《直流电机习题讲解》PPT课件.ppt

直流电机习题讲解,周腊吾教授湖南大学电气与信息工程学院电话:0731-8866417013874934563E-mail:zhoulawu,一.简答题,直流电机的励磁方式有哪几种？每种励磁方式的励磁电流或励磁电压与电枢电流或电枢电压有怎样的关系？,答：直流电机励磁方式有四种：1.他励励磁电流由独立电源供给，与电枢电流无关；2.并励励磁绕组与电枢并联，励磁电压等于电枢电压；3.串励励磁绕组与电枢串联，励磁电流等于电枢电流；4.复励既有串励绕组又有并励绕组，按两绕组磁动势方向的异同分类：积复励（串、并励磁动势同向）、差复励（串、并励磁动势反向）。,2.一台四极单叠绕组的直流发电机，（1）如果取出相邻的两只电刷，只用剩下的两只电刷是否能够运行？对电机性能有何影响？端电压有何变化？此时发电机能供给多大的负载（用额定功率的百分数表示）；（2）如果有一元件断线，电刷间的电压有何变化？电流有何变化？（3）若只用相对的两只电刷是否能够运行？（4）若有一极失磁，将会产生什么后果？,答：（1）对于四极单叠绕组直流电机，如果取出相邻的两组电刷，用另外剩下的两组电刷仍然可以运行，并联支路数由原来的4变为了2，其中一条支路是原来的，另一条由原来的三条支路串联组成。两条支路的电动势相等，故端电压不变。但两条支路的电阻不一样，等效电路见上图，为使任何一条支路不过载，电阻小的支路只能供给1/3的额定电流，可见，此时电机只能供给1/3的额定负载。,（2）如果有一元件断线，使原来并联支路数由4变成3，电刷间电压不变，负载能力变为原来的75。（3）若只用相对两组电刷不能运行，此时等效电路为两条并联支路且感应电势互相抵消，使端电压为零，电机不能运行。（4）若有一极失磁，则每极下磁通不等，故在每极下导体中感应电势也不等，这样各并联支路产生的总感应电势不等，形成环流，由于电机绕组电阻很小，环流将很大，使电机过热。,3.他励直流发电机由空载到额定负载，端电压为什么会下降？并励发电机与他励发电机相比，哪一个电压变化率大？,答：他励直流发电机由空载到额定负载，电枢电流增大，电枢回路电阻压降增加，同时，电枢反应去磁作用使主磁通下降，由公式：,端电压下降,对于并励发电机由空载到额定负载，电枢电流增大，电枢回路电阻压降的增加及电枢反应去磁作用使主磁通下降，同时，端电压下降进一步减小主磁通，故端电压下降更多，所以电压变化率较大。,4.并励直流发电机不能建立电压，应如何处理？答：若并励直流发电机不能建立电压，先检查线路是否正确，然后：（1）检查电机转速是否达到额定转速；（2）调节励磁回路电阻，使其小于临界电阻；（3）把励磁绕组两端对调接在电枢绕组两端，使励磁磁通与剩磁磁通方向一致；（4）若电机没有剩磁，则应给电机充磁。,5.限制直流电动机的起动电流是否越小越好？,答：直流电动机起动时必须限制起动电流，但起动电流不是越小越好。由于，电流过小则转矩过小，不利于起动。,6.何谓饱和现象？电机的磁路为什么会出现饱和现象?饱和对电机运行性能有何影响？,答：电机磁路由铁心部分和空气隙部分组成，当铁心的B达到一定程度后，铁心部分的磁压降开始不能忽略，此时随着励磁磁动势的增加，主磁通的增加渐渐变慢，电机进入饱和状态。由于饱和现象的存在，使电机设计时对H和B的值不能取得过高，材料利用率受到限制，激磁电流需要增大。,7.将一台变压器的一次电压增加5，不计磁路饱和，励磁电流、主磁通、漏抗、励磁电抗、铁耗将如何变化？,答：，电压增加则磁通增加，磁路饱和程度也增加，因此铁耗增加、励磁电抗降低，而漏抗不变。,8.为什么可以把变压器的空载损耗近似看成是铁耗，而把短路损耗看成是铜耗？变压器实际负载时实际的铁耗和铜耗与空载损耗和短路损耗有无区别？为什么？,答：因为空载时电流很小，在空载损耗中铁耗占绝大多数，所以空载损耗近似看成铁耗。而短路时，短路电压很低，因而磁通很小，铁耗也很小，短路损耗中铜耗占绝大多数，所以近似把短路损耗看成铜耗。实际负载时铁耗和铜耗与空载时的铁耗和铜耗有差别，因为后一个是包含有其它损耗。,9.变压器的其它条件不变，仅将原、副边线圈匝数变化10，试问对X1和Xm的影响怎样？如果仅将外施电压变化10，其影响怎样？如果仅将频率变化10，其影响又怎样？,答：当原、副边匝数变化+10时，X1变化21，m变化10，饱和程度下降，所以Xm的变化大于21。当匝数变化-10时，X1变化-19，m变化10，饱和程度上升，所以Xm的变化小于-19。,将外施电压变化+10时，m也将变化+10，饱和程度上升，故X1不变，Xm下降。将外施电压变化-10时，X1不变，Xm上升。如果将频率变化+10，m下降，X1变化10，xm变化大于10。而f变化-10，X1变化-10，xm变化小于-10。,10.一台变压器，原设计频率为50赫兹，现将它接到60赫兹的电网上运行，额定电压不变。试问对激磁电流、铁耗、漏抗、电压变化率有何影响？,答：当U不变而f改变后，m将下降到原来的5/6，所以激磁电流将减小。漏抗，所以X1增大6/5倍。电压变化率随X1增大而增大。铁耗将下降。,11.用单波绕组代替单叠绕组时，若导体数和其他条件均不变，电机额定容量有无改变？例如一台六极电机原为单波绕组，如果改成单迭绕组，保持元件数和元件匝数不变，问电机额定容量会不会改变？其它额定量会不会改变？答：用单波代单叠时，其它条件均不变，则电机额定容量不会变化，因为每个元件的感应电势、负载能力均不变，所以改变接法之后电机容量不变。如一台六极电机由单波改为单叠，保持元件数和元件匝数不变，则电机额定容量不变，额定电压变成原来1/3，额定电流变为原来的3倍，其它的额定量不变。这是因为每个极下绕组产生的感应电势和每根导体内流过的电流并没有改变。,12.如何判断直流电机运行于发电机状态还是电动机状态？它们的Tem、n、E、U的方向有何不同？能量转换关系如何?,答：可以根据反电势（感应电势）E的大小来判断直流电机的运行状态。当EU时处于发电机状态，反之处于电动机状态。发电状态时Tem与n反向，E与Ia同向，与Ua反向；电动机Tem与n同向，E与Ia、Ua反向。发电机从机械能转换为电能，电动机从电能转换为机械能。,13.变压器空载时，一次侧加额定电压，虽然线圈（铜耗）电阻很小，电流仍然很小，为什么？,答：变压器空载时，等效电路如图，当一次侧加额定电压，将产生很大的反电动势E1，所以线圈电阻虽然小，电流也小。,14.拖动系统稳定运行条件是什么?,答：系统稳定的必要条件：电机的机械特性与负载特性有交点。工作点稳定的充分条件为：,二、计算题,1、一台并励直流发电机，电动机的额定数据为：额定功率25kW，额定电压230V，额定转速1455r/min，励磁电阻130，电枢电阻0.15；带额定负载时杂散损耗为3.8PN，铁耗582W，机械损耗305W，求发电机额定负载时：（1）电磁功率和电磁转矩；（2）输入功率；（3）效率。,（2）输入功率：,（3）效率：,2、一台并励直流电动机的额定数据如下：额定功率17kW，额定电压220V，额定电流88.9A，额定转速3000r/min，电枢电阻0.0896，励磁回路电阻181.5，若忽略电枢反应的影响，试求：(1)电动机的额定输出转矩；(2)在额定负载时的电磁转矩；(3)额定负载时的效率；(4)在理想空载（Ia=0）时的转速；(5)当电枢回路串入一个0.15电阻时，在额定转矩时的转速。,（2）,（4）,3、一台直流他励电动机拖动一起重机械，电动机的额定数据为：额定功率21kW，额定电压220V，额定电流110A，额定转速1500r/min，电枢电阻0.15（不包括电刷接触压降）；带额定位能性恒转矩负载，不计电枢反应的影响，求：（1）以750r/m转速提升重物时，电枢电路应串入多大的电阻？（2）以200r/m的转速下放重物，有几种方式，所需的参数各为多少？,解：,（2）方式一：电枢回路串电阻,方式二：能耗制动,方式三：回馈制动,4.有一台100kVA的单相变压器，原副边额定电压为V，额定频率50Hz。原副线圈的电阻及漏抗为：试求：（1）折算到高压边的短路电阻、短路电抗及阻抗；（2）折算到低压边的短路电阻、短路电抗及阻抗；（3）将（1）、（2）求得的参数用标么值表示；（4）计算变压器的短路电压百分比及其分量；（5）求满载及（超前）等三种情况下的电压变化率并讨论计算结果。,解：（1）折算到高压边的短路阻抗,（2）折算到低压边的短路阻抗,(3),（4）短路电压百分值,当滞后时，,当超前时，,对于电压变化率，当为阻性负载时电压变化率较小，当负载为感性时，电压变化率大，当负载为容性时，负载时的端电压可能高于空载时的端电压。,（5）当满载，时变压器的电压变化率,5.一台三相变压器，Yd11联结组，空载实验数据为（低压侧）：,短路实验数据（高压侧）为：。试求：（1）短路阻抗、短路电阻、短路电抗；（2）额定负载下时电压调整率及效率；(3)效率最大时的负载系数。,解：（1）短路电阻：,短路阻抗：,短路电抗：,（2）,（2）,6.现有两台三相变压器，联结组号均为Yd7，额定数据为：试问：（1）两台变压器能否并联运行？为什么？（2）如果并联组的总输出为700kVA，每台变压器输出的容量是多少？（3）在两台变压器都不过载的情况下，并联组能够输出的最大容量是多少？,解：（1）两台变压器变比相等、组号相同，能并联运行。,（3）变压器阻抗标么值小的先满载，故：,（2）,Thankyouforyourattention!Anyquestion?,