四、问答题

1、电磁作用原理的综述

(1) 有电流必定产生磁场，即 “电生磁” 。

(2) 磁场变化会在导体或线圈中产生感应电动势，即“动磁生电”。 

(3) 载流导体在磁场中要受到电磁力的作用，即“电磁生力”。 

 

 

1、直流电机中绕组的基本形式以及单叠绕组的基本特点是什么?

绕组的基本形式：单叠绕组、单波绕组；单叠绕组的基本特点是：（1）所有元件组成一

个闭合回路；（2）元件两端分别接在相邻两个换向片上；（3）一个极下所有上层边元件组成一条支路；（4）电刷对数等于极对数；（5）支路对数等于极对数；（6）电刷的位置：电刷所接换向片所接元件的边应处在相邻两磁极中间（对称元件处在磁极轴线下）。

2、直流电机中绕组的基本形式以及单波绕组的基本特点是什么?

绕组的基本形式：单叠绕组、单波绕组；单波绕组的基本特点是：（1）所有元件组成一

个闭合回路；（2）元件两端分别接在个换向片上；（3）同一极性极下所有上层边元件组成一条支路；（4）电刷对数等于极对数；（5）支路对数等于1；（6）电刷的位置：电刷所接换向片所接元件的边应处在相邻两磁极中间（对称元件处在磁极轴线下）。

3、直流电动机中绕组的基本形式以及单叠绕组的基本特点是什么?

4、直流电动机中绕组的基本形式以及单波绕组的基本特点是什么?

5、直流发电机中绕组的基本形式以及单叠绕组的基本特点是什么?

6、直流发电机中绕组的基本形式以及单波绕组的基本特点是什么?

7、直流发电机中绕组的基本形式以及基本特点中的区别是什么?

8、写出直流电机电磁转矩的公式，并说明什么因素决定直流电动机的电磁转矩?在电动、

发电、制动三种运行状态下电磁转矩与转速的关系怎样? 

电磁转矩的公式：，决定直流电动机电磁转矩的因素是负载转矩；电动运行状态下电磁转矩与转速的方向相同，拖动电枢旋转，电能变机械能；发电运行状态下电磁转矩与转速的方向相反，原动机拖动电枢旋转克服电磁转矩，机械能变电能；制动运行状态下电磁转矩与转速的方向相反，电磁转矩制动电枢旋转，把转子上的动能转换成电能消耗在转子回路的电阻上。

9、在直流电动机电动、发电、制动三种运行状态下电磁转矩与转速的关系怎样? 什么

因素决定直流电动机的电磁转矩?

10、小型直流电动机多为两极电动机，一般在结构上只用一个换向极，问能否良好运行，

为什么?

能良好运行，因为一个换向磁极，可以产生两个磁极；另外因为小型直流电动机的容量

较小，采用一个换向极产生的两个磁极，足可以保障换向，满足运行要求。

11、一台小型电动机只装了一个换向极，是否会造成一个换向极好，而另一个不好，为

什么?

12、怎样改变直流发电机的电动势与电磁转矩的方向。

由电动势可知，改变励磁电压或转速中的任一个方向即可，但不能同时改

变；由于电机的电磁转矩由负载决定，所以电机的电磁转矩的方向也由负载决定。

13、换向器与电刷的作用是什么

直流电机内部元件流的是交流；所以直流电动机电刷把外部供给的直流电引到换向器

上，通过换向器上换向片的旋转，转换到元件上的为交流电；直流发电机内部发的是交流电，

引到换向器的换向片上，旋转的换向器通过电刷把内部的交流转换为外部的直流。

14、直流电机补偿绕组的作用是什么，装在什么位置，流过补偿绕组的电流是什么电流。

电流方向如何。

直流电机只有在容量较大时才加装补偿绕组，目的是帮助换向极绕组进一步补偿直流电

机换向，装在主磁极上；补偿绕组一般与电枢绕组串联，则流过补偿绕组的电流为电枢电流；

电流的方向为补偿绕组产生的磁场与换向极磁场方向一致。

15、直流电动机换向绕组的作用是什么，装在什么位置，流过补偿绕组的电流是什么电

流。电流方向如何。

换向绕组的作用是帮助直流电机良好换向，一般装在相邻两主磁极之间（几何中线上），

与电枢绕组串联；流过补偿绕组的电流为电枢电流；电流的方向应使换向绕组产生的磁场方向，与电枢反应在几何中线产生的磁场方向相反。

16、直流电机有几中励磁方式，各自有什么的特点。

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。

17、试分别说明，绕组连接图、展开图及电路图的作用。

绕组连接图的作用是方便于实际嵌线。绕组展开图的作用是方便于电机电磁工作原理的

分析。绕组电路图的作用是方便于电路分析。

18、试绘制Z=S=K=16，2p＝4，直流电机单叠绕组连接图、展开图及电路图，并说明

各自的作用

（1）绕组连接图的作用是方便于实际嵌线。

（2）绕组展开图的作用是方便于电机电磁工作原理的分析。

（3）绕组电路图的作用是方便于电路分析。

1. 变压器的应用：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。    

2、变压器的分类 

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。

 

七、计算题

1、一台直流电机，已知极对数p＝2，槽数Z和换向片数k均等于20，采用单叠绕组。

(1) 计算极矩、电角度及绕组各节距；

(2) 画出绕组展开图、主磁极和电刷的位置；

(3) 求并联支路数。

解：（1）极矩      电角度

第一节距，= y = 1 ， 

(2) 绕组展开图    (3)2a=4。

2、已知一台直流电机的极对数P＝2，元件数S＝Z＝K＝19，元件的匝数Ny＝11，单波绕组，试求：

(1)画出绕组展开图、主磁极和电刷的位置

 (2)当每极磁通Ф＝1.42×10-2wb，转速n＝1000r/min时的电枢电动势为多少伏？

解：（1）绕组展开图

(2) 因采用单波绕组，所以支路对数a=1

总匝数N=2SNy=2×19×11=418

电势常数Ce=PN/60a=2×418/60=14

电动势Ea=CeΦn=14×1.42×10-2×1000=200V

1、试绘制直流电动机功率流程图，并说明各流程中的功率含义。

电源输入的电功率P1；机械损耗Pm （1）轴承损耗（2）电刷摩擦损耗（3）通风损耗（4）周边风阻损耗；电枢铜耗PCU 包括电阻损耗与电刷接触损耗电磁功率PM； 铁耗PFe （1）

磁滞损耗 （2）涡流损耗；杂散损耗PΔ （1）齿槽损耗 （2）电枢反应损耗；轴上的净输出机械功率P2

2、他励直流电动机电枢串接电阻时人为机械特性的特点

（1）理想空载转速与固有特性时相同，且不随串接电阻的变化而变化；

（2）电枢串接电阻的变化，获得不同斜率的射线族。 

（3）随着的加大，特性的斜率增加，转速降落加大，特性变软，稳定性变差。

3、他励或并励直流电动机电源电压改变时人为机械特性的特点

（1）理想空载转速发生变化，随电源电压的降低而降低。

（2）由于，特性斜率不变，机械特性由一组平行线所组成。

（3）特性斜率不变，转速降落不变，因此其特性较串联电阻时硬。

4、 改变主磁通时人为机械特性的特点

（1）理想空载转速与磁通成反比，即当下降时，上升。

（2）不同的磁通，所得机械特性曲线斜率不同。

（3）磁通下降，特性斜率上升，且与成反比，曲线变软；

（4）一般情况下下降，上升，但负载过大速度反而会下降。

5、由运动方程式判断电动机的工作状态

（1）当时，则n=0或n=常值，电力拖动系统处于静止或稳态运行状态，即拖动系统稳定运行状态。 

（2）当时，电力拖动系统处于起动或调速时的升速运行状态，即过渡过程的升速过程。

（3）当时，电力拖动系统处于停车或调速时的减速运行状态，

即过渡过程的减速过程。

6、电动机稳定运行的要求

电力拖动系统在某一稳定转速下运行，由于受到某种扰动，如负载的突然变化或电网电压的波动等，则导致系统的转速发生变化而离开原来的平衡状态，如果电力拖动系统能在新的条件下达到新的平衡状态，或者当外界扰动消失后能自动恢复到原来的转速下继续运行，则称该系统是稳定的；如果系统不能在新的条件下达到新的平衡状态，或者当扰动消失后不能自动恢复到原来的转速下继续运行，则称该系统是不稳定的。 

7、电动机稳定运行的条件