【正文】 目中的“過載系數(shù)l=Tmax/TN=，起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)kT=Tst/TN=”可能有誤，最大可能是kT=Tst/TN=2。對于某一同步發(fā)電機，由于其極對數(shù)p在電樞繞組繞制時已經(jīng)確定。 柴油發(fā)電機組的柴油機，一般屬于中、低速柴油機。4同步電機和異步電機在結(jié)構(gòu)上有哪些不同之處？ 答：常用的旋轉(zhuǎn)磁極式同步電機與異步電動機的定子基本結(jié)構(gòu)完全相同，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)卻區(qū)別較大。4隱極式和凸極式同步發(fā)電機各有什么特點，各適用于哪些場合？ 答：一般隱極式轉(zhuǎn)子極對數(shù)少，結(jié)構(gòu)細長，能夠承受較大的離心力。常適用于高速運行同步電機，如氣輪發(fā)電機和高速柴油機。在磁路上特點是氣隙不均勻，對著極?。ㄖ陛S方向）氣隙小，極間（交軸方向）氣隙大，也就是在磁極軸線位置（直軸）的磁路磁阻小，而在兩磁極中間位置（交軸）的磁路磁阻最大。如船舶柴油發(fā)電機、水輪發(fā)電機。由于發(fā)電機穩(wěn)定運行時，兩個磁場的轉(zhuǎn)速相同，雖然電樞磁場與勵磁繞組交鏈，但交鏈的磁通不變化，所以不會在勵磁繞組產(chǎn)生感應電動勢。 勵磁磁動勢是由直流勵磁電流產(chǎn)生的，與轉(zhuǎn)子沒有任何相對運動，其磁通路徑與磁極的軸線重合，主要是鐵磁材料構(gòu)成，磁路的磁阻相對較小。而且隨著負載性質(zhì)的不同，這個夾角也會發(fā)生變化。4什么是同步發(fā)電機電樞反應？電樞反應的效應由什么決定？ 答：同步發(fā)電機負載時，三相電樞繞組流過三相對稱電流，產(chǎn)生電樞旋轉(zhuǎn)磁場，使氣隙合成磁場的大小和位置發(fā)生變化。有了電樞反應，同步發(fā)電機氣隙中的磁場就由轉(zhuǎn)子磁場和電樞磁場共同產(chǎn)生。4功角q在時間上及空間上各表示什么含義？功角q改變時，有功功率如何改變？無功功率會不會變化？為什么？ 答：在時間上，功角是空載電勢與電壓之間的夾角；在空間上，功角是指主磁極軸線與氣隙合成磁場軸線之間的夾角。有功功率與功角的章縣成正比。也就是說，功角q改變時有功功率將會改變，同時無功功率也將改變。若逐漸減小的原動機提供的機械轉(zhuǎn)矩，則功角θ減小，發(fā)電機所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩也減少。若在此時將原動機與發(fā)電機脫開，在摩擦轉(zhuǎn)矩的作用下功角θ將變成負值，同步電機輸出的有功功率變成負值，即不但不輸出有功功率，反而從電網(wǎng)輸入有功電功率。工作在電動機狀態(tài)的同步電機，從電網(wǎng)輸入有功電功率，則電樞電流有功分量的方向變反。若在軸上帶上機械負載，則同步電機可以拖動機械負載轉(zhuǎn)動，成為同步電動機正常運行。處于電動機狀態(tài)運行的同步電機，與處于發(fā)電機狀態(tài)時相比較，功角變成負值，電流的有功分量方向和產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩方向也都變反。電動機電樞繞組的電流相位將發(fā)生變化后，將使電樞反應的去磁（或增磁）作用增加，從而使氣隙合成的總磁通維持基本不變的狀態(tài)。4具有異步起動能力的同步電動機正常運行時，是否存在異步轉(zhuǎn)矩，為什么？ 答：具有異步起動能力的同步電動機之所以能夠產(chǎn)生異步起動轉(zhuǎn)矩是因為在其轉(zhuǎn)子磁極上安裝有象鼠籠異步電動機轉(zhuǎn)子相似的短路繞組。而正常運行時，由于轉(zhuǎn)子與電樞旋轉(zhuǎn)磁場同步（沒有相對移動），也就不會感應電動勢、不會產(chǎn)生感生電流，因此也就不存在異步轉(zhuǎn)矩了。 解：設(shè)，該同步發(fā)電機為隱極式同步發(fā)電機，三相負載都是三角形連接。因此，在這兩種情況下，電樞反應都是0＜y＜90176。 答：。兩種情況下，電樞反應的性質(zhì)都是既有交軸電樞反應也有直軸去磁電樞反應。【說明】：由本題所給的發(fā)電機參數(shù)是不可能得到“電網(wǎng)電壓為380V，定子繞組為Y接法，每相同步電抗為Xs=，發(fā)電機輸出電流為I=，cosj=(滯后)”時，“發(fā)電機勵磁電勢E0=270V”的。若考慮電樞電阻，為了使每相繞組電壓U為，U=380/=。雖然不用該數(shù)據(jù)也能對本題進行正確的計算，但為了不使題目存在矛盾之處，應該將題目中的“發(fā)電機勵磁電勢E0=270V”改為“發(fā)電機勵磁電勢E0=”。 ⑴改變勵磁電流前發(fā)電機輸出的有功功率P和無功功率Q：cosj=，則sinj= P=UIcosj=380=(W) Q=UIsinj=380=(Var) ⑵改變勵磁電流后發(fā)電機輸出的有功功率、無功功率、功率因數(shù)和電樞電流： 由于減少勵磁電流，使發(fā)電機勵磁電勢E0=250V，保持原動機輸入不變。⑵改變勵磁電流后發(fā)電機輸出的有功功率不變， kVar。 解：IN=8759000/(11000)=(A) cosj N=，則sinjN=⑴、額定運行情況下的功角qN及空載電勢： 。其中，線段ab=Ucosj，線段dc=IXq，線段bc=Usinj。而由題已知：jN=arc =176。176。由圖還可知道，額定運行時空載電勢E0為： E0=UNcosqN+IdXd=UNcosqN+INsinψNXd=11000176。17 =+=(V)≈(kV)⑵、最大電磁功率Pmax及產(chǎn)生最大電磁功率時的功角q 為了計算最大電磁功率，式（418）功角特性公式中，取電磁功率對q求導，并令其為0，可以求出最大電磁功率所對應的功角： 0=3UE0cosq/Xd+3U2[(1/Xq)(1/Xd)]cos2q； U(XqXd)cos2q=XqXdE0cosq/Xd； U(XqXd)(cos2qsin2q)=XqXdE0cosq/Xd； U(XqXd)(2cos2q1)=XqXdE0cosq/Xd：設(shè)：cosq=Y，則：2U(XdXq)Y2+XqXdE0Y/XdU(XdXq)=0，將數(shù)據(jù)代入，有： 2110008Y2+179Y/17110008=0 176000Y2+150547Y88000=0； Y2+=0 Y=[177。由于Y=cosq，即：1≤Y≤1，所以，結(jié)果為：cosq=Y=。將q=176。/17+110002[(1/9)(1/17)]sin133176。空載電勢E0約為： kV；⑵該機的最大電磁功率Pmax約為：；產(chǎn)生最大電磁功率時的功角q約為：176。定子主要由主磁極、換向極、機座、端蓋和電刷裝置等組成，轉(zhuǎn)子則由電樞鐵心、電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸和風扇等組成。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(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸是支撐整個轉(zhuǎn)子的部件，風扇則起通風散熱的作用。如果每個極面下的磁通量一定，則Ea∝n，故轉(zhuǎn)速的快慢會影響電樞兩端電動勢大小；如果轉(zhuǎn)速一定，則Ea∝Φ∝If。 直流電機感應電勢的性質(zhì)有“正電勢”和反電勢之分。而反電勢則是阻礙電流通過、與電源電壓相平衡的電動勢。對于直流電動機，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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。 5直流電機中電磁轉(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，直流電機中電磁轉(zhuǎn)矩與勵磁If和電樞電流Ia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。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(zhuǎn)換為機械能，因此電磁轉(zhuǎn)矩是驅(qū)動性質(zhì)的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩；如果電機作為發(fā)電機運行，直流發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)換成電能，電磁轉(zhuǎn)矩要與原動機提供的機械轉(zhuǎn)矩相平衡，起阻礙電機轉(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。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(zhuǎn)與轉(zhuǎn)子的角速度的乘積，即為TΩ。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動后根據(jù)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(chǎn)生壓降，因此，直流電動機用來進行機電轉(zhuǎn)換的電磁功率為EaIa。當然，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)生一定的機械損耗。 5何謂電樞反應？電樞反應對氣隙磁場有什么影響？E=CeΦn、T=CTΦIa的計算式中，Φ應該是什么磁通？ 答：直流電機勵磁后，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。 由于電樞磁場總是和主極磁場正交如下圖a)所示，電樞反應將使氣隙磁場波形畸變。若不考慮磁路飽和，電樞反應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）。因此，簡單地說，電樞反應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。 在E=CeΦn、T=CTΦIa的計算式中，Φ指的是是直流電機氣隙每極產(chǎn)生的總磁通。 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(lián)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(guān)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(zhuǎn)速不變，空載電壓與勵磁電流的關(guān)系曲線U0=f(If)。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。 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(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，電樞繞組自動建立起電壓。 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(guān)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。 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，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，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。 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）。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)，該直流電動機為并勵直流電動機。 51一臺并勵直流電動機，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) 機械損耗和鐵耗之和PΩ+PFe。 6轉(zhuǎn)子不動時，異步測速發(fā)電機為何沒有電壓輸出？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：當異步測速發(fā)電機的轉(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電勢，也就無電壓輸出。 由于切割勵磁磁通的轉(zhuǎn)子導體感應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)電機感應的電勢為交變電勢，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)。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)。②根據(jù)直流電機感應電勢公式E=CeΦn可知，轉(zhuǎn)速升高則感應電勢增大，再根據(jù)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。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(zhuǎn)矩減少，此時電動機的電樞電流將減小、轉(zhuǎn)速將升高、電磁轉(zhuǎn)矩也將減小。 【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(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。 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(zhuǎn)子都將相應轉(zhuǎn)動一個角度，這一過程稱為一步。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”。 6交流測速發(fā)電機的轉(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：當交流測速發(fā)電機的轉(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電勢，也就無電壓輸出。由于切割勵磁的轉(zhuǎn)子導體感應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。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)。 6如何控制步進電動機輸出的角位移（或線位移量）與轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換為線位移或角位移的電機。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(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。 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(zhuǎn)速（與普通工頻交流電動機比較）