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1、电机简答 0-4-3 变压器电动势和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？ 答：线圈中的感应电动势e是由于与线圈相链的磁链y随时间t变化而产生的。线圈中磁链的变化有两个原因：一是磁通大小随时间t变化，由此产生的电动势称为变压器电动势；二是磁通本身不随时间t变化，但线圈与磁场间有相对运动，从而引起磁链y随时间t变化，由此在线圈中产生的电动势称为运动电动势。 用数学式表示时，设e与y的参考方向满足右手螺旋定则，y=f(i,x)，则 e=-dyydiydx=-=eT+eRdtxdtxdt-T-R式中，e=，是变压器电动势；e=，是运动电动势。 运动电动势可形象地看成导体在均匀磁场中运
2、动而“切割”磁感应线时产生的电动 势。当一根长度为l的导体在磁通密度B大小恒定的均匀磁场中以既垂直于自身长度又垂直于B的线速度v运动时，导体中的感应电动势为 -式中，dy=-Bldx，表示导体与导线构成的回路中磁链的减少量。e的瞬时实际方向可 用右手定则来判断。 线圈中产生的变压器电动势的大小取决于线圈磁通量的变化率，在线性情况下取决 于线圈电感和电流变化率。导体中产生的运动电动势的大小与磁场磁通密度大小、导体的运动速度及长度有关。 0-4-8 两个铁心线圈，它们的铁心材料、线圈匝数均相同。若二者的磁路平均长度相等，但截面积不相等，当两个线圈中通入相等的直流电流时，哪个铁心中的磁通和磁通密度值
3、较大？若二者的截面积相等，但磁路平均长度不等，则当两个铁心中的磁通量相同时，哪个线圈中的直流电流较大？ 答：(1)已知作用于磁路上的磁动势，求它产生的磁通，这属于磁路分析计算中的逆 问题。根据磁路欧姆定律=FL，两个线圈的直流电流相同即磁动势F相同时，产生的磁通的大小取决于铁心磁路磁导L的大小。由于L=mA/l (l为磁路平均长度A为磁路Rydixdtydxxdt-vyxe=eR=-vdy-Bldx=-v=BlvdxdxFe截面积)，l相同，因此，当磁路线性即mFe为常数时LA则FLA，B=F/A为常数，即：截面积较大的铁心中的磁通较人，但两个铁心的磁通密度相同。当磁路饱和时，该问题需要通过迭
4、代求解。 (2)已知磁路中的磁通，求产生它所需的磁动势或电流，这属于磁路分析计算中的正问题。由于铁心的磁通F和截面积A相等，因此，两个铁心磁路的饱和程度相同，即磁导率。相等。于是，平均长度较大的磁路的磁导较小，产生一定的磁通所需的磁动势较大，即其线圈巾的直流电流较大。 1-2 变压器能否用来直接改变直流电压的等级？ 答：变压器是利用电磁感应作用来实现其变压功能的。如果一次绕组施加一定的直流电压，则绕组中产生大小不变的直流电流，产生大小不变的直流磁动势，在铁心磁路中产生恒定不变的磁通，这样，一、二次绕组中就无法感应产生电动势即二次绕组输出电压为零。所以，变压器不能直接改变直流电压的等级。 13
5、变压器铁心为什么要做成闭合的？如果在变压器铁心磁回路中出现较大的间隙，会对变压器有什么影响？ 答：如果变压器铁心磁回路中出现间隙，则与铁心为闭合时相比，主磁通所经过的铁心磁回路的磁导减小。根据磁路欧姆定律，磁路中的磁通大小一定时，磁导小则所需励磁磁动势大。铁心磁回路中出现间隙，会使磁路mFe的磁导大幅减小。因此，要产生同样大小的主磁通，有间隙时所需的励磁磁动势和相应的励磁电流就比铁心闭合时的要增大很多。励磁电流大，会使变压器的功率因数降低，运行性能变差。所以，为了减小励磁电流，变压器铁心都要做成闭合的。 2-1-4变压器一次绕组漏阻抗是什么含义？其大小与哪些因素有关？是常数吗？ 答：一次绕组漏
6、阻抗Z=R+jXs1，其中，R是一次绕组电阻；Xs1是一次绕组漏电抗。Xs=wLs=2pfLs其中，f为电源频率；Ls1是一次绕组的漏电感，即一次绕组单位电流产生的一次绕组漏磁链，其大小与一次绕组匝数及漏磁路磁导有关。对于给定的一台变压器，绕组匝数、导线截面积和频率f等都是一定的，漏磁路磁导通常也可视为常数，因此R和Xs1，都是常数，即Z的大小是常数。 2-1-5 一台单相变压器，一次绕组电阻R =1W。当一次绕组施加额定电压220V空载运行时，一次绕组电流是否等于220A?为什么？ 答：不等于220A.因为变压器接到交流电源上空载运行时，交变的主磁通在一次绕 组中产生感应电动势，这与一次绕组
7、接直流电源时的情况有本质区别。此时，一次绕组111111111R1，因此I中，Z=R+jXI0=2P2=I2R为空心线圈的阻抗；X为空心线圈电抗。输入到线圈的功率为.将一个铁心线圈接到电压为U的交流电源上时，稳态时线圈电流为 Xm分别为线圈的励磁电阻和励磁电抗；Xs为 2P0=I0(R+Rm)XmX线圈的漏电抗。通常远大于空心线圈的电抗。输入到线圈的功率为。 2-2-1 变压器负载运行时，铁心中的主磁通还是仅由一次电流产生的吗？励磁所需的有功功率是由一次侧还是二次侧提供的？ 答：(1)变压器负载运行时，铁心中的主磁通不是仅由一次电流产生，而是由一、UU|(R+Rm)+j(Xs+Xm)|Rm+j
8、Xm|其中，Rm、二 次电流共同产生的，或者说是由合成磁动势1I12I2产生的。 (2)变压器负载运行时，如果二次侧带的负载是无源的，则励磁所需的有功功率必定是由一次侧提供的。如果带的是有源负载，则励磁所需的有功功率由哪一侧提供，需要通过具体的分析计算才能确定。 2-2-2 变压器一次绕组漏磁通由一次绕组磁动势I产生，空载运行和负载运行时，无论磁动势还足漏磁通都相差了十几倍或几十倍，漏电抗X为何不变？ 答：一次绕组漏磁通所经过的漏磁路土要由非铁磁材料构(N+N)1N1s12LX=wNLs1也是一个常数。换言之，当漏磁路是s1s11成，其磁导通常可视为常数，因此漏电抗线性时，一次绕组漏磁通和漏磁
9、电动势E与产生它们的一次绕组磁动势I1N1成正比，即Es1Ys1与I1成正比，Es1Y与I1的比值即为漏电抗Xs1是不变的。 2-2-4 变压器加额定电压运行在下列哪种情况时，公式I1N2I2N1U1E1U2E2的误差为最小？公式呢？ (l)满载；(2)轻载；(3)空载。 答：在空载时误差最小；在满载时误差最小，在空载时不成立。 2-3-1 对变压器做短路试验时，操作步骤是先短路、后加电压，且加电压要从零开始。这是为什么？ 答：短路阻抗的值很小。在做短路试验时，为使短路电流不超过额定值，必须施加很低的电压。因此，在做短路试验时，应先短路，然后从零开始逐渐升高电压，直到短路电流达到额定值为止。如
10、果先加电压后短路，则有可能产生过大的稳态短路电流。 2-3-2 对变压器做空载试验时为什么要加额定电压？所加电压不是额定值行不行？ 答：空载试验的目的之一是测取励磁阻抗Zm。Zm的大小是随磁路饱和程度变化而变化的。变压器正常运行时，一次绕组外施电压是额定电压，主磁通m和磁路饱和程度由一次额定电压U1N决定，是基本不变的，因此Zm有确定的值。若空载试验时不加额定电压，则测得的Zm值就与正常运行时的值不同，也就不能用作等效电路中的参数。 2-5-2 变压器在额定电压下负载运行时，其效率是否为一个固定的数值？为什么？ 答：变压器在额定电压下负载运行时，效率不是一个固定的数值，随负载的大小或性质的变化
11、而变化。 2-6 变匝器一、二次绕组在电路上并没有联系，但在负载运行时，若二次电流增大，则一次电流也变大，为什么？由此说明磁动势平衡的概念及其在定性分析变压器中的作用。 答：变压器一、二次绕组虽然在电路上没有联系，但是二者都位于同一铁心磁路上，通过铁心中的主磁通产生密切的联系。变压器负载运行时，一次电流I1产生的磁动势F1和二次电流I产生的磁动势F2共同作用于磁路上，产生主磁通m即产生主磁通的是合成2U1E1U2E2I1N2I2N1磁动势F0=F1+F2该式可以改写为F0=F1+(-F2)，即把F1视为励磁分量F0与负载分量(-F2)之和，这就是磁动势平衡关系。它表明了二次电流即负载电流I2对
12、一次电流I1的影响，若I2增大，则F2增大，使F1增大，从而I1增大。 为了更清楚起见，考虑理想变压器的情况，即铁心磁路磁导率为无限大时，励磁电流 I0=0，F0=0则F1+F2=0，或F1=-F2，即一、二次绕组磁动势大小相等、方向相反，因此，I2增加或减小时，I1也随之增大或减小。当仅考虑数量关系时有： N1I1=N2I2即I1=I2/k。所以在定性分析变压器时，利用磁动势平衡的概念可以得出结论：变压器负载运行时，一、二次电流大小与一、二次绕组的匝数成反比。 2-7 变压器稳态运行时，哪些量随着负载变化而变化？哪些量不随负载变化？ 答：变压器稳态运行时，一次电压及其频率均为额定值。当负载变
13、化时，一次电流I1及一次绕组磁动势F1，二次电流I2及二次绕组磁动势F2，二次电压U2，主磁通m及励磁电流I0，一、二次绕组漏磁通s1m与s2m铁耗pFe和铜耗pCu等都随之发生变化。 但是变压器在一次绕组施加额定电压正常稳态运行时，m变化很小，即基本不变，可近似认为它不随负载变化，因此，I、pFe以及电动势E1、E2都可近似看做不随负载变化0。二次电流I2即负载电流，随负载变化而变化，相应地，二次绕组磁动势F也随负载变化。根据磁动势平衡关系，一次电流I1和一次绕组磁动势F1也随负载变2化。I1和I2的变化分别引起s1m和s2m的变化，使相应的漏磁电动势Es1和Es2变化，即漏电抗压降I1Xs
14、1和I2Xs2发生变化，从而使二次电压U2随负载变化而变化。不计励磁电流时，pCu与负载电流的平方成正比，因此称为可变损耗。 3-1-1 三相变压器组和三相心式变压器在磁路结构上有何区别？三相对称的磁通 和三相同相的磁通在这两种磁路中遇到的磁阻有何不同？ 答：三相变压器组的各相磁路是互相独立的，因此三相对称的磁通和 三相同相的磁通所遇到的磁阻是一样的，都是铁心磁路的磁阻。三相心式变压器的各相磁路是彼此相关的，因此，三相对称的磁通和三相同相的磁通所遇到的磁阻是不一样的。三相对称磁通的大小相等，时间相位互差1200，即它们的和为零，因此一相磁通实际上需要经过其他两相的磁路而闭合；三相同相磁通的大小
15、相等，时间上同相，三相之和为每相磁通的3倍，它们无法通过铁心来闭合，而必须经过铁心之外的非铁磁材料，因此遇到的磁阻主要是非铁磁材料的磁阻，其值比铁心磁路的要大很多。 4-1-1 自耦变压器的绕组额定容量总是与变压器额定容量相同吗？其高、低压绕组之间的功率是怎样传递的？自耦变压器一次额定容量与二次额定容量相同吗？ 答：自耦变压器的绕组额定容量与变压器额定容量前者要小于后者。这是因为自耦变压器高、低压绕组间的功率传递有两种途径：一是像双绕组变压器那样通过电磁感应传递，这部分功率为电磁功率；二是通过电路联结直接传导，这部分功率为传导功率。自耦变压器的容量等于绕组容量与传导容量之和。由于自耦变压器一、
16、二次侧的电磁功率相等，传导功率也相等，因此一次额定容量与二次额定容量相同，这与双绕组变压器是一样的。 5-2-3 空间电角度与空间机械角度有什么关系？为什么要采用空间电角度，它有什么好处？ 答：空间电角度等于空间机械角度乘以极对数。采用空间电角度后，转子在一段时间内转过的空间电角度与电动势在时间上经过的电角度相等。 5-2-4 一个整距线圈的两个线圈边在空间上相距的电角度是多少？如果电机有户对极，在空间上相距的机械角度是多少？ 答：一个整距线圈的两个线圈边，在空间上相距1800电角度。如果电机有p对极，两个线圈边在空间上相距1800/p的机械角度。 5-3-3 采用600相带法得到的每极每相槽
17、数q=4的三相对称单层绕组，能将5、7次谐波电动势削弱为零吗？能将哪些次数的谐波电动势削弱为零？ 答：对于采用600相带法的每极每相槽数q=4的三相对称单层绕组，绕组节距为整距，节距因数为1，只能通过分布削弱谐波。槽距角1 50，则绕组的5和7次谐波分布因数为0. 2053和0.1576，所以不能将5和7次谐波电动势削弱为零。若要将某次谐波电2动势削弱为零，则，只有6的倍数次谐波绕组因数为零，即能将6的整数倍次谐波电动势削弱为零。正常电机中不存在偶数次谐波磁场，所以偶数次谐波电动势本来也不会出现。 5-4-3 长距线圈对电动势有什么影响？它有什么缺点？ 答：长距线圈对基波和谐波电动势具有削弱作
18、用，对基波电动势的削弱作用较小，而对谐波电动势削弱得较大。长距线圈由于端部联结比短距线圈长，所以用铜更多，一般不用。 sin(460Oa=4n150)=0 5-11 一台4极36槽的交流电机定子上有3根导体A、B、C：，分别位于1号、4号和7号槽内，已知每根导体感应的基波电动势为10V，3次谐波电动势为2V。现将这3根导体顺次串联起来所得到的总的基波电动势和3次谐波电动势分别是多大？ 答：所得到的基波和3次谐波电动势分别为20V和2V。 6-6 设定子绕组通电产牛的磁动势f=Fcos(na-kwt)，试问产生该磁动势的电流频率、磁动势的极对数、磁动势的转速和转向及定子绕组中感应电动势的频率分别
19、是多少？其中a前的因数v的物理意义是什么？t前的系数kw表示什么意义？ 答：产生磁动势60kw2pnf=Fcos(na-kwt)的电流频率为2pkw，在a的2p电角度内的极对数为n，磁kw2p动势转速为，转向为朝+a方向，在定子绕组中感应电动势的频率为。 a前的因数v表示在a的2p电角度内的极对数，t前的系数kw表示通电电流的角频率。 6-8 三相合成基波磁动势某一时刻的位置如何确定？若把三相绕组三个出线端中的任何两个换接一下，问旋转磁场转向将如何变化？ 答：某一相电流为正最大值时，三相合成基波磁动势正幅值与该相绕组的轴线重合。由于三相绕组产生的合成旋转磁动势的转向取决于电流的相序，因此相序接
20、反后，旋转磁场转向也相反。 6-9 一台同步电机，转子不动。在励磁绕组中通以单相交流电流，并将定子三相 绕组端点短接起来，则定子三相感应电流产生的合成基波磁动势是旋转的还是脉 振的？ 答：励磁绕组通以单相交流电流，产生脉振磁场，该磁场在定子三相绕组中产生与脉振磁场同频率的感应电动势。三相绕组短路时，产生同频率的感应电流。由于转子不动，因此三相电流都以同样的规律随转子脉振磁场的交变而变化，即三相电流的相位相同。三相绕组流过同相位的三相电流时，只能产生脉振磁场。要产牛旋转磁场，三相电流必须不同相。 8-2-1 转子基波励磁磁动势在定子三相绕组中感应电动势，产生三相交流电流，三相交流电流流过三相绕组
21、产生基波电枢磁动势。试详细分析为什么基波电枢磁动势的转向与转子转向相同。 答：当转子转向为由A相绕组轴线转向B相绕组轴线，再转向C相绕组轴线时，定子三相绕组感应电动势相序为A、B、C，即时间上A相超前B相1200电角度，B相超前C相1 200电角度。三相交流电流相序与电动势相序相同，而三相电流流过三相绕组产生的基波电枢磁动势的位置由电流超前的相绕组轴线转向电流滞后的相绕组轴线，即由A相绕组轴线转向B相绕组轴线，再转向C相绕组轴线。所以基波电枢磁动势的转向与转子转向相同。 8-2-3 电枢反应的性质由什么决定？与哪些因素有关？ 答：电枢反应的性质取决于负载的性质和电机内部的参数，与空载电动势与电
22、枢电流之间的夹角少有关。因负载性质不同，可能出现交轴电枢反应、去磁或者增磁的直轴电枢反应。 9-2-3 空载特性能否准确反映负载时气隙磁动势与气隙电动势之间的关系？为什么？ 答：严格地说，空载特性不能完全反映负载时气隙磁动势与气隙电动势之间的关系，因为气隙磁动势产生气隙磁场都是经过气隙交链定子绕组感应电动势的，但是空载特性描述的是励磁磁动势与定子绕组感应电动势的关系，励磁磁动势不仅产生经过气隙的磁场，而且有不经过气隙的漏磁场，与气隙磁动势的情况不完全相同。但在正常负载工况下，励磁磁动势产生的漏磁场对定子绕组感应电动势的影响不大，所以仍可采用空载特性反映气隙磁动势与气隙电动势之间的关系。 9-1
23、 表征同步发电机单机对称稳态运行的性能有哪些特性曲线？ 答：保持转速n1不变、负载功率因数cosj不变，定子端电压U、负载电流I和励磁电流If三者之中保持一个不变，另外两个量之间的关系就是同步发电机单机对称稳态运行的特性。通常有五种基本特性：空载特性，短路特性，负载特性，电压调整特性，调整特性。 96 同步发电机定子外施的三相对称电压大小不变，在下述的两种情况下，哪一种情况下定子电流比较大？(1)取出转子； (2)转子以同步转速旋转，但不加励磁电流。 答：取出转子后，电机气隙增大很多，定子三相电流产生的气隙磁通遇到的磁导变得很小，即电枢反应电抗值很小，因此，定子电流要比转子在同步转速下旋转时的
24、大很多。 10-1-1 同步发电机并联运行与单机独立运行相比有什么优势？并联运行与独立运行对于发电机而言有什么不同？ 答：同步发电机并联运行与单机独立运行相比的优势：1、供电质量高；2、供电可靠性高3、经济性高4、发电厂布局更合理5、资源的利用和电能的使用都更合理。并联运行与独立运行时发电机的运行条件不同。独立运行时，频率由原动机转速决定，发电机端电压随负载的大小变化，可以通过励磁电流进行调节，负载全部由发电机负担。当发电机与无限大电网并联运行时，其电压和频率不变，即发电机的端电压和稳态转速都不会变化。 10-8 为什么在凸极电机巾定子电流和定子磁场能相互作用产生转矩，但是在隐极电机中却不能产
25、生？ 答：定子三相电流流过三相绕组产生旋转磁动势，磁动势作用在磁路上产生磁场。 由于凸极电机气隙不均匀，所以气隙磁场与磁动势相位不同。可以将产生旋转磁动势的电流等效看成一个整距线圈的电流，该电流所在位置的气隙磁场不为零，将受力产生转矩。而在隐极电机中磁动势与气隙磁场同相位，即等效的电流所在位置的磁场为零，不会受力产生转矩。 11-1-1 如何判断一台同步电机处于发电机状态还是电动机状态？ 答：决定同步电机运行于发电机状态还是电动机状态的依据是转子励磁磁动势波与气隙磁通密度波的相对位置。当转子励磁磁动势波超前于气隙磁通密度波时，同步电机运行于发电机状态；相反滞后时，同步电运行处于电动机状态。 1
26、4-1-7 三相异步电动机定子接三相电源、转子堵转时，是否产生电磁转矩？如果产生电磁转矩，如何确定其方向？ 答：堵转时，气隙旋转磁场相对转子绕组运动，在转子绕组中产牛电动势和电流。转子电流与气隙磁场相互作用，产生电磁转矩。根据右手定则，可以确定转子电流的方向；再利用左手定则，就可判断出电磁转矩的方向与气隙旋转磁场的转向相同。此日于，转子是由于被堵住而不能旋转起来。 14-2-2 什么是转差率？如何计算转差率？对于转子绕组短路的异步电机，如何根据转差率的数值来判断它的三种运行状态？三种运行状态下电功率和机械功率的流向分别是怎样的？ 答：转差率s是同步转速n1和转子转速n之差与同步转速n1的比值，
27、其计算公式为s=n1-nn1 当n与n1反向时，n应取负值。 对于转子绕组短路的异步电机：当0nn时，代人转差率公式，可得0sn1时，可得s0,nl，电机运行于电制动状态，定子输入电功率，转子输入机械功率，二者都转换为电机中的损耗。 14-2-7 三相异步电机定、转子绕组在电路上没有直接联系，但在基本方程式中却有关系式I1+I2=I0,试说明它的含义。 ,120 答：关系式I1+I2=I0是通过绕组折合而得到的等效的电流关系，它实质上表达的是定、转子磁动势平衡关系F+F=F只是由于把转子绕组替换成了与定子绕组相同的等效绕组，磁动势平衡关系才转换为电流平衡关系。 14-10 试比较异步电机与变压
28、器在折合的目的、原则、内容和结果上的异同。 答：(1)折合的目的都足为了得到一个等效电路来表示它们的电磁关系。在变压器中，利用等效电路可以计算二次电压调整率等；在异步电机中利用等效电路可以计算其运行特性和性能。 (2)折合的原则都是保持被折合一侧的磁动势不变。在变压器中，通常是保持：次侧磁动势不变；在异步电机中，则是保持转子磁动势不变。 (3)折合的内容，对于变压器而言，是绕组匝数的折合；对下异步电机而言，除了绕组折合以外，还有频率折合。 (4)折合的结果都是T型等效电路。不同之处是：变压器负载端所接的是折合后的负载阻抗Z 15-1-2 三相异步电动机铭牌上的额定功率指的是什么功率？额定运行时
29、的电磁功率、机械功率和转子铜耗间有何数量关系？当定子接电源、转子堵转时，电动机是否还有电磁功率、机械功率或电磁转矩？ 答：三相异步电动机铭牌上的额定功率指的是在额定工况下转轴输出的机械功率。 额定运行时，电磁功率Pem、机械功率Pm和转子铜耗pCu2间的数量关系为 Pem：P:pCu2 =1:(1-s):s 转子堵转时，由于转速n=0，因此Pm=O。但电机有电磁功mL1-sR，而异步电机负载端所接的是代表机械功率的附加电阻s2。 率，Pem=pCu2；也有电磁转矩T，T=P/W即堵转转矩。 15-1-3 为什么三相异步电动机正常运行时的转差率一般都很小？ em11 答：由于转子铜耗pCu2=s
30、Pem，因此当电磁功率Pem一定时，s越大，则pCu2越大机械功率p=P-p越小，电动机效率越低。所以，为了减小损耗、提高效率，三相异步电动机正常运行时的转差率一般都很小。 15-7 三相异步电动机堵转时的定子电流、电磁转矩与外施电压大小有什么关系？为什么电磁转矩随外施电压的平方而变化？ 答：三相异步电动机堵转时的定子电流与定子外施电压成正比，堵转时的电磁转矩memCu2与外施电压大小的平方成正比。电磁转矩与主磁通m、转子相电流I2及转子功率因数成正比。由于m、I2都与电压成正比，因此电磁转矩与电压的平方成正比。换个角度看，电磁转矩等于电磁功率Pem除以同步机械角速度1，而Pem与电压的平方成
31、正比，所以电磁转矩与电压的平方成正比。 16-2-2 一台三相绕线转子异步电动机，负载转矩和空载转矩不变，若在转子每相回路中串接一个附加电阻Rs，其大小等于转子绕组电阻R2，则电动机的转差率将如何变化？ 答：由于负载转矩和空载转矩不变，因此电磁转矩不变。若未串电阻时的转差率为s，串电阻后的转差率为s即s=2s。 16-6 变频调速中，当变频器输出频率从额定频率降低时，其输出电压应如何变化？为什么？ R2R2+RS2R2=ss，则有s 答：当变频器输出频率f1从额定频率降低时，其输出电压U1应随之降低。在拖动恒转矩负载时，通常希望保持主磁m为额定值不变或基本不变，由于定子相电动势EfF，因11m
32、此需要在降低电压时保持E/f=常数，或者U1/f1=常数。当拖动风机水泵类负载时，由于随f1113f1的降低输出功率迅速减小，因此，为了减小铁耗、提高效率，可以让U1比保持U1/f1=常数时更低一些。 18-1 直流电机正、负极性电刷间的感应电动势与电枢导体中的感应电动势有什么不同？电枢导体中流过的是直流电流还是交流电流？换向器在直流电机中起什么作用？ 答：直流电机正、负极性电刷间的感应电动势是直流电动势；而电枢导体中的感应电动势是交流电动势，其中流过的是交流电流，它们交变的频率都是f=pn/60，其中p为电机极对数，n为转子转速。 19-1-1 试从物理概念说明下列各种数量间的相互关系：电枢
33、槽数Q、换向片数K、线圈数S、每槽每层圈边数m、线圈匝数Nk、电枢导体总数z。 答：每个线圈与两个换向片相联，而每个换向片既联一个线圈的首端，又联另一个线圈的末端，因此K=S。每个槽中含有m个虚槽，每个虚槽有上、下层两个线圈边，而每个线圈也自有两个线圈边，因此，线圈数S=mQ。若线圈匝数为Nk，则一个线圈边中含有Nk根导体，一个线圈就有2Nk根导体，所以电枢导体总数z=2NkS。 19-2-4 什么是几何中性线？什么是电刷位于几何中性线？此时电刷的实际位置在何处？ 答：在相邻两个主极之间的中心线处，励磁磁动势产生的气隙磁通密度为零，称该中心线为几何中性线。在画示意图时，常省略换向片，把电刷直接
34、画在几何中性线处，与被它短路的线圈边直接接触，将这种情况称为电刷位于几何中性线。这只是一种简化的表示方式，此时电刷的实际位置仍在主极中心线处。 19-4-2 直流电机负载运行时的电枢电动势与空载时的是否相同？公式E=Cn和T=CFI中的磁通F指的是什么磁通？ 答：直流电机负载运行时，电枢电流产生电枢磁动势，它与励磁磁动势合成，共同产生气隙磁通。通常，该磁通与空载时仅由励磁磁动势产生的气隙磁通是不一样的，因此，它们感应的电枢电动势就不同。在空载和负载运行时，公式Ea=Cen和T=CFI中的磁通垂都应分别是空载和负载时的气隙磁通。 aeTaTa 20-2-1 一台并励直流电动机带负载运行于某Ea、
35、Ia、n和T值下。若负载转矩增大，则电动机巾将发生怎样的瞬态过程？到达新的稳态时Ea、Ia、n和T与其原值相比分别有什么变化？ 答：负载转矩TL增大时，发生的瞬态过程是：因电磁转矩TT，转速n下降；因主L磁通F不变，由ET=CTFIa，故a=Cen可知，Ea减小；而Ia=(U-Ea)/Ra，端电压U不变，因此Ia增大；因T增大。这一过程一直持续下去，当T增大到T=TL时，便到达新的稳态。此时，与原来相比，Ea减小，Ia增大，n降低，T增大。 20-3-1 他励直流电动机有哪些调速方法？各种方法分别有何特点？ 答：他励直流电动机的调速方法有以下三种： (1)电枢串接电阻调速。该方法只能将转速从基
36、速调低。增大串接电阻，机械特性斜率增大，即机械特性变软。该方法调速范围与负载转矩大小有关，功耗大，效率低；如果串人的可调电阻是分级的，则为有级调速。适合于拖动恒转矩负载。 (2)改变端电雎调速。该方法只能将转速从基速调低。降低端电压，机械特性向下移动，斜率不变，即硬度不变。该方法调速范围宽，效率高，可以实现无级调速。适合于拖动恒转矩负载。 (3)改变磁通调速。该方法只能将转速从基速调高。减小励磁电流即减小主磁通，机械特性向上移动，且斜率变大。该方法只需调节励磁回路中的可调电阻，简便易行，功耗小，效率高，可以实现无级调速，调速范围较宽。适合丁拖动恒功率负载。 205 他励直流电动机拖动恒转矩负载
37、运行时，如果增加其励磁电流，说明T、Ea、Ia及n的变化趋势。 答：当励磁电流增加时，主磁通F增加，由于转速n不会立即变化，因此电枢电动势Ea增大，电枢电流Ia=(U-Ea)/Ra就减小。由于Ra通常很小，因此Ea很小的改变就会引起Ia较大的变化，所以，此时Ia的减小最大于F的增加量，使电磁转矩T=CTFIa减小。由于负载转矩TL不变，因此TTL，使n降低。随着n降低，Ea又开始减小，使Ia增大，T增大，直到T=TL时，n不再降低，达到新的稳态。与原来稳态时相比，由于T不变，而F增加，因此Ia减小Ea增大，n降低。 20-7 一台并励直流电动机在正转时有一定转速，现欲改变其旋转方向，为此停车后
38、改变其励磁电流方向或电枢电流方向均可。但重新起动后，发现它在同样情况下的转速与原来的不一样了，问这可能是什么原因造成的？ 答：由转速公式n=(U-RI)/CF可知，在电压U、电枢电流I、电枢回路总电阻R等都不aaeaa变的条件下，转速与原来不同，必然是由主磁通F变化而引起的。在励磁电流If不变的情况下，造成F变化的原因只能是电枢反应的变化。在Ia不变时，交轴电枢反应的作用在电机正、反转时足相同的，因此，引起垂变化的只能是直轴电枢反应。直轴电枢反应是因电刷偏离了几何中性线而产生的。如果电动机正转时电刷顺转向偏移了一个角度，则直轴电枢反应起增磁作用，使F增大；而在反转时，就是电刷逆转向偏移，直轴电枢反应起去磁作用，使F减小，因此转速比正转时升高。
