第一部分直流电机
一、填空题
1．确定感应电势的方向用___________定则,确定电磁力的方向用_____________定则,确定电流产生磁通的方向用______________定则.
2.直流电机电枢绕组元件流过的电流是___________电流,流过正负电刷的电流是_________电流.
3.直流发电机中电枢绕组产生的电磁转矩是____________性质的转矩,直流电动机电枢绕组电势的方向与电枢电流的方向________________.
4 .直流电机单叠绕组的并联支路对数A=______,单叠绕组的并联支路对数
A=______,
电压较高、电流较小的直流发电机应采用____________绕组.
5.直流电机每极磁通Φ的大小与_______________和___________________有关.
6.一台直流电机绕组元件数不变,仅将单波绕组改为单叠绕组时,电磁转矩T将____________.
7. 直流电机的_____________损耗等于______________损耗时效率最高.
8. 并励直流发电机的外特性是指___________________________________,外特性下降的原因有_______________________和________________________.
9.产生换向火花的原因有
______________________,____________________________和
______________________________.
10.改善换向的有效方法是设置______________________,防止环火的有效方法是设置_____________________.
11.并励直流发电机自励建压的条件有三个,它们是
___________________,_________________________和
_______________________.
12. 直流电机的U＞Ea时运行于______________________状态,U＜Ea时运行在_________________状态.
13. 直流电机电枢绕组的电势指___________________的电势,其大小与
____________和______________________成正比.
14. 一台它励直流发电机的空载电势为230V,当磁通减小10%,同时将转速增加15%,电势的大小将为_____________V.
15. 一台并励直流发电机运行时的E＞U说明这台电机运行在_____________状态,此时电机的电流I、Ia和IF之间的关系时____________________.
16直流电机运行时电磁转矩的大小与__________________和_______________成正比.
17.直流电动机的电压为额定值,电流小于额定值时的运行状态称为__________运行,电流超过额定值时的运行状态称为______________运行.
18. 直流电动机的额定功率是指_______________________________________.
19. 直流电机空载时气隙磁密分布波形为______________波,电枢磁势分布的波形为____________波,电枢磁场空间分布波形为_______________波.
20. 单叠绕组的联接规律是
_________________________________________________,一6极直流电机采用单叠绕组时的并联支路对数A=_________.
21. 直流电动机的不变损耗包括_____________,_______________和
________________,直流电动机的可变损耗为____________________.
22. 直流电动机换向极的极性应与顺电枢旋转方向下一个主磁极的极性相
___________.
23. 直流电机空载时气隙磁场是由________________________建立,负载时气隙磁场是由______________________________建立.
24.使他励直流发电机的外特性向下倾斜的原因有
______________________________和_______________________________.
25. 直流电机换向极的作用是____________________________________,其极性必须保持换向极磁势与电枢磁势的方向相________________.
26. 直流电机电刷放在几何中性线上,磁路处于饱和状态时,电枢反应的影响为(1)____________________________,(2)__________________________________ __.
27.转矩折算的原则是____________________________________,飞轮转矩折算的原则是
?? ______________________________________.
28. 他励直流电动机的机械特性方程式为___________________________.
29.按静负载转矩的大小随转速变化的规律分类,静负载可以分为
___________________,____________________和______________________三类.
30.位能性负载的机械特性位于_____________象限,反抗性负载的机械特性位于________________象限.
31. 他励直流电动机恒转矩调速的方法有
____________________________________,恒功率调速方法有
__________________________.
32.制动状态的特征是___________________________________________,制动的作用是__________________________________________________.
33. 直流电动机能耗制动的作用为
___________________________________________和
______________________________________.
34. 他励直流电动机的励磁和负载转矩不变时,如降低电枢电压,则电枢电流将_________,电磁转矩将__________________,转速将__________________,输入功率将_________________,输出功率将__________________.
35. 他励直流电动机高速下放重物,应用_______________制动,低速下放重物,应用____________________和___________________制动.
36. 他励直流电动机带负载运行时,若增大负载转矩,电动机的转速将
________________.
37.欲改变直流电动机的转向,可以
____________________________________________或
___________________________________________.
38.并励直流电动机运行时,如果增大电枢回路电阻,电动机的转速将
________________,如果增大励磁回路的电阻,电动机的转速将
_________________________.
39. 并励直流电动机,负载转矩保持不变,如将励磁回路的调节电阻增大,则稳定运行后的转速将________________,电枢电流将_________________,如只将电枢电路中的调节电阻增大,则转速将________________,电枢电流将
__________________.
40. 他励直流电动机带额定负载转矩运行时,如果降低电源电压,则此电动机的转速将_____________,电枢电流将_________________.
41. 他励直流电动机带额定负载转矩运行时,如果增大电枢回路串接的电阻, 则此电动机的转速将_____________,电枢电流将_________________.输入功率将_________________,输出功率将__________________.
42. 他励直流电动机带位能性负载额定运行时,若要实现匀速下放重物,可采用以下三种方法实现,即
(1)____________,(2)___________________,(3)_____________________,其中消耗能量最多的方法是______________________.
43. 他励直流电动机带额定负载转矩运行时,若要将转速调低,可用的方法
是:(1)________________________,(2)___________________________,若要将转速调高,则可用的方法是_________________________.
44. 他励直流电动机调速的技术指标主要有
(1)_______________,(2)_______________,
??? (3)____________________________.
45. 他励直流电动机稳定运行时,电磁转矩的大小由____________决定,电枢电流的大小由________________决定.
二、选择题
1．1.一台他励直流电动机：UN=110V,2P=4,单叠绕组,额定运行时的支路电流为本5A,其额定功率为 A.5.5KW B.11KW C.22KW
2.并励直流电动机调速时,若允许的最大静差率不变,则电枢回路串电阻填速与降低电源电压调速相比,调速范围是 A.前者比后者大B. 前者比后者小C.两者相同
3.一台他励直流电动机额定电压为220V,拖动恒转矩负载稳定运行在某一转速上,电枢电流为28A,今将电压降低到110V而每极磁通保持不变,则稳定以后的电枢电流等于A.14A B.28A C.56A
4.直流电动机的额定功率是指 A.额定运行时电机输入的电功率 B.额定运行时电动机轴上输出的机械功率 C.额定运行时的电磁功率
5. 并励直流发电机的转速提高10%时,其空载电压将升高 A.10% B.＞10%
C.＜10%
6.他励直流电动机拖动额定位能性恒转矩负载运行在额定转速nN上,若要使其转速变为(-NE),应采用的方法是 A.减小励磁回路电阻,以增加每极磁通 B.改变电源电压的方向 C.电枢回路串入适当的电阻 D.电源电压为零
7. 他励直流电动机电枢回路串入附加电阻时,如果负载转矩不变,则此电动机的
A.输出功率P2不变
B.输入功率P1不变
C.电磁功率Pem不变
8. 他励直流电动机的励磁和负载转矩不变时,降低电源电压,电动机的转速将 A.上升 B.不变 C.下降
9.一台直流发电机,电刷位于几何中性线上,如果磁路不饱和,这时的电枢反应对磁场的影响是 A.去磁 B.増磁 C.不去磁也不増磁
10.一台直流发电机在额定参数下运行,当其转速下降为原来的50%而励磁电流
If和电枢电流Ia不变时,则 A.Ea下降50% B.T下降50% C.Ea和T都下降50% D.端电压U下降50%
11.公式E=CEΦn和T=CTΦIa中的磁通Φ是指 A.空载时的每极磁通 B.负载时的每极磁通 C.负载时各极磁通之和
12.并励直流电动机的额定电流IN,额定电枢电流IaN和励磁电流IfN三者的关系为 A.IN=IaN+IfN B.IN=IaN=IfN C.IN=IaN-IfN D.IfN=IaN+IN
13.直流发电机电枢导体中的电流是 A.直流电 B.交流电 C.脉动电流
14.一台并励直流发电机如欲改变其电枢两端的正负极性,应采用的方法是 A.改变原动机的转向 B.改变励磁绕组的接法 C.既改变原动机的转向又改变励磁绕组的接法
15.直流发电机的电磁转矩与转速的方向 A.相同 B.相反 C.无关
16.并励直流电动机的输出功率等于 A.UNIN B.UNINη C.UN(IN-If)
17.要改变直流电动机的转向,可以A.増大励磁 B.改变电源极性 C.改接励磁绕组
18.一台直流电动机在额定电压下空载起动,和在额定电压下半载起动,两种情况下的合闸瞬时起动电流 A.前者小于后者 B.两者相等 C.后者小于前者
19.一台他励直流电动机，在稳态运行时，电枢反电动势为EA，如果负载转矩为常数，外加电压和电枢回路的电阻均不变，减弱磁场使转速使转速上升到新的稳态后，电枢反电动势将 A.大于EA B.小于EA C.等于EA
20.一台四极单叠绕组的直流电机,若有一个元件断线,电机的电势将 A.保持不变 B.变大 C.变小
三、问答题
1．如何改变他励直流电动机的转向？
2．并励直流发电机自励建压的条件有哪些？所建空载电压的大小与哪些因素有关？
3．换向器和电刷在直流发电机中的作用？
4．换向器和电刷在直流电动机中的作用？
5．什么叫外特性，使他励直流发电机外特性向下倾斜的原因有哪些？
6．并励直流发电机正转时如能自励建压，问反转时是否还能自励，为什么？如果把并励绕组两头互换后接电源，且电枢以额定转速反转，这时能否自励建压？
7．一台直流电机作发电机运行时，换向极能起改善换向的作用，当变为电动机运行时还能其改善换向的作用否？
8．直流电动机调速性能指标有哪些，当要求的静差率δ一定时，调压调速和电枢回路串电阻调速相比，哪种调速方法的调速范围较大？
9．电动机的调速方式必须与其拖动的负载性质相匹配，为什么？
10．直流电机刷放置的原则是什么？
四、计算题
1．一台他励直流电动机：PN=2.2KW，UN=220V,η=80%,nN=1500r/min,Ra=1.8Ω,试求:
(1) IN;(2)EaN (3)CeΦN (4)TN (5)T2N (6)N0(7)P1
2. 一台他励直流电动机：PN=30KW，UN=220V,IN=158.8A, nN=1000r/min,
Ra=0.1Ω, 试求:
(1)CEΦN (2)TN (3)n0 (4)TL=0.8TN,在固有机械特性上稳定运行的转速; (5)TL=0.8TN,电枢回路串入0.3Ω电阻时的稳定转速; (6)TL=0.8TN,在固有机械特性上稳定运行时进行能耗制动,制动初始电流限制为额定电流的两倍时,制动电阻应为多大? (7)直接起动时的起动电流将为额定电流的几倍?
3. 一台他励直流电动机：PN=15kW，UN=220V,ηN=90.9%,nN=1000r/min,Ra=0.2Ω,试求(1)IN(2)CEΦN(3)n0(4)用此电动机提升重物,TL=0.5TN时的转速;(5)若带额定转矩采用反向回馈制动下放重物,试计算其最低的下放转速;(6)直接起动时起动电流的倍数.
4.一台他励直流电动机：PN=2.2KW，UN=220V,η=80%,NN=1500r/min,RA=1.8Ω,试求:(1)若要求带负载TL=0.8TN以1000r/min的转速运行,电枢回路应串多大电阻?(2)如果电动机在N=1000r/min运行时,使系统转入能耗自动停车,求限制起始制动电流为2IN时,电枢回路应串多大电阻?(3)如果电动机在N=1000R/MIN运行时,使系统转入反接制动停车,求限制起始制动电流为本IN时,电枢回路应串多大电阻?
5. 一台他励直流电动机：PN=15kW，UN=220V,η=91%,nN=1500r/min,Ra=0.2Ω,试求(1)IN(2)n0(3)TL=0.8TN,要求n=1200r/min电枢回路应串多大电阻?(3)当U 下降至200V,静负载转矩TL=0.8TN时的转速为多少?
6. 一台他励直流电动机：PN=2.2KW，UN=220V,η=80%,nN=1500r/min,RA=1.8Ω,试求:
（1）IN（2）TN（3）T2N（4）TL=0。8TN以1000r/min的转速提升重物，电枢回路应串多大电阻；（5）若要求带负载TL=0。8TN以300r/min的转速下放重物，电枢回路应串多大电阻；（6）TL=0。8TN，在固有特性上稳定运行时进行能耗制动，制动初始电流为2IN，电枢回路应串多大电阻？
7．一台并励直流发电机：PN=46KW，nN =1000 r/min，UN=230V，P=2，
Ra=0.03Ω,2ΔUB=2V,RF=30Ω求额定运行时(1)电动势常数Ce和转矩常数CT各为多大?(2)发电机的电磁转矩为多大?其方向和转速的方向有何关系?
8一台并励直流发电机：PN=82KW，nN=960r/min，UN=230V，2P=4，
Ra=0.0259Ω,2ΔUb=2V,Rf=22.8Ω,PFe+Pmec=4.3kW,PS=0.005PN,额定负载时并励电路串入3.7Ω的调节电阻.试求负载时(1)发电机的输入功率P1;(2)电磁功率PEM;(3)电磁转矩T;(4)效率η
9. 一台四极他励直流发电机：PN=30KW，nN =1500 r/min，UN=230V，电枢采用单叠绕组,总导体数N=572,每极磁通ΦWB试求额定运行时的(1)电枢电动势EA;(2)额定电枢电流IAN;(3)电磁转矩TN;(4)电压变化率ΔUN.
10. 一台并励直流电动机：PN=10kW，UN=220V，RA=0.316Ω,Rf=178Ω.(1)求此电动机的额定电流;(2)若进行直接起动,起动时电枢电流将为额定电流的几
倍?(3)欲使起动时电枢电流限制为额定电流的1.5倍,求起动变阻器的电阻值应为多大?
11. 一台并励直流发电机： Rf=44Ω,负载电阻RL=4Ω,电枢回路总电阻
RA=0.25Ω端电压U=220V,求(1)励磁电流IF及负载电流I;(2)电枢电动势E和电枢电流IA;(3)输出功率P2和电磁功率Pem.
12.一台他励直流电动
机:PN=1.75kW,UN=110V,nN=1450r/min,ηN=89.5%,Ra=0.4(0.1)Ω,忽略电枢反应.求(1)额定电流IN(2)额定输出转矩TN(3)额定运行时的电磁转矩T(4)转速为1510r/min时的电枢电流IA,这时的运行状态是电动机还是发电机.
13.一台他励直流电动机:PN=2.5kW,UN=220V,IN=12.5A,nN=1500r/min,Ra=0.8Ω.求(1)若电枢回路不串电阻起动,起动电流时额定电流的几倍?(2)若带位能负载TL=0.9TN,要求用电枢反转的反接制动方法以120r/min的转速匀速下放重物,问需串入多大电阻?
14.一台他励直流电动机:PN=15
kW ,UN=220V,IN=75A,nN=1000r/min,Ra=0.2Ω,TL=TN.(1)回馈制动下放重物，试计算其最低下放转速为多少？（2）采用调压和弱磁调速，要求最高理想空载转速n0max=1500r/min，低速区静差率δ%=24.A.计算额定负载下的最高转速nmax 和最低转速nmin;B.求调速范围D及高速区静差率δ%.
15.一台并励直流电动
机:PN=5.5kW,UN=110V,IN=58A,nN=1470r/min,Ra=0.15Ω,Rf=110Ω.在满载运行时,电网电压突然下降到100V,如果负载转矩不变,假定磁路不饱和,并忽略电路中的电感和电枢反应,求(1)开始瞬间的电枢电流;(2)稳定后的电枢电流;(3)稳定后的转速(51.82A,62.7A,1444r/min)
16. 一台他励直流电动
机:PN=1.75kW,UN=110V,IaN=20.1A,nN=1450r/min,Ra=0.1Ω,试计算(1)50%额定电磁转矩时的转速;(2)转速为1500r/min时的电枢电流(忽略电枢反应的影
响)(1464r/min,17.14A)
17. 一台他励直流发电机:UN=230V,IN=20A,nN=1500r/min,Ra=1Ω,4极,总导体数N=400,不计电刷压降,计算该机在额定运行时的输出功率P2;(2)电动机Ea;(3)电磁功率Pem;(4)磁通Φ;(5)Pcua(6)T.
1、说明直流发电机的工作原理。 答：1）用原动机拖动电枢绕组旋转 2）电机内部有磁场存在； 3）电枢绕组旋转切割磁场，产生交变的感应电势（右手定则）； 4）通过电刷将交变感应电势引出变成直流； 5）将机械能变为电能。 2、说明直流电动机的工作原理。 答：1）将直流电源通过电刷接通电枢绕组，使电枢导体有电流流过。 2）机内部有磁场存在。 3）载流的转子（即电枢）导体将受到电磁力f 作用f=Bli a（左手定则） 4）所有导体产生的电磁力作用于转子，使转子以n(转/分)旋转，以便拖 动机械负载。 3、直流电机的额定值有哪些？ 答：额定值有额定功率、额定电压、额定电流和额定转速等 4、 答：直流电机的励磁方式分为他励和自励两大类，其中自励又分为并励、串励和复励三种形式。 1）他励 他励直流电机的励磁绕组由单独直流电源供电，与电枢绕组没有电的联系，励磁电流的大小不受电枢电流影响。 2）并励 发电机：I a=I f+I 电动机：：I =I a+I f 3）串励：I a=I f=I 4）复励 5、直流电机有哪些主要部件？各部件的作用是什么。 答：一、定子 1、主磁极：建立主磁通，包括：铁心：由低碳钢片叠成 绕组：由铜线绕成 2、换向磁极：改善换向，包括：铁心：中大型由低碳钢片叠成。 小型由整块锻钢制成。 绕组：由铜线绕成。 3、机座：固定主磁极、换向磁极、端盖等，同时构成主磁路的一部分，用铸铁、铸钢或钢板卷成。 4、电刷装置：引出（或引入）电流，电刷由石墨等材料制成。
二．转子 1．电枢铁心：构成主磁路，嵌放电枢绕组。由电工钢片叠成。 2．电枢绕组：产生感应电动势和电磁转矩，实现机—电能量转换。由铜线绕成。 3． 换向器：换向用，由换向片围叠而成。 6、直流电机的换向装置由哪些部件构成？它在电机中起什么作用？ 答 ：换向装置由换向片、换向极铁心和换向极绕组构成。主要作用是改善直流电机的换向，尽可能地消除电火花。 7、 直流电枢绕组由哪些部件构成？ 答：电枢绕组是由很多个线圈按照一定的规律连接而成的。 8、 什么是电枢反应？对电机什么影响？ 答：直流电机在空载运行时,气隙磁场仅有励磁磁动势产生,而负载运作时,气隙磁场是由励磁磁动势和电枢磁动势共同产生的,显然与空载时不同，因此把电枢磁动势对主极磁场的影响称为电枢反应. 电枢反应结果可能使气隙磁场畸变，同时还可能使气隙磁场削弱或增强。 9、电机产生的的电动势E a =C e Φn 对于直流发电机和直流电动机来说，所起的作 用有什么不同？ 答； 直流发电机电枢电动势为电源电动势（a a E I 与同向），直流电动机为反电 动势（a a E I 与反方向）。 10、电机产生的的电磁转矩T=C e ΦI a 对于直流发电机和直流电动机来说，所起的 作用有什么不同？ 答：在发电机中，电磁转矩的方向与电枢转向相反，对电枢起制动作用；在电动机中，电磁转矩的方向与电枢转向相同，对电枢起推动作用。 11、 答：电流电动机的输入功率P 1是从电枢两端输入的电功率，P 1=UI ；电磁功率P M 是扣除励磁回路的损耗和电枢回路的损耗后剩余部分的功率， )(1Cuf Cua M p p P P +-=； 输出功率P 2是转轴上输出的机械功率，即电磁功率扣除机械损耗Ωp 、铁损耗Fe p 和附加损耗ad p 后的机械功率，02)(p P p p p P P M ad Fe M -=++-=Ω。
《电机与拖动基础》课后习题 第一章 习题答案 1．直流电机有哪些主要部件？各用什么材料制成？起什么作用？ 答：主要部件：（1）定子部分：主磁极，换向极，机座，电刷装置。 （2）转子部分：电枢铁心，电枢绕组，换向器。 直流电机的主磁极一般采用电磁铁，包括主极铁心和套在铁心上主极绕组（励磁绕组）主磁极的作用是建立主磁通。 换向极也是由铁心和套在上面的换向绕组构成，作用是用来改善换向。机座通常采用铸钢件或用钢板卷焊而成，作用两个：一是用来固定主磁极，换向极和端盖，并借助底脚将电机固定在机座上；另一个作用是构成电机磁路的一部分。 电刷装置由电刷、刷握、刷杆、刷杆座和汇流条等组成，作用是把转动的电枢与外电路相连接，并通过与换向器的配合，在电刷两端获得直流电压。 电枢铁心一般用原0.5mm 的涂有绝缘漆的硅钢片冲片叠加而成。有两个作用，一是作为磁的通路，一是用来嵌放电枢绕组。 电枢绕组是用带有绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成的线圈按一定的规律联接而成，作用是感应电动势和通过电流，使电机实现机电能量装换，是直流电机的主要电路部分。 换向器是由许多带有鸠尾的梯形铜片组成的一个圆筒，它和电刷装置配合，在电刷两端获得直流电压。 2．一直流电动机，已知，，，，0.85r/m in 1500n V 220U kw 13P N N N ====η求额定电流N I 。 解：电动机η?=N N N I U P ， 故 A =??=?=5.6985 .02201013U P I 3 N N N η 3． 一直流电动机，已知，，，，0.89r/m in 1450n V 230U kw 90P N N N ====η求额定电流N I 。 解：发电机N N N I U P =， 故 A ?==391230 1090U P I 3 N N N
无刷直流电机驱动 James P. Johnson, Caterpiller公司 本章的题目是无刷直流电动机及其驱动。无刷直流电动机（BLDC）的运行仿效了有刷并励直流电动机或是永磁直流电动机的运行。通过将原直流电动机的定子、转子内外对调—变成采用包含电枢绕组的交流定子和产生磁场的转子使得该仿效得以可能。正如本章中要进一步讨论的，输入到BLDC定子绕组中的交流电流必须与转子位置同步更变，以便保持磁场定向，或优化定子电流与转子磁通的相互作用，类似于有刷直流电动机中换向器、电刷对绕组的作用。该原理的实际运用只能在开关电子学新发展的今天方可出现。BLDC电机控制是今天世界上发展最快的运动控制技术。可以预见，随着BLDC的优点愈益被大家所熟知且燃油成本持续增加，BLDC必然会进一步广泛运用。 2011-01-30 23.1 BLDC基本原理 在众文献中无刷直流电动机有许多定义。NEMA标准《运动/定位控制电动机和控制》中对“无刷直流电动机”的定义是：“无刷直流电动机是具有永久磁铁转子并具有转轴位置监测来实施电子换向的旋转自同步电机。不论其驱动电子装置是否与电动机集成在一起还是彼此分离，只要满足这一定义均为所指。”
图23.1 无刷直流电机构形 2011-01-31 若干类型的电机和驱动被归类于无刷直流电机，它们包括： 1 永磁同步电机（PMSMs）； 2 梯形反电势(back - EMF)表面安装磁铁无刷直流电机； 3 正弦形表面安装磁铁无刷直流电机； 4 内嵌式磁铁无刷直流电机； 5 电机与驱动装置组合式无刷直流电机； 6 轴向磁通无刷直流电机。 图23.1给出了几种较常见的无刷直流电机的构形图。永磁同步电机反电势是正弦形的，其绕组如同其他交流电机一样通常不是满距，或是接近满距的集中式绕组。许多无刷直流电
直流电机测验题 一、一台并励直流电动机,铭牌数据如下:P N=，U N=220V，I N=20A，n N=1000r/min，电枢回路电阻r a=1Ω，△U=2V，励磁 回路电阻R f=440Ω，空载实验：当U=220V时，输入电流I0=2A，试计算:当电枢电流I a=10A时,电机的效率。 二、一台他励直流电动机数据为：P N=，U N=110V，I N=，n N=1500r/min，电枢回路电阻R a=Ω，求：1）U=U N，Φ=ΦN条件下，电枢电流I a=60A时转速是多少2）U=U N条件下，主磁通减少15%，负载转矩为T N不变时，电动机电枢电流与转速是多少（3）U=U N， Φ=ΦN条件下，负载转矩为，转速为（—800）r/min，电枢回路应串入多大电阻。 三、他励直流电动机：P N=29KW，U N=440V，I N=，n N=1050rpm，R a=。 1）电动机在发电反馈制动状态下工作。设I a=-60A，附加电阻R c=0 ，求电动机的转速 2）电动机在能耗制动状态下工作。转速n=-500rpm 时，电枢电流为额定值，求接入电枢回路中的附加电阻和电动机轴的电磁转矩； 3）电动机在反接状态下工作。转速n=-600rpm 时，电枢电流I a=-50A。求接入电枢回路中的附加电阻，电动机轴的电磁转矩，电网供给的功率，电枢回路电阻上消耗的功率以及从轴上输入的机械功率。 4）画出电机的机械特性及其1）、2）、3）情况下的工作点。 四、选择答案填空：一台提升用他励直流电动机，当需要高速（发电制动）下放物体时： （1）在启动阶段（n 控制电机第三版课后习题答案 第二章 1. 为什么直流发电机电枢绕组元件的电势是交变电势而电刷电势是直流电势? P25 2. 如果图 2 - 1 中的电枢反时针方向旋转，试问元件电势的方向和A、 B 电刷的极性如何? P7 3. 为了获得最大的直流电势，电刷应放在什么位置? 为什么端部对称的鼓形绕组(见图 2 - 3)的电刷放在磁极轴线上? P9-10 4. 为什么直流测速机的转速不得超过规定的最高转速? 负载电阻不能小于给 定值? P23 5. 如果电刷通过换向器所连接的导体不在几何中性线上，而在偏离几何中性线α角的直线上，如图 2 - 29 所示，试综合应用所学的知识，分析在此情况下对测速机正、反转的输出特性的影响。(提示: 在图中作一辅助线。)正反向特性不一致。 6. 具有 16 个槽， 16 个换向片的两极直流发电机结构如图 2 - 30 所示。 (1) 试画出其绕组的完整连接图; (2) 试画出图示时刻绕组的等值电路图; (3) 若电枢沿顺时针方向旋转，试在上两图中标出感应电势方向和电刷极性; (4) 如果电刷不是位于磁极轴线上，例如顺时针方向移动一个换向片的距 离，会出现什么问题? 4321161514N514 a,,1A513B 6132第三章 67891011121. 直流电动机的电磁转矩和电枢电流由什么决定? 答 直流电动机的电枢电流不仅取决于外加电压和本身的内阻，而且还取决于与转速成正比的反电势(当?=常数时) 根据转矩平衡方程式，当负载转矩不变时，电磁转矩不变; 加上励磁电流If 不变，磁通Φ不变，所以电枢电流Ia也不变，直流电动机的电磁转矩和电枢电流由直流电动机的总阻转矩决定。 2. 如果用直流发电机作为直流电动机的负载来测定电动机的特性(见图 3 - 33)，就会发现，当其他条件不变，而只是减小发电机负载电阻RL时，电动机的转速就下降。试问这是什么原因? RITTIn,,,,,,,,,,, La发发发电电1223. 一台他励直流电动机，如果励磁电流和被拖动的负载转矩都不变，而仅仅提高电枢端电压，试问电枢电流、转速变化怎样? 答:最终电枢电流不变，转速升高 4. 已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110 V，额定运行时的电枢电流Ia=0.4 A，转速n=3600 r/min, 它的电枢电阻Ra=50 Ω，空载阻转矩T0=15 mN?m。试问该电动机额定负载转矩是多少? 直流电机测验题 一台并励直流电动机，铭牌数据如下：P N =3.5kW, U=220V , I N =20A , n N =1000r/min ，电枢回路电阻 U=2V 励磁回路电阻R=440 Q,空载实验：当 U=220V 时，输入电流10=2A ,试计算：当电枢电流I a =10A 时，电机的 效率。 二、一台他励直流电动机数据为： P N =7.5kW, U=110V, I N =79.84A , n N =1500r/min ，电枢回路电阻 R a =0.1014 Q,求：1） U=U,①=O N 条件下，电枢电流I a =60A 时转速是多少？ 2） U=U 条件下，主磁通减少 15%负载转矩为 T N 不变时，电动机电 枢电流与转速是多少？（ 3） U=U , ①=O N 条件下，负载转矩为 0.8T N ,转速为（一800） r/min ，电枢回路应串入多大电阻。 三、他励直流电动机： P N =29KW U N =440V , I N =76.2A , n N =1050rpm , R a =0.393W 。 1） 电动机在发电反馈制动状态下工作。设 I a =-60A ，附加电阻R=0，求电动机的转速 2） 电动机在能耗制动状态下工作。 转速n=-500rpm 时，电枢电流为额定值，求接入电枢回路中的附加电阻和电动机轴的 电磁转矩； 3） 电动机在反接状态下工作。转速 n=-600rpm 时，电枢电流I a =-50A 。求接入电枢回路中的附加电阻，电动机轴的电磁转 矩，电网供给的功率， 电枢回路电阻上消耗的功率以及从轴上输入的机械功率。 4） 画出电机的机械特性及其 1）、2）、3）情况下的工作点。 四、选择答案填空：一台提升用他励直流电动机，当需要高速（发电制动）下放物体时: （1） 在启动阶段（n 第17章 思考题与习题参考答案 17.1 如何判断直流电机是运行于发电机状态还是电动机状态，它们的em T 与n 、a E 与a I 的方向有何不同，能量转换关系有何不同? 答：通过比较a E 和U 的大小来判断。如果U E a >，则为发电机状态，如果U E a <，则为电动机状态。发电机状态时，em T 与n 方向相反， a I 与a E 方向相同，将机械能转换为电能；电动机状态时，n 与em T 方向相同，a E 与a I 方向相反，将电能转换为机械能。 17.2 分别对不同励磁方式的发电机、电动机列出电流I 、 I a 、I f 的关系式。 答： 他励发电机和电动机：I I a = 并励发电机：f a I I I +=，并励电动机：f a I I I += 串励电动机：f a I I I == 复励电动机：并励）串励）((f a f I I I I +== 17.3 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：直流电机中有：电枢铁心损耗、机械损耗、附加损耗、电枢回路铜损耗和励磁回路铜损耗。 电枢铁心损耗是由于电枢铁心内磁场交变引起的；机械损耗是由于转动部件摩擦引起的；附加损耗是由于齿槽存在及漏磁场畸变引起的；电枢回路铜损耗是电枢电流a I 在电枢回路总电阻a R 上产生的损耗；励磁回路铜损耗是励磁电流f I 在励磁回路电阻f R 上产生的损耗。铁心损耗与磁通密度幅值及交变频率有关，因为磁密不变，在转速一定时，电枢内磁场的交变频率也不变，所以铁耗是不变损耗；机械损耗与转速有关，当转速一定时，它是不变损耗。 17.4 如果并励直流发电机不能自励建压，可能有哪些原因？应如何处理？ 答：（1）主磁极可能没有剩磁，应该通过励磁绕组给主磁极充磁；（2）转向不正确（或励磁绕组与电枢绕组的连接不正确），在有剩磁的状态下改变转向（或转向不变时，改变励磁绕组与电枢绕组的相互连接）；（3）励磁回路电阻过大，超过了临界电阻，此时应减小励磁回路的调节电阻。 17.5 并励直流发电机正转时能自励，反转时能否自励？为什么？ 答：正转能自励，说明励磁电流所产生的磁场恰好与剩磁方向相同，如果反转，励磁电流所产生的磁场就会与剩磁方向相反，主极剩磁被削弱，不能建立电压。 17.6 一台他励直流发电机，当励磁电流保持不变时，将转速提高20%，空载电压提高多少？若是 第二章机电传动系统的动力学基础 2.2 从运动方程式怎样看出系统是处于加速，减速，稳态的和 静态的工作状态。 T M-T L>0说明系统处于加速，T M-T L<0 说明系统处于减速， T M-T L=0说明系统处于稳态（即静态）的工作状态。 2.3 试列出以下几种情况下（见题2.3图）系统的运动方程式，并说明系统的运动状态是加 速，减速，还是匀速？（图中箭头方向表示转矩的实际作用方向） T M T T M=T L T M< T L T M-T L>0说明系统处于加速。 T M-T L<0 说明系统处于减速 T M T L T M T L T M> T L T M> T L 系统的运动状态是减速系统的运动状态是加速 T M T L T T L T M= T L T M= T L 系统的运动状态是减速系统的运动状态是匀速 2.5为什么低速轴转矩大，高速轴转矩小？ 因为P= Tω,P不变ω越小T越大，ω越大T 越小。 2.6为什么机电传动系统中低速轴的GD2逼高速轴的GD2大得多? 因为P=Tω，T=G?D2/375. P=ωG?D2/375. ,P不变转速越小GD2越大，转速越大GD2越小。 2.9 一般生产机械按其运动受阻力的性质来分可有哪几种类型的负载？ 可分为1恒转矩型机械特性2离心式通风机型机械特性3直线型机械特性4恒功率型机械特性,4种类型的负载. 2.11 在题2.11图中，曲线1和2分别为电动机和负载的机械特性，试判断哪些是系统的稳定平衡点？哪些不是？ 交点是系统的稳定平衡点. 交点是系统的平衡点 交点是系统的平衡交点不是系统的平衡点 第三章 3.1为什么直流电记得转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠压而成？ 直流电机的转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠加而成是因为要防止电涡流对电能的损耗.. 3.5 一台直流发电机，其部分铭牌数据如下：P N =180kW, U N =230V,n N =1450r/min,η N =89.5%，试求： ①该发电机的额定电流； ②电流保持为额定值而电压下降为100V时，原动机的输出功率（设此时η= η N ） P N =U N I N 180KW=230*I N I N =782.6A 该发电机的额定电流为782.6A P= I N 100/η N P=87.4KW 3.6 已知某他励直流电动机的铭牌数据如下：P N =7.5KW, U N =220V, n N =1500r/min, η N =88.5%, 试求该电机的额定电流和转矩。 P N =U N I N η N 7500W=220V*I N *0.885 I N =38.5A T N =9.55P N /n N =47.75Nm 3.11为什么直流电动机直接启动时启动电流很大？ 电动机在未启动前n=0,E=0,而R a 很小,所以将电动机直接接入电网并施加额 定电压时,启动电流将很大.I st =U N /R a 3.14直流串励电动机能否空载运行?为什么？ 串励电动机决不能空载运行,因为这时电动机转速极高,所产生的离心力足 ） d ）不确定。 ） d ）不确定。 直流电机测验题 一台并励直流电动机，铭牌数据如下：P N =3.5kW, U=220V , I N =20A , n N =1000r/min ，电枢回路电阻 U=2V 励磁回路电阻R=440 Q,空载实验：当 U=220V 时，输入电流10=2A ,试计算：当电枢电流I a =10A 时，电机的 效率。 二、一台他励直流电动机数据为： P N =7.5kW, U=110V, I N =79.84A , n N =1500r/min ，电枢回路电阻 R a =0.1014 Q,求：1） U=U,①=O N 条件下，电枢电流I a =60A 时转速是多少？ 2） U=U 条件下，主磁通减少 15%负载转矩为 T N 不变时，电动机电 枢电流与转速是多少？（ 3） U=U , ①=O N 条件下，负载转矩为 0.8T N ,转速为（一800） r/min ，电枢回路应串入多大电阻。 三、他励直流电动机： P N =29KW U N =440V , I N =76.2A , n N =1050rpm , R a =0.393W 。 1） 电动机在发电反馈制动状态下工作。设 I a =-60A ，附加电阻R=0，求电动机的转速 2） 电动机在能耗制动状态下工作。 转速n=-500rpm 时，电枢电流为额定值，求接入电枢回路中的附加电阻和电动机轴的 电磁转矩； 3） 电动机在反接状态下工作。转速 n=-600rpm 时，电枢电流I a =-50A 。求接入电枢回路中的附加电阻，电动机轴的电磁转 矩，电网供给的功率，电枢回路电阻上消耗的功率以及从轴上输入的机械功率。 4） 画出电机的机械特性及其 1）、2）、3）情况下的工作点。 四、选择答案填空：一台提升用他励直流电动机，当需要高速（发电制动）下放物体时: （1） 在启动阶段（n 第一章直流电机练习 一、判断题（对的打√，错的打×） 1、并励电机在运行时断开励磁绕组对电机运行没有多大的影响。（×） 2、在直流电动机的调速中，当调节器为PI调节时，表现为转速无静差。（√） 3、直流电机的电枢铁芯由于在直流状态下工作，通过的磁通是不变的，因此完全可以用整块的磁材料构成，不必用硅钢片叠成。（×） 4、降压调速适用于并励直流电动机。（×） 5、机械特性表征转速和电磁转矩的关系，直流电动机的机械特性是一条直线。（×） 6、在直流电动机起动时，采用电枢串电阻起动，在起动中过程为了快速起动和减小电阻引起的损耗，必须将电阻直接切除掉。（×） 7、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% ，则发电机的端电压升高10%。（×） 8、使用并励电动机时，发现转向不对，应将接到电源的两根线对调以下即可。（×） 9、换向器是直流电机特有的装置。（√） 10、直流发电机线圈中的感应电势是交变的。（√） 二、填空题 1、直流电动机的调速方法有：1）改变电枢两端电压调速、2）改变励磁磁通调速、 3）电枢回路串电阻调速等三种。 2、改变直流电动机旋转方向的方法有：（1）将电枢两端电压极性反接，使电枢电流方向改变；（2）将励磁电源电压反接，使励磁电流方向改变。 3、直流电动机按照电枢绕组和励磁绕组的联接方式不同可分为：他励、串励、 并励和复励电动机。 4、直流发电机中的电磁转矩方向与转子的旋转方向相反，因此电磁转矩为阻转矩；直流电动机中的电磁转矩方向与转子的旋转方向相同，因此电磁转矩为驱动转矩。 5、直流电动机正处于运行状态，若想改变它的旋转方向，可用的方法有通过改变电枢两端电压极性，而改变电枢电流方向，实现反转和带位能性负载时，通过倒拉方式实现反转。 6、直流发电机的电磁转矩与电机转子方向相反。（相同/相反） 7、并励直流发电机在原动机转向改变后，电枢两端不可以产生感应电势。（可以/不可以） 绪 论 0.-1 电机和变压器的磁路常用什么材料制成，这类材料应具有哪些主要特 性？ 答：电机和变压器的磁路常用导磁性能高的硅钢片叠压制成，磁路的其它部 分常采用导磁性能较高的钢板和铸铁制成。这类材料应具有导磁性能高、磁导率 大、铁耗低的特征。 0-3 感应电动势=e dt d ψ -中的负号表示什么意思？ 答：dt d e ψ -=是规定感应电动势的正方向与磁通的正方向符合右手螺旋关系时电磁感应定律的普遍表达式；当所有磁通与线圈全部匝数交链时，则电磁感应 定律的数学描述可表示为dt d N e Φ -=；当磁路是线性的，且磁场是由电流产生时， 有L Li ,=ψ为常数，则可写成dt di L e -=。 0-.4试比较磁路和电路的相似点和不同点。 答：磁路和电路的相似只是形式上的，与电路相比较，磁路有以下特点： 1）电路中可以有电动势无电流，磁路中有磁动势必然有磁通； 2）电路中有电流就有功率损耗；而在恒定磁通下，磁路中无损耗 3）由于G 导约为G 绝的1020倍，而Fe μ仅为0μ的4 310~10倍，故可认为 电流只在导体中流过，而磁路中除主磁通外还必须考虑漏磁通； 4）电路中电阻率ρ在一定温度下恒定不变，而由铁磁材料构成的磁路中，磁导率μ随B 变化，即磁阻m R 随磁路饱和度增大而增大。 0-5 在图0-2中，已知磁力线l 的直径为10cm ，电流I 1 = 10A ，I 2 = 5A ，I 3 = 3A ，试求该磁力线上的平均磁场强度是多少？ 答：平均磁场强度 m A m A D I I I l I H /2.381.0/)3510(/)(/321=?-+=-+=∑=ππ 0.-6 在图0.8所示的磁路中，线圈21N N 、中通入直流电流21I I 、，试问： （1） 电流方向如图所示时，该磁路上的总磁动势为多少？ （2） 2N 中电流2I 反向，总磁动势又为多少？ （3） 若在图中b a ,处切开，形成一空气隙δ，总磁动势又为多少？ （4） 比较3,1两种情况下铁心中的H B ,的相对大小，及3中铁心和气隙中 H 的相对大小？ 解： （1）22111N I N I F -= （2）22112N I N I F += （3）221113N I N I F F -==不变 （4）由于31F F =，而31m m R R <<， 图 1引言无刷直流电机最本质的特征是没有机械换向器和电刷所构成的机械接触式换向机构。现在，无刷直流电机定义有俩种：一种是方波/梯形波直流电机才可以被称为无刷直流电机，而正弦波直流电机则被认为是永磁同步电机。另一种是方波/梯形波直流电机和正弦波直流电机都是无刷直流电机。国际电器制造业协会在1987年将无刷直流电机定义为“一种转子为永磁体，带转子位置信号，通过电子换相控制的自同步旋转电机”，其换相电路可以是独立的或集成于电机本体上的。本次设计采用第一种定义，把具有方波/梯形波无刷直流电机称为无刷直流电机。从20世纪90年代开始，由于人们生活水平的不断提高和现代化生产、办公自动化的发展，家用电器、工业机器人等设备都向着高效率化、小型化及高智能化发展，电机作为设备的重要组成部分，必须具有精度高、速度快、效率高等优点，因此无刷直流电机的应用也发展迅速[1]。 1.1 无刷直流电机的发展概况 无刷直流电动机是由有刷直流电动机的基础上发展过来的。 19世纪40年代，第一台直流电动机研制成功，经过70多年不断的发展，直流电机进入成熟阶段，并且运用广泛。 1955年，美国的D.Harrison申请了用晶体管换相线路代替有刷直流电动机的机械电刷的专利，形成了现代无刷直流电动机的雏形。 在20世纪60年代初，霍尔元件等位置传感器和电子换向线路的发现，标志着真正的无刷直流电机的出现。 20世纪70年代初，德国人Blaschke提出矢量控制理论，无刷直流电机的性能控制水平得到进一步的提高，极大地推动了电机在高性能领域的应用。 1987年，在北京举办的德国金属加工设备展览会上，西门子和博世两公司展出了永磁自同步伺服系统和驱动器，引起了我国有关学者的注意，自此我国开始了研制和开发电机控制系统和驱动的热潮。目前，我国无刷直流电机的系列产品越来越多，形成了生产规模。 无刷直流电动机的发展主要取决于电子电力技术的发展，无刷直流电机发展的初期，由于大功率开关器件的发展处于初级阶段，性能差，价格贵，而且受永磁材料和驱动控制技术的约束，这让无刷直流电动机问世以后的很长一段时间内，都停 第二篇直流电机 一、填空题： 1.直流电机电枢导体中的电动势是电动势，电刷间的电动势是电动势。 交流；直流 2.直流电机电枢绕组中流过的电流方向是___________的，产生电磁转矩的方向是___________的（填变化或 不变）。 变化；不变 3.直流电机的主磁路不饱和时，励磁磁动势主要消耗在________上。 气隙 4.直流电机空载时气隙磁密的波形曲线为____________波。 平顶 5.直流电机的磁化特性曲线是指电机空载时______________与______________之间的关系曲线。 每极气隙磁通0与励磁磁动势2F f（F0） 6.一台6极他励直流发电机，额定电流为150A，若采用单叠绕组，则电枢绕组的支路电流为A，若 采用单波绕组，则电枢绕组的支路电流为A。 25；75 7.一直流电机，Q u=S=K=22，2p=4，右行单叠绕组，绕组节距y=y K= ，y1= ，y2= 。 5；1；4或6；1；5 8.一台四极直流电机，元件数为21，换向片数为____________，构成左行单波绕组，则合成节距为 ____________，第一节距为____________，第二节距为____________，并联支路数为______________。 21；10；5；5；2 9.直流电机电刷放置的原则是：。 空载时正负电刷间的感应电动势最大 10.直流电机的励磁方式分为____________、____________、____________、____________。 他励；并励；串励；复励 11.直流电机负载运行时，___________ 对__________ 的影响称为电枢反应。 电枢磁动势；励磁磁场 12.直流发电机的电磁转矩是___________转矩，直流电动机的电磁转矩是___________转矩。 制动；驱动（或拖动） 13.直流发电机，电刷顺电枢旋转方向移动一角度，直轴电枢反应是___________的；若为电动机，则直轴电 枢反应是___________的。 去磁；助磁（或增磁） 14.直流电机电刷在几何中性线上时，电枢反应的作用为：（1）_____________________________；（2）使物 理中性线_____________________________ ；（3）当磁路饱和时起_____________作用。 使气隙磁场发生畸变；；偏移几何中性线一个角度；；去磁作用 15.并励直流发电机自励建压的条件是：_____________________________，__________________________， __________________________________ 。 电机有剩磁；励磁绕组并联到电枢两端的极性正确；励磁回路的电阻小于与电机转速相应的临界电阻16.他励直流发电机的外特性是一条下垂的曲线，其原因有：(1)___________________；(2) ____________ 《电机学》各章练习题与自测题参考答案 第1章 思考题与习题参考答案 1.1 变压器是怎样实现变压的?为什么能够改变电压，而不能改变频率? 答：变压器是根据电磁感应原理实现变压的。变压器的原、副绕组交链同一个主磁通，根据电磁感应定律dt d N e φ =可知，原、副绕组的感应电动势（即电压）与匝数成正比，所以当原、副绕组匝数21N N ≠时，副边电压就不等于原边电压，从而实现了变压。因为原、副绕组电动势的频率与主磁通 的频率相同，而主磁通的频率又与原边电压的频率相同，因此副边电压的频率就与原边电压的频率相同，所以，变压器能够改变电压，不能改变频率。 1.2变压器一次绕组若接在直流电源上，二次侧会有稳定的直流电压吗，为什么? 答：若一次绕组接直流电源，则铁心中将产生恒定的直流磁通，绕组中不会产生感应电动势，所以二次侧不会有稳定的直流电压。 1.3变压器铁心的作用是什么?为什么要用0.35mm 厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成? 答：变压器铁心的主要作用是形成主磁路，同时也是绕组的机械骨架。采用导磁性能好硅钢片材料是为了提高磁路的导磁性能和减小铁心中的磁滞损耗，而用薄的（0.35mm 厚）表面绝缘的硅钢片叠成是为了减小铁心中的涡流损耗（涡流损耗与硅钢片厚度成正比）。 1.4 变压器有哪些主要部件，其功能是什么? 答：变压器的主要部件是器身，即铁心和绕组。铁心构成变压器的主磁路，也是绕组的机械骨架；绕组构成变压器的电路，用来输入和输出电能。除了器身外，变压器还有一些附属器件，如绝缘套管、变压器油、油箱及各种保护装置等。 1.5 变压器二次额定电压是怎样定义的? 答：变压器一次绕组加额定电压，二次绕组空载时的端电压定义为变压器二次额定电压。 1.6 双绕组变压器一、二次侧的额定容量为什么按相等进行设计? 答：变压器传递电能时，内部损耗很小，其效率很高（达95%以上），二次绕组容量几乎接近一次绕组容量，所以双绕组变压器的一次、二次额定容量按相等设计。 1.7 变压器油的作用是什么？ 答：变压器油既是绝缘介质，又是冷却介质，起绝缘和冷却作用。 第1章直流电机 1-1 P N=201 kW I N=782 A 1-2 答：可以根据感应电动势e的大小来判断直流电机的运行状态。当e>U时处于发电机状态，反之处于电动机状态。发电状态时M em与n反向，e与I a同向，与U a反向；电动机M em与n同向，e与I a、U a反向。 发电机把机械能转换为电能，电动机把电能转换为机械能。 1-3 I N=522 A 1-4 E e=110.9 V T em=378.4 N·m 1-5 T2=54.1 N·m T p=5.1 N·m η=86.9% n0=3 111.2 r/min 1-6 答：他励直流电动机的固有机械特性是指当电动机电源电压和磁通为额定值，且电枢回路不串联电阻的机械特性。 通过人为的改变他励直流电动机机械特性公式中的磁通、电源电压和电枢回路串联电阻等参数得到的机械特性称为人为机械特性。 1-7 答：电力拖动系统稳定运行的条件有： （1）必要条件。电动机的机械特性曲线与负载转矩特性曲线有交点，即T em=T L（T L 为负载转矩）。 （2）充分条件。在交点对应的转速之上有T em 第七章直流电机 一、填空（每空1分） 1. 直流电机的电枢绕组的元件中的电动势和电流是。 答：交流的。 2. ★★一台四极直流发电机采用单叠绕组，若取下一支或相邻的两支电刷，其电流和功率，而电 刷电压。 答：减小，不变。 3. ★一台并励直流电动机，如果电源电压和励磁电流I f不变，当加上一恒定转矩的负载后，发现电枢电流 超过额定值，有人试在电枢回路中接一电阻来限制电流，此方法。串入电阻后，电动机的输入功率R 将，电枢电流l a，转速n将，电动机的效率n将。 答：不行，不变，不变，下降，下降。 4. ★一台并励直流电动机拖动恒定的负载转矩，做额定运行时，如果将电源电压降低了20%，则稳定后电 机的电流为倍的额定电流（假设磁路不饱和）。 答：1.25倍。 5. 并励直流电动机，当电源反接时，其中l a的方向，转速方向。 答：反向，不变。 6. 直流发电机的电磁转矩是转矩，直流电动机的电磁转矩是转矩。 答：制动，驱动。 7. 一台串励直流电动机与一台并励直流电动机，都在满载下运行，它们的额定功率和额定电流都相等，若 它们的负载转矩同样增加0.5，则可知：电动机转速下降得多，而电动机的电流增加得多。 答：串励，并励。 8. ★电枢反应对并励电动机转速特性和转矩特性有一定的影响，当电枢电流l a增加时，转速n将, 转矩T e将。 答：下降，增加。 9. 直流电动机电刷放置的原则是：。 答：空载时正、负电刷之间获得最大的电动势，这时被电刷短路的元件的电动势为零。 10. 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。 答：升高，降低。 11. 电磁功率与输入功率之差，对于直流发电机包括损耗；对于直流电动机包括损耗。 答：空载损耗功率，绕组铜损耗。 12. ★串励直流电动机在负载较小时，l a ；当负载增加时，T e，l a ；n随着负载增加下降程度比并励电动机 要。 答：小，增加，增加，严重。 13. ★一台P对磁极的直流发电机采用单迭绕组，其电枢电阻为r a,电枢电流为l a,可知此单迭绕组有条并联 支路，其每条支路电阻为；若为单波绕组其每条支路电阻为 ，电枢电阻为。 答: 2P,2pr a，2p2r a, p2r a 14. 并励直流电动机改变转向的方法有，。 1、什么叫电力拖动系统？ 答：电力拖动系统是指由各种电动机作为原动机，拖动各种生产机械（如起重机的大车和小车、龙门刨床的工作台等），完成一定生产任务的系统。 2、什么叫单轴系统？什么叫多轴系统？为什么要把多轴系统折算成单轴 系统？ 答：在电力拖动系统中，若电动机和工作机构直接相连，这种系统称为单轴系统。若电动机和工作机构通过传动机构相连，这种系统我们称为多轴系统。 多轴电力拖动系统的运动情况比单轴系统就复杂多了。若按多轴，要列出每根轴自身的运动方程式，再列出各轴之间互相联系的方程式，最后联立求解这些方程，才能分析研究整个系统的运动比较复杂。为了简化分析计算，通常把传动机构和工作机构看成一个整体，且等效成一个负载，直接作用在电动机轴上，变多轴系统为单轴系统，再用运动方程式来研究分析，这样简单方便。 3、常见的生产机械的负载特性有哪几种？位能性恒转矩负载与反抗性恒转 矩负载有何区别？ 答：常见的生产机械的负载特性有恒转矩负载特性、恒功率负载特性及转矩随转速而变的其它负载特性。其中恒转矩负载特性分为反抗性恒转矩负载和位能 性恒转矩负载，反抗性恒转矩负载的大小恒定不变，而方向总是与转速的方向相反，即负载转矩始终是阻碍运动的。位能性恒转矩负载的大小和方向都不随转速 而发生变化。 4、运用拖动系统的运动方程式，说明系统旋转运动的三种状态。 答：T GD 2 dn T L 375 dt dn （1）当T＞T L，0 时，系统作加速运动，电动机把从电网吸收的电能 dt 转变为旋转系统的动能，使系统的动能增加。 dn （2）当T＜T L，＜0 时，系统作减速运动，系统将放出的动能转变为电 dt 能反馈回电网，使系统的动能减少。 （3）当T＝T L， dn dt 0时，n=常数（或n=0），系统处于恒转速运行（或静止）状态。系统既不放出动能，也不吸收动能。 5、他励直流电动机的机械特性指的是什么？ 答：直流电动机的机械特性是指电动机在电枢电压，励磁电流、电枢回路电阻为恒定值的条件下，即电动机处于稳定运行时，电动机的转速n 与电磁转矩T 之间的关系：n=f(T)。 6、什么叫他励直流电动机的固有机械特性？什么叫人为机械特性？ 答：他励直流电动机的固有机械特性是指在额定电压和额定磁通下，电枢电路没有外接电阻时，电动机转速与电磁转矩的关系。 一般是改变固有特性三个条件中（U U N , N , R R a ）任何一个条件后得到的机械特性称为人为机械特性 7、试说明他励直流电动机三种人为机械特性的特点。 答：1．电枢串电阻人为特性的特点是： 《电机学》 课后习题答案 华中科技大学辜承林主编 第1章 导论 1.1 电机和变压器的磁路常采用什么材料制成？这些材料各有哪些主要特性？ 解：磁路：硅钢片。 特点：导磁率高。 电路：紫铜线。 特点：导电性能好，电阻损耗小. 电机：热轧硅钢片， 永磁材料 铁氧体 稀土钴 钕铁硼 变压器：冷轧硅钢片。 1.2 磁滞损耗和涡流损耗是什么原因引起的？它们的大小与哪些因素有关？ 解：磁滞损耗：铁磁材料在交变磁场作用下反复磁化，磁畴会不停转动，相互间产生摩擦， 消耗能量，产生功率损耗。 与磁场交变频率f ，磁通密度B ，材料，体积，厚度有关。 涡流损耗：由电磁感应定律，硅钢片中有围绕磁通呈涡旋状的感应电动势和电流产生 叫涡流，涡流在其流通路径上的等效电阻中产生的损耗叫涡流损耗。 与 磁场交变频率f ，磁通密度，材料，体积，厚度有关。 1.3 变压器电动势、运动电动势产生的原因有什么不同？其大小与哪些因素有关？ 解：变压器电势：磁通随时间变化而在线圈中产生的感应电动势 4.44m E fN φ=。 运动电势：线圈与磁场间的相对运动而产生的e T 与磁密B ，运动速度v ，导体长度l ，匝数N 有关。 1.6自感系数的大小与哪些因素有关？有两个匝数相等的线圈，一个绕在闭合铁心上，一个 绕在木质材料上，哪一个自感系数大？哪一个自感系数是常数？哪一个自感系数是变数，随什么原因变化？ 解：自感电势：由于电流本身随时间变化而在线圈内感应的电势叫自感电势。d L e d t L ψ =- 对空心线圈：L Li ψ= 所以di e L L dt =- 自感：2L L N N m m i i i L Ni N φψ= = = ∧=∧ A m l μ∧= 所以，L 的大小与匝数平方、磁导率μ、磁路截面积A 、磁路平均长度l 有关。 闭合铁心μ>>μ0，所以闭合铁心的自感系数远大于木质材料。因为μ0是常数，所以木 质材料的自感系数是常数，铁心材料的自感系数是随磁通密度而变化。 1.7 在图1.30中，若一次绕组外加正弦电压u 1、绕组电阻R 1、电流i 1时，问 （1）绕组内为什么会感应出电动势？ （2）标出磁通、一次绕组的自感电动势、二次绕组的互感电动势的正方向； （3）写出一次侧电压平衡方程式； （4）当电流i 1增加或减小时，分别标出两侧绕组的感应电动势的实际方向。 解：(1) ∵u 1为正弦电压，∴电流i 1也随时间变化，由i 1产生的磁通随时间变化，由电磁感 应定律知d dt e N Φ=-产生感应电动势. (2) 磁通方向：右手螺旋定则，全电流定律1e 方向：阻止线圈中磁链的变化，符合右手螺 旋定则：四指指向电势方向，拇指为磁通方向。控制电机第三版课后习题答案
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