直流电机习题剖析

1、直流电机原理I 厶 230fN = Rf = 150 =1.53AEaN =U N + I aNRa =230+ 71.130.128 =239.1V计算题例题1、 一台并励直流发电机PN =16kW U n =230V, I N =69.6A, nN =1600r/min,电枢回路电阻N =85.5%.试求额定工作状态下的励磁电流、Ra =0.128 i】,励磁回路电阻 Rf =150 i】,额定效率 电枢电流、电枢电动势、电枢铜耗、输入功率、电磁功率。Pcua = I aN = 71.1320.128 =647.6WEaN IaN = 239.1 71.13 =17kWPN1616输出功率

2、P1N =18.7kW85.5% 85.5%16例题 2、并励直流电动机 PN =7.5kW, UN =220V, I N =40.6A, nN =3000r/min,Ra=0.213 I 】.额定励磁电流IfN =0.683A,不计附加损耗，求电机工作在额定状态下的电枢电流、额定效率、输岀转矩、电枢铜耗、励磁铜耗、空载损耗、电磁功率、电磁转矩及空载转矩。解： I a = I N - I fN =40.6-0.683=40Ar=UnIn=22040.6 =8932WN 鸟 100%=型 100%=84%N p18932T2 =9550Pn7.5=9550=24N mnN3000Pcua2 2=

3、I a Ra=400.213=341WRfUn1 fN迦30.683I aN = I N + I fN =69.6+1.53=71.13APcuf=1 fN Rf =U NI fN 二 220 0.683 =150WPo = R - R - Pcua 一 Pcuf = 8932 - 7500 - 341 - 150= 941 = Pi Pcua 一 Pcuf = 8932 - 341 - 150 = 8441 wPm8.441T=9550nN=9550 “3000=27 N mT2 =27-24=3 N m例3，一台他励直流电动机，铭牌数据为 PN = 60kW , UN = 220V , l

4、N = 305A,nN =1000r/min，试求：（1）固有机械特性并画在坐标纸上。（2）T = 0.75TN时的转速。（3）转速n 二 1100r/min 时的电枢电流。解：（1）UnIlin -Pn“03 1(220汇 305-60汇103 :In2丿2.3052丿I N Ra，12二 0.38Ce：Ea = 220 一 305 0.038，J 220 305 038 二 0.208nN1000UnCe：J2200.208二 1058r / minTN 二 9.55CJ lN 二 9.55 0.208 305 二 606N m根据（1058，0）和（1000，606）两点可画出机械特性。

5、(2)当 T = 0.75Tn 时的转速:2200.303x 075x6060.208 9.55 x 0.208-1058-41.8= 1016.2r/min（3）当 n = 1100r/min 时的 la:la =Un - Ea220- 0.208 1100Ra0.038二-232A。可见当n T100r/min n01058r / min 时电动机运行在回馈制动状态。例题,4、电动机的数据同上题。试计算并画岀下列机械特性：（1）电枢回路总电阻为 0.5Rn 时的人为特性。（2）电枢回路总电阻为 2Rn的人为机械特性。（3）电源电压为0.5U n，电枢回路不串入电阻 时的人为机械特性。（4）

6、电源电压为 U n ,电枢不串入电阻， :0.5： N时的人为机械特性。“UnIn-Pn03二 0.038 1In2-unN0.208TN 二 9.55Ce N l n 二 606N m ,220305二 0.721U N220 d cuo /-n0-1058r/minCJ -0.208（i）电枢回路总电阻为0.5Rn时：0 5汉 0 7211058y 606 = 1058-528.7 = 529.3r/mln9.55汉 0.2082n = 1058 一 0.873T , 根据（1058, 0）和（529.3 , 606）两点可画出曲线 1（2）电枢回路总电阻为 2R-时:n =10582 0

7、.721 2 606 = 1058 -2115 =-1057r/min9.55 汉 0.208n = 1058- 0.761T，根据（1058，0）和（-1057，606）两点可画出曲线 2。（3）电源电压为 0.5Un，尺=0时：0.0380.5 1058305 = 529-56 = 473r/min0.208n = 529 - 0.092T，根据（529，0）和（473，606）两点可画出曲线 3。（4）： = 0.5： -，U = Un，尺二 0 时:Un%0.5CJ -二 2115r / min0.5 0.208220n = 2115 - 0.368T速n0min二250 r / mi

8、n ，最高理想空载转速n0max=1500r / min，试求：（i）= 2115-0038x3050.5x0.208=2115-111= 2004r/min根据(2115, 0)和(2004 , 606/2 )两点可画出曲线例题4 Z2 - 71 型他励直流电动机， PN = 7.5kW，In = 85.2A，nN = 750r / min，& = 0.129 1 ，采用电枢串电阻分三级起动，最大起动电流为 2In， 试计算各级起动电阻值。解：I厂 2IN = 2 85.2 二 170.4A，二 0.1722(UnIn -Rn 03、2 110 汉 85.2-7.5 汉 1033( lN2,

9、385.22Rst3Un二 0.646。人=3l1170.4，0.646二 1.7112I11704 二 99.6 1.1711.71满足要求。Ra0.129Rst1二尺=1.71 0.129二0.226，Rst2 =2甘 1.712 0.129 =0.377，Rst3 二 0.6461rst1 = Rt1 一 Ra = 0.226 - 0.129 二 0.097，rst厂 Rst &t厂 0.377 - 0.226 二 0.15T，rst3 二 Rst-U N / n0max /C nCe NnU N / n0n0max51沁1500二 0.293Ce： = 0.713CePN = Tnn

10、= Tnmax1000 = 1402.5r/min0.7130.713nN（3）调速范围应将两种方法合并考虑。D_ nmax凹辽7.82nmin179.4例题6 一台他励直流电动机 PN 二 3kW，U N二 110V ， In二 35.2A，T =Tn时的最低转速及此时的静差率。（2）拖动恒功率负载 解：采用降低电源电压调速时对应于基速以下，基速以上采用弱磁调速。nN = 750r/min , R = 0.351 ，电动机原工作在额定电动状态下，已知最大允许电枢电流 为 1 a max _ 21 N ，试求：（1）采用能耗制动停车，电枢中应串入多大电阻？ （2 ）采用电压反接制动停车，电枢中

11、应串入多大电阻？ （3）两种制动方法在制动到n二0时，电磁转矩各是多大？ （4）要使电动机以-500r / min的转速下放位能负载,T = Tn，采用能耗制动运行时，电枢应串入多大电阻?解：（1） Ce NnN110 - 35.2 3 4 5 6 7 0.35 = 0.135750N nN0.13 750 二 97.5V，RcminEaI a maxRa97.50.35= 1.0352 35.2（2）反接制动时:RcminUnEa110 97.50.35 二 2.597I amax2 35.2（3）采用能耗制动方法在制动到二0时，电磁转矩T =采用电压反接制动方法在制动到0时:T_-Un 9

12、.55Ce110 9.550.13&fcmin2.597 0.35=-46.3N * m（4）当n二500r / min 时Rc =-C nnRa =0.13 500-0.355In35.2一、填空题1、直流电机的励磁方式有（他励）、（并励）、（串励）和（复励）四种形式。于 20% ）。8直流电机的电磁转矩与电枢电流成（正比）。9、并励直流发电机正转时（能）自励，反转时（不能）自励。10、 他励直流发电机比并励直流发电机的电压变化率（小）。11、直流电动机（不能）直接起动。(1.5电枢电流（不12、 直流电动机一般采用（在电枢回路中串电阻）和（降压）的方法，起动电流限制为额定电流的 2.0 ）

13、。13、在电枢回路中串电阻调速，理想空载转速 （不变），特性的（曲线斜率）增大。14、 直流电动机降压调速，理想空载转速（变小），特性的（曲线斜率）不变。15、 直流电动机弱磁调速，理想空载转速（变大），特性的（曲线斜率）变软。16、 当直流电机带恒转矩负载时，若为他励电动机，当电枢电压下降时，其转速（下降 ）， 变）。17、串励直流电动机不能在（空载或轻载）状态下运行。18、 运行中的并励直流电动机，其（励磁回路）不能突然短路或断开。二、判断题1、x直流电机电枢元件中的电势和电流都是直流的。2、直流电机的换向极主要是改善电机的换向。3、直流电机的电枢绕组是电机进行机电能量转换的主要部件。4、

14、直流电机的电枢绕组是一个闭合的绕组。5、单叠绕组形成的支路数比同极数的单波绕组形成的支路数多。6、直流发电机的转速愈高，它的端电压也愈高。7、X并励发电机没有剩磁也可以建立电压。8若直流电机运行在发电机状态，则感应电势大于其端电压。9、 一台直流电机可以运行在发电机状态，也可以运行在电动机状态。10、x直流电机的电磁转矩与电枢电流成正比，与每极合成磁通成反比。11、x直流电动机可以直接起动。12、在电枢绕组中串接的电阻愈大，起动电流就愈小。13、x起动时的电磁转矩可以小于负载转矩。14、直流电动机降压调速适用于恒转矩负载。15、x直流电动机在负载运行时，可以将励磁回路断开。16、x串励直流电动

15、机可以空载运行。17、x直流电动机调节励磁回路中的电阻值，电动机的转速将升高三、选择题1、直流电机的电枢绕组的电势是 （ A ）。A. 交流电势B.直流电势C.励磁电势D.换向电势2、 直流电动机额定值之间的关系表达式为（D ）。A.Pn= UJ NB. Pc. p n=I 3 UnI Nn Nd. pn= UNI nn n3、在用万用表的欧姆档判断直流电机的绕组岀线端时，其电阻值为A. 串励绕组大于电枢绕组B. 串励绕组大于励磁绕组C. 励磁绕组小于电枢绕组D. 励磁绕组大于电枢绕组4、一台直流发电机，额定功率 22kW额定电压230V,额定电流是(B )AA.100B.95.6C.94.6

16、D.2005、单叠绕组的电刷数目应 ( A ) 主磁极的数目A. 等于B.小于C.大于D.A和 B6、一台直流电机2p= 8,绕成单波绕组形式,它的支路对数是(C ) 。A.4B.3C.2D.17、一台并励直流发电机，若转速升高20%，则电势 ( C )。A. 不变B.升高 20%C. 升高大于 20%D.升高小于 20%8、并励直流发电机正转时不能自励，反转可以自励，是因为( C )A. 电机的剩磁太弱B. 励磁回路中的总电阻太大C. 励磁绕组与电枢绕组的接法及电机的转向配合不当D. 电机的转速过低9、 直流电动机直接起动时的起动电流是额定电流的( C ) 倍。A. 4 7B.12C.10

17、20D.203010、 并励直流电动机带恒转矩负载，当在电枢回路中串接电阻时，其( A )A. 电动机电枢电流不变，转速下降B. 电动机电枢电流不变，转速升高C. 电动机电枢电流减小，转速下降) 空载或轻载运行 不允许允许D. 电动机电枢电流减小，转速升高11、串励直流电动机空载转速 ( C )， (A. 低允许B.低C.很高不允许D.很高12、复励电动机由于有串励绕组，电机 ( B )A. 不能空载或轻载运行 B. 可以空载运行C.可以直接起动D.可以超过额定值运行131、他励直流电动机改变电枢电压调速时，其特点是 ( C )。A. 理想空载转速不变，特性曲线变软B. 理想空载转速变化，特性

18、曲线变软C. 理想空载转速变化，特性曲线斜率不变D. 理想空载转速不变，特性曲线斜率不变四、问答题1、直流电机铭牌上的额定功率是输出功率还是输入功率?对发电机和电动机各有什么不同 答：直流电机铭牌上的额定功率是指输出功率。对发电机是指输出的电功率，而对电动机是指轴上输出的 机械功率。2、为什么他励直流发电机的外特性是一条下垂的特性答：他励直流发电机的外特性 U= f(l)是一条下垂的特性，原因有两个，一是由于电枢回路电阻压降 laR 的影响使负载电流增大时端电压U下降；二是由于电枢反应的去磁作用，使气隙磁通减小，从而减小了电枢电势Ea。3、 直流电动机为什么不允许直接起动？答：直流电动机电枢回路中电阻 Ra很小。当电动机全压起动时，起动电流Iq= U/Ra,可达到额定电流的10 20倍，就会造成电动机损坏。4、直流电动机调速有哪几种方法 ？答：直流电动机的调速方法有三种：(1)在电枢回路中串电阻；改变电枢端电压；(3)改变所串的励磁回路的电阻值。5、 写岀下列情况下系统的运动方程式，并说明系统运行于加速、减速还是匀速状态？(图中假设