【文章內(nèi)容簡介】 轉(zhuǎn)時電樞齒槽引起氣隙磁通脈動，從而在鐵心中產(chǎn)生脈振損耗，以及轉(zhuǎn)子上的拉緊螺桿等結(jié)構(gòu)件中的鐵耗。以上三種損耗統(tǒng)稱為空載損耗，其中附加損耗所占比例很小。在轉(zhuǎn)速和主磁通不變的情況下，可以認為空載損耗不變。此外，在空載時還存在勵磁功率，即勵磁電路銅耗。電機負載時除有機械損耗、鐵耗、附加損耗和勵磁損耗外，還存在電樞電路銅耗，它與電樞電流的平方成正比。在附加損耗中，除了空載時的兩項外，還包括電樞反應使磁場畸變引起的額外電樞鐵耗以及由換向電流產(chǎn)生的損耗。16. ★他勵直流發(fā)電機由空載到額定負載，端電壓為什么會下降？并勵發(fā)電機與他勵發(fā)電機相比，哪個電壓變化率大？答 他勵直流發(fā)電機由空載到額定負載，電樞電流由0增加到額定值電樞回路電阻壓降增加，且電樞反應的去磁作用使主磁通下降，從而使感應電動勢E下降。由公式可知，端電壓U隨的增加而下降。對于并勵發(fā)電機，除上面兩個原因外，端電壓下降，引起勵磁電流下降，使得下降和E下降，所以并勵發(fā)電機的電壓變化率比他勵發(fā)電機電壓變化率要大些。17. ★★做直流發(fā)電機實驗時，若并勵直流發(fā)電機的端電壓升不起來，應該如何處理？答 并勵直流發(fā)電機的端電壓升不起來，可按下述步驟進行處理，先檢查一下線路和儀表接法是否正確，然后：①檢查電機轉(zhuǎn)速是否達到額定轉(zhuǎn)速；②調(diào)節(jié)勵磁回路所串電阻，使勵磁回路電阻小于臨界電阻；③把勵磁繞組兩端對調(diào)接在電樞繞組兩端，使勵磁磁通與剩磁磁通方向一致；④若電機沒有剩磁，則應給電機充磁。18. ★并勵發(fā)電機正轉(zhuǎn)能自勵，反轉(zhuǎn)能否自勵？答 發(fā)電機正轉(zhuǎn)時能夠自勵，表明發(fā)電機正轉(zhuǎn)時滿足自勵條件，即：①有一定的剩磁；②勵磁回路的電阻小于與運行轉(zhuǎn)速所對應的臨界電阻；③勵磁繞組的接線與電機轉(zhuǎn)向的配合是正確的。這里的正確配合就是說當電機以某一方向旋轉(zhuǎn)時，勵磁繞組只有一個正確的接法與之相對應。如果轉(zhuǎn)向改變了，勵磁繞組的接線也應隨之改變，這樣才能保證勵磁電流所產(chǎn)生的磁場方向與剩磁方向相同，從而實現(xiàn)電機的自勵。當電機的轉(zhuǎn)向改變了，而勵繞組的接線未改變，這樣剩磁電動勢及其產(chǎn)生的勵磁電流的方向必然改變，勵磁電流產(chǎn)生的磁場方向必將與剩磁的方向相反。電機內(nèi)磁場被削弱，電壓不能建立，所以并勵發(fā)電機正轉(zhuǎn)時能自勵；反轉(zhuǎn)時，不改變勵磁繞組的兩個端頭的接線，是不能自勵的。19. ★在勵磁電流不變的情況下，發(fā)電機負載時電樞繞組感應電動勢與空載時電動勢大小相同嗎？為什么？答 負載時電動勢比空載時小，由于負載時有電樞反應去磁作用，使每極磁通減小。20. ★一臺并勵發(fā)電機，在額定轉(zhuǎn)速下，將磁場調(diào)節(jié)電阻放在某位置時，電機能自勵。后來原動機轉(zhuǎn)速降低了磁場調(diào)節(jié)電阻不變，電機不能自勵，為什么？答 對應于不同的轉(zhuǎn)速有不同的空載曲線，因而臨界電阻也不同。電機轉(zhuǎn)速降低，臨界電阻減小，當臨界電阻小于勵磁回路電阻時，電機便不能自勵。21. ★一臺他勵發(fā)電機和一臺并勵發(fā)電機，如果其它條件不變，將轉(zhuǎn)速提高20%，問哪一臺的空載電壓提高得更高？為什么？答 當轉(zhuǎn)速提高時，兩者的空載電壓都會提高。兩者相比較，并勵發(fā)電機的空載電壓會更高些，因為由可知，并勵發(fā)電機的電動勢除與轉(zhuǎn)速有關(guān)外，其磁場大小也與感應電動勢有關(guān)。當轉(zhuǎn)速升高時，不僅有轉(zhuǎn)速升高的原因?qū)е码妱觿菰黾樱€有因電樞電動勢的增加而使勵磁電流磁加，并導致磁通增加的原因。這一因素半導致感應電動勢進一步增加。22. ★★為什么并勵直流發(fā)電機工作在空載特性的飽和部分比工作在直線部分時，其端電壓更加穩(wěn)定？答 在飽和區(qū)工作，當勵磁電流變化時空載電動勢的變化較小，因此端電壓更加穩(wěn)定。23. ★一臺他勵直流電動機拖動一臺他勵直流發(fā)電機在額定轉(zhuǎn)速下運行，當發(fā)電機的電樞電流增加時，電動機電樞電流有何變化？分析原因。答 直流電動機的電樞電流也增加。因為直流發(fā)電機電流增加時，則制動轉(zhuǎn)矩即電磁轉(zhuǎn)矩增大（磁通不變），要使電動機在額定轉(zhuǎn)速下運行，則必須增大輸入轉(zhuǎn)矩即電動機的輸出轉(zhuǎn)矩，那么，電動機的電磁轉(zhuǎn)矩增大，因此電樞電流也增大。24. ★★如何改變并勵、串勵、積復勵電動機的轉(zhuǎn)向？答 改變直流電動機轉(zhuǎn)向就是要改變電磁轉(zhuǎn)矩的方向，電磁轉(zhuǎn)矩是電樞電流和氣隙磁場相互作用產(chǎn)生的，因此改變電樞電流的方向或改變勵磁磁場的方向就可以達到改變電動機轉(zhuǎn)向的目的。①并勵電動機：將電樞繞組的兩個接線端對調(diào)或?qū)⒉罾@組的兩個接線端對調(diào)，但兩者不能同時改變；②串勵電動機：方法與并勵電動機相同；③積復勵電動機：要保持是積復勵，最簡單的方法是將電樞繞組的兩個接線端對調(diào)。25. ★并勵電動機和串勵電動機的機械特性有何不同？為什么電車和電力機車都采用串勵電動機？答 并勵電動機的機械特性表達式當忽略電樞反應時，磁通為不隨負載變化的常數(shù)，是一條略下傾的直線，轉(zhuǎn)速隨負載增加而略有下降。如果電車和電力機車使用這種電動機，那么當電車載重或上坡時電機將過載較多。串勵電動機的機械特性表達式為其中，。串勵電動機的勵磁電流等于電樞電流，磁路不飽和時，為一常數(shù)，；磁路高度飽和時，基本不變，與成反比，而。串勵電動機的機械特性是一條轉(zhuǎn)速隨增加而迅速下降的曲線。當電車載重或上坡時，電動機的轉(zhuǎn)速會自動下降，使得增加不多，因而電機輸入功率增加不像并勵電動機那樣快，所以電車和電力機車通常采用串勵電動機拖動。26. ★一臺正在運行的并勵直流電動機，轉(zhuǎn)速為1450r/min，現(xiàn)將它停下來，用改變勵磁繞組的極性來改變轉(zhuǎn)向后（其它均未變），當電樞電流的大小與正相同時，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速為1500r/min，試問這可能是什么原因引起的？答 從公式可知，反轉(zhuǎn)時、均未變，為常數(shù)，而上升了，因此必定下降了。但是勵磁電流未變（并勵電動機勵磁電壓等于電樞電壓未變），因此造成下降的原因可能是由于電樞反應的去磁作用。由于電樞電流未變，因此無論是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，交軸電樞反應的作用是一樣的。由電樞反應的原理可知，對于電動機而言，電刷自幾何中性線逆電樞旋轉(zhuǎn)方向偏移時，直軸電樞磁動勢起去磁作用，而電刷順電樞旋轉(zhuǎn)方向偏移時，則起助磁作用。因此，造成這一現(xiàn)象的原因可能是由于電刷不在幾何中性線上，對于正轉(zhuǎn)情況而言，電刷順電樞旋轉(zhuǎn)方向偏移了。27. ★★一臺直流并勵電動機，在維修后作負載試驗，發(fā)現(xiàn)電動機轉(zhuǎn)速很高，電流超過正常值，停機檢修發(fā)現(xiàn)線路無誤，電動機的勵磁電流正常。試分析這故障的可能原因并說明理由。答 如果直流電動機的電刷不在幾何中性線上，則在負載運行時，除了具有交軸電樞磁動勢之外，還存在直軸電樞磁動勢。如果電刷位置是從幾何中性線逆電機旋轉(zhuǎn)方向移開的話，則直軸電樞磁動勢是去磁的，即與主磁通的方向相反。而當氣隙磁通削弱時，便會使轉(zhuǎn)速增高。同時在一定電磁轉(zhuǎn)矩下，因為，電樞電流會增加。如果電動機具有起穩(wěn)定作用的串勵繞組，則可能是串勵繞組反接，而不是電刷位置不對，或者兩種原因兼有。28. 試述并勵直流電動機的調(diào)速方法，并說明各種方法的特點。答 并勵直流電動機的調(diào)速方法有以下三種：（1）改變勵磁電流調(diào)速。這種調(diào)速方法方便，在端電壓一定時，只要調(diào)節(jié)勵磁回路中的調(diào)節(jié)電阻便可改變轉(zhuǎn)速。由于通過調(diào)節(jié)電阻中的勵磁電流不大。故消耗的功率不大，轉(zhuǎn)速變化平滑均勻，且范圍寬廣。接入并勵回路中的調(diào)節(jié)電阻為零時的轉(zhuǎn)速為最低轉(zhuǎn)速，故只能“調(diào)高”，不能“調(diào)低”。改變勵磁電流，機械特性的斜率發(fā)生變化并上下移動。為使電機在調(diào)速過程中得到充分利用，在不同轉(zhuǎn)速下都能保持額定負載電流，此法適用于恒功率負載的調(diào)速。（2）改變電樞端電壓調(diào)速。當勵磁電流不變時，只要改變電樞端電壓，即可改變電動機的轉(zhuǎn)速，提高電樞端電壓，轉(zhuǎn)速升高。改變電樞端電壓，機械特性上下移動，但斜率不變，即其硬度不變。此種調(diào)速方法的最在缺點是需要專用電源。在保持電樞電流為額定值時，可保持轉(zhuǎn)矩不變，故此法適用于恒轉(zhuǎn)矩的負載調(diào)速。（3）改變串入電樞回路的電阻調(diào)速。在端電壓及勵磁電流一定、接入電樞回路的電阻為零時，轉(zhuǎn)速最高，增加電樞路電阻轉(zhuǎn)速降低，故轉(zhuǎn)速只能“調(diào)低”不能“調(diào)高”。增加電樞電阻 ，機械特性斜率增大，即硬度變軟，此種調(diào)速方法功率損耗大，效率低，如果串入電樞回路的調(diào)節(jié)電阻 是分級的，則為有級調(diào)速，平滑性不高，此法適用于恒轉(zhuǎn)矩的負載調(diào)速。五、計算（每題5分，本章計算不作要求）1. ★★一臺并勵直流電動機，kW，V，r/min，電樞回路總電阻，定子為6極，電樞采用單疊繞組。正常運行時有三對電刷，忽略電樞反應的影響，試分析計算該電機可能發(fā)出的最大功率。 答 去掉相鄰的一對電刷后的電樞后的電樞繞組電路圖如圖23所示。正常運行時圖23電樞電流 支路電流 勵磁電動勢 支路電阻 去掉相鄰的一對電刷后，支路數(shù)由原來的六條支路變成了四條支路，其中三條是原來的（圖中2，3，4），另一條則是由原來的三條支路（圖5，6，1）串聯(lián)組成。當使前三條支路中的負載電流各仍為100A時，則后一條支路中的電流將為電樞電流為 輸出功率 W = 由于各支路電流均未超過原來的支路電流額定值100A，故電機的發(fā)熱不會超過原來的數(shù)值。若使后一條支路中的負載電流達到100A，則端電壓U將降為而前三條支路中的負載電流共為即每支路為300A，為原來額定支路電流的三倍。無論從發(fā)熱或是從換向來講都是不允許的。2. 設(shè)一臺4kW、220V，效率的兩極直流電動機，電樞繞組為單疊繞組，槽數(shù)Z=18，每槽每層元件邊數(shù)u=4,元件匝數(shù)。試求：（1）電機的額定電流；（2）電樞繞組數(shù)據(jù)：虛槽數(shù)，換向片數(shù)K，繞組元件數(shù)S，總導體數(shù)N以及繞組各節(jié)距。解 （1）額定電流