直流电机的习题.doc

说明：打“*”的题目有一定的难度。1直流电机的导体里流过的是直流电流还是交流电流？ 解：交流电流，其频率为 通过换向器和电刷后引出来的才是直流电流。2已知一台直流发电机的额定功率，额定电压，额定效率%。求该发电机的额定输入功率和额定电流。 解： 3已知一台直流电动机铭牌数据如下：额定功率，额定电压，额定转速，额定效率%。求该电动机的额定电流和额定输出转矩。 解： 输入功率 所以 4已知一台直流电机的数据为：元件数S和换向片数均等于22，极对数p=2，右行单叠短距绕组。 （1）计算绕组各节距； （2）列出元件连接次序表； （3）画出绕组展开图，画出磁极和电刷位置。 解：（1） ，取 则 （2）如下表： 上层边下层边 （3）略。 5已知一台直流电机的数据为：元件数S和换向片数均等于19，极对数p=2，左行单波长距绕组。 （1）计算绕组各节距； （2）列出元件连接次序表； （3）画出绕组展开图，画出磁极和电刷位置。 解：（1） ，取 则 （2）如下表： 上层边 下层边 （3）略。6一台四极单叠绕组的直流电机，若有一只元件断线，对感应电动势和电流有何影响？若只用相邻的两只电刷，对感应电势和电流有何影响？ 解：若有一只元件断线，则四条支路剩下三条，对感应电势没有影响，但电机的额定电流减为原来的四分之三。 若只用相邻的两只电刷，对感应电势没有影响，但只剩下两条支路并联，其中一条支路的电阻不变，另外一条由于是由原来的三条串联而成的，因此电阻变为原来的三倍，总的电流变为原来的三分之一。计算过程如下： 设原来一条支路的电流为I，则原来的总电流为4I；现在的总电流为I+I/3=4I/3。即现在的总电流是原来的三分之一。7通过作图说明直流发电机负载运行的情况下，如果把电刷顺旋转方向移动一个角度，它的电枢反应的性质。 解：图略。这时的电枢反应除了交轴成分外，还有去磁性质的直轴成分。8一台直流发电机，在励磁电流和电枢电流不变的情况下，若转速下降，则其铜损耗、铁损耗、机械损耗、电枢电动势、电磁功率、电磁转矩、输出功率、输入功率分别如何变化？ 解：铜损耗不变，铁损耗和机械损耗下降，电枢电动势和电磁功率变小，电磁转矩不变，输出功率和输入功率变小。9一台他励直流发电机，额定值为： 。由一台柴油机作原动机。励磁电流不变，忽略电枢反应，如果柴油机在直流发电机由满载到空载时转速上升5%，求空载时直流发电机的端电压。 解：满载时 空载时 10一台并励直流电动机，额定值为：求：（1）额定负载运行时的输出转矩；（2）额定负载时的效率。解：（1） （2） 11一台并励直流发电机数据如下：。今将此发电机作为电动机运行，所加电压为，若电枢电流仍与原先相同，求这时电动机的转速。解：发电机时， 所以发电机时的电动势为 电动机时的电动势为 电动机与发电机的磁通之比为 电动机与发电机的转速之比为 所以，。12并励直流电动机数据如下：。今将电动机接在额定电压的电网上，带动起重机，当使重物上升时。问：保持电动机的电压和励磁电流不变，以转速将重物放下时，电枢回路中需要串入多大电阻？ 解：重物上升时，电机工作于电动机状态 所以 当重物下降时，电机反转，感应电动势方向改变，但电磁转矩的方向和大小不变，此时电机工作于电磁制动状态： 上式中， 所以 13一台四极直流发电机的额定电枢电流为43A，电枢绕组为单波绕组，共有378根导体，电枢直径13.8cm，极弧系数0.63，电刷放在主极的轴线下。额定运行时，磁极磁势 1100A/极。试求：（1） 电枢线负载A；（2） 电枢磁势幅值；（3） 后极尖处的磁通密度与前极尖处的磁通密度之比（不计磁路饱和）。解：（1）单波绕组，共有两条支路，所以 （2）（安匝） （3）对于直流发电机，由于电枢磁势的影响，后极尖处的磁通密度得到加强，而前极尖处的磁通密度被削弱，所以14设正常运行时，一直流并励电动机的电阻压降为外施电压的5%。现将励磁回路断开，请分别根据下列情况判断电机是加速还是减速： （1）剩磁为原来励磁磁通的10%； （2）剩磁为原来励磁磁通的1%。 解：设电机的负载转矩不变，欲判断电机是加速还是减速关键是看励磁回路断开后的电磁转矩是增大了还是减少了。电磁转矩与磁通和电枢电流的乘积成正比。设原来的磁通为100，电枢电流为1，则原来的电磁转矩为100。又，设电枢电压为100，则电阻上压降为5，感应电动势为95。 （1）现在的磁通为原来的10%，即10，则感应电动势为9.5，电阻上压降为90.5，现在的电流为 现在的电磁转矩为大于100，所以电机加速。 （2）现在的磁通为原来的1%，即1，则感应电动势为0.95，电阻上压降为99.05，现在的电流为 现在的电磁转矩为小于100，所以电机减速。15一台的并励直流发电机，励磁绕组每极有1000匝，在额定转速下产生空载额定电压需励磁电流7A，额定负载时为达到额定电压则需励磁电流9.4A。今欲将该机改为平复励，问每极应加多少匝励磁绕组（忽略电枢电阻的压降）？解：额定电枢电流为 额定负载时为弥补电枢反应的去磁作用需要增加的励磁磁势为 改为平复励后，串励绕组匝数应为 ，取6匝。16一台直流发电机，每一槽内嵌有10根导体，如欲在1450r/min下产生230V的感应电势，则每极磁通应为多少？ 解： 因为，所以 17有一台直流电动机，磁路是饱和的，当电机带上负载以后，电刷逆着电枢旋转方向移动了一个角度，试分析这时电枢反应对气隙磁场的影响。 解：对于直流电动机，当电刷逆着电枢旋转方向移动后，电枢反应既包含交轴反应成分，也包含直轴反应成分。其中直轴反应成分是去磁的，在磁路饱和的情况下，交轴反应成分也是去磁的。18把一台他励直流发电机的转速提高20%，这时空载电压会提高多少？若是并励发电机， 其电压升高的比例是大于20%还是小于20%？ 解：直流发电机的空载电压等于或近似等于感应电动势，而在励磁电流不变的情况下，感应电动势与转速成正比，所以这时空载电压会提高20%；至于并励发电机，由于励磁电压也提高了，导致励磁电流上升，因此其电压升高的比例大于20%。19并励直流发电机空载建立电压需要满足哪几个条件？如果这些条件不具备，应该采取什么措施？解：要使并励直流发电机空载建立电压，应该满足： （1）铁心中有剩磁；（2）转向正确；（3）励磁回路电阻小于临界电阻。 如果第一个条件不满足，可以先对电机进行充磁；如果第二个条件不满足，可以 改变原动机的转向，或把励磁绕组的首、末端对调；如果第三个条件不满足，可以 减少励磁回路的电阻。20一台并励直流发电机，2U=2.0V，并励电路电阻。试求额定负载时的电磁转矩。 解： ， 所以 又 所以 21直流发电机如下图（左）所示，请标出电枢导体中的电流方向，并请标出换向极极性（N或S）。解：略。22直流电动机如上图（右）所示，为改善换向需移动电刷，请标出电刷移动方向。此时直轴电枢反应是去磁还是增磁？ 解：略。23一台他励直流电动机，电枢回路总电阻（含电刷接触压降）。若电机负载转矩减为额定转矩的一半，问电机的电枢电流和转速多大（不计空载转矩）？ 解：额定状态时，电枢电流为 负载减少后，电枢电流为 又，根据，得 额定运行时 负载减少后 则负载减少后电机转速为 24填空（1）当直流电机处于电动机状态，其电枢绕组的感应电动势方向应与电流方向_ （相同，相反，无关）；感应电动势的大小应 _（略小于，等于，略大于）端电压。（2）一台他励直流电动机带负载运行，增加电枢绕组的端电压，转速将_（下降， 不变，上升）；减小励磁电流，转速将_（下降，不变，上升）；在电枢回路中 串电阻，转速将_（下降，不变，上升）。25一台他励直流电动机接在220V的电网上运行，n=1000r/min,电枢电流， 。由于某种原因，电网电压降为180V，但励磁电流和负载转矩均不变，求达到新的平衡时，电机转速是多少？解：励磁电流和负载转矩都不变，意味着电枢电流不变，即 根据 得 电网电压为220V时 电网电压为180V时 所以 26有A、B两台完全相同的并励直流电机，机械上同轴连接，并联在220V的电网上运行， 两台电机的励磁电流分别是，其中一台处于发电机状态，一台处于电动机状态。试问：（1） 哪一台是发电机，哪一台是电动机，为什么？（2） 当机组的转速为1000r/min，发电机输出电流为100A，效率为88%时，求电动机的输出转矩。解：（1）A是发电机，B是电动机。 电动机的感应电动势应该小于电网电压，而发电机的感应电动势应该大于电网电压，所以励磁电流大的那台电机应该是发电机。（3） 电动机的输出转矩就是发电机的输入转矩，因此只要求出发电机的输入转矩即可。 27一台直流电动机的数据如下：额定电压110V，电枢回路总电阻0.1。在某负载下电机转速为1000r/min，电枢电流为30A。若负载转矩增加到4倍，求电动机的转速和电枢电流各为多少？（设磁路不饱和，不计空载转矩和电枢反应）解：当负载增加为原来的倍，则电磁转矩也应该增加到原来的倍。由于是串励电机，因此电枢电流应该增加到原来的倍，即现在的电枢电流为。根据电压平衡式，得负载增加前，负载增加后，根据得所以28一台直流串励电动机，端电压为U，负载转矩不变，当增大电阻R时，问电枢电流如何变化？为什么？ 解：刚一增大电阻R时，电枢电流减小，电磁转矩减少，因此电机转速下降。随着电机转速的下降，感应电动势减少，电枢电流又开始增大。当电机转速最后稳定下来以后，电枢电流又回到原来的数值。因为负载转矩不变，所以