华科大辜承林主编《电机学》课后习题答案

内容发布更新时间 : 2024/5/4 19:33:49星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

H2l2?N2I2?(HFel3?H??)

=10300-(14600×0.5+1.464968×106×0.2×10?2) =10300-(7300+2929.94)=70A ∴H2 ∴?2T( )?700.5?140(Am) B2?0.41?B2A?0.41?2.5?10?3?1.025?100.3(Wb)

?1??3??2?(4.6?1.025)?10?3?3.575?10?3(Wb)A( )H1?1420mB1??1A?1.43(T)

∴NI1?H1l1?H2l2=1420×0.5-140×0.2=640(A)

第二章 直流电机

2.1 为什么直流发电机能发出直流电流?如果没有换向器,电机能不能发出直流电流? 换向器与电刷共同把电枢导体中的交流电流,“换向”成直流电,如果没有换向器,电机不能发出直流电。

2.2 试判断下列情况下,电刷两端电压性质 (1)磁极固定,电刷与电枢同时旋转; (2)电枢固定,电刷与磁极同时旋转。

(1)交流 ∵电刷与电枢间相对静止,∴电刷两端的电压性质与电枢的相同。

(2)直流 电刷与磁极相对静止,∴电刷总是引出某一极性下的电枢电压,而电枢不动,磁场方向不变 ∴是直流。

2.3 在直流发电机中,为了把交流电动势转变成直流电压而采用了换向器装置;但在直流电动机中,加在电刷两端的电压已是直流电压,那么换向器有什么呢? 直流电动机中,换向法把电刷两端的直流电压转换为电枢内的交流电,以使电枢无论旋转到N极下,还是S极下,都能产生同一方向的电磁转矩 2.4 直流电机结构的主要部件有哪几个?它们是用什么材料制成的,为什么?这些部件的功能是什么?

有7个 主磁极 换向极, 机座 电刷 电枢铁心,电枢绕组,换向器 见备课笔记 2.5 从原理上看,直流电机电枢绕组可以只有一个线圈做成,单实际的直流电机用很多线圈串联组成,为什么?是不是线圈愈多愈好?

一个线圈产生的直流脉动太大,且感应电势或电磁力太小,线圈愈多,脉动愈小,但线圈也不能太多,因为电枢铁心表面不能开太多的槽,∴线圈太多,无处嵌放。 2.6 何谓主磁通?何谓漏磁通?漏磁通的大小与哪些因素有关?

主磁通: 从主极铁心经气隙,电枢,再经过相邻主极下的气隙和主极铁心,最后经定子绕组磁轭闭合,同时交链励磁绕组和电枢绕组,在电枢中感应电动势,实现机电能量转换。

漏磁通: 有一小部分不穿过气隙进入电枢,而是经主极间的空气隙钉子磁轭闭合,不参与机电能量转换,??与饱和系数有关。

2.7 什么是直流电机的磁化曲线?为什么电机的额定工作点一般设计在磁化曲线开始弯曲的所谓“膝点”附近? 磁化曲线:?0?f(F0)

?0-主磁通,F0励磁磁动势

设计在低于“膝点”,则没有充分利用铁磁材料,即 同样的磁势产生较小的磁通?0,如交于“膝点”,则磁路饱和,浪费磁势,即使有较大的F0,若磁通?0基本不变了,而我的需要是?0(根据E和Tm公式)选在膝点附近好处:①材料利用较充分②可调性好③稳定性较好。

电机额定点选在不饱和段有两个缺点:①材料利用不充分②磁场容易受到励磁电流的干扰而不易稳定。

选在饱和点有三个缺点:①励磁功率大增②磁场调节困难③电枢反应敏感

2.8 为什么直流电机的电枢绕组必须是闭合绕组? 直流电机电枢绕组是闭合的,为了换向的需要,如果不闭合,换向器旋转,电刷不动,无法保证正常换向。

2.9 何谓电枢上的几何中性线?何谓换向器上的几何中性线?换向器上的几何中性线由

什么决定?它在实际电机中的位置在何处? ①电枢上几何中性线:相临两点极间的中性线

②换向器上几何中性线:电动势为零的元件所接两换向片间的中心线

③由元件结构决定,不对称元件:与电枢上的几何中性线重合。对称元件:与极轴轴线重合。

④实际电机中。

2.10 单叠绕组与单波绕组在绕法上、节距上、并联支路数上的主要区别是什么? 绕法上: 单叠:任意两个串联元件都是后一个叠在前一个上面yk?1 单波:相临两串联元件对应边的距离约为2?形成波浪型 节距上:

y1?Zi2P??

Zi?1p?1?y??1(单叠)y?kP yk?y

y2?y?y1

d 并联支路数 2a=2p(单叠) 2a=z(单波)

2.11 直流发电机的感应电动势与哪些因素有关?若一台直流发电机的额定空载电动势是230V,试问在下列情况下电动势的变化如何? (1)磁通减少10%; (2)励磁电流减少10%;

(3)磁通不变,速度增加20%; (4)磁通减少10%,同时速度增加20%。 直发:E?CE?n?PNa60a?n

(1)?减少10%,则? 即

EE'E'?0.9?

CE?n'1?C'?0.9 ∴E?0.9E?0.9?230?207(V) ?n (2)励磁电流减少10%,如果饱和,则?不变,E也不变,如没有饱和,则?也减少10%,E=207(V)

∴207

EE'nn ∴E'?1.2E?276(V) ?n'?1.2n'EE'??n?'n'??n0.9?1.2n

E'?0.9?1.2?230?248.4(V)

2.12 一台4极单叠绕组的直流电机,问:

(1)如果取出相邻的两组电刷,只用剩下的另外两组电刷是否可以?对电机的性能有何影响?端电压有何变化?此时发电机能供给多大的负载(用额定功率的百分比表示)? (2)如有一元件断线,电刷间的电压有何变化?此时发电机能供给多大的负载? (3)若只用相对的两组电刷是否能够运行? (4)若有一极失磁,将会产生什么后果?

(1)取出相临的两组电刷,电机能够工作,此时,电枢感应电动势不受影响,但电机容量会减小;设原来每条支路电流为I,4条支路总电流为4I,现在两条支路并联,一条支路14电阻为另一条支路的3倍,因此两条并联总电流为I+3I=3I,现在电流与原来电流之比为

114I4I=:,因此容量减为原来容量的33 3 (2)只有一个元件断线时,电动势不受影响,元件断线的那条支路为零,因此现在相3当于三条支路并联,总电流为原来的4

(3)若只用相对的两组电刷,由于两路电刷间的电压为零,所以电机无法运行。

(4)单叠:由于电刷不动,若有一磁极失磁,则有一条支路无电势,∴电刷间无感应电动势,电机内部产生环流,电机不能运行。

2.13 如果是单波绕组,问2.12题的结果如何?

(1)只用相邻两只电刷,电机能工作,对感应电势和电机容量均无影响,仅取一只电刷时,因仍是两条支路并联,所以电机还能工作,对电动势和电机容量均无影响。 1 (2)一个元件断线,对电动势无影响,由于仅剩下一条支路有电流,电流为原来的2,1容量减为原来的2

(3)只用相对的两只电刷时,由于两只电刷为等电位,电压为零,因此电机无法运行。 11 (4)单波失去一个磁极,感应电动势减小2,容量减小2且内部产生环流。

2.14 何谓电枢反应?电枢反应对气隙磁场有何影响?直流发电机和直流电动机的电枢反应有哪些共同点?又有哪些主要区别? 电枢反应:电枢磁场对励磁磁场的作用

交轴电枢反应影响:①物理中性线偏离几何中性线 ②发生畴变

③计及饱和时,交轴有去磁作用, 直轴可能去磁,也可能增磁。

④使支路中各元件上的感应电动势不均。 发电机:物理中性线顺电机旋转方向移过一个不大的?角

电动机:物理中性线逆电机旋转方向移过一个不大的?角

直轴电枢反应影响:电动机:电刷顺电枢转向偏移,助磁,反之去磁

2.15 直流电机空载和负责运行时,气隙磁场各由什么磁动势建立?负载时电枢回路中的电动势应由什么样的磁通进行计算?

空载:B?仅由励磁磁动势2NfIf建立,F0?2IfNf 负载:由2NfIf和Ax共同建立:

F0?Fa 由每极合成磁通计算,即负载磁通计算,∵

负载时,导体切割的是负载磁通(即合成磁通)

2.16 一台直流电动机,磁路是饱和的,当电机带负载以后,电刷逆着电枢旋转方向移动了一个角度,试问此时电枢反应对气隙磁场有什么影响?

电动机电刷逆电枢转向移动,直轴电枢反应去磁,交轴电枢反应总是去磁的

2.17 直流电机有哪几种励磁方式?分别对不同励磁方式的发电机、电动机列出电流I、Ia、If的关系式。

四种励磁方式:他励,并励,串励,复励 电动机:他励:I?Ia

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