华南理工大学电机学第一章思考题

1-3 直流电机电枢绕组只有一个线圈即可运行，为什么要用许多线圈串联组成？线圈越多越好吗？

【答】 由一个线圈提供的电压，波形不够平滑。用许多分布线圈串联构成电枢绕组，各线圈的感应电动势相互叠加，可以得到很平滑的电压波形。从电压波形的角度看，线圈越多越好，能够得到更平滑的波形。但线圈过多时，电枢开槽过多，齿壁过薄，齿部磁密过于饱和，所需励磁电动势过多。因此，从励磁角度看，线圈不是越多越好，受齿部磁密饱和的限制。

1-6 直流发电机中产生电磁转矩吗？直流电动机中产生感应电动势吗？

【答】 是的，直流发电机中产生电磁转矩；直流电动机中产生感应电势。事实上，无论发电机、电动机，都有电磁转矩和感应电势。

1-9 在换向器上电刷正常应当置放在什么位置？为什么？物理中性线和几何中性线是一回事吗？

【答】 在换向器上电刷正常应当放在换向器几何中性线上。惟其如此，方可使得被电刷短路的元件之感应电势为零。而电刷放在换向器几何中性线上，意味着直接放在电枢几何中性线的导体上，省去换向器，习惯上称为电刷放在几何中性线位置。在电枢表面上，相邻磁极之间中心线成为称为几何中性线。通过电枢表面磁场等于零处所连接的直线称为物理中性线。由于电枢反应产生的交轴电枢磁场与主磁场相互叠加，一般情况下，合成磁场的这种畸变使负载时物理中性线与几何中性线不重合，只有在空载时，物理中性线和几何中性线才重合，可见，物理中性线和几何中心线不是一回事。

1-13 直流电机的电磁功率是电功率还是机械功率？还称为什么功率？

【答】 直流电机的电磁功率既是电功率，又是机械功率，还称转换功率。直流电机的电磁功率是电枢绕组的电功率，又是电磁转矩对转子所做的机械功率，意味着在电枢电路和机械系统之间发生机电能量转换，遵循能量守恒定律。电动机状态下，电枢绕组从电源吸收电磁功率，转换成电磁转矩对转子所做机械功率，通过转轴传递给机械负载。发电机状态下，电磁功率是原动机通过转轴传递给转子的机械功率，克服电磁转矩对转子的作用，转换成电枢绕组中的电功率，输出给电负载。

1-16 一台既有并励绕组、又有串励绕组的直流发电机，在恒速条件下，将它作为他励、并励、积复励时，比较电压调整率的大小。为什么励磁不同时，电压调整率也不同？

【答】一般来说，各种励磁方式下电压调整率大小关系为积他并＞＞U U U ∆∆∆。原因：对他

励发电机，由于电枢回路的电阻压降和电枢反应的去磁作用使感应电动势下降；对于并励发电机，除以上原因外，端电压下降会导致励磁电流变小，使感应电动势变小，从而引起端电压进一步下降，所以它的电压调整率比他励电动机大；而对积复励发电机，通常由于串励绕组的补偿作用，可使外特性保持为一水平线甚至可以外特性上翘，所以它的电压调整率可以

更小。

1-17 正在运行中的并励直流电动机为什么不能断开励磁回路，断开

励磁回路后磁通、电动势、电枢电流和转速将如何变化？起动时励磁回

路断了线，会有什么后果？

【答】 并励直流电动机正在运行中，如励磁绕组被断开，则0=f I ，

主磁通Φ将迅速下降到剩磁磁通r Φ，而Φ=≈+=n C E R I E U e a a a a ，a e e I C T Φ=，此时电枢要产生足够的电动势与电网电压U 相平衡。此时，若负载为轻载，电磁转矩e T 可以克服负载转矩，转子必须以极高的转速旋转，将产生“飞车”现象；若负载为重载，所产生的电磁转矩e T 克服不了负载转矩，则电动机可能停机，0=a E ，而a a R U I =，使电枢电流一直增大到起动电流st I ，引起绕组过热而将电机烧毁。这两种情况都是及其危险的。因此并励电动机正在运行中，励磁绕组绝对不能断开。若起动时励磁回路发生断线，则0=f I ，同时转速0=n ，主磁通Φ将迅速下降到剩磁磁通r Φ，而a a R I U =，a e e I C T Φ=，此时电枢要产生足够的电动势与电网电压U 相平衡。情况与并励直流电动机正在运行时励磁绕组被断开相似。

1-18 直流电动机可以采用那些方法来调速？采用这些方法时，机械特性有何变化？

【答】 e f

f e f f e T a f f e e e T a e a e a e T I D I C T I K C C R I K C U T C C R C U I C R C U n 222211-=-=Φ-Φ=Φ-Φ=①改变励磁电流调速；②改变电枢电压调速；③改变串入电枢回路的电阻调速。机械特性的变化分别为：①截距变、斜率变；②截距变、斜率不变；③截距不变、斜率变。

1-22 并励直流发电机的外特性为什么会有拐点？是属于自励还是他励？如果不能建立端电压怎么办？并励直流电动机属于自励还是他励？

【答】 从空载开始，负载电阻L R 降低，端流I 增大，端压U 下降，f I 下降。f I 降到一定

值时，磁路进入低饱和态。此时若L R 、U 、f I 下降，较小的L R 、f I 降速导致较大的a E 降速，进而导致较大的U 降速，从而L R U I =不升反降。 于是外特性出现“拐弯”现象。 并励直流发电机属于自励。如果不能建立端压，可以从三个方面分析和解决：①电机转子没有剩磁——充磁；②励磁绕组与电枢绕组的连接接反了——反接；③励磁支路的电阻大于临界电阻——减小励磁支路的电阻。并励直流电动机属于自励。

1-23 一台并励直流电动机在正转时为某一转速，如将它停车，仅改变励磁电流的方向后重

新起动运转，发现此时转速与原来不一样，是什么原因？

【答】因为电机主磁路有剩磁，改变电流励磁方向后，一部分电流需克服原来的剩磁强度，导致气隙磁通变化，所以转速与原来不一样。