《变压器与电动机》直流电机的电枢反应及其影响 (举一反三考点练）-讲义

举一反三考点练 《变压器与电动机》直流电机的电枢反应及其影响-讲义 1. 理解电枢磁场的产生与交轴特性。 2. 掌握电枢反应对主磁场的两类影响*。 3.了解改善换向的常用措施。 知识点一 电枢反应的基本概念与形成条件 一、交轴磁场： 当直流电机带负载运行时，电枢绕组中通过电流产生电枢磁场，这个磁场轴线与主磁场轴线垂直相交，称为交轴磁场。 图1 主磁场 图2 发电机交轴磁场 图3 电动机交轴磁场 二、电枢反应： 电枢磁场对主磁场产生的影响称为电枢反应，包括使主磁场发生畸变和削弱主磁场两方面。 电枢反应的强度与电枢电流大小成正比，电枢电流越大，电枢磁场越强，电枢反应越显著。 在空载状态下，由于电枢电流基本为零，不产生电枢磁场，因此不存在电枢反应。 电枢磁场的方向由电枢电流方向决定，符合右手螺旋定则。 三、合成磁场： 主磁场和电枢磁场在空间同时存在，共同作用在电枢上，形成合成磁场。 理解电枢反应是分析电机负载运行时性能变化的基础，也是采取改善措施的前提。 直流电机负载运行时，电枢磁场是由什么产生的（ ） A. 励磁电流 B. 电枢电流 C. 剩磁 D. 感应电压 【答案】B 【解析】电枢磁场是由流过电枢绕组的电流产生的，这个电流称为电枢电流，是负载运行时产生的。 1. 电枢磁场与主磁场在空间上的位置关系是（ ） A. 平行同向 B. 平行反向 C. 垂直相交 D. 完全重合 【答案】C 【解析】电枢磁场又称为交轴磁场，其轴线与主磁场的轴线垂直相交，这是其重要几何特征。 2. 下列哪项是电枢反应的正确定义（ ） A. 主磁场对电枢磁场的影响 B. 电枢磁场对主磁场的影响 C. 电枢电流对转速的影响 D. 负载对效率的影响 【答案】B 【解析】电枢反应特指电枢磁场对主磁场产生的影响，这是电机理论中的专门术语。 3. 电枢反应的强度主要取决于（ ） A. 励磁电流大小 B. 电枢电流大小 C. 电机转速高低 D. 环境温度变化 【答案】B 【解析】电枢电流越大，产生的电枢磁场就越强，对主磁场的影响（电枢反应）就越显著。 1. 直流电机空载时电枢反应的情况是（ ） A. 电枢反应很强 B. 电枢反应很弱 C. 没有电枢反应 D. 电枢反应不确定 【答案】C 【解析】空载时电枢电流基本为零，不产生电枢磁场，因此不存在电枢反应。 2. 电枢磁场的方向由什么决定（ ） A. 励磁电流方向 B. 电机旋转方向 C. 电枢电流方向 D. 主磁场方向 【答案】C 【解析】根据右手螺旋定则，通电导体产生的磁场方向由其电流方向决定，因此电枢磁场方向由电枢电流方向决定。 3. 交轴磁场名称中的"交轴"指的是（ ） A. 与换向器相交 B. 与电极轴线相交 C. 与主磁场轴线垂直 D. 与几何中性面相交 【答案】C 【解析】"交轴"是指电枢磁场的轴线与主磁场的轴线垂直相交，这是电枢磁场的几何特征。 · 电枢磁场由电枢电流产生，轴线与主磁场垂直。 · 电枢反应是电枢磁场对主磁场的影响。 · 空载时无电枢反应，负载越大反应越强。 知识点二 电枢反应对直流电机的影响表现 一、电枢反应影响： 电枢反应使主磁场发生畸变，物理中性面位置发生偏移：在发电机中顺着旋转方向偏移，在电动机中逆着旋转方向偏移。 电枢反应削弱了主磁场：由于铁磁材料的饱和特性，电枢磁场的去磁作用大于助磁作用，导致主磁场整体被削弱。 二、电动机中的电枢反应影响： 在发电机中，电枢反应使几何中性面的磁感应强度不再为零，导致换向困难，电刷与换向器间火花增大。 在发电机中，主磁场被削弱使感应电动势有所减小，影响输出电压的稳定性。 图4 发电机的合成磁场 图5 电动机的合成磁场 在电动机中，电枢反应同样使几何中性面磁感应强度不为零，换向火花增大。 在电动机中，主磁场被削弱使电磁转矩减小，若负载不变则转速会有所下降。 电枢反应的两个主要影响（磁场畸变和削弱）中，磁场畸变对换向的影响更为严重，必须采取措施加以改善。 直流发电机负载运行时，物理中性面的偏移方向是（ ） A. 顺着旋转方向 B. 逆着旋转方向 C. 不发生偏移 D. 随机偏移 【答案】A 【解析】在直流发电机中，电枢反应使合成磁场发生畸变，物理中性面顺着旋转方向向前偏移一个角度。 1. 电枢反应对主磁场的总体影响是（ ） A. 增强主磁场 B. 削弱主磁场 C. 不影响主磁场 D. 完全抵消主磁场 【答案】B 【解析】由于铁磁材料的饱和特性，电枢磁场的去磁作用大于助磁作用，最终导致主磁场整体被削弱。 2. 在直流发电机中，电枢反应使几何中性面的磁感应强度（ ） A. 变为最大 B. 保持不变为零 C. 不再为零 D. 变为最小 【答案】C 【解析】由于物理中性面偏移，原本磁感应强度为零的几何中性面现在有了一定的磁感应强度。 3. 直流电动机中电枢反应对转矩的影响是（ ） A. 增加转矩 B. 减小转矩 C. 不影响转矩 D. 改变转矩方向 【答案】B 【解析】电枢反应削弱主磁场，根据电磁转矩公式，主磁场减弱会导致电磁转矩减小。 1. 电枢反应的两个影响中，对电机工作影响更严重的是（ ） A. 磁场被削弱 B. 磁场发生畸变 C. 两者影响相同 D. 取决于电机类型 【答案】B 【解析】磁场畸变使几何中性面磁密不为零，导致换向恶化、火花增大，这对电机工作的危害更大。 2. 直流发电机中，电枢反应使感应电动势（ ） A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 波动 【答案】B 【解析】主磁场被削弱，根据电动势公式，磁场减弱会使感应电动势减小。 3. 直流电动机负载不变时，电枢反应可能使转速（ ） A. 上升 B. 下降 C. 不变 D. 波动 【答案】B 【解析】电磁转矩减小而负载不变，根据机械特性，转速会有所下降以重新达到转矩平衡。 · 电枢反应使磁场畸变（中性面偏移）和削弱主磁场。 · 发电机中物理中性面顺转偏移，电动机中逆转偏移。 · 磁场削弱导致电动势减小或转矩降低。 知识点三 改善电枢反应影响的常用措施 一、换向磁极： 对于功率大于1kW的直流电机，通常装设换向磁极（中间极），产生与电枢磁场方向相反的磁场，以抵消电枢磁场的影响。 换向磁极安装在主磁极之间的几何中性面上，其绕组与电枢绕组串联，使换向磁极磁场强度随电枢电流变化自动调节。 对于小型直流电机，可以采用移动电刷位置的方法来改善换向，将电刷从几何中性面移到物理中性面。 二、移动电刷位置： 动电刷位置的原理是：让正在进行换向的线圈边处于磁感应强度为零的区域，减少换向过程中的感应电动势。 移动电刷的方法简单经济，但只适用于负载变化不大的场合，因为物理中性面位置随负载变化而变化。 改善电枢反应影响的根本目的是减少换向火花，延长电机寿命，保证电机安全可靠运行。 对于功率大于1kW的直流电机，改善电枢反应影响的主要方法是（ ） A. 增加励磁电流 B. 装设换向磁极 C. 减小电枢电流 D. 提高绝缘等级 【答案】B 【答案】换向磁极（中间极）能产生与电枢磁场方向相反的磁场，有效抵消电枢磁场对主磁场的影响。 1. 换向磁极的绕组连接方式是（ ） A. 与励磁绕组并联 B. 与电枢绕组串联 C. 独立电源供电 D. 与励磁绕组串联 【答案】B 【解析】换向磁极绕组与电枢绕组串联，使其磁场强度随电枢电流自动调节，始终与电枢磁场大小相适应。 2. 小型直流电机改善换向的常用方法是（ ） A. 增加换向片数 B. 移动电刷位置 C. 加强通风冷却 D. 使用优质电刷 【答案】B 【解析】对于小型电机，移动电刷位置是简单经济的改善换向方法，将电刷对准物理中性面。 3. 移动电刷位置的目的是让换向线圈边处于（ ） A. 磁场最强区域 B. 磁场为零区域 C. 几何中性面 D. 主磁极中心 【答案】B 【解析】换向的理想条件是线圈边处于磁感应强度为零的区域，这样可以减少换向过程中的感应电动势和火花。 1. 直流发电机中，移动电刷的方向应该是（ ） A. 顺着旋转方向 B. 逆着旋转方向 C. 垂直于旋转方向 D. 任意方向 【答案】A 【解析】发电机中物理中性面顺着旋转方向偏移，因此电刷也应顺着旋转方向移动以对准物理中性面。 2. 移动电刷方法的局限性是 ( ) A. 成本太高 B. 只适用于负载变化不大的场合 C. 会降低效率 D. 使结构复杂 【答案】B 【解析】由于物理中性面位置随负载变化，移动电刷只能对准某一特定负载下的位置，不适合负载变化大的场合。 3. 改善电枢反应影响的根本目的是( ) A. 提高效率 B. 减少换向火花 C. 增加转矩 D. 降低成本 【答案】B 【解析】电枢反应导致的主要问题是换向恶化、火花增大，改善措施的主要目的就是减少换向火花，保证安全运行。 · 改善措施主要有装设换向磁极和移动电刷位置两种。 · 换向磁极用于较大功率电机，通过反向磁场抵消电枢磁场。 · 移动电刷适用于小型电机，让电刷对准物理中性面。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $