1、第二章直流測速發電機1.為什么直流發電機電樞繞組元件的電勢是交變電勢而電刷電勢是直流電勢?答:電樞連續旋轉,導體ab和cd輪流交替地切割N極和S極下的磁力線,因而ab和cd中的電勢及線圈電勢是交變的。由于通過換向器的作用,無論線圈轉到什么位置,電刷通過換向片只與處于一定極性下的導體相連接,如電刷A始終與處在N極下的導體相連接,而處在一定極性下的導體電勢方向是不變的,因而電刷兩端得到的電勢極性不變,為直流電勢。2. 如果圖2 - 1 中的電樞反時針方向旋轉,試問元件電勢的方向和A、B電刷的極性如何?答:在圖示瞬時,N極下導體ab中電勢的方向由b指向a,S極下導體cd中電勢由d指向c。電刷A通過換

2、向片與線圈的a端相接觸,電刷B與線圈的d端相接觸,故此時A電刷為正,B電刷為負。當電樞轉過180°以后,導體cd處于N極下,導體ab處于S極下,這時它們的電勢與前一時刻大小相等方向相反,于是線圈電勢的方向也變為由a到d,此時d為正,a為負,仍然是A刷為正,B刷為負。4. 為什么直流測速機的轉速不得超過規定的最高轉速? 負載電阻不能小于給定值?答:轉速越高,負載電阻越小,電樞電流越大,電樞反應的去磁作用越強,磁通被削弱得越多,輸出特性偏離直線越遠,線性誤差越大,為了減少電樞反應對輸出特性的影響,直流測速發電機的轉速不得超過規定的最高轉速,負載電阻不能低于最小負載電阻值,以保證線性誤差在

3、限度的范圍內。而且換向周期與轉速成反比,電機轉速越高,元件的換向周期越短;eL正比于單位時間內換向元件電流的變化量。基于上述分析,eL必正比轉速的平方,即eLn2。同樣可以證明ea n2。因此,換向元件的附加電流及延遲換向去磁磁通與n2成正比,使輸出特性呈現非線性。所以,直流測速發電機的轉速上限要受到延遲換向去磁效應的限制。為了改善線性度,采用限制轉速的措施來削弱延遲換向去磁作用,即規定了最高工作轉速。第三章1. 直流電動機的電磁轉矩和電樞電流由什么決定?答;直流電動機的電樞電流不僅取決于外加電壓和本身的內阻,而且還取決于與轉速成正比的反電勢(當Ø=常數時根據轉矩平衡方程式,當負載轉

4、矩不變時,電磁轉矩不變;加上勵磁電流If不變,磁通不變,所以電樞電流Ia也不變,直流電動機的電磁轉矩和電樞電流由直流電動機的總阻轉矩決定。3. 一臺他勵直流電動機,如果勵磁電流和被拖動的負載轉矩都不變,而僅僅提高電樞端電壓,試問電樞電流、轉速變化怎樣?答:當直流伺服電動機負載轉矩、勵磁電流不變時,僅將電樞電壓增大,此時由于慣性,轉速來不及變化,Ea=Cen,感應電勢不變,電樞電壓增大,由電壓平衡方程式:Ia=(Ua-Ea/Ra=(Ua-Cen/Ra 可知,電樞電流Ia突然增大;又T=CTIa,電磁轉矩增大;此時,電磁轉矩大于負載轉矩,由T=TL+Tj=TL+Jd/dt知道,電機加速;隨著轉速n

5、的增加,感應電勢Ea增加,為保持電壓平衡,電樞電流Ia將減少,電磁轉矩T也將減少,當電磁轉矩減小到等于總的負載阻轉矩時,電機達到新的穩態,相對提高電樞電壓之前狀態,此時電機的轉速增加、電磁轉矩、電樞電流不變。4.已知一臺直流電動機,其電樞額定電壓Ua=110 V,額定運行時的電樞電流Ia=0.4 A,轉速n=3600 r/min,它的電樞電阻Ra=50 ,空載阻轉矩T0=15mN·m。試問該電動機額定負載轉矩是多少?解:由Ea=Ua-IaRa.(1Ea=Cen (2CT=60*Ce/(2* (3T=Ts=T0+TL(4T=CTIa(5聯立5 個式子,可得到TL=80.5mN·

6、;m6. 一臺直流電動機,額定轉速為3000 r/min。如果電樞電壓和勵磁電壓均為額定值,試問該電機是否允許在轉速n=2500 r/min下長期運轉? 為什么?答:不能,因為根據電壓平衡方程式,若電樞電壓和勵磁電壓均為額定值,轉速小于額定轉速的情況下,電動機的電樞電流必然大于額定電流,電動機的電樞電流長期大于額定電流,必將燒壞電動機的電樞繞組7. 直流電動機在轉軸卡死的情況下能否加電樞電壓? 如果加額定電壓將會有什么后果?答:不能,因為電動機在轉軸卡死的情況小,加額定的電樞電壓,則電壓將全部加載電樞繞組上,此時的電樞電流為堵轉電流,堵轉電流遠遠大于電樞繞組的額定電流,必將燒壞電動機的電樞繞組

7、。8. 并勵電動機能否用改變電源電壓極性的方法來改變電動機的轉向?答:不能,改變電動機的轉向有兩種方法:改變磁通的方向和改變電樞電流的方向,如果同時改變磁通的方向和電樞電流的方向,則電動機的轉向不變。并勵電動機若改變電源電壓的極性,將同時改變磁通的方向和電樞電流的方向,則電動機的轉向不變。9.當直流伺服電動機電樞電壓、勵磁電壓不變時,如將負載轉矩減少,試問此時電動機的電樞電流、電磁轉矩、轉速將怎樣變化? 并說明由原來的穩態到達新的穩態的物理過程。答:此時,電動機的電樞電流減小,電磁轉矩減小,轉速增大。由原來的穩態到達新的穩態的物理過程分析如下:開始時,假設電動機所加的電樞電壓為Ua1,勵磁電壓

8、為Uf,電動機的轉速為n1,產生的反電勢為Ea1,電樞中的電流為Ia1,根據電壓平衡方程式:Ua1=Ea1+Ia1Ra=Cen1+Ia1Ra則此時電動機產生的電磁轉矩T=CTIa1,由于電動機處于穩態,電磁轉矩T 和電動機軸上的總阻轉矩Ts 平衡,即T=Ts。當保持直流伺服電動機的勵磁電壓不變,則不變;如果負載轉矩減少,則總的阻轉矩Ts=TL+T0 將減少,因此,電磁轉矩T 將大與總的阻轉矩,而使電動機加速,即n 將變大;n 增大將使反電勢Ea 變增大。為了保持電樞電壓平衡(Ua=Ea+IaRa,由于電樞電壓Ua 保持不變,則電樞電流Ia 必須減少,則電磁轉矩也將跟著變小,直到電磁轉矩小到與總

9、阻轉矩相平衡時,即T=Ts,才達到新的穩定狀態。與負載轉矩減少前相比,電動機的電樞電流減小,電磁轉矩減小,轉速增大。12.一臺直流伺服電動機帶動一恒轉矩負載(負載阻轉矩不變,測得始動電壓為4V,當電樞電壓Ua=50V 時,其轉速為1500 r/min。若要求轉速達到3000r/min,試問要加多大的電樞電壓?解:Ea=Cen, Ua-Ua0=Ea,當負載轉矩不變時,Ua0 不變,則n1/n2=(Ua1-Ua0/(Ua2-Ua0,即1500/3000=(50-4/(Ua2-4,得到Ua2=96V,所以要加96V 的電樞電壓,轉速才會到達3000r/min。第4章變壓器(P751. 某臺變壓器,額

10、定電壓U1n/U2n=220/110(V,額定頻率fn=50 Hz,問原邊能否接到下面的電源上?試分析原因。(1交流380V,50Hz;(2交流440V;100Hz;(3直流220V。答:(1不可以。由U=E=4.44Wfm,在電源頻率均為50Hz的條件下,主磁通m決定于外加電壓U,380V的電壓比額定的原邊電壓220V大很多,則加電后必然導致鐵心嚴重飽和,變壓器主磁通一般就設計的比較飽和,增加很小的磁通將引起空載電流I0急劇增加,即使變壓器不帶負載,變壓器也會因此損壞。(2可以。由U=E=4.44Wfm,電壓增加一倍,頻率也增加一倍,則主磁通m基本不變,因此,對變壓器的影響很小。但不是最理想

11、。(3不可以。變壓器對于直流電源相當于短路,因此,一旦接上直流220V,變壓器將很快燒毀。3. 某臺單相變壓器原邊有兩個額定電壓為110 V的線圈,如圖4 - 27 所示,圖中副邊繞組未畫。若電源電壓為交流220 V和110 V兩種,問這兩種情況分別將1 , 2 , 3 , 4 這四個端點如何聯接,接錯時會產生什么后果?答:(1220V電壓可以接在1,4兩端,而把2和3兩端相連;110V電壓可以接在1,2兩端及3,4兩端(2若220V電壓按110V的接法,則變壓器原邊電壓將超過額定電壓,變壓器空載電流I0就會急劇增加,若超過不允許的的電流值,會導致變壓器過熱燒毀;若110V電壓按220V接法,

12、原邊電壓將低于額定電壓,接負載工作時若負載要求電壓比副邊能夠提供的電壓高,則變壓器不能正常工作。第5 章自整角機1.各種自整角機的國內代號分別是什么?自整角機的型號中各量含義是什么?P772. 何為脈振磁場?它有何特點和性質?P83第6 章旋轉變壓器3. P1054. P106第七章1. 單相繞組通入直流電、交流電及兩相繞組通入兩相交流電各形成什么磁場? 它們的氣隙磁通密度在空間怎樣分布,在時間上又怎樣變化?答:單相繞組通入直流電會形成恒定的磁場,單相繞組通入交流電會形成脈振磁場;兩相繞組通入兩相交流電會形成脈振磁場或旋轉磁場。恒定磁場在磁場內部是一個勻強磁場,不隨時間變化。脈振磁場的幅值位置

13、不變,其振幅永遠隨時間交變;對某瞬時來說,磁場的大小沿定子內圓周長方向作余弦分布,對氣隙中某一點而言,磁場的大小隨時間作正弦變化。圓形旋轉磁場的特點是:它的磁通密度在空間按正弦規律分布,其幅值不變并以恒定的速度在空間旋轉。2.何為對稱狀態? 何為非對稱狀態? 交流伺服電動機在通常運行時是怎樣的磁場? 兩相繞組通上相位相同的交流電流能否形成旋轉磁場?答:一般地,當兩相繞組產生圓形旋轉磁場時,這時加在定子繞組上的電壓分別定義為額定勵磁電壓和額定控制電壓,并稱兩相交流伺服電動機處于對稱狀態。當兩相繞組產生橢圓形旋轉磁場時,稱兩相交流伺服電動機處于非對稱狀態。兩相繞組通上相位相同的交流電流不能形成旋轉

14、磁場,只能形成脈振磁場3.當兩相繞組匝數相等和不相等時,加在兩相繞組上的電壓及電流應符合怎樣條件才能產生圓形旋轉磁場?答:當兩相繞組匝數相等時,加在兩相繞組上的電壓及電流值應相等才能產生圓形旋轉磁場。當兩相繞組有效匝數不等時,若要產生圓形旋轉磁場,電流值應與繞組匝數成反比,電壓值應與繞組匝數成正比。4. 改變交流伺服電動機轉向的方法有哪些? 為什么能改變?答:把勵磁與控制兩相繞組中任意一相繞組上所加的電壓反相(即相位改變180°,就可以改變旋轉磁場的轉向。因為旋轉磁場的轉向是從超前相的繞組軸線(此繞組中流有相位上超前的電流轉到落后相的繞組軸線,而超前的相位剛好為90°。5.

15、 什么叫作同步速”如何決定? 假如電源頻率為60 Hz,電機極數為6,電機的同步速等于多少?答:旋轉磁場的轉速常稱為同步速,以ns表示。同步速只與電機極數和電源頻率有關,其關系式為:,假如電源頻率為60 Hz,電機極數為6,電機的同步速等于1200r/min。6. 為什么交流伺服電動機有時能稱為兩相異步電動機? 如果有一臺電機,技術數據上標明空載轉速是1 200 r/min,電源頻率為50 Hz,請問這是幾極電機? 空載轉差率是多少?答:因為交流伺服電動機的定子繞組有勵磁繞組和控制繞組兩相組成,交流伺服電動機轉速總是低于旋轉磁場的同步速,而且隨著負載阻轉矩值的變化而變化,因此交流伺服電動機又稱

16、為兩相異步伺服電動機。空載轉速是1200 r/min,電源頻率為50 Hz的電機是4極電機,空載轉差率是20%。7.當電機的軸被卡住不動,定子繞組仍加額定電壓,為什么轉子電流會很大? 伺服電動機從啟動到運轉時,轉子繞組的頻率、電勢及電抗會有什么變化? 為什么會有這些變化?答:當電機的軸被卡住不動,定子繞組仍加額定電壓,此時電動機處于堵轉狀態,感應電勢ER較大,所以轉子電流會很大。伺服電動機從啟動到運轉時,轉子繞組的頻率、電勢及電抗會變小,因為電機轉動時,轉子導體中感應電流的頻率、電勢及電抗分別等于轉子不動時的頻率、電勢及電抗乘上轉差率9.什么是電源移相,什么是電容移相,電容移相時通常移相電容值

17、怎樣確定? 電容伺服電動機轉向怎樣?答:直接將電源移相或通過移相網絡使勵磁電壓和控制電壓之間有一固定的90°相移,這些移相方法通稱為電源移相。在交流伺服電動機內部采用勵磁相串聯電容器移相的移相方法叫電容移相。電容伺服電動機轉向是從勵磁繞組轉向控制繞組。10. 怎樣看出橢圓形旋轉磁場的幅值和轉速都是變化的? 當有效信號系數e從01變化時,電機磁場的橢圓度怎樣變化? 被分解成的正、反向旋轉磁場的大小又怎樣變化?答:橢圓形旋轉磁場的幅值和轉速都是變化的詳見課本151頁,當有效信號系數e從01變化時,電機磁場的橢圓度將變小,被分解成的正向旋轉磁場增大,反向旋轉磁場減小。11.什么是自轉現象? 為了消除自轉,交流伺服電動機零信號時應具有怎樣的機械特性?答:當伺服電動機的