華科大辜承林主編《電機(jī)學(xué)》課后習(xí)題答案_第1頁(yè)
華科大辜承林主編《電機(jī)學(xué)》課后習(xí)題答案_第2頁(yè)
華科大辜承林主編《電機(jī)學(xué)》課后習(xí)題答案_第3頁(yè)
華科大辜承林主編《電機(jī)學(xué)》課后習(xí)題答案_第4頁(yè)
華科大辜承林主編《電機(jī)學(xué)》課后習(xí)題答案_第5頁(yè)
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第 1 章 導(dǎo)論 機(jī)和變壓器的磁路常采用什么材料制成?這些材料各有哪些主要特性? 解: 磁路 : 硅鋼片 。 特點(diǎn) : 導(dǎo)磁率高 。 電路 : 紫銅線 。 特點(diǎn) : 導(dǎo)電性能好,電阻損耗小 . 電機(jī) : 熱 軋 硅鋼片 , 永磁材料 鐵氧體 稀土鈷 釹鐵硼 變壓器 : 冷軋硅鋼片 。 滯損耗和渦流損耗是什么原因引起的?它們的大小與哪些因素有關(guān)? 解: 磁滯損耗 : 鐵磁材料在交變磁場(chǎng)作用下反復(fù)磁化,磁疇會(huì)不停轉(zhuǎn)動(dòng) , 相互間產(chǎn)生摩擦 ,消耗能量 , 產(chǎn)生功率損耗 。 與磁場(chǎng)交變頻率 f, 磁通密度 B, 材料,體積 ,厚度 有關(guān) 。 渦流損耗 : 由電磁感應(yīng)定律 , 硅鋼片中有圍繞磁通呈渦旋狀的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流產(chǎn)生叫渦流 , 渦流在其流通路徑上的等效電阻中產(chǎn)生的損耗叫渦流損耗 。 與磁場(chǎng)交變頻率 f, 磁通密度,材料,體積,厚度有關(guān) 。 壓器電動(dòng)勢(shì)、運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原因有什么不同?其大小與哪些因素有關(guān)? 解: 變壓器電勢(shì) : 磁通隨時(shí)間變化而在線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 4 mE 。 運(yùn)動(dòng)電勢(shì) : 線圈與磁場(chǎng)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的 , 運(yùn)動(dòng)速度 v, 導(dǎo)體長(zhǎng)度 l,匝數(shù) N 有關(guān) 。 感系數(shù)的大小與哪些因素有關(guān)?有兩個(gè)匝數(shù)相等的線圈,一個(gè)繞在閉合鐵心上,一個(gè)繞在木質(zhì)材料上,哪一個(gè)自感系數(shù)大?哪一個(gè)自感系數(shù)是常數(shù)?哪一個(gè)自感系數(shù)是變數(shù),隨什么原因變化? 解: 自感電勢(shì) : 由于電流本身隨時(shí)間變化而在線圈內(nèi)感應(yīng)的電勢(shì)叫自感電勢(shì) 。 d 對(duì) 空心 線圈 :L 所以 自感 : 2 i i N Am l所以 , L 的大小與匝數(shù)平方 、 磁導(dǎo)率 、 磁路截面積 A、 磁路平均長(zhǎng)度 l 有關(guān) 。 閉合鐵心 0, 所以閉合鐵心的自感系數(shù)遠(yuǎn)大于木質(zhì)材料 。 因?yàn)?0 是常數(shù),所以木質(zhì)材料的自感系數(shù)是常數(shù) , 鐵心材料的自感系數(shù)是隨磁通密度而變化 。 圖 ,若一次繞組外加正弦電 壓 組電阻 流 ,問(wèn) ( 1)繞組內(nèi)為什么會(huì)感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)? ( 2)標(biāo)出磁通、一次繞組的自感電動(dòng)勢(shì)、二次繞組的互感電動(dòng)勢(shì)的正方向; ( 3)寫(xiě)出一次側(cè)電壓平衡方程式; ( 4)當(dāng)電流 加或減小時(shí),分別標(biāo)出兩側(cè)繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的實(shí)際方向。 解: (1) 電流 隨時(shí)間變化 , 由 生的磁通隨時(shí)間變化 , 由電磁 感應(yīng) 定律知 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) . (2) 磁通方向 : 右手螺旋定則 ,全 電流定律1 阻止線圈中磁鏈的變化 , 符合右手螺旋定則 : 四指指向電勢(shì)方向 , 拇指為磁通方向 。 (3) 1 1 1 1 (4) 加 , 如右圖 。 圖 ,如果電流 鐵心中建立的磁通是 ,二次繞組的匝數(shù)是2N,試求二次繞組內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值的計(jì)算公式,并寫(xiě)出感應(yīng)電動(dòng) 勢(shì)與磁通量關(guān)系的復(fù)數(shù)表示式。 解: (1)222 2 2 2222m m mE f N N N (2)2 2 29 0 0 . 7 0 7 9 0 N 一單匝矩形線圈與一無(wú)限長(zhǎng)導(dǎo)體在同一平面上,如圖 示,試分別求出下列條件下線圈內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì): ( 1)導(dǎo)體中通以直流電流 I,線圈以線速度 v 從左向右移動(dòng); ( 2)導(dǎo)體中通以電流 t,線圈不動(dòng); ( 3)導(dǎo)體中通以電流 t,線圈以線速度 v 從左向右移動(dòng)。 解: 關(guān)鍵求磁通 (1) a c v ta v t d x ( ) ( )ve b B a c v t B a v t v 00( ) ( ) 2 ( )IB a c v t H a c v ta c v t () 2 ( )a c v l H a c v t 同理 a+的 B 值 0 ( ) 02 ( )a v t a v a v t 00112 2 ( ) ( )()I b v b I v t a c v t a v t a c v (2) 只有變壓器電勢(shì) dT b B d x xH l N=1 2 ( )xH a c i 000 122 s i x a t 0 0 012 2 2s i n s i n l n ( ) s i n l b I b x d x t a x I t 02 l n c o sb (3) 運(yùn)動(dòng)電勢(shì) 0 s i ) ( )v c tv a v t a c v (把( 1)中的 I 用 ) 變壓器電勢(shì)變?yōu)椋?02 s i n l c v t Ib a c v tx a v ta v d t t 02 l n c o a c v tT d t a v 線圈中感應(yīng)電勢(shì)e e圖 示的磁路中,兩個(gè)線圈都接在直流電源上,已知1I、2I、1N、2N,回答下列問(wèn)題: ( 1)總磁動(dòng)勢(shì) F 是多少? ( 2)若2磁動(dòng)勢(shì) F 又是多少? ( 3)電流方向仍如圖所示,若在 a 、 b 出切開(kāi)形成一空氣隙 ,總磁動(dòng)勢(shì) F 是多少?此時(shí)鐵心磁壓降大還是空氣隙磁壓降大? ( 4)在鐵心截面積均勻和不計(jì)漏磁的情況下,比較( 3)中鐵心和氣隙中 B、 H 的大小。 ( 5)比較( 1)和( 3)中兩種情況下鐵心中的 B、 H 的大小。 (1) 1 1 2 2F N I N I有右手螺旋定則判斷可知,兩個(gè)磁勢(shì)產(chǎn)生的磁通方向相反。 (2) 1 1 2 2F N I N I( 3) 總的磁勢(shì)不變?nèi)詾? 1 2 2F N I N I磁壓降 心R 空氣隙00 雖然 1 但00氣隙的磁壓降大 ( 4)忽略漏磁 而截面積相等 0( 5) 第一種情況(1)大 (1) (3)理 (1) (3) 9 一個(gè)帶有氣隙的鐵心線圈(參考圖 ,若線圈電阻為 R,接到電壓為 U 的直流電源上,如果改變氣隙的大小,問(wèn)鐵心內(nèi)的磁通 和線圈中的電流 I 將如何變化?若線圈電阻可忽略不計(jì),但線圈接到電壓有效值為 U 的工頻交流電源上,如果改變氣隙大小,問(wèn)鐵心內(nèi)磁通和線圈中電流是否變化? 如氣隙 增大磁阻磁勢(shì)不變,則 減小 i e R i 在減小 0 i 增大 接在交流電源上,同上 直流電源: 0 i 不變 但 仍然減小。 1 10 一個(gè)有鐵心的線圈, 電阻為 2 。當(dāng)將其接入 110V 的交流電源時(shí),測(cè)得輸入功率為90W,電流為 試求此鐵心的鐵心損耗。 電功率平衡可知(或能量守恒),輸入的功率一部分消耗在線圈電阻上,一部分為鐵耗 229 0 2 . 5 2 7 7 . 5 I R w 入 1 11 對(duì)于圖 如果鐵心用 鋼片疊成,截面積 ,鐵心的平均長(zhǎng)度 ,空氣隙 繞組的匝數(shù)為 600 匝, 時(shí)所需的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)和勵(lì)磁電流。 磁密4 41 0 . 9 1 01 2 . 2 5 1 0 0 . 8 9 ( ) 查磁化曲線 2 9 9 ( )H m氣隙:570 . 8 9 7 . 0 8 5 9 9 1 0 ( )4 1 0 AH m 磁動(dòng)勢(shì) : l H = 532 9 9 0 . 4 7 . 0 8 5 9 9 1 0 0 . 5 1 0 =) F= I=F N=600=) 1 12 設(shè) 1 11 題的勵(lì)磁繞組的電阻為 120 ,接于 110V 的直流電源上,問(wèn)鐵心磁通是多少? 先求出磁勢(shì): 是直流電源 不變, 0 110120 1101206 0 0 5 5 0 ( )F N I A 然后根據(jù)誤差進(jìn)行迭代 設(shè) 41 2 . 5 6 1 0 則 1 ( ) T 3 8 3 ( )714 10H 71 4 1 0H 73 14 1 03 8 3 0 . 4 0 . 5 1 05 5 1 . 3 ( ) l F =很小, 假設(shè)正確 1 13 設(shè) 1 12 題的勵(lì)磁繞組的電阻可忽略不計(jì),接于 50正弦電壓 110V(有效值)上,問(wèn)鐵心磁通最大值是多少? E=110V 4 mE 41104 . 4 4 5 0 6 0 0 8 . 2 5 8 1 0 ( )m 1 14 圖 1直流磁路由 鋼片疊成,磁路各截面的凈面積相等,為23105.2 ,磁路平均長(zhǎng) , , (包括氣隙 ), 。己知空氣隙中的磁通量 ,又 030022 , 求另外兩支路中的1、2及11 334 . 6 1 03 2 . 5 1 0 1 . 8 4 ( ) 3 70 61 . 8 4 4 1 0 1 . 4 6 4 9 6 8 1 0 ( )B 1 4 6 0 0 ( )(查表得到的 ) 由右側(cè)回路可求: 2 2 2 2 3()l N I H l H =10300 (14600 610 210 ) =10300-(7300+70A 700 . 52 1 4 0 ( )A 2 0 ( )2 3 0 . 32 0 . 4 1 2 . 5 1 0 1 . 0 2 5 1 0 ( )B A W b 331 3 2 ( 4 . 6 1 . 0 2 5 ) 1 0 3 . 5 7 5 1 0 ( ) 11 1 . 4 3 ( ) 1 1 4 2 0 ( )1 1 1 2 2N I H l H l=1420 40(A) 第二章 直流電機(jī) 2 1 為什么直流發(fā)電機(jī)能發(fā)出直流電流?如果沒(méi)有換向器,電機(jī)能不能發(fā)出直流電流? 換向器與電刷共同把電樞導(dǎo)體中的交流電流,“換向”成直流電,如果沒(méi)有換向器,電機(jī)不能發(fā)出直流電。 2 2 試判斷下列情況下,電刷兩端電壓性質(zhì) ( 1)磁極固定,電刷與電樞同時(shí)旋轉(zhuǎn); ( 2)電樞固定,電刷與磁極同時(shí)旋轉(zhuǎn)。 (1)交流 電刷與電樞間相對(duì)靜止,電刷兩端的電壓性質(zhì)與電樞的相同。 ( 2)直流 電刷與磁極相對(duì)靜止,電刷總是引出某一極性下的電樞電壓,而電樞不動(dòng),磁場(chǎng)方向不變 是直流。 2 3 在直流發(fā)電機(jī)中,為了把交流電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)變成直流電壓而采用了換向器裝置;但在直流電動(dòng)機(jī)中,加在電刷兩端的電壓已是直流電壓,那么換向器有什么呢? 直流電動(dòng)機(jī)中,換向法把電刷兩端的直流電壓 轉(zhuǎn)換為電樞內(nèi)的交流電,以使電樞無(wú)論旋轉(zhuǎn)到 是 S 極下,都能產(chǎn)生同一方向的電磁轉(zhuǎn)矩 2 4 直流電機(jī)結(jié)構(gòu)的主要部件有哪幾個(gè)?它們是用什么材料制成的,為什么?這些部件的功能是什么? 有 7個(gè) 主磁極 換向極, 機(jī)座 電刷 電樞鐵心,電樞繞組,換向器 見(jiàn)備課筆記 2 5 從原理上看,直流電機(jī)電樞繞組可以只有一個(gè)線圈做成,單實(shí)際的直流電機(jī)用很多線圈串聯(lián)組成,為什么?是不是線圈愈多愈好? 一個(gè)線圈產(chǎn)生的直流脈動(dòng)太大,且感應(yīng)電勢(shì)或電磁力太小,線圈愈多,脈動(dòng)愈小,但線圈也不能太多,因?yàn)殡?樞鐵心表面不能開(kāi)太多的槽,線圈太多,無(wú)處嵌放 。 2 6 何謂主磁通?何謂漏磁通?漏磁通的大小與哪些因素有關(guān)? 主磁通: 從主極鐵心經(jīng)氣隙,電樞,再經(jīng)過(guò)相鄰主極下的氣隙和主極鐵心,最后經(jīng)定子繞組磁軛閉合,同時(shí)交鏈勵(lì)磁繞組和電樞繞組,在電樞中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。 漏磁通: 有一小部分不穿過(guò)氣隙進(jìn)入電樞,而是經(jīng)主極間的空氣隙釘子磁軛閉合,不參與機(jī)電能量轉(zhuǎn)換,與飽和系數(shù)有關(guān)。 2 7 什么是直流電機(jī)的磁化曲線?為什么電機(jī)的額定 工作點(diǎn)一般設(shè)計(jì)在磁化曲線開(kāi)始彎曲的所謂“膝點(diǎn)”附近? 磁化曲線:00()0設(shè)計(jì)在低于“膝點(diǎn)”,則沒(méi)有充分利用鐵磁材料,即 同樣的磁勢(shì)產(chǎn)生較小的磁通0,如交于“膝點(diǎn)”,則磁路飽和,浪費(fèi)磁勢(shì),即使有較大的0F,若磁通0基本不變了,而我的需要是0(根據(jù) E 和在膝點(diǎn)附近好處:材料利用較充分可調(diào)性好穩(wěn)定性較好。 電機(jī)額定點(diǎn)選在不飽和段有兩個(gè)缺點(diǎn):材料利用不充分磁場(chǎng)容易受到勵(lì)磁電流的干擾而不易穩(wěn)定。 選在飽和點(diǎn)有三個(gè)缺點(diǎn):勵(lì)磁功率大增磁場(chǎng)調(diào)節(jié)困難電樞反應(yīng)敏感 2 8 為什么直流電機(jī)的電樞繞組必須是閉合繞組? 直流電機(jī)電樞繞組是閉合的,為 了換向的需要,如果不閉合,換向器旋轉(zhuǎn),電刷不動(dòng),無(wú)法保證正常換向。 2 9 何謂電樞上的幾何中性線?何謂換向器上的幾何中性線?換向器上的幾何中性線由 什么決定?它在實(shí)際電機(jī)中的位置在何處? 電樞上幾何中性線:相臨兩點(diǎn)極間的中性線 換向器上幾何中性線:電動(dòng)勢(shì)為零的元件所接兩換向片間的中心線 由元件結(jié)構(gòu)決定,不對(duì)稱(chēng)元件:與電樞上的幾何中性線重合。對(duì)稱(chēng)元件:與極軸軸線重合。 實(shí)際電機(jī)中。 2 10 單疊繞組與單波繞組在繞法上、節(jié)距上、并聯(lián)支路數(shù)上的主要區(qū)別是什么? 繞法上: 單 疊:任意兩個(gè)串聯(lián)元件都是后一個(gè)疊在前一個(gè)上面 1單波:相臨兩串聯(lián)元件對(duì)應(yīng)邊的距離約為 2 形成波浪型 節(jié)距上:1 2 1y (單疊) 111y y yd 并聯(lián)支路數(shù) 2a=2p(單疊 ) 2a=z(單波 ) 2 11 直流發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與哪些因素有關(guān)?若一臺(tái)直流發(fā)電機(jī)的額定空載電動(dòng)勢(shì)是230V,試問(wèn)在下列情況下電動(dòng)勢(shì)的變化如何? ( 1)磁通減少 10%; ( 2)勵(lì)磁電流減少 10%; ( 3)磁通不變,速度增加 20%; ( 4)磁通減少 10%,同時(shí)速度增加 20%。 直發(fā):60 n n ( 1) 減少 10,則 即 10 n 0 . 9 0 . 9 2 3 0 2 0 7 ( )E E V ( 2)勵(lì)磁電流減少 10,如果飽和,則 不變, E 也不變,如沒(méi)有飽和,則 也減少10, E =207(V) 207E230V (3) 1 . 2 2 7 6 ( )E E V (4) 0 . 9 1 . 2 0 . 9 1 . 2 2 3 0 2 4 8 . 4 ( ) 2 12 一臺(tái) 4極單疊繞組的直流電機(jī),問(wèn): ( 1)如果取出相鄰的兩組電刷,只用剩下的另外兩組電刷是否可以?對(duì)電機(jī)的性能有何影響?端電壓有何變化?此時(shí)發(fā)電機(jī)能供給多 大的負(fù)載(用額定功率的百分比表 示)? ( 2)如有一元件斷線,電刷間的電壓有何變化?此時(shí)發(fā)電機(jī)能供給多大的負(fù)載? ( 3)若只用相對(duì)的兩組電刷是否能夠運(yùn)行? ( 4)若有一極失磁,將會(huì)產(chǎn)生什么后果? (1)取出相臨的兩組電刷,電機(jī)能夠工作,此時(shí),電樞感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不受影響,但電機(jī)容量會(huì)減?。辉O(shè)原來(lái)每條支路電流為 I, 4 條支路總電流為 4I,現(xiàn)在兩條支路并聯(lián),一條支路電阻為另一條支路的 3 倍,因此兩條并聯(lián)總電流為 I+13I= 43I,現(xiàn)在電流與原來(lái)電流之比為 43 I: 4I=13 ,因此容量減為原來(lái)容量的 13 (2)只有一個(gè)元件斷線時(shí),電動(dòng)勢(shì)不受影響,元件斷線的那條支路為零,因此現(xiàn)在相當(dāng)于三條支路并聯(lián),總電流為原來(lái)的 34(3)若只用相對(duì)的兩組電刷,由于兩路電刷間的電壓為零,所以電機(jī)無(wú)法運(yùn)行。 (4)單疊:由 于電刷不動(dòng),若有一磁極失磁,則有一條支路無(wú)電勢(shì), 電刷間無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生環(huán)流,電機(jī)不能運(yùn)行。 2 13 如果是單波繞組,問(wèn) 2 12 題的結(jié)果如何? (1)只用相鄰兩只電刷,電機(jī)能工作,對(duì)感應(yīng)電勢(shì)和電機(jī)容量均無(wú)影響,僅取一只電刷時(shí),因仍是兩條支路并聯(lián),所以電機(jī)還能工作,對(duì)電動(dòng)勢(shì)和電機(jī)容量均無(wú)影響。 (2)一個(gè) 元件斷線,對(duì)電動(dòng)勢(shì)無(wú)影響,由于僅剩下一條支路有電流,電流為原來(lái)的 12,容量減為原來(lái)的 12(3)只用相對(duì)的兩只電刷時(shí),由于兩只電刷為等電位,電壓為零,因此電機(jī)無(wú)法運(yùn)行。 (4)單波失去一個(gè)磁極,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)減小 12,容量減小 12且內(nèi)部產(chǎn)生環(huán)流。 2 14 何謂電樞反應(yīng)?電樞反應(yīng)對(duì)氣隙磁場(chǎng)有何影響?直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)的電樞反應(yīng)有哪些共同點(diǎn)?又有哪些主要區(qū)別? 電樞反應(yīng):電樞磁場(chǎng)對(duì)勵(lì)磁磁場(chǎng)的作用 交軸電樞反應(yīng)影響:物理中性線偏 離幾何中性線 發(fā)生疇變 計(jì)及飽和時(shí),交軸有去磁作用, 直軸可能去磁,也可能增磁。 使支路中各元件上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不均。 發(fā)電機(jī):物理中性線順電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向移過(guò)一個(gè)不大的 角 電動(dòng)機(jī):物理中性線逆 電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向移過(guò)一個(gè)不大的 角 直軸電樞反應(yīng)影響:電動(dòng)機(jī):電刷順電樞轉(zhuǎn)向偏移,助磁,反之去磁 2 15 直流電機(jī)空載和負(fù)責(zé)運(yùn)行時(shí),氣隙磁場(chǎng)各由什么磁動(dòng)勢(shì)建立?負(fù)載時(shí)電樞回路中的電動(dòng)勢(shì)應(yīng)由什么樣的磁通進(jìn)行計(jì)算? 空載: B僅由勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì) 2 2 N負(fù)載:由 2x 共同建立: 0 每極合成磁通計(jì)算,即負(fù)載磁通計(jì)算,負(fù)載時(shí),導(dǎo)體切割的是負(fù)載磁通(即合成磁通) 2 16 一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī),磁路是飽和的,當(dāng)電機(jī)帶負(fù)載以后,電刷逆著電樞旋轉(zhuǎn)方向移動(dòng)了一個(gè)角度,試問(wèn)此時(shí)電樞反應(yīng)對(duì)氣隙磁場(chǎng)有什么影響? 電動(dòng)機(jī)電刷逆電樞轉(zhuǎn)向移動(dòng),直軸電樞反應(yīng)去磁,交軸電樞反應(yīng)總是去磁的 2 17 直流電機(jī)有哪幾種勵(lì)磁方式?分別對(duì)不同勵(lì)磁方式的發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)列出電流 I 、aI、 四種勵(lì)磁方式:他勵(lì),并勵(lì),串勵(lì),復(fù)勵(lì) 電動(dòng)機(jī):他勵(lì):并勵(lì): I串勵(lì): I復(fù)勵(lì): a f I I 短復(fù)勵(lì) I長(zhǎng)復(fù)勵(lì) 發(fā)電機(jī):他勵(lì):勵(lì): I串勵(lì): I復(fù)勵(lì): a f I I 短復(fù)勵(lì) 2 18 如何判別直流電機(jī)是運(yùn)行于發(fā)電機(jī)狀態(tài)還是運(yùn)行于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)?它 們的n 、 E 、U 、 方向有何不同?能量轉(zhuǎn)換關(guān)系如何? 如所受電磁力的方向與電樞轉(zhuǎn)向相同即為電動(dòng)機(jī)狀態(tài),反之為發(fā)電機(jī)狀態(tài)。 電動(dòng)機(jī):n 方向相同,是驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩, 方向相反,是反電 動(dòng)勢(shì),a a T只有輸入電能,克服反電勢(shì),才能產(chǎn)生電樞電流,進(jìn)而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。 發(fā)電機(jī):n 方向相反,是阻力轉(zhuǎn)矩, E 與 U 方向相同,出電功率,為克服阻力轉(zhuǎn)矩?cái)噍斎霗C(jī)械能,才能維持發(fā)電機(jī)以轉(zhuǎn) n 旋轉(zhuǎn),發(fā)出電能。 2 19 為什么電機(jī)的效率隨輸出功率不同而變化?負(fù)載時(shí)直流電機(jī)中有哪些損耗?是什么原因引起的?為什么鐵耗和機(jī)械損耗可看成是不變損耗? 電機(jī)銅耗隨輸出功率變化,所以效率隨輸出功率變化,負(fù)載時(shí)有:銅耗,鐵耗,機(jī)械損耗。 銅耗:電樞繞組銅耗和勵(lì)磁繞組銅耗。 2變磁場(chǎng)引起渦流損耗和磁滯損耗 機(jī)械能:抽水,電刷摩擦損耗 鐵耗和機(jī)械耗和附加損耗與負(fù)載電流無(wú)關(guān) 認(rèn)為是不變損耗 2 20 直流發(fā)電機(jī)中電樞繞組元件內(nèi)的電動(dòng)勢(shì)和電流是交流的還是直流的?若是交流的,為什么計(jì)算穩(wěn)態(tài)電動(dòng)勢(shì)時(shí)不考慮元件的電感? 都是交流的 通過(guò)電刷引出的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是直流,不考慮元件電感 2 21 他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)由空載到額定負(fù)載,端電壓為什么會(huì)下降?并勵(lì)發(fā)電機(jī)與他勵(lì)發(fā)電機(jī)相比,哪一個(gè)的電壓變化率 大? 空載時(shí):他勵(lì)發(fā)電機(jī)端電壓 U=E=載時(shí): I R電壓下降 并勵(lì)下降大,隨著電壓下降, 減小, 電壓更加下降 2 22 若把直流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速升高 20%,問(wèn)在他勵(lì)方式下運(yùn)行和并勵(lì)方式下運(yùn)行時(shí),哪一種運(yùn)行方式下空載電壓升高的較多? 空載電壓0 C n 他勵(lì)時(shí), n 升 20, E 升 20 并勵(lì)時(shí), 增加, E除 也增大, 并勵(lì)時(shí),空載電壓升較多。 2 23 并勵(lì)發(fā)電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)能自勵(lì),反轉(zhuǎn)時(shí)還能自勵(lì)嗎? 2 24 要想改變并勵(lì)電動(dòng)機(jī)、串勵(lì)電動(dòng)機(jī)及復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向,應(yīng)該怎樣處理? 2 25 并勵(lì)電動(dòng)機(jī)正在運(yùn)行時(shí)勵(lì)磁繞組突然斷開(kāi), 試問(wèn)在電機(jī)有剩磁或沒(méi)有剩磁的情況下有什么后果?若起動(dòng)時(shí)就斷了線又有何后果? 2 26 一臺(tái)正在運(yùn)行的并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī),轉(zhuǎn)速為 1450r/將它停下來(lái),用改變勵(lì)磁繞組的極性來(lái)改變轉(zhuǎn)向后(其它均未變),當(dāng)電樞電流的大小與正轉(zhuǎn)時(shí)相同時(shí),發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速為1500r/問(wèn)這可能是什么原因引起的? 2 27 對(duì)于一臺(tái)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī),如果電源電壓和勵(lì)磁電流保持不變,制動(dòng)轉(zhuǎn)矩為恒定值。試分析在電樞回路串入電阻電動(dòng)機(jī)的電樞電流、轉(zhuǎn)速、輸入功率、銅耗、鐵耗及效率有 何影響?為什么? 2 28 電磁換向理論是在什么基礎(chǔ)上分析問(wèn)題的?主要結(jié)論是什么?在研究真實(shí)換向過(guò)程應(yīng)如何補(bǔ)充修正? 2 29 換向元件在換向過(guò)程中可能出現(xiàn)哪些電動(dòng)勢(shì)?是什么原因引起的?它們對(duì)換向各有什么影響? 2 30 換向極的作用是什么?它裝在哪里?它的繞組怎么連接?如果將已調(diào)整好換向極的直流電機(jī)的換向極繞組的極性接反,那么運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象? 2 31 一臺(tái)直流電機(jī),輕載運(yùn)行時(shí)換向良好,當(dāng)帶上額定負(fù)載時(shí),后刷邊出現(xiàn)火花。問(wèn)應(yīng)如何調(diào)整換向極下氣隙或換向極繞組的匝數(shù),才能改善換向? 2 32 接在電網(wǎng)上運(yùn)行的并勵(lì)電動(dòng)機(jī),如用改變電樞端的極性來(lái)改變旋轉(zhuǎn)方向,換向極繞組不改換,換向情況有沒(méi)有變化? 2 33 小容量 2 極直流電機(jī),只裝了一個(gè)換向極,是否會(huì)造成一電刷換向好另一電刷換向不好? 2 34 沒(méi)有換向極的直流電動(dòng)機(jī)往往標(biāo)明旋轉(zhuǎn)方向,如果旋轉(zhuǎn) 方向反了會(huì)出現(xiàn)什么后果?如果將這臺(tái)電動(dòng)機(jī)改為發(fā)電機(jī)運(yùn)行,又不改動(dòng)電刷位置,問(wèn)它的旋轉(zhuǎn)方向是否與原來(lái)所標(biāo)明的方向一樣? 2 35 環(huán)火是怎樣引起的?補(bǔ)償繞組的作用是什么?安置在哪里?如何連接? 2 36 選擇電刷時(shí)應(yīng)考慮哪些因素?如果一臺(tái)直流電機(jī),原來(lái)采用碳 定負(fù)載時(shí)換向良好。后因電刷磨壞,改換成銅 定負(fù)載時(shí)電刷下火花很大,這是為什么? 2 44 電機(jī)的冷卻方式和通風(fēng)系統(tǒng)有哪些種類(lèi)?一臺(tái)已制成的電機(jī)被加強(qiáng)冷卻后,容量可否提高? 2 45 已知某直流電動(dòng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù)如下:額定功率 5,額定電壓 20,額定轉(zhuǎn)速 500 ,額定效率 %。試求該電機(jī)的額定電流。 解: 375000 0 . 8 8 51 8 4 . 7 5 1 0N A) 2 46 已知直流發(fā)電機(jī)的額定功率 40,額定電壓 60,額定轉(zhuǎn)速 00 ,試求電機(jī)的額定電流。 2 47 一臺(tái)直流發(fā)電機(jī)的數(shù)據(jù): 62 p ,總導(dǎo)體數(shù) 780聯(lián)支路數(shù) 62 a ,運(yùn)行角速度是 40 ,每極磁通 。試計(jì)算 ( 1)發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì); ( 2)當(dāng)轉(zhuǎn)速 00 ,但磁通不變時(shí)發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì); ( 3)當(dāng)磁通變?yōu)?mi n/9 0 0,0 4 3 5.0 時(shí)發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 解 : (1) 3 7 8 06 0 6 0 3 13 602 n C =13 60 402 =2)E=13 900=3)E=13 900=509V 2 48 一臺(tái) 4 極、 230V、 70 r 的他勵(lì)直流發(fā)電機(jī),如果每極的合成磁通等于空載額定轉(zhuǎn)速下具有額定電壓時(shí)每極的磁通,試求當(dāng)電機(jī)輸出額定電流時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩。 解: 38 2 1 0230 3 5 6 . 5 2 ( ) 60 n U 2 m T N I I 260 60 3 0 3 5 6 . 5 2 2 3 02 2 9 7 0 8 0 7 . 7N m 2 50 試計(jì)算下列繞組的節(jié)距1y,2y, y 和制繞組展開(kāi)圖,安放主極及電刷,求并聯(lián)支路對(duì)數(shù)。 ( 1)右行短距單疊繞組: 42 p , 22 ( 2)右行整距單疊繞組: 42 p , 20 ( 3)左行單波繞組: 42 p , 19 ( 4)左行單波繞組: 42 p , 21 2 51 一臺(tái)直流發(fā)電機(jī), 42 p , 22 a , 21S ,每元件匝數(shù) 3 、 500 時(shí)試求正負(fù)刷間的電動(dòng)勢(shì)。 解: 2 2 2 1 3 1 2 6 S 2 12660 60 1 = 2=8 . 42 1 . 8 2 5 1 0 1 5 0 0 1 1 5 n V 2 52 一臺(tái)直流發(fā)電機(jī) 82 p ,當(dāng) 00 ,每極磁通 時(shí),30 ,試求: ( 1)若為單疊繞組,則電樞繞組應(yīng)有多少導(dǎo)體? ( 2)若為單波繞組,則電樞繞組應(yīng)有多少導(dǎo)體? 解: (1) n32304 1 0 6 0 0 9 5 . 8 3EE 60單疊 a=4 6 0 6 0 44 9 5 . 8 3 5 7 5 0 根 (2)單波: a=1 6 0 14 9 5 . 8 3 1 4 3 8 根 2 53 一臺(tái)直流電機(jī), 42 p , 120S ,每元件電阻為 當(dāng)轉(zhuǎn)速 000 時(shí),每元件的平 均電動(dòng)勢(shì)為 10V。問(wèn)當(dāng)電樞繞組為單疊或單波時(shí),電樞端的電壓和電樞繞組的電阻 解:?jiǎn)委B繞組:每支路元件數(shù): 1204 30電刷端電壓 U=30 10=300V 電樞繞組電阻 0 04 1 單波繞組:每支路元件數(shù): 1202 60 電刷端電壓: U=10 60=600V 電樞繞組電阻:0 02 6 2 54 一臺(tái) 2 極發(fā)電機(jī),空載時(shí)每極磁通為 每極勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)為 3000A?,F(xiàn)設(shè)電樞圓周上共有電流 8400A 并作均勻分布,已知電樞外徑為 電刷自幾何中性線前移20 機(jī)械角度,試求: ( 1)每極的交軸電樞磁動(dòng)勢(shì)和直軸電樞磁動(dòng)勢(shì)各為多少? ( 2)當(dāng)略去交軸電樞反應(yīng)的去磁作用和假定磁路不飽和時(shí),試求 每極的凈有磁動(dòng)勢(shì)及每極下的合成磁通。 2 55 有一直流發(fā)電機(jī), 42 p , 95S ,每個(gè)元件的串聯(lián)匝數(shù) 3 36 , 1a ,電刷在幾何中性線上,試計(jì)算額定負(fù)載時(shí)的線負(fù)荷 A 及交軸電樞磁動(dòng)勢(shì) 2 56 一臺(tái)并勵(lì)直流發(fā)電機(jī), 6, 30, 60 , 42 p ,單波繞組,電樞導(dǎo)體總數(shù) 444定勵(lì)磁電流 空載額定電壓時(shí)的磁通 。電刷安放在幾何中性線上,忽略交軸電樞反應(yīng)的去磁作用,試求額定負(fù)載時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩及電磁功率。 解: 2 4 4 42 2 1 1 4 1 . 4 I32 6 1 0230 1 1 3 . 0 4 3 ( ) 1 4 1 . 4 0 . 0 1 7 4 1 1 5 . 6 4 2 8 4 . 5 ( ) m 1 1 3 . 0 4 3 2 . 5 9 2 1 1 5 . 6 4 ( )a N f I A 2 2 9 6 06 0 6 0 1 0 0 . 4 8n r a d s 2 8 4 . 5 1 0 0 . 4 8 2 8 . 5 9e m e k W 2 57 一臺(tái)并勵(lì)直流發(fā)電機(jī), 9, 30, 450 ,電樞電路各繞組總電阻 2 ,勵(lì)磁繞組每極匝數(shù) 880勵(lì)磁繞組電阻 轉(zhuǎn)速為 450 r 時(shí),測(cè)得電機(jī)的空載特性如下表: 44 104 160 210 230 248 276 A 0 37 0 91 1 45 2 00 2 23 2 51 3 35 試求:( 1)欲使空載產(chǎn)生額定電壓,勵(lì)磁回路應(yīng)串入多大電阻? ( 2)電機(jī)的電壓調(diào)整率 U ; ( 3)在額定運(yùn)行情況下電樞 反應(yīng)的等效去磁磁動(dòng)勢(shì) 2 59 一臺(tái) 4 極并勵(lì)電動(dòng)機(jī), 4, 20, 2 ,主極繞組每極 2800 匝,總勵(lì)磁電阻 248機(jī)在 800 r 時(shí)的空載特性如下: A 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 75 110 140 168 188 204 218 231 240 當(dāng)額定負(fù)載時(shí),電樞電流為 76A,此時(shí)電樞反應(yīng)的去磁磁動(dòng)勢(shì)用并勵(lì)繞組的電流表示時(shí)為 試求: ( 1)額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速; ( 2)若在此電機(jī)中的每個(gè)主極裝設(shè) 的串勵(lì)繞組(積復(fù)勵(lì)或差復(fù)勵(lì)兩種情況),這時(shí)電樞電路的總電阻 求額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速。 2 60 兩臺(tái)完全相同的并勵(lì) 直流電機(jī),機(jī)械上用同一軸聯(lián)在一起,并聯(lián)于 230V 的電網(wǎng)上運(yùn)行,軸上不帶其它負(fù)載。在 000 r 時(shí)空載特性如下: A 1 3 1 4 186 7 195 9 現(xiàn)在,電機(jī)甲的勵(lì)磁電流為 電機(jī)乙的為 轉(zhuǎn)速為 200 r ,電樞回路總電阻(包括電刷接觸電阻)均為 若忽略電樞反應(yīng)的影響,試問(wèn): ( 1)哪一臺(tái)是發(fā)電機(jī)?哪一臺(tái)為電動(dòng)機(jī)? ( 2)總的機(jī)械損耗和鐵耗是多少 ( 3)只調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流能否改變兩機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)(保持轉(zhuǎn)速不變)? ( 4)是否可以在 200 r 時(shí)兩臺(tái)電機(jī)都從電網(wǎng)吸取功率或向電網(wǎng)送出功率? 解: (1)甲臺(tái)電機(jī)在乙臺(tái)電機(jī) 在甲臺(tái)電機(jī)在120010001 9 5 . 9 2 3 5 ( ) 甲(00E ) 乙臺(tái)電機(jī)在 120010001 8 6 . 7 2 2 4 ( ) 乙 230V 230V 甲為發(fā)電機(jī),乙為電動(dòng)機(jī)。 (2)電動(dòng)機(jī):2e m n o m P發(fā)電機(jī):2 o G e m P兩臺(tái)電機(jī)總的機(jī)械耗和鐵耗為: o m o G e m M e m P P 電動(dòng)機(jī):2 3 0 2 2 40 . 1 6 0 ( ) 2 2 4 6 0 1 3 4 4 0 ( )e m M M a I W 發(fā)電機(jī): 2 3 5 2 2 00 . 1 5 0 ( )G 2 3 5 5 0 1 1 7 5 0 ( )e m G G a I W 總的機(jī)械耗和鐵耗: 1 3 4 4 0 1 1 7 5 0 1 6 9 0 ( )e m o e m W (3)要改變兩臺(tái)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)并保持轉(zhuǎn)速不變,應(yīng)減小甲臺(tái)電機(jī)的勵(lì)磁電流,同時(shí)增加乙臺(tái) 電機(jī)的勵(lì)磁電流,當(dāng)兩臺(tái)電機(jī)的勵(lì)磁電流相同時(shí),兩臺(tái)電機(jī)都是電動(dòng)機(jī),最后乙為發(fā)電機(jī),甲為電動(dòng)機(jī)。 (4)都可以通過(guò)從電網(wǎng)吸收電功率成為電動(dòng)機(jī),但不能都成為發(fā)電機(jī),因?yàn)闆](méi)有原動(dòng)機(jī),即沒(méi)有輸入機(jī)械能,無(wú)法輸出電能。 2 61 一直流電機(jī)并聯(lián)于 20 電網(wǎng)上運(yùn)行,已知 1a , 2p , 398500 , ,電樞回路總電阻(包括電刷接觸電阻) , e 276 , Wp 79 ,雜散損耗 %Pp ,試問(wèn):此直流電機(jī)是發(fā)電機(jī)還 是電動(dòng)機(jī)運(yùn)行?計(jì)算電磁轉(zhuǎn)矩 解:( 1)60 n n = 2 3 9 86 0 1 0 . 0 1 0 3 1 5 0 0 =205( V) 220V 總電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。 ( 2) 2 2 0 2 0 50 . 1 7 8 8 . 2 4 ( ) 2 3 9 82 2 1 0 . 0 1 0 3 8 8 . 2 4 1 1 5 . 1 5 ( )m T a I I N m ( 3) I=) 1 2 2 0 9 0 . 0 7 1 9 8 1 5 . 4 ( )P U I W 2 M F e m e c a P P P = ()a F e m e c a P P P = 205 ) 21 100 = 100 =者: 228 8 . 2 4 0 . 1 7 1 3 2 3 . 6 7 ( )c u a a R W 1 . 8 3 2 2 0 4 0 2 . 6 ( )c u f U W ) 21 1 9 8 1 5 . 4 c u a c u f F e m e c a P P P P P P = ) 2 62 一臺(tái) 220V 的并勵(lì)電動(dòng)機(jī),額定效率 %,電樞回路的 總電阻(包括電刷接觸電阻) 勵(lì)回路電阻 44欲使起動(dòng)電流限制為額定電流的 ,試求起動(dòng)變阻器電阻應(yīng)為多少?若起動(dòng)時(shí)不接起動(dòng)電阻則起動(dòng)電流為額定電流的多少倍? 2 63 一臺(tái)并勵(lì)電動(dòng)機(jī), 10, 8, 470 , 138 包括電刷接觸電阻)。在額定負(fù)載時(shí)突然在電樞回路中串入阻,若不計(jì)電樞回路中的電感和略去電樞反應(yīng)的影響,試計(jì)算此瞬間的下列項(xiàng)目: ( 1)電樞反電動(dòng)勢(shì); ( 2)電樞電流; ( 3)電磁轉(zhuǎn)矩; ( 4)若總制動(dòng)轉(zhuǎn)矩不變,求達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的轉(zhuǎn)速。 (1) 110138 0 . 7 9 7 ( )f f 5 8 0 . 7 9 7 5 7 . 2 ( )a N N I A 1 1 0 5 7 . 2 0 . 1 5 1 0 1 . 4 2 ( )N N a N I R V 在電樞串入電阻的瞬間, 和 n 不變, 電動(dòng)勢(shì)不變 1 0 1 ( ) 不變,由于慣性, n 不變(加講串電阻調(diào)速過(guò)程) (2) 1 1 0 1 0 1 . 4 20 . 1 5 0 . 5 1 3 . 2 ( ) (3) e m E a ae m E a I I I m e m 9 . 5 5e m E I 或者:變 1 0 1 . 414709 . 5 5 9 . 5 5 9 . 5 5 1 3 . 2 8 . 7 ( )m E a I I N m (4) 總制動(dòng)轉(zhuǎn)矩不變, 電樞電流 5 7 )變 ( ) 1 1 0 5 7 . 2 ( 0 . 1 5 0 . 5 ) 7 2 . 8 2 ( ) I R R V 7 2 . 8 2 m i 1 . 4 21 4 7 0 1 0 5 5 . 5 ( )NE 2 64 并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的 6, 40, 55, , 00 。已知電樞電阻為 試求: ( 1)電動(dòng)機(jī)的額定輸出轉(zhuǎn)矩; ( 2)在額定電流時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩; ( 3)電機(jī)的 空載轉(zhuǎn)速; ( 4)在總制動(dòng)轉(zhuǎn)矩不變的情況下,當(dāng)電樞回路串入 阻后的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速 . 解: (1) 32 9 6 1 0 6 02 2 5 0 0 1 8 3 3 . 5 ( ) m (2) 4 4 0 2 5 0 0 . 0 7 8 4 2 0 . 5 ( )a N a I R V 4 2 0 . 5 2 5 0 6 02 5 0 0 2 0 0 7 . 7 4 ( )e m a N a m 2 5 5 5 2 5 0 ( )a N N I A (3) 4 2 0 . 5 m i . 8 4 1 5 2 3 . 2 ( )re 空載轉(zhuǎn)速4 4 0 5 0 0 m i 2 0 . 5 5 2 3 . 2 ( )eU (4)總制動(dòng)轉(zhuǎn)矩不 變,250 A ( ) 4

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