2020年电机学全套复习题库及答案(完整版)

而对无功功率，由QmUIsin而对无功功率，由QmUIsin,从同步发第14章14.1三相同步发电机投入并联时应满足哪些条件？怎样检查发电机是否已经满足并网条件，如不满足某一条件，并网时，会发生什么现象？答并网运行的条件是：（1） 待并网发电机的电压与电网电压大小相等；（2） 待并网发电机的电压相位与电网电压相位相同；（3） 待并网发电机的频率与电网频率相等；（4） 待并网发电机电压相序与电网电压相序一致。若不满足这些条件：检查发电机是否已经满足并网条件，电压的大小可以用电压表来测量，频率及相序则可以通过同步指示器来确定。最简单的同步指示器由三个同步指示灯组成，有灯光熄灭法和灯光旋转法。条件（1）和条件（2）不满足，发电机在并网瞬间会产生巨大的瞬态冲击电流，使定子绕组端部受冲击力而变形；条件（3）不满足，发电机在并网时会产生拍振电流，在转轴上产生时正、时负的转矩，使电机振动，同时冲击电流会使电枢绕组端部受冲击力而变形；条件（4）不满足的发电机绝对不允许并网，因为此时发电机电压和电网电压恒差 120°,它将产生巨大的冲击电流而危及发电机，不可能使发电机牵入同步。14.2功角在时间上及空间上各表示什么含义？功角改变时，有功功率如何变化？无功功率会不会变化，为什么？答功角在时间上及空间上各表示为：时间相位角：发电机空载电动势E°与端电压U之间的相位角为功角&空间相位角：S可近似认为是主磁极轴线与气隙合成磁场轴线之间的夹角。从功角特性可知，当电网电压和频率不变，发电机励磁电流不变，在稳定运行范围内，当功角增大时，有功功率增加。XsmUXs可知，当功角增大时，发电机向电网送出的无功XsmUXs可知，当功角增大时，发电机向电网送出的无功功率减小。也可从向量图看，如上图所示， 21，Eo1 E。2,Ia2匚仆但Ir2Ir1，因而向电网送出的无功功率减小。14.3并网运行时，同步发电机的功率因数由什么因素决定？答并网运行时，同步发电机的功率因数由同步发电机的励磁电流的大小或励磁状态决定的。当励磁电流较小，同步发电机处于欠励磁状态时，同步发电机的功率因数小于 1,超前；当励磁电流较大，同步发电机处于过励磁状态时，同步发电机的功率因数小于 1,滞后;同步发电机处于正常励磁状态时，同步发电机的功率因数等于 1。14.4为什么V形曲线的最低点随有功功率增大而向右偏移？答V形曲线的最低点对应于正常励磁情况，此时cos〔，定子电流最小且与定子电压同相位。因Pm3UIcos，当电压为常数、COS1时，Pm 1，随着PM的增加，|必将增大，根据电动势平衡方程式E0UjlXs,l增大时，E0也增大，所需的励磁电流将会增加,故V形曲线最低点会随有功功率增大而向右偏移。14.5一台凸极三相同步发电机，U400V，每相空载电势Eo37CV，定子绕组丫接法，每相直轴同步电抗Xd 3.5，交轴同步电抗Xq2.4。该电机并网运行，试求:（1）额定功角N24时，输向电网的有功功率是多少？（2） 能向电网输送的最大电磁功率是多少？（3） 过载能力为多大？(1)Pn(2)解得额定功角时，输向电网的有功功率3U2 1 1 . （ ）sin2n2XqX/3（400八3）2p3UE0iPmn sinXd(400/3)3703.537.575kWsin24013.5) sin 2 240向电网输送的最大电磁功率可令3U2 2 12 （Xq3UE0 cosXd33703.521sin4

sinm75.51cosdPm

d0，得)cos2Xd3(400/3)0.08184(12sin222.055sin02.805亡35))2cos23UE。3U 11PMmaxsinm—)sin2mXd2XqXd3(400/.3)370sin75.5103(400/3)2 (1 1)sin(275.510)3.52 2.4 3.575.987kW(3)过载能力：km Pmmax/Pn75.987/37.5752.02214.6Xs3.5U400V，发电机每相同步电抗80KW时，cos一台三相隐极同步发电机并网运行，电网电压，定子绕组丫接法，当发电机输出有功功率为磁电流不变，减少有功功率至20KW，不计电阻压降，求此时的（1）功角数cos；（3）电枢电流；（4）输出的无功功率Q，超前还是滞后？解：发电机输出有功功率为80KW，cos1时I P _801033Ucos3115.5A4001Eo(1)PMU2(IXs)2 ,(400/,3)2(115.5115.53.5 0 60.30400八3Eo不变。当有功功率至20KW时，由3UE。.4 sinXs ，得13.5)2 425.6VIXsarctan ——Uarctan保持励磁电流不变，则3UE。. sinXsarcsin（^sin4由图E°U80Pm20arcsin( sin60.30)12.5041，若保持励;（2）功率因IjXs425.612.50400/、3j3.558.9 63.48°Acos cos63.48°0.447I58.9A输出的无功功率3UIsin、340058.9（3）（4）Q14.7有一台三相隐极同步发电机并网运行，额定数据为：Sn7500KVA,Un3150V，定子绕组Y接法，cos°8（滞后），同步电抗Xs1.60，电阻压降不计，试求：的功角解:SnXd(1)(2)额定运行状态时，发电机的电磁功率 Pm和功角N；在不调节励磁的情况下，将发电机的输出功率减到额定值的一半时，功率因数C0S3EoSn7500 10In- 1374.6A(1) ■：/3Un :33150.(Ucos)2(Usin InXs)23150rPm0.8)2或由(2)PnSncosarcsinPmXs3UE0N求出不调节励磁,3UE。. sinXsarcsin(】sin2I E0U3598jXscos cos62.103150 2( 0.61374.61.60) 3598Vn75000.8 6000kW60001031.6OQ_0arcsin 29.33(3150/J3)3598(略)。E。不变，13U则2Pn 2Xs由E0.——sinn，得1)arcsin( sin29.3°) 14.2214.2° 3150/3 °A 1180 62.10Aj1.600.46814.8有一台三相凸极同步发电机并网运行,额定数据为：8750KVA,Un18.2,Xq9.6额定运行状态时,11KV，定子绕组丫接法，cos°8(滞后)，,电阻不计,发电机的功角相励磁电势E0；最大电磁功率PMmax。IN解(1)如图4-7所示：arctan^qUsinUcos试求:N和每8750 459A、3 11. 459 9.6 11 103 0.6/「3L…0arctan 3 — 58.311 10 0.8/&3n58.3036.9021.40同步电抗cos21.4cos21.40 459sin58.3018.2 13.02kV311103E0UcosIdXd 3(2)最大电磁功率3UE。 cosXd31302018.21sin2dPMPMmax可令d3U22 12 (Xqcos0，得1——)cos2Xd13(11000/3)(9.60.19094(12sin2)2cos2 01.0596 1.0596 0sin4 0.2384sin2解得m73.25,23U3UE0 sinmXd3(11000/3)13020 0 sin7325PMmax18.214695.23kW11.(——)sin2m2XqXd3(11000/问2丄(9.6在)s^73.25°)第15章15.1怎样使得同步电机从发电机运行方式过渡到电动机运行方式？其功角、电流、电磁转矩如何变化？答当原动机向同步电机输入机械功率时为发电机运行，此时转子磁极轴线超前合成磁

场轴线一个角度，如图15-1(a)，电磁转矩与转子转向相反，是一个制动转矩。如果逐渐

减少原动机的输出机械功率，从功率平衡观点来看，发电机所产生的电磁功率也减少，功角

逐渐变小。如果发电机所产生的电磁功率为零，则 =0，如图15-1(b)，电磁转矩便为零。这是从同步发电机过度到电动机运行的临界状态。a) b) c)图15-1同步电机的运行方式a)发电机运行 b)理想空载 c)电动机运行如果将原动机从同步电机上脱离，电机本身轴承磨擦等阻力转矩和负载转矩的作用，转

子开始减速，使得转子磁极轴线滞后于合成磁场轴线 角度，如图15-1（c）。此时电磁转矩的方向与转子转向一致，是一个拖动转矩，于是同步电机就成为电动机运行了。设发电机运行时其功角、电流、电磁转矩为正，则电动机运行时其功角、电流的有功分量、电磁转矩为负。15.2增加或减少同步电动机的励磁电流时，对电机内的磁场产生什么效应 ？答当同步电动机处于过励磁状态时，电枢磁势对电机内的磁场起去磁的作用，增加或减少同步电动机的励磁电流时，电枢磁势对电机内的磁场去磁的作用增强或减弱。当同步电动机处于欠励磁状态时，电枢磁势对电机内的磁场起助磁的作用，增加或减少同步电动机的励磁电流时，电枢磁势对电机内的磁场助磁的作用减弱或增强。15.3比较同步电动机与异步电动机的优缺点。答相对于异步电动机，同步电动机的最大优点是功率因数可以根据需要在一定的范围内进行调节，当电网电压下降时，同步电动机的过载能力的减低不像感应电机那样显著。但同步电动机也有缺点：起动比较复杂，要有直流励磁电源，结构复杂，价格较贵。15.4为什么起动过程中，同步转矩的平均值为零？答因为在起动过程中，由于定、转子磁场之间的相互作用，倾向于使转子逆时针方向旋转。但由于惯性的影响，转子上受到作用力以后并不马上转动。在转子还来不及转动以前，定子磁场已转过180°，此时定、转子磁场之间的相互作用，倾向于使转子顺时针方向旋转。因此，转子上所受到同步转矩为交变转矩，其平均转矩为零，同步电动机不能起动。15.5一台三相凸极Y接同步电动机，额定线电压Un6000V，频率fN50HZ额定转速nN300rmin，额定电流In57.8A，额定功率因数cos0.8（超前），同步电抗Xd64.2X40.8，不计电阻压降。试求：（1）额定负载时的励磁电势E。；（2）额定负载下的电磁功率 和电磁转矩E。UcosIdXd61030cos21.1457E。UcosIdXd61030cos21.1457.8sin58.010 64.26378V（2）额定负载下的电磁功率Pm和电磁转矩T厂 3U E0 .Pm sinnXdT9550乩9550n2 (X1q408.430013000N.m图4-8408.4kW15.6某企业电源电压为6000V,内部使用了多台异步电动机，其总输出功率为1500KW，平均效率70%，功率因数为0.8（滞后），企业新增一台400KW设备，计划采用运行于过励状态的同步电动机拖动，补偿企业的功率因数到 1（不计同步电动机本身损耗）。试求:（1） 同步电动机的容量为多大？（2） 同步电动机的功率因数为多少？解：（1）变电所原提供的无功容量QiSsin1 >1con1 J10.81607kVarcos1% 0.80.7为补偿功率因数到1,应使同步电动机的无功容量QQ11607kVar则同步电动机的额定容量为 400KW，因不计同步电动机本身损耗，则 PnPn，视在容量为1656kVASn <Rn2Qn2 、4002160721656kVA（2）同步电动机的功率因数为cosnPnSn40016560.241515.7某厂变电所的容量为 2000KVA，变电所本身的负荷为COS0.65（滞后）。今该厂欲添一同步电动机，额定数据为：Pn1200kWcosnPnSn40016560.241515.7某厂变电所的容量为 2000KVA，变电所本身的负荷为COS0.65（滞后）。今该厂欲添一同步电动机，额定数据为：Pn1200kW，功率因数500KW,cos0.8（超前），效率n95%，。问当同步电动机额定运行时，全厂功率因数是多少？变电所是否过载？解：变电所原提供的无功容量c P1 -Q1 sin1cos1加入同步电动机后，PnQt sinncos加入同步电动机后，匚 2~1200; 小“2‘—、，1cos 10.65 1403kVarcos1' 0.65同步电动机提供的无功容量500kW 0.6 395kVar0.950.8变电所需提供的无功容量Q2Q1Qt（1403395）kVar1008kVar加入同步电动机后，变电所需提供的有功容量PN 500F2RN（1200 ——）kW1726kWn 0.95加入同步电动机后，全厂功率因数P2 1726, j = 0.86寸P22Q22J17262 10082con2加入同步电动机后，变电所的视在容量为S2.P2Q22V1726210082kVA1999kVA2000kVA，变电所不过载。第16章???16.1同步发电机，各相序电抗为X? 1.871X 0.219X。0.069，计算其单相稳态短路电流为三相稳态短路电流的多少倍？3E?a???X- X- X-03 1.391.871 0.219 0.069TOC\o"1-5"\h\z?EA1 ? ? 1.39Ik3? 0.534Ik1/Ik3 2.6X- 1.871 , 0.534XdXqXdXq—2—，而答正序电抗X=Xd，负序电抗1IIXdXXd111XadXfXz1IIXqXxqq11qXaq Xz，其值很小。X由于各相零序电流所建立的磁势在时间上同相位、 在空间相隔120电角度，在空气隙中三相合成基波磁势为零，零序电流通过三相绕组时，只产生漏磁通，因此零序电抗的大小大体上等于定子绕组的漏电抗，即X。x。所以，负序电抗比正序电抗小，而零序电抗又比负序电抗小。16.3同步发电机发生突然短路时，短路电流中为什么会出非周期分量？什么情况下非周期性分量最大？答如果忽略定子绕组的电阻，定子绕组为闭合的超导回路，当同步发电机发生突然短路时，若定子绕组磁链的初始值为0不为零，而0又按正弦规则作周期性变化，那么回路中的电流除了有一个正弦变化的电流分量来抵消外磁场变动的影响外，它还将产生一个直流分量来保持回路磁链初值不变。当短路瞬间定子某相绕组的磁通达到最大值时，则该相绕组短路电流中的非周期性分量最大。16.4比较同步发电机各种电抗的大小：Xd,Xd,Xd,Xq,Xq,Xq答同步发电机的各种电抗都是绕组磁通对电路作用的等效量， 在绕组匝数一定、频率一定情况下，电抗值的大小与相关磁路的磁阻成反比。在瞬态短路参数中，分超瞬态和瞬态两种，它们都是对应于转子感应电流对定子电枢反应磁场的反作用而存在的等效电抗。超瞬态电抗决定于阻尼绕组和励磁绕组感应电流对电枢反应磁通的排挤作用，瞬态电抗决定于励磁绕组感应电流对电枢反应磁通的排挤作用。定、转子的这种耦合关系与变压器相似。超瞬态电抗相当于电枢反应电抗上并以阻尼绕组的漏抗和励磁绕组的漏抗构成，瞬态电抗相当于电枢反应电抗上并以励磁绕组的漏抗构成，XdXXad,XqXqX Xaq,Xd X无阻尼绕组时：XdX有阻尼绕组时：这样，若是隐极机：X无阻尼绕组时：XdX有阻尼绕组时：这样，若是隐极机：Xd1111，XqXXadXfXdXdXdXqXdXqXqXdoXadXf1H V~XaqXq若为凸极机:Xd第五篇直流电机第17章17.1试述直流发电机工作原理，并说明换向器和电刷起什么作用？答直流发电机的工作原理：当原动机拖动直流发电机的电枢以恒速 n沿着逆时针方向旋转时，在线圈中会有感应电动势产生，其大小为： eBlv，由于线圈一会儿在N极下，一会儿在S极下，因此这个感应电动势的方向是变化的，即线圈中的电动势 e及电流i的方向是交变的，只是在经过电刷和换向片的整流作用后，才使外电路得到方向不变的直流电。换向器一电刷的作用：把线圈中的交变电动势及电流整流成外电路方向不变的直流电。17.2试判断下列情况下，电刷两端的电压是交流的还是直流。（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。答由直流发电机原理可知，只有电刷和磁极保持相对静止，在电刷两端的电压才为直流，由此：①交流：因为电刷与磁极相对运动。②直流：因为电刷与磁极相对静止。17.3什么是电机的可逆性？答一台直流电机原则上既可以作为电动机运行，也可以作为发电机运行，只是外界条件不同而已。如果用原动机拖动电枢恒速旋转，就可以从电刷端引出直流电动势而作为直流电源对负载供电；如果在电刷端外加直流电压，贝U电动机就可以带动轴上的机械负载旋转，从而把电能转变成机械能。这种同一台电机能作电动机或作发电机运行的原理，称为电机的可逆原理。17.4直流电机有哪些主要部件？试说明它们的作用、结构答直流电机由定子（静止部分）和转子（转动部分）两大部分组成。定子部分包括机座、主磁极、换向极和电刷装置等。主磁极铁心用1〜1.5mm厚的低碳钢板叠压而成。主极的作用是在定转子之间的气隙中建立磁场；.换向极换向极铁心一般用整块钢或钢板加工而成，换向极绕组与电枢绕组串联。换向极的作用是用以改善换向。机座通常用铸钢或厚钢板焊成。机座有两个作用，一是作为电机磁路系统中的一部分，二是用来固定主磁极、电刷装置由电刷、刷握、刷杆座和铜丝辫组成，电刷的作用是把转动的电枢绕组与静止的外电路相连接，并与换向器相配合，起到整流或逆变器的作用。直流电机的转子称为电枢，包括电枢铁心、电枢绕组、换向器、风扇、轴和轴承等。电枢铁心电枢铁心通常用0.5mm厚的两面涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成。是电机主磁路的一部分，且用来嵌放电枢绕组。电枢绕组是由许多按一定规律联接的线圈组成，它是直流电机的主要电路部分，也是通过电流和感应电动势，从而实现机电能量转换的关键性部件。换向器也是直流电机的重要部件。换向器与电刷相配合，起到整流或逆变器的作用。17.5直流电机电枢铁心为什么必须用薄电工钢冲片叠成？磁极铁心何以不同？答为了减少电枢旋转时电枢铁心中因磁通交变而引起的磁滞及涡流损耗，电枢铁心通常用0.5mm厚的两面涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成。磁极铁心中的磁通本来是恒定的，但因电枢旋转时电枢铁心齿槽的影响，磁极铁心中的磁通会来回摆动，从而产生铁心损耗，所以常采用1~1.5mm厚的低碳钢板冲制而成。17.6试述直流发电机和直流电动机主要额定参数的异同点。答直流发电机和直流电动机的主要额定参数值有：1•额定容量（功率）Pn（kW）;

2•额定电压Un（V）;3•额定电流1N（A）;4•额定转速nN（r/min）；5.励磁方式和额定励磁电流1fN（A）还有一些物理量的额定值，如额定效率N，额定转矩Tn,额定温升n等。关于额定容量，对直流发电机来说，是指电刷端输出的电功率，对直流电动机来说，是指轴上输出的机械功率。所以，直流发电机的额定容量为 PnUnIn，而直流电动机的额定功率为PNUN1NN17.7某直流电机，17.7某直流电机，Pn4KWUn110V、nN1000min以及n0.8若是直流发电机，试计算额定电流IN；如果是直流电动机，再计算1N解：若是直流发电机InPnUn4103110 36.36A如果是直流电动机，再计算InInPnUnn4103（1100.8）45.45A第18章18.1耦合磁场是怎样产生的？它的作用是什么？没有它能否实现机电能量转换？答耦合磁场是由励磁绕组电流所产生的磁场和电枢绕组电流所产生的磁场合成产生的，它是使电机感应电动势和产生电磁转矩所不可缺少的因素。没有它是不能实现机电能量转换的。18.2如果将电枢绕组装在定子上，磁极装在转子上，换向器和电刷应怎样装置才能作直流电机运行？答由直流发电机原理可知，只有电刷和磁极保持相对静止，在电刷两端的电压才为直流，所以换向器应装在定子上，电刷应该放在转子上，再通过滑环和静止的电刷与外电路相连。18.3单叠绕组和单波绕组各有什么特点？其联接规律有何不同？答单叠绕组的特点为：（1）并联支路数等于磁极数，即2a2P；（2）每条支路由不相同的电刷引出，所以电刷不能少，电刷数等于磁极数。单波绕组的特点为： （1）同极性下各元件串联起来组成一条支路，支路对数a二1,与磁极对数P无关；（2）从理论上讲，单波绕组只需安置一对正负电刷就够了。但为了减少电刷的电流密度与缩短换向器长度，节省用铜，一般仍采用电刷组数应等于极数（采用全额电刷）。在联接方式上，叠绕组元件的两个出线端联接于相邻两个换向片上y* 波绕组的特点是每个绕组元件的两端所接的换向片相隔较远，互相串联的两个元件相隔较远（yyk2）。一台四极，单叠绕组的直流电机，试问：（1） 若分别取下一只刷杆，或相邻的两只刷杆，对电机的运行有什么影响？（2） 如有一元件断线，电刷间的电压有何变化？电流有何变化？（3） 若有一主磁极失磁，将产生什么后果？答（1）若取下一只或相邻两只电刷，使并联支路数减少一半，若是发电机，使输出功

率减小一半，若是电动机，则转矩和功率均减半。对发电机仍能运行，对电动机，在轻载时尚能运行，重载或满载不能运行，不管怎样，它们的工作状态均属正常。（2） 若一元件断线，则该元件所在的支路断开，其余三条支路不变。因此，电刷间的电压不变，电流减小，电机能带3/4的额定负载，。（3） 当一主磁极失去励磁时，该磁极下的一条支路无电动势，不产生电流和电磁转矩，使功率减小，对多极电机可能产生不平衡状态。18.5什么叫电枢反应？电枢反应对气隙磁场有什么影响？答电机负载运行，电枢绕组中就有了电流，电枢电流也产生磁动势，叫电枢磁动势。电枢磁动势的出现，必然会影响空载时只有励磁磁动势单独作用的磁场，有可能改变气隙磁密分布情况及每极磁通量的大小。这种现象称为电枢反应。设电刷在几何中性线上，此时的电枢反应称为交轴电枢反应。交轴电枢反应作用如下：（1） 交轴电枢磁场在半个极内对主极磁场起去磁作用，在另半个极内则起增磁作用，引起气隙磁场畸变，使电枢表面磁通密度等于零的位置偏移几何中性线；（2） 不计饱和，交轴电枢反应既无增磁，亦无去磁作用。考虑饱和时，呈一定的去磁作用。2.110Wb，当（1）转速n1500rmin；（2）转速n500rmin,求电枢绕组的感应电势Ea。EaCenpN n33980.0211500 208.95V解(1)60a603EaCenpNn33980.021500 69.65V(2)60a60318.6一台直流电机，p 3,单叠绕组，电枢绕组总导体数N398,—极下磁通18.7台直流发电机额定功率Pn30KW，额定电压Un230V，额定572，气隙每极磁转速nN1500rmin，极对数P 2，电枢总导体数572，气隙每极磁°.015Wb，单叠绕组。求:(3)(4)解：（1）额定运行时的电枢感应电势额定运行时的电磁转矩T-PNn60aN°NEaNCeN(3)(4)解：（1）额定运行时的电枢感应电势额定运行时的电磁转矩T-PNn60aN°NEaNCeNnN1aNPn30103(2)Un230TN CtNIaNPNINIaN2aEa60572°.°151500214・5V130.4A汽0.。1513。.4178.1Nm第19章19.1并励直流发电机能自励的基本条件是什么？答（1）电机必须有剩磁；（2）励磁绕组的接线与电枢旋转方向必须正确配合，以使励

磁电流产生的磁场方向与剩磁方向一致；（3）励磁回路的电阻应小于与电机运行转速相对应

的临界电阻19.2 把他励直流发电机转速升高20%，此时无载端电压U。约升高多少？如果是并励直流发电机，电压升高比前者大还是小？答已知：u。E答已知：u。EaCen，所以：UfIf -C①他励发电机:Rf，即 C，故UoEaCen Ce(1.2n) 1.2Cen1.2Uo，空载电压增加1.2倍②并励发电机：若转速升高C情况同上，空载电压Uo增加1.2倍，但由于Uo增加ifR的同时， Rf也相应增加，从而导致 也增大，所以并励发电机空载电压增加的程度比他励发电机大。19.3换向元件在换向过程中可能产生哪些电势？各是什么原因引起的？它们对换向各有什么影响？答电抗电动势er:它是由于换向元件中电流变化时，由自感与互感作用所引起的感应电动势。它起阻碍换向的作用。电枢反应电动势為：它是由于换向元件切割电枢磁场，而在其中产生一种旋转电动势，它也起着阻碍换向的作用。换向极的作用是什么？装在什么位置？绕组如何联接？答装换向极的作用是在换向元件所在处建立一个磁动势 Fk，其一部分用来抵消电枢反应磁动势，剩下部分用来在换向元件所在气隙建立磁场 BK，换向元件切割BK产生感应电动势eK，且让eK的方向与$相反，使合成电动势 °° eK0，以改善换向。换向极装在相邻两主极之间，即几何中性线处。换向极绕组与电枢绕组串联。一台直流电动机改成发电机运行时，是否需要改接换向极绕组？为什么？答可以。因为换向极绕组与电枢绕组串联，当一台直流电动机改成发电机运行，电枢电流反向时，其产生的电枢磁势反向，但此时换向极的电流和他的极性亦反向，因此作发电机运行时，其换向极能起改善换向的作用，当作为电动机运行时，换向极也能起改善换向的作用。19.6已知一台并励直流发电机，额定功率PN 10KW，额定电压Un230V，额定转速g1450rmin，电枢回路各绕组总电阻Ra 0.486 ，励磁绕组电阻Rf215Rf215，一对电刷上压降为2V，额定负载时的电枢铁损耗PFe442W和机械损耗Pm104W，求：3） 额定负载时的电磁功率和电磁转矩4） 额定负载时的效率PNUN10103230IaN INIfN44.55A解1）UnRf230215EaN Un1aNRa2U23044.550.4862 253.7VPmn EaNIaN253.744.5511.3kWTn 9550竝9550竺374.42N.mnN 14502)P1N PMN pm pFe11.30.1040.44211.846kWN Pn/Rn10/11.84684.4%一台他励直流电动机，Pn40KW，Un220V，In207.5A，Ra0067。1）若电枢回路不串电阻直接起动，则起动电流为额定电流的几倍?2）若将起动电流限制为1.5In，求电枢回路应串入的电阻大小。解.（1）IstUnRa2200.0673283.6A15.82,（2）RpUN*!.51NRa一台他励直流电动机，Pn 17KW,Un220V,In220(1.5207.5)0.0670.64电动机允许最大电流Iamax1.8In若采用能耗制动停车，电枢回路应串入多大电阻？

若采用反接制动停车，电枢回路应串入多大电阻？Tl0.8Tn电动运行时，0.8In0.8 92.5 74AUN IaRa220740.16208.16V采用能耗制动停车，REaP Iamax采用反接制动停车，UNEaRpIamaxamax92.5A,Ra0.16,nN1000r/min0.8Tn电动运行，求:,电动机拖动负载Tl1)2)(1)IaEaa电枢回路应串入电阻208.16 0.161.8 92.5电枢回路应串入电阻220208.161.8 92.5RaRa19.9一台他励直流电动机,Pn5.5kW,UN1.090.162.14220VIN30.5ARa0.45,nN1500r/min。电动机拖动额定负载运行，保持励磁电流不变，要把转速降到1000r/min。求：1） 若采用电枢回路串电阻调速，应串入多大电阻？2） 若采用降压调速，电枢电压应降到多大？3） 两种方法调速时电动机的效率各是多少？CeNUN INRa解:(1)nNn°UNCeN220/0.13751600r/min22030.50.4515000.1375V.min/rnNrbnN16001500100r/minnBn0nB16001000600r/minn RanB RaRp得:Rp1Ra得:Rp1RanN6001001 0.45 2.25U1 Ce Nn0025V（3）输出功率- Pn2nB5.5 21000 …r".F2T2NB9550N9550 3367WnN60150060P2P23367R54.6串电阻时的效率：PUN1N22030.5%UP23367——73.0(2)n。U1CeNnBnB10001001100r/min降压时的效率： P15In151.2530.5 %。第6章微控电机第20章20.1如何改变电容分相式单相异步电动机的转向？答若要改变电机转向只需把起动绕组与主绕组相并联的出线对调即可实现。20.2一台直流伺服电动机带动一恒转矩负载（负载阻转矩不变），测得始动电压为4V,当电枢电压Ua=50V时，其转速为1500r/min。若要求转速达到3000r/min，试问要加多大的电枢电压？解：当电枢电压Ua=50V时Ce （UaUa°）/n（504）/15000.3067V.min/r若要求转速达到3000r/min,需要加的电枢电压UaUa0 Cen40.3067300096V20.3什么叫自转现象？如何消除交流伺服电动机的自转现象?答伺服电动机在控制信号消失后仍继续旋转的失控现象称为自转”现象。可以通过增加转子电阻的办法来消除自转”因为增加转子电阻，使正向磁场产生最大转矩时的Sm+>1控制电压消失后的机械特性如右图所

示。正向旋转时在控制电压消失后的电磁转矩为负值，即为制动转矩，使电机制动到停止；若电机反向旋转，则在控制电压消失后的电磁转矩为正值，也为制动转矩，也使电机制动到停止，从而消除自转”现象。20.4当微型同步电动机的负载变化时，转速变化吗？答微型同步电动机正常运行时的转速都是同步转速，与负载的大小无关，所以负载变化时，转速不变。20.5为什么磁滞转矩在异步状态时是不变的， 而在同步状态时却是可变的？答磁滞转矩在异步状态时所对应磁滞角是最大磁滞角0£其大小只决定于转子所用的硬磁材料的性质。因而当转子在低于同步速运转时（常称异步状态运行），不管转子转速如何,磁滞转矩是不变的。而在同步状态运行时，磁滞同步电动机相当于一台永磁式同步电动机。磁滞角的大小决定于负载的大小，当负载的大小从0到Tz，定子磁动势与转子磁动势夹角相应从0到0c变化。当负载阻转矩增大时，电机就要瞬时减速，定、转子两个磁场间的夹角增大，电机产生的转矩也增大，再与负载阻转矩相平衡以同步速运转，因而磁滞角增大。20.6磁滞同步电动机最突出的优点是什么？答：磁滞式同步电动机最突出的优点是自身具有起动转矩，因而结构简单、运行可靠，而且起动电流小，起动转矩大，运行稳定。360ZrN360ZrN如步距1.5/3°试问这是什么意如步距角1.5°是指步进电机作答反应式步进电动机的步距角与齿数的关系：20.8步进电机技术数据中标的步距角有时为两个数，思？答：表征不同通电方式下的步进电机的步距角的大小。三相六拍方式运行时；步距角3°,则是在三相单三拍下运行。20.9接上负载后，正、余弦旋转变压器输出电压有何变化？怎样消除？答：正、余弦旋转变压器在负载运行时，绕组中会有电流流过，且建立了在绕组轴线方

向上的电枢反应磁动势，这个磁动势可以分解成为 d轴分量和q轴分量。其中，d轴分量与接电源的励磁绕组组成变压器副边与原边的关系， 由于磁动势平衡，对d轴磁通大小无影响但q轴分量得不到补偿，就又在输出绕组中感应电动势，这样就破坏了正、余弦绕组电动势只应为转子转角的正、余弦函数的关系，使输出电压发生畸变。正、余弦旋转变压器消除畸变的方法是进行补偿，补偿的方法是从消除或减弱造成电压畸变的交轴分量磁势入手。1）可以给正弦绕组或余弦绕组接上相同的负载阻抗，它们各自产生q轴方向的磁动势大小相等、方向相反，二者可以互相抵消，使输出电压不再畸变，即二次侧补偿；2）也可以在原边进行补偿，将D3D4作为补偿绕组通过阻抗Z（等于电源内阻抗）或直接短接（因电源内阻抗很小），在绕组D3D4中产生感应电流，从而产生交轴方向磁通势，补偿转子绕组的交轴磁势，即一次侧补偿。为了减小误差，在使用时我们常常把一次侧、二

次侧补偿同时使用20.10力矩式自整角机与控制式自整角机控制方式有何不同？转子的起始位置有何不同？答（1）自整角机控制系统中，当失调角产生时，力矩自整角接收机输出与失调角成正弦关系的转矩，直接带动接收机轴上的机械负载，直至消除失调角。但力矩式自整角机力矩不大，如果机械负载较大，则采用控制式自整角控制系统，自控式自整角机把失调角转换为正弦关系的电压输出，经过电压放大器放大后送到交流伺服电动机的控制绕组中，使伺服电机转动，再经齿轮减速后带动机械负载转动，直到消除失调角。 （2）对力矩式自整角机转子的起始位置分别为发送机和接受机a相定子绕组的轴线位置；对控制式自整角机，发送机的转子绕组仍以a相定子绕组轴线作为起始位置，而把自整角变压器的转子由 a相定子绕组轴线旋转90作为起始位置。20.11一对控制式自整角机如图题20-11所示。发送机转子绕组通上励磁电流后（2）求失调角图题20-12解（1）自整角变压器转子的协调位置如图20.12某对力矩式自整角机接线图如图题方向；（2）画出接收机的协调位置；（3）（2）求失调角图题20-12解（1）自整角变压器转子的协调位置如图20.12某对力矩式自整角机接线图如图题方向；（2）画出接收机的协调位置；（3）求失调角20-12所示。（1）画出接收机转子所受的转矩。Xt所示。解：（1）接收机转子所受的转矩方向如图T所示；（2） 接收机的协调位置如图Xt所示；（3） 失调角! 2 200 00 20020.13什么叫比整步转矩？什么叫比电压？答力矩式自整角机当失调角 10时的静态整步转矩称为比整步转矩，数值越大，自整角机越灵敏，系统工作越灵敏，因此数值越大越好；当失调角 10时自整角变压器输出绕组上输出的电压大小称为比电压，比电压越大越好，比电压越大，说明自整角机越灵敏，系统工作越灵敏。20.14为什么直流测速机的转速不得超过规定的最高转速？负载电阻不能小于给定值？答由于电机的磁路存在饱和，因而电枢反应有去磁效应，当负载电阻一定时，直流测速机的转速越高，感应电动势越大，电枢电流越大，电枢反应有去磁效应就越强，同时延迟换向去磁效应越强，使输出特性偏离直线越多，所以，直流测速发电机的转速不得超过规定的最高转速。当直流测速发电机的电枢电势一定时，负载电阻越小，电枢电流越大，电枢反应有去磁效应就越强，使输出特性偏离直线越多，所以，直流测速发电机的负载电阻不能小于给定值 。20.15直流测速发电机的误差主要有哪些？如何消除或减弱？答直流测速发电机的误差主要有其输出电压与转速之间的非线性误差。造成这种误差的原因主要有以下三个方面：1） 电枢反应去磁和延迟换向去磁的影响。为了减小电枢反应去磁和延迟换向去磁带来的非线性误差，通常采用限制直流测速机使用时其转速不得超过规定的最高转速，负载电阻不能小于给定值。2） 温度的影响。为了减小温度变化带来的非线性误差，我们通常把直流测速发电机的磁路设计为饱和状态。另外，可在励磁回路中串接一个阻值较大而温度系数较小的锰铜或康铜电阻，或串接一个温度系数为负的电阻，以减小由于温度的变化而引起的电阻变化，从而减小因温度而产生的线性误差。3） 接触电阻的影响：接触电阻总是随负载电流变化而变化，当负载电阻一定时，低速时电流较小，接触电阻较大，线性误差较大。高速时电流较大，接触电阻较小而且基本上越于稳定的数值，线性误差相对而言小得多。故直流测速发电机尽量用在测量转速较高的场合。另外，直流测速发电机输出的电压存在着纹波，其交变分量对速度反馈控制系统、高精度的解算装置有较明显的影响，可采用滤波环节来消除或减弱纹波。20.16转子不动时，交流异步测速发电机为何没有电压输出？转动时，为何输出电压值与转速成正比，但频率却与转速无关？答在转子不动时，由励磁绕组产生的脉振磁通在空心杯转子中感应出变压器电势（空心杯转子可以看成有无数根导条的笼式转子，相当于变压器短路时的二次绕组，而励磁绕组相当于变压器的一次绕组），产生与励磁电源同频率的脉振磁场，也在 d轴，其合成磁场为d，与处于q轴的输出绕组无磁通交链，故没有电压输出。在转子转动时，转子切割直轴磁通D,在杯型转子中感应产生旋转电势Er,其大小正比于转子转速n,并以励磁磁场D的脉振频率f交变，又因空心杯转子相当于短路绕组，故旋转电势 Er在杯型转子中产生交流短路电流Ir，其大小正比于Er，其频率为Er的交变频率f。若忽视杯型转子的漏抗的影响，那么电流Ir所产生的脉振磁通q的大小正比于Er，在空间位置上与输出绕组的轴线（q轴）-致，因此转子脉振磁场q与输出绕组相交链而产生感应电势E，据上分析有：E qIrErn因而输出绕组的输出U正比于转速n,其频率为励磁电源的频率f。20.17交流异步测速发电机剩余电压是如何产生的？怎样消除或减小？答：当转子静止时，交流测速发电机的输出电压应当为零，但实际上还会有一个很小的电压输出，此电压称为剩余电压。产生剩余电压的原因很多，最主要的原因是制造工艺不佳所致，如定子两相绕组并不完全垂直，从而使两输出绕组与励磁绕组之间存在耦合作用，气隙不均，磁路不对称，空心杯转子的壁厚不均以及制造杯型转子的材料不均等等都会造成剩余误差。要消除或减小剩余电压，根本方法无疑是提高制造和加工的精度；也可采用一些措施进行补偿，阻容电桥补偿法是常用的补偿方法，补偿效果良好。20.18直线电动机为何总是采用双边型”，而不用单边型？答因为单边型除了产生切向力外，还会在初、次级间产生较大的法向力，这在某些应用中是不希望的。为了更充分地利用次级和消除法向力，可以在次级的两侧都装上初级。这种结构型式称为双边型。20.19将无刷直流电动机与永磁式同步电动机及直流电动机作比较， 分析它们之间有哪些相同和不同点。答无刷直流电动机与永磁式同步电机一样，由于采用了永磁材料磁极，具有体积小、重量轻、结构简单、运行可靠、效率提高、功率因数高等优点。但普通永磁式微型同步电动机需采用异步起动法，转子上必须装起动绕组，而无刷直流电动机无须装起动绕组，结构更加简单。直流电动机主要优点是调速和起动性能好、堵转转矩大，因而被广泛应用于各种驱动装置和伺服系统中。但是，直流电动机都有电刷和换向器，其间形成的滑动机械接触严重地影响了电机的精度、性能和可靠性，所产生的火花会引起无线电干扰，缩短电机寿命，换向器电刷装置又使直流电机结构复杂、噪音大、 维护困难。而无刷直流电动机利用电子开关线路和位置传感器来代替电刷和换向器，使这种电机既具有直流电动机的特性，又具有交流电动机结构简单、运行可靠、维护方便等优点。它的转速不再受机械换向的限制，若采用高速轴承，还可以在高达每分钟几十万转的转速中运行。20.20试述开关磁阻电动机的工作原理。答开关磁阻电动机的工作原理遵循磁阻最小原理”，即磁通总要沿着磁阻最小的路径闭合，而具有一定形状的铁心在移动到最小磁阻位置时， 必使自己的主轴线