【正文】 27. 一臺(tái)直流發(fā)電機(jī)， 2P＝ 4， a＝ 1， S＝ 21， 每元件匝數(shù) Wy ＝ 3，當(dāng) 0Φ ＝ ， n＝ 1500r/min 時(shí)，試求正，負(fù)電刷間得電壓。 解：對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)， ? NNNN IUP ??? 故該電機(jī)的額定電流 )(385% 75 000 AU PI NN NN ????? ? 25. 試計(jì)算下列各繞組的節(jié)距 y1 ， y2 ， y 和 yK ，并求并聯(lián)支路對(duì)數(shù)。（不計(jì)飽和） 21. ★ 一臺(tái)并勵(lì)發(fā)電機(jī)， PN＝ 6kw， UN＝ 230V， n＝ 1450r/m，電樞回路電阻 0 ??，勵(lì)磁回路電阻 Rf750 ＝ 177 歐，額定負(fù)載時(shí)的附加損耗 60??P w，鐵耗 ? w，機(jī)械損耗 ??P w，求額定負(fù)載下的輸入功率、電磁功率、電磁轉(zhuǎn)矩及效率。39。 ??????? ? 19. 一臺(tái)直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)，額定負(fù)載運(yùn)行， UN＝ 220V， n＝ 900r/m， IN＝ ，電樞回路電阻 ra= 歐，欲在負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變條件下，把轉(zhuǎn)速降到 700r/m，需串入多大電阻？ 解：串勵(lì)且 Tem 不變，側(cè) Ia 前后不變， ? 不變。 / 39。 ????? ICT aMem ? Ｎ 39。a 20? ， 39。 ???????? mrEEnn aaNN / 039。 解（ 1） 30002 601700 0 ?? ???? ?NNN PT NIIWF ffNfaqd ?? )/(227)(880 PAT???? 15. ★★ 一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)，電樞電流為 ， 2P＝ 4，單波 S＝ 27，每元件匝數(shù) Wy＝ 3，每極磁通量等于 ，問(wèn)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩為多少？若同樣元件數(shù)，繞組改為單迭，極數(shù)于勵(lì)磁不變，電磁轉(zhuǎn)矩又為多少？ 解：?jiǎn)尾ǎ? )2327(22 ?????? ?? aPZCM ????? ICT aMem ? （ N在差復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)工作時(shí) AARUI ff ??? aaaffff e f FiNINNI ???? 求得 AAI f e f ?????? 按NffE nI IC )5( 500??? ，在 AI fef ? 時(shí) )( )5( 500 ??? ??????f e ff e fE I IC min/1032min/ rrC RIUn E aa ??????? 13. ★ 某串勵(lì)電動(dòng)機(jī)， kWPN ? ， VUN 220? ， AIN ? ， min/585rnN ，?? （包括電刷接觸電阻）。試求： （ 1）此時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為多少（假定磁路不飽和）？ （ 2）發(fā)電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩為多少？ （ 3）電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩為多少？ 解 （ 1）作發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，額定電流 AAUPI NNN 202130 1046 3 ???? 勵(lì)磁電流 AARUI fNfF ??? 額定電樞電流 AAIII fFNaN 0 7) 0 0( ????? NbaaNNFE n UrIUC ????? 2 ????? 今作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行 AARUI fNfD ??? ?????? FEfFfDDE CIIC 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 DEbaNaN C UIrUn ? ???? 2 m i n/ i n/ rr ????? (2) 發(fā)電機(jī)額定電磁轉(zhuǎn)矩 aNFEaNFTe m F ICICT ???? mNmN ?????? （ 3）電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩 aNDEaNDTe m D ICICT ???? mNmN ?????? 11. ★★ 一臺(tái)并勵(lì)直流電發(fā)電機(jī)，額定功率 ，額定電壓 230V，每極勵(lì)磁繞組匝數(shù)為500 匝，已知在額定轉(zhuǎn)速下空載時(shí)產(chǎn)生額 定電壓的勵(lì)磁電流為 ，而在額定負(fù)載時(shí)產(chǎn)生額定電壓的勵(lì)磁電流需 ，今欲將該電機(jī)改為差復(fù)勵(lì)直流發(fā)電機(jī)，問(wèn)每極應(yīng)加入多少匝串勵(lì)繞組？ 解 額定電流 AAUPI NNN 20230 3 ???? 設(shè)每極串勵(lì)繞組匝數(shù)為 sN ，依題意為差復(fù)勵(lì) fffNfNs NIIIIN )( 00 ??? 極匝 / )()(00 ??????? ffNffNs NII IIN 極匝 /10? 12. ★★ 設(shè)有一臺(tái)差復(fù)勵(lì)直流發(fā)電機(jī)，空載和滿載電壓均為 230V，額定轉(zhuǎn)速min/1000 rnN ? ，其空載特性可用式ffIIE ??5500 表示，并勵(lì)繞組 1000 匝，串勵(lì)繞組10 匝，電樞回路總電阻 ?? （包括電刷接觸電阻），滿載時(shí)電樞電流 50A，電刷處在幾何中性線上。39。 解 額定電流 AAUPI NNN 1035 3 ???? 額定勵(lì)磁電流 AARUI fNfN ??? 額定電樞電流 AAIII fNNaN 3 1 0) 0 4( ????? 額定電樞電動(dòng)勢(shì) baaNNN UrIUE ???? 2 VV )( ????? 電磁功率 kWWIEP aNNem ???? 電磁轉(zhuǎn)矩 mNmNIEPT aNNemem ?????? 6014502 ? 9. ★ 一臺(tái)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，額定數(shù)據(jù)為： VUN 110? ， AIN 28? ， min/1500 rnN ? ，電樞回路總電阻 ?? ，勵(lì)磁電路總電阻 ??110fR 。 解 （ 1）線負(fù) 荷 mAmADNiA aa /6366/ ???? ?? 極距 mmApD a ???? ??? 電刷移動(dòng)的弧長(zhǎng) mmDb a 000 ????? ???? 每極交軸電樞磁動(dòng)勢(shì)為 )2( ?? bAFaq ?? 極極 /1634/)( AA ???? 每極直軸電樞磁動(dòng)勢(shì)為 極極 /???? ? 每對(duì)極的交、直軸電樞磁動(dòng)勢(shì)分別為 21634? A/對(duì)極 =3268A/對(duì)極和 ? 2A/對(duì)極 =對(duì)極。 電樞繞組為單疊繞組時(shí)， 422 ?? pa ，每條支路串聯(lián)的元件數(shù)為 120/4=30。 解 額定電流 AAUPI NNN 1082 3 ???? 他勵(lì)電機(jī)，額定電樞電流 AII NaN ?? 依題意有 NE UnCE ??? ???? nUC NE ?????? ?? ET CC 電磁轉(zhuǎn)矩 mNmNICT aNTe ??????? 0 5 62 6 4 6. ★★ 一臺(tái)直流電機(jī)， 42 ?p ， S=120，每元件電阻為 ? ，當(dāng)轉(zhuǎn)速 n=1000r/min 時(shí)，每元件的平均電動(dòng)勢(shì)為 10V。試計(jì)算： （ 1）發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)； （ 2）當(dāng)轉(zhuǎn)速 n=900r/min，但磁通不變時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)； （ 3）當(dāng)磁通 Φ =， n=900r/min時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 （ 2）電刷順電樞旋轉(zhuǎn)方向移動(dòng)時(shí)， adF 和 aqF 各起什么作用。試求： （ 1）電機(jī)的額定電流； （ 2）電樞繞組數(shù)據(jù)：虛槽數(shù) iZ ，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。 ??? aN IUP 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。 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。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”。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。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)。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。因此，并勵(lì)電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中應(yīng)絕對(duì)避免勵(lì)磁回路斷線。但在這種情況下，電樞電流仍然是遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過(guò)了額定電流值。由aa REUI ?? 可知， aI 將急劇增加到最大值，當(dāng)aI 增加的比率大于磁通下降的比率時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩也迅速增加，負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變時(shí)，由于電磁轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速明顯提高。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。 答 如果直流電動(dòng)機(jī)的電刷不在幾何中性線上，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)。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。故 n 必然下降， aI 下降。 fI 減半，則 ? 減半， )( aaRIU? 較?EC 減小的多，故 n 下降。 （ 3） fI 加倍，則 ? 加倍。 答 （ 1）因?yàn)榇怕凡伙柡颓覄?lì)磁電流 fI 不變，因此主磁通 ? 不變。企圖在電樞回路串電阻來(lái)限制電樞電流是不行的。因此電樞回路串電阻后，電機(jī)的轉(zhuǎn)速下降，電樞電流不變，輸入功率不變，輸出功率減少，鐵耗減少，銅耗增加，效率降低。又由于電壓 U不變，所以輸入 功率 ? ?fa IIUP ??1 不變。與原值相比， aI 增大， n 減小， E 減小， emT 增大。 答 直流電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)， 02 TTTem ?? ， 2T 增大后， 02 TTTem ?? ，從而使得 n下降。改變電動(dòng)機(jī)端電壓，電動(dòng)機(jī)的輸入功率 aUIP?1 改變， E改變， n改變，輸出功率 ?? 22 TP改變，鐵耗 FeP 改變，而電樞銅耗 aaCua RIP 2? 不變。 28. ★★ 一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，當(dāng)所拖動(dòng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變時(shí)，電機(jī)端電壓和電樞附加電阻的變化都不能改變其穩(wěn)態(tài)下電樞電流的大小，這一現(xiàn)象應(yīng)如何理解？這時(shí)拖動(dòng)系統(tǒng)中哪些量必然要發(fā)生變化？對(duì)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)情況又如何？ 答 當(dāng) 負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變時(shí)，要求電磁轉(zhuǎn)矩不變。串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性表達(dá)式為 aem RCTUCn 21 ?? 其中，?? CCCC TE11 ，?? CCC E12 ，aIC??? 。 26. ★★ 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。 24. ★★ 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)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。 21. ★ 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。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)。由公式 aaRIEU ?? 可知，端電壓 U隨 aI 的增加而下降。此外，在空載時(shí)還存在勵(lì)磁功率，即勵(lì)磁電路銅耗。鐵耗是由轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)主磁通在電樞鐵心交變引起的，其大小與轉(zhuǎn)速的 ? 次方（ 1〈 ? 〈 2〉和鐵心磁密的平方成正比。 15. 直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式用機(jī)械角速度表示轉(zhuǎn)速時(shí)，其結(jié)構(gòu)常數(shù)和電磁轉(zhuǎn)矩公式的結(jié) 構(gòu)常數(shù)是統(tǒng)一的，試證明。 （ 1） Φ減少 10% ， E亦減少 10% ，為 20V。交軸電樞磁動(dòng)勢(shì)使氣隙磁場(chǎng)發(fā)生畸變，因磁路飽和 ，還有去磁作用，使每極磁通減少。 13. 一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)，磁路飽和。 11. ★ 在什么條件下電樞磁動(dòng)勢(shì)與磁場(chǎng)相互作用才產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩？若電樞磁動(dòng)勢(shì)有交、直軸兩個(gè)分量，那么是哪個(gè)分量產(chǎn)生，哪個(gè)分量不產(chǎn)生？還是兩個(gè)都產(chǎn)生？ 答 產(chǎn)生直軸電樞磁動(dòng)勢(shì)的電流沿電樞表面對(duì)稱分布在幾何中性線兩側(cè)，受到異極性磁場(chǎng)的作用，合成電磁力為零，即不產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，產(chǎn)生交軸電樞磁動(dòng)勢(shì)的電流對(duì)稱分布在主極軸線兩側(cè)，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩是同一方向的。因此，額定電壓變?yōu)樵瓉?lái)的 1/3，而額定電流則變?yōu)樵瓉?lái)的 3倍，故電機(jī)的容量保持不變。但對(duì)電樞繞組的下層邊而言，在電刷 C、 A之間，無(wú)論在 N 極下的下層邊或在 S 極下的下層邊均有兩種不同的電流方向，而且導(dǎo)體數(shù)各占一半（假設(shè)原四極電機(jī)為整距繞組即 ??1y ），故每極下的下層邊所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩剛好抵消為零，如圖 22（ b）所示。 答 （ 1）在四極電機(jī)中， A、 C電刷的極性相同，如同為正，則 B、 D電刷同為負(fù)極性。兩者有一定的統(tǒng)一性，一般以空載狀態(tài)為出發(fā)點(diǎn)考慮電刷的安放。 1??y 為疊式繞組； ? ? pKy /1??為波繞組，其中 K 為換向器片數(shù)， p 為極對(duì)數(shù)。將電機(jī)額定工作點(diǎn)選在不飽和段有兩個(gè)缺點(diǎn)： ① 材料利用不充分； ②磁場(chǎng)容易受到勵(lì)磁電流的干擾而不易穩(wěn)定。 3. 直流電機(jī)的磁化曲線和空載特性曲線有什么區(qū)別？有什么聯(lián)系？ 答 直流電機(jī)的磁化曲線是電機(jī)主磁通與勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)的