第一 直流电机复习题(2)

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2.8 答: 发电机正转时能自励，表明发电机正转时满足自励条件，即： (1)由一定的剩磁；

(2)励磁回路的电阻小于与运行转速所对应的临界电阻；

(3)励磁绕组的接线与电机转向的配合是正确的。这里的正确配合就是说当电机以某一方向旋转时，励磁绕组只有一个正确的接法与之相对应。如果转向改变了，励磁绕组的接线也应随之改变，这样才能保证励磁电流所产生的磁场方向与剩磁方向相同，从而实现电机的自励。当电机的转向改变了，而励磁绕组的接线未改变，这样剩磁电动势极其产生的励磁电流的方向必然改变，励磁电流产生的磁场方向必将与剩磁的方向相反。电机内磁场被削弱，电压不能建立，所以并励发电机正转时能自励；反转时，不改变励磁绕组的两个断头的接线，是不能自励的。 [返回]

2.9 答: 当负载转矩不变时，要求电磁转矩不变。由公式Tem=CTФIa知，ФIa必须不变。在他励电动机中励磁是独立的，不计电枢反应的影响时，Ф不变。在Tem不变时Ia必然不变。改变电动机端电压，电动机的输入功率P1=UIa改变，E改变，n改变，输出功率P2=T2Ω改变，铁耗pFe和机械损耗pmec改变，而电路铜耗pCua=Ia2Ra不变。改变电枢回路附加电阻时，P1不变，E改变，n改变，P2改变，pFe和pmec改变，pCua改变。在串励电动机中，同样由于Ia不变，Ф不变，结果与他励电动机相似。 [返回]

2.10 答: 从公式n=(U-IaRa)/CEФ可知，反转时U、Ia、Ra均未变，CE为常数，而n上升了，因此Ф必定下降了。但是励磁电流未变(并励电动机励磁电压等于电枢电压未变)，因此造成Ф下降的原因可能时由于电枢反应的去磁作用。由于电枢电流未变，因此无论时正转还是反转，交轴电枢反应的作用是一样的。由电枢反应的原理可知，对于电动机而言，电刷自几何中性线逆电枢旋转防线偏移时，直轴电枢磁动势起去磁作用，而电刷顺电枢旋转方向偏移时，则起助磁作用。因

此，造成这一现象的原因可能是由于电刷不在几何中性线上，对于正转情况而言，电刷顺电枢旋转方向偏移了一个角度，对于反转情况而言，电刷刚好是逆电枢旋转方向偏移了。 [返回]

2.11 答: 励磁回路断线时，只剩下剩磁。在断线时刻，由于机械惯性，电机转速来不及改变。电枢电势E=CEФn与磁通成比例减小。由Ia=(U-E)/Ra可知，Ia将急剧增大到最大值，当Ia增加的比率大于磁通下降的比例时，电磁转矩也迅速增加，负载转矩不变时，由于电磁转矩大于负载转矩，电动机转速明显提高。随着转速的升高，电枢电动势增加，Ia从最大值开始下降，可能在很高的转速下实现电磁转矩与负载转矩的新的平衡，电动机进入新的稳态。由于这时转速和电枢电流都远远超过额定值，这是不允许的。从理论上讲，当励磁回路断线时，若是电动机的剩磁非常小，而电枢电流的增大受到电枢回路电阻的限制，可能出现电枢电流增大的比率小于磁通Ф下降的比率，在负载力矩一定时，电枢的电磁力矩小于制动力矩，因而转速下降。但在这种情况下，电枢电流仍然远远地超过了额定电流值。可见，并励电动机在运行中励磁回路断线可产生两个方面的影响：一方面引起电枢电流的大幅度增加，使电动机烧毁；另一方面，可能引起转速急剧升高。过高的转速造成换向不良，致使电动机转子遭到破坏。因此，并励电动机在运行中应绝对避免励磁回路断线。正对励磁回路断线的故障，应采取必要的保护措施。 [返回]

2.12 解:

额定电流 IN=PN/UN=(35×103/115) A=304.3 A 额定励磁电流 IfN=UN/Rf=(115/20.1) A=5.72 A 额定电枢电流 IAn = IN+IfN＝(304.3+5.72) A＝310 A

额定电枢电动势 EN=UN+IaNra+2ΔUb＝(115+310×0.0243+2) V＝124.5 V 电磁功率 Pem=ENIaN＝(124.5×310)W＝38.6 kW 电磁转矩

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2.13 解:

(1) 电动机状态额定运行时

励磁电流 IfN=UN/Rf=(110/110)A = 1A 电枢电流 IaN=IN-IfN＝(28-1)A＝27A

感应电动势 EN=UN-IaNRa＝(110-27×0.15)V＝106V 作发电机运行时，电枢电流保持不变，即 IaF=IaN=27A 发电机电动势为 EF=UN+IaFRa＝(110+27×0.15)V＝114.1V

由于额定电压不变，励磁电流不变，因此主磁通保持不变。故发电机运行时的转速为

nF=EFnN/EN=(114.1×1500/106) r/min=1615 r/min 发电机运行时输出功率

P2=UN(IaF-IfN)=(110×(27-1)) W＝2860W＝2.86kW

(2) 发电机向电网输出功率为0，即此时输出电流为0 ，故发电机的电枢电流等于励磁电流 I?aF＝1A

发电机感应电动势为 EF=UN+I’aFRa＝(110＋1×0.15)V＝110.2V 发电机转速 n?F=E?F×nF/EF＝((110.2/114.1)×1615) r/min=1560 r/min [返回] 2.14 解:

CE=(pn)/(60a)=(2×398)/(60×1)=13.27

感应电动势 E=CEФnN＝(13.27×0.0103×1500)V＝205V 因为E

电枢电流 Ia=(U-E)/Ra=(220-205)/0.17=88.24A 电磁功率 Pem=EIa＝(205×88.24)W＝18089W

电磁转矩

输入功率 P1=U(Ia+IfN)＝(220×(88.24+1.83))W＝19815W

输出功率 P2=Pem-pFe-pmec-pad＝(18089-276-379-0.0086×19815)W＝17264W 效率

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2.15 解: 在电枢回路内未串入电阻前 IfN=UN/Rf=(110/110)A=1A IaN=IN-If＝(28-1)A＝27A

E=UN-IaRa＝(110-27×0.15)V＝106V CEФ=EN/nN=106/1500=0.07067 CTФ=9.55CEФ＝9.55×0.07067＝0.6749

(1) 在串入电阻瞬间，由于电动机的机械惯性，转速还来不及立刻变化，故此时转速n＝nN。由于励磁磁通Ф决定于电压U与励磁回路电阻Rf，今电压U＝UN未变，Rf不变，故Ф未变，于是按E=CEФnN可知E仍为106V不变。 电枢电流 Ia=(UN-E)/(Ra+Rt)=((110-106)/(0.15+0.5))A=6.15A 电磁转矩 Tem=CTФIa=(0.6749×6.15)N×m=4.15 N×m (2) 总制动转矩减小一半，即电磁转矩减小一半，因此 CTФI?a＝0.5CTФIaN

电枢电流 I?a＝(0.5×27)A＝13.5A 稳定转速

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2.16 解：

(1) 能耗制动时，U＝0，此时电枢电流(制动电流)为 Ia=E/R。求R，必须求出制动开始时的电动势E。为此需先求额定运行时的电动势。 额定电流

电枢电流 IaN=IN-IfN＝(12.35-0.414)A＝11.94A

感应电动势 EN=UN-IaNRa＝(220-11.94×1.813)V＝198.4V

由于励磁未变，并不计电枢反应的影响，因而n＝1200r/min时的电枢电动势可从EN换算得出，即

E=ENn/nN=198.4×1200/1500=158.72 V 电枢电路的总电阻为

R=E/Ibr＝158.7/(2×12.35)=6.43 Ω

应串入的制动电阻值为 RL=R-Ra=(6.43-1.813) Ω=4.62 Ω

(2) 由于励磁未变，并不计电枢反应的影响，因而n＝220 r/min的电枢电动势 E?=ENn?/nN=(198.4×220/1500)V=29.1V

依题意T?em＝0.9TemN，电枢电流I?a=0.9IaN＝0.9×11.94A＝10.75A，此时电枢电路总电阻为

R?=E?/I?a=(29.1/10.75)Ω=2.71Ω 外串的制动电阻为

RL=R?-Ra=(2.71-1.813) Ω=0.897Ω

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