思考题与练习
1、什么叫变压器？它有什么用途？变压器铁心的作用是什么？变压器不用铁心行不行？ 2、电机及变压器中常用的绝缘材料按耐温能力分成哪几级？变压器用的绝缘材料属于哪一级？其最高允许温度是多少？变压器运行时的温度是否绝对不许超过其采用的绝缘材料的允许温度？长期运行在高于允许温度对变压器有何害处？
3、Ｙ/△接法的三相变压器原边加上额定电压，将副边的三角接开路，用电压表量测天口处的电压，再将△闭合，用电流表量测回路电流，试问在三相变压器组与三铁心柱变压器中各次量没电压、电流的大小有何不同？为什么？
4、三相三绕组变压器额定电压为60／30／10千伏，Ｙ/△/△联接中，压侧带功率因数为0.8(落后)的5000千太安负载，在低压侧接入进相电容器以改善功率因数。当高压侧的功率因数改善到0.95(落后)的时候，求接入低压侧的电容器电容是多少？在这种情况下，高压、中压及低压绕组流过的电流大约是多少？
5、变压器运行时，副边电流若分虽为0、0.6I2N、I2N时，原边电流应分别为多大？与负
载是电阻性、电感性或电容性有关吗？
6、某单相变压器的SN?22kVA，U1N/U2N?220/110V，原、副边电压、电流、阻抗的基值各是多少？若原边电流I1?50A，副边电流标么值是多大？若短路阻抗标么值、是0.06，其实际值是多大？
7、额定容量SN?100kVA、额定电压U1N/U2N?35000/400V的三相变压器，原、副边额定电流是多少？
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8、一变压器的高压绕组接在电压为3300伏、频率为50赫的交流电网上，测得低压绕组的电压为220伏，已知低压绕组的匝数有120匝，求：(1)变比Ｋ；(2)高压绕组匝数；(3)铁心柱截面为61cm时，其磁通密度是多少？
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第三章 直流电机
【本章重点】：
掌握直流电机的基本原理和结构，掌握直流电机的电枢绕组和磁场的磁通分布，掌握感应电动势
和电磁转矩的计算方法，了解直流电机的基本方程和工作特性。
【本章难点】
直流电机的基本原理和结构，直流电机的电枢绕组和磁场的磁通分布，感应电动势和电磁转矩的
计算方法，直流电机的基本方程和工作特性。
直流电机是利用电磁感应原理实现直流电能和机械能相互转换的电磁装置，将直流电能转换成机械能的电机称为直流电动机，反之则称为直流发电机。直流电动机具有调速范围广且平滑，起、制动转矩大，过载能力强，易于控制的优点，常用于对调速有较高要求的场合。本章主要介绍直流电机的基本结构和工作原理、电枢绕组的基本结构和磁场，以及直流电动机的基本方程和工作特性。
第一节 概述
一、直流电机的基本原理
１.直流电机的工作原理
定子N
电枢绕组qSd32
励磁线圈电刷
图 3-1 直流电机的简化模型
励磁线圈通入直流电流，产生直轴方向的主极磁能?，称为主磁场。交轴方向上的一对电刷将电枢线圈分为左右两部分，电枢线圈按照一定的连接方式组成电枢绕组。当直流电源通过电刷向电枢绕组供电时，电枢表面的左半部分导体可以流过相同方向的电流，根据左手定则导体将受到逆时针方向的力矩作用；电枢表面的右半部分导体也流过相同的电流，同样根据左手定则导体也将受到逆时针方向的力矩作用。这样，整个电枢绕组即转子将按逆时针旋转，输入的直流电能就转换成转子轴上输出的机械能。 2.直流发电机的工作原理
根据电机的可逆原理，在直流电机模型中，励磁线圈仍通入直流电流，产生主极磁通?。电枢上不外加直流电压，而用原动机拖动电枢恒速旋转，使电枢线圈切割磁力线而产生感应电动势，电动势的方向由右手定则确定。由于电枢连续的旋转，电枢绕组的每个线圈边交替的切割N极和S极下的磁力线，产生交变的感应电动势。再通过换向器的作用，使得在上下两个电刷端输出的电动势为一个方向相同的脉动电动势，比如，从电刷A总是输出切割N极磁力线的线圈边所产生的正向电动势，从电刷B总是输出切割S极磁力线的线圈边所产生的负向电动势，这样，电刷A始终为正极性，而电刷B始终为负极性。因此，虽然线圈切割不同极性磁极所产生的感应电动势是交变的，但通过换向器的作用，在电刷两端却输出直流电压。这就是直流电动机的基本工作原理。
二、直流电机的基本结构
直流电动机和直流发电机在主要结构上基本相同，两者具有可逆性。直流电动机主要由定子、转子、电刷装置、端盖、轴承、通风冷却系统等部件组成。
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图 3-2
1.定子
定子由机座、主磁极、换向极、电刷装置等组成，它的主要作用是产生主磁场和作电机的机械支架。 2.转子
转子（又称电枢）由电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴和风扇等组成，它的作用是产生电磁转矩或电动势，实现机电能量的转换。 主磁极、换向极
定子——起机械支撑，产生磁场的作用 机座、端盖、电刷、轴承
直流电机结：换向器、转轴、风扇构气隙——耦合磁场,转子——产生电磁转矩、产生感应电势、电枢铁心和电枢绕组。 部件名称 主磁极 作用 励磁绕组通入直流，建立气隙磁场 制，降低涡流损耗 整块钢或1~1. 5mm钢换向极 改善换向 片叠制 铸钢（小电机），厚钢机座 机械支撑并构成磁回路 板焊接（大中型电机） 0.35~0概述.5mm硅钢电枢铁心 构成磁路、嵌放电枢绕组 片叠制，降低涡流损耗 圆截面铜线或扁导线、电枢绕组 感应电势，承载电流，产生转矩 空心导线 Fig. 2.12 P44 Fig. 2.11 P43 Fig 2.10 Fig 2.9 材料 1~1. 5mm低碳钢片叠P43 Fig. 2.8 结构 34
与电刷配合，用机械换接的方法引换向器 入（出）直流电势 与换向器配合，实现直流量和交流电刷装置 量之间的转换 铜换向片和片间绝缘Fig 2.13 云母构成换向片 石墨碳刷 Fig. 2.14 2.15 三、直流电机的额定值
额定值：指电机正常运行时各物理量的数值。此时亦称电机满载运行。否则为欠载或过载
额定功率：指输出功率W, kW。 发电机PN=UNIN 电动机PN=ηUNIN 额定电压UN (V)， 额定电流IN (A)， 额定励磁电压UfN (V)， 额定励磁电流IfN (A)， 额定转速nN(r/min). 额定功率PN(P)
第二节 直流电机的电枢绕组和磁场
一、直流电机的电枢绕组
直流电机的电枢绕组是产生感应电动势和电磁转矩，实现机电能转换的核心部件。在叙述直流电机工作原理时，为简化分析，仅在电枢上设置了少量的线圈。而在实际的直流电机中，其电枢表面均匀分布的槽内嵌放了许多线圈，以增加电机的感应电动势和电磁转矩，并可降低感应电动势的脉动。这些线圈按一定规律与换向器连接起来，组成了直流电机的电枢绕组。 1.线圈
产生感应电动势和电磁转矩的有效元件。 2.绕组
由多个线圈按一定方式连接组合叫绕组。
是电枢绕组每个元件的扎数N可能是单扎也可能是多扎，其结构如下图。
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