电机习题课3and4_直流交流电机3---甘洋洋

1、电机习题课-第3章 直流电机甘洋洋Email: 一国产直流电机1.1.直流电动机以其良好的直流电动机以其良好的起动性起动性和和调速性能调速性能著称著称。2.2.直流发电机直流发电机供电质量供电质量较好，常常作为励磁电源。较好，常常作为励磁电源。 结构较复杂结构较复杂直流电机直流电机 成本较高成本较高 使它的应用受到使它的应用受到 限制限制 可靠性较差可靠性较差 供给励磁绕组电流的方式称为供给励磁绕组电流的方式称为励磁方式励磁方式。分为。分为他励他励和和自励自励两大类，自励方式又分两大类，自励方式又分并励并励、串励串励和和复励复励三种方式。三种方式。1 1、他励、他励：直流电机的励磁电流：直流电

2、机的励磁电流由其它直流电源单独供给。由其它直流电源单独供给。aIIGUfUfIaII 他励直流发电机的电枢电流他励直流发电机的电枢电流和负载电流相同，即：和负载电流相同，即：1.直流电机有哪些励磁方式？2 2、并励、并励：发电机的励磁绕组与电发电机的励磁绕组与电枢绕组并联。且满足枢绕组并联。且满足afI =I+IfIUIaEaI3 3、串励、串励：励磁绕组与电枢绕组串联。励磁绕组与电枢绕组串联。满足满足afI = I = IUIaIfIaE4 4、复励：、复励： 并励和串励两种励磁方式的结合。电机有两个励磁绕并励和串励两种励磁方式的结合。电机有两个励磁绕组，一个与电枢绕组串联，一个与电枢绕组并

3、联。组，一个与电枢绕组串联，一个与电枢绕组并联。2fIUaEIaI1fIIaEUaI1fI2fI直流电机常用分析公式直流电机常用分析公式A.直流发电机：直流发电机：aasaRIUURIUE2anCEeaaTeICTeTTT01B.直流电动机：直流电动机：aasaRIEURIEUaa220TTTeFepppT00eaaeTIEP)602(nmfmRNIRF交轴电枢反交轴电枢反应应：饱和时去磁2.一台他励直流发电机的额定电压为230V，额定电流为10A,额定转速为1000r/min,电枢电阻Ra=1.3，电刷压降2Us=2V，励磁绕组电阻Rf=88，已知在750r/min时的空载特性如下表所示：试

4、求：（1）额定转速、励磁电流为2.5A时，空载电压为多少? （2）若励磁电流不变，转速降为900r/min， 空载电压为多少？ （3）满载时电磁功率为多少？2aasEUI RU aeECn（1）n=750r/min，If=2.5A时，空载电压为oaeUECn所以，当 时，空载电压为11760.2347 / ( min )750oeUCvrn1000 / minNnr2.5fIA 则0.2347 1000234.7oeUCnV（2）励磁电流没有改变，Ce也没有改变，则空载电压为0.2347900211.2oeUCnV（3）满载时的电磁功率223010 1.32245aasEUI RUV 245

5、102450eaaPE IW3.一台17kW、220V的并励直流电动机，电枢电阻R=0.1，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使励磁电流为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，机械损耗和铁耗不计，试计算：（1）励磁绕组的电阻和变阻器电阻； （2）变阻器短路后，电枢电流的稳态值和电磁转矩值。fIUIaEaINfffURRI（1）励磁绕组的电阻和变阻器电阻220()4.32209fffRRR24.4426.72ffRR（2）变阻器短路后，电枢电流的稳态值和电磁转矩值2aasUEI R

6、U 22201000.12208aaSEUI RUV 由 可得208 100136.982214506060aaaaeE IE ITN mn则因为电动机带的是恒转矩负载，所以当励磁电流增大时，电磁转矩Te数值不变，即22200.1 2136.98228506060NasaaaaaeUI RUIIIE ITN mn 57.442122.64 (aaIAIA 舍去）解得所以57.44aIA 136.98eeTTN m136.98eTN m4.一台17kW、220V的串励直流电动机，串励绕组电阻为0.12，电枢总电阻Ra为0.2，在额定电压下运行时，电枢电流为65A，转速为670r/min。试确定因

7、负载增大而使电枢电流增大为75A时，电动机的转速和电磁转矩。（磁路设为线性的）IaIfIaEffaaUI RREaeECn在额定情况下运行时，有122065 0.120.26700.2973/minNffaeUI RRCnVr负载增大后220750.120.2196aNfaEUIRRV磁路是线性的1750.29730.3431min65eeIVCCrI fNIfIA0N0196571.3 / min0.3431aeEnrC 电动机的转速为电磁转矩为19675245.7122573.16060aaaeE IE ITN mn 电机习题课-第4章 交流电机理论的共同问题甘洋洋Email:Z360pZ

8、p3601Z为电机槽数为电机槽数槽距电角槽距电角1：相邻两槽中导体：相邻两槽中导体感应电动势的相位差感应电动势的相位差 。槽距角槽距角：相邻两槽之间的机：相邻两槽之间的机械角度。械角度。1 1、概念、概念电角度电角度: 磁密在空间为正弦分布，一对磁极便对应于一个磁密在空间为正弦分布，一对磁极便对应于一个完整正弦波，相当于完整正弦波，相当于360。如果磁极极对数是。如果磁极极对数是p，整，整个圆周有个圆周有p个完整正弦波，相当于个完整正弦波，相当于p 360。从几何。从几何的观点来看，整个圆周只有的观点来看，整个圆周只有360。 圆周的空间几何角度称为机械角度，而圆周上对圆周的空间几何角度称为机

9、械角度，而圆周上对应于磁场分布的角度称为电工角度，简称为电角度。应于磁场分布的角度称为电工角度，简称为电角度。电角度电角度p机械角度机械角度 相带相带:120相带相带 60相带相带 120相带相带 60相带相带每个相带各占每个相带各占600电角度。电角度。每个相带各占每个相带各占1200电角度。电角度。每极下每相所占的区域每极下每相所占的区域定子每极每相槽数：定子每极每相槽数： pmQq2式中，式中， Q 定子槽数；定子槽数； p 极对数；极对数； m 相数。相数。相邻两槽间电角度：相邻两槽间电角度： Qp360此角亦是相邻槽中导体感应电动势的相位差。此角亦是相邻槽中导体感应电动势的相位差。1

10、.为什么极相组A和极相组X串联时必须反接？如果正接将引起什么后果？极相组A与X相隔180电角度位于极性不同的磁极下+极相组A与X产生的感应电动势大小相等，方向相反，电流方向也相反正接正接反接反接 合成电动势为两者代数和，或电流所形成的磁场叠加感应电动势相互抵消，或电流所形成的磁场互相抵消分分发电机发电机和和电动机！电动机！2.交流绕组的感应电动势公式是如何导出的？它与变压器的电动势公式有何类似和不同之处？A.单根导体：单根导体：lBEmm11lfBEEmm2211np602（最大值）lBm11211122.222ffE（有效值）B.线圈（两根导体）：线圈（两根导体）：11144.42ccfNE

11、E1111144.490sin2pccckfNyENE（两根导体感应电势相位差180，Nc匝）（相量和，kp1为基波节距因数）整距线圈：整距线圈：短距线圈：短距线圈： 1节距y1节距yC.极相组（线圈组）：极相组（线圈组）：111144.42sin2sinwccqkfqNqqqEE11144.4wfNkEcqNapN2双层绕组，（N为每相绕组的串联匝数）分布绕组：分布绕组：D.相电动势：相电动势： q个线圈，相邻线圈感应电动势相位差为a（相量和，kw1为基波绕组因数）电机的2p个极下，属于同一相的极相组，可串可并cqNapN单层绕组，总结：总结：mfNE1144.4计算公式相似交流绕组感应电动

12、势：交流绕组感应电动势：变压器感应电动势：变压器感应电动势：11144.4wfNkE交流绕组多乘一个绕组系数2.试述分布因数和节距因数的意义。为什么分布因数和节距因数只能小于或等于1？2sin2sin111qqqEEkcqd分布因数的意义：分布因数的意义：q个线圈集中集中在同一槽内q个线圈分布分布在不同槽内各线圈感应电动势Ec1相位相同合成电动势为q*Ec1各线圈感应电动势Ec1相位不同合成电动势为Eq1代数和相量和假设假设实际实际分布因数：分布因数：1集中绕组集中绕组分布绕组分布绕组2.试述分布因数和节距因数的意义。为什么分布因数和节距因数只能小于或等于1？节距因数的意义：节距因数的意义：线

13、圈的两根导体两根导体在N、S极的最大磁密处线圈的两根导体两根导体间距小于N、S极的最大磁密处间距两导体电动势大小相等，方向相反（电角度为180 ）合成电动势为代数和两导体电动势大小相等，电角度小于180合成电动势为相量和代数和相量和假设假设实际实际节距因数：节距因数：1整距线圈整距线圈短距线圈短距线圈90sin1)(1)(1111yEEkycycp3.试述抑制谐波电动势（包括齿谐波）的方法。抑制谐波电动势：抑制谐波电动势：改善磁极的极靴外形（凸极同步电机）或励磁绕组的分布范围（隐极同步电机），使主极磁场的分布接近于正弦波。利用三相对称绕组的联结来消除线电动势中的3次及3的倍数次谐波。采用短距绕

14、组：适当地选择线圈的节距，使得某一次谐波的节距因数等于或接近于零，即可达到消除或削弱该次谐波的目的。采用分布绕组：削弱高次谐波电动势。3.试述抑制谐波电动势（包括齿谐波）的方法。抑制齿谐波电动势：抑制齿谐波电动势：采用磁性槽楔或半闭口槽，以减小槽开口引起的气隙磁导变化。采用斜槽：同一根导体内各小段在磁场的位置不同，感应的齿谐波电动势相位不同，齿谐波电动势大部分相互抵消。采用分数槽绕组：每相在每极下所占的槽数不相等，有的极多一个槽，有的极少一个槽，而q是一个平均值。4.试计算下列三相两极50Hz同步发电机的定子基波绕组因数和空载相电动势、线电动势。已知定子槽数Q=48，每槽内有两根导体，支路数a=1，线圈节距y1=20，绕组为双层、星形联结，基波磁通量1=1.11Wb。（1）基波绕组因数：）基波绕组因数：每极每相槽数：槽距电角：832482pmQq极距：5.7483601360Qp242482pQ)90sin(11ykp2sin2sin1qqkd111dpwkkk（2）基波空载相电动势和线电动势：）基波空载相电动势和线电动势：基波节距因数：基波分布因数：966.0)902420sin()90sin(11ykp基波绕组因数：9556.025.7sin825.78sin2sin2sin1qqkd923.