单元练习一直流电机单元 一、名词解析： 1.直流电动机的机械特性：直流电动机的转速和电磁转矩T之间的关系，即 =(T),称为直流电动机的机械特性。 2.直流电动机的固有机械特性：电动机的工作电压、励磁磁通为额定值，电枢 回路中没有串附加电阻时的机械特性 3.直流电动机的人为机械特性：人为地改变电动机的参数，如电枢电压、电枢 回路电阻和励磁磁通，相应得到的机械特性即是人为机械特性。 二、简答题 1直流电动机中导体电流是交变的，为何产生单一方向的电磁转矩 答：由于在换向器的作用下，使得在同一磁极下的导体中流过的电流方向一致， 因此受到的电磁力也一致，产生单一方向的电磁转矩。 2.直流电动机中，Ea与a T与n的方向是相同还是相反？ 答：Ea与la的方向相反，T与n的方向相同. 3.如何改变他励直流电动机的转向？ 答：把励磁绕组电源的极性对调，即改变电动机的励磁电流的方向：或对调电枢 电源的极性，即改变电动机电枢绕组的电流方向 4.对于并励电动机，把电源的极性对调，并励电动机能否反转？ 答：不能，因为并励电动机的励磁绕组与电枢绕组并联，把电源的极性对调，相 当于同时改变励磁绕组和电枢绕组的电流，电枢受到的转动力矩方向不变，因此 不反转。 5、并励直流发电机电动势建立的过程是怎样的？ 答：电原动机拖动转子转动时，电枢中的导体将切割主磁极的剩磁磁通，产生 个较小的电动势，叫做剩磁电动势。在其作用下，有一较小的励磁电流流过励磁 绕组，励磁绕组产生磁通，若正好与剩磁磁通方向一致，则主磁通就会增强，电 枢电势也比前增大了，励磁电流进一步增大，主磁通更强，如此循环下去，电势 就建立起来了。 三、问答题： 1他励直流申动机有哪几种调速方法？它门的特占如何？ 答：他励直流电动机的调速方法有：改变转子回路电阻调速，改变磁通调速，改 变转子端电压调速。它们的特点： (1)改变转子回路电阻调速：由于所串电阻体积大，只能实现有级调速，调速的 平滑性差；低速时，特性较软，稳定性较差：因为转子电流不变，电阻损耗随电
单元练习——直流电机单元 一、名词解析： 1. 直流电动机的机械特性：直流电动机的转速 n 和电磁转矩 T 之间的关系，即 n=(T)，称为直流电动机的机械特性。 2. 直流电动机的固有机械特性：电动机的工作电压、励磁磁通为额定值，电枢 回路中没有串附加电阻时的机械特性。 3. 直流电动机的人为机械特性：人为地改变电动机的参数，如电枢电压、电枢 回路电阻和励磁磁通，相应得到的机械特性即是人为机械特性。 二、简答题： 1. 直流电动机中导体电流是交变的，为何产生单一方向的电磁转矩? 答：由于在换向器的作用下，使得在同一磁极下的导体中流过的电流方向一致， 因此受到的电磁力也一致，产生单一方向的电磁转矩。 2．直流电动机中，Ea 与 Ia，T 与 n 的方向是相同还是相反？ 答：Ea 与 Ia 的方向相反，T 与 n 的方向相同。 3．如何改变他励直流电动机的转向？ 答：把励磁绕组电源的极性对调，即改变电动机的励磁电流的方向；或对调电枢 电源的极性，即改变电动机电枢绕组的电流方向。 4. 对于并励电动机，把电源的极性对调，并励电动机能否反转？ 答：不能，因为并励电动机的励磁绕组与电枢绕组并联，把电源的极性对调，相 当于同时改变励磁绕组和电枢绕组的电流，电枢受到的转动力矩方向不变，因此 不反转。 5、并励直流发电机电动势建立的过程是怎样的？ 答：电原动机拖动转子转动时，电枢中的导体将切割主磁极的剩磁磁通，产生一 个较小的电动势，叫做剩磁电动势。在其作用下，有一较小的励磁电流流过励磁 绕组，励磁绕组产生磁通，若正好与剩磁磁通方向一致，则主磁通就会增强，电 枢电势也比前增大了，励磁电流进一步增大，主磁通更强，如此循环下去，电势 就建立起来了。 三、问答题： 1. 他励直流电动机有哪几种调速方法？它们的特点如何？ 答：他励直流电动机的调速方法有：改变转子回路电阻调速，改变磁通调速，改 变转子端电压调速。它们的特点： (1) 改变转子回路电阻调速：由于所串电阻体积大，只能实现有级调速，调速的 平滑性差；低速时，特性较软，稳定性较差；因为转子电流不变，电阻损耗随电
阻成正比变化，转速越低，需串入的电阻越大，电阻损耗越大，效率越低。但这 种调速方法具有设备简单、操作方便的优点，适于作短时调速，在起重和运输牵 引装置中得到广泛的应用 (2)改变磁通调速：优点：调速级数多，平滑性好。控制设备体积小，投资少， 能量损耗小：缺点：只能使转速升高而不能降低。只能采取弱磁调速的方法。在 实际应用中受到限制。一般仅作为辅助方法。 (3)改变转子端电压调速：电压调节可以很细，实现无级调速，平滑性很好：由 于特性没有软化，相对稳定性较好：可以调节至较低的转速，因此调速范围较广 调速过程能量损耗较小。 2.他励直流电动机各种制动方法如何实现？各有哪些优缺点？分别适用于什么 场合？ 答：他励直流电动机的电气制动方法有以下三种：1)能耗制动：2)反接制动：3) 回馈制动 ()能耗制动：将正在运转的电动机转子两端从电源断开（励磁绕组仍接电源）， 并立刻在转子两端接入一制动电阻，电动机从电动状态变为发电状态，将其动能 转变为电能消耗在电阻上，故称为能耗制动。 优点是：制动减速较平稳可靠：控制线路较简单：便于实现准确停车。 缺点是 随转速下降制动转矩减小。 能耗制动适用于不可逆运行，制动减速要求较平稳的情况。 (2)反接制动：将电枢电源的极性对调，改变电磁转矩的方向，使电磁转矩的方 向与转速的方向相反，产生制动作用，使转速迅速下降。 优点：制动转矩较恒定，制动作用比较强烈，制动快。 缺点：所产生的冲击电流大， 需串入相当大的电阻，故能量损耗大，转速为零时 若不及时切断电 会自行反向加速 这种方法适用于要求正反转运转的系统中，它可使系统迅速制动，并随之立即反 向起动。 (3)回馈制动：当直流电动机轴上受到和转速方向一致的外加转矩的作用时，将 使电动机加速超过理想空载转速，即>0。此时转子电动势大于电源电压，转子 电流改变了方向，电磁转矩T飞成为制动 转 。电动机由电动状态变为发电状态 把外力输入的机械能变成电能回馈给电网，因此电动机的这种运行状态称作为回 馈制动。 优点：不需要改接线路即可从电动状态自行转换到制动状态，将轴上的机械功率 变为由功率反馈回电网.简便可靠而经济 缺点：只有当>n0时才能产生回馈制动，故不能用来使电动机停车，所以其应 用范围较窄 四、计算题： 1、有一台并励直流电动机，它的额定功率为PN=25千瓦，额定电压UN=110 伏，额定电流 安，额定转速nw=1000转/分，电枢回路总电阻Rs=0.0 欧，求直接起动时的电流为额定电流的几倍？如果与电枢绕阻串联一只起动变阻 器来限制起动电流为额定电流的2.5倍，变阻器的阻值应为多少？ 解：直接起动时起动电流s=U/Rs=110/0.04=2750(A),因此直接起动时的电流
阻成正比变化，转速越低，需串入的电阻越大，电阻损耗越大，效率越低。但这 种调速方法具有设备简单、操作方便的优点，适于作短时调速，在起重和运输牵 引装置中得到广泛的应用。 (2) 改变磁通调速：优点：调速级数多，平滑性好。控制设备体积小，投资少， 能量损耗小；缺点：只能使转速升高而不能降低。只能采取弱磁调速的方法。在 实际应用中受到限制。一般仅作为辅助方法。 (3) 改变转子端电压调速：电压调节可以很细，实现无级调速，平滑性很好；由 于特性没有软化，相对稳定性较好；可以调节至较低的转速，因此调速范围较广； 调速过程能量损耗较小。 2. 他励直流电动机各种制动方法如何实现？各有哪些优缺点？分别适用于什么 场合？ 答：他励直流电动机的电气制动方法有以下三种：1)能耗制动；2)反接制动；3) 回馈制动。 (1) 能耗制动：将正在运转的电动机转子两端从电源断开(励磁绕组仍接电源)， 并立刻在转子两端接入一制动电阻，电动机从电动状态变为发电状态，将其动能 转变为电能消耗在电阻上，故称为能耗制动。 优点是：制动减速较平稳可靠；控制线路较简单；便于实现准确停车。 缺点是：随转速下降制动转矩减小。 能耗制动适用于不可逆运行，制动减速要求较平稳的情况。 (2) 反接制动：将电枢电源的极性对调，改变电磁转矩的方向，使电磁转矩的方 向与转速的方向相反，产生制动作用，使转速迅速下降。 优点：制动转矩较恒定，制动作用比较强烈，制动快。 缺点：所产生的冲击电流大，需串入相当大的电阻，故能量损耗大，转速为零时， 若不及时切断电源，会自行反向加速。 这种方法适用于要求正反转运转的系统中，它可使系统迅速制动，并随之立即反 向起动。 (3) 回馈制动：当直流电动机轴上受到和转速方向一致的外加转矩的作用时，将 使电动机加速超过理想空载转速，即 n>n0。此时转子电动势大于电源电压,转子 电流改变了方向，电磁转矩 Te 成为制动转矩。电动机由电动状态变为发电状态， 把外力输入的机械能变成电能回馈给电网，因此电动机的这种运行状态称作为回 馈制动。 优点：不需要改接线路即可从电动状态自行转换到制动状态，将轴上的机械功率 变为电功率反馈回电网，简便可靠而经济。 缺点：只有当 n>n0 时才能产生回馈制动，故不能用来使电动机停车，所以其应 用范围较窄。 四、计算题： 1、有一台并励直流电动机，它的额定功率为 PN＝25 千瓦，额定电压 UN＝110 伏，额定电流 IN＝263 安，额定转速 nN＝1000 转/分，电枢回路总电阻 RS＝0.04 欧，求直接起动时的电流为额定电流的几倍？如果与电枢绕阻串联一只起动变阻 器来限制起动电流为额定电流的 2.5 倍，变阻器的阻值应为多少？ 解：直接起动时起动电流 Is = UN/RS=110/0.04=2750 (A)，因此直接起动时的电流
约为额定电流的10倍： 电枢绕组串起动变阻器后，Is=UN/(Rs+R)=110/(0.04+R)=2.5x263=657.5(A) 计算得到R=0127(欧) 2、一台直流发电机，额定功率P,=35kW,额定电压U、=230V,额定转速 nw=1450rmin,效率7w=87%,试求：(1)该发电机的额定电流Ix;(2)额定负 载时原动机功率P。 解：(1)额定电流Ix=P/Ux=35×103/230=152.1(A) (2)额定负载时原动力P=Px/nw=35/87%=40.2(kW) 3、一台直流电动机，额定功率P.,=10kW,额定电压Ux=400V,额定转速n=2680 rmin,额定效率nw=82.7%,试求：(1)额定负载时的输入功率Pw;(2)电动 机的额定电流Iy。 解：(1)额定负载时的输入功率Pwv=Px/nw=10/82.7%=12.1(kW) (2)电动机的额定电流Ix=Pw/Ux=12.1×103/400=30.2(A)
约为额定电流的 10 倍； 电枢绕组串起动变阻器后，Is = UN/（RS+R）=110/(0.04+R) = 2.5x263 = 657.5 (A) 计算得到 R = 0.127 （欧） 2、一台直流发电机，额定功率 PN =35kW，额定电压 U N =230V，额定转速 N n =1450r/min，效率 N =87%，试求：（1）该发电机的额定电流 N I ；（2）额定负 载时原动机功率 P1 。 解：（1）额定电流 N I = PN / U N =35 10 / 230 3 =152.1 (A) (2) 额定负载时原动力 P1 = PN / N =35/87% = 40.2 (kW) 3、一台直流电动机，额定功率 PN =10kW，额定电压 U N =400V，额定转速 N n =2680 r/min，额定效率 N =82.7%，试求：（1）额定负载时的输入功率 P1N ；（2）电动 机的额定电流 N I 。 解：（1）额定负载时的输入功率 P1N = PN / N =10/82.7% = 12.1 (kW) (2) 电动机的额定电流 N I = P1N / U N =12.1 10 / 400 3 =30.2 (A)