第3章直流电机习题解答Word文件下载.docx
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当电刷偏离几何中性线时，除产生交轴电枢磁动势外，还会产生直轴磁动势。
对于发电机，当电刷顺电枢旋转方向移动一角度后，产生的交轴磁动势Faq对主磁场的影响与电刷位于中性线时的电枢反应磁动势相同，产生的直轴电动势Fad
有去磁作用。
当电刷逆电枢旋转方向移动一角度后，产生的交轴磁动势Faq对主磁场的影响与电刷位于中性线时的电枢反应磁动势相同，产生的直轴电动势Fad
有助磁作用。
如果是电动机，两种情况下的影响与发电机恰好相反。
3-5.直流电机电枢绕组元件内的电动势和电流是交流还是直流？
为什么在稳态电压方程中不考虑元件本身的电感电动势？
交流；
因为在元件短距时，元件的两个边的电动势在一段时间内方向相反，使得元件的平均电动势稍有降低。
但直流电机中不允许元件短距太大，所以这个影响极小，故一般不考虑。
3-6.一台直流电动机运行在电动机状态时换向极能改善换向，运行在发电机状态
后还能改善换向吗？
不能；
对电动机来说，换向极极性应与顺着电枢转向的下一个主极性相反，而发电机则应相同。
3-7.一台并励直流电动机在正转时有一定转速，现欲改变其旋转方向，为此停车后改变其励磁电流方向或电枢电流方向均可。
但重新起动后发现该电机在同样情况下的转速与原来的不一样了，问可能是什么原因造成的？
①当电刷不在几何中性线上时，电枢磁场分为直轴和交轴两个分量。
当电枢反向时，直轴电枢磁场的方向将改变（如由去磁变为增磁），这样使磁通发生变化，在拖动恒转矩负载时，转速也将发生变化。
②正转停车后，直流电动机的铁心有剩磁，，改变励磁电流后，新产生的磁场方向与剩磁磁场方向相反，使总磁通减小，由nUIaRa知：
转速n有所增大。
Ce3-8、主磁通既链着电枢绕组又链着励磁绕组，为什么却只在电枢绕组里产生感应电动势?
直流电机运行时，主磁通相对于励磁绕组是静止的，所以在励磁绕组中不会产生感应电动势。
由于电枢在旋转，主磁通与电枢绕组之间有相对运动，所以会在电枢绕组中产生感应电动势。
3-9、不计电枢反应，他励直流电动机机械特性为什么是下垂的？
如果电枢反应去磁作用很明显，对机械特性有什么影响？
答:
因为负载转矩增大，导致电枢电流增大，电枢电动势下降，显然引起转速下降。
如果电枢反应去磁作用很明显,会使每极磁通的减小，电流越大，去磁作用也大，每极磁通的减小越明显，导致机械特性反而上翘。
3-10、何为转速？
负载变化引起的转速变化是不是调速？
直流电动机有几种调速方法？
试分析比较各种方法的特点。
调速就是对控制对象进行速度调整，可以通过机械电气等方法进行调整，调速一般指系统层面即调速系统。
负载变化引起的转速变化不是调速。
直流电动机的调速方法有3种：
调节每极磁通；
随着电动机转速的升高，负载转矩相应减小，属恒功率调速。
为避免电动机转子绕组受离心力过大而撤开损坏，弱磁调速时应注意电动机转速不超过允许限度。
调节电枢端电压；
电枢回路必须有可调压的直流电源，电枢回路及励磁回路电阻尽可能小，电压降低转速下降，人为特性硬度不变、运行转速稳定，可无级调速。
电枢回路串电阻；
这种方法只能使转速往下调。
如果所串电阻连续，电动机转速可以平滑调节，串电阻越大，机械特性越软、转速越不稳定。
优点：
设备简单，操作方便。
缺点：
调速时电动机效率低。
3-11、极数为2的直流电机，只有一个换向极，是否会造成一个电刷换向好，一个电刷换向不好？
一般不会，因为对于两极电机在任意电刷换向时，必有一个线圈处于换向极磁场下面，产生换向极电动势，抵消电抗电势以减小附加电流。
3-12、对伺服直流电电动机有何基本要求？
在结构上是如何满足这些要求的？
可控性好。
转速和转向完全由控制电压的大小和极性决定，并线性控制特性为最佳。
运行稳定性。
在宽调速范围内具有下降的机械特性，最好为线性机械特性。
伺服性好，能敏捷地跟随控制信号的变化，起、停迅速。
为满足上述要求，直流伺服电动机大都采用他励或永磁励磁方式，并在设计中力求磁路不饱和、电枢反应影响小、起动转矩大、转动惯量小。
3-13、计算下列电枢绕组的节距，并绘出绕组展开图和电路图：
（1）右行单叠短距绕组：
2p=4,QU=s=k=22;
（2）左行单波绕组：
2p=6,QU=s=k=22。
解：
（1）计算节距
合成节距等于换向节距y=yc=1
第一节距y1Qu225（短距绕组，有利于换向和节约端部用铜）
12p4
第二节距y2y1y4绘制绕组展开图
S
N
1314151617
B2
2122
1920
678910111213141516171819
2345
A2
1
234
5
6
7
8
A1
B1
91011
绘制电路图
ap
121A1A21123
12
11
13
22
3
4
10
9
14
15
16
17
21
20
19
18
2）计算节距
yyc
K1221
p3
y1
Qu
2p
4；
y2yy17436
绘制绕组展开图
21221234567891011121314151617181920
2
A3
B3
201362114722
3-14、一台直流电机的极对数3p=，单叠绕组，并联支路数26a=，电枢总导体数a398Z=匝，气隙每极磁通-2=2.110WbΦ，当转速分别为1500r/min和500r/min时，求电枢感应电动势的大小。
若电枢电流Ia=10A，磁通不变，电磁转矩是多大？
解：
当n11500rmin时，Ea1Cen16.632.11021500208.9V；
n2500rmin时，Ea1Cen16.632.110250069.6V。
（2）TeCTΦIa63.342.11021013.30Nm。
3-15一台他励直流电动机的额定数据为：
PN6kW，UN220V，nN1000r/min，pCua500W，pCuf100W，p0395W。
计算额定运行时电动机的T0、TN、Pe、N。
额定运行状态下：
额定负载时发电机的输入功率、电磁功率、电磁转矩和效率
额定负载状态下：
台100kW、230V的并励发电机，每极励磁绕组有1000匝，在额定转速
下，空载产生额定电压需励磁电流7A，额定电流时需9.4A的额定电流才能达到同样的电压，今欲将该机改为平复励，问每极应加多少匝串励绕组。
IN
PN100*103434.78A，
UN230
说明负载时有94007000A2400A的去磁作用，现用串励绕组将其改为平复励，则串励绕组应产生2400A的励磁磁动势对去磁作用进行补偿，因此所需匝数
为：
3-18一台5.5kW、110V的并励直流电动机，额定电流为80安，额定转速为1470r/min，电枢回路总电阻为0.15欧姆（包括电刷接触电阻），励磁回路电阻为138欧姆，设在额定负载下突然在电枢回路中串入0.4欧姆电阻，若不计电枢回路电感，并略去电枢反应，试计算
（1）串入电阻瞬间的电枢电势、电枢电流及电磁转矩；
（2）电枢电流的稳态值；
（3）进入稳态后电机的转速。
额定负载时，电枢电流为：
Ea11079.2*0.1598.12V
1）串入电阻的瞬间，电机转速不变，电枢电动势不变，故：
Ea'
11079.2*0.1598.12V
2）稳定后：
Ia'
'
Ia79.2A
3）
11079.2*（0.150.4）66.275V
3-19一台96kW的并励直流电动机，额定电压为440V，额定电流为255A，额定励磁电流为5A，额定转
速为500r/min，电枢回路总电阻为0.078（包括电刷接触电阻），不计电枢反应，试求
（1）电动机的额定输出转矩；
（2）额定电流时的电磁转矩；
（3）电动机的空载转速。
2）
IaINIf2255220A
EaUNIaRa440220*0.078422.84V
EaCen
n0UNnN440*500520.29r
0EaNN422.84min
3-20某他励直流电动机的额定数据为：
PN＝7.5kW，UN＝220V，IN＝40A，nN＝1000r/min，ra＝0.5。
拖动TL＝0.5TN恒转矩负载运行时电动机的转速及电枢电流是多大？
CTIaN
TL
0.5TN
0.5PN
7500
0.5*35.83Nm2π*1000
2π*60
TTeLNIN
35.83*4018.75A
76.43
Ea
UNI
Cen
EnN
EaN
ra22018.75*0.5210.625V
21200.6025*10001053rmin
3-21两台完全相同的并励直流电机同轴联在一起，并连接于230V的电网上，轴上不带其它负载，在1000r/min时空载特性如下，
If/A
1.3
1.4
E0/V
186.67
195.83
电机A的励磁电流为1.4A，电机B的励磁电流为1.3A，电枢回路总电阻为0.1欧姆，转速为1200r/min，若忽略电枢反应，求
（1）各台电机的运行状态；
各台电机的电枢电流及电磁功率。
（1）
EaCen,U230V故在n'
1200rmin时，1200
对于电机A,Ea1200*186.67224.004V,EaU,电动机状态a1000
1200
对于电机B,Ea1200*195.83237.996V，EaU,发电机状态a1000
（2）
对于电机A,IaUEa230224.00459.96AaRa0.1
PeEaIa224.004*59.9613.431KW对于电机B,IaEaU234.99623049.96A
aRa0.1
PeEaIa234.996*49.9611.74KW
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