電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)課后思考題(1-3章)

1、電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)課后思考題第1章 電機(jī)中的電磁學(xué)基本知識1、電機(jī)和變壓器的磁路常采用什么材料制成？這種材料有哪些主要特性？答：磁導(dǎo)率高的鐵磁材料；特性：磁導(dǎo)率高。2、磁滯損耗和渦流損耗是什么原因引起的？他們的大小與哪些因素有關(guān)？答：磁滯損耗：該損耗是由于鐵磁材料在交變磁場的作用下反復(fù)磁化的過程中，磁疇之間不停地互相摩擦，消耗能量，引起的損耗。其大小與材料的磁滯損耗系數(shù)，磁場的交變頻率f，磁通密度的幅值Bm的n次方，鐵芯重量G有關(guān)渦流損耗：損耗是由于鐵芯的磁通發(fā)生改變時(shí)，鐵芯中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，并引起漩渦電流而引起能量損耗。其大小與遲滯損耗因素相似，并且與材料渦流損耗系數(shù)和疊加的硅鋼片厚度有關(guān)。3、

2、變壓器電勢、切割電勢產(chǎn)生的原因各有什么不同？其大小與哪些因素有關(guān)？答：區(qū)別：變壓器電勢是由變化的磁場經(jīng)過線圈感應(yīng)產(chǎn)生的E=-Nddt (N線圈匝數(shù)、磁通)切割電勢是由于導(dǎo)線以某一速度，其速度分量與磁場正交切割穩(wěn)定磁場而感應(yīng)出電動(dòng)勢E=B L v （B磁感應(yīng)強(qiáng)度、L導(dǎo)體切割有效長度、v相對切割速度）4、試比較磁路和電路的相似點(diǎn)和不同點(diǎn)。答：不同點(diǎn)：1磁路存在漏磁，電路中沒有這說法 2幾乎所有介質(zhì)都能連成磁路，但是電路需要特定的條件才能形成通路（如低電壓不能擊穿空氣）3磁路為閉合回路，方向由N極出發(fā)，S極終結(jié)4電路不一定為回路，方向總是由高電勢流向低電勢相似點(diǎn)：兩者在回路當(dāng)中都符合基爾霍夫第一第二

3、定律、歐姆定律。5、什么是軟磁材料？什么是硬磁材料？答：軟磁材料磁能的儲存能力低，磁滯回線較窄，且剩磁Br和矯頑力Hc都??；相對的硬磁材料對于磁能的儲存能力高，剩磁Br和矯頑力Hc都小。6、磁路的基本定律有哪些？答：磁路歐姆定律、磁路基爾霍夫第一、第二定律7簡述鐵磁材料的磁化過程答：Oa為磁化曲線abc為磁滯回線8、磁路計(jì)算的步驟是什么？答：1、先將磁路進(jìn)行分段2、先建立數(shù)學(xué)模型3、根據(jù)物理定律和模型列出對應(yīng)的數(shù)學(xué)表達(dá)式4、聯(lián)立方程求出未知量9、說明交流磁路與直流磁路的異同點(diǎn)答：同：都符合基爾霍夫定律異：交流磁路幅值隨時(shí)間變化，具有一定頻率，經(jīng)過導(dǎo)體器件會(huì)產(chǎn)生磁滯損耗和渦流損耗；直流磁路幅值恒

4、定不變，不會(huì)產(chǎn)生磁滯損耗和渦流損耗。第2章電力拖動(dòng)系統(tǒng)力學(xué)1、如何從電力拖動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程判斷系統(tǒng)是處于加速、減速、穩(wěn)速運(yùn)行狀態(tài)答：2、已知某電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性如圖中曲線1所示，請問該電機(jī)分別與負(fù)載特性2、特性3、特性4進(jìn)行配合時(shí)，平衡點(diǎn)A、B、C、D中哪些是穩(wěn)定的，哪些是不穩(wěn)定的？答：系統(tǒng)能穩(wěn)定的前提，具有一定的抗干擾能力，在干擾過來的時(shí)候，具有一定的能力自我恢復(fù)回到穩(wěn)定點(diǎn)。A點(diǎn)和C點(diǎn)是穩(wěn)定點(diǎn)，判斷依據(jù)穩(wěn)定點(diǎn)的dn1dT1>dnidTi(i=2、3、4)根據(jù)圖中曲線設(shè)：曲線1：T1=f1n特性2：T2=f2n特性3：T3=f3n特性4：T4=f4nTem-TL=Jddt令：Tem=T1=f1n

5、TL=Ti=fin (i=2、3、4)讓T=T1-Ti假設(shè)在某一轉(zhuǎn)速n0下，系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)即當(dāng)n增大時(shí)，n=n-n0>0，則T<0,系統(tǒng)才能回到穩(wěn)定點(diǎn)所以T=f1n-fin(i=2、3、4)dTdn<0dTdn=df1ndn-dfindn=K1-Ki<0K1=dT1dn1 Ki=dTidni所以：dT1dn1<dTidni得證：dn1dT1>dnidTi3、電力拖動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載特性有哪些？答：1 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性 2 恒功率負(fù)載特性3 風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性4 電力拖動(dòng)交通車輛的特性4、簡述列車運(yùn)行的速度-阻力的關(guān)系答：低速運(yùn)行時(shí)，阻力基本不變，速度達(dá)到一定

6、值時(shí)，阻力會(huì)隨著速度上升而增加。第3章直流電機(jī)1、直流電機(jī)磁路中的磁通一般為不變值，為什么電樞鐵芯都用硅鋼片疊成，而且在片間還涂絕緣漆？答：以空載運(yùn)行為例，直流電機(jī)實(shí)際在運(yùn)行過程中，電樞繞組磁場是變化的，不是幅值上的改變而是穿過電樞鐵芯的角度會(huì)周期性變化（f不等于0），會(huì)讓電樞鐵芯產(chǎn)生渦流損耗，通過減少電樞導(dǎo)體厚度，降低渦流損耗，涂絕緣漆的目的是為了使每一層硅鋼片不導(dǎo)通，而且在硅鋼片之間形成一層磁導(dǎo)率低的介質(zhì)，降低通過電樞的磁感應(yīng)強(qiáng)度，同樣降低渦流損耗。2、在直流發(fā)電機(jī)中，電刷之間的電勢與導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢有何不同；電刷之間的電勢是并聯(lián)支路上導(dǎo)體產(chǎn)生電動(dòng)勢的總和。3、在直流電機(jī)里，換向器起了什么

7、作用？答：穩(wěn)定磁極下的導(dǎo)體電流方向，使對應(yīng)的導(dǎo)體通過相應(yīng)的電流方向。4、直流電機(jī)空載時(shí)氣隙磁密是如何分布的？答：5、一臺四極直流電機(jī)，采用單疊繞組。若取下一只電刷或取下相鄰的兩只電刷，則電機(jī)是否可以工作？若只用相同兩只電刷，則是否可以工作？若電樞繞組中的一個(gè)元件斷線，則是否可以工作？若有一極失去勵(lì)磁，將產(chǎn)生什么后果？答： 取下一只電刷兩路導(dǎo)通可以轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩是原來的二分之一 取下相鄰的兩只電刷支路1：電流值為原來的三分之一，力矩反方向 -(1/3)T支路2：電流值為原來的三分之一，力矩正方向 (1/3)T支路3：原來的電流值大小，力矩正方向 T支路4：電流值為原來的三分之一，力矩正方向 (1/3)

8、T原來的轉(zhuǎn)矩為T+T+T+T=4T現(xiàn)在：T+(1/3)T=(4/3)T所以可以轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為原來的三分之一 只用相同兩只電刷不能轉(zhuǎn)動(dòng)，繞組沒有電流，不能產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩 電樞繞組中一個(gè)元件斷線可以轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為原來的四分之三 有一極失去勵(lì)磁，有什么后果電路1：U=I1R+E1(此為去磁極感生反電動(dòng)勢，等于0)+E 電路2：U=I2R+2E 電路4：U=I4R+E2(此為去磁極感生反電動(dòng)勢，等于0)+E 電路3：U=I3R+2EI總=I1+I2+I3+I4在轉(zhuǎn)速上不妨在這個(gè)回路中分析，在空載運(yùn)行時(shí)，電機(jī)系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定點(diǎn)的一個(gè)特征就是，干路電流接近于0，這個(gè)非常重要，在電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到nN的時(shí)候，支路2和支路3上的電流

9、大小等于0，而支路1和支路4由于缺少從N1中感應(yīng)產(chǎn)生反電動(dòng)勢，所以支路1和支路4上還有電流。說明Tem0，那么這時(shí)候電機(jī)還在一個(gè)加速階段當(dāng)轉(zhuǎn)速增加到某一個(gè)值n的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)部環(huán)流，平衡前支路1中的電流是疊加的I2R+U=E2I1R+E1=E2I1=I2+Ia (Ia干路電流的一部分)Ia0時(shí)候，則I1I2，支路2實(shí)際上進(jìn)入了發(fā)電狀態(tài)，給支路1進(jìn)行電流供給，兩者之間形成一個(gè)環(huán)流 當(dāng)E1U系統(tǒng)達(dá)到平衡電流值計(jì)算E1=Ce1nE2=Ce2n21=2所以2E1=E2I1R+E1=E2=2E1I1R=E1=U空載支路1、2、3、4電流大小，1、4跟2、3支路電流方向相反I1=UR失去一極后，轉(zhuǎn)速增

10、加，內(nèi)環(huán)路電流很大I1=UR，很有可能燒毀電機(jī) 6、一臺四極直流電動(dòng)機(jī)，有兩個(gè)極的勵(lì)磁繞組極性相反，使主磁極的極性變?yōu)镹-N-S-S。問此時(shí)有無電磁轉(zhuǎn)矩？若將兩N極和兩S極之間的電刷拿掉，另外兩個(gè)電刷端仍加直流電壓，此事有否電磁轉(zhuǎn)矩？答：無電磁轉(zhuǎn)矩，電磁力矩相互抵消，合力距為零；有電磁轉(zhuǎn)矩。7、主磁通鏈著電樞繞組，又鏈著勵(lì)磁繞組，為什么只有電樞繞組中有感應(yīng)電動(dòng)勢，而在勵(lì)磁繞組中沒有感應(yīng)電動(dòng)勢？答：勵(lì)磁繞組并沒有與磁場切割8、用什么辦法能改變直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向？答：勵(lì)磁方向或者電樞電壓正負(fù)極改變其中一個(gè)，通過串電阻改變特性曲線，使平衡點(diǎn)在反轉(zhuǎn)區(qū)間9、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，若勵(lì)磁繞組斷線，會(huì)出現(xiàn)什

11、么后果？答：輕載可能可以繼續(xù)運(yùn)行10、如何判斷直流電機(jī)運(yùn)行于發(fā)電機(jī)狀態(tài)還是電動(dòng)機(jī)狀態(tài)？他們的功率關(guān)系有何不同？答：發(fā)電機(jī)狀態(tài)電機(jī)運(yùn)行參數(shù)在第二、四象限，發(fā)出功率電動(dòng)機(jī)狀態(tài)電機(jī)運(yùn)行參數(shù)在第一、三象限，消耗功率11、為什么直流電機(jī)能發(fā)出直流電？如果沒有換向器，直流電機(jī)能不能發(fā)出直流電？答：換向器做整流；不能。12、試判斷下列情況下，電刷兩端電壓的性質(zhì)：（1）磁極固定，電刷與電樞同時(shí)旋轉(zhuǎn)；（2）電樞固定，電刷與磁極同時(shí)旋轉(zhuǎn)；答：（1）產(chǎn)生交變電壓 （2）產(chǎn)生直流電壓13、何謂主磁通？何謂漏磁通？漏磁通大小與哪些因素有關(guān)？答：主磁通即是在一個(gè)磁場中大部分磁感線通過的通路，漏磁通是在勵(lì)磁繞組周圍形成了通

12、路不通過氣隙產(chǎn)生電動(dòng)勢和轉(zhuǎn)矩；漏磁通大小與磁場的飽和程度有關(guān)。14、何謂飽和現(xiàn)象？電機(jī)的磁路為什么出現(xiàn)飽和現(xiàn)象？飽和對電機(jī)運(yùn)行性能有何影響？答：飽和現(xiàn)象：隨著勵(lì)磁源增強(qiáng)，導(dǎo)磁材料的磁導(dǎo)率出現(xiàn)明顯下降或者磁場強(qiáng)度沒有得到明顯增強(qiáng)的現(xiàn)象；與導(dǎo)磁材料有關(guān)；磁飽和對于電機(jī)的影響1. 磁場增強(qiáng)不明顯，降低效率2. 輕載減速，重載提速，使特性曲線更穩(wěn)定，但效果不明顯3. 磁飽和的時(shí)候，想提高磁場強(qiáng)度，需要提高的電流更大15、一臺四極直流單波繞組的直流電機(jī)：1.如果取出相鄰的兩組電刷，只用剩下的另外兩組電刷是否可以？對電極性能有何影響？端電壓有何變化？此時(shí)發(fā)電機(jī)能供給多大的負(fù)載(用額定功率的百分?jǐn)?shù)表示)？2

13、.如果有元件斷線，則電刷見的電壓有何變化？電流有何變化？3若只有相對的兩組電刷，則是否能夠運(yùn)行？4.若有一極失磁，將會(huì)產(chǎn)生什么后果？答：1.可以，但是電刷電流增大2.電壓不變，電流減少3.不能運(yùn)行4.能運(yùn)行，轉(zhuǎn)速增大16、用單波繞組代替單疊繞組時(shí)，若導(dǎo)體數(shù)與其他條件均不變，電機(jī)額定容量有無改變？例如一臺六極電機(jī)原為單波繞組，如果改成單疊繞組，保持元件數(shù)和元件匝數(shù)不變，問電機(jī)額定容量會(huì)不會(huì)改變？其他額定量要不要改變？答：單疊繞組改為單波繞組，電機(jī)額定容量變小六級電機(jī)由單波繞組改成單疊繞組，電機(jī)額定容量變大；其他額定量：額定電流增大，額定電壓減小17、一臺四極直流發(fā)電機(jī)，空載電壓為440伏，電樞繞組修理后，保持原來的轉(zhuǎn)速和勵(lì)磁電流不變，發(fā)出的空載電壓為220伏，問修理前后該電樞繞組可能是什么形式的繞組？為什么？如果保持電樞導(dǎo)體電流不變，問修理前后發(fā)電機(jī)的功率有無改變？為什么？答：修理前電樞繞組是單波繞組，修理后繞組是單疊繞組 Ea=CenCe=Np60aa疊a波=218、直流發(fā)電機(jī)感應(yīng)電動(dòng)勢與哪些因素有關(guān)？若一臺直流發(fā)電機(jī)空載電壓為230伏，試問在下列情況下電勢的變化如何？(1)磁通減少10%(2)勵(lì)磁電流減少10%(3)磁通不變，速度增加20%(4)磁通減少10%，同時(shí)速度增加20%答：Ea=Cen1. 減少10%；若磁飽和則幾乎不