重庆大学电机学期末试题习题课

不计磁饱和时： 交轴电枢反应既无增磁、亦无去磁作用 计磁饱和时： 交轴电枢反具有一定的去磁作用
若电机为发电机，电刷顺电枢旋转方向移动一角度，对主极
磁场而言，直轴电枢反应将是去磁的，若电刷逆着旋转方向
移动一角度，直轴电枢反应时增磁的。电动机的情况恰好相 反。
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3-7 直流电机电枢绕组元件内的电动势和电流是交流还是 直流？为什么在稳态电压方程中不出现元件本身的电感 电动势？


电枢元件内的电动势和电流是交流
直流发电机：尽管单个元件内的电动势是交流，但稳态电 压方程考察的对象是电刷间的输出电动势（由于换向器的 “整流”作用，输出电动势是直流），所以不会出现元件 本身的电感电动势 直流电动机：导体中的电流随其所处的磁极极性的改变而 同时改变方向，使得电磁转矩不变。换向器将外电路的直 流电改变为线圈内的交流电。电压方程与元件的电感电动 势无关。
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3-13 一台四极82kW，230V，970r/min的并励大电机，R（750）＝ 0.0259 ，R f（750）＝22.8 额定负载下 串入3.5 的调节电阻，电刷压 降为2V，铁耗和机械损耗共2.5kW，杂散损耗为额定功率的0.5％，试求 额定负载时发电机的输入功率、电磁功率和效率。
铁 例4：变压器的空载损耗主要是_____________________ 损耗，短路损耗 铜 主要是_____________________ 损耗。 分析：空载时，一次绕组由于空载电流很小，绕组中产生的电阻损 耗可以忽略不计，空载输入功率基本上是供给铁心的。 短路时，变压器内的主磁通很小，激磁电流和铁耗忽略不计，短 路功率即为铜耗。 例 5：
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3-6 在直流发电机中，电刷顺电枢旋转方向移动一角度，电枢反应的性
质怎样？当电刷逆电枢旋转方向移动一角度，电枢反应的性质又是怎样？ 如果是电动机，在这两种情况下，电枢反应的性质又是怎样？
分析思路：按负载时合成磁场分布来分析
交轴电枢反应 a）负载时的合成磁场 b）合成磁场分布
自励式 self-excited D.C.
串励电动机 优点：有较大的起动转矩与过载能力 （适用于电气牵引和卷 扬机械） 缺点：软机械特性、轻载时容易飞速（串励电动机不能用皮 带传动，它和所驱动的机械负载必须直接耦合） 并励电动机 优点：调速简单 、方便 缺点：能耗大、增加Ra 只能调低转速、增加Rf只能调高转 速，且机械特性变软 复励电动机 特点：串励磁动势使电枢反应的去磁作用受到抑制，并励磁 动势使得电机空载不会出现飞车
空载时 : U Ea Cen Te CTIaN UN 60 60 * 82000 T e CT * * IN PN / nN 807.2 N m CenN 2 * 3.14 6.28* 970
注:中间过程完全不必计算, Ce和CT也不用求出来
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例 6：
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例 7：
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例2：华北电力《电机学》期末考题，各题型分布如下： 一、填空题：32 二、作图题：2 三、计算题：4 （画向量图，判别变压器组别） 变压器＋交流绕组＋ 2个同步电机
例3：华北电力《电机学》期末考题2，各题型分布如下： 一、选择题：40
二、作图简答题：2 （画向量图，判别变压器组别）
I Ia If
电枢电流
I a 2 5 0A
U E a I a R a C e n I a R a 440 250 0.078 0.841 500 Te C T I a 9.55C e I a 2007 .73N m Ce
电磁转矩
输出转矩
3
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3-2（1）计算下列电枢绕组的节距，并绘出展开图和电路图： 右行单叠短距绕组：2P=4,Qu=S=K=22。
分析：单叠绕组的连接规律是，所有的相邻元件依次串 联，同时每个元件的出线端依次连接到相邻的换向 片上，最成一个闭合回路。
合成节距等于换向器节距 y yc=1
励磁支路总电阻R＝220/4.3＝51.16 Rf=220/9=24.44 R滑 =51.16-24.44＝26.72 Tl不变，机械损耗等不计
Tl Tem CT 1I a1 CT 2 Ia 2 I a1 Ia 2 E2 E n Cen 2 2 2 1 .......... ...(*) E 1 E1n 2 1 Ce n1
n0
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电机学考试题型介绍
选择题、填空题、计算题（含分析推理题、画图题） 例1：重庆大学2000级《电机学》期末考题，各题型分布如下： 一、选择：20′＝ 2′×10 二、填空：20′＝ 1′×20 三、计算题：60′＝10′（变）＋15′（直）＋20′（感）＋15′（同）
分析：并励发电机——
Ia I If
额定负载时：If＝UN/Rf ＝230/26.3＝8.745A I=P/UN=82000/230=356.52A Ia＝ I + If＝365.27A Pe＝P2+Ia2R + 2△UsIa＋If2Rf＝88.197kW
或者： Pe＝EaIa＝(U+ I aR+2△Us)Ia=(230+365.27*0.0259+2)*365.27＝ 88.198kW（推荐）
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又E1 U N Ia R a 220 100 0.1 210V 1 E 2 U N Ia R a 220 Ia 0.1 2 2
将n 2＝850r / min, n 1 1450r / min 代入(*)式得 Ia2 210 850 100 (220 0.1I a 2 ) 1450 解得：I a 2 ＝57.47A（注：另一根远大于 100 ，故舍弃）
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例2：一台并励直流电动机的端电压和励磁回路电阻均不变，增加电 枢回路调节电阻，则转速将：（1）升高；（2）不变；（3）降 低。[ ] 答案：[ 3 ] 分析：Rf不变 If不变

不变
U Ia R a n Ce
Ra n
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3-11 一台他励发电机的转速提高20％，空载电压会提高多 少 （If不变）？若为并励发电机，则电压升高的百分值 比他励发电机多还是少(Rf不变)？
If不变 Φ不变
他励空载：Ea＝U0=Ce n Φ
n
20％
U0
20％
并励空载：Ea＝U0=Ce n Φ＝RfIf
n
U0
Rf不变
If
Φ
n
9
U0
增幅大于20％
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P1＝Pe＋P0＝
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＝88.198＋2.5＋0.5％×82＝91.108kW
P2 82 *100% 90% P1 91.108
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3-14 一台100kW，230kV的并励发电机，每极励磁绕组有1000匝，在 额定转速下，空载产生额定电压需励磁电流7A，额定电流时需9.4A才能 达到同样的电压，今欲将该机改为平复励，问每极应加多少励磁绕组？ 分析：平复励——串励绕组的补偿作用适中，额定负载时的端电压 为额定电压
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直流电机
郭 嘉
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3-1 直流电机有哪些励磁方式
励磁方式
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各类直流电机优缺点
他励式 separately excited D.C.
优点：机械硬度不变 、转速可调高调低 缺点：调速时电 枢需要专用 的直流电源（一般为晶闸管整流）单独供电

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3-9 一台四极82kW、230V、970r/min的他励直流发电机，电枢上共 有123个元件，
每个元件为一匝，支路数为2a＝＝2。如果每极的合成磁通等于空载额定转速时具 有额定电压时每极的磁通，试计算当电机输出额定电流的电磁转矩。

他励直流电动机：Ia I
P2 P2 96000 60 T2 1834 .39N m 2n 2 3.14 500 60
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T0＝Te－T2＝2007.73-1834.39＝173.34N．m
T0 C T I a I a0 T0 173.485 21.6A CT 0.841 9.55 U I a0 R a Ce 521.18r / min
分两种情况：短复励、长复励 Case 1： 1000×（9.4－7）＝N×100×103/230 N=5.52 取N＝6匝
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Case 2:
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U
Ea + Ia I
100103 9.4) 1000×（9.4-7）＝N× ( 230
N=5.403
If
u 第一节距y1= 2p