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1、电机复习实验项目：直流并励电动机的起动直流发电机的工作特性单相变压器三相变压器的连接组和不对称短路三相鼠笼式异步电动机的工作特性和起动三相同步发电机的运行特性基本公示：， CT =9.55Ce （直流电机）, ，电机拖动复习题： 直流电机（重点：直流他励和并励电机拖动计算）2-2 在直流发电机和直流电动机中，电磁转矩和电枢旋转方向的关系有何不同？电枢电势和电枢电流方向的关系有何不同？怎样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？2-2提示：直流发电机：电磁转矩和电枢旋转方向相反，电枢感应电动势和电枢电流方向相同；直流电动机：电磁转矩和电枢旋转方向相同，电枢感应电动势和电枢电流方向相反
2、；运行时直流电机的感应电动势大于电枢端电压为发电运行状态；感应电动势小于电枢端电压为电动运行状态2-3 一台Z2 直流电动机，其额定功率PN160千瓦；额定电压UN220伏，额定效率N = 90 % , 额定转速nN =1500转/分，求该电动机的额定电流？ 2-3提示：直流电动机：PN=UNINN2-4 一台Z2 直流发电机，其额定功率PN145千瓦；额定电压UN 230伏，额定转速nN =1450转/分，求该发电机的额定电流？ 2-4提示：直流发电机：PN=UNIN 2-5 何谓电枢反应？电枢反应对气隙磁场有什么影响？公式TaCN N Ia 中的N应是什么磁通。2-5提示：直流电机负载运行
3、时的主磁场由励磁磁势与电枢磁势共同建立，电枢磁势的存在使主磁场不同于电机的空载磁场，这种影响称为电枢反应。电枢反应对气隙磁场影响有二：首先使气隙磁场发生畸变，其次存在去磁效应。N 应该是每极合成磁通。问答题：2-7 并励直流电动机的起动电流决定于什么？正常工作时电枢电流又决定于什么？ 2-7提示：并励直流电动机的起动电流IQ=UN/Ra(Ra电枢回路总电阻)；正常工作时电枢电流决定于实际负载。2-8 试验时如果分别要改变并励、串励、复励直流电动机的转向，应怎么办？ 2-8提示：对于直流电动机的电枢电流或励磁电流方向，两者只能改变其一。2-9 并励直流电动机在运行时若励磁绕阻断线，会出现什么后果
4、？ 2-9提示：这时电动机的磁通仅为剩磁。空载时电动机的转速急速上升；负载时电动机的转速降至零且电枢电流急速上升。分析依据：机械特性方程式的一般表达式为 空载时：负载时：电磁转矩小，无法拖动负载；，因而,此时电枢电流很大；2-10 一台并励直流电动机，PN= 96千瓦，UN440伏，IN255安，IfN5安，nN500 转/分，电枢回路总电阻Ra0.078 欧。试求： （1）电动机的额定输出转矩； （2）在额定电流时的电磁转矩；（3）当Ia0 时电机的转速； （4）在总制动转矩不变的情况下，当电枢中串入一电阻0.1 欧而达稳定时的转速。2-10提示： （1）电动机的额定输出转矩TN=9.55P
5、N/nN （2）Tem=CT NIa求得：Ia=IN-IfN；CeN=(UN-IaRa)/nN ,在额定电流时的电磁转矩Tem=CT NIa=9.55CeNIa （说明：电枢的感应电势，解题的关键在于利用这两公式计算出Cen； 无rf已知条件，则忽略接触电压的影响，电枢回路总电阻已经包含其影响。） 图330 他励直流电动机等效电路及参考方向图中：（电动机惯例标注参考方向，且计及接触电阻影响）（3）当Ia0 时电机转速为：n0=UN/Cen （即空载状态）（4）在总制动转矩不变的情况下，当电枢中串入一电阻RW=0.1W而达稳定时的转速为：n=(UN-IaRa-IaRW)/Cen2-14 他励直流
6、电动机的铭牌数据： PN=1.75千瓦,UN=110伏,IN=20.1安,nN=1450转/分，Ra = 0.57欧。试计算： （1） 固有特性曲线方程； （2） 50%额定负载时的转速； （3） 转速为1500转/分时的电枢电流值。 2-14提示：（1）固有特性曲线T-n：（空载点和额定运行点决定特性曲线）CeN =(UN INRa)/nN = 0.068 （）CTN = 9.55CeN = 0.649n0 = UN/ CeN = 1618转/分 （）TN = CTNIN = 13牛米由图可知其固有的特性方程为：n = n0 - R T /(CeCTN2) = 1618 12.9T ， 或
7、n = n0 - RaIa/(CeN) = 1618 8.38Ia提示：（, ，）（2）T =50% TN 因T= CTNIa，Ia = 50% IN = 50% 20.1 = 10.05安则 n = 1618 8.38 10.05 = 1538.8转/分（由机械特性计算）（3） n = 1500转/分时 1500 = 1618- 8.38 IaIa = (1618 1500)/8.38 =14.1 安 （由机械特性计算） 例45 一台他励直流电动机额定数据如下: ， ，, ， 用这台电动机来拖动升起机构。求: (1) 在额定负载下进行能耗制动，欲使制动电流等于，电枢回路中应串接多大制动电阻?
8、 (2) 在额定负载下进行能耗制动，如果电枢直接短接，制动电流应为多大? (3) 当电动机轴上带有一半额定负载时，要求在能耗制动中以的稳定低速下放重物，求电枢回路中应串接多大制动电阻? 解: (1) 根据直流电机电压方程，额定负载时，电动机的电势 能耗制动时，电枢电路中应串入的制动电阻 (2) 如果电枢直接短接，即，则制动电流 此电流约为额定电流的6倍，由此可见能耗制动时，不许直接将电枢短接，必须接入一定数值的制动电阻。(3) 求稳定能耗制动运行时的制动电阻 因负载为额定负载的一半，则稳定运行时的电枢电流为，把已知条件代入直流电机能耗制动时的电势方程式，得 变压器1. 变压器一次线圈若接在直流
9、电源上，二次线圈会有稳定直流电压吗？为什么？答：不会。因为接直流电源，稳定的直流电流在铁心中产生恒定不变的磁通，其变化率为零，不会在绕组中产生感应电动势。2. 变压器二次额定电压的含义是什么？答：二次额定电压U2N是指变压器一次侧加额定电压，二次侧空载时的端电压。3. 变压器空载运行时，原线圈加额定电压，这时原线圈电阻r1很小，为什么空载电流I0不大？如将它接在同电压（仍为额定值）的直流电源上，会如何？答： 因为存在感应电动势E1, 根据电动势方程： 可知，尽管很小，但由于励磁阻抗很大，所以不大.如果接直流电源，由于磁通恒定不变，绕组中不感应电动势，即，因此电压全部降在电阻上，即有 ，因为很小
10、，所以电流很大。4. 试绘出变压器“T”形等效电路，说明各参数的意义。答：“T”形等效电路： r1 x1r2 x2 rmxm r1 ，x1一次侧绕组电阻，漏抗r2, x2 二次侧绕组电阻，漏抗折算到一次侧的值rm , x m励磁电阻，励磁电抗5变压器空载电流很小，为什么空载合闸时会很大（即出现激磁涌流）？ 答：空载合闸时磁通出现瞬变过程。由于暂态分量的存在，使铁心磁通大约可达稳态磁通的2倍。于是磁路过于饱和，根据磁化曲线的饱和特性，此时的激磁电流将达正常稳态空载电流的数十至近百倍，称为励磁涌流。3-4三相变压器有哪些标准组别，并用位形图判别之。答： 标准组别有Y，yn0，YN, y0, Y，y
11、0，Y，d11， YN ，d11 标准组别接线及位形图分别为：见图示但是： 无论是Y，yn0、YN, y0还是 Y，y0，位形图都有是一样的无论是Y，d11还是 YN ，d11，位形图也是一样的。ABCabcY，yn0 YN,y0 Y,y0ABCabcOABCabc0接线： 位形图BA aCcbY,d11 YN,d11ABCabcBAaCcbABCabcO 接线： 位形图3-9 Y/接线的三相变压器，三次谐波电动势能在中形成环流，而基波电动势不能在中形成环流，为什么？答：三次谐波电动势大小相等，相位互差360o，即相位相同，因此在d中能够形成环流。 而基波电动势大小相等，相位互差1200，任一
12、瞬间三相电动势代数和恒等于0，因而不能在d中形成环流。三相异步电动机机械特性的参数表达式 （83）曲线，如图81所示。图81 三相异步电动机的曲线 （86）临界转差率仅与电动机的参数有关，与转子回路的电阻成正比，因此改变转子回路电阻，可以改变产生最大转矩时的转差率。当绕线式异步电动机转子回路串入电阻时，将变大，当时，起动转矩，达到最大。最大电磁转矩为: （87）异步电动机的最大转矩与电源电压的平方成正比，与电源频率成反比，但与转子电阻无关。当转子回略串电阻时，虽然变大，但保持不变。过载能力可以用转矩过载系数表示，即 （88）稳定运行区域: 异步电动机的机械特性分为以下两个区域。(a)转差率区域。在此区域内转差率比较小， （89）与 近似成直线关系，该区域是异步电动机的稳定区域，一般情况下异步电机要求运行在这一区域。只要负载转矩小于电动机的最大转矩，电动机就可以在该区域内稳定运行。(b) 转差率区域。在此区域内转差率， （810）与 近似成反比关系，在该区域为异步电动机的不稳定区域。但水泵、风机类负载可以在此区域稳定运行。三相异步电动机的机械特性实用公式: （814）从产品目录中查得的、，可得， （815） （817）当三相异步电动机在额定负载范围内运行
