了 C 。 (a) 抵消电枢磁场; (b) 削弱主磁场; (c) 增强主磁场; (d) 增强电枢磁场。 3. 直流电机的电枢绕组不论是单叠绕组还是单波绕组,第一个元件的下层边到相邻下一元件上层边之间的距离都称为 C 。 (a) 合成节距; (b) 第一节距; (c) 第二节距; (d) 短节
11、距。 4. 直流电机的电枢绕组为单叠绕组,则其并联支路数等于 A 。 ( (a) 主磁极数; (b) 主磁极对数; (c) 恒等于2; (d) 恒等于1。 5. 直流电机的主磁场是指 A 。 (a) 主磁极产生的磁场; (b) 电枢电流产生的磁场; (c) 换向极产生的磁场; (d) 主磁极和电枢电流共同产生的磁场。 6. 直流电动机由主磁通感应的电动势存在与 A 。 (a) 电枢绕组; (b) 励磁绕组; (c) 电枢和励磁绕组; (d) 换向极绕组。 7. 磁极固定,电刷与电枢同时旋转,电刷两端电压性质是 B 。 (a) 直流; (b) 交流; (c) 交直流都可能; (d) 无电流。 8
12、. 并励发电机励磁电流的大小取决于 A 。 (a) 励磁回路的电压和励磁回路的电阻; (b) 电枢电流Ia; (c) 励磁绕组的匝数多少; (d) 电枢电阻。 9. 一台并励直流发电机,空载运行于某一电压下,如将其转速升高10%,则发电机的端电压将 C 。 (a) 升高10%; (b) 不变; (c) 升高10%; (d) 升高U; (b) E=U; (c) EU) 50. 直流发电机电磁转矩的方向和电枢旋转方向_,直流电动机电磁转矩的方向和电枢旋转方向_。(相反、相同) 51. 当电动机的转速超过_时,出现回馈制动。(理想空载转速) 52. 直流电动机的调速方法为:1)_,2)_,3)_。
13、(串电阻、降压、弱磁) 53. 做直流电机实验,起动时电枢回路所串电阻应调至最_ (大,小),励磁回路所串电阻应调至最_ (大,小)。(小、大) 54. 一台并励直流电动机,若改变电源极性,则电机转向_。(不变) 55. 拖动磨擦性恒转矩负载运行于正向电动状态的三相异步电动机,对调其定子绕组任意两个出线端后,电动机的运行状态经_和_状态,最后稳定运行于_状态。(电动、制动、静止) 56. 提升位能负载时的工作点在第_象限内,而下放位能负载时的工作点在第_象限内。(I、IV) 57. 直流电动机调速时,在励磁回路中增加调节电阻,可使转速_,而在电枢回路中增加调节电阻,可使转速_。(增大、减小)
14、58. 他励直流电动机降压或串电阻调速时,最大静差率数值越大,调速范围_。(越大) 59. 做直流电机实验,停机时应先断开_回路,再断开_回路。(电枢、励磁) 60. 直流电动机的电势Ea比端电压U(大小),电磁转矩T与转速n方向_,Ia与Ea方向_。(相同、相反) 61、 他励直流电动机的机械特性是指在 电动机处于稳态运行 的条件下 转速 和 电磁转矩 的关系。 62、直流电动机的起动方法有: 电枢回路串电阻 和 降压起动 。 63、当s在 01 范围内,三相异步电动机运行于电动状态,此时电磁转矩性质为 驱动性质 ;在 小于1 的范围内运行于发电机状态,此时电磁转矩性质为 制动性质 。 64
15、. 直流电动机的励磁方式包括 他励 、并励、串励和 复励 ,其中 他 励直 流电动机更适合于电动机控制的场合。 6 5. 直流电机电枢磁场对空载主磁场的影响称为 电枢反应 。 66. 直流电机在 主磁 极之间常安装换向极改善换向。换向极的位置恰好也是 几何 中性线的位置。 67. 从机械特性上看,第 一 象限为电动机的正向电动状态,第 四 象限为电机的反向制动状态。 6 8. 他励直流电动机的机械特性为 硬 特性,串励直流电动机的机械特性为 软 特性。(硬、软) 69.励磁绕组断线的他励直流电动机,空载起动时,将出现 飞车 10.励磁绕组断线的他励直流电动机,空载起动时,将出现 飞车 情况。 70. 同步电机的运行方式包括发电机、电动机和 补偿机 。 71. 在同步电机的励磁系统中,无刷励磁系统指的是 旋转 整流器励磁系统。 72. 同步发电机在正常励磁(功率因数为1)的基础上增大励磁电流,将输出 滞后 的无功。 73. 在同步电机的励磁系统中,旋转整流器励磁系统又被称为 无 刷励磁系统。 74、一台直流发电机若把电枢固定,而电刷与磁极同