《直流电机》《变压器》课堂提问问题.doc

《直流电机》《变压器》课堂提问一、直流发电机工作原理、结构、励磁方式1.直流电机线圈内的电流是交流还是直流？电刷两端的是交流还是直流？线圈交流；电刷直流2.电刷和换向器是转动的还是静止的？电刷静止，换向器转动3.电刷加换向器在直流发电机和电动机中分别起什么作用？电刷和换向器起整流器作用；在直流发电机中，起“整流”作用，把电枢绕组的交变电流从换向器和电刷输出变成直流电流；在直流电动机中，起“逆变”作用，把输入的直流电流通过电刷和换向器送入电枢绕组转变为交变电流。

4.一台电机既可以作为发电机运行又可以作为电动机运行，这种原理称作什么？电机的可逆性，电机的可逆性适用于其他各种电机5.直流电机中I、I a、I f分别称为什么电流？I：电压电流；I a：电枢电流；I f：励磁电流6.他励机的I与I a之间的关系如何？1I=I a7.串励机的I、I a、I f之间的关系如何？I=I a=I f8.并励电动机I、I a、I f之间的关系如何？I=I a+I f9.并励发电机I、I a、I f之间的关系如何？I a=I+I f10.串励与并励绕组产生的磁通（磁势）方向相同，称为什么复励？方向相反称为什么复励？积复励；差复励二、直流电机电枢绕组、单叠绕组展开图1.直流绕组是单层还是双层绕组？所有线圈是如何连接在一起的？双层绕组；线圈的连接规律是后一个线圈的首端与前一个线圈的末端通过换向片连接，所有线圈连成一个闭合回路。

2.直流绕组的线圈数S、换向片数K、实槽数Q、每槽内的虚槽数u、虚槽数Q u之间的关系如何？S=K=Q u=uQ3.同一个线圈的上层边和下层边在电枢表面跨过的虚槽数称为什么节距？符号是什么？第一节距，y14.第一个线圈的下层边与相串联的第二个线圈的上层边在电枢表面跨过的虚槽数称为什么节距？符号是什么？第二节距，y25.相串联的两个线圈的对应边在电枢表面跨过的虚槽数称为什么节距？符号是什么？合成节距，y26.什么叫做极距τ？Q u=16、p=2的直流绕组，τ=？极距τ指一个磁极所跨过的距离，y1=τ±ε，τ=Qu/2p；τ=47.什么叫做整距绕组？短距绕组？长距绕组？当ε=0时，y1=τ，叫做整距绕组；当y1<τ时成为短距绕组；当y1>τ时成为长距绕组8.电刷放置的原则应使被短路线圈的感应电势为多大？该线圈处在什么位置？电刷放置的原则是使正、负电刷间引出的电动势为最大，被电刷短路的线圈电动势为零。

因此电刷的实际位置应放在换向器几何中性线上，即在磁极中性线下。

线圈：轴线与主极中心线重合。

3三、直流电机的空载、负载磁场1.正负电刷间的电势称为电枢绕组感应电势（简称电枢电势）E a，它与支路电势是什么关系？电枢电势E a=支路电势2.电刷引出的电流称为电枢电流I a，它与支路电流i a是什么关系？电枢电流I a=支路电流之和=2ai a3.每个线圈每经过一次电刷，线圈电流就会怎样变化？线圈电流方向变换一次4.直流电机空载和负载时气隙中分别存在什么磁场？空载：I f建立的励磁（主极）磁场；负载：I a产生电枢磁场，I f产生主极磁场。

45.什么叫电枢反应？负载时，电枢磁动势对气隙磁场的影响称为电枢反应。

6.当电刷在与不在几何中性线时的电枢反应分别是什么性质的？其作用是什么？电刷在几何中性线上时：电枢磁动势是交轴电枢磁动势，电枢磁场与主轴磁场在空间始终保持相对静止，电枢磁动势沿电枢表面呈三角形分布。

电刷不在几何中性线上时：除产生交轴电枢磁动势外，还产生直轴电枢磁动势。

7.如何移动电刷可使直流发电机产生直轴增磁和直轴去磁的电枢反应？直轴去磁：电刷顺电枢的旋转方向从几何中性线移开β角，直轴电枢磁动势与主极磁动势的方向相反，直轴电枢反应起去磁作用；直轴增磁：电刷逆旋转方向移动β角，直轴电枢磁动势与主极磁动势的方向相同，则值周点数反应起增磁作用。

8.如何移动电刷可使直流电动机产生直轴增磁和直轴去磁的电枢反应？直轴去磁：电刷逆电枢的旋转方向从几何中性线移开β角，直轴电枢磁动势与主极磁动势的方向相同，直轴电枢反应起去磁作用；直轴增磁：电刷顺旋转方向移动β角，直轴电枢磁动势与主极磁动势的方向相反，则值周点数反应起增磁作用。

（直轴增磁：发电机逆向，电动机顺向；直轴去磁：发电机顺向，电动机逆向）四、直流电机的基本方程1.直流电机电枢绕组感应电势E a的公式如何？E a=C eΦn，Φ=BS，电动势常数C e=pZ a/60a=2.直流电机电磁转矩T e的公式如何？T e=C TΦI a ，电矩常数C T=pZ a/2πa=，I a 电枢电流3.转矩常数C T与电势常数C e的关系如何？C t=9.55C e54.直流发电机的E a大还是U大？其电压方程如何？E a>U，E a=U+I a R+2△U s=U+I a R a，R为电枢绕组的电阻，ΔU s为电刷的接触电压降，R a为电枢回路的总电阻（包括电刷绕组和电刷的接触电阻）5.直流电动机的E a大还是U大？其电压方程如何？E a<U，U=E a+I a R+2ΔU s=E a+I a R a6.直流发电机的转矩方程如何？电磁转矩T e和机械转矩T1哪个是驱动转矩？哪个是制动转矩？T1=T0+T e，T1是驱动转矩，T e是制动转矩，T0是空载转矩，T e与n反向7.直流电动机的转矩方程如何？电磁转矩和机械转矩哪个是驱动转矩？哪个是制动转矩？T e=T0+T2，T e是驱动转矩，T2是制动转矩，T e与n同向8.直流电机中，电方面的损耗有哪些？机械方面的损耗有哪些？电损耗：p Cua，P Cuf。

P1=p CUf+p Cua+P e，P1为从线路输入的总电功率，P1=UI；P e为电磁功率，P e=E a I a；p Cua为电枢回路的总铜耗，p Cua=I a2R a；p Cuf为励磁铜耗，p Cuf=I f2R f=I f U=P f；机械损耗：p0=PΩ+p Fe+pΔ=T0ΩP1=p0+P e，P e=p0+P2，P2为输出的机械功率，P2=T2Ω；p0为克服机械损耗p、铁耗p Fe以及杂散损耗PΔ所需的功率。

Ω(电动机：P1【电】-Pe-P2【机械】发电机：P1【机械】-Pe-P1【电】)679.直流电机的电磁功率P e 分别用电量和机械量描述的公式如何？P e =E a I a =T e Ω，Ω=2πn/6010.P N 在发电机中指什么功率？在电动机中指什么功率？P N 在发电机中指输出的电功率，在电动机中指输出的机械功率。

11.已知直流电机的P N 、U N 、ηN ，求电动机I N 和发电机I N 的公式如何？发电机：I N =P N /U N ；电动机：I N =P N /U N ηN五、直流发电机的运行特性1.直流发电机的空载特性中，励磁电流I f =0时电压U r 称为什么电压？剩磁电压2.为什么额定电压U N 应位于空载特性的拐弯点？因为位于空载特性的拐弯点以下，磁路未饱和，拐弯点以上，磁路太饱和。

3.他励发电机外特性中，电压U 下降的原因有哪两个？为何并励比他励发电机U 下降得快？U=E a -I a R a =C e n Φ-I a R a①不考虑饱和，I f 为常值，Φ为常值，n 、E a 也是常值，于是随着负载电流的增加，电枢电路的压降I a R a 逐渐增加，发电机的端电压U 下降；②考虑到饱和，随着负载电流的增加，交轴电枢反应的去磁作用加强，Φ略有减小，使E a随之降低，再计及I a R a，端电压U下降程度略有增加。

（下降程度比①严重）他励发电机的电压调整率Δu N一般为5%~10%，可见负载变化时，发电机的端电压变化不大，为硬特性，因此基本上可作为一个恒压的直流电源。

4.电压调整率的定义如何？ΔU N=(U0-U N)/U N×100%5.他励发电机的调整特性随负载电流增大是如何变化的？他励发电机的调整特性曲线是随负载电流的增大而向上翘的。

6.直流电机效率达到最大值的条件是什么？当发电机的不变损耗等于可变损耗时，电动机的效率达到最高。

7.当可变损耗大于不变损耗时，随着负载增大，效率如何变化？频率降低8.当可变损耗小于不变损耗时，随着负载增大，效率如何变化？频率增高9.并励发电机自励建压的三个条件是什么？首先，电机的磁路中必须要有剩磁；其次，励磁磁动势与剩磁的方向相同；最后，励磁回路的总电阻必须小于临界电阻。

10.为何并励发电机稳态短路时的电流很小？短路电压仅由剩磁电动势所产生。

六、直流电动机的运行特性1.他励（并励）直流电动机的转速特性中，转速公式如何？额定转速公式如何？转速公式：n=E a/C eΦ=U/(C eΦ)-R a I a/(C eΦ)额定转速公式：n N=(U N-I aN R a)/(CeΦN),I aN=I N-I fN2.直流电动机机械特性数学表达式如何？理想空载转速公式如何？8机械特性表达式：n=U/C eΦ-R a T e/(C T C eΦ2)=n0’-kT e(k为斜率)理想空载转速公式：n0’=U/(C eΦ)3.自然机械特性与人工机械特性有何区别？自然机械特性：当电枢回路没有串联外加电阻（并励电动机有额定励磁电流）时的机械特性。

人工机械特性：当电枢回路串接外加电阻、或非额定电压、非额定励磁电流时的机械特性。

（自然机械特性：U=U N，Φ=ΦN，电枢外串电阻RΩ=0人工机械特性：以上三个条件之一不符合为人工机械特性）4.电动机拖动机械负载匀速运行的工作点是哪一点？n=f(T e)与n=f(T2+T0)两条曲线的交点A为机组的工作点，此时的电动机的电磁转矩正好与机械负载的制动转矩相平衡，转速为n。

5.电动机拖动系统稳定运行条件是什么？电动机的机械特性应上翘还是下降？机组稳定运行的条件是在工作点A处电磁转矩（T e）的变化率要小于制动转矩(T2+T0)的变化率，即dT e/dn<d(T2+T0)/dn；下降6.串励直流电动机是否允许空载运行？若空载运行会出现何现象？串励直流电动机不允许空载运行，否则会产生飞车现象。

7.串励直流电动机与他励（并励）电动机相比，其转矩特性有什么特点？串励直流电动机的电磁转矩将随着电枢电流的增大，成平方关系上升；随着负载的增加，串励磁动势增大，磁路饱和，此时Φ非常接近常值，电磁转矩将与电枢电流呈正比关系增大。

他励（并励）直线增大，串励平方增大。

8.复励电动机通常接成什么复励？其串励绕组称为什么绕组？起什么作用？复励电动机通常结成积复励；9串励绕组又称为“稳定绕组”，在电枢反应的去磁作用受到抑制而转速特性不致上翘时，可以保证电动机的稳定运行。

七、直流电动机的起动、调速、制动、串励直流电动机的运行特性1.直流电动机的起动方法有哪几种？直接启动，串变阻器启动，降压启动2.电动机拖动系统是通过改变电动机机械特性还是改变负载机械特性实现调速？改变电动机机械特性。