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1、电机及拖动基础（3版）浙江机电职业技术学院 胡幸鸣主编思考题与习题解答第一章 直流电机1-1 在直流电机中，电刷之间的电动势与电枢绕组某一根导体中的感应电动势有何不同？解：前者是方向不变的直流电动势，后者是交变电动势；前者由多个电枢元件（线圈）串联而成，电动势相对后者的绝对值要大。1-2 如果将电枢绕组装在定子上，磁极装在转子上，则换向器和电刷应怎样放置，才能作直流电机运行？解：换向器放置在定子上，电刷放置在转子上，才能作直流电机运行1-3 直流发电机和直流电动机中的电磁转矩有何区别？它们是怎样产生的？而直流发电机和直流电动机中的电枢电动势，又有何区别？它们又是怎样产生的？解：直流发电机的电磁
2、转矩T是制动性质的，直流电动机的电磁转矩T是驱（拖）动性质的，它们都是由载流导体在磁场中受到的电磁力，形成了电磁转矩；直流发电机的电枢电动势Ea大于电枢端电压U，直流电动机的电枢电动势Ea小于电枢端电压U，电枢电动势Ea都是运动导体切割磁场感应产生的。1-4 直流电机有哪些主要部件？各起什么作用？解：直流电机的主要部件有定子：主磁极（产生主极磁场）、机座（机械支撑和导磁作用）、换向极（改善换向）、电刷（导入或导出电量）；转子：电枢铁心（磁路的一部分，外圆槽中安放电枢绕组）、电枢绕组（感应电动势，流过电流，产生电磁转矩，实现机电能量转换）、换向器（与电刷一起，整流或逆变）1-5 直流电机里的换向
3、器在发电机和电动机中各起什么作用？解：换向器与电刷滑动接触，在直流发电机中起整流作用，即把线圈（元件）内的交变电整流成为电刷间方向不变的直流电。在直流电动机中起逆变作用，即把电刷间的直流电逆变成线圈（元件）内的交变电，以保证电动机能向同一个方向旋转。1-6 一台直流发电机，求该发电机额定电流。解： 1-7 一台型直流发电机，求该额定电流是多少？解： 1-8 有一台四极直流电机，电枢绕组为单叠整距绕组，每极磁通为3.510-2Wb，电枢总导线数N=152，转速。求电机的电枢电动势。若改为单波绕组，其它条件不变，问电枢电动势为210V时，电机的转速是多少？解：1）单叠绕组 ： 2）单波绕组 1-9
4、 如何判断直流电机是发电机运行还是电动机运行？它们的电磁转矩、电枢电动势、电枢电流、端电压的方向有何不同？解：用Ea与U的关系来判断：直流发电机的EaU，电枢电流Ia与电枢电动势Ea同方向，电磁转矩T是制动性质的(方向与转向n相反)，电流是流到电压U的正端；直流电动机的U Ea，电枢电流Ia与电枢电动势Ea反方向，电磁转矩T是驱动性质的(方向与转向n相同)，电流是从电压U的正端流出的。1-10 直流电机的励磁方式有哪几种？在各种不同励磁方式的电机中，电机输入（输出）电流I与电枢电流Ia及励磁电流If有什么关系？解：直流电机的励磁方式有四种：他励、并励、串励、复励。以直流电动机为励：他励的I=I
5、 a （与I f无关），并励的I= I a+ I f ，串励的I= I a= I f ，复励的I= I a+ I f并 。1-11 一台并励直流电动机，UN=220V，IN=80A，电枢回路总电阻Ra=0.036,励磁回路总电阻Rf=110，附加损耗。试求：额定输入功率P1；额定输出功率P2；总损耗；电枢铜损耗；励磁损耗；附加损耗；机械损耗和铁心损耗之和解： 1-12 一台他励直流电动机，额定数据为：电枢回路总电阻。试求： 1）额定负载时的电枢电动势和额定电磁转矩。2）额定输出转矩和空载转矩。解： 1-13 他励直流电动机的工作特性是什么条件下求取？有哪几条曲线？解：他励直流电动机的工作特性是
6、在U=UN，电枢回路不串附加电阻，励磁电流If= I fN 的条件下求取。有：n=f(P2)、T=f(P2)、=f(P2)三条曲线。1-14 何谓换向？讨论换向过程有何实际意义？解：直流电机运行时，电枢绕组的线圈（元件）由一条支路经电刷短路进入另一条支路，该线圈中的电流方向发生改变，这种电流方向的改变叫换向。讨论实际的换向过程，了解影响换向的电磁原因，才能对症下药，实施改善换向的方法。 1-15 换向极的作用是什么？它应当装在何处？换向极绕组应当如何连接？如果换向解：极绕组的极性接反了，电机在运行时会出现什么现象？换向极的作用是改善换向，它应装在主磁极的几何中心线处，换向极绕组与电枢绕组串联，
7、且使换向极磁通势的方向与电枢磁通势的方向相反。如果极性接错，使两种磁通势的方向相同，那就会更恶化换向，运行时后刷边的火花更大，甚至可能烧坏电刷和换向器。第二章 电流电机的电力拖动 2-1 什么是电力拖动系统？它包括哪几个部分，各起什么作用？试举例说明。解：电力拖动系统是由电动机拖动生产机械，并完成一定工艺要求的系统。它包含控制设备、电动机、传动机构、生产机械和电源等。（各作用略，详见P22）；如电风扇的电动机是原动机，单相交流电是它的电源，风扇叶片是它的机械负载，开关调速装置是它的控制设备，轴承是最简单的传动机构。2-2 从运动方程式中，如何判定系统是处于加速、减速、稳定还是静止的各种运动状态
8、？解：从运动方程式中，以正向运动为例，当TTL时，dn/dt0，系统处于加速运动状态；当TTL时，dn/dt0，系统处于减速运动状态；当T=TL时，dn/dt=0，系统处于稳定运动（转），或静止状态。2-3 电力拖动系统稳定运行的充分必要条件是什么？解：电力拖动系统稳定运行的必要条件是：电动机的机械特性和生产机械的负载转矩特性曲线有交点；充分条件是：交点（T=TL）处满足 dT/dn dTL/dn。2-4 他励直流电动机在什么条件下得到固有机械特性的？一台他励电动机的固有机械特性有几条？人为机械特性有几类？有多少条？解：他励直流电动机在U=UN，电枢回路不串入附加电阻，励磁电流If= I fN
9、 （磁通为额定磁通N）的条件下，稳定运行时得到固有机械特性的。一台他励直流电动机有一条固有机械特性；人为机械特性有降压、电枢回路串电阻、弱磁三大类，有无数条。2-5 起动直流他励电动机时为什么一定先加励磁电压？如果未加励磁电压，而将电枢接通电源，会发生什么现象？解：他励直流电动机起动时，先加励磁电压是保证磁路中有正常磁通，否则先加电枢电压，磁通仅为剩磁通是很小的，可能会发生转速太高的“飞车”现象。 2-6 一台直流他励电动机，电枢电阻。计算： 1）全压起动时电流Ist。2）若限制起动电流不超过200A，采用电枢串电阻起动的最小起动电阻为多少？采用减压起动的最低电压为多少？解：1） 2） 2-7
10、 设有一台并励直流电动机接在一电源上，如把外施电源极性倒换，电动机的转向是否改变？如何改变电动机的转向？接在直流电源上的电动机若为串励直流电动机又如何？解：并励直流电动机的外施电源极性倒换，电枢电流和磁场的方向同时改变，电动机的转向不变。必须只能有一个方向改变，把其中一个绕组的极性改变。串励直流电动机同理。2-8 什么叫电气调速？指标是什么？他励直流电动机的调速有哪几种方法？解：电气调速是指：人为地改变电动机的参数，使新的人为机械特性与负载特性的交点变化，所得到的新的稳定转速。电气调速的指标有：调速范围、调速的相对稳定性、调速的平滑性、调速的经济性和调速时的容许输出；根据转速公式，他励直流电动
11、机的调速方法有：降压、电枢回路串电阻、弱磁调速。 2-9 他励直流电动机，求在额定负载下：设降速至800r/min稳定运行，外串多大电阻？采用降压方法，电源电压应降至多少伏？解： 1）2）2-10 他励直流电动机有几种制动方法，试说明它们之间有什么共同点？从电枢电压特点、机械特性方程和功率平衡关系来说明他们有什么不同？解：他励直流电动机有能耗制动、反接制动、再生制动的三种方法，共同的特点是电磁转矩T与转速n的方向相反，T是制动性质的。能耗制动U=0，机械特性过原点，电枢不从电网吸收电功率，从轴上吸收机械功率；反接制动中的电源反接制动U=-UN，机械特性过-n0点，倒拉反接制动U=UN，机械特性
12、过n0，电枢从电网吸收电功率，也从轴上吸收机械功率；反向再生制动U=-UN，机械特性过-n0，从轴上吸收机械功率，电枢向电网回馈电能。 2-11 一台他励直流电动机，已知电动机最大允许电流Imax=1.8IN，电动机拖动负载TL=0.8TN电动运行。试求： 1）若采用能耗制动停车，则电枢回路应串多大电阻？2）若采用反接制动停车，则电枢回路应串多大电阻？ 0.8 解： 1）能耗制动瞬时 2）反接制动瞬时 2-12 他励直流电动机，。试求： 1）如果用能耗制动、倒接反接制动以400r/min的速度下放位能负载，则应串入多大的制动电阻？ 2）电动机在反向再生制动运行下放重物，电枢回路不串电阻，求电动
13、机的转速。3）现用制动电阻Rbk=10，求倒拉反接制动的稳定制动电流和稳定转速，并定性画出机械特性。解：1) 能耗制动：倒拉反接：2）3) 与上面的各小题一样，稳定制动电流：定性画机械特性略。 2-13 一台串励电动机与一台他励电动机都在额定负载下工作，它们的额定容量、额定电压和额定电流都相同，如果它们的负载转矩都同样增加50%，试问哪一台电动机转速下降得多？哪一台电动机电流增加得多？解：串励直流电动机的转速下降的多（机械特性软）；他励直流电动机电流增加的多。第三章 变压器3-1 变压器是根据什么原理工作的？它有哪些主要用途？解：变压器是根据电磁感应原理工作的，它主要有变压、变流、变换阻抗的作
14、用。可作为电力变压器、仪用互感器、电子线路中的电源变压器等。3-2 变压器的主要组成部分是什么？各部分的作用是什么？解：变压器的主要组成部分是铁心和绕组。铁心是变压器的磁路，绕组是变压器的电路。3-3 变压器的铁心为什么要用硅钢片叠成？为什么要交错装叠？解：铁心作为变压器的磁路，应该是用导磁性能好的硅钢片叠成，交错装叠的目的是使各层磁路的接缝互相错开，以减小接缝处的气隙和磁路的磁阻，从而减小励磁电流，提高运行时的功率因数。3-4 一台三相变压器，已知SN=5600kVA,UIN/U2N=10kV/3.15kV,Yd11联结，试求：一次、二次绕组的额定相电流。解：3-5 变压器主磁通和漏磁通的性质和作用有什么不同？在等效电路中如何反映它们的作用？解：变压器主磁通通过铁心闭合，同时交链一次、二次绕组，并产生感应电动势1和2，如果二次绕组与负载接通，则在电动势作用下向负载输出电功率，所以主磁通起着传递能量的媒介作用；另有一小部分漏磁通主要由非磁性材料（空气或变压器油等）形成闭路，只与一种绕组交链，虽感应漏电动势，但不参与能量传递。在等效电路中， Xm是反映主磁通磁化能力的励磁电抗，rm 是反映主磁通交变时产生铁耗对应的励磁电阻；X1或X2是反映漏磁通对应的漏电抗。3-6 一台单相变压器，额定电压为220V/110V，如果不慎将低压
