直流电机习题

1、直流电机直流电机 1. 如果电枢绕组装在定子上，磁极装在转子上，换向器如果电枢绕组装在定子上，磁极装在转子上，换向器和电刷应怎样装置，才能作直流电动机运行和电刷应怎样装置，才能作直流电动机运行? 换向器应固定在定子的端接部分与电枢绕组联接，换向器应固定在定子的端接部分与电枢绕组联接，而电刷应随转子部分转动，这样才能作直流电动机运行。而电刷应随转子部分转动，这样才能作直流电动机运行。2. 在直流发电机和直流电动机中，电磁转矩和电枢转方在直流发电机和直流电动机中，电磁转矩和电枢转方向的关系有何不同向的关系有何不同?电枢电势和电枢电流方向的关系有何电枢电势和电枢电流方向的关系有何不同不同?怎样判别直

2、流电机运行于发电机状态还是运行于电怎样判别直流电机运行于发电机状态还是运行于电动机状态动机状态? 在直流发电机中，电磁转矩和电枢旋转方向相反，在直流发电机中，电磁转矩和电枢旋转方向相反，电枢电势和电枢电流方向相同。在直流电动机中，电磁电枢电势和电枢电流方向相同。在直流电动机中，电磁转矩和电枢电枢旋转方向相同，电枢电势和电枢电流方转矩和电枢电枢旋转方向相同，电枢电势和电枢电流方向相反。当端电压向相反。当端电压U大于电枢电势大于电枢电势Ea时，直流电机运行时，直流电机运行于电动机状态，当端电压于电动机状态，当端电压U小于电枢电势时，直流电机小于电枢电势时，直流电机运行于发电机状态。运行于发电机状态

3、。3. 一台四极直流电机，采用单叠绕组，问一台四极直流电机，采用单叠绕组，问:若取下一只电刷，或取下相邻的两只电刷，电机是否可以工作？若取下一只电刷，或取下相邻的两只电刷，电机是否可以工作？(2) 若只用相对两只电刷，是否可以工作若只用相对两只电刷，是否可以工作?(3) 若电枢绕组中一个元件断线，是否可以工作若电枢绕组中一个元件断线，是否可以工作?(4) 若有一极失去励磁将产生什么后果若有一极失去励磁将产生什么后果?从四极单叠绕组电机的绕组并联电路图可以看出从四极单叠绕组电机的绕组并联电路图可以看出:若取下一只电刷，或取下相邻的两只电刷时，在电动机运行时，其若取下一只电刷，或取下相邻的两只电刷

4、时，在电动机运行时，其转矩和功率均减小一半，在发电机运行时，其电流和功率也均减小转矩和功率均减小一半，在发电机运行时，其电流和功率也均减小一半。虽然电机仍能运行，但其工作情况是不正常的。一半。虽然电机仍能运行，但其工作情况是不正常的。(2) 若只用相对两只电刷，则无论对发电机或电动机都不能工作。若只用相对两只电刷，则无论对发电机或电动机都不能工作。(3) 若一个元件断线若一个元件断线,则该元件所在支路失去作用，电刷端电压不变，但则该元件所在支路失去作用，电刷端电压不变，但电流为原来的四分之三，电机功率为原来的四分之三。电流为原来的四分之三，电机功率为原来的四分之三。(4) 当一极失去励磁时，该

5、磁极下的一条支路无电势当一极失去励磁时，该磁极下的一条支路无电势(发电机发电机)或不产或不产 生转矩生转矩(电动机电动机)，使功率减小。对于多极电机，还可能产生不平，使功率减小。对于多极电机，还可能产生不平衡情况。衡情况。4. 上题之电机若为单波绕组，情况将如何？上题之电机若为单波绕组，情况将如何？从四极单波绕组电机的绕组并联图分析可知从四极单波绕组电机的绕组并联图分析可知:取下一只或相邻的两只电刷时取下一只或相邻的两只电刷时,电机仍可运行，但是刷电机仍可运行，但是刷电流增大。电流增大。(2) 取去相对两只电刷时，电机不能工作。取去相对两只电刷时，电机不能工作。(3) 若一个元件断线，则电流和

6、功率都减小一半。若一个元件断线，则电流和功率都减小一半。(4) 若一极失去励磁，则电流或转矩都将减小，且产生不若一极失去励磁，则电流或转矩都将减小，且产生不平衡的情况。平衡的情况。5. 如果一台如果一台p对磁极的单叠绕组，其电枢电阻为对磁极的单叠绕组，其电枢电阻为ra，电，电枢电流为枢电流为Ia，若把它改接为单波绕组，试问电枢电阻和，若把它改接为单波绕组，试问电枢电阻和电枢电流变为多少？电枢电流变为多少？ 因为因为p对极的单叠绕组有对极的单叠绕组有p条支路并联，所以每条支路电阻为条支路并联，所以每条支路电阻为pra，2p条支路串联后的总电阻为条支路串联后的总电阻为4p2ra。改为单波绕组时，则

7、仅有。改为单波绕组时，则仅有两条支路并联，每条支路电阻为两条支路并联，每条支路电阻为。p，rprprprpaaaa倍倍增增加加到到原原来来的的电电枢枢电电阻阻为为22222)2(21:2)4(21 。p，pIpI，pI，aaa分分之之一一原原来来的的减减少少到到所所以以总总电电流流为为但但仅仅有有两两条条支支路路不不变变支支路路电电流流改改为为单单波波绕绕组组时时支支路路电电流流为为单单叠叠绕绕组组时时 2226. 何谓电枢反应何谓电枢反应?电枢反应对气隙磁场有什么影响电枢反应对气隙磁场有什么影响?应应该该是是什什么么磁磁通通中中的的和和公公式式 aMemeaICTnCE 直流电机在负载运行时

8、，气隙磁场由励磁磁势和直流电机在负载运行时，气隙磁场由励磁磁势和电枢磁势共同产生，由于电枢磁势的存在使负载时气电枢磁势共同产生，由于电枢磁势的存在使负载时气隙磁场和空载时仅由励磁磁势产生的主磁场有所不同，隙磁场和空载时仅由励磁磁势产生的主磁场有所不同，电枢磁势对主磁场的影响称为电枢反应。电枢磁势对主磁场的影响称为电枢反应。电枢反应对气隙磁场的影响：电枢反应对气隙磁场的影响：1、使气隙磁场发生畸变。、使气隙磁场发生畸变。2、考虑饱和时，还存在去磁效应，使每极磁通、考虑饱和时，还存在去磁效应，使每极磁通比空载时略有减小。比空载时略有减小。aeemMaECnTCI 在在和和的的公公式式中中, , 是

9、是每每极极合合成成磁磁通通。7. 一台并励直流电动机将其单叠绕组改接为单波绕一台并励直流电动机将其单叠绕组改接为单波绕组，试问对其电磁转矩会发生什么影响？组，试问对其电磁转矩会发生什么影响？2NaMapICIa e em m根根据据: : T TaNaNaNemaaippippIapTp，a，ai：I，22222222 所所以以即即支支路路数数等等于于极极数数电电枢枢电电流流为为单单叠叠绕绕组组时时。T，ipIapT，a，i：I，emaNaNemaa也不变也不变电磁转矩电磁转矩当保持支路电流不变时当保持支路电流不变时故故所以所以即即支路数等于支路数等于电枢电流为电枢电流为单波绕组时单波绕组时2

10、222222 8. 并励直流电动机的起动电流决定于什么并励直流电动机的起动电流决定于什么?正常工作正常工作时电枢电流又决定到什么时电枢电流又决定到什么?。R，UI，RU：I，nC，Enaestaestea成成反反比比电电阻阻与与电电枢枢回回路路总总成成正正比比与与外外加加电电压压所所以以起起动动电电流流起起动动电电流流为为起起动动时时 00。CTREUI：，E，Memaaaa小小即取决于负载转矩的大即取决于负载转矩的大此时电枢电流为此时电枢电流为存在反电势存在反电势正常工作时正常工作时 9. 串励直流电动机为什么不能空载运行？和并励直流串励直流电动机为什么不能空载运行？和并励直流电动机比较，串

11、励直流电动机的运行性能有何特点？电动机比较，串励直流电动机的运行性能有何特点？。TIP。IKCICTII。RI。IKIKemaafMaMemafaaafff载载能能力力并并有有较较大大的的过过转转矩矩并并励励电电动动机机更更大大的的起起动动的的起起动动电电流流下下能能得得到到比比所所以以在在同同样样大大小小例例增增加加将将高高于于电电流流一一次次方方的的比比机机的的电电磁磁转转矩矩串串励励电电动动的的增增加加以以及及即即随随着着输输出出功功率率当当磁磁路路不不饱饱和和时时由由于于和和并并励励电电动动机机相相比比较较运运行行况况下下在在空空载载或或负负载载很很小小的的情情因因此此串串励励电电动动

12、机机不不允允许许子子遭遭到到破破坏坏使使转转无无限限大大则则电电动动机机转转速速将将趋趋近近于于气气隙隙磁磁通通也也将将趋趋近近于于零零于于零零如如果果电电枢枢电电流流趋趋近近在在理理论论上上电电动动机机转转速速将将极极高高源源电电压压相相平平衡衡电电要要产产生生一一定定的的反反电电势势与与很很小小及及压压降降气气隙隙磁磁通通电电流流很很小小电电枢枢当当空空载载时时在在串串励励电电机机中中忽忽略略饱饱和和影影响响,:,22 10. 要想改变并励电动机，串励电动机及复励电动机的要想改变并励电动机，串励电动机及复励电动机的旋转方向应该怎么办？旋转方向应该怎么办？ 要想改变并励电动机的旋转方向，只要

13、把励磁绕组要想改变并励电动机的旋转方向，只要把励磁绕组接到电枢的两出线对调一下或者调换电枢绕组的两出线接到电枢的两出线对调一下或者调换电枢绕组的两出线端。端。 答：答： 要想改变串励电动机的旋转方向，只要调换电枢绕要想改变串励电动机的旋转方向，只要调换电枢绕组的两出线端，保持励磁绕组的电流方向不变。组的两出线端，保持励磁绕组的电流方向不变。 要想改变复励电动机的旋转方向，则需用时调换串要想改变复励电动机的旋转方向，则需用时调换串励、并励绕组的两出线端。励、并励绕组的两出线端。11. 电动机的电动机的Tem是驱动性质的转矩，是驱动性质的转矩， Tem增大时，增大时，n反反而下降，这是什么原因？而

14、下降，这是什么原因？。nnRIITICRCUnICTaaaemaeaeaMem反反而而下下降降所所以以转转速速增增大大也也使使转转速速降降的的增增大大由由于于电电枢枢电电阻阻压压降降将将增增大大电电流流增增大大时时当当中中可可以以看看到到和和从从, 12. 试分析电枢反应对并励直流电动机转速特性和转矩试分析电枢反应对并励直流电动机转速特性和转矩的影响。的影响。TnI。ITInIIIUUICTCRIUnemaaemaafNfNaMemeaa略略为为下下降降的的趋趋势势势势及及转转矩矩回回升升的的趋趋从从而而引引起起转转速速有有所所减减小小使使得得增增加加到到一一定定程程度度时时则则当当磁磁作作用

15、用时时如如考考虑虑到到电电枢枢反反应应的的去去的的增增加加而而增增加加随随的的增增加加而而降降低低随随且且的的关关系系都都是是线线性性关关系系它它们们与与件件下下的的条条在在响响如如不不考考虑虑电电枢枢反反应应的的影影可可以以看看出出中中及及转转矩矩速速从从并并励励直直流流电电动动机机的的转转, 0n0TemTnaI013. 并励直流电动机决不允许励磁绕组断线，原因并励直流电动机决不允许励磁绕组断线，原因何在？何在？ eaaCRIUn 如励磁绕组断开，则主磁通下降到剩磁磁通值，如励磁绕组断开，则主磁通下降到剩磁磁通值，而电枢电流将迅速增大，转速迅速上升，可能大大超而电枢电流将迅速增大，转速迅速

16、上升，可能大大超过额定转速，造成过额定转速，造成“飞车飞车”，损坏电机。故并励直流，损坏电机。故并励直流电动机决不允许励磁绕组断线。电动机决不允许励磁绕组断线。 串励电动机绝对不允许在空载或很轻的负载下运串励电动机绝对不允许在空载或很轻的负载下运行，否则行，否则“飞速飞速”。14. 一般小型两极电机，只装有一个换向极，是否一般小型两极电机，只装有一个换向极，是否会造成一个电刷换向好，另一个电刷换向不好？会造成一个电刷换向好，另一个电刷换向不好？ 一般不会。因为对于两极电机在任一电刷换向一般不会。因为对于两极电机在任一电刷换向时，必有一线圈们于换向极磁场下面，产生换向极时，必有一线圈们于换向极磁

17、场下面，产生换向极电势，抵消电抗电势以减小附加电流。电势，抵消电抗电势以减小附加电流。15. 一台直流电动机改成直流发电机运行时，是一台直流电动机改成直流发电机运行时，是否需要将换向极绕组重新改接？为什么？否需要将换向极绕组重新改接？为什么？ 不需改接。因为换向极绕组是与电枢回路串联的，不需改接。因为换向极绕组是与电枢回路串联的，如由电动机改成发电机运行时，此时如转速如由电动机改成发电机运行时，此时如转速n方向不方向不变，则电枢电流反向，而换向极所产生的磁势也反向，变，则电枢电流反向，而换向极所产生的磁势也反向，仍可抵消在几何中线性处的电枢反应磁势；如转速方仍可抵消在几何中线性处的电枢反应磁势

18、；如转速方向改变，则电流方向不变，换向极产生的作用仍然正向改变，则电流方向不变，换向极产生的作用仍然正确。确。16. 并励直流电动机正转能自励，反转能否自励？并励直流电动机正转能自励，反转能否自励？ 正转时能自励。反转时，不改变励磁绕组的正转时能自励。反转时，不改变励磁绕组的接线，并励直流电动机是不能自励的。原因在于接线，并励直流电动机是不能自励的。原因在于正转时，励磁电流所产生的磁场方向与剩磁方向正转时，励磁电流所产生的磁场方向与剩磁方向相同，从而实现自励，而反转时，它们的方向相相同，从而实现自励，而反转时，它们的方向相反，削弱内磁场，不能自励。反，削弱内磁场，不能自励。17. 一台他励直流

19、发电机和一台并励直流发电机，一台他励直流发电机和一台并励直流发电机，如果其他条件不变，将转速提高如果其他条件不变，将转速提高20%，问空载电压，问空载电压哪一台提得更高？为什么？哪一台提得更高？为什么？ 当转速提高后当转速提高后,他励发电机和并励发电机的空载电他励发电机和并励发电机的空载电压都将提高。两者比较，并励发电机空载电压提得更压都将提高。两者比较，并励发电机空载电压提得更高些。因为空载电压就等于发电机的电枢电势高些。因为空载电压就等于发电机的电枢电势E，由，由E=Cen可知，可知，E与磁通和转速与磁通和转速n的乘积成正比。对于的乘积成正比。对于他励发电机，其他励发电机，其If与电枢回路

20、无关，与电枢回路无关，是常量，故是常量，故En，当当n提高提高20%时，时，E也增高也增高20% 。而对于并励发电机，。而对于并励发电机，其其If E，当，当n升高时，不仅有升高时，不仅有n升高的原因使得升高的原因使得E增加，增加，还有因还有因E的增加而使的增加而使If增加，并导致增加，并导致增加的原因，这增加的原因，这一因素也将进一步使一因素也将进一步使E增加。所以转速提高增加。所以转速提高20%后，后，并励发电机的空载电压将升得更高些。并励发电机的空载电压将升得更高些。18. 并励直流发电机外特性曲线出现并励直流发电机外特性曲线出现“拐弯拐弯”的原因？的原因？“拐弯拐弯”现象是由于电机自励

21、和磁路的饱和现象而引起的。现象是由于电机自励和磁路的饱和现象而引起的。忽略励磁电流，负载电流为：忽略励磁电流，负载电流为：LaLRRERUI orLaLRRREU RL负载电阻负载电阻 EIURfL当当 LaRRE。IEREIIUPMLff 于是于是的程度的程度的程度的程度程度很小程度很小使使磁路变饱和状态磁路变饱和状态大大高高段段,:)(,:是是对对应应为为临临界界电电流流于于是是的的程程度度的的程程度度很很多多很很小小磁磁路路不不饱饱和和相相应应较较小小低低值值段段M。IEREIIUMDLff ID0PUM他他并并19. 为什么单波绕组的合成节距为什么单波绕组的合成节距y=yk只能接近只能

22、接近2而不而不能等于能等于2？。pKyyKypks。pykk接而构成一闭合绕组接而构成一闭合绕组毕并与最初的出发点相毕并与最初的出发点相才能把全部元件串联完才能把全部元件串联完时时少用少用取正号为右行绕组取正号为右行绕组多用多用取负号为左行绕组取负号为左行绕组整数整数即即时时满足满足个元件个元件电枢绕组有电枢绕组有无法继续绕下去无法继续绕下去以致绕组以致绕组就会回到出发点而闭合就会回到出发点而闭合电枢一周之后电枢一周之后个元件而绕个元件而绕串联串联由出发点开始由出发点开始时时因为当因为当,),;,(1,1,2 20. 为什么叠绕组常采用右行绕组，而波绕组常用为什么叠绕组常采用右行绕组，而波绕组

23、常用左行绕组？左行绕组？ 因为叠绕组的左行绕组每一元件接到换向片的因为叠绕组的左行绕组每一元件接到换向片的两根端接线互相交叉，用铜较多，所以很少采用。两根端接线互相交叉，用铜较多，所以很少采用。而波绕组的右行绕组，其端接线交叉，且比左行绕而波绕组的右行绕组，其端接线交叉，且比左行绕组的端接线略长，故波绕组常用左行绕组。组的端接线略长，故波绕组常用左行绕组。21. 单叠绕组与单波绕组的差别是什么？原因何在？单叠绕组与单波绕组的差别是什么？原因何在？ 单叠绕组与单波绕组的显著差别在于：单叠绕组的单叠绕组与单波绕组的显著差别在于：单叠绕组的并联支路数并联支路数2a=主极数主极数2p，而单波绕组的并联

24、支路数，而单波绕组的并联支路数2a=2，而与主极数无关。造成这种差别的根本原因是，而与主极数无关。造成这种差别的根本原因是它们的连接规律不同。在单叠绕组中，元件的串联次序它们的连接规律不同。在单叠绕组中，元件的串联次序是先串联所有上元件边在同一个是先串联所有上元件边在同一个N根下面的元件，形成根下面的元件，形成一条支路；再串联所有上元件边在相邻的一个一条支路；再串联所有上元件边在相邻的一个S极下面极下面的元件，形成另一条支路；这样继续交替地串联全部元的元件，形成另一条支路；这样继续交替地串联全部元件而形成一闭合绕组。因此，单叠绕组每增加一对主极件而形成一闭合绕组。因此，单叠绕组每增加一对主极就

25、增加一对支路。但波绕组却不然，它是先把全部上元就增加一对支路。但波绕组却不然，它是先把全部上元件边在电机所以件边在电机所以N极下面的元件都串联起来，形成一条极下面的元件都串联起来，形成一条支路；再把全部上元件边在所有支路；再把全部上元件边在所有S极下面的元件都串联极下面的元件都串联起来，形成另一条支路；再由这两部分串联成为闭路。起来，形成另一条支路；再由这两部分串联成为闭路。因此整个绕组只有一对支路，极数的增减与支路数无关。因此整个绕组只有一对支路，极数的增减与支路数无关。它们的绕法差别可形象地画成如下示意图：它们的绕法差别可形象地画成如下示意图：NNSS单叠绕组单叠绕组单波绕组单波绕组22.

26、 “全额电刷全额电刷”的意义？的意义？ 对端接对称的绕组，无论叠绕或波绕，由于换向对端接对称的绕组，无论叠绕或波绕，由于换向器上的几何中性线与主极轴线重合，所以电刷应放在器上的几何中性线与主极轴线重合，所以电刷应放在主极轴线下的换向片上。主极轴线下的换向片上。 无论叠绕或波绕，每个主极都可在换向器上找到无论叠绕或波绕，每个主极都可在换向器上找到一根几何中性线，因此换向器上的几何中性线的数目一根几何中性线，因此换向器上的几何中性线的数目等于主极数等于主极数2p，随之可在换向器上放置，随之可在换向器上放置2p组电刷。组电刷。但单波只有两条支路，理论上只须放置两组电刷就可但单波只有两条支路，理论上只

27、须放置两组电刷就可以了，但实际上，除特殊情况外，一般仍采用以了，但实际上，除特殊情况外，一般仍采用2p组电组电刷刷(全额电刷全额电刷)。这是因为电刷数目增加后，每组电刷。这是因为电刷数目增加后，每组电刷上通过的电流可以减小，在一定的民刷允许电流密度上通过的电流可以减小，在一定的民刷允许电流密度下，可减小每组电刷与换向器的接触面积，随之可缩下，可减小每组电刷与换向器的接触面积，随之可缩短换向器的长度，节省用铜量。短换向器的长度，节省用铜量。38. 某六极直流电机电枢为单迭绕组，某六极直流电机电枢为单迭绕组， 每极磁通每极磁通 2.110-2Wb, 电枢总导体数电枢总导体数N398，转速，转速n1

28、500r/min，求电枢电动势，求电枢电动势Ea；若其；若其它条件不变，它条件不变， 绕组改变为单波，绕组改变为单波， 求电枢电动势求电枢电动势Ea230V时的转速。时的转速。解： 单迭绕组并联支路对数单迭绕组并联支路对数ap3)(95.2081500101.23603983602VnapNnCeEa 单波绕组并联支路对数单波绕组并联支路对数a1，p3min)/(550101 . 2603983230602rapNEaCeEan 39. 某四极直流电机，某四极直流电机， 电枢槽数电枢槽数Z36，单叠绕组，单叠绕组， 每槽导体数为每槽导体数为6， 每每极磁通极磁通2.210-2 Wb,电枢电流电

29、枢电流Ia800A， 问此时电磁转矩为多少？如改问此时电磁转矩为多少？如改为单波绕组，为单波绕组， 保持支路电流不变，保持支路电流不变， 其电磁转矩为多少？其电磁转矩为多少？解：解： 极对数极对数p2；单叠绕组时；单叠绕组时支路对数支路对数a2，电枢绕组总导体数，电枢绕组总导体数N366216 )(35.605800102 . 222216222MNI apNICTaaMem 单波绕组单波绕组a1， 支路电流支路电流)(400128002AaIaia 电枢电流电枢电流)(80040022AiaIaa 电磁转矩电磁转矩)(09.1210800102 . 212216222MNIapNICTaaM

30、em 40. 某四极他励直流电机电枢绕组为某四极他励直流电机电枢绕组为单波单波， 电枢总导电枢总导体数体数N372， 电枢回路的总电阻电枢回路的总电阻R0.208 ,运行于运行于U220V的直流电网并测得转速的直流电网并测得转速n1500r/min，每极磁，每极磁通通 0.01Wb， 铁耗铁耗pFe362W， 机械损耗机械损耗p 204W， 附加损耗忽略不计，附加损耗忽略不计， 试问试问（1）此时该机是运行于发电机状态还是电动机状态？）此时该机是运行于发电机状态还是电动机状态？（2）电磁功率与电磁转矩为多少？）电磁功率与电磁转矩为多少？（3）输入功率与效率为多少？）输入功率与效率为多少？解解：

31、（1）单波绕组单波绕组a1)(186150001. 0160372260VnapNEa EaU, 所以该机运行于电动机状态。所以该机运行于电动机状态。UEaIaRa（2）电势平衡式）电势平衡式)(46.163208. 0186220AREUIaaa )(65.193150026056.30403602)(4 .3046.163186MNnPPTKWIEPemememaaem (3) 电动机的功率平衡式电动机的功率平衡式 ppPPpPPFeemcuem21;输入功率：输入功率：)(9635208. 05 .16356.30403221KW.RIPPaaem 输出功率：输出功率：(KW).ppPP

32、Feem842920436256304032 效率：效率：%83%10096.3584.29%10012 PP 答：答： ; n Ce ERIEUaaaa 他励：改变励磁极性或电机的转速；他励：改变励磁极性或电机的转速；并励：改变剩磁方向并励：改变剩磁方向23. 如何改变他励及并联直流发电机的端电压极性？如何改变他励及并联直流发电机的端电压极性？aeaNSner 电抗电动势电抗电动势 （与换向前电流相同）（与换向前电流相同） 旋转电动势旋转电动势 （与换向前电流相同）（与换向前电流相同） 电枢电动势电枢电动势 （与换向前电流相反）（与换向前电流相反）能改善换向能改善换向24. 某台不装换向极的

33、小型直流电动机电刷逆转向偏离某台不装换向极的小型直流电动机电刷逆转向偏离几何中性线一个角度，则在其换向元件中有哪些电动势？几何中性线一个角度，则在其换向元件中有哪些电动势？其方向如何？能否用此法来改善换向？为什么？其方向如何？能否用此法来改善换向？为什么？n解：解：根据稳定点的判据根据稳定点的判据:dndTdndTZem 稳定点：稳定点：A、D点；点； 不稳定点：不稳定点：B、C点点25. 已知某电动机的机械特性如图所示，已知某电动机的机械特性如图所示， 试问该机分试问该机分别与特性别与特性2、特性、特性3、特性、特性4这三种负载配合时，这三种负载配合时， 平衡点平衡点A、B、C、D中哪些是稳

34、定中哪些是稳定,哪些是不稳定？为什么？哪些是不稳定？为什么？2ABCD34Temn解：解：)(86.314207. 0220 ARUIaNst 直接起动：直接起动：)(07. 021 )1(2 NNNNaIPIUR电电枢枢电电阻阻：)(244. 007. 035022202 )2( aNNTRIUR串串入入电电阻阻：)(4907. 03502R2IU )3(aNV 降降压压：41. 某他励直流电动机额定数据如下：某他励直流电动机额定数据如下：PN60kW,UN220V，IN350A，nN1000r/min.（1）如果该机直接起动，）如果该机直接起动， 起动电流为多少？起动电流为多少？（2）为使

35、起动电流限制在）为使起动电流限制在2IN， 应在电枢回路串入多大电阻？应在电枢回路串入多大电阻？（3）如果采用降压起动且起动电流限制在）如果采用降压起动且起动电流限制在2IN， 端电压应降为多少？端电压应降为多少？42. 他励直流电动机额定数据：他励直流电动机额定数据：PN12kW，UN220V，IN64A，nN700r/min, 电枢回路总电阻电枢回路总电阻Ra0.25 。试问：试问：（1）额定工况下采用电压反接制动使之快速停机，）额定工况下采用电压反接制动使之快速停机， 制动时电枢中串制动时电枢中串入入RZ6 的制动电阻，的制动电阻， 问最大制动电流及电磁转矩为多少？停机时问最大制动电流及

36、电磁转矩为多少？停机时电流及电磁转矩为多少？如果负载为反抗性且停机时不切断电源，电流及电磁转矩为多少？如果负载为反抗性且停机时不切断电源， 系系统是否会反向起动？为什么？统是否会反向起动？为什么？（2）采用反接制动使）采用反接制动使TZ0.8TN的位能负载以的位能负载以300r/min的速度的速度稳速下稳速下放放， 求制动电阻值。求制动电阻值。解：解：(1) 根据电压方程根据电压方程aNaNRIEU 29. 0700204 )(20425. 064220 nECeVRIUEaaNNa 电压反接制动时：电压反接制动时：)(84.6725. 06204220ARREUITaaNT ).(9 .18

37、884.6729. 0260260mNICICTaeaMem 停机时，停机时，n0).(5 .972 .3529. 0260)(2 .3525. 6220mNICTARRUIaMemZaNa 反抗性恒转矩负载，反抗性恒转矩负载， 负载转矩大小与速度无关，负载转矩大小与速度无关， 方向与转向相反。方向与转向相反。).(7 .1637001295509550mNnPTNNZ 结论：不能反向起动！结论：不能反向起动！ （2）n300r/min, Ia=0.864=51.2(A)(75. 525. 02 .5187220)(87)300(29. 0 aaaNZRIEURVnCeEa 解：解： 根据电压

38、平衡式可求得额定运行时：根据电压平衡式可求得额定运行时：)(35.411377. 076440VRIUEaaNa （1） n500r/min， Ia0.8IN=0.876=60.8(A)(48. 3377. 08 .6035.4115 . 0440 aaaNZRIEUR43. 他励直流电动机额定数据：他励直流电动机额定数据：PN29kW，UN440V，IN76A，nN1000r/min, 电枢回路总电阻电枢回路总电阻Ra0.377 。试问：试问：该机以该机以500r/min的速度吊起的速度吊起TZ0.8TN负载转矩，负载转矩， 在电枢回路应在电枢回路应串入多大电阻？串入多大电阻？(1) 用哪几

39、种方法可使用哪几种方法可使TZ0.8TN的位能负载以的位能负载以500r/min的速度稳速的速度稳速下放？求每种方法的电枢回路串接电阻值。下放？求每种方法的电枢回路串接电阻值。（2） n500r/min, Ia=0.8IN=60.8(A)能耗制动：能耗制动： U0)(3377. 08 .6035.4115 . 0 aaaZRIER反接制动反接制动： （电枢电势反向的反接制动）（电枢电势反向的反接制动）)(2 .10377. 08 .6035.4115 . 0440 aaaNzRIEUR44. 他励直流电动机额定数据：他励直流电动机额定数据：PN5.6kW，UN220V，IN30A，nN1000

40、r/min, 电枢回路总电阻电枢回路总电阻Ra0.4 , TZ=0.8TN.试求：试求：（1）如果电枢回路中串入电阻）如果电枢回路中串入电阻Ra0.8 , 求稳定后的转速和电流；求稳定后的转速和电流；（2）采用降压调速使转速降为）采用降压调速使转速降为500r/min,端电压应降为多少？稳定后端电压应降为多少？稳定后电流为多少？电流为多少？（3）如将磁通减少）如将磁通减少15， 稳定后的转速与电流；稳定后的转速与电流；（4）如果端电压与磁通都降低）如果端电压与磁通都降低10， 求稳定后的转速与电流。求稳定后的转速与电流。解：解： 额定运行时额定运行时， )(2084 . 030220VRIUn

41、CEaaNeaN （1）串入电阻）串入电阻RZ0.8( ), TZ=0.8TN稳定后，稳定后， 因电磁转矩不变，因电磁转矩不变， 所以所以Ia10.8IN=24(A)min)/(919208. 0)8 . 04 . 0(24220/111rnERIUCEnNaNaaNea （2）n2500r/min， 因负载转矩不变，所以稳定后电流不变，因负载转矩不变，所以稳定后电流不变，Ia20.8IN=24(A) )(6 .1134 . 024500208. 0222VRIEUaaa N3 0.85 )3( 因负载转矩不变，因负载转矩不变， 稳定后电流稳定后电流)(2 .2885. 0/308 . 08

42、. 033AIINNa min)/(1180208. 085. 04 . 02 .28220333rCeEna （4）U40.9UN, N4 0.9 稳定后电流：稳定后电流：)(67.269 . 0/308 . 08 . 044AIINNa min)/(7 .1000208. 09 . 04 . 067.269 . 0220444rCeEna 45. 他励直流电动机的额定数据与题他励直流电动机的额定数据与题222相同，相同， 该机采用调压调该机采用调压调速，速， 试问：试问：（1）若该机带动）若该机带动TZTN的恒转矩负载，的恒转矩负载， 当端电压降为当端电压降为U1/3UN时，时， 电动机的

43、稳定电流与转速为多少？能否长期运行？电动机的稳定电流与转速为多少？能否长期运行？（2）若该机带动）若该机带动PZ1/2PN的恒功率负载，的恒功率负载， 当当U1/3UN时，时， 电动电动机的稳定电流与转速为多少？能否长期运行？机的稳定电流与转速为多少？能否长期运行？解：解： (1) Tz=TN, 所以所以IaIN30（A）min)/(295208. 04 . 0303/220rCeEan 能长期运行。能长期运行。(2) nPICTaMem9550 150001000305 . 0 ,212222 nInInIaNaNaaaaRIEU222 224 .0208.03 .73aIn 1500022

44、 nIa解得：解得：min)/(3 .129);(116)1()1(22rnAIa min)/( 1 .223);(25.67)2()2(22rnAIa 都处于过载，都处于过载， 不能长期运行。不能长期运行。解：解：AUPINNNN7785.0110102.73 AIIIfNNaN75277 1156. 0900104 NNnECe46. 一台并励电动机一台并励电动机,PN=7.2KW,UN=110V,nN=900 r /min,N=85 %,Ra=0.08(包括电刷接触电阻）包括电刷接触电阻）,IfN=2A;若若总制动转矩不变总制动转矩不变,在电枢回路串入一电阻使转速降低到在电枢回路串入一电

45、阻使转速降低到450r/min,试求串入电阻的数值、输出功率和效率（假设试求串入电阻的数值、输出功率和效率（假设P0n）。）。VRIUEaaNNN10408. 075110 693. 008. 07552110)(524501156. 0aaLLaaaNaRIEURRRIUEVCenEII，而而不不变变达达到到稳稳定定后后电电枢枢电电流流总总制制动动转转矩矩不不变变 693. 0值值为为即即串串入入电电枢枢回回路路的的电电阻阻WIUUIPNN8470771101 输输入入功功率率WPPPPPN127072008470,212 总总损损耗耗为为时时当当输输出出功功率率WIUIUpWRIppfNN

46、ffcufaaNcubcua220211045008. 07522 额额定定情情况况下下的的损损耗耗分分为为WwfwbwaNONNpppppPP6002204501270)(:2 时的空载损耗为时的空载损耗为当当WONNpnnprnnp300600900450:,min/450,00 其损耗为其损耗为时时则当则当假设假设又又WpRRIppwfWLaaNwbwa2204348)693. 008. 0(75)(,22 保持不变保持不变此时此时 Wpr48682204348300min/450时时的的总总损损耗耗为为故故在在%5 .42%10084703602%1003602486884701212

47、 PPPPPW 效率为效率为故输出功率为故输出功率为47. 一直流电机一直流电机,并联于并联于U=220V电网上运行电网上运行,并知并知a=1,p=2,N=398匝匝,nN=1500r/min,=0.0103wb,电枢回路总电阻电枢回路总电阻(包括电刷接触电包括电刷接触电阻阻)Rn=0.17,IfN=1.83A,pFe=276W,pmec=379W,杂散损耗杂散损耗pad=0.86P1%,试试问问:此直流电机是发电机还是电动机此直流电机是发电机还是电动机?并计算电磁转矩并计算电磁转矩Tem和效率和效率。解：解：VnapnCENe97.2040103. 01500160398260 此此直直流流

48、电电机机是是电电动动机机 UEAREUIRIUEaaaa41.8817. 097.204220 又又WEIPaem76.1812141.8897.204 WUIIUpWRIppNmnPPTfNffcufaacubcuaNememem6 .40283. 12208 .132817. 041.88)(37.115601500276.1812160222 WPpWIIUUIPadfNa7 .170%8 .1985286. 0%86. 08 .19852)83. 141.88(220)(:,11 则则若若为为并并励励或或复复励励机机WpppppppadmecFecufcubcua1 .25577 .1

49、703792766 .4028 .1328 总损耗总损耗%12.87%100)8 .198521 .25571(%100)1(1 Pp 效效率率为为WPpWUIPada3 .167%2 .1945086.0%86.02 .1945041.88220:,11 则则若若为为他他励励机机WppppppadmecFewbwa1 .21513 .1673792768 .1328 总总损损耗耗AIAIPpafN41.88,83. 1%94.88%100)2 .194501 .21511(%100)1(1 而而不不可可能能为为串串励励机机效效率率为为Q 48. 一台并励直流电动机有下列数据：一台并励直流电动

50、机有下列数据：PN=10KW，UN=220V，IfN=1.178A, N=84.5%, nN=1500r/min,电枢回路电阻电枢回路电阻Ra75=0.316,一对一对电刷压降电刷压降2Vb=2V。欲改作并励发电机运行并发出。欲改作并励发电机运行并发出230V额定电压额定电压,转速转速应为多少应为多少?(励磁电流和电枢绕组电流均保持电动机额定运行时的数值励磁电流和电枢绕组电流均保持电动机额定运行时的数值,不计电枢反应影响不计电枢反应影响)解：解：1342. 0150037.20137.2012316. 0614.522202614.52178. 1792.53792.53845. 022010

51、10753 NNeVbCaaNNNAfNNaNANNNNnECVRIUEIIIUPI VbCaaaNafNfURIUEIIII63.2482316. 0614.522302,75 不不变变则则同同时时保保持持改改为为并并励励发发电电机机运运行行min/1853min)/(18531342.063.248rrCEne即即此此时时转转速速应应为为 49. 串励电动机有下列数据：串励电动机有下列数据：UN=220V,IN=40A,nN=1000r/min, 电枢回路各绕组总电阻电枢回路各绕组总电阻Ra75，一对电刷接触压降，一对电刷接触压降2Ub=2V。若制动转矩保持为额定值，外施电压减到若制动转矩

52、保持为额定值，外施电压减到150V，求此时电枢，求此时电枢电流及转速电流及转速n（假设电机不饱和）。（假设电机不饱和）。解：解：bcaaNNNfaURIUEIII 275。)(19825 . 040220V 260602602,198. 01000198 aNeNaNNeNaNNNemNemNaNNemNNNeNeNICnInCnIEPTIEPnECnCE又又串励电动机串励电动机 保持制动转矩为额定值，即保持制动转矩为额定值，即NoImage 260 aNeemNcICTT当电压降至当电压降至150V时，时，bcaaURIUE 275。aaII5 . 014825 . 0150 2606026

53、02 aeaeaaemICnInCnEIEITcemTT 得得证证AIIaNa40 则则此此时时)min(5.646198.0128128)(128405.0148rCnVnCee 即此时电枢电流为即此时电枢电流为40A，转速为，转速为646.5 r/min。50. 某串励电动机，某串励电动机，PN=14.7KW,UN=220V,IN=78.5A, nN=585r/min, Ra75=0.26，包括电刷接触电阻）。欲在，包括电刷接触电阻）。欲在负载转矩不变条件下把转速降到负载转矩不变条件下把转速降到350,需串入多大电阻？需串入多大电阻？解：解：)(fNaNNfaIIIIII )(59.199

54、26. 05 .7822075VRIUEcaaNNN 。 NeNnCE3412.058559.199 NNenEC)(42.1193503412. 0,min/350VnCErne 时时降至降至当当emcTT 不不变变流流故故此此时时应应为为保保持持电电枢枢电电)(5 .78:AIIaNa ,不变不变保持负载转矩保持负载转矩CT串励电动机串励电动机 )(75lcaaRRIUE 。)(0213. 126. 05 .7842.11922075 caalRIEUR。的的电电阻阻即即此此时时需需串串入入 0213. 151. 一台并励电动机，一台并励电动机，PN=5.5KW,UN=110V,IN=58

55、A,nN=1470r/min,Rf=138,Ra=0.15(包括电刷接触电阻包括电刷接触电阻)。在额定负载时突然在电枢回。在额定负载时突然在电枢回路中串入路中串入0.5电阻，若不计电枢回路中的电感和略去电枢反应的影响，电阻，若不计电枢回路中的电感和略去电枢反应的影响，试计算此瞬间的下列项目：试计算此瞬间的下列项目：1)电枢反电动势；电枢反电动势；2)电枢电流；电枢电流；3)电磁转矩；电磁转矩；4)若总制动转矩不变，试求达到稳定状态后的转速。若总制动转矩不变，试求达到稳定状态后的转速。解解:069. 0147042.101)(42.10115. 02 .57110)(2 .578 . 058)(

56、8 . 0138110 NNeaaNNNfNNaNfNfNnECVRIUEAIIIARUI突然串入突然串入0.5电阻的电阻的 瞬间，由于机械慢性的作用，电机转瞬间，由于机械慢性的作用，电机转 速速n不会马上改变，则此时不会马上改变，则此时E=EN=101.42V 。 )(2 .135 .015.042.101110)2ARREUIERRIUElaNNaNlaaN 3) 此时此时)( 7 . 86014702744.1338602)(744.13382 .1342.101mNnPPPTWEIpNememememaem 4) 总制动转矩保持不变，达到稳定时：总制动转矩保持不变，达到稳定时：aNaI

57、I )(82.72)5 . 015. 0(2 .57110VRRIUElaaN 此时电机的此时电机的 转速为转速为).min(5.1055069.082.72rCEne 多多少少倍倍？起起动动电电流流为为额额定定电电流流的的若若起起动动时时不不接接起起动动器器则则量量应应为为若若干干？阻阻应应为为多多少少？其其电电流流容容倍倍，试试求求起起动动变变阻阻器器电电制制为为额额定定电电流流的的含含欲欲使使电电枢枢起起动动电电流流限限路路电电阻阻并并励励回回括括电电枢枢接接触触电电阻阻）电电枢枢回回路路的的总总电电阻阻（包包率率的的并并励励电电动动机机，额额定定效效，一一台台5 . 1,44,2 .

58、0%,3 .8522015 faNRRVKW 52.)(93.74593.79)( 544220)(93.79853. 02201015, 0, 03AIIIARUIAUPIRRURREUIEnfNNaNfNfNNNNNlalast 并并励励电电枢枢电电流流反反电电势势起起动动时时 解解:倍倍。它它为为额额定定电电流流的的直直接接起起动动时时起起动动电电流流为为。其其电电流流容容量量为为即即起起动动变变阻阻器器电电阻阻应应为为）（已已知知68.1493.741100,11002 . 02204 .11293.745 . 15 . 1757. 1757. 12 . 093.745 . 12205

59、 . 15 . 1ARUIAIRIURRRUIIaNstaNaaNNststaNaNst 注：此处说额定电流的多少倍是指相对额定电枢电注：此处说额定电流的多少倍是指相对额定电枢电流流IaN而言，而非输入电流而言，而非输入电流IN而言。而言。26. 如何判别直流电机是运行于发电机状态还是运行如何判别直流电机是运行于发电机状态还是运行于电动机状态？他们的于电动机状态？他们的Tem，n，E，U，Ia的方向有何的方向有何不同？能量转换关系如何？不同？能量转换关系如何？答：答：UEnTIEUEnTIEnTUEnTUEemaemaemem 同向，同向，与与反向，反向，与与电动机状态下，电动机状态下，反向，

60、反向，与与同向，同向，与与发电机状态下，发电机状态下，机运行状态。机运行状态。同方向时为电动同方向时为电动与转速与转速状态；当状态；当反方向时为发电机运行反方向时为发电机运行与转速与转速当当,量转换关系正好相反。量转换关系正好相反。电能转换为机械能，能电能转换为机械能，能机是将机是将能转换为电能，而电动能转换为电能，而电动言之，发电机是奖机械言之，发电机是奖机械机械功率。简而机械功率。简而转变为电机轴上输出的转变为电机轴上输出的载制动转矩载制动转矩及空及空矩矩克服机械负载的制动转克服机械负载的制动转功率产生电磁转矩功率产生电磁转矩吸收电吸收电机运行时，电机从电网机运行时，电机从电网中的电功率。