1、第三章 直流电机一、填空1. 直流电机的电枢绕组的元件中的电动势和电流是。答：交流的。2. 一台四极直流发电机采用单叠绕组，若取下一支或相邻的两支电刷，其电流和功率，而电刷电压。答：减小，不变。3. 一台并励直流电动机，如果电源电压和励磁电流 不变，当加上一恒定转矩的负载后，fI发现电枢电流超过额定值，有人试在电枢回路中接一电阻来限制电流，此方法。串入电阻后，电动机的输入功率 将，电枢电流 ，转速 n 将，电动机的效率 将。1PaI答：不行，不变，不变，下降，下降。4. 一台并励直流电动机拖动恒定的负载转矩，做额定运行时，如果将电源电压降低了20，则稳定后电机的电流为倍的额定电流（假设磁路不饱
2、和） 。答：1.25 倍。5. 并励直流电动机，当电源反接时，其中 Ia 的方向，转速方向。答：反向，不变。6. 直流发电机的电磁转矩是转矩，直流电动机的电磁转矩是转矩。答：制动，驱动。7. 一台串励直流电动机与一台并励直流电动机，都在满载下运行，它们的额定功率和额定电流都相等，若它们的负载转矩同样增加 0.5，则可知：电动机转速下降得多，而电动机的电流增加得多。答：串励，并励。8. 电枢反应对并励电动机转速特性和转矩特性有一定的影响，当电枢电流 Ia 增加时，转速n 将，转矩 Te 将。答：下降，增加。9. 直流电动机电刷放置的原则是：。答：空载时正、负电刷之间获得最大的电动势，这时被电刷短
3、路的元件的电动势为零。10. 直流电动机调速时，在励磁回路中增加调节电阻，可使转速，而在电枢回路中增加调节电阻，可使转速。答：升高，降低。11. 电磁功率与输入功率之差，对于直流发电机包括损耗；对于直流电动机包括损耗。答：空载损耗功率，绕组铜损耗。12. 串励直流电动机在负载较小时， ；当负载增加时，T e， ；n 随着负载增加下降程aIaI度比并励电动机要。答：小，增加，增加，严重。13. 一台 P 对磁极的直流发电机采用单迭绕组，其电枢电阻为 ,电枢电流为 ,可知此单迭araI绕组有条并联支路，其每条支路电阻为；若为单波绕组其每条支路电阻为，电枢电阻为。答： ,2aprar2,14. 并励
4、直流电动机改变转向的方法有， 。答：将电枢绕组的两个接线端对调，将励磁绕组的两个接线端对调，但二者不能同时对调。15. 串励直流电动机在电源反接时，电枢电流方向，磁通方向，转速 n 的方向。答：反向，反向，不变。16. 当保持并励直流电动机的负载转矩不变，在电枢回路中串入电阻后，则电机的转速将。答：下降。17. 并励直流发电机的励磁回路电阻和转速同时增大一倍，则其空载电压。答：不变。18. 直流电机单叠绕组的并联支路对数为，单波绕组的并联支路对数答：2p,2。19. 直流电机若想实现机电能量转换，靠电枢磁势的作用。答：交轴。20. 直流发电机，电刷顺电枢旋转方向移动一角度，直轴电枢反应是；若为
5、电动机，则直轴电枢反应是。答：去磁的，增磁的。二、选择填空1. 一台串励直流电动机，若电刷顺转向偏离几何中性线一个角度，设电机的电枢电流保持不变，此时电动机转速。A：降低， B：保持不变，C：升高。答：C2. 一台直流发电机，由额定运行状态转速下降为原来的 30，而励磁电流及电枢电流不变，则。A：E a 下降 30 ，B：T 下降 30，C：E a 和 T 都下降 30，D：端电压下降 30。答：A3. 一台并励直流发电机希望改变电枢两端正负极性，采用的方法是。：改变原动机的转向，：改变励磁绕组的接法，：既改变原动机的转向又改变励磁绕组的接法。答：A4. 把直流发电机的转速升高，他励方式运行空
6、载电压为 ，并励方式空载电压为01U,则。02U： = ，01U2： 。012答：B5. 一直流电动机拖动一台他励直流发电机，当电动机的外电压，励磁电流不变时，增加发电机的负载，则电动机的电枢电流 和转速 n 将。aIA： 增大，n 降低，aIB： 减少，n 升高，C： 减少，n 降低。aI答：A6. 一台并励直流电动机，在保持转矩不变时，如果电源电压 U 降为 0.5 ,忽略电枢反应N和磁路饱和的影响，此时电机的转速：A：不变， B：转速降低到原来转速的 0.5 倍，C：转速下降， D：无法判定。 答：C7. 在直流电机中，公式 和 中 指的是：nCEeaaTIA：每极合成磁通 ， B：所有
7、磁极的总磁通，C：主磁通每极磁通 ， D：以上都不是 。 答：A8. 直流电动机在串电阻调速过程中，若负载转矩保持不变，则保持不变A：输入功率 ， B：输出功率，C：电磁功率 ， D：电机的效率。 答：A9. 起动直流电动机时，磁路回路应电源。A；与电枢回路同时接入，B：比电枢回路先接入，C：比电枢回路后接入。答：B10. 一台并励直流电动机将单叠绕组改接为单波绕组，保持其支路电流不变，电磁转矩将。A：变大， B：不变， C：变小。答：C11. 一台串励直流电动机运行时励磁绕组突然断开，则A：电机转速升到危险的高速，B：保险丝熔断C：上面情况都不会发生。答：C12. 直流电动机的电刷逆转向移动
8、一个小角度，电枢反应性质为。A：去磁与交磁 B：增磁与交磁 C：纯去磁 D：纯增磁答：A13. 一台他励直流发电机，额定电压为 200 伏，六极，额定支路电流为 100 安培，当电枢为单叠绕组时，其额定功率为；当电枢为单波绕组时，其额定功率为；A：20W B：40KW C：80KW D：120KW 答：D，B14. y=yc=为单叠绕组 y=yc=为单波绕组。A：Q U/2P B：1 C：2 D：y c=k-1 E：（K+1）/2P答：B，E15. 并励直流电动机磁通增加 10，当负载力矩不变时（T 2 不变） ，不计饱和与电枢反应的影响，电机稳定后，下列量变化为：Te,n,Ia,P 2.A：
9、增加 B：减小 C：基本不变答：C，B ，B，B16. 一台他励直流发电机，额定电压 220V，6 极，额定支路电流为 100A，当电枢为单叠绕组时，其额定功率；当电枢绕组为单波绕组时，其额定功率为。A：22KW B：88KWC：132KW D：44KW答：C，D17. 在直流电机中，右行单叠绕组的合成节距 = 。cyA： B： C：1 D：2pQu2pQu2答：C18. 直流发电机的电刷逆转向移动一个小角度，电枢反应性质为。A：去磁与交磁 B：增磁与交磁 C：去磁答：B19. 并励直流电动机在运行时励磁绕组断开了，电机将。A：飞车 B：停转 C：可能飞车，也可能停转答：C20. 若并励直流发
10、电机转速上升 20，则空载时发电机的端电压 U0 将。A：升高 20 B：升高大于 20 C：升高小于 20 D：不变答：B21. 直流电动机的额定功率指。A,转轴上吸收的机械功率； B,转轴上输出的机械功率C,电枢端口吸收的电功率 D,电枢端口输出的电功率。答：B22. 欲使电动机能顺利起动达到额定转速，要求电磁转矩大于负载转矩。A：平均； B：瞬时 ； C：额定答：A23. 负载转矩不变时，在直流电动机的励磁回路串入电阻，稳定后，电枢电流将，转速将。A,上升，下降 B,不变，上升 C,上升，上升答：A三、判断1. 并励直流发电机转速上升 0.2 倍，则空载时发电机端电压上升 0.2 倍。
11、（ ）答：错2. 直流电机的电枢绕组并联支路数等于极数即 2 =2p。 （ ）a答：错3. 直流电机主磁通既链着电枢绕组又链着励磁绕组，因此这两个绕组中都存在着感应电势。（ ）答：错4. 他励直流电动机在固有特性上弱磁调速，只要负载不变，电动机转速升高。 （ ）答：对5. 直流电机的电枢绕组至少有两条并联支路。 （ ）答：对6. 电磁转矩和负载转矩的大小相等，则直流电机稳定运行。 （ ）答：错7. 他励直流电动机降低电源电压调速与减小磁通调速都可以做到无级调速。 （ ）答：对8. 并励直流发电机稳态运行时短路电流很大。 （ ）答：错9. 直流发电机中的电刷间感应电势和导体中的感应电势均为直流电
12、势。 （ ）答：错10. 起动直流电动机时，励磁回路应与电枢回路同时接入电源。 （ ）答：错11. 直流电动机的额定功率指转轴上吸收的机械功率。 （ ）答：错12. 直流电机无电刷一样可以工作。 （ ）答：错13. 直流电机的转子转向不可改变。 （ ）答：错14. 同一台直流电机既可作发电机运行，由可作电动机运行。 （ ）答：对15. 并励直流电电机不可轻载运行。 （ ）答：错四、简答1. 在直流电机中换向器-电刷的作用是什么？答 在直流电机中，电枢电路是旋转的，经换向器-电刷作用转换成静止电路，即构成每条支路的元件在不停地变换，但每个支路内的元件数及其所在位置不变，因而支路电动势为直流，支路
13、电流产生的磁动势在空间的位置不动。2. 直流电枢绕组元件内的电动势和电流是直流还是交流？若是交流，那么为什么计算稳态电动势时不考虑元件的电感？答 直流电枢绕组元件内的电动势和电流是交流的。直流电机电枢绕组是旋转的，经换向器-电刷的作用，变换成为静止电路，两电刷间的电路在空间位置是不变的，因而电刷电动势是直流的，所通过的电流也是直流的，电感不起作用。3. 直流电机的磁化曲线和空载特性曲线有什么区别？有什么联系？答 直流电机的磁化曲线是电机主磁通与励磁磁动势的关系曲线 ，电机的空)(0Ff载特性曲线是指电机在某一转速下空载电压与励磁电流的关系曲线 。由于0fIU， ，因此两者形状相似。00nCEU
14、ffINF24. 何谓电机饱和现象？饱和程度高低对电机有何影响？答 电机的磁路由铁心部分和空气隙部分组成，当铁心的磁通密度达到一定程度后，铁心部分的磁压降开始不能忽略，此时随着励磁磁动势的增加，主磁通的增渐渐变慢，电机进入饱和状态，即电机磁化曲线开始变弯曲。电机的饱和程度用饱和系数来表示，饱和系数的大小与电机的额定工作点在磁化曲线可以分为三段，如图 2-1 所示，a 点以下为不饱和段， 段为饱ab和段，b 点以上为高饱和段。将电机额定工作点选在不饱和段有两个缺点：材料利用不充分；磁场容易受到励磁电流的干扰而不易稳定。额定工作点选在过饱和段，有三个缺点：励磁功率大增；磁场调节困难；对电枢反应敏感
15、。一般将额定工作点设计在 段的中间，即ab所谓的“膝点”附近，这样选择的好处有：材料利用较充分；可调性较好；稳定性较好。图 2-15. 直流电机电枢绕组型式由什么决定？答 直流电机绕组型式由绕组和合成节距 决定。 为叠式绕组； 为y1pKy/1波绕组，其中 为换向器片数， 为极对数。Kp6. 直流电机电枢绕组为什么必须是闭合的？答 因为直流电枢绕组不是由固定点与外电路连接的，而是经换向器-电刷与外电路想连接的，它的各支路构成元件在不停地变化。为使各支路电动势和电流稳定不变，电枢绕组正常、安全地运行，此种绕组必须是闭合的。7. 直流电机电刷放置原则是什么？答 在确定直流电机电刷的安放原则上就考虑
16、：（1）应使电机正、负电刷间的电动势最大：（2）应使被短路元件的电动势最小，以利于换向。两者有一定的统一性，一般以空载状态为出发点考虑电刷的安放。因此，电刷的合理位置是在换向器的几何中性线上。无论叠绕组还是波绕组，元件端接线一般总是对称的，换向器的几何中性线与主极轴线重合，此时电刷的合理位置是在主极轴线下的换向片上。8. 一台四极直流电动机，试分析下列情况下有无电磁转矩：（1）有两个极的励磁绕组的极性接反，使主极变为 N、N 、S 、S，如图 2-2（a）所示；（2）主极极性和（1）相同，但将电刷 B、D 拿去，在电刷 A、C 两端加直流电压，如图2-2（b）所示。答 （1）在四极电机中， A
17、、C 电刷的极性相同，如同为正，则 B、D 电刷同为负极性。由于电刷是电枢绕组电流的分界线，在电刷 C、D 之间的 N 极下的电枢导体电流的方向与电刷 D、A 之间的 N 极下的电枢导体电流的方向是相反的，因此电刷 C、A 之间在 N 极下电枢导体所产生的总的电磁转矩为零。同理，在电刷 A、C 之间在 S 极下的电枢导体所产生的部电磁转矩亦为零，故此时无电磁转矩。（2）此时对于电枢绕组的上层边而言，在电刷 C、A 之间，在 N 极下的上层边的电流方向是相同，因此，其电磁转矩的方向是一致的；在电刷 A、C 之间，在 S 极下的上层边的电磁转矩方向也是一致的，并与前者相同，故全部上层边所产生的电磁
18、转矩为 N 极下（或 S 极下）上层边所产生的电磁转矩的两倍。但对电枢绕组的下层边而言，在电刷 C、A 之间，无论在 N 极下的下层边或在 S 极下的下层边均有两种不同的电流方向，而且导体数各占一半（假设原四极电机为整距绕组即 ） ，故每极下的下层边所产生的电磁转矩刚好抵消为零，如1y图 2-2（b）所示。实际上，这时相当于一个短了半个极矩的短距绕组的两极电机，其所产生的总电磁转矩，只有原来整距绕组四极电机电磁转矩的一半。图 2-2（ a） (b)9. 一台六极直流电机原为单波绕组，如改制成单叠绕组，并保持元件数、每元件匝数、每槽元件数不变，问该电机的额定容量是否改变？答 单波绕组的并联支路数
19、等于 2，单叠绕组的并联支路数等于电机极数。电枢绕组由单波改成单叠后，并联支路数由 2 条变成了 6 条，每条支路的串联元件数变为原来的 1/3，支路电阻也变为原来的 1/3。因此，额定电压变为原来的 1/3，而额定电流则变为原来的 3 倍，故电机的容量保持不变。10. 电枢反应的性质由什么决定？交轴电枢反应对每极磁通量有什么影响？直轴电枢反应的性质由什么决定？答 电枢反应的性质由电刷位置决定，电刷在几何中性线上时电枢反应是交轴性质的，它主要改变气隙磁场的分布形状，磁路不饱和时每极磁通量不变，磁路饱和时则还一定的去磁作用，使每极磁通量减小。电刷偏离几何中性线时将产生两种电枢反应：交轴电枢反应和
20、直轴电枢反应。当电刷在发电机中顺着电枢旋转方向偏离、在电动机中逆转向偏离时，直轴电枢反应是去磁的，反之则是助磁的。11. 在什么条件下电枢磁动势与磁场相互作用才产生电磁转矩？若电枢磁动势有交、直轴两个分量，那么是哪个分量产生，哪个分量不产生？还是两个都产生？答 产生直轴电枢磁动势的电流沿电枢表面对称分布在几何中性线两侧，受到异极性磁场的作用，合成电磁力为零，即不产生电磁转矩，产生交轴电枢磁动势的电流对称分布在主极轴线两侧，产生电磁转矩是同一方向的。可见，只有交轴电枢磁动势才产生电磁转矩。12. 直流电机空载和负载运行时，气隙磁场各由什么磁动势建立？负载后电枢电动势应该用什么磁通进行计算？答 空
21、载时的气隙磁场由励磁磁动势建立，负载时气隙磁场由励磁磁动势和电枢磁动势共同建立。负载后电枢绕组的感应电动势应该用合成气隙磁场对应的主磁通进行计算。13. 一台直流电动机，磁路饱和。当电机负载后，电刷逆电枢旋转方向移动一个角度。试分析在此种情况下电枢磁动势对气隙磁场的影响。答 电刷移动后，电刷不在几何中性线上，同时存在交轴电枢磁动势和直轴电枢磁动势。交轴电枢磁动势使气隙磁场发生畸变，因磁路饱和，还有去磁作用，使每极磁通减少。对电动机而言，电刷逆旋转方向移动后，直轴电磁磁动势方向相反，电枢反应起去磁作用，使每极磁通减少。14. 直流电机的感应电动势与哪些因素有关？若一台直流发电机在额定转速下的空载
22、电动势为 230V（等于额定电压） ，试问在下列情况下电动势变为多少？（1）磁通减少 10% ；（2）励磁电流减少 10% ；（ 3）转速增加 20%；（4）磁通减少 10%。答 感应电动势 ，在其它条件不变的情况下，感应电动势 E 与磁通 nCE和转速 n 成正比。（1） 减少 10% ，E 亦减少 10% ，为 20V。（2）励磁电流减少 10% ，由于磁路饱和， 减少不到 10% ，E 亦减少不到 10% ，因此207VE230V。（3）n 增加班费 20% ，E 亦增加 20% ，为 276V。（4） 减少 10% ，n 上升 10% ， 。V2830)1.(.015. 直流电机的感应
23、电动势公式用机械角速度表示转速时，其结构常数和电磁转矩公式的结构常数是统一的，试证明。答 TE CapNapnNC2606016. 直流电机的励磁方式有哪几种？每种励磁方式的励磁电流或励磁电压与电枢电流或电枢电压有怎样的关系？答 直流电机励磁方式四种：他励励磁电流 由独立电源供给，与电枢电流 无fI aI关；并励励磁电流并在电枢两端，励磁电压 等于电枢电压 U；串励励磁绕组f与电枢串联， ；复励既有并励绕组又有串励绕组，按两绕组磁动势方向的异同afI分成：积复励串励与并励磁动势同向，差复励串励与并励磁动势反向。17. 直流电机空载和负载时有哪些损耗？各由什么原因引起？发生在哪里？其大小与什么有
24、关？在什么条件下可以认为是不变的？答 电机空载运行时有机械损耗、铁耗和附加损耗。机械损耗由转子旋转时轴承摩擦、电刷摩擦以及通风引起，其大小与转速有关。铁耗是由转子旋转时主磁通在电枢铁心交变引起的，其大小与转速的 次方（1 2和铁心磁密的平方成正比。空载时的附加损耗包括转子旋转时电枢齿槽引起气隙磁通脉动，从而在铁心中产生脉振损耗，以及转子上的拉紧螺杆等结构件中的铁耗。以上三种损耗统称为空载损耗，其中附加损耗所占比例很小。在转速和主磁通不变的情况下，可以认为空载损耗不变。此外，在空载时还存在励磁功率，即励磁电路铜耗。电机负载时除有机械损耗、铁耗、附加损耗和励磁损耗外，还存在电枢电路铜耗，它与电枢电
25、流的平方成正比。在附加损耗中，除了空载时的两项外，还包括电枢反应使磁场畸变引起的额外电枢铁耗以及由换向电流产生的损耗。18. 他励直流发电机由空载到额定负载，端电压为什么会下降？并励发电机与他励发电机相比，哪个电压变化率大？答 他励直流发电机由空载到额定负载，电枢电流 由 0 增加到额定值 电枢回路电aIaNI阻压降 增加，且电枢反应的去磁作用使主磁通 下降，从而使感应电动势 E 下降。由公aRI 式 可知，端电压 U 随 的增加而下降。EUaI对于并励发电机，除上面两个原因外，端电压下降，引起励磁电流 下降，使得 下降fI和 E 下降，所以并励发电机的电压变化率比他励发电机电压变化率要大些。
26、19. 做直流发电机实验时，若并励直流发电机的端电压升不起来，应该如何处理？答 并励直流发电机的端电压升不起来，可按下述步骤进行处理，先检查一下线路和仪表接法是否正确，然后：检查电机转速是否达到额定转速；调节励磁回路所串电阻，使励磁回路电阻小于临界电阻；把励磁绕组两端对调接在电枢绕组两端，使励磁磁通与剩磁磁通方向一致；若电机没有剩磁，则应给电机充磁。20. 并励发电机正转能自励，反转能否自励？答 发电机正转时能够自励，表明发电机正转时满足自励条件，即：有一定的剩磁；励磁回路的电阻小于与运行转速所对应的临界电阻；励磁绕组的接线与电机转向的配合是正确的。这里的正确配合就是说当电机以某一方向旋转时，
27、励磁绕组只有一个正确的接法与之相对应。如果转向改变了，励磁绕组的接线也应随之改变，这样才能保证励磁电流所产生的磁场方向与剩磁方向相同，从而实现电机的自励。当电机的转向改变了，而励绕组的接线未改变，这样剩磁电动势及其产生的励磁电流的方向必然改变，励磁电流产生的磁场方向必将与剩磁的方向相反。电机内磁场被削弱，电压不能建立，所以并励发电机正转时能自励；反转时，不改变励磁绕组的两个端头的接线，是不能自励的。21. 在励磁电流不变的情况下，发电机负载时电枢绕组感应电动势与空载时电动势大小相同吗？为什么？答 负载时电动势比空载时小，由于负载时有电枢反应去磁作用，使每极磁通减小。22. 一台并励发电机，在额
28、定转速下，将磁场调节电阻放在某位置时，电机能自励。后来原动机转速降低了磁场调节电阻不变，电机不能自励，为什么？答 对应于不同的转速有不同的空载曲线，因而临界电阻也不同。电机转速降低，临界电阻减小，当临界电阻小于励磁回路电阻时，电机便不能自励。23. 一台他励发电机和一台并励发电机，如果其它条件不变，将转速提高 20%，问哪一台的空载电压提高得更高？为什么？答 当转速提高时，两者的空载电压都会提高。两者相比较，并励发电机的空载电压会更高些，因为由 可知，并励发电机的电动势除与转速有关外，其磁场大小也与感应nCE电动势有关。当转速升高时，不仅有转速升高的原因导致电动势增加，还有因电枢电动势的增加而
29、使励磁电流磁加，并导致磁通增加的原因。这一因素半导致感应电动势进一步增加。24. 为什么并励直流发电机工作在空载特性的饱和部分比工作在直线部分时，其端电压更加稳定？答 在饱和区工作，当励磁电流变化时空载电动势的变化较小，因此端电压更加稳定。25. 一台他励直流电动机拖动一台他励直流发电机在额定转速下运行，当发电机的电枢电流增加时，电动机电枢电流有何变化？分析原因。答 直流电动机的电枢电流也增加。因为直流发电机电流增加时，则制动转矩即电磁转矩增大（磁通不变） ，要使电动机在额定转速下运行，则必须增大输入转矩即电动机的输出转矩，那么，电动机的电磁转矩增大，因此电枢电流也增大。26. 如何改变并励、
30、串励、积复励电动机的转向？答 改变直流电动机转向就是要改变电磁转矩的方向，电磁转矩是电枢电流和气隙磁场相互作用产生的，因此改变电枢电流的方向或改变励磁磁场的方向就可以达到改变电动机转向的目的。并励电动机：将电枢绕组的两个接线端对调或将并励绕组的两个接线端对调，但两者不能同时改变；串励电动机：方法与并励电动机相同；积复励电动机：要保持是积复励，最简单的方法是将电枢绕组的两个接线端对调。27. 并励电动机和串励电动机的机械特性有何不同？为什么电车和电力机车都采用串励电动机？答 并励电动机的机械特性表达式 ememTEaKTnCRUn02当忽略电枢反应时，磁通 为不随负载变化的常数， 是一条略下倾的
31、直线，转速)(ef随负载增加而略有下降。如果电车和电力机车使用这种电动机，那么当电车载重或上坡时电机将过载较多。串励电动机的机械特性表达式为 aemRCTUn21其中， ， ， 。串励电动机的励磁电流等于电枢电流，磁CTE1E12aIC路不饱和时 ， 为一常数， ；磁路高度饱和时， 基本不变， 与 成aI2emTCaI反比，而 。串励电动机的机械特性 是一条转速随 增加而迅速下降的曲emT)(emfnemT线。当电车载重或上坡时，电动机的转速会自动下降，使得 增加不多，因而电机输入)(en功率增加不像并励电动机那样快，所以电车和电力机车通常采用串励电动机拖动。28. 一台他励直流电动机，当所拖
32、动的负载转矩不变时，电机端电压和电枢附加电阻的变化都不能改变其稳态下电枢电流的大小，这一现象应如何理解？这时拖动系统中哪些量必然要发生变化？对串励电动机情况又如何？答 当负载转矩不变时，要求电磁转矩不变。由公式 知， 必须不变。aTemICaI在他励电动机中励磁是独立的，不计电枢反应的影响时， 不变。在 不变时 必然不变。e改变电动机端电压，电动机的输入功率 改变，E 改变，n 改变，输出功率aUIP1改变，铁耗 改变，而电枢铜耗 不变。2TPFe aCuR2改变电枢回路附加电阻时， 不变，E 改变，n 改变， 改变， 和 改变，1 2PFemc改变。Cua在串励电动机中，同样由于 不变， 不
33、变，结果与他励电动机相似。aI29. 一台并励直流电动机原运行于某一 、 、 和 值下，设负载转矩 增大，试aInEemT2T分析电机将发生怎样的过渡过程，并将最后稳定的 、 、 和 的数值和原值进行比aIe较。答 直流电动机稳定运行时， ， 增大后， ，从而使得 下02Tem202Temn降。由 知， 下降，而 ，因此， 上升。 ，故 上升。nCEaREUIaIaeICem这个过程一直持续到 为止，电动机在新的状态下稳定运行。与原值相比， 增02Tem aI大， 减小， 减小， 增大。nEemT30. 对于一台并励直流电动机，如果电源电压和励磁电流保持不变，制动转矩为恒定值。试分析在电枢回路
34、串入电阻 后，对电动机的电枢电流、转速、输入功率、铜耗、铁耗1R及效率有何影响？为什么？答 由转矩平衡方程式 可知，制动转矩不变时电磁转矩是不变的。当电动20Tem机的励磁电流保持不变，在不考虑电枢反应的影响或电枢反应保持不变时，气隙磁通 =常数，因而电枢电流 是不变的。又由于电压 U 不变，所以输入功率 不变。从aI faIUP1可知，当 、 、 不变时，转速将随着 的增大而减小。而EjCRUn)(aIjR，所以输出功率随 下降而下降，因此电机的效率将降低。励磁回路铜耗TP2n随 增大而增大，铁耗随 下降而减少。因此电枢回路串电阻后，电机)(jaCuaRIj n的转速下降，电枢电流不变，输入
35、功率不变，输出功率减少，铁耗减少，铜耗增加，效率降低。31. 一台并励直流直流电动机，如果电源电压 U 和励磁电流 保持不变，加上恒定转矩fI的负载以后，发现电枢电流 超过额定电流，有人企图在电枢回路中串接一电阻来限2TaI制电枢电流，试问是否可行？答 当 、 保持不变时，按电动机稳定运行时的转矩平衡方程式 ，UfI 20TTem， 为一制造常数，因此有 。今电枢电流超过额定电枢电流，即aTemCT 2TICa，说明 ，亦即电枢通过额定电流时产生的电磁转矩小于负载转矩。出现NaI2IaN这种情况，有如下几种可能，一是负载转矩 较大，或是励磁电流 较小，使产生的主磁通2fI减小。企图在电枢回路串
36、电阻来限制电枢电流是不行的。因为在负载转矩 及气隙合成磁2T通 一定时，所需的电枢电流也是一定的。32. 试分析在下列情况下，直流电动机的电枢电流和转速有何变化（假设电机不饱和） 。（1）电枢端电压减半，励磁电流和负载转矩不变；（2）电枢端电压减半，励磁电流和输出功率不变；（3）励磁电流加倍，电枢端电压和负载转矩不变；（4）励磁电流和电枢端电压减半，输出功率不变；（5）电枢端电压减半，励磁电流不变，负载转矩随转速的平方而变化。答 （1）因为磁路不饱和且励磁电流 不变，因此主磁通 不变。负载转矩不变，即fI电磁转矩 不变，由于 ，故电枢电流 不变。根据 ，U 减半，emTaTemICaEaCRI
37、n故转速 n 下降，且 n 小于原来的一半；（2）U 减半，输出功率 不变， 必然上升，否则，由于输入功率 （假设为2PaI aIP1他励） ，若 不变或减小，则 减小， 必然不能保持不变。 上升，n 必然下降。aI12aI（3） 加倍，则 加倍。 不变，即 不变，故 减半。由于 ，从 n 的fTemURa表达式右知，此时 n 下降。（4）U 减半而 不变，由（ 2）分析知 上升。 减半，则 减半， 较2PaIfI)(aI减小的多，故 n 下降。EC（5） 不变，则 不变。由于 ， 近似与 成正比，亦即 近似与 成正fI2nTem2naI2n比。当 U 减半时，假设 n 上升，则 上升， 下降
38、，由 得aI)(aRIUECRU/)(n 下降， ；这与假设相矛盾。故 n 必然下降， 下降。a33. 一台正在运行的并励直流电动机，转速为 1450r/min，现将它停下来，用改变励磁绕组的极性来改变转向后（其它均未变） ，当电枢电流的大小与正相同时，发现转速为1500r/min，试问这可能是什么原因引起的？答 从公式 可知，反转时 、 、 均未变， 为常数，而 上升了，EaCRIUnUaIRECn因此 必定下降了。但是励磁电流未变（并励电动机励磁电压等于电枢电压未变） ，因此造成下降的原因可能是由于电枢反应的去磁作用。由于电枢电流未变，因此无论是正转还是反转，交轴电枢反应的作用是一样的。由
39、电枢反应的原理可知，对于电动机而言，电刷自几何中性线逆电枢旋转方向偏移时，直轴电枢磁动势起去磁作用，而电刷顺电枢旋转方向偏移时，则起助磁作用。因此，造成这一现象的原因可能是由于电刷不在几何中性线上，对于正转情况而言，电刷顺电枢旋转方向偏移了。34. 一台直流并励电动机，在维修后作负载试验，发现电动机转速很高，电流超过正常值，停机检修发现线路无误，电动机的励磁电流正常。试分析这故障的可能原因并说明理由。答 如果直流电动机的电刷不在几何中性线上，则在负载运行时，除了具有交轴电枢磁动势之外，还存在直轴电枢磁动势。如果电刷位置是从几何中性线逆电机旋转方向移开的话，则直轴电枢磁动势是去磁的，即与主磁通的
40、方向相反。而当气隙磁通削弱时，便会使转速增高。同时在一定电磁转矩下，因为 ，电枢电流会增加。如果电EaCIRUn aTemIC动机具有起稳定作用的串励绕组，则可能是串励绕组反接，而不是电刷位置不对，或者两种原因兼有。35. 并励电动机在运行中励磁回路断线，将会发生什么现象？为什么？答 励磁回路断线时，只剩下剩磁。在断线初瞬，由于机械惯性，电机转速来不及改变。电枢电势 与磁通成比例减小。由 可知， 将急剧增加到最大值，当nCEaREUIaI增加的比率大于磁通下降的比率时，电磁转矩也迅速增加，负载转矩不变时，由于电磁转aI矩大于负载转矩，电动机转速明显提高。随着转速的升高，电枢电动势增加， 从最大
41、值开aI始下降，可能在很高的转速下实现电磁转矩与负载转矩的新的平衡，电动机进入新的稳态。由于这时转速和电枢电流都远远超过额定值，这是不允许的。从理论上讲，当励回路断线时，若是电动机的剩磁非常小，而电枢电流的增大受到电枢回路电阻的限制，可能出现电枢电流增大的比率小于磁通 下降的比率，在负载力矩一定时，电枢的电磁力矩小于制动力矩，因而转速下降。但在这种情况下，电枢电流仍然是远远地超过了额定电流值。可见，并励电动机在运行中励磁回路断线可产生两个方面的影响：一方面引起电枢电流的大幅度增加，使电动机烧毁；另一方面，可能引起转速急剧升高。过高的转速造成换相不良。到使电动机转子遭到破坏。因此，并励电动机在运
42、行中应绝对避免励磁回路断线。针对励磁回路断线的故障，应采取必要的保护措施。36. 试述并励直流电动机的调速方法，并说明各种方法的特点。答 并励直流电动机的调速方法有以下三种：（1）改变励磁电流调速。这种调速方法方便，在端电压一定时，只要调节励磁回路中的调节电阻便可改变转速。由于通过调节电阻中的励磁电流不大。故消耗的功率不大，转速变化平滑均匀，且范围宽广。接入并励回路中的调节电阻为零时的转速为最低转速，故只能“调高” ，不能“调低” 。改变励磁电流，机械特性的斜率发生变化并上下移动。为使电机在调速过程中得到充分利用，在不同转速下都能保持额定负载电流，此法适用于恒功率负载的调速。（2）改变电枢端电
43、压调速。当励磁电流不变时，只要改变电枢端电压，即可改变电动机的转速，提高电枢端电压，转速升高。改变电枢端电压，机械特性上下移动，但斜率不变，即其硬度不变。此种调速方法的最在缺点是需要专用电源。在保持电枢电流为额定值时，可保持转矩不变，故此法适用于恒转矩的负载调速。（3）改变串入电枢回路的电阻调速。在端电压及励磁电流一定、接入电枢回路的电阻为零时，转速最高，增加电枢路电阻转速降低，故转速只能“调低”不能“调高” 。增加电枢电阻 ，机械特性斜率增大，即硬度变软，此种调速方法功率损耗大，效率低，如果串入电枢回路的调节电阻 是分级的，则为有级调速，平滑性不高，此法适用于恒转矩的负载调速。五、计算1.
44、一台并励直流电动机， kW， V， r/min，电枢回路总电138NP230NU970Nn阻 ，定子为 6 极，电枢采用单叠绕组。正常运行时有三对电刷，忽略电枢反05.aR应的影响，试分析计算该电机可能发出的最大功率。答 去掉相邻的一对电刷后的电枢后的电枢绕组电路图如图 2-3 所示。正常运行时图 2-3电枢电流 AUPINa23018支路电流 ia62励磁电动势 ARIUEaN)05.623(支路电阻 3.0.6aRr去掉相邻的一对电刷后，支路数由原来的六条支路变成了四条支路，其中三条是原来的（图中 2，3，4） ，另一条则是由原来的三条支路（图 5，6，1）串联组成。当使前三条支路中的负载
45、电流各仍为 100A 时，则后一条支路中的电流将为 ArUEaN3032电枢电流为 AIa .3).103( 输出功率W = 77.66kW.2aNIUP由于各支路电流均未超过原来的支路电流额定值 100A，故电机的发热不会超过原来的数值。若使后一条支路中的负载电流达到 100A，则端电压 U 将降为VU170)9.1026(而前三条支路中的负载电流共为 A3/.07即每支路为 300A，为原来额定支路电流的三倍。无论从发热或是从换向来讲都是不允许的，故最大功率应为 77.66kW。2. 设一台 4kW、220V ，效率 的两极直流电动机，电枢绕组为单叠绕组，槽数%84NZ=18，每槽每层元件
46、边数 u=4,元件匝数 。试求：y（1）电机的额定电流；（2）电枢绕组数据：虚槽数 ，换向片数 K，绕组元件数 S，总导体数 N 以及绕组各节iZ距。解 （1）额定电流 AUPIN65.2184.023（2）虚槽数 72184uZi元件数、换向片数 iKS总导体数 根根 152782Ny合成节距 k第一节距 1804721pZyi第二节距1971812 或y3. 一台长复励直流发电机 kW， ， ， ，NPVUN230min/450rnN42p换向片数 K=93，元件匝数 ，单波绕组，电枢外径 ，额定励磁电3y Da.流 ，电机磁路有一定的饱和程度。AIfN956.0(1) 改善换向，电刷前移
47、 机械角。试求直轴与交轴电枢反应磁势 和 。09 adFq（2）电刷顺电枢旋转方向移动时， 和 各起什么作用。adFq解 额定电流 AUPIN83.472301额定电枢电流 IIfNaN 9.)956.847(支路电流 AaIiN40.2.2极距 mpDa153.049.2元件数 9KS总导体数 620312yN电枢线负荷 mADiAa /49/195.06电刷在电枢表面移过的距离mDba 0153.9.3600 (1) 交轴电枢反应 极极 /).215.(49)2( AAFaq 直轴电枢反应 极极 /8.37/0.6Abad （2）电刷顺电枢旋转方向移动了 角，因为是发电机，故 起去磁作用。 使气隙adFaqF磁场发生畸变，因为磁路饱和，故 还有去磁作用。aqF4. 一台直流发电机数据： ，总导体数 N=720， ，运行角速度62p62rad/s，每极磁通 =0.0392Wb。试计算：40（1）发电机的感应电动势；（2）当转速 n=900r/min，但磁通不变时的感应电动势；（3）当磁通 =0.0435Wb，n=900r/min 时的感应电动势。解 （1） 136078
