20141117_电机学第2次课堂测验_直流电机-杜江(含参考答案)

重庆大学《直流电机》试卷第1页共3页重庆大学《电机学（1）》课程试卷2014—2015学年第一学期开课学院：电气工程学院课程号：15012650考试日期：2014.11.17考试方式：考试时间：45分钟题号一二三四五六七八九十总分得分一、单项选择题（每小题2分，共20分）1．直流电机电枢磁动势与交轴电枢磁密的波形分别是C。A．马鞍波、三角波；B．马鞍波、马鞍波；C．三角波、马鞍波；D．三角波、三角波。2．直流电机交轴电枢反应磁动势最大值的位置取决于A。A．电刷的位置B．主磁极轴线的位置；C．转子旋转方向；D．电枢的几何中性线。3．直流发电机与直流电动机最重要的特性分别是D。A．效率特性、效率特性；B．外特性、效率特性；C．调整特性、机械特性；D．外特性、机械特性。4．在直流电机中，公式Ea=CeФn和Te=CTФIa中的Φ指的是C。A．每极合成磁通；B所有磁极的总磁通；C．每极主磁通；D．以上都可以。5．一台空载运行的他励直流发电机，电刷位置偏移了几何中心线一个角度在其它条件不变的情况下，试分析空载电压如何变化D。A．不变；B．取决电刷位置移动方向；C．增大；D．减小。6．直流电动机和直流发电机的额定功率分别指B。A．转轴上吸收的机械功率，电枢端口吸收的电功率；B．转轴上输出的机械功率，电枢端口输出的电功率；C．转轴上吸收的机械功率，电枢端口输出的电功率；D．电枢端口输出的电功率，转轴上输出的机械功率。7．若并励直流发电机转速下降5%，则空载时发电机的端电压将A。A．下降多于5%；B．下降少于5%；C．下降5%；D．无法判定。8．一台直流电动机拖动一台他励直流发电机。当电动机的外电压、励磁电流不变时，增加发电机的负载，则电动机的电枢电流Ia和转速n将A。A．Ia增大，n降低；B．Ia增大，n升高；C．Ia减少，n升高；D．Ia减少，n降低。9．串励直流电动机轻载运行时，若不慎将励磁回路断开，则电机转速将B。A．上升到较高的转速后稳定运行；B．减速到停转；C．上升到不允许的高速即“飞车”；D．保持原转速不变。10．一台额定转速为1000r/min的并励直流电动机，在额定状态运行时输入功率为15kW，若在电枢回路中串电阻调速，保持负载转矩不变，当转速为800r/min时输入功率为B。A．10kW；B．15kW；C．12.5kW；D．18kW。二、填空题（每空1分，共22分）1．直流电机若想实现机电能量转换，必须靠交轴电枢磁势的作用（填直轴、交轴、交轴和直轴）。2．直流电动机常用的起动方法有直接起动、电枢回路串电阻起动和降压起动。3．串励直流电动机在电源反接时，磁通的方向将反向，电枢电流的方向将反向，转速的方向将不变。（填不变或反向）。4．影响他励直流发电机电压调整率的因素有电枢回路的电阻压降和电枢反应的去磁效应。5．并励直流电动机调速时，在励磁回路中增加调节电阻，可使转速增大，机械特性变软；在电枢回路中增加调节电阻，可使转速减小，机械特性变软；降低电枢端电压，可使转速减小，机械特性不变。(填增大、不变或减小，变硬、变软或不变)。6．对于单叠短距绕组，2p=4，Qu=K=S=21，则y1=5、y2=4、y=1、yc=1。7．直流电动机的制动方法有能耗制动、反接制动和回馈制动。考试提示1.严禁随身携带通讯工具等电子设备参加考试；2.考试作弊，留校察看，毕业当年不授学位；请人代考、替他人考试、两次及以上作弊等，属严重作弊，开除学籍。命题人：组题人：审题人：命题时间：教务处制学院专业、班年级学号姓名考试教室公平竞争、诚实守信、严肃考纪、拒绝作弊封线密重庆大学《直流电机》试卷第2页共3页三、简答题（共27分）1．简述并励直流发电机自励建立稳定电压的条件。（6分）答：①有一定的剩磁；（2分）②励磁回路的电阻小于与运行转速所对应的临界电阻；（2分）③励磁绕组的接线与电机转向的配合正确。（2分）2．请画出并励直流电动机的功率流程图和写出功率平衡方程式。（7分）P1=UIpcufpcuaPe=EaIa电能机械能P2=T2ΩpspΔpFepΩ（3分）基本铜耗：pcua=Ia2R；电刷损耗：ps=2ΔUsIa；励磁铜耗：pcuf=UfIf；杂散损耗：pΔ≈0.01PN(I/IN)2；机械损耗：pΩ；铁耗：pFe；机械损耗和铁耗仅与转速和电枢铁心内的磁通密度有关。（1分）P1=Pe+pcua+pcuf+ps+pΔ(2分)Pe=P2+p0（1分）3．一台串励直流电动机，在电枢电流不变的情况下，若转速下降，试分析说明其基本铜耗、电刷损耗、励磁铜耗、铁耗、机械损耗、电枢电动势、电磁功率、电磁转矩、输出功率、输入功率将分别如何变化？（14分）答：由pcua=Ia2Ra、pcuf=If2Rf、ps=2ΔUsIa，Ia=If，当电枢电流Ia不变时，铜耗pcu、pcuf、pcus不变。（3分）在直流电机中，铁损耗pFe和机械损耗pΩ与转速n有关，当n下降时，铁损耗pFe和机械损耗pΩ变小。（2分）由Ea=Ceφn可知，励磁电流If不变，φ也不变，当转速n下降时，电动势Ea变小。（1分）由Pe=EaIa可知，当电枢电流Ia不变、电动势Ea变小时，电磁功率Pe变小。（2分）由Te=CTφIa可知，由于φ、Ia不变，故电磁转矩Te不变。（2分）由P2=T2.Ω、Te=T2+T0可知，Te和T0不变，因此T2不变，而n下降，Ω下降，故输出功率P2变小。（2分）因为P1=Pe+pcua+pcuf+p△，当电枢电流Ia和励磁电流If不变时，pcua、pcuf和p△不变，当转速n下降时，由于Pe变小，故输入功率P1变小。（2分）四、计算题（共31分）1．已知一台并励直流发电机的有关数据如下：PN＝6kW，UN＝230V，nN＝1450r/min，电枢回路总电阻Ra=0.921Ω，励磁回路电阻Rf＝130Ω，铁耗pFe=145.5W，机械损耗pΩ=168.4W，不计附加损耗，若忽略电枢反应的去磁效应，不计铁心磁路饱和。试求在额定负载下的：(1)负载电流IN(2分)；(2)励磁电流IfN(2分)；(3)电枢电流IaN(2分)；(4)电枢电动势EaN(3分)；(5)电磁功率PeN(3分)；(6)电磁转矩TeN(3分)；(7)输入功率NP1(3分)；(8)效率N(3分)。在保持其它参数不变的情况下，设IN不变，当改为电动机运行状态时，若在励磁绕组串入1R=30Ω的附加调节电阻，求此时的：(9)电枢电流Ia(2分)；(10)电枢电动势Ea(3分)；(11)转速n(5分)。解：发电机（1）087.262306000UPINNN（A）重庆大学《直流电机》试卷第3页共3页（2）2301.7692130NfNfUIR（A）（3）23026.08727.856130NaNNfUIIR（A）（4）23027.8560.921255.656aNaNaNUEIR（V）（5）255.65627.8567121.54eNaNaNPEI（W）（6）84.1516014502602nN(rad/s)7121.5446.9151.844eNeNNPT(N·m)（7）PPPPFeeNN17121.542168.4145.57435.442(w)(W)（8）1600080.69%7435.442NNNPP电动机（9）励磁绕组串电阻运行时123026.08724.649513030NaNfUIIRR（A）（10）23024.64950.921207.298aaaNUEIR（V）（11）电动机未串接电阻额定运行时23026.08724.32130NaNNfUIIR（A）23024.320.921207.60aNaNaNUEIR（V）NNeaNnCE207.601.0015207.298aNeNNaeCnECnE不计饱和，所以1/1601.231/()130NNUUfNfRRR14501.2311782.28(/min)1.001(/)1.0015NNnnr