电机学第一到四章自测题参考答案

第一章自测题参考答案

（一）填空题

l．直流电动机的电枢电动势与电枢电流的方向担豆，电磁转矩与转速的方向相同。

2．直流发电机的电枢电动势与电枢电流的方向担显，电磁转矩与转速的方向相反。

3．并励直流发电机自励建压的条件是主磁路存在剩磁；并联在电枢两端的励磁绕组极性要正确，使励磁电流产生的磁通方向与剩磁磁通方向相同；励磁回路的总电阻必须小于临界电阻值。

4．直流发电机和直流电动机除能量转换关系不同外，还表现于发电机的电枢电动势Ea比端电压U大；而电动机的电枢电动势Ea比端电压U小。

5．电机的电磁功率是指机械功率与电功率相互转换的那一部分功率，所以电磁功率P em的表达式既可用机械量T em来表示，也可用电量E a I a来表示。

6．直流电动机的电磁转矩是由每极气隙磁通量和电枢电流共同作用产生的。

7．直流电动机电枢反应的定义是电枢磁动势对励磁磁动势的作用，当电刷在几何中性线上，电动机产生交磁性质的电枢反应，其结果使气隙磁场发生畸变和对主磁场起附加去磁作用，物理中性线朝电枢旋转相反方向偏移。

8．并励直流发电机的外特性曲线下降的原因有（1）随着负载的增大，电枢反应去磁作用增强，使电枢电动势E a下降；（2）负载增大，电枢绕组电阻压降I a R a增大，导致U下降；（3）当由（1）和（2）原因引起U减小，致使I f减小，磁通中减小，E a进一步下降，导致端电压U进一步下降。

（二）判断题

l．一台并励直流发电机，正转能自励，反转也能自励。（×）

2．一台直流发电机，若把电枢固定不动，电刷与磁极同时旋转，则在电刷两端仍能得到直流电压。（√）

3．一台并励直流电动机，若改变电源极性，则电机转向也改变。（×）

4．直流发电机正常运行时，由于主磁通既交链电枢绕组又交链励磁绕组，因此主磁通在这两个绕组中均感应电动势。（×）

5．一台接到直流电源上运行的直流电动机，换向情况是良好的。如果改变

电枢两端的极性来改变转向，换向极线圈不改接，则换向情况变坏。（×）（三）选择题

1．如果直流电机的励磁电流等于电枢电流，则这台电机为（C）。

A．并励直流电机B．并励直流电机

C．串励直流电机D．复励直流电机

2．直流电机电枢绕组内的电流是（A）。

A．交流B．直流C．脉动直流D．零

3．如果并励直流发电机的转速上升20％，则空载时发电机的端电压U0升高（B）。

A．20％B．大于20％C．小于20％D．为零，即U0不变

4．直流电机公式E a=C EΦn和T em=CrΦI a中的磁通是指（B）。

A．空载时每极磁通B．负载时每极磁通

C．负载时所有磁极的磁通总和D．换向极磁通

5．一台并励电动机拆装时，不慎变动了电刷位置，以至负载增大时转速愈来愈高，其原因（A）

A．电刷逆着电枢转向移动了一个角度

B电刷顺着电枢转向移动了一个角度

C．励磁回路电阻太大

D．电源电压越来越高

（四）简答与作图题

1．直流电动机的励磁方式有哪几种?试画图说明。

答：如图1.5所示，①他励；②自励（包括并励、串励和复励三种）。

(a)他励电动机(b)并励电动机(c)串励电动机(d)复励电动机

图15 简答与作图题I图

2．直流电机的电磁转矩与什么因素有关?如何确定电磁转矩的实际方向? 答：由T em =C T ФI a 知：对于已制造好的直流电机，其电磁转矩与电枢电流和气隙磁通的乘积成正比。

可用左手定则判断电枢导体的受力方向，从而确定电磁转矩的实际方向。

3．如何确定换向磁极的极性?换向极绕组为什么要与电枢绕组相串联?

答：使换向极产生的磁通与电枢反应磁通方向相反。对于直流发电机而言，换向极极性和电枢要进入的主磁极极性相同；而对于直流电动机，则换向极极性和电枢要进入的主磁极极性相反。

换向极绕组与电枢绕组相串联的原因是：使随着电枢磁场的变化，换向极磁场也随之变化即任何负载情况下都能抵消电枢反应的影响。

4．一台并励直流发电机并联于电网上，若原动机停止供给机械能，将发电机过渡到电动机状态工作，此时电磁转矩方向是否改变？旋转方向是否改变？

答：电磁转矩方向改变，电机旋转方向不变。

5．试写出稳态运行时，直流电动机的转矩平衡方程式，并说明各转矩。

（五）计算题

1．一台并盛直流电动机，其额定数据如下：P N =22kW ，U N =110V ，n N =1000r/min ，ηN =0.84。已知电枢回路总电阻R a =0.04Ω，R f =27.5Ω，试求：

（1）额定电流、额定电枢电流和额定励磁电流；

（2）额定运行时的输入功率。

解：（1）额定电流：

A A U P I N N N N 1.23884

.011010223

=⨯⨯=∙=η 额定励磁电流：

A A R U I f N fN 45

.27110===

额定电枢电流： ()A I I I fN N aN 41.238-=-=

=234.1 A

（2）额定运行时的输入功率：

W W P P N N

5.2619084

.0102231=⨯==η 2．一台并励直流发电机，铭牌数据如下：P N =6kW ，U N =230V ，n N =1450r/min ，R a =0.57Ω（包括电刷接触电阻），励磁回路总电阻R f =177Ω，额定负载时的电枢铁损耗P Fe =234W 。机械损耗P mec =61W 。求：

（1）额定负载时的电磁功率和电磁转矩；

（2）额定负载时的效率。

解：（1） kW P P N 62==

A A R U I f f

f 3.1177

230=== W W I R P f f C u f 2993.1177

22=⨯== A A U P I N N N 1.26230

6000=== ()A A I I I f N a 4.273.11.26=+=+=

W W I R P a

a C u a 9.4274.2757.022=⨯== 所以 ()W P P P P C u f C u a em 2999.42760002++=++=

=6726.9W

m N m N P T em em ∙=∙⨯=Ω

=3.4460

145029.6726π （2） ()612349.67261++=++=Fe mec em P P P P

=7021.9 W

%45.85%1009

.70216000%10012=⨯=⨯=P P η 3．一台并励直流发电机，铭牌数据如下：P N =23 kW ，U N =230 V ，n N =1500 r/min ，励磁回路电阻R f =57.5Ω，电枢电阻R a =0.1Ω，不计电枢反应和磁路饱和。现将这台电机改为并励直流电动机运行，把电枢两端和励磁绕组两端都接到220V 的直流电源上，运行时维持电枢电流为原额定值，试求电动机的下列数据：