机电最新精简考试内容：__思考题与习题的解答.doc

第 1 页 共 30 页第第 2 章章 思考题及答案思考题及答案2-1 直流电机的主要部件是什么？各有什么作用？ 答：直流电机的主要包括定子、转子 定子部分：包括主磁极、换向磁极、机座、电刷装置 1）主磁极：建立主磁通，包括： 铁芯：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： 铁芯： 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 转子部分：包括电枢铁芯、电枢绕组、换向片 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） 换向片：换向用，由铜线围叠而成 4） 2-2 在直流电机中，为什么要用电刷和换向器，它们起到什么作用？ 答：在直流发电机中，电刷和换向器起到整流的作用，将电枢绕组中的交流电整流 成出线端的直流电直流发电机中，起到逆变的作用，将端口的输入的直流电变成电枢 绕组中的交变电流 2-4 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.2-5 公式和中的应是什么磁通？nCEeaaMICT答：公式中的为每个极面下的气隙磁通，它由励磁磁动势和电枢磁动势共同产生的. 2-9 直流电机的电枢电动势和电磁转矩的大小取决于哪些物理量，这些量的物理意义如 何？答：电枢电动势 nCEea其中，Ce是电机的电动势结构数，它的大小决定于电枢绕组导体总根数 N、主apNCe60磁极对数 p 及并联支路数 2a ，是每个极面下的磁通，n 是电机转速。

第 2 页 共 30 页电磁转矩aMMICTCT是电机的电磁转矩结构常数，，它的大小决定于电枢绕组导体总根数apNCT2N、主磁极对数 p 及并联支路数 2a，是每个极下的磁通，是电枢电流aI2-11 并励直流电动机在运行时励磁回路突然断线，电机会有什么后果？若在起动时就 断线（电机有剩磁），又会有什么后果？答： 并励直流电动机在运行时励磁回路突然断线，励磁电流消失（），主磁0fI通将减小至剩磁通值，在断线瞬间，由于惯性，电机转速不会发生变化，则电枢电动势大大减小，从而电枢电流急剧增大，电枢绕组可能被烧坏对nCEeaaa aREUI于电磁转矩，当电枢电流增大的速度大于主磁通减小的速度时，则也会aMMICTaI增大 如果负载转矩不变，致使电机转速迅速升高，若在空载或轻载时，转速会剧增， 致使电机受损、甚至会造成人身伤害事故2-12 试解释他激和并激发电机的外特性为什么是一条下倾的曲线？ 答： 讨论他励和并励发电机aaaRIEU他励发电机：稍下倾曲线（端电压 U 随负载电流 I 增大稍有下降），原因有： ①负载增大，电枢反应去磁效应增强，气隙磁 通减小，使电枢电动势 Ea减小。

②负载增加，电枢绕组电阻压降 IaRa增大并 励发电机：下倾曲线（端电压 U 随负载电流增大下 降幅度较他励发电机大），原因是：除①、②两原因 与他励发电机相同外，因并励发电机的 If =U/Rf， 因 此由①、②原因引起 U 减小，致使 If减小（他励发 电机 If不变），磁通 Φ 减小，Ea进一步减小，致使 端电压下降幅度较大第第 2 章章 练习题题解及答案练习题题解及答案2-1 试判断下列电刷两端电压的性质 1） 磁极固定，电刷与电枢同时旋转；I INUNU他并题图 2-12 机械特性曲线第 3 页 共 30 页2） 电枢固定，电刷与磁极同时旋转 解：由直流发电机原理可知，只有电刷和磁极保持相对静止，在电刷两端的电压才为直 流，由此： 1）磁极固定，电刷与电枢同时旋转时，因为电刷与磁极相对运动，电刷两端电压为交流2）电枢固定，电刷与磁极同时旋转，因为电刷与磁极相对静止，电刷两端电压为直流 2-4 试比较直流发电机和直流电动机的电动势、功率和转矩平衡关系？ 解： 发电机 电动机电动势平衡关系 aaaRIUEaaaRIUE功率平衡关系 pPP21pPP21转矩平衡关系 01TTTem02TTTem2-5 一台四极直流发电机，单迭绕组，每极磁通为马，电枢总导体数为 15261079. 3根，转速为 1200 转/分，求电机的空载电动势？解：VnpNEa1151200101079. 34301522 6086 2-6 一台四极直流电动机，nN=1460r/min，Z=36 槽，每槽导体数为 6，每极磁通为马，单迭绕组，问电枢电流为 800 安时，能产生多大的电磁转矩？6102 . 2解： mNIpNTaem35.60580010102 . 246362 286  2-7 直流发电机和直流电动机的电枢 电动势的性质有何区别，它们是怎样产生的？直 流发电机和直流电动机的电磁转矩的性质有何区别，它们又是怎样产生的？ 解； 直流发电机电枢电动势为电源电动势（Ea与 Ia同向），直流电动机为反电动势 （Ea与 Ia反方向），它们均由电枢绕组切割磁场产生。

直流发电机电磁转矩为制动转矩（Tem与 n 反向），直流电动机为驱动转矩（同向），它们均由电枢载流导体在主磁极场作用下产生电磁力而形成转矩nTM与2-8 把一以他励发电机的转速提高 20%，空载电压会提高多少（励磁电阻保持不变）？ 若是一台并励发电机，则电压升高得多还是少（励磁电阻保持不变）？解： nCEUea0第 4 页 共 30 页对于他励发电机： ， 即=C，CRUIff f 故 ，空载电压增加 1.2 倍0''' 02 . 12 . 1)2 . 1 (UnCnCnCEUeeea对于并励发电机：若=C 情况同上，空载电压 Uo增加 1.2 倍，但由于 Uo增加的同时，也相应加，从而导致也增大所以并励发电机空载电压增加的程度比他励ffRUI0 发电机大2-9 他励直流电动机的额定数据如下：，VUkWPNN440,96，估计电枢回路总电阻的值min/500,255,rnAINNaR解：由于一般电机额定运行时效率最高，最高效率时可变损耗与不变损耗相等，即NNNaNPIURIp22所以估计电枢回路的电阻为：)(1246. 0255296000255440 2122NNNN aIPIUR2-11 一台并励直流发电机，励磁回路电阻负载电阻，电枢回路电,44fR 4LR阻，端电压 U=220V。

25. 0aR试求：（1）励磁电流和负载电流 I；fI（2）电枢电流和电动势（忽略电刷电阻压降）；aIaE（3）输出功率和电磁功率2PMP解：(1) 励磁电流 ARUIff544220负载电流 ARUIL554220第 5 页 共 30 页(2) 电枢电流 AIIIfa60555电枢电动势 VRIUEaaa23525. 060220(3) 输出功率 WUIP12100552202电磁功率 WIEPaaM1410060235或 WRIRIPPffaaM1410044525. 060121002222 22-12 一台并励直流发电机，，电枢回路电min/1450,115,35rnVUkWPNNN阻，一对电刷压降，励磁回路电阻，求额定时0243. 0aRVUb221 .20fR的电磁功率和电磁转矩？解：励磁电流 ARUIff72. 51 .20115负载电流 AUPINN N3 .30411535000电枢电流 AIIIfNa31072. 53 .304电枢电动势 VURIUEbaaNa533.12420243. 03101152电磁功率 WIEPaaM23.38605310533.124电磁转矩 NmnPTNM M2 .2541450605.38955095502-13 并励直流电动机的铭牌数据如下：，，，，。

电枢总电阻kWPN96VUN440AIN255AINf5min/500rnN，电枢反应忽略不计求：078. 0aR（1）额定运行时的输出转矩与电磁转矩NTT第 6 页 共 30 页（2）理想空载转速与实际空载转速0n' 0n（3）如果额定运行时总负载转矩不变，则串入电阻瞬间电枢电流与转速122. 0R各为多少？（4）保持额定运行时总负载转矩不变，则串入而稳定后的电枢电流与转122. 0R速各为多少？解: (1) 输出转矩 ][ 5 .183350026096000602mNnPPTNNNN N额定运行时，电枢电流：][2505255AIIIfNNaN额定运行时，电枢电动势：][ 5 .420078. 0250440VRIUEaaNNaN额定运行时，电磁转矩：T][20085002602505 .420602mNnIEPTNNaNMM（2）由于额定励磁下，且不计电枢反应，所以空载时的主磁通与额定磁通相同，，则额定运行时N0aNNNeEnC所以：841. 05005 .420NaN NenEC得，理想空载转速为： min]/[ 2 .523841. 04400rCUnneN实际空载有损耗，由额定运行时转矩平衡方程为：0TTTN第 7 页 共 30 页为不变损耗引起的转矩为制动转矩，所以空载时的制动转矩也为此转矩。

0T][ 5 .1745 .183320080mNTTTN又 032. 8841. 055. 955. 9NeNMCC得： ][73.21032. 85 .1740 0ACTINMa则实际空载转速为： min]/[ 2 .521841. 0078. 073.214400rCRIUnneaaNN（3）串入电阻，由于惯性转速瞬间不变，瞬间电流为：Rmin]/[500 rnnN][ 5 .97122. 0078. 05 .420440ARREUIaaNN a电枢电流与转速各为多少？（4）由于磁通和负载都不变，所以串入电阻稳定时的电枢电流为：R不变而稳态时的反电动势为： ][2500AICTT CTIaN NMNMZ a][390)122. 0078. 0(250440)(VRRIUEaaNa则最后的转速为 n：稳态时：nCEea额定时：NeNanCE由以上两个式子可得串入电阻后最后稳定的转速为：第第 3 章章 思考题及答案思考题及答案3-2 直流电动机为什么不能直接起动？一般的他励直流电动机为什么不能直接起动？采 用什么起动方法比较好？ 答：不能直接起动。

这是因为受到换向器的限制，起动瞬间电枢回路相当于短路，如不第 8 页 共 30 页加以限制，电流太大会烧毁换向器，所以，直流电动机不允许直接起动通常采用电枢 回路串电阻起动，或降压起动，以降压起动为最好。