直流电机习题课-20101117

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1、,,,电机学习题课,*,Electric Machinery,直流电机,卢 斌,电机学习题课,3-1,直流电机有哪些励磁方式,励磁方式,I,f,U,E,a,I,+,-,I,a,U,E,a,,I,a,I,+,-,U,f,I,f,+,-,I,f,E,a,I,+,-,I,a,U,I,a,E,a,I=I,f,+,-,U,并励,串励,复励,他励,自励,I,a,=I,I,a,=I+I,f,I,a,=I=I,f,I,a,=I+I,f,U=,U,f,2,,,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

2、情况下，电枢反应的性质又是怎样？,分析思路：,负载时的电枢磁动势和电枢反应,,电枢电流,i,a,电枢磁动势,f,a,电枢磁场,b,a,空载磁场,b,0,气隙合成磁场,b,δ,电枢反应,3,,,b,0,b,a,(x,),b,δ,(x),O,(,一,),交轴电枢反应,a,）负载时的合成磁场,b,）合成磁场分布,不计磁饱和时：,计磁饱和时：,交轴电枢反应既无增磁、亦无去磁作用,交轴电枢反具有一定的去磁作用,4,,,（二）直轴电枢反应：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度，直轴电枢反应时增磁的。电动机的情况恰好相反。,,+,

3、+,+,·,·,·,·,·,·,·,·,·,·,·,·,+,+,+,+,+,+,+,+,+,,,,,·,·,·,·,·,·,·,,,,,,+,+,+,+,+,+,+,,,b,β,b,β,,+,+,+,,,,,,,,·,·,·,·,·,,,,,,,,+,+,b,β,b,β,F,a,β,F,aq,F,ad,5,,,,1,直流,发电机,中，当电刷,顺,电枢旋转方向移动一个角度，电枢反应的性质是：,,(1),使主磁场发生畸变 （,2,）具有去磁作用是主磁场,减弱,,,直流,发电机,中，当电刷,逆,电枢旋转方向移动一个角度，电枢反应的性质是：,,(1),使主磁场发生畸变 （,2,）具有去磁作

4、用是主磁场,增强,,2.,直流,电动机,中，当电刷,顺,电枢旋转方向移动一个角度，电枢反应的性质是：,,(1),使主磁场发生畸变 （,2,）具有去磁作用是主磁场,增强,,直流,电动机,中，当电刷,逆,电枢旋转方向移动一个角度，电枢反应的性质是：,,(1),使主磁场发生畸变 （,2,）具有去磁作用是主磁场,减弱,,6,,,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,，电刷

5、间输出电动势是直流电动势），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,(“,逆变”作用,),。电压方程与元件的电感电动势无关。,7,,,直流电机稳态电压方程式,发电机：,,E,a,=,U,+,I,a,R,+2Δ,U,s,=,U,+,I,a,R,a,,I,a,=,I,+,I,f,（,并励），,I,a,=,I,（,他励、串励,）,,电动机：,,U,=,E,a,+,I,a,R,+2Δ,U,s,=,E,a,+,I,a,R,a,,I,a,=,I,-,I,f,（,并励），,I,a,=,I,

6、（,他励、串励,）,8,,,3-11,一台他励发电机的转速提高,20,％，空载电压会提高多 少 （,I,f,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,(,R,f,不变,),？,I,f,不变,,Φ,不变,他励空载：,E,a,＝,U,0,=,C,e,,n,,Φ,n,20,％,,U,0,20,％,并励空载：,E,a,＝,U,0,=,C,e,,n,,Φ,＝,R,f,I,f,n,,U,0,,R,f,不变,I,f,,Φ,n,,U,0,增幅大于,20,％,9,,,3-12,一台他励直流发电机的额定电压为,230V,，额定电流为,10A,，额定转速

7、为,1000r/min,，电枢电阻,R=1.3,Ω,，电刷压降,2∆U,s,=2V,，励磁绕组电阻,R,f,=88,Ω,。已知在,750r/min,时的空载特性如下表示,I,f,/A,0.4,1.0,1.6,2.0,2.5,3.0,3.6,4.4,5.2,E,0,/V,33,78,120,150,176,194,206,225,240,额定转速、励磁电流为,2.5A,时，空载电压为多少？,,若转速为,900r/min,，空载电压为多少？,,满载时电磁功率为多少？,10,,,,11,,,3-13,一台四极,82kW,，,230V,，,970r/min,的并励发电机，,R,（,75,0,）,＝,0

8、.0259,，,R,f,（,75,0,）,＝,22.8,,额定负载时励磁回路中 串入,3.5,Ω,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。,分析：并励发电机,额定负载时：,I=P/U,N,=82000/230=356.52A,,I,a,＝,I + I,f,＝,365.265A,P,e,＝,P,2,+I,a,2,R,,+,2△U,s,I,a,＋,I,f,2,R,f,＝,88.197kW,或者：,P,e,＝,E,a,I,a,＝,(U+ I,a,R+2△U,s,)I,a,=(230+365.27

9、*0.0259+2)*365.265,＝,88.197kW,（推荐）,12,,,P,1,＝,P,e,＋,P,0,＝,＝,88.198,＋,2.5,＋,0.5,％,×82,＝,91.108kW,,13,,,3-15,一台并励直流电动机正转时为某一转速，如将它停车，仅改变励磁电流的方向后重新启动运转，发现此时转速与原来不同，是什么原因？,分析：转速变化，由于仅有,I,f,方向变化，,U,、,I,a,、,R,a,都没变化，由下式可知一定是主磁通 变化了。,1.,剩磁的影响。,的一部分用来抵消剩磁,2.,电枢位置不在几何中心线。,I,f,变向前后直轴电枢反应的效果是相反的，导致,Φ,不一样,1

10、4,,,3-16,一台,17kW,、,220V,的并励直流电动机，电枢总电阻,Ra,＝,0.1,欧，电刷压降为,2V,，在额定电压下电枢电流为,100A,，转速为,1450r/min,,并励绕组与一变阻器串联以限制励磁电流为,4.3A,。当变阻器短路时，励磁电流为,9A,，转速降低到,850r/min,,电动机带有恒转矩负载，机械损耗等不计，试计算,（,1,）励磁绕组的电阻和变阻器电阻（,2,）变阻器短路后，电枢电流的稳态值；（,3,）电磁转矩值,,励磁支路总电阻,R,＝,220/4.3,＝,51.16,R,f,=220/9=24.44,R,滑,=51.16-24.44,＝,26.72,T,l

11、,不变，机械损耗等不计,15,,,16,,,3-17,一台,96kW,的并励直流电动机，额定电压为,440V,，额定电流为,255A,,额定励磁电流为,5A,，额定转速为,500r/min,，电枢电阻为,0.07,欧，电刷压降,2,∆Us=2V,，,不计电枢反应，试求,（,1,）电动机的额定输出转距；（,2,）额定电流时的电磁转矩（,3,）电动机的空载转速,。,电磁转矩,输出转矩,17,,,,18,,,3-18,一台,17KW,、,220V,的串励直流电动机，串励绕组电阻为,0.12,Ω,，电枢总电阻为,0.2,Ω,，在额定电压运行时，电动机电枢电流为,65A,，转速为,670r/min,，试确定负载增大而使电枢电流增大为,75A,是，电动机的转速和电磁转矩（磁路设为线性）,19,,,20,,,谢 谢！,21,,,