《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）课后自练 （卷2）

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-课后自测 知识点一 电枢反应的基本概念与形成条件 1.（简答题）什么是电枢反应？简述其在直流电机中的形成过程。 【答案】 电枢反应是指当直流电机带负载运行时，电枢绕组中通过的电流产生电枢磁场，这个磁场对由励磁电流建立的主磁场产生影响的现象。其形成过程是：负载运行时电枢绕组中有电流流过，根据电磁感应原理产生电枢磁场，该磁场与主磁场在空间同时存在并相互作用，从而改变了原有主磁场的分布和强度，这一相互作用过程就是电枢反应。 2. （简答题）为什么直流电机空载运行时几乎没有电枢反应。 【答案】 直流电机空载运行时，电枢绕组中的电流极小，基本为零或接近于零。根据电磁学原理，产生磁场的必要条件是导体中有电流通过。由于空载时电枢电流极小，无法产生足够强度的电枢磁场，因此电枢磁场几乎不存在。没有电枢磁场，自然也就不会对主磁场产生影响，所以空载运行时几乎没有电枢反应。 3. （简答题）电枢磁场为什么又称为“交轴磁场”？这一特性有何重要意义。 【答案】 电枢磁场称为“交轴磁场”是因为其磁场的轴线与主磁场的轴线在空间上垂直相交。这一空间位置关系具有重要物理意义：首先，垂直相交意味着两个磁场在空间上完全独立，可以分别分析；其次，这种正交关系使得电枢磁场对主磁场的影响主要表现为使主磁场发生扭曲和偏转，而不是简单的叠加或抵消；最后，这一特性是设计改善措施（如换向磁极）的理论基础。 4. （简答题）电枢反应的强度主要受哪些因素影响？如何影响。 【答案】 电枢反应的强度主要受电枢电流大小影响。电枢电流越大，根据安培环路定律，产生的电枢磁场就越强，对主磁场的影响也就越显著。同时，电枢反应的强度还与电机磁路的饱和程度有关：当磁路接近饱和时，同样的电枢电流会产生更强的电枢反应效应。此外，电枢绕组的结构和布置方式也会影响电枢磁场的分布，从而影响电枢反应的具体表现。 5. （填空题）电枢反应是________磁场对________磁场产生的影响。 【答案】电枢，主 6. （填空题）电枢磁场的轴线与主磁场轴线________，因此又称为________磁场 。 【答案】垂直相交，交轴 知识点二 电枢反应对直流电机的影响表现 1. （简答题）电枢反应对直流发电机和直流电动机的主磁场分别产生了哪两方面主要影响。 【答案】 电枢反应对直流电机主磁场产生两方面主要影响：一是使磁场发生畸变，即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；二是使主磁场整体被削弱，这是由于铁磁材料的饱和特性导致电枢磁场的去磁作用大于助磁作用。这两种影响都会导致电机的运行性能发生变化，如换向恶化、输出电压或转矩降低等。 2. （简答题）为什么说电枢反应对主磁场的削弱作用是“不对称”的？这种不对称性会产生什么后果。 【答案】 电枢反应对主磁场的削弱作用是“不对称”的，因为电枢磁场在主磁极的不同部位产生的影响不同：在主磁极的前极端（对发电机是迎着旋转方向的一侧）产生去磁作用，而在后极端产生助磁作用。但由于铁磁材料具有饱和特性，加强的部分由于磁饱和而增加有限，削弱的部分确实被削弱了，最终结果是主磁场整体被削弱。这种不对称削弱导致磁场分布发生畸变，物理中性面偏移。 3. （简答题）电枢反应如何影响直流电机的换向过程。 【答案】 电枢反应严重影响直流电机的换向过程：首先，它使物理中性面偏移，导致正在进行换向的线圈边不再处于磁感应强度为零的区域，从而在换向过程中产生附加电动势；其次，它使几何中性面的磁感应强度不再为零，增加了换向难度；最后，这些影响综合作用导致换向过程中电流变化不规律，产生较大火花，不仅影响电机正常运行，还会加速电刷和换向器的磨损。 4. （简答题）从实际运行角度，说明电枢反应对直流电动机性能的具体影响。 【答案】 从实际运行角度看，电枢反应对直流电动机性能产生多方面影响：首先，主磁场被削弱导致电磁转矩减小，如果负载保持不变，电动机转速会下降；其次，磁场畸变使换向条件恶化，电刷与换向器之间火花增大，可能引起环火事故；再次，磁场分布的改变会影响电动机的机械特性，使转速调节特性变差；最后，这些影响综合作用会降低电动机的运行效率，增加维护成本。 5. （填空题）电枢反应使主磁场发生________和________两方面变化。 【答案】畸变（或偏移），削弱 6. （填空题）在直流发电机中，电枢反应使物理中性面顺着________方向偏移。 【答案】旋转 知识点三 改善电枢反应影响的常用措施 1. （简答题）比较装设换向磁极和移动电刷位置两种改善电枢反应措施的原理和应用场合。 【答案】 装设换向磁极的原理是在主磁极之间的几何中性面上安装附加磁极，其绕组与电枢绕组串联，产生与电枢磁场方向相反的磁场，直接抵消电枢磁场的影响，适用于功率大于1kW的电机。移动电刷位置的原理是将电刷从几何中性面移动到负载时的物理中性面位置，使换向线圈边处于磁感应强度为零的区域，适用于小型电机且负载变化不大的场合。前者效果更好但成本较高，后者简单经济但适应性差。 2. （简答题）为什么换向磁极的绕组要与电枢绕组串联？这样设计有什么优点。 【答案】 换向磁极绕组与电枢绕组串联的设计有重要优点：首先，串联连接使换向磁极的励磁电流与电枢电流始终保持一致，确保换向磁极产生的磁场强度随电枢电流变化自动调节，无论负载大小都能准确抵消电枢磁场；其次，这种连接方式简单可靠，无需额外的控制电路；最后，它保证了在各种负载条件下改善效果的一致性，使电机在不同负载下都能保持良好的换向性能。 3. （简答题）移动电刷位置改善换向时，对直流发电机和直流电动机分别应如何移动？为什么。 【答案】 移动电刷位置时，对直流发电机应顺着旋转方向移动电刷，对直流电动机应逆着旋转方向移动电刷。这样移动的原因在于电枢反应使物理中性面发生了不同方向的偏移：发电机中物理中性面顺着旋转方向偏移，所以电刷也要顺移才能对准；电动机中物理中性面逆着旋转方向偏移，所以电刷需要逆移。只有将电刷准确移动到偏移后的物理中性面位置，才能使换向线圈边处于磁感应强度为零的理想换向区域。 4. （简答题）在实际应用中，改善电枢反应影响的根本目的是什么？除了题目中提到的措施，还有哪些辅助方法可以改善换向。 【答案】 改善电枢反应影响的根本目的是减少换向火花，保证电机安全可靠运行，延长电机使用寿命。除了换向磁极和移动电刷外，还可以采用以下辅助方法：选用合适的电刷材料和压力，减小接触电阻；合理设计换向器片间绝缘，防止片间短路；改善电机通风冷却，降低工作温度；采用补偿绕组，进一步抵消电枢磁场；定期维护保养，保持换向器表面光洁等。这些方法综合使用可以获得更好的改善效果。 5. （填空题）换向磁极安装在________上，其绕组与________绕组串联。 【答案】几何中性面，电枢 6. （填空题）移动电刷方法只适用于负载变化________的场合，因为物理中性面位置随________而变化。 【答案】不大，负载 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 $ 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-课后自测 知识点一 电枢反应的基本概念与形成条件 1.（简答题）什么是电枢反应？简述其在直流电机中的形成过程。 2. （简答题）为什么直流电机空载运行时几乎没有电枢反应。 3. （简答题）电枢磁场为什么又称为“交轴磁场”？这一特性有何重要意义。 4. （简答题）电枢反应的强度主要受哪些因素影响？如何影响。 5. （填空题）电枢反应是________磁场对________磁场产生的影响。 6. （填空题）电枢磁场的轴线与主磁场轴线________，因此又称为________磁场 。 知识点二 电枢反应对直流电机的影响表现 1. （简答题）电枢反应对直流发电机和直流电动机的主磁场分别产生了哪两方面主要影响。 2. （简答题）为什么说电枢反应对主磁场的削弱作用是“不对称”的？这种不对称性会产生什么后果。 3. （简答题）电枢反应如何影响直流电机的换向过程。 4. （简答题）从实际运行角度，说明电枢反应对直流电动机性能的具体影响。 5. （填空题）电枢反应使主磁场发生________和________两方面变化。 6. （填空题）在直流发电机中，电枢反应使物理中性面顺着________方向偏移。 知识点三 改善电枢反应影响的常用措施 1. （简答题）比较装设换向磁极和移动电刷位置两种改善电枢反应措施的原理和应用场合。 2. （简答题）为什么换向磁极的绕组要与电枢绕组串联？这样设计有什么优点。 3. （简答题）移动电刷位置改善换向时，对直流发电机和直流电动机分别应如何移动？为什么。 4. （简答题）在实际应用中，改善电枢反应影响的根本目的是什么？除了题目中提到的措施，还有哪些辅助方法可以改善换向。 5. （填空题）换向磁极安装在________上，其绕组与________绕组串联。 6. （填空题）移动电刷方法只适用于负载变化________的场合，因为物理中性面位置随________而变化。 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 $