√直流发电机的工作原理是什么？
直流发电机是由原动机拖动电枢旋转而发出直流电，将输入的机械能转换成直流电能，基本原理是导体切割磁力线感应出电动势。
√直流电机电枢绕组内的电流是直流的还是交流的？
是交流电流
√什么是直流电机的可逆原理？
一台直流电机，某一种条件下作为发电机运行，另一种条件下作为电动机运行，两种状态可以互换。
√铭牌数据包括哪些常用参数？
电机额定功率、额定电压、电源频率、防护等级、在不同频率的电源下等。
2.直流电机的绕组
√直流电机的绕组有哪两大类？
直流电机电枢的绕组有多种形式，其中单迭绕组和单波绕组是最基本的两种。
√单叠绕组有什么特点？
并联支路数与磁极对数有什么关系？
单叠绕组的特点：
①并联支路数等于磁极数，即2a=2p；②每条支路由不同的电刷引出，电刷数等于磁极数。
单层绕组:
=P
√波绕组有什么特点？
并联支路数与磁极对数有什么关系？
波绕组的特点是每个绕组元件的两端所接的换向片相隔较远，互相串联的两个元件相隔较远（y=yk≈2τ）。
双层绕组:
=2P
√绘制绕组展开图时，电刷的放置原则是什么？
在确定直流电机电刷的安放原则上就考虑：
（1）应使电机正、负电刷间的电动势最大：
（2）应使被短路元件的电动势最小，以利于换向。
两者有一定的统一性，一般以空载状态为出发点考虑电刷的安放。
因此，电刷的合理位置是在换向器的几何中性线上。
无论叠绕组还是波绕组，元件端接线一般总是对称的，换向器的几何中性线与主极轴线重合，此时电刷的合理位置是在主极轴线下的换向片上。
3.直流电机的励磁方式与磁场
√直流电机有哪几种励磁方式？
各有什么特点？
直流电机励磁方式：
他励、并励、串励、复励；他励电机的励磁绕组与电枢绕组电源各自独立。
并励电机的励磁绕组并接在电枢绕组两端，共用一个电源；串励电机的励磁绕组串接在电枢绕组中，共用一个电源；复励电机有两套励磁绕组一个并接在电枢绕组中，一个串接在电枢绕组中，共用一个电源，按二者产生的磁场是增加还是减少，分为积复励和差复励。
√直流电机的磁场由什么共同建立？
直流电机的磁场由励磁磁动势和电枢磁动势共同建立
√什么是电枢反应，对电机有什么影响？
电机负载运行，电枢绕组中就有了电流，电枢电流也产生磁动势，称为电枢磁动势。
电枢磁动势的出现，必然会对空载时只有励磁磁动势单独作用所产生的磁场有一定影响。
我们把电枢磁动势对励磁磁动势所产生的磁场的影响称为电枢反应。
电枢磁动势也称为电枢反应磁动势。
交轴电枢反应（被电刷短路的元件处在几何中性线时）对电机的影响：
①使气隙磁场分布发生畸变；
②使物理中性线移位（空载时，电机的物理中性线与几何中性线重合。
负载时，对电动机而言，物理中性线逆转向离开几何中性线α角度。
若在发电机状态，则为顺转向移动α角度）；
③在磁路饱和的情况下，呈现一定的去磁作用。
√什么是换向，怎样改善直流电机的换向？
电枢绕组的线圈经过电刷从一条支路转入另一条支路时电流方向的改变称为换向。
改善直流电机的换向：
①在换向区装设换向极；②移动电刷。
√直流电机装设换向极时，对换向极的极性如何要求？
直流电机换向极的极性按电枢旋转方向，电动机主磁极前方的是同极性换向极。
4.直流电机的基本方程
√写出电枢绕组感应电动势方程，与哪些因素有关？
即E=4.44fNΦm。
影响变压器绕组感应的电动势量值（即幅值大小）的因素有：
绕组的匝数、电源的频率和与绕组交链磁通的幅值。
√写出电枢绕组电磁转矩方程，与哪些因素有关？
T=KT∅mI2cos∅2，其中KT是常数，与电机结构有关，∅m是毎极磁通，I2是转子电流，cos∅2是转子电路的功率因数
√直流电机的损耗有哪几种？
空载损耗包括哪几种损耗？
直流电机的损耗有电枢回路铜耗和空载损耗，空载损耗包括机械损耗、铁芯损耗和励磁损耗。
√直流电动机的电压平衡方程怎样表示？
U=Eα+RαIα+2∆Us
√直流电动机的功率平衡方程怎样表示？
Pe=pΩ+pFe+p∆+P2=p0+P2
√直流电动机的基本方程有哪些？
（1）电动势平衡方程式：
Ea=U+IaRa+2∆Us
（2）功率平衡方程式：
Pe=pΩ+pFe+p∆+P2=p0+P2
（3）转矩平衡方程：
T=T0+T2
5.直流电动机的工作特性
√直流电动机的工作特性是指什么？
他励（并励）直流电动机的工作特性是指在U=UN、电枢回路的附加电阻Rpa=0、励磁电流If=IfN时，电动机的转速n、电磁转矩Tem和效率η三者与输出功率P2之间的关系。
实际应用中，由于电枢电流Ia较易测量，且Ia随P2的增大而增大，也将工作特性表示为n、T、η=f（Ia）。
√直流他励电动机的转速特性表达式是什么？
n=U-IaRaCe∅
√直流电动机转矩特性表达式是什么?
T=CTΦIa
√写出直流电机效率表达式。
空载损耗是否随负载变化?
η=P3UIcos∅
空载损耗是不随负载电流变化的，当负载电流较小时效率较低，输入的功率大部分消耗在空载损耗上;当负载电流增大时效率也增大，输入的功率大部分消耗在机械负载上;但当负载电流大到一定程度时铜损快速增大此时效率又开始变小。
第二章练一练
1.在直流电动机中机械特性最硬的一般为（）。
A.并励电动机
B.他励电动机
C.串励电动机
D.复励电动机
2.在直流电动机的运行中，不能空载或轻载起动的是（）。
A.复励电动机
B.并励电动机
C.它励电动直流电机
D.串励电动机
3.在电机的制动中不能用于回馈制动方法的电机是（）。
A.并励电动机
B.他励电动机
C.串励电动机
D.复励电动机
4.机械特性是指电动机的（）。
A.转速与电磁转矩之间的关系
B.电流Ia与电磁转矩之间的关系
C.电压U与电磁转矩之间的关系
D.磁通与电磁转矩之间的关系
5.直流电动机采用降低电源电压的方法起动，其目的是（）。
A.为了使起动过程平稳
B.为了减小起动电流
C.为了减小起动转矩
二、判断题
6.直流电机中减弱磁通时，其人为机械特性一般表现为Φ下降，ｎ上升，但负载过大速度反而会下降。
（√）
7.直流电机中电枢串接电阻时的人为机械特性变硬，稳定性好。
（×）
8.运动方程式中转矩的符号规定:
先规定某一转速ｎ的方向为正方向，电磁转矩Ｔｅｍ的方向与此方向相同则为正，反之为负，负载转矩ＴＬ的方向与此方向相反则为负，相同为正。
（√）
9.电动机的制动:
实质上就是指电动机从某一稳定运行状态减速到另外一种稳定运行状态的过渡过程。
（√）
10.他励直流电动机降压或串电阻调速时，最大静差率数值越大，调速范围也越大。
（√）
三、简答题
11.何谓电动机的充分利用？
参考答案：
所谓电动机的充分利用是指电动机无论在额定转速下运行，还是调速过程中处于不同转速下运行，其电枢电流都等于额定值。
12.电力拖动系统稳定运行的条件是什么？
参考答案：
电拖系统的稳定运行条件是电动机的机械特性和负载转矩特性必须配合得当。
用数学表达式表示为一般要求电动机的机械特性是向下倾斜的。
因为大多数负载转矩都是随转速的升高而增大或保持恒定，因此只要电动机具有下降的机械特性，能满足电动机的稳定运行条件。
第二章知识点回顾总结
按照本章所学的内容，将知识点以问题形式归纳总结如下，方便同学回顾和自检本章所学知识。
1.直流电动机的机械特性
√直流电动机的机械特性是指？
当直流电动机的电源电压、励磁电流、电枢回路总电阻都等于常数时，转速与转矩之间的关系，称为机械特性。
√直流电动机的机械特性方程？
√他励直流电动机固有机械特性方程和曲线？
√他励直流电动机人为机械特性方程和曲线？
2.他励直流电动机的起动
√直流电动机的起动性能指标？
电动机接通电源后，转速从n=0上升到稳定负载转速nL的过程称为起动过程。
电动机在起动的瞬间，转速为0，此时的电枢电流称为起动电流，用Ist表示；对应的电磁转矩称为起动转矩，用Tst表示。
√他励直流电动机常用的起动方法？
（1）降低电源电压起动
（2）电枢回路串电阻起动
√降低电源电压起动过程？
如图2-8所示是降低电源电压起动时的接线图及机械特性图。
可调直流电源为电动机供电，起动时，先将励磁绕组接通电源，并将励磁电流调到额定值，然后从低到高地调节电枢回路的电压。
在起动瞬间，电枢电流Ist通常限制在（1.5~2）IN内，因此，起动时的最低电源电压为U=（1.5~2）IN·Ra。
此时，电动机的电磁转矩大于负载转矩，电动机开始旋转。
随着转速n升高，Ea逐渐增大，电枢电流Ia=（U-Ea）/Ra相应减小;与此同时，电压U必须不断升高，并且使Ia保持在（1.5~2）IN范围内，直至电压升到额定电压UN，则电动机进入稳定运行状态，起动过程结束。
√电枢回路串电阻起动过程？
起动开始瞬间，断开KM1、KM2、KM3，电枢回路的总电阻R3=Ra+Rst1+Rst2+Rst3，转速n=0，运行点在图2-9（b）中的A点，起动电流为I1，即I1＝Imax；对应I1产生的起动转矩为T1，由于T1>TL，dn/dn>0，电动机开始起动，转速沿着AB特性变化；随着转速上升，电流及转矩逐渐减小，产生的加速度也逐渐减小。
运行点到达图中的B点时，使触点KM3及时闭合，电阻Rst3被切除，B点的电流被称为切换电流，这时电枢回路总电阻变为R2＝Ra＋Rst1+Rst2，机械特性变为直线CDn0。
切除电阻瞬间，由于机械惯性的作用，转速n不能突变，电动势Ea也维持不变，则引起电枢电流突增，如果电阻设计恰当，可使电流从I2突增到I1，运行点从B点过渡到C点。
电动机又获得了与A点相同的加速度，此后电动机再沿着直线CD加速。
同理，当电机加速到D点时，电流又下降到I2，此刻闭合接触器的触点KM2，切除第二段电阻Rst2，电枢总电阻变为R1＝Ra＋Rst1，机械特性变为直线EFn0，即运行点从D点过渡到E点，电枢电流从I2突增到I1，电动机沿EF段升速，当转速升高到F点时，闭合接触器触点KM1，切除最后一段电阻Rst1，运行点从F点过渡到固有机械特性上的G点，电流再一次增加到I1。
此后电动机在固有机械特性上升速，直到W点为止，Tem＝TL，电动机稳定运行，起动过程结束。
3.他励直流电动机的制动
√对电动机制动有哪些要求？
（1）制动转矩要足够大，制动电流不超过电动机换向和发热所允许的数值。
（2）制动过程要平滑。
有的生产机械（如载人电梯）制动时，要求电动机的转速均匀降低；当采用分级制动时，要求相邻的两级转速差要小。
（3）能按生产工艺的要求，准确、可靠地停止在预定位置，或将转速限定到指定值。
（4）制动过程中能量的损耗及设备投资要少，即经济性好。
（5）制动时间要符合制动要求。
一般来说，制动越快越好，但要考虑电动机及传动机构所允许的条件。
√能耗制动过程？
A、当电机在外力作用下减速、反转时（包括被拖动）电机即以发电状态运行，能量反馈回直流回路，使母线电压升高:
B、当直流电压到达制动单元开的状态时，制动单元的功率管导通，电流流过制动电阻:
C、制动电阻消耗电能为热能，电机的转速降低，母线电压也降低;D、母线电压降至制动单元要关断的值，制动单元的功率管截止，制动电阻无电流流过E采样母线电压值，制动单元重复ON/OFF过程平衡母线电压，使系统正常运行。
√反接制动过程？
电动机运行中突然将电源反接，从而使电动机快速停转的制动方式称为反接制动。
反接制动中使用速度继电器可以实现准确停止，避免出现电动机反转的情况。
√回馈制动过程？
回馈制动要求电机转速n超过同步转速n1，为此需要降低同步转速n1或者依靠机械负载使转子加速，以使n＞n1。
4.他励直流电动机的调速
√评价调速方法的主要指标？
（1）调速范围
（2）调速的稳定性（静差率）
（3）调速的平滑性
（4）调速的经济性
（5）调速时的允许输出
√改变串入电枢回路电阻调速过程？
在电枢回路串入不同的电阻后，理想空载转速n0不变，而转速降落Δｎ与电阻成正比，图2-17电枢串电阻调速后的人为机械特性使机械特性变软。
对应不同的电阻，电动机可得到不同的人为机械特性。
√改变电枢供电电压调速过程？
降低电枢端电压时，转速也是向低于Nn方向调节，且U越低时n也越低。
降低调速虽然需增加一套可调压电源，但它由于具备以下优点，所以被广泛应用于对调速、起动与制动要求较高的场合。
·人为特性与固有特性平行，硬度不变，所以不仅满载或轻载时都有明显的调速效果，而且负载变化时转速波动小，静态稳定性好，调速范围大;
·转速调节平滑，可实现无级调速;
·调速时能量损失小，效率高。
√改变磁通调速过程？
减小If以减弱磁通Ф时，转速向高于nN方向调节，且If越小n越高。
但是nmax受机械强度与换向的限制，一般只能nmax（1.2~2）nN，调速范围不大;由于弱磁调节也可做到高效无级调速，所以一般是与降压调速配合使用以扩大调速范围。
5.直流电动机故障分析与维护
√直流电动机使用前要检查哪些项及日常维护有哪些？
（1）用压缩空气或手动吹风机吹净电动机内部的灰尘、电刷粉末等，清除污垢杂物。
（2）拆除与电动机连接的一切接线，用绝缘电阻表测量绕组对机座的绝缘电阻，若小于0.5MΩ，则应进行烘干处理，测量合格后再将拆除的接线恢复。
（3）检查换向器的表面是否光洁，如发现有机械损伤或火花灼痕，应进行必要的处理。
（4）检查电刷是否严重损坏，刷架的压力是否适当，刷架的位置是否位于标记的位置。
（5）根据电动机铭牌检查直流电动机各绕组之间的接线方式是否正确，电动机额定电压与电源电压是否相符，电动机的起动设备是否符合要求，是否完好无损。
√直流电动机的常见故障及检修？
（1）电枢绕组接地故障
（2）电枢绕组短路故障
（3）电枢绕组断路故障
（4）换向片间短路故障
（5）换向器接地故障
（6）云母片凸出
（7）确定电刷中性线的位置
（8）电刷的研磨
第三章练一练
一、单项选择题
1.额定电压为220/110V单相变压器，高压边漏阻抗X1б=0.3Ω，折算到低压边后大小为（）。
A.0.075Ω
B.0.6Ω
C.0.15Ω
2.额定电压为10000/400V的三相电力变压器负载运行时，若二次侧电压为410V，负载的性质是（）。
A.电阻
B.电阻电感
C.电阻电容
3.若变压器的一次绕组匝数减少而电压幅值不变，变压器的励磁电流将（）。
A.升高
B.降低
C.不变
4.若变压器的一次侧电源频率升高，电压幅值不变，变压器的励磁电流将（）。
A.升高
B.降低
C.不变
5.某三相电力变压器带电阻电感性负载运行，负载系数相同的情况下，cosφ2越高，电压变化率ΔU（）。
A.越小
B.不变
C.越大
二、判断题
6.变压器空载和负载时的损耗是一样的。
（×）
7.变压器的变比可看作额定线电压之比。
（×）
8.只要使变压器的一次、二次绕组匝数不同，就可达到变压的目的。
（√）
9.变压器带容性负载，当负载增加时，二次侧电压将降低。
（×）
10.变压器短路实验一般在高压边接仪表、低压边短路。
（√）
三、简答题
11.变压器的应用？
参考答案：
作为电能传输或信号传输的装置，变压器在电力系统和自动化控制系统中得到了广泛的应用
（1）在电力系统中，变压器是电能输配的主要电气设备
（2）在电子线路中，变压器还用来耦合、传递信号，并进行阻抗匹配
（3）从节能方面考虑，用高压输电较为经济
（4）从输电电压等级方面考虑，电网电压等级有35、110、220、500kV等，而发电机端电压因受绝缘及制造技术上的限制，远远不能达到这样高的电压等级
（5）从用电安全、降低用电设备的绝缘等级及降低制造成本方面考虑，必须用降压变压器将输电线路上的高电压降低到配电系统的电压等级，然后再经过配电变压器将电压降低到用电器的额定电压以供使用。
大型动力负荷一般采用3kV或6kV，而小型动力负荷采用380V，单相动力负荷和照明采用220V。
12.变压器的分类？
参考答案：
容量小的只有几伏安，大的可达到数十万千伏安；电压低的只有几伏，高的可达几十万伏。
如按变压器的用途来分类，几种应用最广泛的变压器为：
（1）电力变压器。
供输配电系统中升压或降压用的变压器，这种变压器在工矿企业中用得最多，是常见而又十分重要的电气设备，有单相和三相之分。
（2）特殊电源用变压器。
如电炉变压器、电焊变压器和整流变压器。
（3）仪用互感器。
供测量和继电保护用的变压器，如电压互感器和电流互感器。
（4）试验变压器。
供电气设备作耐压试验用的变压器，如做高压实验的高压变压器
（5）调压器。
能均匀调节输出电压的变压器，如自耦调压器。
（6）控制用变压器。
用于自动控制系统中的小功率变压器。
第三章知识点回顾总结
以下问题包含了本章的全部学习内容，读者可根据以下问题为线索，对本章内容做简要回顾：
1.变压器的基本结构与工作原理
√变压器的主要组成部分有哪些？
变压器中主要的部件有铁心、绕组、绝缘套管、分接开关、箱体及其他附件。
铁心和绕组构成了变压器的器身。
√变压器的工作原理是什么？
变压器主要是由一个闭合的铁心构成的主磁路和两个匝数不同而又相互绝缘的线圈（绕组）构成的电路而组成，如图3-9所示。
图3-9双绕组变压器工作原理示意图
图3-9中，当一次绕组N1外加交流电压u1时，便有电流i1流过一次绕组，并在铁心中产生与外加电压频率相同的交变磁通Φ；Φ同时交链一次、二次绕组而产生感应电动势e1和e2，其大小与绕组匝数成正比，故改变绕组匝数，便可改变电动势e2。
二次绕组N2的感应电动势e2向负载供电，供电电压为u2，从而实现了电能的传递。
值得注意的是，变压器只能传递交流电能，而不能传递直流电能。
√变压器的三个基本作用是什么？
改变电流、改变电压、变换阻抗。
√变压器的铁心为什么不用整块的铁磁材料？
为减小铁心涡流损失，变压器的铁心不能用整块铁磁材料。
√变压器的额定值有哪几个？
额定容量；额定电压；额定电压；额定频率；额定温升
2.变压器的运行特性
√什么是变压器的空载运行？
变压器的变压比是如何定义的？
变压器的空载运行是指变压器的一次绕组接电源、二次绕组开路时的工作状况。
变压器的变压比是空载时的一、二次绕组电压比。
√变压器空载和负载运行时，铁心中的磁动势为什么基本不变？
根据主磁通基本保持不变的磁动势平衡原理，i1N1+i2N2≈i0N1，即负载时一次电流必然要增大，去抵消二次绕组的磁动势，以保持磁势平衡。
无论负载如何变化，一次电流1总能自动调节，以适应负载电流即二次电流i2的变化。
√变压器的外特性是指什么？
变压器的外特性是指变压器的负载电压随负载电流变化的特性曲线。
√变压器的电压调整率是指什么？
电压调整率定义为：
当输入电压不变，负载电流从零变化到额定值时，输出电压的相对变化，通常用百分数表示。
√变压器的损耗都有哪几种？
变压器的效率在什么条件下最高？
变压器损耗分为有功损耗和无功损耗两种。
有功损耗又分为有功铁损和有功铜损两部分，无功损耗又分为无功铁损和无功铜损两部分。
变压器负载性质不同，其效率不是一定值。
在不变损耗与可变损耗相等时，变压器的效率最高。
√变压器绕组折算依据什么原则？
变压器绕组折算的原则是应保证折算前后电磁关系不变。
3.变压器参数测定
√变压器的参数都指哪些值？
变压器的参数是指等效电路中的rm、Xm、rk、Xk等。
这些参数直接影响变压器的运行性能。
对于成品变压器，通常通过空载和短路实验来求得各参数的值。
√空载实验时能够测出哪些参数？
电压表为什么要接在电流表前面？
通过测量空载电流I0、空载电压U0及空载损耗p0`来计算变比K和励磁参数Zm、Xm、rm，以及判断铁心质量和线圈质量。
为了便于测量和安全起见，实验时，常在低压绕组加压，高压绕组开路。
由于I0很小，为了减小测量误差，可将电压表接在功率表和电流表前面。
√变压器短路实验测定哪几个参数？
测量短路电压UK、短路电流IK和短路损耗pk，求出短路参数ZK、XK和rk。
√短路实验时，电压表为什么要前接？
短路实验中测量的是漏阻抗，阻抗值比较小。
若采用电流表内接发，会产生明显的分压作用，导致测量不准确。
4.三相变压器
√三相变压器的磁路可分为哪两类？
三相变压器的磁路可分为三个单相独立磁路和三相磁路两类ꎮ
√三相变压器的绕组常采用哪两种联结方式？
三相绕组常用星形联结（用Y或y表示）或三角形联结（用D或d表示）。
√三相变压器联结组别的含义是什么？
通常用什么方法判别三相
升级会员 