【正文】 直流電機(jī)中電磁轉(zhuǎn)矩與哪些因素有關(guān)？電磁轉(zhuǎn)矩的性質(zhì)與電機(jī)的運行方式有何關(guān)系？ 答：從電磁轉(zhuǎn)矩公式T=CTΦIa可知，直流電機(jī)中電磁轉(zhuǎn)矩與勵磁If和電樞電流Ia有關(guān)。當(dāng)電機(jī)勵磁If不變，則每個主磁極產(chǎn)生的磁通Φ也不變，電磁轉(zhuǎn)矩T與電樞電流Ia成正比；若電樞電流Ia不變，則電磁轉(zhuǎn)矩T與勵磁If或磁通Φ有關(guān)。勵磁If越大，產(chǎn)生的主磁通Φ越大，電磁轉(zhuǎn)矩T也越大。 直流電機(jī)中電磁轉(zhuǎn)矩的性質(zhì)可分為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和制動轉(zhuǎn)矩兩種。如果電機(jī)作為電動機(jī)運行，直流電動機(jī)將電源提供的電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，因此電磁轉(zhuǎn)矩是驅(qū)動性質(zhì)的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩；如果電機(jī)作為發(fā)電機(jī)運行，直流發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，電磁轉(zhuǎn)矩要與原動機(jī)提供的機(jī)械轉(zhuǎn)矩相平衡，起阻礙電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的作用，因此其電磁轉(zhuǎn)矩為阻礙性質(zhì)的制動轉(zhuǎn)矩。 5直流電機(jī)的電磁功率是指什么？如何說明在直流電動機(jī)中由電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能？ 答：直流電機(jī)是將直流電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的電氣裝置，其電磁功率就是指通過氣隙進(jìn)行轉(zhuǎn)換的功率。從電能的角度看電磁功率為電樞繞組感應(yīng)的電動勢與電樞電流通過的電流的乘積，即為EaIa；從機(jī)械能的角度看電磁功率為電磁轉(zhuǎn)與轉(zhuǎn)子的角速度的乘積，即為TΩ。 當(dāng)直流電動機(jī)接上直流電源后，將有電樞電流流過轉(zhuǎn)子的電樞繞組，根據(jù)電動力定律電樞電流在定子主磁極產(chǎn)生主磁場的作用下將產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩T，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，通過轉(zhuǎn)軸向機(jī)械負(fù)載輸出機(jī)械功率。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動后根據(jù)電磁感應(yīng)定律電樞兩端將感應(yīng)電動勢，從整個電路看，電樞通過電流Ia后，直流電動機(jī)感應(yīng)的電動勢Ea使電源提供的電壓產(chǎn)生壓降，因此，直流電動機(jī)用來進(jìn)行機(jī)電轉(zhuǎn)換的電磁功率為EaIa。而從機(jī)械角度看，轉(zhuǎn)子受到電磁轉(zhuǎn)矩T的驅(qū)動，產(chǎn)生角速度Ω，因此，直流電動機(jī)通過機(jī)電轉(zhuǎn)換得到的電磁功率為TΩ，通過轉(zhuǎn)軸的傳送，就可向機(jī)械負(fù)載輸出機(jī)械功率了。當(dāng)然，電樞繞組通電后，也將消耗部分銅損耗；轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動后，也將產(chǎn)生一定的機(jī)械損耗。因此可以這么說，電源向直流電動機(jī)提供直流電功率UIa，扣除電樞繞組等產(chǎn)生的損耗外，剩下的電功率轉(zhuǎn)換成機(jī)械功率，即電磁功率：EaIa=TΩ，轉(zhuǎn)換成的機(jī)械功率還要克服轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸等消耗的摩擦損耗，然后才從軸上輸出機(jī)械功率P2=T2Ω/這就是直流電動機(jī)中由電能（電功率）轉(zhuǎn)換為機(jī)械能（機(jī)械功率）的過程。 5何謂電樞反應(yīng)？電樞反應(yīng)對氣隙磁場有什么影響？E=CeΦn、T=CTΦIa的計算式中，Φ應(yīng)該是什么磁通？ 答：直流電機(jī)勵磁后，由勵磁磁動勢Ff產(chǎn)生氣隙磁場，電樞繞組內(nèi)通過由電樞電流Ia產(chǎn)生的電樞磁動勢Fa，這個磁動勢對氣隙磁場的影響稱為電樞反應(yīng)。簡單地說，電樞磁場對氣隙磁場的影響就是電樞反應(yīng)。 由于電樞磁場總是和主極磁場正交如下圖a)所示，電樞反應(yīng)將使氣隙磁場波形畸變。對于直流發(fā)電機(jī)，電樞磁場與主極磁場的波形如下圖的c)、d)和e)所示。若不考慮磁路飽和，電樞反應(yīng)使氣隙磁場波形畸變的同時，將使物理中性線偏離幾何物理中性線（兩者不再重合）。若考慮磁路的飽和，則發(fā)電機(jī)的后極尖（電動機(jī)的前極尖）增磁量就小于發(fā)電機(jī)的前極尖（電動機(jī)的后極尖）的去磁量，因此，氣隙每極產(chǎn)生的總磁通減小，即呈去磁性質(zhì)。因此，簡單地說，電樞反應(yīng)對氣隙磁場的影響主要有：①使物理中性線偏離幾何物理中性線；②使氣隙總磁通減小。物理中性線偏離幾何物理中性線將影響直流電機(jī)的換向（使換向性能變壞），氣隙總磁通減小則發(fā)電機(jī)的端電壓減小，電動機(jī)的電樞電流增大。 在E=CeΦn、T=CTΦIa的計算式中，Φ指的是是直流電機(jī)氣隙每極產(chǎn)生的總磁通。不考慮磁路飽和時，這個磁通就是勵磁繞組產(chǎn)生的每極主磁通，考慮飽和時，則這個磁通小于勵磁繞組產(chǎn)生的每極主磁通。 5試述發(fā)電機(jī)的空載特性曲線，它與磁極的磁化有何區(qū)別？又有何聯(lián)系？ 答：直流電機(jī)磁路的磁化曲線是指電機(jī)主磁通與勵磁磁動勢的關(guān)系曲線Φ0=f(Ff)，電機(jī)的空載特性曲線是指電機(jī)在保持額定轉(zhuǎn)速不變，空載電壓與勵磁電流的關(guān)系曲線U0=f(If)。由于U0=E=CeΦ0n∝Φ0，F(xiàn)f=2NfIN∝If，因此，空載特性曲線的實質(zhì)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(biāo)量綱，兩條曲線可以完全重合。它們的區(qū)別主要表現(xiàn)在具體所表示的含義上，磁化曲線的是電機(jī)磁路的磁性能，空載特性曲線則主要表示直流電機(jī)端電壓調(diào)節(jié)的性能等。 5何謂自勵起壓？直流發(fā)電機(jī)自勵起壓的條件是什么？ 答：自勵起壓是指，自勵發(fā)電機(jī)在沒有外加勵磁電源的情況下，原動機(jī)的拖動電樞轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，電樞繞組自動建立起電壓。直流發(fā)電機(jī)自勵起壓的條件是：①發(fā)電機(jī)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?。?5直流電機(jī)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(guān)系如何？ 答：直流電機(jī)的勵磁方式一般有四種：他勵、并勵、串勵和復(fù)勵，如右圖所示。其中，復(fù)勵還可根據(jù)串勵繞組的位置不同分為短復(fù)勵和長復(fù)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(guān)系； 并勵：對于直流電動機(jī)，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(jī)，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(fù)勵：對于直流電動機(jī)，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(jī)，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(fù)勵：對于直流電動機(jī)，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(jī)，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(jī)的勵磁方式一般采用何種方式？ 答：船用直流發(fā)電機(jī)的勵磁方式常采用復(fù)勵方式，即可采用短復(fù)勵接線，也可采用長復(fù)勵接線。作為船舶主電源的直流發(fā)電機(jī)一般為平復(fù)勵發(fā)電機(jī)。作為交流船上使用變流機(jī)組的直流發(fā)電機(jī)，一般要求具有軟的或陡降的外特性，則應(yīng)該采用差復(fù)勵直流發(fā)電機(jī)（如起貨機(jī)、舵機(jī)等使用的變流機(jī)組及船用直流電焊發(fā)電機(jī)）。 5某直流電動機(jī)銘牌的參數(shù)為：UN=220V, nN=1000r/min ,IN=40A, 電樞電路電阻Ra=。若電樞回路不串聯(lián)起動電阻在額定電壓下直接起動，則起動電流為多少？ 解：設(shè)，該直流電動機(jī)為并勵直流電動機(jī)。若電樞回路不串聯(lián)起動電阻，在額定電壓下直接起動的電流為： Ist=UN/Ra=220/=440(A) 答：若電樞回路不串聯(lián)起動電阻在額定電壓下直接起動，則起動電流為440A。 51一臺并勵直流電動機(jī)，在額定電壓UN=220V，額定電流IN=80A的情況下運行，電樞繞組電阻Ra=，電刷接觸壓降2ΔUS=2V，勵磁繞組電阻=，額定負(fù)載時的效率ηN=85%，求： (1) 額定輸入功率P1N； (2) 額定輸出功率P2； (3) 總損耗ΣP； (4) 勵磁回路銅耗PCuf； (5) 電樞回路銅耗PCua； (6) 電刷接觸損耗PS； (7) 附加損耗PΔ（設(shè)PΔ=1%PN）； (8) 機(jī)械損耗和鐵耗之和PΩ+PFe。 解： ⑴額定輸入功率P1N： P1N=UNIN=22080=(kW) ⑵額定輸出功率P2： P2=ηNP1N==(kW) ⑶總損耗ΣP： ΣP= P1NP2==(kW) ⑷勵磁回路銅耗PCuf： PC u f =UN2/Rf=2202/=(W) ⑸電樞回路銅耗PCua： PC u a =I a N2R a =(I NUN/Rf)2=(W) ⑹電刷接觸損耗PS： PS =2ΔUSI a N=2ΔUS(I NUN/Rf)=2(40220/)=76(W) ⑺附加損耗PΔ； PΔ=1%PN=14960=(W) ⑻機(jī)械損耗和鐵耗之和PΩ+PF e； PΩ+PF e=ΣPPC u f PC u aPSPΔ==(kW) 答：⑴；⑵；⑶；⑷；⑸；⑹電刷接觸損耗76W；⑺；⑻機(jī)械損耗和鐵耗之和PΩ+PF e約為1832W。 6轉(zhuǎn)子不動時，異步測速發(fā)電機(jī)為何沒有電壓輸出？轉(zhuǎn)動時，為何輸出電壓值與轉(zhuǎn)速成正比，但頻率卻與轉(zhuǎn)速無關(guān)？ 答：當(dāng)異步測速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子不動時，勵磁繞組在其軸線方向上產(chǎn)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(yīng)電勢，也就無電壓輸出。轉(zhuǎn)動時測速發(fā)電機(jī)（杯形）轉(zhuǎn)子切割勵磁繞組產(chǎn)生的脈振磁通，將在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中感應(yīng)電勢、產(chǎn)生電流；此電流所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子磁通與輸出繞組軸線方向基本一致，輸出繞組與轉(zhuǎn)子這部分導(dǎo)體的關(guān)系就如變壓器原副繞組的關(guān)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(zhuǎn)子導(dǎo)體感應(yīng)電勢的大小與勵磁磁通和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)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(jī)感應(yīng)的電勢為交變電勢，電勢的大小正比于轉(zhuǎn)速，交變電勢的頻率為勵磁電源的頻率，與轉(zhuǎn)速無關(guān)。 6改變交流伺服電動機(jī)轉(zhuǎn)向的方法有哪些？ 答：要改變交流伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)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(diào)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(diào)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(xiàn)。 6當(dāng)直流伺服電動機(jī)電樞電壓，勵磁電壓不變時，如將負(fù)載轉(zhuǎn)矩減少，此時電動機(jī)的電樞電流，電磁轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速將怎樣變化？ 答：①根據(jù)如右圖所示的直流伺服電動機(jī)機(jī)械特性曲線可知，電動機(jī)電樞電壓不變時，負(fù)載轉(zhuǎn)矩減小，轉(zhuǎn)速將升高。②根據(jù)直流電機(jī)感應(yīng)電勢公式E=CeΦn可知，轉(zhuǎn)速升高則感應(yīng)電勢增大，再根據(jù)直流電機(jī)電樞電路電壓平衡方程式Ia=(UE)/Ra，電壓不變感應(yīng)電勢升高，則電樞電流將減小Ia。③根據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩公式T=CTΦIa可知，電樞電流減小，電磁轉(zhuǎn)矩也減小。因此，當(dāng)直流伺服電動機(jī)電樞電壓，勵磁電壓不變時，如將負(fù)載轉(zhuǎn)矩減少，此時電動機(jī)的電樞電流將減小、轉(zhuǎn)速將升高、電磁轉(zhuǎn)矩也將減小。一直到電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩平衡，直流伺服電動機(jī)轉(zhuǎn)速停止升高，電流停止減小，直流伺服電動機(jī)穩(wěn)定運行。 【簡單回答】：當(dāng)直流伺服電動機(jī)的勵磁電壓U1 和控制電壓（電樞電壓）U2 不變時，如將負(fù)載轉(zhuǎn)矩減小，則電樞電流I2和電磁轉(zhuǎn)矩T都將隨之減小，轉(zhuǎn)速n將隨之增大。這是因為負(fù)載轉(zhuǎn)矩T2減小，T＞T2，轉(zhuǎn)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(jìn)電動機(jī)的步距角？什么是單三拍、六拍和雙三拍？ 答：步進(jìn)電動機(jī)每次通電工作時，其轉(zhuǎn)子都將相應(yīng)轉(zhuǎn)動一個角度，這一過程稱為一步。工作時每一步，步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度稱為步進(jìn)電動機(jī)的步距角。步進(jìn)電動機(jī)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(jìn)電動機(jī)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(jī)的轉(zhuǎn)子靜止時有無電壓輸出？轉(zhuǎn)動時為何輸出電壓與轉(zhuǎn)速成正比，但頻率卻與轉(zhuǎn)速無關(guān)？ 答：當(dāng)交流測速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子靜止時，勵磁繞組在其軸線方向上產(chǎn)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(yīng)電勢，也就無電壓輸出。轉(zhuǎn)動時測速發(fā)電機(jī)（杯形）轉(zhuǎn)子切割勵磁繞組產(chǎn)生的脈振磁通，將在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中感應(yīng)電勢、產(chǎn)生電流；此電流所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子磁通與輸出繞組基本一致，輸出繞組與轉(zhuǎn)子這部分導(dǎo)體的關(guān)系就如變壓器原副繞組的關(guān)系一樣，因而輸出繞組將有電壓輸出。由于切割勵磁的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體感應(yīng)的電勢大小與勵磁磁通和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)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(yīng)的電勢為交變電勢，大小正比于轉(zhuǎn)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(yīng)電勢（按變壓器原理）成正比。于是，結(jié)論為：輸出電壓幅值與轉(zhuǎn)速成正比，電壓的頻率為勵磁電源頻率與轉(zhuǎn)速無關(guān)。 【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(jī)主要采用異步測速發(fā)電機(jī)，而其它類型書上又沒講，因此只能以異步測速發(fā)電機(jī)來回答。 6如何控制步進(jìn)電動機(jī)輸出的角位移（或線位移量）與轉(zhuǎn)速（或線速度）？步進(jìn)電動機(jī)有哪些可貴的特點？ 答：步進(jìn)電動機(jī)是一種利用電磁鐵的作用原理將電脈沖轉(zhuǎn)換為線位移或角位移的電機(jī)。按照一定的規(guī)律，給步進(jìn)電動機(jī)定子多相磁極繞組輪流通入電脈沖，就能控制其轉(zhuǎn)子的位置變化，即使其轉(zhuǎn)子按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)動或產(chǎn)生一定的角位移。輪流通電的順序決定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向，輪流通電的頻率決定轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。 步進(jìn)電動機(jī)的可貴特點主要有：結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、精確度高、起動靈敏、停車準(zhǔn)確，轉(zhuǎn)速與電壓、負(fù)載、溫度等因素?zé)o關(guān)，可通過改變脈沖頻率進(jìn)行無級調(diào)速，調(diào)速范圍很寬等。 6將無刷直流電動機(jī)與永磁式同步電動機(jī)及直流電動機(jī)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(jī)與永磁式同步電動機(jī)比較，主要相同點是：①它們的結(jié)構(gòu)上，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子磁極產(chǎn)生的相互吸力使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的；③它們的轉(zhuǎn)向都是可以改變的。主要不同點是：①無刷直流電動機(jī)定子電樞繞組通入的是經(jīng)過控制的脈沖電流，而永磁式同步電動機(jī)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(jī)具有直接起動的能力，而永磁式同步電動機(jī)則無直接起動的能力；③無刷直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速由其結(jié)構(gòu)（定子的相數(shù)和齒數(shù)等）決定，一般較難進(jìn)行速度調(diào)節(jié)，而改變通入同步電動機(jī)電樞繞組電流的頻率，就可方便地對其進(jìn)行速度調(diào)節(jié)。 無刷直流電動機(jī)與直流電動機(jī)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(dá)到很高的轉(zhuǎn)速（與普通工頻交流電動機(jī)比較）。主要不同點是：①無刷直流電動機(jī)的電樞通常在定子，而普通直流電動機(jī)通常在轉(zhuǎn)子；②無刷直流電動機(jī)采用位置傳感器控制電樞繞