《变压器与电动机》直流电机的分类与励磁方式 (举一反三考点练）-讲义

举一反三考点练 《变压器与电动机》直流电机的分类与励磁方式-讲义 1. 能区分直流电机的三大励磁类型（他励、自励、永磁），并说明各自的基本结构与供电特点。 2. 能解释并励、串励、复励电机的接线方式与工作特性，理解其在不同机械负载下的适用场合。 3. 能列举永磁电机的特点与应用实例，认识其节能优势与发展趋势，树立节能环保与技术创新意识。 知识点一 直流电机的分类体系 直流电机按照励磁方式的不同，可以分为三大类，每类电机在结构和供电方式上都有显著区别。 一、他励电机： 励磁电流由独立的直流电源提供，与电枢电路没有电气连接。 励磁绕组和电枢绕组各自独立，供电系统分开。 控制灵活，可以实现独立的励磁调节。 适用于对调速性能要求较高或需要独立控制励磁的场合。 图1 接线图 图2 电路图 二、自励电机： 励磁电流由电机自身提供，不需要外接独立励磁电源。 根据励磁绕组与电枢绕组的连接方式不同，分为并励、串励和复励三种类型。 作为发电机运行时，能够自己建立电压的条件是主磁极必须有足够的剩磁。 结构相对简单，成本较低，应用广泛。 三、永磁电机： 使用永久磁铁产生主磁场，完全不需要励磁绕组和励磁电流。 结构简单，体积小，重量轻，效率高。 从20世纪80年代开始，随着稀土永磁材料的发展，功率范围从毫瓦级扩展到兆瓦级。 节能效果好，在家用电器、汽车工业、工业控制等领域应用越来越广泛。 他励电机的主要特点是什么（ ） A. 励磁绕组与电枢绕组串联 B. 励磁电流由电机自身提供 C. 励磁电流由独立电源提供 D. 使用永久磁铁产生磁场 【答案】C 【解析】他励电机的定义就是励磁电流由独立的直流电源提供，与电枢电路没有电气连接。 1. 下列哪种电机不需要励磁绕组（ ） A. 他励电机 B. 并励电机 C. 串励电机 D. 永磁电机 【答案】D 【解析】永磁电机使用永久磁铁产生磁场，因此完全不需要励磁绕组。 2. 自励电机作为发电机运行时，能够自己建立电压的条件是什么（ ） A. 必须有独立的励磁电源 B. 主磁极必须有足够的剩磁 C. 必须与负载并联 D. 必须使用特殊材料 【答案】B 【解析】自励发电机依靠主磁极的剩磁来启动发电过程，如果没有足够的剩磁，就无法自己建立电压。 3. 哪种电机在结构上最为简单（ ） A. 他励电机 B. 复励电机 C. 串励电机 D. 永磁电机 【答案】D 【解析】永磁电机省去了励磁绕组和相应的供电系统，结构最为简单。 1. 从20世纪80年代起，哪种电机的发展取得了重大突破（ ） A. 他励电机 B. 并励电机 C. 永磁电机 D. 差复励电机 【答案】C 【解析】从20世纪80年代起，由于稀土永磁材料的发展，永磁电机的功率范围大大扩展。 2. 他励电机和自励电机的主要区别是什么（ ） A. 是否有电刷 B. 励磁电流来源不同 C. 转子结构不同 D. 使用场合不同 【答案】B 【解析】他励电机的励磁电流来自独立电源，自励电机的励磁电流来自电机自身。 3. 哪种电机的控制最为灵活（ ） A. 串励电机 B. 并励电机 C. 他励电机 D. 永磁电机 【答案】C 【解析】他励电机的励磁可以独立调节，因此控制最为灵活。 · 直流电机按励磁方式分为他励、自励和永磁三大类。 · 他励电机控制灵活，自励电机结构简单，永磁电机高效节能。 · 理解这三类电机的区别是学习直流电机的基础。 知识点二 自励电机的三种类型 一、并励电机： 励磁绕组与电枢绕组并联连接。 励磁绕组匝数较多，导线截面积较小，电阻较大。 励磁电流通常只有电枢电流的百分之几。 运行特性较硬，转速相对稳定，负载变化时转速变化不大。 适用于需要稳定转速的场合，如金属切削机床、造纸机械等。 图3 并励电机 二、串励电机： 励磁绕组与电枢绕组串联连接。 励磁电流等于电枢电流，电流值较大。 励磁绕组匝数较少，导线截面积较大，能够通过较大电流。 励磁绕组上的电压降很小，几乎可以忽略。 具有较大的启动转矩，但轻载时转速很高，可能发生"飞车"现象。 适用于需要大启动转矩的场合，如电动机车、挖掘机、电钻、起动机等。 图4 串励电机 三、复励电机： 主磁极上有两个励磁绕组，一个与电枢并联，另一个与电枢串联。 根据两个绕组产生的磁通方向关系，分为积复励和差复励两种。 积复励电机：两个绕组的磁通方向相同，磁通相加。 差复励电机：两个绕组的磁通方向相反，合成磁通为两者之差。 复励电动机有时以并励为主，有时以串励为主。 复励发电机通常以并励磁通为主，串励磁通只占一小部分。 综合了并励和串励的特点，适用于对特性有特殊要求的场合。 图5 复励电机 并励电机的励磁绕组有什么特点（ ） A. 匝数少，导线粗 B. 匝数多，导线细 C. 与电枢串联 D. 电流很大 【答案】B 【解析】并励电机的励磁绕组与电枢并联，匝数多，导线细，电阻大，通过的电流小。 1. 串励电机的励磁电流与电枢电流有什么关系（ ） A. 励磁电流是电枢电流的一部分 B. 励磁电流大于电枢电流 C. 励磁电流等于电枢电流 D. 两者没有固定关系 【答案】C 【解析】串励电机的励磁绕组与电枢绕组串联，因此两者的电流相等。 2. 哪种电机在轻载时可能发生"飞车"现象（ ） A. 他励电机 B. 并励电机 C. 串励电机 D. 永磁电机 【答案】C 【解析】串励电机轻载时转速很高，如果完全空载，转速会急剧升高，可能损坏电机。 3. 复励电机有几个励磁绕组（ ） A. 1个 B. 2个 C. 3个 D. 4个 【答案】B 【解析】复励电机有两个励磁绕组，一个并联，一个串联。 1. 两个励磁绕组产生的磁通方向相同的复励电机称为（ ） A. 差复励电机 B. 积复励电机 C. 并复励电机 D. 串复励电机 【答案】B 【解析】当两个励磁绕组的磁通方向一致时，称为积复励电机；方向相反时，称为差复励电机。 2. 哪种电机最适合用于电钻工具（ ） A. 并励电机 B. 串励电机 C. 他励电机 D. 永磁电机 【答案】B 【解析】电钻需要大启动转矩，这正是串励电机的特点。 3. 并励电机适用于下列哪种场合（ ） A. 需要大启动转矩的起重设备 B. 需要稳定转速的机床 C. 需要轻载高速的场合 D. 需要变频调速的空调 【答案】B 【解析】并励电机转速稳定，适合用于金属切削机床等需要稳定转速的设备。 · 自励电机分为并励、串励和复励三种类型。 · 并励电机转速稳定，串励电机启动转矩大，复励电机综合两者特点。 · 正确选择电机类型对于满足不同机械负载要求至关重要。 知识点三 永磁电机的特点与应用 永磁电机采用永久磁铁产生磁场，具有独特的优势和广泛的应用前景，是现代电机技术发展的重要方向。 一、永磁电机的结构特点： 完全省去了励磁部分，使用永久磁铁产生主磁场。 结构简单，没有励磁绕组，也没有电刷和滑环（对于无刷永磁电机）。 体积小，重量轻，便于安装和维护。 转子惯量小，响应速度快，动态性能好。 二、永磁电机的性能优势： 损耗低，效率高，一般比同功率的电磁式电机效率高2-8个百分点。 功率因数高，对电网的污染小。 节能效果显著，特别是在变频调速应用中。 温升低，可靠性高，使用寿命长。 噪声小，运行平稳，机械特性硬。 三、永磁材料的发展： 早期仅在小功率电机上使用，功率范围在毫瓦级。 20世纪80年代后，钕铁硼等稀土永磁材料的出现使功率范围扩大到兆瓦级。 钴磁性材料、钕铁硼磁性材料等新型永磁材料磁性能优异。 稀土永磁电机正在迅速发展，容量逐渐增大。 四、永磁电机的应用领域： 家用电器：录音机、录像机、空调器（特别是直流变频空调）。 汽车工业：汽车用启动电机、电动助力转向电机、电动汽车驱动电机。 工业控制：兆欧表中的手摇发电机、测速发电机、伺服电机。 电动交通工具：电动自行车、电动摩托车驱动电机。 节能设备：高效风机、水泵、压缩机等。 军事装备：由于体积小、效率高，在军事上有广泛应用。 5、 永磁电机的发展趋势： 功率范围不断扩大，从微小功率到超大功率都有应用。 在家用空调器中逐渐替代异步电动机进行变频调速。 节能环保要求推动永磁电机的进一步普及。 无刷化、智能化是重要发展方向。 永磁电机的主要特点是什么（ ） A. 需要外部励磁电源 B. 使用永久磁铁产生磁场 C. 励磁电流很大 D. 只能用于小功率场合 【答案】B 【答案】永磁电机的本质特征就是使用永久磁铁产生磁场，不需要励磁绕组和励磁电流。 1. 与传统电机相比，永磁电机的效率一般高多少（ ） A. 低2-8个百分点 B. 基本相同 C. 高2-8个百分点 D. 高10个百分点以上 【答案】C 【解析】永磁电机比同功率的电磁式电机效率一般高2-8个百分点。 2. 家用空调器采用永磁无刷电动机替代异步电动机的主要优点是什么（ ） A. 成本更低 B. 体积更大 C. 显著提高效率和节能效果 D. 结构更复杂 【答案】C 【解析】家用空调器采用永磁无刷电动机可显著提高效率和节能效果。 3. 20世纪80年代后，永磁电机功率范围扩大主要得益于什么（ ） A. 新型绝缘材料 B. 稀土永磁材料 C. 新型冷却技术 D. 电子控制技术 【答案】B 【解析】由于稀土永磁材料的发现，永磁电机的功率从毫瓦级发展到兆瓦级。 1. 下列哪个不是永磁电机的应用实例（ ） A. 兆欧表中的手摇发电机 B. 汽车用永磁电动机 C. 电动自行车用永磁电动机 D. 大型同步发电机 【答案】D 【解析】大型同步发电机通常采用电磁励磁，不是永磁电机。 2. 永磁电机在军事上占有优势主要是因为什么 ( ) A. 价格便宜 B. 体积小、效率高 C. 结构复杂 D. 维护方便 【答案】B 【解析】永磁电机具有体积小、结构简单、重量轻、效率高等特点，这些在军事应用上都是重要优势。 3. 永磁电机的转子惯量一般如何 ( ) A. 很大 B. 很小 C. 与普通电机相同 D. 不确定 【答案】B 【解析】永磁电机转子结构简单，惯量小，响应速度快，动态性能好。 · 永磁电机具有结构简单、效率高、节能效果好的显著优点。 · 随着稀土永磁材料的发展，其应用范围不断扩大。 · 永磁电机是电机技术发展的重要方向，在节能环保背景下前景广阔。 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 $