【文章內容簡介】 的；換向極則用于改善換向，減少因電磁原因而引起的電刷火花；機座和端蓋是直流電機的固定支撐和防護部件，同時機座還是磁路的一部分。電刷裝置是定子上的一個主要部件，其主要作用是將直流電機電樞繞組與外部電路連接起來。 轉子的電樞鐵心與主磁極鐵心、機座等組成直流電機的磁路，且用于嵌放電樞繞組；電樞繞組的作用是用以感應電動勢和通過電流，它是實現機電能量轉換的重要部件；換向器是直流電機的一個典型部件，與電刷裝置配合起“機械整流器”的作用，可將電樞繞組中的交流電量（感應電動勢、電流）變換為電刷兩端的直流電量（電壓、電流），或者將電刷兩端的直流電量變換為電樞繞組中的交流電量。轉子的轉軸是支撐整個轉子的部件，風扇則起通風散熱的作用。 5直流電機中感應電勢與哪些因素有關？感應電勢的性質與電機的運行方式有何關系？其方向如何判斷？ 答：由公式Ea=CeΦn可知，對已制成的直流電機，電樞電動勢正比于每個極面下的磁通量Φ及電機的轉速n。如果每個極面下的磁通量一定，則Ea∝n，故轉速的快慢會影響電樞兩端電動勢大??；如果轉速一定，則Ea∝Φ∝If。也就是說，調節(jié)勵磁電流If，可改變每個主磁極產生的磁通Φ，從而可調節(jié)電樞電動勢Ea的大小。 直流電機感應電勢的性質有“正電勢”和反電勢之分。所謂“正電勢”，就是電源的電動勢，是表現將其它能量轉換為電能具體的物理量。而反電勢則是阻礙電流通過、與電源電壓相平衡的電動勢。感應電勢的性質與電機的運行方式直接相關：對于直流發(fā)電機，軸上輸入的機械能轉換成電能后，在電樞繞組中就感應出電動勢，當與負載連接，就可向外部電路提供電能，因此直流發(fā)電機電樞繞組的電動勢是“正電勢”，是電源的電動勢。對于直流電動機，轉子轉動后也將在電樞繞組中感應電動勢，它是消耗電能用于將電能轉換成機械能的，它具有阻礙電流通過的特征，與電樞電流方向相反，因此直流電動機電樞繞組的電動勢是反電勢，是與電源電壓相平衡的電動勢。 要判斷直流電機感應電勢的性質，可以根據感應電勢與電樞電流的方向進行判斷：直流發(fā)電機，感應電勢與電樞電流方向相同；直流電動機，感應電勢與電樞電流方向相反。 5直流電機中電磁轉矩與哪些因素有關？電磁轉矩的性質與電機的運行方式有何關系？ 答：從電磁轉矩公式T=CTΦIa可知，直流電機中電磁轉矩與勵磁If和電樞電流Ia有關。當電機勵磁If不變，則每個主磁極產生的磁通Φ也不變，電磁轉矩T與電樞電流Ia成正比；若電樞電流Ia不變，則電磁轉矩T與勵磁If或磁通Φ有關。勵磁If越大，產生的主磁通Φ越大，電磁轉矩T也越大。 直流電機中電磁轉矩的性質可分為驅動轉矩和制動轉矩兩種。如果電機作為電動機運行，直流電動機將電源提供的電能轉換為機械能，因此電磁轉矩是驅動性質的驅動轉矩；如果電機作為發(fā)電機運行，直流發(fā)電機將機械能轉換成電能，電磁轉矩要與原動機提供的機械轉矩相平衡，起阻礙電機轉子轉動的作用，因此其電磁轉矩為阻礙性質的制動轉矩。 5直流電機的電磁功率是指什么？如何說明在直流電動機中由電能轉換為機械能？ 答：直流電機是將直流電能和機械能相互轉換的電氣裝置，其電磁功率就是指通過氣隙進行轉換的功率。從電能的角度看電磁功率為電樞繞組感應的電動勢與電樞電流通過的電流的乘積，即為EaIa；從機械能的角度看電磁功率為電磁轉與轉子的角速度的乘積，即為TΩ。 當直流電動機接上直流電源后，將有電樞電流流過轉子的電樞繞組，根據電動力定律電樞電流在定子主磁極產生主磁場的作用下將產生電磁轉矩T，使轉子轉動，通過轉軸向機械負載輸出機械功率。轉子轉動后根據電磁感應定律電樞兩端將感應電動勢，從整個電路看，電樞通過電流Ia后，直流電動機感應的電動勢Ea使電源提供的電壓產生壓降，因此，直流電動機用來進行機電轉換的電磁功率為EaIa。而從機械角度看，轉子受到電磁轉矩T的驅動，產生角速度Ω，因此，直流電動機通過機電轉換得到的電磁功率為TΩ，通過轉軸的傳送，就可向機械負載輸出機械功率了。當然，電樞繞組通電后，也將消耗部分銅損耗；轉子轉動后，也將產生一定的機械損耗。因此可以這么說，電源向直流電動機提供直流電功率UIa，扣除電樞繞組等產生的損耗外，剩下的電功率轉換成機械功率，即電磁功率：EaIa=TΩ，轉換成的機械功率還要克服轉子、轉軸等消耗的摩擦損耗，然后才從軸上輸出機械功率P2=T2Ω/這就是直流電動機中由電能（電功率）轉換為機械能（機械功率）的過程。 5試述發(fā)電機的空載特性曲線，它與磁極的磁化有何區(qū)別？又有何聯系？ 答：直流電機磁路的磁化曲線是指電機主磁通與勵磁磁動勢的關系曲線Φ0=f(Ff)，電機的空載特性曲線是指電機在保持額定轉速不變，空載電壓與勵磁電流的關系曲線U0=f(If)。由于U0=E=CeΦ0n∝Φ0，Ff=2NfIN∝If，因此，空載特性曲線的實質就是磁路的磁化曲線。即，兩者的形狀相似，只要選擇合適的坐標量綱，兩條曲線可以完全重合。它們的區(qū)別主要表現在具體所表示的含義上，磁化曲線的是電機磁路的磁性能，空載特性曲線則主要表示直流電機端電壓調節(jié)的性能等。 5何謂自勵起壓？直流發(fā)電機自勵起壓的條件是什么？ 答：自勵起壓是指，自勵發(fā)電機在沒有外加勵磁電源的情況下，原動機的拖動電樞轉子轉動，電樞繞組自動建立起電壓。直流發(fā)電機自勵起壓的條件是：①發(fā)電機要有剩磁；②勵磁電流磁場與剩磁場方向相同（或者說，電樞繞組與勵磁繞組接線正確）；③勵磁電路的電阻要小于建壓臨界電阻（或者說，勵磁電路的電阻足夠小）。 5直流電機在各種不同勵磁方式下，外部電流I、電樞電流Ia以及勵磁電流If三者之間的關系如何？ 答：直流電機的勵磁方式一般有四種：他勵、并勵、串勵和復勵，如右圖所示。其中，復勵還可根據串勵繞組的位置不同分為短復勵和長復勵。 他勵：I=Ia，If由獨立電源提供，與外部電流I、電樞電流Ia沒有任何關系； 并勵：對于直流電動機，I=Ia+If，外部電流I是電樞電流Ia與勵磁電流If之和。對于直流發(fā)電機，I=IaIf，外部電流I是電樞電流Ia與勵磁電流If之差； 串勵：I=If=Ia；外部電流I、電樞電流Ia以及勵磁電流If完全相等； 短復勵：對于直流電動機，Is=I=Ia+If，串勵電流Is等于外部電流I是電樞電流Ia與并勵電流If之和。對于直流發(fā)電機，Is=I=IaIf，串勵電流Is等于外部電流I是電樞電流Ia與并勵電流If之差； 長復勵：對于直流電動機，Is=Ia=IIf，串勵電流Is等于電樞電流Ia是外部電流I與并勵電流If之差。對于直流發(fā)電機，Is=I=IaIf，串勵電流Is等于電樞電流Ia是外部電流I與并磁電流If之和。 5船用直流發(fā)電機的勵磁方式一般采用何種方式？ 答：船用直流發(fā)電機的勵磁方式常采用復勵方式，即可采用短復勵接線，也可采用長復勵接線。作為船舶主電源的直流發(fā)電機一般為平復勵發(fā)電機。作為交流船上使用變流機組的直流發(fā)電機，一般要求具有軟的或陡降的外特性，則應該采用差復勵直流發(fā)電機（如起貨機、舵機等使用的變流機組及船用直流電焊發(fā)電機）。 6轉子不動時，異步測速發(fā)電機為何沒有電壓輸出？轉動時，為何輸出電壓值與轉速成正比，但頻率卻與轉速無關？ 答：當異步測速發(fā)電機的轉子不動時，勵磁繞組在其軸線方向上產生的脈振磁通與輸出繞組的軸線方向垂直，因而不能在輸出繞組中感應電勢，也就無電壓輸出。轉動時測速發(fā)電機（杯形）轉子切割勵磁繞組產生的脈振磁通，將在轉子導體中感應電勢、產生電流；此電流所產生的轉子磁通與輸出繞組軸線方向基本一致，輸出繞組與轉子這部分導體的關系就如變壓器原副繞組的關系一樣，因而輸出繞組將有電壓輸出。 由于切割勵磁磁通的轉子導體感應電勢的大小與勵磁磁通和轉子轉速成正比，勵磁磁通是脈振磁通（幅值不變，頻率為勵磁電源頻率），所以異步測速發(fā)電機感應的電勢為交變電勢，電勢的大小正比于轉速，交變電勢的頻率為勵磁電源的頻率，與轉速無關。 6改變交流伺服電動機轉向的方法有哪些？ 答：要改變交流伺服電動機的轉動方向，可單獨改變它的勵磁繞組的接線（即，將其兩根引線脫開對調一下再接上）；或可單獨改變它的控制繞組的接線（即，將其兩根引線脫開對調一下再接上）。也可不改變接線，僅通過控制裝置，單使控制電壓相位變反來實現。 6當直流伺服電動機電樞電壓，勵磁電壓不變時，如將負載轉矩減少，此時電動機的電樞電流，電磁轉矩、轉速將怎樣變化？ 答：①根據如右圖所示的直流伺服電動機機械特性曲線可知，電動機電樞電壓不變時，負載轉矩減小，轉速將升高。②根據直流電機感應電勢公式E=CeΦn可知，轉速升高則感應電勢增大，再根據直流電機電樞電路電壓平衡方程式Ia=(UE)/Ra，電壓不變感應電勢升高，則電樞電流將減小Ia。③根據電磁轉矩公式T=CTΦIa可知，電樞電流減小，電磁轉矩也減小。因此，當直流伺服電動機電樞電壓，勵磁電壓不變時，如將負載轉矩減少，此時電動機的電樞電流將減小、轉速將升高、電磁轉矩也將減小。一直到電磁轉矩與負載轉矩平衡，直流伺服電動機轉速停止升高，電流停止減小，直流伺服電動機穩(wěn)定運行。 【簡單回答】：當直流伺服電動機的勵磁電壓U1 和控制電壓（電樞電壓）U2 不變時，如將負載轉矩減小，則電樞電流I2和電磁轉矩T都將隨之減小，轉速n將隨之增大。這是因為負載轉矩T2減小，T＞T2，轉速n將增大，電樞電勢E隨之增大，而電壓不變，I2減小，T也減小。 6什么是步進電動機的步距角？什么是單三拍、六拍和雙三拍？ 答：步進電動機每次通電工作時，其轉子都將相應轉動一個角度，這一過程稱為一步。工作時每一步，步進電動機轉子轉過的角度稱為步進電動機的步距角。步進電動機從一相繞組通電換接到另一相繞組通電稱為“一拍”，每次只有一個繞組通電用“單拍”以示區(qū)別于每次有兩個繞組通電的則稱為“雙拍”。所謂“單三拍”通電方式是指：步進電動機每次只有一個繞組通電，且完成一個輪流通電的周期需要三拍的工作方式。 6交流測速發(fā)電機的轉子靜止時有無電壓輸出？轉動時為何輸出電壓與轉速成正比，但頻率卻與轉速無關？ 答：當交流測速發(fā)電機的轉子靜止時，勵磁繞組在其軸線方向上產生的脈振磁通與輸出繞組的軸線垂直，因而不能在輸出繞組中感應電勢，也就無電壓輸出。轉動時測速發(fā)電機（杯形）轉子切割勵磁繞組產生的脈振磁通，將在轉子導體中感應電勢、產生電流；此電流所產生的轉子磁通與輸出繞組基本一致，輸出繞組與轉子這部分導體的關系就如變壓器原副繞組的關系一樣，因而輸出繞組將有電壓輸出。由于切割勵磁的轉子導體感應的電勢大小與勵磁磁通和轉子轉速成正比，勵磁磁通是脈振磁通（幅值不變，頻率為勵磁電源頻率），所以感應的電勢為交變電勢，大小正比于轉速，交變頻率為勵磁電源頻率。再者，輸出繞組的輸出電壓與此感應電勢（按變壓器原理）成正比。于是，結論為：輸出電壓幅值與轉速成正比，電壓的頻率為勵磁電源頻率與轉速無關。 【注】：此題與61的回答基本一樣，因為此題所問的問題也基本一樣 —— 交流測速發(fā)電機主要采用異步測速發(fā)電機，而其它類型書上又沒講，因此只能以異步測速發(fā)電機來回答。 6如何控制步進電動機輸出的角位移（或線位移量）與轉速（或線速度）？步進電動機有哪些可貴的特點？ 答：步進電動機是一種利用電磁鐵的作用原理將電脈沖轉換為線位移或角位移的電機。按照一定的規(guī)律，給步進電動機定子多相磁極繞組輪流通入電脈沖，就能控制其轉子的位置變化，即使其轉子按照一定的規(guī)律轉動或產生一定的角位移。輪流通電的順序決定轉子轉向，輪流通電的頻率決定轉子的轉速。 步進電動機的可貴特點主要有：結構簡單、維護方便、精確度高、起動靈敏、停車準確，轉速與電壓、負載、溫度等因素無關，可通過改變脈沖頻率進行無級調速，調速范圍很寬等。 6將無刷直流電動機與永磁式同步電動機及直流電動機作比較，它們之間有哪些相同和不相同點？ 答：無刷直流電動機與永磁式同步電動機比較，主要相同點是：①它們的結構上，轉子都是采用永磁材料制成的磁極，定子都是多相電樞繞組；②它們的工作原理都是利用定、轉子磁極產生的相互吸力使轉子轉動的；③它們的轉向都是可以改變的。主要不同點是：①無刷直流電動機定子電樞繞組通入的是經過控制的脈沖電流，而永磁式同步電動機定子電樞繞組通入的則是多相對稱交流電流；②無刷直流電動機具有直接起動的能力，而永磁式同步電動機則無直接起動的能力；③無刷直流電動機的轉速由其結構（定子的相數和齒數等）決定，一般較難進行速度調節(jié)，而改變通入同步電動機電樞繞組電流的頻率，就可方便地對其進行速度調節(jié)。 無刷直流電動機與直流電動機作比較，主要相同點是：①它們的電樞電源都是直流電源；②它們的電樞繞組流過的電流都是交流電流；③它們都可以達到很高的轉速（與普通工頻交流電動機比較）。主要不同點是：①無刷直流電動機的電樞通常在定子，而普通直流電動機通常在轉子；②無刷直流電動機采用位置傳感器控制電樞繞組的換向，而普通直流電動機則通過換向器與電刷配合進行換向；③無刷直流電動機的容量通常較小（毫瓦級到千瓦級），而普通直流電動機的容量可以很大（毫瓦級到幾十上百兆瓦）。 6無刷電機中的位置傳感器起什么作用？ 答：轉子位置傳感器是一種無機械接觸的檢測裝置，其作用是檢測轉子磁場相對于定子繞組的位置。進而根據檢測到的位置信號控制電子換向電路的導通或者截止，以此代替有刷電機的電刷和換向器。 7電力拖動系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性是指什么？而拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件又是什么？ 答：對于一個電力拖動系統(tǒng)，當T=TL時，拖動系統(tǒng)處于穩(wěn)定運行狀態(tài)。當系統(tǒng)由于受到外界干擾時，系統(tǒng)轉速發(fā)生變化而離開原來平衡狀態(tài)；一旦干擾消失，系統(tǒng)能夠自動回復到原來的工作點上，這樣一種性質稱為電力拖動系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 穩(wěn)定性的判別：系統(tǒng)在電動機機械特性曲線和負載特性曲線的交點能夠保持恒速運行（即T=TL）；如果在交點所對應的轉速之上有T＜TL，而在交點所對應的轉速之下T＞TL，那么系統(tǒng)就具有恢復穩(wěn)定工作的能力，滿足穩(wěn)定運行的條件。用數學式表達為：T=TL，且在T=TL處，滿足dT/dn＜dTL/dn。簡單地說，穩(wěn)定性的判別為：①電機和負載機械特性曲線有交點，②在交點附