第三章習(xí)題參考答案習(xí)題參考答案優(yōu)點(diǎn)：直流電動(dòng)機(jī)與交流電動(dòng)機(jī)相比，具有優(yōu)良的調(diào)速性能和起動(dòng)性能。直流電動(dòng)機(jī)具有寬廣的調(diào)速范圍，平滑的無(wú)極調(diào)速特性；過(guò)載能力大，能承受平凡的沖擊負(fù)載；可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)快速起動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)；能滿足生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)各種不同的特殊運(yùn)行要求。而直流發(fā)電機(jī)則能提供無(wú)脈動(dòng)的大功率直流電源，且輸出電壓可以精確的調(diào)節(jié)和控制。缺點(diǎn)：一是制造工藝復(fù)雜，消耗有色金屬較多，生產(chǎn)成本高；二是直流電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)由于電刷與轉(zhuǎn)向器之間容易產(chǎn)生火花，因而可靠性較差，維護(hù)比較困難。應(yīng)用:一般用于起動(dòng)和調(diào)速性能要求高的場(chǎng)合，如大型可逆式軋鋼機(jī)、礦井卷?yè)P(yáng)機(jī)、賓館高速電梯、龍門刨床、電力機(jī)車等。2.機(jī)座、主磁極、換向極、電刷裝置、外殼、電樞鐵心、電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸、支架和風(fēng)扇。3.換向器的作用是把電樞繞組中的交變電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妱?dòng)勢(shì)向外部輸出直流電壓；對(duì)于電動(dòng)機(jī)，它是把外界供給的直流電流轉(zhuǎn)變?yōu)槔@組中的交變電流以使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。4.直流電動(dòng)機(jī)按勵(lì)磁方式不同可分為他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)、復(fù)勵(lì)。5.P1N=PN/ηN=10KW/85%=11.76KWIN=P1N/UN=11.7*103/110V=106.9A6.P1N=PN/ηN=20/88%=22.73KWIN=P1N/UN=22.73*103/220=103.3AT2N=60PN*103/2πηN=9550*PN/ηN=127.33N·m7.一臺(tái)直流電機(jī)原則上既可以作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，也可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，這種原理在電機(jī)理論中稱為可逆原理。當(dāng)原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電樞繞組在主磁極N、S之間旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞繞組上感生出電動(dòng)勢(shì),經(jīng)電刷、換向器裝置整流為直流后，引向外部負(fù)載(或電網(wǎng))，對(duì)外供電，此時(shí)電機(jī)作直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行。如用外部直流電源，經(jīng)電刷換向器裝置將直流電流引向電樞繞組，則此電流與主磁極N.S.產(chǎn)生的磁場(chǎng)互相作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子與連接于其上的機(jī)械負(fù)載工作，此時(shí)電機(jī)作直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。8.繞組的基本形式:單疊繞組、單波繞組。單疊繞組的特點(diǎn)是:（1）同一主極下的各元件串聯(lián)起來(lái)一條支路并聯(lián)支路數(shù)2a等于電機(jī)的極數(shù)2p.（2）電刷位置應(yīng)使正負(fù)電刷間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，被電刷短路的元件感應(yīng)電勢(shì)為零。（3）電刷數(shù)等于主極數(shù)。（4）電刷間引出的電勢(shì)為每一支路的電動(dòng)勢(shì)。（5）電樞電流為各支路電流之和。單波繞組的特點(diǎn)是：所有n極的各元件串聯(lián)起來(lái)組成一條支路，所有s極下的各元件串聯(lián)起來(lái)組成另外一條支路并聯(lián)支路對(duì)數(shù)a為1，與磁極對(duì)數(shù)無(wú)關(guān)。電刷數(shù)等于主極數(shù)。電刷間引出的電勢(shì)為每一支路的電動(dòng)勢(shì)。電樞電流為各支路電流之和。9.RPa調(diào)到最大，Rpf調(diào)到最小。10.增大電樞回路調(diào)節(jié)電阻Rpa的阻值，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速將下降;增大勵(lì)磁回路電阻Rpf的阻值，轉(zhuǎn)速將下降。11.改變電樞電壓方向或改變勵(lì)磁電流方向；同時(shí)調(diào)換電樞繞組的兩端和勵(lì)磁繞組的兩端接線，直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向不變。12..應(yīng)該是先斷電樞后斷勵(lì)磁，如果先斷勵(lì)磁電樞電流會(huì)大，導(dǎo)致燒東西，因?yàn)殡姌凶柚敌?，?lì)磁電流不怎么變化的，是產(chǎn)生磁場(chǎng)的。13.并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組和電樞繞組并聯(lián)，繞組匝數(shù)多導(dǎo)線較細(xì)。串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，繞組匝數(shù)少，導(dǎo)線較粗，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，但其機(jī)械特性很軟，串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)不準(zhǔn)空載或輕載運(yùn)行。14.并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)有兩種方法，一是電樞反接法，即改變電樞電流方向，保持勵(lì)磁電流方向不變;二是勵(lì)磁繞組反接法，即改變勵(lì)磁電流方向，保持電樞電流方向不變。而在實(shí)際應(yīng)用中，并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)常采用電樞反接法來(lái)實(shí)現(xiàn)。15.機(jī)械制動(dòng)、反接制動(dòng)、能耗制動(dòng).（1）機(jī)械制動(dòng)采用機(jī)械裝置使電動(dòng)機(jī)斷開電源后迅速停轉(zhuǎn)的制動(dòng)方法。如電磁抱閘、摩擦片制動(dòng)。

（2）反接制動(dòng)在電動(dòng)機(jī)切斷正常運(yùn)轉(zhuǎn)電源的同時(shí)改變電動(dòng)機(jī)定子繞組的電源相序，使之有反轉(zhuǎn)趨勢(shì)而產(chǎn)生較大的制動(dòng)力矩

（3）能耗制動(dòng)電動(dòng)機(jī)切斷交流電源的同時(shí)給定子繞組的任意二相加一直流電源，以產(chǎn)生靜止磁場(chǎng)，依靠轉(zhuǎn)子的慣性轉(zhuǎn)動(dòng)切割該靜止磁場(chǎng)產(chǎn)生制動(dòng)力矩。16.不能，因?yàn)榉唇又苿?dòng)是改變相序不是極性，對(duì)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)電磁轉(zhuǎn)矩變成制動(dòng)轉(zhuǎn)矩了。17.直流電樞繞組元件內(nèi)的電動(dòng)勢(shì)和電流是交流的。直流電機(jī)電樞繞組是旋轉(zhuǎn)的，經(jīng)換向器—電刷的作用，變換成為靜止電路,兩電刷間的電路在空間位置是不變的，因而電刷電動(dòng)勢(shì)是直流的，所通過(guò)的電流也是直流的，電感不起作用。18.因?yàn)橹绷麟姌欣@組不是由固定點(diǎn)與外電路連接的，而是經(jīng)換向器-電刷與外電路想連接的，它的各支路構(gòu)成元件在不停地變化。為使各支路電動(dòng)勢(shì)和電流穩(wěn)定不變,電樞繞組正常、安全地運(yùn)行，此種繞組必須是閉合的。19.要改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向，就必須改變電磁轉(zhuǎn)矩的方向。T=CTΦIa單獨(dú)改變磁通方法（通過(guò)改變勵(lì)磁連接）或者單獨(dú)改變電樞電流的方向，均可以改變電磁轉(zhuǎn)矩的方向。改變轉(zhuǎn)向的方法：對(duì)于并勵(lì)電動(dòng)機(jī)，單獨(dú)將勵(lì)磁繞組引出端對(duì)調(diào)?；蛘邌为?dú)將電樞繞組引出端對(duì)調(diào)。對(duì)于復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)，應(yīng)將電樞引出端對(duì)調(diào)或者同時(shí)將并勵(lì)繞組和串勵(lì)繞組引出段分別對(duì)調(diào)（維持加復(fù)勵(lì)狀態(tài)）。對(duì)于串勵(lì)電動(dòng)機(jī),假設(shè)勵(lì)磁繞組的一個(gè)頭接的電源正極，那么他的尾就和電樞繞組的頭連接的時(shí)候是正轉(zhuǎn)，然后把電樞繞組的尾和電源負(fù)極連接就可以了。20.當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變時(shí)，要求電磁轉(zhuǎn)矩不變。由公式Tem=CTφIa知，φIa必須不變。在他勵(lì)電動(dòng)機(jī)中勵(lì)磁是獨(dú)立的，不計(jì)電樞反應(yīng)影響時(shí)，φ不變。在Tem不變時(shí)Ia必然不變。改變電動(dòng)機(jī)端電壓，電動(dòng)機(jī)的輸入功率P1=UIa改變，E改變，n改變，輸出功率P2=T2Ω改變，鐵耗PFe和機(jī)械損耗Pmec改變，而電路銅耗PCua=Ia2R3不變。改變電樞回路附加電阻時(shí)，P1不變，E改變，n改變，P2改變，PFe和Pmec改變，PCua改變。在串勵(lì)電動(dòng)機(jī)中，同樣由Ia不變，φ不變，結(jié)果與他勵(lì)電動(dòng)機(jī)相似。21.并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性表達(dá)式n=U/Ceψ-RaMem/CeCtψ2=n0-KMem.當(dāng)忽略電樞反應(yīng)時(shí)，磁通為不隨負(fù)載變化的常數(shù)，是一條略下傾的直線，轉(zhuǎn)速隨負(fù)載增加而略有下降。如果電車和電力機(jī)車使用這種電動(dòng)機(jī)，那么當(dāng)電車載重或上坡時(shí)電機(jī)將過(guò)載較多。串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性表達(dá)式，其中。串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流等于電樞電流，磁路不飽和時(shí)為一常數(shù)磁路高度飽和時(shí)基本不變與成反比，而并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是一條轉(zhuǎn)速隨增加而迅速下降的直線。當(dāng)電車載重或上坡時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)自動(dòng)下降，使得增加不多，因而，點(diǎn)擊輸入功率增加不像并勵(lì)電動(dòng)機(jī)那樣快，所以電車和電力機(jī)車通常采用串勵(lì)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。22.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)外，還存在直軸電樞磁動(dòng)勢(shì)。如果電刷位置是從幾何中性線逆電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向移開的話，則直軸電樞磁動(dòng)勢(shì)是去磁的，即與主磁通方向相反。而當(dāng)氣隙磁通削弱時(shí)，便會(huì)使轉(zhuǎn)速n=（U-RaIa）/Ceφ增高。同時(shí)在一定電磁轉(zhuǎn)距下,因?yàn)門em=CMφIa，電樞電流會(huì)增加。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,而不是電樞位置不對(duì)，或者兩種原因兼有。23.(1)因?yàn)榇怕凡伙柡颓覄?lì)磁電流I,不變，因此主磁通φ不變。負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，即電磁轉(zhuǎn)矩r不變，由于T=CTφIa,，故電樞電流Ia不變。根據(jù)n=(U-IaRa)/Ceφ,U減半，故轉(zhuǎn)速n下降，且n小于原來(lái)的一半;(2)U減半,輸出功率P2不變，Ia必然上升，否則由于輸入功率P1=UIa(假設(shè)為他勵(lì)),若Ia不變或減小，則P1減小P2必然不能保持不變。Ia上升，n必然下降;(3)If加倍，則φ加倍。T2不變，即T不變，故Ia減半。由于IaRa<<U,從n的表達(dá)式右知，此時(shí)n下降;(4)U減半而P2不變，由(2)分析知Ia上升。If減半，則φ減半，(U-IaRa)較Ceφ減小的多，故n下降;(5)If不變，則φ不變。由于T2∞n2，Te近似與n2成正比，亦即Ia近似與n2成正比。當(dāng)U減半時(shí)，假設(shè)n上升，則Ia上升，(U-IaRa)下降，由n=(U-IaRa)/Ceφ得n下降,這與假設(shè)相矛盾。故n必然下降,I,下降。24.(1)改變勵(lì)磁電流調(diào)速。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。由于通過(guò)調(diào)節(jié)電阻中的勵(lì)磁電流不大。故消耗的功率不大，轉(zhuǎn)速變化平滑均勻，且范圍寬廣。接入并勵(lì)回路中的調(diào)節(jié)電阻為零時(shí)的轉(zhuǎn)速為最低轉(zhuǎn)速，故只能“調(diào)高”，不能“調(diào)低”。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)。為使電機(jī)在調(diào)速過(guò)程中得到充分利用，在不同轉(zhuǎn)速下都能保持額定負(fù)載電流，此法適用于恒功率負(fù)載的調(diào)速。(3)改變串入電樞回路的電阻調(diào)速。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”。增加電樞電阻，機(jī)械特性斜率增大，即硬度變軟,此種調(diào)速方法功率損耗大，效率低，如果串入電樞回路的調(diào)節(jié)電阻是分級(jí)的，則為有級(jí)調(diào)速，平滑性不高，此法適用于恒轉(zhuǎn)矩的負(fù)載調(diào)速。25.勵(lì)磁回路斷線時(shí)，只剩下剩磁。在斷線初瞬，由于機(jī)械慣性，電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)不及改變。電樞電勢(shì)EcEn與磁通成比例減小。由IaUERa可知，Ia將急劇增加到最大值，當(dāng)Ia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。隨著轉(zhuǎn)速的升高，電樞電動(dòng)勢(shì)增加，Ia從最大值開始下降，可能在很高的轉(zhuǎn)速下實(shí)現(xiàn)電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩的新的平衡，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入新的穩(wěn)態(tài)。由于這時(shí)轉(zhuǎn)速和電樞電流都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)額定值，這是不允許的。從理論上講，當(dāng)勵(lì)磁回路斷線時(shí)，若是電動(dòng)機(jī)的剩磁非常小，而電樞電流的增大受到電樞回路電阻的限制，可能出現(xiàn)電樞電流增大的比率小于磁通下降的比率，在負(fù)載力矩一定時(shí)，電樞的電磁力矩小于制動(dòng)力矩，因而轉(zhuǎn)速下降。但在這種情況下，電樞