电拖复习提要(直流电机部分修改).docx

电机与拖动复习提要直流电机部分 第14页 共14页一、填空1在直流电机中改善换向的目的是 ，改善换向的具体方法有 和 。答：消除电刷下的火花、安装换向极 、正确选用电刷。2.电机是以 和 定律为理论基础的。答：电磁感应、电磁力3.直流发电机中的电磁转矩方向与转子的旋转方向 ，因此电磁转矩为 转矩；直流电动机中的电磁转矩方向与转子的旋转方向 ，因此电磁转矩为。答：相反、阻力（制动）、相同动力（驱动转矩）4.直流发电机电枢线圈中的感应电动势ea（电枢电动势）与其电流ia（电枢电流）的方向始终 ，直流电动机中的电磁转矩是 转矩。答：一致、驱动5.直流电机的励磁方式可分为并励、他励、 和 等四种。答： 串励 、 复励 6.单轴系统运动方程式的实用形式为 。答：。7.他励直流电动机常用的调速方法有 、 、 。答：电枢回路串电阻调速、 降低电枢端电压调速、减弱电动机主磁通调速。8.直流电机负载运行时存在电枢反应。电枢反应对气隙磁场影响有二：首先 ，其次 。答：使气隙磁场发生畸变、 存在去磁效应9.在直流电机中， 是用来产生感应电动势和电磁转矩，实现机电能量转换的关键部件。答：电枢绕组10.当电动机的 ，其效率最高；电机通常被制成当该机运行于额定状态时效率最高，则可得估算他励直流电动机电枢回路总电阻的公式为 。答：不变损耗等于可变损耗、 Ra=（UNINPN）/2I2N11.他励直流电动机空载运行时，若不慎将励磁回路断开，电机转速将 ，带额定负载运行时，若不慎将励磁回路断开，电机转速将 。答：急剧上升、下降至停止12.直流电动机负载运行，电源电压与负载电流均维持不变，若转速上升20%，则当磁路线性时，励磁电流是原来的 倍。答： 5/613. 一直流电动机，已知PN=13千瓦，UN=220伏，nN=1500转/分，=0.85，额定电流约为 。答： 70 A（69.52）14.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。15. 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。16. 一台并励直流电动机，如果电源电压和励磁电流不变，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串入电阻后，电动机的输入功率将 ，电枢电流 ，转速n将 ，电动机的效率将 。答：不变，不变，下降，下降。17. 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。18. 并励直流电动机，当电源反接时，其中Ia的方向 ，转速方向 。答：反向，不变。19. 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。20. 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Ia增加时，转速n将 ，转矩Te将 。答：下降，增加。21. 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。22. 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。23. 当保持并励直流电动机的负载转矩不变，在电枢回路中串入电阻后，则电机的转速将 。答：下降。24. 并励直流发电机的励磁回路电阻和转速同时增大一倍，则其空载电压 。答：不变。25. 直流电机单叠绕组的并联支路对数为 ，单波绕组的并联支路对数 答：2p,2。二、简答1、生产机械的负载转矩特性有哪几种？各有何特点？生产机械的负载转矩特性归纳起来可以分为三种基本类型： （1）恒转矩负载特性：负载转矩与转速无关，当转速变化时，负载转矩保持常值。恒转矩负载特性又可分为反抗性负载特性和位能性负载特性两种，如下图所示。反抗性负载特性 位能性负载特性 （2）通风机负载特性：负载转矩与转速大小有关，基本上与转速的平方成正比，即。属于通风机负载的生产机械有通风机、水泵、油泵等，其中空气、水、油等介质对机器叶片的阻力基本上和转速的平方成正比，如下图所示。通风机负载特性 恒功率负载特性 （3）恒功率负载特性：有些生产机械（比如车床），在粗加工时，切削量大，切削阻力大，此时开低速；在精加工时，切削量小，切削阻力小，往往开高速。因此，在不同转速下，负载转矩与基本上与转速成反比，即。由于负载功率，表明在不同转速下，电力拖动系统的功率保持不变，负载转矩与转速的持性曲线呈现恒功率的性质，如上图所示。2、直流电动机的电磁转矩是驱动性质的转矩，但为什么电磁转矩增大时转速反而下降？答：从公式T=CTIa可知，当电磁转矩T增大时，电枢电流Ia也增大； 从公式U=Ea+IaRa可知，当电枢电流Ia增大时，电动势Ea下降； 由Ea=Cen可知，当Ea下降时，转速n下降。 3、一台并励直流电动机原稳定运行于某一Ia、n、E和T值下，设负载转矩T2增大，试分析电机将发生怎样的过渡过程，并将最后稳定的Ia、n、E和T值和原值进行比较。4、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？怎样判别直流电动机运行于发电机状态还是运行于电动机状态？ 答：在直流发电机中，电磁转矩和电枢旋转方向相反，电枢电势和电枢电流方向相同。在直流电动机中，电磁转矩和电枢旋转方向相同，电枢电势和电枢电流方向相反。当端电压U大于电枢电势Ea时，直流电机运行于电动机状态，当端电压U小于电枢电势Ea时，直流电机运行于发电机状态。5、直流电动机为什么不能直接起动？采用什么方法起动？ 答：直流电动机直接起动时起动电流很大，通常达到额定电流的10倍以上，而起动电流过大使电动机换向困难，产生很大的火花；引起绕组发热，烧毁电机；产生机械冲击，损坏传动机构；会引起电网电压的波动。常用的起动方法有：电枢回路串电阻起动，降低电源电压起动。6、画出他励直流电动机的固有机械特性及各种人为机械特性。 （详见P38-40）7、直流电机的感应电动势与哪些因素有关？若一台直流发电机在额定转速下的空载电动势为230V（等于额定电压），试问在下列情况下电动势变为多少？（1）磁通减少10%；（2）励磁电流减少10%；（3）转速增加20%；（4）磁通减少10%，转速增加10%。答：感应电动势E与磁通和转速n成正比。 （1）207V （2）207230V （3）276V （4）228V 8. 何谓电枢反应？电枢反应对气隙磁场有什么影响？ 答：直流电机负载运行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。9. 电机中存在哪些能量损耗？有哪些因素会影响电机发热？电动机与发电机的功率传递有何不同？答： 电机进行机电能量转换时总是存在能量损耗的，能量损耗将引起电机发热和效率降低。一般来说，电机的能量损耗可分为两大类： （1）机械损耗：由电机的运动部件的机械磨擦和空气阻力产生的损耗，这类损耗与电机的机械构造和转速有关。 （2）电气损耗：主要包括导体损耗、电刷损耗和铁耗等。导体损耗是由于电机的线圈电阻产生的损耗，有时又称为铜耗，通常在电机的定子和转子上都会产生铜耗；电刷损耗是由于电刷的接触电压降引起的能量损耗，因为只有在直流电机中安装电刷，所以电刷损耗仅仅出现在直流电机中；铁耗是由于电机铁磁材料的磁滞效应和涡流效应产生的一种损耗，主要取决于磁通密度、转速和铁磁材料的特性。 电动机与发电机的功率传递过程如下图所示：电动机是将电能转换为机械能，而发动机是将机械能转换为电能。 10电力拖动系统稳定运行的条件是什么？对于一个电力拖动系统，稳定运行的充分必要条件是 11.一台他励直流电动机拖动的卷扬机，当电枢所接电源电压为额定电压、电枢回路串入电阻时拖动着重物匀速上升，若把电源电压突然倒换极性，电动机最后稳定运行于什么状态？重物提升还是下放？画出机械特性图，并说明中间经过了什么运行状态？答：电机开始运行于正向电动状态。若把电源电压突然倒换极性，电动机最后稳定运行于反向回馈制动状态，重物匀速下放，其机械特性如下图所示。 图中曲线1为固有机械特性，曲线2为电枢电压等于额定值、电枢回路串电阻的人为机械特性，曲线3为电枢电压反接后电枢回路串电阻的人为机械特性。反接电压之前，匀速提升重物的工作点为A，反接后稳定运行的工作点为E。从A到E中间经过：（1）BC，反接制动过程；（2）CD，反向升速，属反向电动运行状态；（3）DE，继续反向升速，属反向回馈制动运行状态。12.一台他励直流电动机拖动一台电动车行驶，前进时电动机转速为正。当电动车行驶在斜坡上时，负载的摩擦转矩比位能性转矩小，电动车在斜坡上前进和后退时电动机可能工作在什么运行状态？请在机械特性上标出工作点。答： 如图所示，当电动车在斜坡上前进时，负载转矩为摩擦转矩与位能性转矩之和，此时电动机电磁转矩克服负载转矩，使电动车前进，电动机工作在第一象限的正向电动运行状态，如图中的A点。当电动车在斜坡上后退时，负载转矩为摩擦转矩与位能性转矩之差，由于摩擦转矩比位能性转矩小，所以与转速n方向相同，实质上成为驱动转矩，而电动机电磁转矩与n方向相反，为制动转矩，抑制电动车后退速度，同时将电能回馈给电网，电动机工作在第二象限的正向回馈制动运行状态，如图中的B点。 三、 计算1.某他励直流电动机的额定数据为，。计算额定电枢电流、额定转矩和额定负载时的输入电功率。解： 额定负载时的输入电功率 额定电枢电流 额定转矩 2.有一他励直流电动机的额定数据为，计算额定运行时电动机的，。解： 负载转矩 空载转矩 电磁转矩 输入功率 额定效率 电枢电阻3.有一他励直流发电机的额定数据为：，已知，求额定负载下的及。解： 电枢电流 定子铜耗 输入功率 电磁功率4.一台并励直流电动机，额定功率PN=96KW，额定电压UN=440V，额定电流IN=255A，IfN=5A，额定转速为nN=500r/min，电枢回路总电阻Ra=0.078，电枢反应忽略不计，试求：1、 额定运行时的电磁功率；2、额定输出转矩；3、额定电磁转矩； 4、理想空载转速。1）V 2） 3） 4） A 5.某并励直流电动机额定数据如下：PN=7.2KW，UN=110V，nN=900r/min，Ra=0.08， N=85%，IfN=2A。保持总负载转矩不变，若在电枢回路中突然串入0.2的电阻，问串入瞬间的电磁转矩是多少？稳定运行的转速是多少？ VA（串入电阻瞬间，转速不变，电动势不变） 稳定运行后：（负载不变，电枢电流不变，为75A）Vr/min 6、直流他励电动机，PN =22kW，UN =220V，IN =118.3A，nN =1000r/min，Ra =0.145，试计算：阻力转矩为0.8TN时，电动机稳定运行时的转速为多少？阻力转矩为0.8TN时，在电枢回路串入0.73的电阻，问稳定时电机的转速？ 解：(1)根据U=Ea+IaRa 所以Ea N=UN - IN Ra=202.8(v)T=T2=0.8TN ，所以Ia=0.8 IN Ea=UN - 0.8IN Ra=206.2(v)n/nN = Ea/Ea N 所以n=1016.8 r/min (2) Ea=UN - 0.8IN (Ra+0.73)=137.2(v) n/nN = Ea/Ea N 所以n=676r/min7、并励电动机的=220V， =122A， =0.15，=110， =960r/min。如保持额定转矩不变，使转速下降到750 r/min，求需在电枢电路中串入电阻的阻值？解：串入电阻前： 串入电阻调速后： 因此 由于额定转矩不变，所以保持不变。 所以 8、并励电动机的=220V， =122A， =0.15，=110， =960r/min。如保持电枢电流不变，用调磁方法将转速调到1100r/min,求：励磁电路的调速电阻为多大？ 解：串入电阻前后：由于电枢电流不变、电枢电阻不变、电源电压不变，所以保持不变。，所以 ， 又 所以 所以 9、一台他励直流电动机，带有恒转矩负载，PN=22KW，UN=220V，IN=115A，nN=1500r/min，电枢回路总电阻Ra=0.1，忽略空载转矩，电动机带额定负载运行时，要把转速降为1000r/min。试求：1） 采用串电阻法需串多大电阻？2） 采用降压法时，电压应降到多少？ （1）V （2）U=CeNn+IaRa= 10、一台他励直流电动机，PN=2.5KW，UN=220V，IN=12.5A，nN=1500r/min，电枢回路总电阻Ra=0.8。试求：1）若电动机在n=1200r/min下采用能耗制动停车，要求起始制动电流为2 IN，电枢回路中应串入电阻Rz=？2）保持=N不变而使TZ=0.9TN的位能负载以n=120r/min的速度稳速下放，此时电枢回路中应串入电阻Rz=？（1） 由 得： （2）不变 12.一台他励直流电动机，电动机原工作在额定电动状态下，已知最大允许电枢电流为，试求：（1）采用能耗制动停车，电枢中应串入多大电阻？（2）采用电压反接制动停车，电枢中应串入多大电阻？（3）两种制动方法在制动到时，电磁转矩各是多大？（4）要使电动机以的转速下放位能负载，采用能耗制动运行时，电枢应串入多大电阻？解：（1），（2）反接制动时：（3）采用能耗制动方法在制动到时，电磁转矩。采用电压反接制动方法在制动到时：（4）当时12