PAGE2PAGE1教學檢測及答案一、填空題1.直流發電機的工作原理是基于（電磁感應）原理，直流電動機的工作原理是基于（電磁力）定律。2.電磁力與轉子半徑之積即為（電磁轉矩）3.直流電機主磁極的作用是產生恒定、有一定空間分布形狀的氣隙磁通密度。主磁極由（主磁極鐵心和放置在鐵心上的勵磁繞組）構成。4.主磁極上的線圈是用來產生主磁通的，稱為（勵磁繞組）。5.（電刷裝置與換向片）一起完成機械整流，把電樞中的交變電流變成電刷上的直流或把外部電路中的直流變換為電樞中的交流。6.在電機中每一個線圈稱為一個（元件），多個元件有規律地連接起來形成（電樞繞組）。7.電刷位于幾何中性線上時的電樞反應特點為（電樞反應使氣隙磁場發生畸變）和（對主磁場起去磁作用）。8.直流電機的感應電動勢與（電機結構、每極氣隙磁通和電機轉速）有關。9.制造好的直流電機其電磁轉矩僅與（電樞電流和每極氣隙磁通成正比）。10.他勵直流電動機的制動有（能耗制動、反接制動和回饋制動）三種方式。11.反接制動分為（電壓反接制動和倒拉反轉反接制動）兩種。二、判斷題（對的畫√，錯的畫×）1.直流發機的電樞線圈內部的感應電動勢是交變的。（√）2.直流電動機獲得反轉的方法是改變磁場極性同時改變電源電壓的極性使流過導體的電流方向改變。（×）3.電磁轉矩阻礙發電機旋轉，是制動轉矩。原動機必須用足夠大的拖動轉矩來克服電磁轉矩的制動作用，以維持發電機的穩定運行。此時發電機從原動機吸取機械能，轉換成電能向負載輸出。（√）4.電動機的電樞電動勢是一反電動勢，它阻礙電流流入電動機。直流電動機要正常工作，就必須施加直流電源以克服反電動勢的阻礙作用，把電流送入電動機。此時電動機從直流電源吸取電能，轉換成機械能輸出。（√）5.無論發電機還是電動機，由于電磁的相互作用，電樞電動勢和電磁轉矩是同時存在的,電動機的電樞電動勢是一正向電動勢。（×）6.換向極用來改善直流電機的換向，電機均應安裝換向極。換向極的鐵心一般用整塊鋼板制成，在其上放置換向極繞組，換向極安裝在相鄰的兩主磁極之間。（×）7.換向器又稱為整流子，對于發電機，換向器的作用是把電樞繞組中的交變電動勢轉變為直流電動勢向外部輸出直流電壓；對于電動機，它是把外界供給的直流電流轉變為繞組中的交變電流以使電機旋轉。（√）8.單疊繞組的特點是相鄰元件相互疊壓，合成節距與換向節距均為1，即y=yk=1。（√）9.PN是指在規定的工作條件下，長期運行時的允許輸出功率。對于電動機是指正負電刷間輸出的電功率；對于發電機是指軸上輸出的機械功率。（×）10.當電機制好以后，與電機結構有關的常數Ce不再變化，因此電樞電動勢僅與氣隙磁通和轉速有關。改變轉速和磁通均可改變電樞電動勢的大小。（√）11.電機銅損耗與電流平方成正比，隨著電機的負載變化，稱為可變損耗。（√）12.機械損耗和鐵損耗與負載的大小無關，Pmec和PFe在電機空載時不存在，這兩項之和稱為空載損耗P0。空載損耗P0與電機的負載無關，也稱不變損耗。（×）13.電磁功率既可看成是機械功率，又可看成是電功率。（√）14.當負載電流較小時，轉速較大，負載電流增加，轉速快速下降，當負載電流趨于零時，電機轉速趨于無窮大。因此串勵電動機不可以空載或在輕載下運行。（√）15.由于大多數負載轉矩都隨轉速的升高而增大或者保持恒定，因此只要電動機具有下降的機械特性，就能滿足穩定運行的條件。（√）16.對靜差率這一指標要求過高（即δ%值越小），則調速范圍D就越大；反之，若要求調速范圍D越大，則轉速的相對穩定性越好（靜差率δ%值越小）。（×）三、選擇題1.直流電機的定子主要由（ABCD）組成。A主磁極B機座C換向磁極和電刷裝置D端蓋2.直流電機的轉子是電機的轉動部分，又叫電樞，由（ABD）等部分組成。A電樞鐵心和電樞繞組B換向器C電刷裝置D電機轉軸和軸承3.單疊繞組有以下特點（ABCD）。A同一主磁極下的元件串聯在一起組成一個支路，這樣有幾個主磁極就有幾條支路。B電刷數等于主磁極數，電刷位置應使支路感應電動勢最大。C電刷間電動勢等于并聯支路電動勢，即等于每條并聯支路中每根導體電動勢之和。D電樞電流等于各并聯支路電流之和。4.單疊波繞組有以下特點（ABCD）。A單波繞組只有一對并聯支路，支路對數與磁極對數p無關，即a=1。B電刷數等于主磁極數，電刷位置應使支路感應電動勢最大。C電刷間電動勢等于并聯支路電動勢，即等于每條并聯支路中每根導體電動勢之和。D電樞電流等于各并聯支路電流之和。5.下圖屬于直流電機他勵勵磁方式的是（A）6.改善換向的目的在于消除或削弱電火花。由于電磁原因是產生火花的主要因素，所以改善換向的方法有（ABC）A選用合適的電刷，增加電刷與換向片之間的接觸電阻B裝設換向極C安裝補償繞組D減小電樞電流7.電機中電磁功率Pem的表達式是（AB）APem＝TemΩBPem＝EaIaCPem=P1-P0DPem＝P1-Pcu8.恒轉矩負載特性是（AB）.ABAABDDCC9.對直流電動機的啟動，一般要求（BCD）A啟動轉矩要限制在一定的范圍內B要有足夠大的啟動轉矩；C啟動電流要限制在一定的范圍內；D啟動設各要簡單、可靠。10.為了限制啟動電流，他勵直流電動機通常采用（AB）。A電樞回路串電阻啟動B降低電樞電壓啟動C減小電動機的磁通D以上三種同時采用11.評價調速的指標有（ABCD）A調速范圍B靜差率C調速的平滑性D調速的經濟性四、名詞你解釋1.直流電機的可逆原理答：一臺電機既可作為發電機運行，又可作為電動機運行，電機的結構相同，只是運行的外界條件不同而已，這就是直流電機的可逆原理。2.極距答：相鄰兩個主磁極軸線沿電樞表面之間的距離稱為極距，用τ表示。可用下式計算，式中，D為電樞鐵心外直徑，p為直流電機磁極對數。3.勵磁方式答：直流電機都是在勵磁繞組中通以勵磁電流If產生磁場的。勵磁繞組獲得電流的方式稱作勵磁方式。4.電樞反應答：直流電機在工作過程中有主磁極產生的主磁極磁動勢，也有電樞電流產生的電樞磁動勢，電樞磁動勢對主磁極磁動勢的影響稱為電樞反應。5.直流電機的空載磁化特性答：把空載時每極氣隙磁通Φ0與空載勵磁磁動勢Ff0或空載勵磁電流If0的關系，稱為直流電機的空載磁化特性6.直流電動機的機械特性答：直流電動機的機械特性是指在電動機的電樞電壓、勵磁電流、電樞回路電阻為恒定值的條件下，即電動機處于穩態運行時，電動機的轉速n與電磁轉矩Tem之間的關系。7.調速范圍答：調速范圍是指電動機在額定負載下可能運行的最高轉速nmax與最低轉速nmin之比，通常用D表示，即：D=8.靜差率（相對穩定性）。答：轉速的相對穩定性是指負載變化時，轉速變化的程度。轉速變化小，其相對穩定性好。轉速的相對穩定性用靜差率δ%表示。當電動機在某一機械特性上運行時，由理想空載增加到額定負載，電動機的轉速降落Δn=n0-nN與理想空載轉速n0之比，就稱為靜差率，用百分數表示為：δ%=n五、簡答題1.簡述直流電動機的工作原理、主要結構及各部分的作用。答：1）直流電動機的工作原理：直流電動機的工作原理是基于電磁力定律的。若磁場Bx與導體互相垂直，且導體中通以電流i，則作用于載流導體上電磁力f。此電磁力與轉子半徑之積即為電磁轉矩。該電磁轉矩使電動機旋轉。通過換向器和電刷的作用，流經線圈的電流方向改變，這樣導體所受的電磁力方向不變，從而保持電動機沿著一個固定的方向旋轉。2）直流電機主要由定子和轉子部分組成。定子主要由主磁極、機座、換向磁極、電刷裝置和端蓋組成。主磁極的作用是產生恒定、有一定空間分布形狀的氣隙磁通密度。整體機座是用導磁效果較好的鑄鋼材料制成，該種機座能同時起到導磁和機械支撐作用。換向極用來改善直流電機的換向。電刷裝置把電機電樞中的電流與外部靜止電路相連或把外部電源與電機電樞相連。電刷裝置與換向片一起完成機械整流，把電樞中的交變電流變成電刷上的直流或把外部電路中的直流變換為電樞中的交流。2.直流電機的電樞繞組的連接方式中單疊繞組和單波繞組各有何特點？答：單疊繞組的特點是相鄰元件相互疊壓，合成節距與換向節距均為1，即y=yk=1。單疊繞組有以下特點：1）同一主磁極下的元件串聯在一起組成一個支路，這樣有幾個主磁極就有幾條支路，主磁極對數等于之路對數，p=a。2）電刷數等于主磁極數，電刷位置應使支路感應電動勢最大。3）電刷間電動勢等于并聯支路電動勢，即等于每條并聯支路中每根導體電動勢之和。4）電樞電流等于各并聯支路電流之和。單波繞組：線圈連接呈波浪形，所以稱作波繞組。單波繞組直接相連的兩個線圈的對應邊不是在同一個主磁極下面，而是分別處于相鄰兩對主磁極中的同極性的磁極下面，合成節距約等于兩個極距。單波繞組只有一對并聯支路，支路對數與磁極對數p無關，即a=1。3.直流電機的勵磁方式有幾種？畫圖說明。答：勵磁方式分為他勵、并勵、串勵和復勵。a）他勵b）并勵c）串勵d）復勵4.什么是電樞反應，對電機有何影響？答：電樞磁場對主磁場的影響稱為電樞反應。電刷位于幾何中性線上時的電樞反應特點為：1）電樞反應使氣隙磁場發生畸變。物理中性線與幾何中性線不再重合。2）對主磁場起去磁作用。5.怎么改善換向？答：1）選用合適的電刷，增加電刷與換向片之間的接觸電阻。2）裝設換向極。3）安裝補償繞組.6.什么是電動機的轉速特性？答：電動機額定電壓UN和額定勵磁電流IfN時，轉速與負載電流之間的關系。轉速特性的表達式：n=7.如何改變直流電動機的轉向？答：一是改變磁場極性；二是改變電源電壓的極性使流過導體的電流方向改變。應注意，二者只能改變其一，否則，直流電動機的轉向不變。8.什么是電力拖動系統，有幾部分構成？答：電力拖動系統是由電動機拖動并通過傳動機構帶動生產機械運轉的一個動力學整體。一般情況下，電力拖動系統由電動機、傳動機構、工作機構、控制設備及電源五部分組成。9.生產機械的負載特性常見的有幾類？畫出其特性曲線。答：1）恒轉矩負載特性。包括反抗性恒轉矩負載特性和位能性恒轉矩負載特性。2）恒功率負載特性。3）泵與風機類負載特性。反抗性恒轉矩負載特性位能性恒轉矩負載特性恒功率負載特性泵與風機類負載特性10.什么是電動機的固有機械特性和人為機械特性？人為機械特性有幾類，各有何特點，畫圖說明。答：電動機自身所固有的機械特性是在電樞電壓、勵磁磁通為額定值，且電樞回路不外串電阻時的機械特性，這條機械特性稱為電動機的固有機械特性。把調節U、R、Φ等參數后得到的機械特性稱為人為機械特性。人為機械特性有：1）電樞回路串電阻時的人為機械特性。與固有特性相比，電樞串入電阻的人為特性的理想空載轉速n0不變，但斜率β隨串聯電阻Rs的增大而增大，所以特性變軟。改變Rs的大小，可以得到一組通過理想空載點n0并具有不同斜率的人為特性，如圖所示。2）降低電樞電壓時的人為特性。與固有特性比較，降低電壓時人為特性的斜率β不變，但理想空載轉速no隨電壓的降低而成正比地減小。因此降低電壓時的人為特性是位于固有特性下方，且與固有特性平行的一組直線，如圖所示。3）減弱勵磁磁通時的人為特性。在實際的運行條件下認為，磁通越小，穩定的轉速越高。a）轉速特性b）機械特性減弱磁通的人為特性11.電力拖動系統穩定運行的條件是什么？答：電力拖動系統穩定運行的充分必要條件如下：1）必要條件：電動機的機械特性與負載特性必須有交點，即存在Tem=TL；2）充分條件：在交點處，滿足dTemdn<dTL而在交點的轉速以下存在Tem>TL。12.直流電動機為什么不能直接啟動？常用的啟動方法有幾種？答：電樞電阻Ra很小，所以直接啟動電流將達到很大的數值，通常可達到（10~20）IN。過大的啟動電流會引起電網電壓下降，影響電網上其他用戶；使電動機的換向嚴重惡化，甚至會燒壞電動機；同時過大的沖擊轉矩會損壞電樞繞組和傳動機構。因此，除了個別容量很小的電動機外，一般直流電動機是不允許直接啟動的。為了限制啟動電流，他勵直流電動機通常采用電樞回路串電阻啟動或降低電樞電壓啟動。13.直流電動機調速的方法有幾種？各有何特點？答：1）電樞回路串電阻調速。電樞串電阻調速的優點是設備簡單，操作方便。缺點是：由于電阻分段調節，所以調速的平滑性差；低速時特性曲線斜率大，靜差率大，所以轉速的相對穩定性差；輕載時調速范圍小，額定負載時調速范圍一般為D≤2%；轉速越低，所串電阻越大，損耗越大，效率越低。2）降壓調速。優點是：電源電壓能夠平穩調節，可以實現無級調速；調速前后機械特性的斜率不變，硬度較高，負載變化時，速度穩定性好；無論輕載還是重載，調速范圍相同，一般可達D=2.5~12；電能損耗較小。降壓調速的缺點是需要一套電壓可連續調節的直流電源，如晶閘管-電動機系統。3）減弱磁通調速。優點：由于在電流較小的勵磁回路