电机学(徐德淦)第一章答案.doc

第一章 直流电机思考题参考答案

1. 略
2. 因为电枢铁心中的磁通是随着电枢旋转而在改变，为减小它的铁心损耗，采用电工钢片叠成。磁轭中的磁通为恒定的非交变磁通，不会引起涡流和磁滞损耗。所以毋需用电工钢片可用工艺简单的方式，由铸钢或钢板制成。
3. 在直流电动机中，换向器可保证每个主磁极下电枢导体中的电流方向与转子旋转无关，始终保持一个方向，这样电动机才有恒定的电磁转矩。
4. 无头无尾成环状闭合的绕组称为闭合绕组。相反，绕组有头有尾有缺口不成环状闭合的为开启式绕组。简单看来如直流电机用开启式绕组则工作时有一半电枢绕组中没有电流流通。除电机材料未充分利用外，还可能引起开口处发生火花等故障。
5. a.电刷可以引出的电势最大；
b.电刷引出电势为0；
c.电刷电势的大小介于a、b两种情况之间；
d.设该电机有极对数为p，则电刷电势是一具有p个周期变化的交变电势；
e.其时电势为频率为（Hz）的交流电势；
f.情况与e相同；
g.电刷电势仍为直流电势。
6. 默画后对照图1-20。
7. 电枢绕组每根导体的电势和电磁转矩与分布曲线成正比。如分布极不均匀，如图1-20b所示，某点大到某值时，可能导致切割该磁通的导体的感应电势相应过大，而损坏该导体出的绝缘，而使电机发生故障。对转矩则无甚关系。
8. 式（1-12）（1-18）是当电刷位置处于与交轴导体相接触的位置导出的，如电刷位置不满足这个前提，所得结果将产生误差。
9. 不能，虽能补偿电枢反应，但电枢槽中合成电流为零，电机不能正常工作了。
10. 没有磁饱和现象自励将不能得最终的稳定电压。必须小于临界值，否则只能建立微小的电势。
11. 因为并励发电机短路时，加在励磁绕组的电势被短路，只有剩余磁通产生的电枢电势被短路，短路电流不会很大。
串励机因为由电枢电流励磁，大的短路电流增大励磁电流、电枢电势，短路电流将十分巨大。
12. 必须同时改变电枢转向和电枢电刷与励磁线圈的连接。
13. 改变励磁电流或电枢电流方向均可改变其转向。
14. 起动电流过大将引起电刷火花和电枢回路的过热，甚至引起电源电压的波动，影响接在同一电源的其它用电装置的正常工作。
起动电流过小则相应的起动转矩亦小，将影响起动性能。
15. a.调节端电压U，这要求该电动机有专用独立的电源。
b.调节电枢回路中的附加电阻R1，R1在功率回路中，所以会增大焦耳损耗， 降低效率。
c.调节励磁回路中的附加电阻，以改变每极磁通，调速范围较大，铜耗亦小。
16. 电动机的起动：合上的电源，使建起电压（为自励）；将调小，然后调节改变的端电压，完成降压起动。
调速方法：调节的端电压，调节的励磁回路电阻均可调速。
切断发电机的励磁电源，即失电停转。
切换发电机励磁回路的双掷闸刀，改变了的极性便可改变的旋转方向。
17. 因为被短路的换向元件切割电枢反应磁场的感应的电势，无论对发电机运行或电动机运行，它总和换向前的电流同方向，总是阻碍换向。
18. 因为换向元件切割换向极磁场所产生的速率电势只要能抵消或减各种阻碍换向的电势就达到了设置换向极的目的。至于该电势是由换向元件的一个圈边还是两个圈边获得是没有关系的。对二级机而言为结构简单起见，可以只置一个换向极。
19. 当励磁回路断开时，气隙中的磁通骤降为微小的剩磁，电枢电路中的感应电势将随着减小。在外施端电压U不变情况下，电枢电流将急剧增大。此时，电动机的转速如何变化将取决于电磁转矩的变化，电磁转矩的变化可能有两种情况：根据式（1-19）电磁转矩正比于每极磁通和电枢电流的乘积，当电枢电流的增加不足以补偿每极磁通减小程度时，电磁转矩将减小，电动机减速。反之，则电动机将加速，直至上升到危险的高值。
按题意：

a. 励磁回路断开瞬间，转子由于惯性，转速瞬间保持不变，于是有，当下降到，则降为，电枢电流上升为，倍。
电磁转矩变为倍。
电动机将加速。
b. 降为，则降为，升为
倍
倍
电磁转矩变小，电机将减速。
综上所述，a)不仅电流巨大，要烧坏电枢及电刷装置，而且转速将升至危险的高值，导致电动机受机械损坏。b)虽然转速下降，但巨大的电枢电流仍是破坏因素，必须避免。
20. 该测功器的转子在主磁场中旋转，犹如一台他励发电机，当其电枢回路接有负载电阻，电枢回路有电流时，将产生逆旋转方向的电磁阻转矩。鉴于它的定子可以自由回转，由作用与反作用原理可知定子将顺旋转方向回转。
通常为了防止定子发生旋转，而在定子上加以重锤，限制定子只能回转。显然回转角度正比于电磁转矩。
用指针显示定子回路的角度，可换算出被测电动机的输出转矩。
调节它的励磁回路电阻以改变励磁电流，或调节电枢回路的负载电阻，均能调节被测电机的输出转矩。
同时测量被测电机的转速，即可算出它的输出功率。
21. 电刷电动势将是一个与励磁电流同频率的交流电势。