电工学(第七版)上册秦曾煌第八章

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一、练习与思考详解8.2.1 试用教材图8.2.1和图8.2.2的原理图来说明：为什么发电机的电磁转矩是阻转矩?为什么电动机的电动势是反电动势?解：（1）发电机由磁场中运动物体产生电流、感生电动势，故用左手定则，导体中电流所受到磁场作用力的方向及其形成的转矩方向与转动方向相反，为阻转矩。

（2）电动机运行时，电枢线圈中要产生感应电动势，由右手定则可知，此电动势的方向与电流或外加电压的方向相反．故称为反电动势。

8.2.2 试分别说明换向器在直流发电机和直流电动机中的作用。

解：（1）因为直流发电机中，N极下产生的感应电动势方向和与S极下产生的感应电动势方向相反，所以导体旋转一周，感应电动势交变一次。

直流发电机中，共有两个换向器，一个在N极下，一个在S极下；一个引出电流，一个引入电流，其两端电压方向不变，为了在负载中获得直流电压和电流，从而起到整流作用。

（2）在电动机中，外部输入的是直流电，为了使导体在不同磁极下形成方向不变的电磁转矩，必须将直流电变成绕组中的交流电，换向器就是使电压方向在一个周期中改变两次，具体分析即为直流发电机的逆变过程。

8.4.1 在使用并励电动机时，发现转向不对，如将接到电源的两根线对调一下，能否改变转动方向?解：电动机转动方向与电磁转矩T的方向一致，根据T＝K TΦI。

可知，若将电源两根线对调，则Φ和I a 方向同时改变，T 的方向不变，因此不能改变转动方向。

8.4.2 分析直流电动机和三相异步电动机起动电流大的原因，两者是否相同?解：二者不相同。

因为起动时，电动机有转速n ＝0，使反电势E f ＝0，从而造成起动电流很大。

8.4.3 采用降低电源电压的方法来降低并励电动机的起动电流，是否也可以?解：不可以。

当电源电压降低时，电枢电压和励磁电压降低了，起动转矩减小，可能无法起动。

如果稍有转动，那么因为磁通很小，则反电动势也很小，将出现很大的起动电流长时间维持的情况，因而烧坏换向器及电枢绕组。

第8章直流电动机8.1复习笔记一、直流电机的构造直流电动机优点表现在调速性能较好和起动转矩较大，因此，对调速要求较高的生产机械或者需要较大起动转矩的生产机械往往采用直流电动机驱动。

直流电机主要由下列三个部分组成：磁极、电枢和换向器（整流子），如图8-1所示。

1．磁极磁极用来在电机中产生磁场，大体可分为两种。

（1）永磁式：由永久磁铁做成；（2）励磁式：磁极上绕线圈，线圈中通过直流电，形成电磁铁。

2．转子（电枢）转子由铁心、绕组（线圈）、换向器组成。

图8-1直流电机的组成部分二、直流电机的基本工作原理1．工作原理电机具有一对磁极，电枢绕组只是一个线圈，线圈两端分别连在两个换向片上，换向片上压着电刷A和B。

图8-2直流发电机的工作原理图图8-3直流电动机的工作原理图（1）直流电机作发电机运行时，如图8-2所示，①电枢由原动机驱动而在磁场中旋转，在电枢线圈的两根有效边（切割磁通的部分导体）中便感应出电动势。

②换向器的作用在于将发电机电枢绕组内的交变电动势换成电刷之间的极性不变的电动势。

③当电刷之间接有负载时，在电动势的作用下就在电路中产生一定方向的电流。

（2）直流电机电刷间的电动势常用下式表示直流电机作电动机运行时，如图8-3所示，①将直流电源接在两电刷之间而使电流通入电枢线圈。

②线圈在磁场中旋转，将在线圈中产生感应电动势。

由右手定则，感应电动势的方向与电流的方向相反。

③直流电机电枢绕组中的电流（电枢电流，I a）与磁通Φ相互作用，产生电磁力和电磁转矩。

直流电机的电磁转矩常用下式表示2．比较表8-1发电机运行电动机运行E和I a方向相同E和I a方向相反E——电源电动势E——反电动势T——阻转矩T——驱动转矩T1＝T＋T0T＝T2＋T0三、直流电动机的机械特性1．分类直流电动机按励磁方式分为他励、并励、串励和复励四种。

（1）他励电动机的励磁绕组与电枢是分离的，分别由两个直流电源，即励磁电源电压U f和电枢电源电压U供电；（2）而在并励电动机中两者是并联的，由同一电压U供电，如图8-4所示；（3）串励电动机的励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上；（4）复励电动机的励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在同一电源上。

目录第1章电路的基本概念与定律3第1.5节电源有载工作、开路与短路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3第1.5.1题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3第1.5.2题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3第1.5.3题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5第1.5.4题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5第1.5.6题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6第1.5.8题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6第1.5.11题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7第1.5.12题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8第1.6节基尔霍夫定律. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9第1.6.2题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9第1.7节电路中电位的概念及计算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10第1.7.4题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101List of Figures1 习题1.5.1图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 习题1.5.2图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 习题1.5.8图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 习题1.5.11图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 习题1.5.12图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 习题1.6.2图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 习题1.7.4图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1021 电路的基本概念与定律1.5 电源有载工作、开路与短路1.5.1在图1中,五个元件代表电源和负载。

第5章三相电路一、练习与思考详解5.1.1欲将发电机的三相绕组连成星形时，如果误将U 2，V 2，W 1连成一点（中性点），是否可以产生对称三相电压？解：不可以，此时三个电压为：U 1＝U m sin ωtU 2＝U m sin（ωt－120°）W ′1＝U m sin（ωt－240°＋180°）＝U m sin（ωt－60°）这三个电动势大小相等，频率相同，但彼此相位差不相等，因此U 1＋V 1＋W ′1≠0，不是对称的三相电压。

5.1.2当发电机的三相绕组连成星形时，设线电压u 122sin（ωt －30°）V；试写出相电压u 1的三角函数式。

解：向量化U 12，得：由几何关系：1211232220233U U U V =⨯==由线、相电压相位关系：φ1＝φ12－30°＝－60，所以u 12sin（ωt －30°）V。

5.2.1什么是三相负载、单相负载和单相负载的三相连接？三相交流电动机有三根电源线接到电源的L 1，L 2，L 3三端，称为三相负载，电灯有两根电源线，为什么不称为两相负载，而称为单相负载？解：（1）①必须使用三相交流电源的负载称为三相负载，有Y形联结和△形联结两种连接方式。

②只需使用单相电源的负载称为单相负载。

③将单相负载尽量均衡地分别配接到三相电源的三个相上称为单相负载的三相连接。

（2）①因三相交流电动机的三根电源线分别接到电源的三端，即三个相线上。

故称为三相负载；②而电灯的两根电源线中只有一根接在电源的相线上，另根接在中性线上，故称为单相负载。

5.2.2在图5-1的电路中，为什么中性线中不接开关，也不接入熔断器？图5-1解：因为在图5-1所示电路中，不仅有电动机这样的三相对称负载，还有由电灯组成的单相负载的三相连接电路，它们经常处于不对称工作状态。

当中性线上接入开关或熔断器时，一旦开关断开或熔丝烧断，将造成三相电压不对称，某相电压过高可能烧坏灯泡．某相电压过低，日光灯无法启动，这是不允许的。

目录第1xx电路的基本概念与定律3第1.5节电源有载工作、开路与短路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 第1.5.1题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3第1.5.2题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3第1.5.3题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5第1.5.4题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5第1.5.6题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6第1.5.8题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6第1.5.11题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7第1.5.12题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8第1.6节基尔霍夫定律. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9第1.6.2题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9第1.7节电路中电位的概念及计算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 第1.7.4题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101List of Figures1习题1.5.1图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32习题1.5.2图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43习题1.5.8图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74习题1.5.11图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75习题1.5.12图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86习题1.6.2图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107习题1.7.4图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1021电路的基本概念与定律1.5电源有载工作、开路与短路1.5.1在图1中,五个元件代表电源和负载。