电机与拖动_刘锦波第2章_习题解答

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1、第2章习题解答思考题2.1直流电机电刷内的电枢绕组中所流过的电流是交流还是直流？若是交流，其交变频率是多少？答：直流电机电刷内的电枢绕组中所流过的电流是交流，而电刷外部为直流。电刷与换向器组合实现了外部直流与内部交流的转换（或换流）。内部电枢绕组所n感应电势或电流的频率为：f=pHz，即内部电流的方向每转交变p次（p为60电机的极对数）。2.2为什么直流电动机必须采用电刷和换向器把外加直流电源转变交流然后再给电枢绕组供电，而不是直接采用直流电源供电？答：对于直流电动机，若不采用电刷或换向器将直流转换为内部交流，而是直接采用直流供电，则当电

2、枢绕组的某一导体边转至N极下时，假定电流为流入的，电磁转矩沿顺时针方向。则当该导体边转至S极下时，电流仍为流入的，则所产生的电磁转矩必为逆时针方向。这样，在一个周期内，电机的转子（或电枢）不可能产生有效的电磁转矩。故此，必须采用机械式换流器完成直流到交流的转换。2.3直流电机铭牌上所给出的额定功率是指输出功率还是输入功率？是电功率还是机械功率？答：电机铭牌上的额定功率均指输出功率。对于电动机，其额定功率是指机械输出功率；对于发电机，其额定功率是指电枢绕组的输出电功率。2.4为什么说直流电机的绕组是闭合绕组？答：直流电机的线圈之间是通过换向

3、片依次相联的，每一个换向片均与不同线圈的两个导体边相连，由此构成的电枢绕组自然是闭合绕组。2.5如果将传统永磁直流电动机的定子和转子颠倒，即定子侧为电枢绕组而转子采用永久磁钢产生励磁，试分析这样一台反装式直流电动机其电刷应该是静止还是旋转的？说明理由。答：传统永磁直流电动机的磁极位于定子,而电枢绕组位于转子，其换向器随电枢绕组一同旋转，而电刷则固定在定子侧，只有这样才能产生有效的电磁转矩。换句话说，直流电机的电刷必须相对主极是静止不动的，才能产生有效的电磁转矩。因此，当传统直流电动机反装，亦即电枢绕组位于定子，而主极位于转子时，其电刷应随

4、主极一同旋转。2.6直流电动机总共有几种励磁方式？不同励磁方式下，其线路电流I、电1枢电流I以及励磁电流I之间存在什么关系？af答：直流电动机的励磁方式可分为他励和自励两大类。其中，自励又包括：并励、串励和复励三种形式。在采用他励时，直流电动机的励磁绕组采用单独的励磁电源供电，而电枢绕组则采用另一电源供电。而对于自励方式的直流电机，其励磁绕组与电枢绕组采用同一电源供电。根据接线的不同（参考教材图2.14），其线路电流I、电枢电流I以及励磁电流I之间的关系式也不尽相同。对于并励直1af流电动机，I=I+I；对于串励直流电动机，I=I=I；对

5、于复励直流电1af1af56动机，I=I+I。1af2.7直流电动机负载后，气隙中共存在着几种类型的磁场？它们分别是由哪些励磁磁势产生的？答：负载后,直流电机内部存在两种类型的磁场:一种是由定子励磁绕组磁势所产生的主磁场；另一种是由电枢绕组磁势所产生的电枢反应磁场。两者合成既是电机内部的气隙合成磁场。2.8何为电枢反应？它对主磁场有何影响？对发电机与电动机最终的运行性能各有何影响？答：空载时，直流电机内部的磁场是由定子励磁绕组所产生的主磁场。负载后，除了主磁场之外，由电枢绕组中流过的电枢电流所产生的电枢磁势也要产生磁场，从而对主磁场造成一

6、定影响。通常把电枢磁势对主磁场的影响称为电枢反应。电枢磁势对主磁场的影响结果造成：（1）气隙磁场发生畸变；（2）主磁场削弱，电枢反应呈去磁作用。对于直流发电机，上述结果造成电刷两端所感应的电势以及端部电压降低；对于直流电动机，上述结果造成转子转速上升。这一磁场对主磁场要2.9对于直流电动机，转子所产生的电磁转矩是驱动性的（与转速方向相同）还是制动性的（与转速方向相反）？对于直流发电机又有何不同？答：对于直流电动机，由电枢绕组输入电能，通过电机内部的磁场将输入的电能转变为机械能输出，所产生的电磁转矩为驱动性的，由其拖动机械负载一同旋转；对于

7、直流发电机，由原动机拖动转子旋转，所产生的电磁转矩为制动性的。正是由于原动机克服制动性的电磁转矩，才将输入电机的机械能转变为电能输出。2.10在一定励磁的条件下，为什么负载后直流发电机输出的电压要比空载时的输出电压低？答：由基本方程式：U=E−RI可见，直流发电机负载后，有两个因素造成2aaa输出电压降低：（1）电枢反应的去磁作用造成E=CnΦ降低；（2）负载后电枢ae电流I的增加造成电枢电压下降。a2.11在一定励磁的条件下，为什么负载后直流电动机转子的转速要比空载时的转子转速略低？U−RI1aa答：由n=可见，直流电动机负载后，影响转

8、子转速的因素有两个：（1）CΦe电枢电流I造成电枢电压下降；（2）电枢反应的去磁作用造成Φ的减少；前者a引起转速下降；后者引起转速升高；轻载时由于电枢反应的去磁作用较小，前者占主要因素，故转子