《直流電機(jī)習(xí)題講解》PPT課件.ppt

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直流電機(jī)習(xí)題講解,周臘吾教授湖南大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院電話:0731-8866417013874934563E-mail:zhoulawu,一.簡(jiǎn)答題,直流電機(jī)的勵(lì)磁方式有哪幾種？每種勵(lì)磁方式的勵(lì)磁電流或勵(lì)磁電壓與電樞電流或電樞電壓有怎樣的關(guān)系？,答：直流電機(jī)勵(lì)磁方式有四種：1.他勵(lì)勵(lì)磁電流由獨(dú)立電源供給，與電樞電流無(wú)關(guān)；2.并勵(lì)勵(lì)磁繞組與電樞并聯(lián)，勵(lì)磁電壓等于電樞電壓；3.串勵(lì)勵(lì)磁繞組與電樞串聯(lián)，勵(lì)磁電流等于電樞電流；4.復(fù)勵(lì)既有串勵(lì)繞組又有并勵(lì)繞組，按兩繞組磁動(dòng)勢(shì)方向的異同分類(lèi)：積復(fù)勵(lì)（串、并勵(lì)磁動(dòng)勢(shì)同向）、差復(fù)勵(lì)（串、并勵(lì)磁動(dòng)勢(shì)反向）。,2.一臺(tái)四極單疊繞組的直流發(fā)電機(jī)，（1）如果取出相鄰的兩只電刷，只用剩下的兩只電刷是否能夠運(yùn)行？對(duì)電機(jī)性能有何影響？端電壓有何變化？此時(shí)發(fā)電機(jī)能供給多大的負(fù)載（用額定功率的百分?jǐn)?shù)表示）；（2）如果有一元件斷線，電刷間的電壓有何變化？電流有何變化？（3）若只用相對(duì)的兩只電刷是否能夠運(yùn)行？（4）若有一極失磁，將會(huì)產(chǎn)生什么后果？,答：（1）對(duì)于四極單疊繞組直流電機(jī)，如果取出相鄰的兩組電刷，用另外剩下的兩組電刷仍然可以運(yùn)行，并聯(lián)支路數(shù)由原來(lái)的4變?yōu)榱?，其中一條支路是原來(lái)的，另一條由原來(lái)的三條支路串聯(lián)組成。兩條支路的電動(dòng)勢(shì)相等，故端電壓不變。但兩條支路的電阻不一樣，等效電路見(jiàn)上圖，為使任何一條支路不過(guò)載，電阻小的支路只能供給1/3的額定電流，可見(jiàn)，此時(shí)電機(jī)只能供給1/3的額定負(fù)載。,（2）如果有一元件斷線，使原來(lái)并聯(lián)支路數(shù)由4變成3，電刷間電壓不變，負(fù)載能力變?yōu)樵瓉?lái)的75。（3）若只用相對(duì)兩組電刷不能運(yùn)行，此時(shí)等效電路為兩條并聯(lián)支路且感應(yīng)電勢(shì)互相抵消，使端電壓為零，電機(jī)不能運(yùn)行。（4）若有一極失磁，則每極下磁通不等，故在每極下導(dǎo)體中感應(yīng)電勢(shì)也不等，這樣各并聯(lián)支路產(chǎn)生的總感應(yīng)電勢(shì)不等，形成環(huán)流，由于電機(jī)繞組電阻很小，環(huán)流將很大，使電機(jī)過(guò)熱。,3.他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)由空載到額定負(fù)載，端電壓為什么會(huì)下降？并勵(lì)發(fā)電機(jī)與他勵(lì)發(fā)電機(jī)相比，哪一個(gè)電壓變化率大？,答：他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)由空載到額定負(fù)載，電樞電流增大，電樞回路電阻壓降增加，同時(shí)，電樞反應(yīng)去磁作用使主磁通下降，由公式：,端電壓下降,對(duì)于并勵(lì)發(fā)電機(jī)由空載到額定負(fù)載，電樞電流增大，電樞回路電阻壓降的增加及電樞反應(yīng)去磁作用使主磁通下降，同時(shí)，端電壓下降進(jìn)一步減小主磁通，故端電壓下降更多，所以電壓變化率較大。,4.并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)不能建立電壓，應(yīng)如何處理？答：若并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)不能建立電壓，先檢查線路是否正確，然后：（1）檢查電機(jī)轉(zhuǎn)速是否達(dá)到額定轉(zhuǎn)速；（2）調(diào)節(jié)勵(lì)磁回路電阻，使其小于臨界電阻；（3）把勵(lì)磁繞組兩端對(duì)調(diào)接在電樞繞組兩端，使勵(lì)磁磁通與剩磁磁通方向一致；（4）若電機(jī)沒(méi)有剩磁，則應(yīng)給電機(jī)充磁。,5.限制直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流是否越小越好？,答：直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)必須限制起動(dòng)電流，但起動(dòng)電流不是越小越好。由于，電流過(guò)小則轉(zhuǎn)矩過(guò)小，不利于起動(dòng)。,6.何謂飽和現(xiàn)象？電機(jī)的磁路為什么會(huì)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象?飽和對(duì)電機(jī)運(yùn)行性能有何影響？,答：電機(jī)磁路由鐵心部分和空氣隙部分組成，當(dāng)鐵心的B達(dá)到一定程度后，鐵心部分的磁壓降開(kāi)始不能忽略，此時(shí)隨著勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)的增加，主磁通的增加漸漸變慢，電機(jī)進(jìn)入飽和狀態(tài)。由于飽和現(xiàn)象的存在，使電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)H和B的值不能取得過(guò)高，材料利用率受到限制，激磁電流需要增大。,7.將一臺(tái)變壓器的一次電壓增加5，不計(jì)磁路飽和，勵(lì)磁電流、主磁通、漏抗、勵(lì)磁電抗、鐵耗將如何變化？,答：，電壓增加則磁通增加，磁路飽和程度也增加，因此鐵耗增加、勵(lì)磁電抗降低，而漏抗不變。,8.為什么可以把變壓器的空載損耗近似看成是鐵耗，而把短路損耗看成是銅耗？變壓器實(shí)際負(fù)載時(shí)實(shí)際的鐵耗和銅耗與空載損耗和短路損耗有無(wú)區(qū)別？為什么？,答：因?yàn)榭蛰d時(shí)電流很小，在空載損耗中鐵耗占絕大多數(shù)，所以空載損耗近似看成鐵耗。而短路時(shí)，短路電壓很低，因而磁通很小，鐵耗也很小，短路損耗中銅耗占絕大多數(shù)，所以近似把短路損耗看成銅耗。實(shí)際負(fù)載時(shí)鐵耗和銅耗與空載時(shí)的鐵耗和銅耗有差別，因?yàn)楹笠粋€(gè)是包含有其它損耗。,9.變壓器的其它條件不變，僅將原、副邊線圈匝數(shù)變化10，試問(wèn)對(duì)X1和Xm的影響怎樣？如果僅將外施電壓變化10，其影響怎樣？如果僅將頻率變化10，其影響又怎樣？,答：當(dāng)原、副邊匝數(shù)變化+10時(shí)，X1變化21，m變化10，飽和程度下降，所以Xm的變化大于21。當(dāng)匝數(shù)變化-10時(shí)，X1變化-19，m變化10，飽和程度上升，所以Xm的變化小于-19。,將外施電壓變化+10時(shí)，m也將變化+10，飽和程度上升，故X1不變，Xm下降。將外施電壓變化-10時(shí)，X1不變，Xm上升。如果將頻率變化+10，m下降，X1變化10，xm變化大于10。而f變化-10，X1變化-10，xm變化小于-10。,10.一臺(tái)變壓器，原設(shè)計(jì)頻率為50赫茲，現(xiàn)將它接到60赫茲的電網(wǎng)上運(yùn)行，額定電壓不變。試問(wèn)對(duì)激磁電流、鐵耗、漏抗、電壓變化率有何影響？,答：當(dāng)U不變而f改變后，m將下降到原來(lái)的5/6，所以激磁電流將減小。漏抗，所以X1增大6/5倍。電壓變化率隨X1增大而增大。鐵耗將下降。,11.用單波繞組代替單疊繞組時(shí)，若導(dǎo)體數(shù)和其他條件均不變，電機(jī)額定容量有無(wú)改變？例如一臺(tái)六極電機(jī)原為單波繞組，如果改成單迭繞組，保持元件數(shù)和元件匝數(shù)不變，問(wèn)電機(jī)額定容量會(huì)不會(huì)改變？其它額定量會(huì)不會(huì)改變？答：用單波代單疊時(shí)，其它條件均不變，則電機(jī)額定容量不會(huì)變化，因?yàn)槊總€(gè)元件的感應(yīng)電勢(shì)、負(fù)載能力均不變，所以改變接法之后電機(jī)容量不變。如一臺(tái)六極電機(jī)由單波改為單疊，保持元件數(shù)和元件匝數(shù)不變，則電機(jī)額定容量不變，額定電壓變成原來(lái)1/3，額定電流變?yōu)樵瓉?lái)的3倍，其它的額定量不變。這是因?yàn)槊總€(gè)極下繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)和每根導(dǎo)體內(nèi)流過(guò)的電流并沒(méi)有改變。,12.如何判斷直流電機(jī)運(yùn)行于發(fā)電機(jī)狀態(tài)還是電動(dòng)機(jī)狀態(tài)？它們的Tem、n、E、U的方向有何不同？能量轉(zhuǎn)換關(guān)系如何?,答：可以根據(jù)反電勢(shì)（感應(yīng)電勢(shì)）E的大小來(lái)判斷直流電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)EU時(shí)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)，反之處于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)。發(fā)電狀態(tài)時(shí)Tem與n反向，E與Ia同向，與Ua反向；電動(dòng)機(jī)Tem與n同向，E與Ia、Ua反向。發(fā)電機(jī)從機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，電動(dòng)機(jī)從電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。,13.變壓器空載時(shí)，一次側(cè)加額定電壓，雖然線圈（銅耗）電阻很小，電流仍然很小，為什么？,答：變壓器空載時(shí)，等效電路如圖，當(dāng)一次側(cè)加額定電壓，將產(chǎn)生很大的反電動(dòng)勢(shì)E1，所以線圈電阻雖然小，電流也小。,14.拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行條件是什么?,答：系統(tǒng)穩(wěn)定的必要條件：電機(jī)的機(jī)械特性與負(fù)載特性有交點(diǎn)。工作點(diǎn)穩(wěn)定的充分條件為：,二、計(jì)算題,1、一臺(tái)并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)，電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)為：額定功率25kW，額定電壓230V，額定轉(zhuǎn)速1455r/min，勵(lì)磁電阻130，電樞電阻0.15；帶額定負(fù)載時(shí)雜散損耗為3.8PN，鐵耗582W，機(jī)械損耗305W，求發(fā)電機(jī)額定負(fù)載時(shí)：（1）電磁功率和電磁轉(zhuǎn)矩；（2）輸入功率；（3）效率。,（2）輸入功率：,（3）效率：,2、一臺(tái)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)如下：額定功率17kW，額定電壓220V，額定電流88.9A，額定轉(zhuǎn)速3000r/min，電樞電阻0.0896，勵(lì)磁回路電阻181.5，若忽略電樞反應(yīng)的影響，試求：(1)電動(dòng)機(jī)的額定輸出轉(zhuǎn)矩；(2)在額定負(fù)載時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩；(3)額定負(fù)載時(shí)的效率；(4)在理想空載（Ia=0）時(shí)的轉(zhuǎn)速；(5)當(dāng)電樞回路串入一個(gè)0.15電阻時(shí)，在額定轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)速。,（2）,（4）,3、一臺(tái)直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)一起重機(jī)械，電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)為：額定功率21kW，額定電壓220V，額定電流110A，額定轉(zhuǎn)速1500r/min，電樞電阻0.15（不包括電刷接觸壓降）；帶額定位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，不計(jì)電樞反應(yīng)的影響，求：（1）以750r/m轉(zhuǎn)速提升重物時(shí)，電樞電路應(yīng)串入多大的電阻？（2）以200r/m的轉(zhuǎn)速下放重物，有幾種方式，所需的參數(shù)各為多少？,解：,（2）方式一：電樞回路串電阻,方式二：能耗制動(dòng),方式三：回饋制動(dòng),4.有一臺(tái)100kVA的單相變壓器，原副邊額定電壓為V，額定頻率50Hz。原副線圈的電阻及漏抗為：試求：（1）折算到高壓邊的短路電阻、短路電抗及阻抗；（2）折算到低壓邊的短路電阻、短路電抗及阻抗；（3）將（1）、（2）求得的參數(shù)用標(biāo)么值表示；（4）計(jì)算變壓器的短路電壓百分比及其分量；（5）求滿載及（超前）等三種情況下的電壓變化率并討論計(jì)算結(jié)果。,解：（1）折算到高壓邊的短路阻抗,（2）折算到低壓邊的短路阻抗,(3),（4）短路電壓百分值,當(dāng)滯后時(shí)，,當(dāng)超前時(shí)，,對(duì)于電壓變化率，當(dāng)為阻性負(fù)載時(shí)電壓變化率較小，當(dāng)負(fù)載為感性時(shí)，電壓變化率大，當(dāng)負(fù)載為容性時(shí)，負(fù)載時(shí)的端電壓可能高于空載時(shí)的端電壓。,（5）當(dāng)滿載，時(shí)變壓器的電壓變化率,5.一臺(tái)三相變壓器，Yd11聯(lián)結(jié)組，空載實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為（低壓側(cè)）：,短路實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（高壓側(cè)）為：。試求：（1）短路阻抗、短路電阻、短路電抗；（2）額定負(fù)載下時(shí)電壓調(diào)整率及效率；(3)效率最大時(shí)的負(fù)載系數(shù)。,解：（1）短路電阻：,短路阻抗：,短路電抗：,（2）,（2）,6.現(xiàn)有兩臺(tái)三相變壓器，聯(lián)結(jié)組號(hào)均為Yd7，額定數(shù)據(jù)為：試問(wèn)：（1）兩臺(tái)變壓器能否并聯(lián)運(yùn)行？為什么？（2）如果并聯(lián)組的總輸出為700kVA，每臺(tái)變壓器輸出的容量是多少？（3）在兩臺(tái)變壓器都不過(guò)載的情況下，并聯(lián)組能夠輸出的最大容量是多少？,解：（1）兩臺(tái)變壓器變比相等、組號(hào)相同，能并聯(lián)運(yùn)行。,（3）變壓器阻抗標(biāo)么值小的先滿載，故：,（2）,Thankyouforyourattention!Anyquestion?,