【正文】 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）。 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(diǎn)？ 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(diǎn)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。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。 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(diǎn)？ 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)。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)。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。 6交流測速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子靜止時(shí)有無電壓輸出？轉(zhuǎn)動時(shí)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(shí)，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。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(gè)繞組通電用“單拍”以示區(qū)別于每次有兩個(gè)繞組通電的則稱為“雙拍”。 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(shí)，其轉(zhuǎn)子都將相應(yīng)轉(zhuǎn)動一個(gè)角度，這一過程稱為一步。 【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(shí)，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。因此，當(dāng)直流伺服電動機(jī)電樞電壓，勵磁電壓不變時(shí)，如將負(fù)載轉(zhuǎn)矩減少，此時(shí)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。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。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(shí)現(xiàn)。 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轉(zhuǎn)子不動時(shí)，異步測速發(fā)電機(jī)為何沒有電壓輸出？轉(zhuǎn)動時(shí)，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(shí)，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。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)。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。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。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。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?。?。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。由于U0=E=CeΦ0n∝Φ0，F(xiàn)f=2NfIN∝If，因此，空載特性曲線的實(shí)質(zhì)就是磁路的磁化曲線。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。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)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。 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。 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。當(dāng)電機(jī)勵磁If不變，則每個(gè)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)。 要判斷直流電機(jī)感應(yīng)電勢的性質(zhì)，可以根據(jù)感應(yīng)電勢與電樞電流的方向進(jìn)行判斷：直流發(fā)電機(jī)，感應(yīng)電勢與電樞電流方向相同；直流電動機(jī)，感應(yīng)電勢與電樞電流方向相反。感應(yīng)電勢的性質(zhì)與電機(jī)的運(yùn)行方式直接相關(guān)：對于直流發(fā)電機(jī)，軸上輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能后，在電樞繞組中就感應(yīng)出電動勢，當(dāng)與負(fù)載連接，就可向外部電路提供電能，因此直流發(fā)電機(jī)電樞繞組的電動勢是“正電勢”，是電源的電動勢。所謂“正電勢”，就是電源的電動勢，是表現(xiàn)將其它能量轉(zhuǎn)換為電能具體的物理量。也就是說，調(diào)節(jié)勵磁電流If，可改變每個(gè)主磁極產(chǎn)生的磁通Φ，從而可調(diào)節(jié)電樞電動勢Ea的大小。 5直流電機(jī)中感應(yīng)電勢與哪些因素有關(guān)？感應(yīng)電勢的性質(zhì)與電機(jī)的運(yùn)行方式有何關(guān)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(jī)，電樞電動勢正比于每個(gè)極面下的磁通量Φ及電機(jī)的轉(zhuǎn)速n。 轉(zhuǎn)子的電樞鐵心與主磁極鐵心、機(jī)座等組成直流電機(jī)的磁路，且用于嵌放電樞繞組；電樞繞組的作用是用以感應(yīng)電動勢和通過電流，它是實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的重要部件；換向器是直流電機(jī)的一個(gè)典型部件，與電刷裝置配合起“機(jī)械整流器”的作用，可將電樞繞組中的交流電量（感應(yīng)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。 定子上的主磁極是用來產(chǎn)生直流電機(jī)主磁場的；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(jī)座和端蓋是直流電機(jī)的固定支撐和防護(hù)部件，同時(shí)機(jī)座還是磁路的一部分。5直流電機(jī)有哪些主要部件？各部件分別起什么作用？ 答：直流電機(jī)的基本組成為定子和轉(zhuǎn)子兩部分。在同步電動機(jī)轉(zhuǎn)速還未達(dá)到同步轉(zhuǎn)速時(shí)，電樞繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子磁極存在相對移動，因此能夠感應(yīng)電動勢、感生電流、產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。 也就是說，增加或減少同步電動機(jī)的勵磁電流時(shí)，電動機(jī)內(nèi)部磁場通過電樞反應(yīng)，產(chǎn)生使磁勢平衡的效應(yīng)，從而達(dá)到磁勢的新的平衡。4增加或減少同步電動機(jī)的勵磁電流時(shí)，電動機(jī)內(nèi)部磁場產(chǎn)生什么效應(yīng)？ 答：增加（或減少）同步電動機(jī)的勵磁電流時(shí)，電動機(jī)內(nèi)部的磁通增加（或減少），感應(yīng)的電動勢增大（或減小），為了使電動機(jī)電樞繞組感應(yīng)的電動勢與電源電壓相平衡，電樞繞組的電流相位將發(fā)生變化，因此可以改變電動機(jī)從電網(wǎng)吸收電流的性質(zhì)和大小。 綜上所述，要使同步發(fā)電機(jī)從發(fā)電狀態(tài)過渡到電動狀態(tài)，可以將其軸上的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩變成負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩，同步電機(jī)就能夠自動從發(fā)電機(jī)狀態(tài)過渡到電動機(jī)狀態(tài)。產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向也變反。也就是說同步電機(jī)從發(fā)電機(jī)變成了電動機(jī)，此時(shí)同步電機(jī)工作在電動機(jī)空載狀態(tài)。當(dāng)θ減小到0時(shí)，原動機(jī)提供的機(jī)械轉(zhuǎn)矩正好克服發(fā)電機(jī)維持轉(zhuǎn)動所必須克服的摩擦轉(zhuǎn)矩，發(fā)電機(jī)處于空載運(yùn)行狀態(tài)，輸出電流的有功分量為0。4怎樣使同步發(fā)電機(jī)從發(fā)電狀態(tài)過渡到電動狀態(tài)？其功角、電流、電磁轉(zhuǎn)矩如何變化？ 答：當(dāng)同步電機(jī)作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，電樞繞組流過的電流有功分量與轉(zhuǎn)子勵磁繞組之間將產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩T，其大小可由功率與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系得到：T=PM/Ω=mE0Usinθ/(ΩXS)。 由于同步發(fā)電機(jī)輸出的有功功率還可用公式P=UIcosj表示，而若改變有功輸出時(shí)保持勵磁電流不變，則發(fā)電機(jī)的端電壓不變，P改變則Icosj，Isinj和無功功率Q=UIsinj也將同時(shí)改變。 當(dāng)電網(wǎng)電壓U、頻率f恒定（即，參數(shù)Xd, Xq為常數(shù)），勵磁電流產(chǎn)生的空載電動勢E0不變時(shí)，由同步電機(jī)的功角特性可知，在穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)內(nèi)，功角越大，輸出的有功功率也將越大；功角減小，則輸出的有功功率減小。電樞反應(yīng)的性質(zhì)（交磁反應(yīng)、直軸增磁反應(yīng)或直軸去磁反應(yīng)）與這兩個(gè)磁場在空間的相對位置有關(guān)，也就是與負(fù)載電動勢和電樞電流間的夾角（內(nèi)功角）有關(guān)，其實(shí)質(zhì)是與負(fù)載的性質(zhì)有關(guān)。電樞繞組產(chǎn)生的磁場對氣隙磁場的影響稱為電樞反應(yīng)。因此，分析電樞磁動勢的作用時(shí)，不能簡單地以其磁路參數(shù)進(jìn)行分析，而應(yīng)該將其分解成直軸和交軸兩個(gè)方向上的磁通分量，然后再分別進(jìn)行分析。 電樞磁動勢是由發(fā)電機(jī)負(fù)載后電樞繞組的交流電流產(chǎn)生的，雖然穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)與轉(zhuǎn)子也沒有相對運(yùn)動，但一般磁通路徑不能保證與磁極的軸線重合，即存在一定的夾角。4同步發(fā)電機(jī)在對稱負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，氣隙磁場由哪些磁勢建立，它們各有什么特點(diǎn)？ 答：轉(zhuǎn)子直流勵磁磁動勢（機(jī)械旋轉(zhuǎn)磁場磁動勢）和電樞磁動勢（電氣旋轉(zhuǎn)磁場磁動勢），兩個(gè)磁動勢在氣隙中疊加，形成新的氣隙磁動勢（合成磁動勢）。4同步發(fā)電機(jī)在三相對稱負(fù)載下穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，電樞電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場是否與勵磁繞組交鏈？它會在勵磁繞組中感應(yīng)電動勢嗎？ 答：同步發(fā)電機(jī)電樞電流產(chǎn)生的磁場是與勵磁繞組交鏈的。一般適用于中、低速運(yùn)行。 凸極式轉(zhuǎn)子有凸出的磁極，磁極的極性沿著轉(zhuǎn)子圓周按N、S相間的規(guī)律分布，磁極對數(shù)多、轉(zhuǎn)子的外徑大，產(chǎn)生的離心力大。在磁路上的特點(diǎn)是其氣隙均勻。同步電機(jī)轉(zhuǎn)子有隱極式和凸極式兩種，轉(zhuǎn)子勵磁繞組通過電刷和滑環(huán)加直流電流勵磁；異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子有鼠籠式和繞線式兩種，自成回路的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體感應(yīng)電勢產(chǎn)生電流。根據(jù)公式n=60f/p，若柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速n為750r/min時(shí)，發(fā)電機(jī)的極對數(shù)p為4；當(dāng)n為600r/min時(shí)，發(fā)電機(jī)的極對數(shù)p為5；當(dāng)n為500r/min時(shí)，發(fā)電機(jī)的極對數(shù)p為6；，發(fā)電機(jī)的極對數(shù)p為7；當(dāng)n為375r/min時(shí)，發(fā)電機(jī)的極對數(shù)p為8；當(dāng)n為333r/min時(shí)，發(fā)電機(jī)的極對數(shù)p為9；當(dāng)n為300r/min時(shí)，發(fā)電機(jī)的極對數(shù)p為10。因此為了保持發(fā)電機(jī)輸出電壓的頻率一定，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速n就是必須是常數(shù)。第4章 同步電機(jī)4同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為什么必須是常數(shù)？頻率為50Hz的柴油發(fā)電機(jī)應(yīng)該為多少極？ 答：同步發(fā)電機(jī)輸出的交流電的頻率f與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n存在如下關(guān)系：n=60f/p。又由于頻率升高時(shí)轉(zhuǎn)子漏抗X20=2pfL20增大，E20基本不變，則轉(zhuǎn)子電流減小。因此，當(dāng)電壓升高時(shí)，三相異步電動機(jī)的定子電流增大；②由于電壓升高時(shí)，異步電動機(jī)的勵磁電流增大，且轉(zhuǎn)子電流由于電動勢E20的增大也相應(yīng)增大。：①由于負(fù)載增大時(shí)，異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速略有下降，轉(zhuǎn)差率增大，轉(zhuǎn)子電流增大。（【注】：：當(dāng)f↑，n0也↑，整個(gè)機(jī)械特性向上平移；當(dāng)f↓，n0也↓，整個(gè)機(jī)械特性向下平移。電流相位關(guān)系發(fā)生變化，電動機(jī)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)方向就與原來的旋轉(zhuǎn)方向相反，電動機(jī)的轉(zhuǎn)向也就與原來的轉(zhuǎn)向相反，即單相分相式電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向得到改變。注：若同時(shí)改變其兩個(gè)繞組的接線則電動機(jī)旋轉(zhuǎn)方向?qū)⒉粫淖儯? ②如果電動機(jī)的星形連接被誤接為三角形，則定子每相繞組的端電壓將為原額定電壓的倍，為了感應(yīng)電動勢與電源電壓平衡，要求主磁通也要增加到為原來的倍，磁路將嚴(yán)重飽和，勵磁電流大大增加，也會致使保護(hù)器件動作或者燒毀繞組。31如果電動機(jī)的三角形連接誤接成星形連接，或者星形連接誤接成三角形連接，其后果將如何？ 答：①如果電動機(jī)的三角形連接誤接成星形，則定子每相繞組的端電壓下降為原來的1/，主磁通將大大減小，若要使流過電動機(jī)繞組不超過額定電流，由于式312可知，應(yīng)該減小電動機(jī)所帶的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。若忽略勵磁電流，（令s=1）；（令s=1）。31三相異步電動機(jī)在滿載和空載下起動時(shí)，起動電流和起動轉(zhuǎn)矩是否一樣？ 答：三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性與其所帶負(fù)載沒有任何關(guān)系，因此在滿載和空載下起動時(shí)，其起動電流和起動轉(zhuǎn)矩都是一樣的。因此，當(dāng)三相異步電動機(jī)標(biāo)出的額定電壓380/220V時(shí)，說明其定子一相繞組的額定電壓為220V。因?yàn)閷τ谝呀?jīng)出廠的異步電動機(jī)，其磁路的磁通與相繞組感應(yīng)的電動勢基本確定，也就是說定子一相繞組的耐壓已經(jīng)確定。31有些三相異步電動機(jī)有380/220V兩種額定電壓，定子繞組可以連接成星形，也可連接成三角形。而帶額定負(fù)載時(shí)定子電流主要成分是轉(zhuǎn)子電流分量，勵磁電流分量所占的比例較小，cosj2減小則定子電路的功率因數(shù)cosj1也將比額定電壓時(shí)對應(yīng)的數(shù)值有所減小。 ⑵由于異步電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩和起動轉(zhuǎn)矩都與電源電壓的平方成正比，電源電壓下降20%，即下降了36%。這是因?yàn)楫惒诫妱訖C(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比，電壓下降電機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩減小，在額定負(fù)載小運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速將明顯下降，轉(zhuǎn)差率將增加較多。3異步電動機(jī)帶額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，若電源電壓下降過多，會產(chǎn)生什么后果？試說明其原因。也就是說，機(jī)械功率的大小與電動機(jī)轉(zhuǎn)差率有關(guān)，性質(zhì)也是電阻上的 有功功率，不可能有電感性或者電容性的。變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)，變壓器的負(fù)載阻抗只需要乘以變比的平方，便可以用等效電路計(jì)算，變壓器的輸出的電功率的性質(zhì)及功率因素完全取決于負(fù)載的性質(zhì)，可以是電阻性、電感性或電容性的。兩者相同點(diǎn)主要是：形式一樣；變壓器的原邊和三相異步電動機(jī)定子邊都采用每相參數(shù)的實(shí)際值，而變壓器的副邊和異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子都采用折合值。 ⑶進(jìn)行頻率折算和繞組折算的條件是：折算前后等效繞組與實(shí)際繞組的①磁勢一樣