【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 轉(zhuǎn)時(shí)電樞齒槽引起氣隙磁通脈動(dòng)，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(chēng)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(rèn)為空載損耗不變。此外，在空載時(shí)還存在勵(lì)磁功率，即勵(lì)磁電路銅耗。電機(jī)負(fù)載時(shí)除有機(jī)械損耗、鐵耗、附加損耗和勵(lì)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(shí)的兩項(xiàng)外，還包括電樞反應(yīng)使磁場(chǎng)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(lì)直流發(fā)電機(jī)由空載到額定負(fù)載，端電壓為什么會(huì)下降？并勵(lì)發(fā)電機(jī)與他勵(lì)發(fā)電機(jī)相比，哪個(gè)電壓變化率大？答 他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)由空載到額定負(fù)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(yīng)的去磁作用使主磁通下降，從而使感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E下降。由公式可知，端電壓U隨的增加而下降。對(duì)于并勵(lì)發(fā)電機(jī)，除上面兩個(gè)原因外，端電壓下降，引起勵(lì)磁電流下降，使得下降和E下降，所以并勵(lì)發(fā)電機(jī)的電壓變化率比他勵(lì)發(fā)電機(jī)電壓變化率要大些。17. ★★做直流發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)時(shí)，若并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的端電壓升不起來(lái)，應(yīng)該如何處理？答 并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的端電壓升不起來(lái)，可按下述步驟進(jìn)行處理，先檢查一下線(xiàn)路和儀表接法是否正確，然后：①檢查電機(jī)轉(zhuǎn)速是否達(dá)到額定轉(zhuǎn)速；②調(diào)節(jié)勵(lì)磁回路所串電阻，使勵(lì)磁回路電阻小于臨界電阻；③把勵(lì)磁繞組兩端對(duì)調(diào)接在電樞繞組兩端，使勵(lì)磁磁通與剩磁磁通方向一致；④若電機(jī)沒(méi)有剩磁，則應(yīng)給電機(jī)充磁。18. ★并勵(lì)發(fā)電機(jī)正轉(zhuǎn)能自勵(lì)，反轉(zhuǎn)能否自勵(lì)？答 發(fā)電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)能夠自勵(lì)，表明發(fā)電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)滿(mǎn)足自勵(lì)條件，即：①有一定的剩磁；②勵(lì)磁回路的電阻小于與運(yùn)行轉(zhuǎn)速所對(duì)應(yīng)的臨界電阻；③勵(lì)磁繞組的接線(xiàn)與電機(jī)轉(zhuǎn)向的配合是正確的。這里的正確配合就是說(shuō)當(dāng)電機(jī)以某一方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，勵(lì)磁繞組只有一個(gè)正確的接法與之相對(duì)應(yīng)。如果轉(zhuǎn)向改變了，勵(lì)磁繞組的接線(xiàn)也應(yīng)隨之改變，這樣才能保證勵(lì)磁電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與剩磁方向相同，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的自勵(lì)。當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)向改變了，而勵(lì)繞組的接線(xiàn)未改變，這樣剩磁電動(dòng)勢(shì)及其產(chǎn)生的勵(lì)磁電流的方向必然改變，勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向必將與剩磁的方向相反。電機(jī)內(nèi)磁場(chǎng)被削弱，電壓不能建立，所以并勵(lì)發(fā)電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)能自勵(lì)；反轉(zhuǎn)時(shí)，不改變勵(lì)磁繞組的兩個(gè)端頭的接線(xiàn)，是不能自勵(lì)的。19. ★在勵(lì)磁電流不變的情況下，發(fā)電機(jī)負(fù)載時(shí)電樞繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與空載時(shí)電動(dòng)勢(shì)大小相同嗎？為什么？答 負(fù)載時(shí)電動(dòng)勢(shì)比空載時(shí)小，由于負(fù)載時(shí)有電樞反應(yīng)去磁作用，使每極磁通減小。20. ★一臺(tái)并勵(lì)發(fā)電機(jī)，在額定轉(zhuǎn)速下，將磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻放在某位置時(shí)，電機(jī)能自勵(lì)。后來(lái)原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低了磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻不變，電機(jī)不能自勵(lì)，為什么？答 對(duì)應(yīng)于不同的轉(zhuǎn)速有不同的空載曲線(xiàn)，因而臨界電阻也不同。電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，臨界電阻減小，當(dāng)臨界電阻小于勵(lì)磁回路電阻時(shí)，電機(jī)便不能自勵(lì)。21. ★一臺(tái)他勵(lì)發(fā)電機(jī)和一臺(tái)并勵(lì)發(fā)電機(jī)，如果其它條件不變，將轉(zhuǎn)速提高20%，問(wèn)哪一臺(tái)的空載電壓提高得更高？為什么？答 當(dāng)轉(zhuǎn)速提高時(shí)，兩者的空載電壓都會(huì)提高。兩者相比較，并勵(lì)發(fā)電機(jī)的空載電壓會(huì)更高些，因?yàn)橛煽芍?，并?lì)發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)除與轉(zhuǎn)速有關(guān)外，其磁場(chǎng)大小也與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有關(guān)。當(dāng)轉(zhuǎn)速升高時(shí)，不僅有轉(zhuǎn)速升高的原因?qū)е码妱?dòng)勢(shì)增加，還有因電樞電動(dòng)勢(shì)的增加而使勵(lì)磁電流磁加，并導(dǎo)致磁通增加的原因。這一因素半導(dǎo)致感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)進(jìn)一步增加。22. ★★為什么并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)工作在空載特性的飽和部分比工作在直線(xiàn)部分時(shí)，其端電壓更加穩(wěn)定？答 在飽和區(qū)工作，當(dāng)勵(lì)磁電流變化時(shí)空載電動(dòng)勢(shì)的變化較小，因此端電壓更加穩(wěn)定。23. ★一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)一臺(tái)他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，當(dāng)發(fā)電機(jī)的電樞電流增加時(shí)，電動(dòng)機(jī)電樞電流有何變化？分析原因。答 直流電動(dòng)機(jī)的電樞電流也增加。因?yàn)橹绷靼l(fā)電機(jī)電流增加時(shí)，則制動(dòng)轉(zhuǎn)矩即電磁轉(zhuǎn)矩增大（磁通不變），要使電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，則必須增大輸入轉(zhuǎn)矩即電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，那么，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩增大，因此電樞電流也增大。24. ★★如何改變并勵(lì)、串勵(lì)、積復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向？答 改變直流電動(dòng)機(jī)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(chǎng)相互作用產(chǎn)生的，因此改變電樞電流的方向或改變勵(lì)磁磁場(chǎng)的方向就可以達(dá)到改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向的目的。①并勵(lì)電動(dòng)機(jī)：將電樞繞組的兩個(gè)接線(xiàn)端對(duì)調(diào)或?qū)⒉?lì)繞組的兩個(gè)接線(xiàn)端對(duì)調(diào)，但兩者不能同時(shí)改變；②串勵(lì)電動(dòng)機(jī)：方法與并勵(lì)電動(dòng)機(jī)相同；③積復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)：要保持是積復(fù)勵(lì)，最簡(jiǎn)單的方法是將電樞繞組的兩個(gè)接線(xiàn)端對(duì)調(diào)。25. ★并勵(lì)電動(dòng)機(jī)和串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性有何不同？為什么電車(chē)和電力機(jī)車(chē)都采用串勵(lì)電動(dòng)機(jī)？答 并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性表達(dá)式當(dāng)忽略電樞反應(yīng)時(shí)，磁通為不隨負(fù)載變化的常數(shù)，是一條略下傾的直線(xiàn)，轉(zhuǎn)速隨負(fù)載增加而略有下降。如果電車(chē)和電力機(jī)車(chē)使用這種電動(dòng)機(jī)，那么當(dāng)電車(chē)載重或上坡時(shí)電機(jī)將過(guò)載較多。串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性表達(dá)式為其中，。串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流等于電樞電流，磁路不飽和時(shí)，為一常數(shù)，；磁路高度飽和時(shí)，基本不變，與成反比，而。串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是一條轉(zhuǎn)速隨增加而迅速下降的曲線(xiàn)。當(dāng)電車(chē)載重或上坡時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)自動(dòng)下降，使得增加不多，因而電機(jī)輸入功率增加不像并勵(lì)電動(dòng)機(jī)那樣快，所以電車(chē)和電力機(jī)車(chē)通常采用串勵(lì)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。26. ★一臺(tái)正在運(yùn)行的并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速為1450r/min，現(xiàn)將它停下來(lái)，用改變勵(lì)磁繞組的極性來(lái)改變轉(zhuǎn)向后（其它均未變），當(dāng)電樞電流的大小與正相同時(shí)，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速為1500r/min，試問(wèn)這可能是什么原因引起的？答 從公式可知，反轉(zhuǎn)時(shí)、均未變，為常數(shù)，而上升了，因此必定下降了。但是勵(lì)磁電流未變（并勵(lì)電動(dòng)機(jī)勵(lì)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(yīng)的去磁作用。由于電樞電流未變，因此無(wú)論是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，交軸電樞反應(yīng)的作用是一樣的。由電樞反應(yīng)的原理可知，對(duì)于電動(dòng)機(jī)而言，電刷自幾何中性線(xiàn)逆電樞旋轉(zhuǎn)方向偏移時(shí)，直軸電樞磁動(dòng)勢(shì)起去磁作用，而電刷順電樞旋轉(zhuǎn)方向偏移時(shí)，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(xiàn)上，對(duì)于正轉(zhuǎn)情況而言，電刷順電樞旋轉(zhuǎn)方向偏移了。27. ★★一臺(tái)直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)，在維修后作負(fù)載試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速很高，電流超過(guò)正常值，停機(jī)檢修發(fā)現(xiàn)線(xiàn)路無(wú)誤，電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流正常。試分析這故障的可能原因并說(shuō)明理由。答 如果直流電動(dòng)機(jī)的電刷不在幾何中性線(xiàn)上，則在負(fù)載運(yùn)行時(shí)，除了具有交軸電樞磁動(dòng)勢(shì)之外，還存在直軸電樞磁動(dòng)勢(shì)。如果電刷位置是從幾何中性線(xiàn)逆電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向移開(kāi)的話(huà)，則直軸電樞磁動(dòng)勢(shì)是去磁的，即與主磁通的方向相反。而當(dāng)氣隙磁通削弱時(shí)，便會(huì)使轉(zhuǎn)速增高。同時(shí)在一定電磁轉(zhuǎn)矩下，因?yàn)?，電樞電流?huì)增加。如果電動(dòng)機(jī)具有起穩(wěn)定作用的串勵(lì)繞組，則可能是串勵(lì)繞組反接，而不是電刷位置不對(duì)，或者兩種原因兼有。28. 試述并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法，并說(shuō)明各種方法的特點(diǎn)。答 并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有以下三種：（1）改變勵(lì)磁電流調(diào)速。這種調(diào)速方法方便，在端電壓一定時(shí)，只要調(diào)節(jié)勵(lì)磁回路中的調(diào)節(jié)電阻便可改變轉(zhuǎn)速。由于通過(guò)調(diào)節(jié)電阻中的勵(lì)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(lì)回路中的調(diào)節(jié)電阻為零時(shí)的轉(zhuǎn)速為最低轉(zhuǎn)速，故只能“調(diào)高”，不能“調(diào)低”。改變勵(lì)磁電流，機(jī)械特性的斜率發(fā)生變化并上下移動(dòng)。為使電機(jī)在調(diào)速過(guò)程中得到充分利用，在不同轉(zhuǎn)速下都能保持額定負(fù)載電流，此法適用于恒功率負(fù)載的調(diào)速。（2）改變電樞端電壓調(diào)速。當(dāng)勵(lì)磁電流不變時(shí)，只要改變電樞端電壓，即可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，提高電樞端電壓，轉(zhuǎn)速升高。改變電樞端電壓，機(jī)械特性上下移動(dòng)，但斜率不變，即其硬度不變。此種調(diào)速方法的最在缺點(diǎn)是需要專(zhuān)用電源。在保持電樞電流為額定值時(shí)，可保持轉(zhuǎn)矩不變，故此法適用于恒轉(zhuǎn)矩的負(fù)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(lì)磁電流一定、接入電樞回路的電阻為零時(shí)，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(jī)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(jí)的，則為有級(jí)調(diào)速，平滑性不高，此法適用于恒轉(zhuǎn)矩的負(fù)載調(diào)速。五、計(jì)算（每題5分，本章計(jì)算不作要求）1. ★★一臺(tái)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，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(yùn)行時(shí)有三對(duì)電刷，忽略電樞反應(yīng)的影響，試分析計(jì)算該電機(jī)可能發(fā)出的最大功率。 答 去掉相鄰的一對(duì)電刷后的電樞后的電樞繞組電路圖如圖23所示。正常運(yùn)行時(shí)圖23電樞電流 支路電流 勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì) 支路電阻 去掉相鄰的一對(duì)電刷后，支路數(shù)由原來(lái)的六條支路變成了四條支路，其中三條是原來(lái)的（圖中2，3，4），另一條則是由原來(lái)的三條支路（圖5，6，1）串聯(lián)組成。當(dāng)使前三條支路中的負(fù)載電流各仍為100A時(shí)，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(guò)原來(lái)的支路電流額定值100A，故電機(jī)的發(fā)熱不會(huì)超過(guò)原來(lái)的數(shù)值。若使后一條支路中的負(fù)載電流達(dá)到100A，則端電壓U將降為而前三條支路中的負(fù)載電流共為即每支路為300A，為原來(lái)額定支路電流的三倍。無(wú)論從發(fā)熱或是從換向來(lái)講都是不允許的。2. 設(shè)一臺(tái)4kW、220V，效率的兩極直流電動(dòng)機(jī)，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(jī)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(dǎo)體數(shù)N以及繞組各節(jié)距。解 （1）額定電流