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《电机学》随堂练习参考答案第一篇直流电机 1.在直流发电机中，电刷顺着电枢旋转方向移动一角度后，负载时， （）A 只有直轴电枢反应磁势。
B 只有交轴电枢反应磁势。
C 直轴和交轴电枢反应磁势都有，而且直轴电枢反应为去磁性质。
D 直轴和交轴电枢反应磁势都有，而且直轴电枢反应为助磁性质。
A 励磁电流恒定时，发电机端电压与线路电流之间的关系。
B 发电机端电压恒定时，励磁电流与线路电流之间的关系。
C 发电机线路电流恒定时，发电机端电压与励磁电流之间的关系D 发电机端电压恒定时，励磁电压与线路电流之间的关系。
参考答案：C 2. 单波绕组的并联支路数应等于（ A2 B 极对数p 参考答案：A 3. 电磁转矩应等于（ ） A Ce ① n B CT ① la 参考答案：B 3. 电磁转矩应等于（ ） A Ce ① n B CT ① la参考答案：B 4. 他励发电机外特性是指转速恒定且C 极数2pD 换向片数kC P2/ QD CeKflflaC P2/ QD CeKflflaC P2-p0D T2 Q)C极数2p D换向片数k C P2 /la D CTKfIfIaA能量回馈到电网。
C电机变成他励发电机B电机内仍有主磁场。
D电磁转矩为制动性转矩。
5. 他励发电机的调整特性是（）A下垂B上翘C水平 D 没准参考答案：B6. 下列说法错误的是（）A直流电动机制动的方法有能耗制动、反接制动和回馈制动。
B直流电动机起动的方法有直接起动、电枢回路串电阻起动和降压起动。
C串励电动机允许空载运行。
D串励电动机的优点是有较大的起动转矩和过载能力。
参考答案：C7. 电磁功率应等于（）A Ea laB P1+pO参考答案：A8. 单叠绕组的并联支路数应等于（A 2 B极对数p参考答案：C9. 感应电动势应等于（）A Ce ① nB CT① la参考答案：A10. 对于能耗制动来说，下列说法错误的是（）11. 直流电机的励磁方式有（A 他励B 并励C 串励D 复励D 实槽数C 换向器节距D 合成节距)0C P1-pcuf-pcuaD Eala0 0B 改变电枢电压 D 改变励磁电流参考答案：ABCD 12.直流电机的换向片数等于（）。
?一、直流电机A.主要概念1. 换向器、电刷、电枢接触压降2?U b2. 极数和极对数3. 主磁极、励磁绕组4. 电枢、电枢铁心、电枢绕组5. 额定值6. 元件7. 单叠、单波绕组8. 第1节距、第2节距、合成节距、换向器节距9.10.11.12.13.14. 15. 16.17.18.19.20. 稳定性21. DM 的启动方法：直接启动、电枢回路串电阻启动、降压启动22. DM 的调速方法：电枢回路串电阻、调励磁、调端电压23. DM 的制动方法：能耗制动、反接制动、回馈制动 B.主要公式：发电机：P N ＝U N I N (输出电功率)电动机：P N ＝U N I N ηN (输出机械功率)反电势：电磁转矩： 直流电动机（DM ）电势平衡方程：a a E a a U E I R C Φn I R =+=+DM 的输入电功率P 1： DM 的转矩方程：20d d em T T T Jt Ω--= DM 的效率：21112100%100%(1)100%P P p p P P P p η-∑∑=⨯=⨯=-⨯+∑ 他励DM 的转速调整率：0N N 100%n n n n -∆=⨯ DM 的机械特性：em 2j a j a a )(T R R U R R I U n +-=+-= . 并联A.1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.14.15.16.17.18.19.20. 同名端、首端、尾端、中性点21. 联结组、联结组号、时钟表示法22. Y,y 联结组，D,d 联结组各有6个偶数联结组号；Y,d 联结组，D,y 联结组各有6个奇数联结组合23. 主磁通、励磁电流的波形问题24. 在三相变压器中，三次谐波电流通路的重要性，在不同磁路中的影响25. 变压器并联运行的三个理想条件26. 变压器并联运行的负载分配27. 电流互感器、电压互感器的用途，使用中的注意事项28. 对称分量法，正序、负序、零序， 29. 变压器的正序、负序、零序电路，各序激磁阻抗的特点30. 单相对中点短路时，各序电流与短路电流的关系B. 主要公式反电势：E 1=4.44fN 1Φm 、E 2=4.44fN 2Φm磁势平衡方程：112210N I N I N I +=折算前的变压器方程组（数学模型）：折算后的变压器方程组：电压变化率简化计算公式：ΔU =β(R k *cos φ2-X k *sin φ2)×100% 效率：A. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 向滞后 18. 19.B. 主要公式1. 反电势频率、转子转速、极对数的关系：f=n/60/p2. 槽距机械角度：?m =360°/Z3. 槽距角：?e =p*360°/Z4. 每极每相槽数：q=z/2pm5. 导体电动势：E c1=2.22 f ??? 短距系数：k y1=sin(?/2*y 1/?)7. 线圈电动势：E y1=2N c *E c1*k y1=4.44N c f ??k y18. 分布系数：9. 线圈组电动势：E q1=q*E y1*k q1=4.44q*N c *f*?*k y1*k q110. 绕组系数：k N1=k y1*k q111. 相绕组电动势：11144.4ΦfNk E N =φ (N 为每相串联匝数)12. 每相串联匝数： 13. 相绕组脉振磁动势幅值的最大值：p I Nk p I Nk F N N 111m 9.0π22==φ （其中I 是电流的有效值）14. 相绕组磁动势基波的表达式：（其中?=0处为相绕组轴线）15. 相绕组磁动势中的ν次谐波磁动势最大值、瞬时表达式：16. 三相合成磁动势基波的幅值F ： 17. A.1.2.3.4.5.6.7. 8. 等效于一台短路的三相变压器（不过其主磁通是旋转的）F F F +=）。
直流电机一、填空1.直流电机的电枢绕组的元件中的电动势和电流是。
答：交流的。
2.一台并励直流电动机拖动恒定的负载转矩，做额定运行时，如果将电源电压降低了20℅，则稳定后电机的电流为倍的额定电流（假设磁路不饱和）。
T em=φIa答：倍。
3.并励直流电动机，当电源反接时，其中I a的方向，转速方向。
答：反向，不变。
4.直流发电机的电磁转矩是转矩，直流电动机的电磁转矩是转矩。
答：制动，驱动。
5.：6.直流电动机电刷放置的原则是：。
答：空载时正、负电刷之间获得最大的电动势，这时被电刷短路的元件的电动势为零。
7.直流电动机调速时，在励磁回路中增加调节电阻，可使转速，而在电枢回路中增加调节电阻，可使转速。
答：升高，降低。
8.电磁功率与输入功率之差对于直流电动机包括损耗。
答：绕组铜损耗。
9.串励直流电动机在负载较小时，I；当负载增加时，aT e，I；负载增加时，n下降的程度比并励电a动机要。
答：小，增加，增加，严重。
10.并励直流电动机改变转向的方法有，。
答：将电枢绕组的两个接线端对调，将励磁绕组的两个接线端对调，但二者不能同时对调。
11./12.串励直流电动机在电源反接时，电枢电流方向，磁通方向，转速n的方向。
答：反向，反向，不变。
13.当保持并励直流电动机的负载转矩不变，在电枢回路中串入电阻后，则电机的转速将。
答：14.直流电机单叠绕组的并联支路数为答：2p。
13．直流发电机，电刷顺电枢旋转方向移动一角度，直轴电枢反应是；若为电动机，则直轴电枢反应是。
答：去磁的，增磁的。
二、选择填空1.]2.一台串励直流电动机，若电刷顺转向偏离几何中性线一个角度，设电机的电枢电流保持不变，此时电动机转速。
A：降低B：保持不变，C：升高。
答：C3.一台直流发电机，由额定运行状态转速下降为原来的30℅，而励磁电流及电枢电流不变，则。
A：E a下降30℅，B：Tem下降30℅，C：E a和Tem都下降30℅，D：端电压下降30℅。
总体基础：导线的感应电动势：e=Blv 电机感应电动势E=C Eφn=pN60a*φn导线所受电磁力：f=Bxli 电磁转矩Tem=pN2πaφIa=C TφI a电机内气隙磁场：F m=F a+F f1第一部分直流电机一、结构：定子为永磁极，为电机提供一个固定的磁场，成对出现。
绝大多数不采用永磁体，由励磁绕组通以直流电流来建立磁场。
转子上面为电枢绕组。
电动机时，转子通以直流电压，经过换向器变在转子内部体现为每根导体上的交变电流，用以驱动旋转。
发电机时，由于转子切割磁场，电枢内每根导线上产生交变电流，通过换向器对外体现为直流电。
换向器通过电刷连接外电路。
电枢铁心用于固定支撑电枢绕组和导通磁路。
为了减少涡流损耗，采用0.5~0.35的涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成。
额定值：额定功率P N（W），额定电压U N（V），额定电流I N（A），额定转速n N（r/min）,额定效率η，额定转矩T N。
发电机：P N=U N*I N 电动机：P N=U N*I N*η额定值是电机运行的基本依据，一般希望电机按照额定值运行。
运行于额定值时称为满载。
运行时超过额定容量，称为过载。
运行远低于额定容量，称为轻载。
过载使电机过热，降低使用寿命，甚至损坏电机，应避免。
轻载浪费容量和降低了效率，不建议采用。
二、直流电机分类和通用方程1、分类：他励：励磁电流和电枢电路采用不同电源。
并励：励磁绕组和电枢并联串励：励磁绕组和电枢串联复励：电机里同时存在并励绕组和串励绕组。
并励和串励绕组磁动势相加称积复励，相减称差复励。
并励绕组与电枢绕组并接，串励绕组与电枢串接，称短复励。
并励绕组与串励绕组串联后与电枢绕组并联，称长复励。
2、直流电机可逆性：当电机以较高转速n旋转时，产生E>U，则电机电枢电流与E同向，电磁转矩Tem与n反向，电机为发电机运行状态。
当电机以较低转速n旋转时，产生E<U，则电机电枢电流与E反向，电磁转矩Tem与n同向，电机为电动机运行状态。
第二章 直流电机 2．1 为什么直流发电机能发出直流电流？如果没有换向器，电机能不能发出直流电流？换向器与电刷共同把电枢导体中的交流电流，“换向”成直流电，如果没有换向器，电机不能发出直流电。
2．2 试判断下列情况下，电刷两端电压性质 （1）磁极固定，电刷与电枢同时旋转； （2）电枢固定，电刷与磁极同时旋转。
(1)交流 ∵电刷与电枢间相对静止，∴电刷两端的电压性质与电枢的相同。
（2）直流 电刷与磁极相对静止，∴电刷总是引出某一极性下的电枢电压，而电枢不动，磁场方向不变 ∴是直流。
2．3 在直流发电机中，为了把交流电动势转变成直流电压而采用了换向器装置；但在直流电动机中，加在电刷两端的电压已是直流电压，那么换向器有什么呢？ 直流电动机中，换向法把电刷两端的直流电压转换为电枢内的交流电，以使电枢无论旋转到N 极下，还是S 极下，都能产生同一方向的电磁转矩 2．4 直流电机结构的主要部件有哪几个？它们是用什么材料制成的，为什么？这些部件的功能是什么？有7个 主磁极 换向极， 机座 电刷 电枢铁心，电枢绕组，换向器 见备课笔记2．5 从原理上看，直流电机电枢绕组可以只有一个线圈做成，单实际的直流电机用很多线圈串联组成，为什么？是不是线圈愈多愈好？一个线圈产生的直流脉动太大，且感应电势或电磁力太小，线圈愈多，脉动愈小，但线圈也不能太多，因为电枢铁心表面不能开太多的槽，∴线圈太多，无处嵌放。
2．6 何谓主磁通？何谓漏磁通？漏磁通的大小与哪些因素有关？主磁通： 从主极铁心经气隙，电枢，再经过相邻主极下的气隙和主极铁心，最后经定子绕组磁轭闭合，同时交链励磁绕组和电枢绕组，在电枢中感应电动势，实现机电能量转换。
漏磁通： 有一小部分不穿过气隙进入电枢，而是经主极间的空气隙钉子磁轭闭合，不参与机电能量转换，δΦ与饱和系数有关。
2．7 什么是直流电机的磁化曲线？为什么电机的额定工作点一般设计在磁化曲线开始弯曲的所谓“膝点”附近？磁化曲线：00()f F Φ= 0Φ-主磁通，0F 励磁磁动势设计在低于“膝点”，则没有充分利用铁磁材料，即 同样的磁势产生较小的磁通0Φ，如交于“膝点”，则磁路饱和，浪费磁势，即使有较大的0F ，若磁通0Φ基本不变了，而我的需要是0Φ（根据E 和m T 公式）选在膝点附近好处：①材料利用较充分②可调性好③稳定性较好。
四、计算题〔A〕〔1〕一台并励直流发电机，额定功率P N=10KW，额定电压U N=230V，额定转速n N=1450r/min,电枢回路总电阻〔包括电刷接触电阻〕R a=0.532Ω；励磁绕组电阻R f=215Ω;额定负载时的电枢铁损耗P Fe=442W；机械损耗P m=104W,杂散损耗略去不计。
试求：①额定负载时的电枢绕组电动势E aN; 〔4分〕②额定负载时的电磁转矩；〔4分〕③额定负载时的效率。
〔4分〕〔2〕并励直流电动机，额定功率P N=7.5KW，额定电压U N=220V，额定电流I N=41.2A，额定转速n N=1500r/min,额定励磁电流I fN=1.2A，电枢绕组回路总电阻〔包括电刷接触电阻〕Ra=0.55Ω,略去电枢反响影响，且C TΦ=9.55C eΦ。
试求：①额定情况下，励磁回路的电阻；〔2分〕②额定负载时的电磁转矩；〔4分〕③如果电网压降低到200V，求此时电机的转速为多少？〔该电动机在200V电压下运行时，励磁电流I f=1.09A，对应的C eΦ=0.127Wb,并设负载转矩保持不变。
〕〔4分〕四、计算题〔B〕〔1〕一台并励直流发电机，励磁回路电阻R f=44Ω，负载电阻R L=4Ω，电枢回路总电阻〔包括电刷接触电阻〕R a=0.25Ω，端电压U=220伏。
试求：①励磁电流I f和负载电流I；〔4分〕②电枢电流I a和电枢电动势E a；〔4分〕③电磁功率P e和输出功率P2；〔4分〕〔2〕一台并励直流电动机，P N=17KW，U N=220V，n N=3000r/min，I N=88.9A电枢回路总电阻〔包括电刷接触电阻〕R a=0.114Ω,励磁回路电阻R f=181.5Ω,略去电枢反响影响。
试求：①额定负载时的电磁转矩〔C TΦ=9.55C eΦ〕；〔4分〕②额定负载时的效率；〔2分〕③当电枢回路串入电阻r a=0.15Ω时，在额定输出转矩时的转速。
〔4分〕B卷：程小华电机学下试题直流电机之第4和5两章22分判断题5个：5分〔Yes / No〕1. 空载特性是指n＝n N＝常值，I＝0时，电枢的空载端电压与励磁电流之间的关系。
