第3章直流电机习题解答.docx

1、第3章直流电机习题解答第三章 直流电机习题解答3-1 直流电机铭牌上的额定功率是指输出功率还是输入功率？对发电机和电动 机有什么不同？答：输出功率；对于电动机指轴上的输出机械功率，对于发电机指线段输出的 电功率。3-2. 一台 p对极的直流电机， 采用单叠绕组， 其电枢电阻为 R，若用同等数目的 同样元件接成单波绕组时，电枢电阻应为多少？ 答： P2R.解析：设单叠绕组时支路电阻为 R1 ，考虑到并联支路数 2a=2p，故有：R 2RP1 , 则 R1 2PR ，单波绕组时，并联支路数 2a=2,每条支路有 p 个 R1 ,则每条支路电阻为 2p2R ，并联电阻为 p2R 。3-3.直流电机主

2、磁路包括哪几部分？磁路未饱和时，励磁磁通势主要消耗在哪一 部分？答： （N 极），气隙，电枢齿，电枢磁轭，下一电枢齿，气隙，（ S 极），定子磁 轭，（ N 极）；主要消耗在气隙。3-4. 在直流发电机中，电刷顺电枢旋转方向移动一角度后，电枢反应的性质怎 样？当电刷逆电枢旋转方向移动一角度， 电枢反应的性质又是怎样？如果是 电动机，在这两种情况下，电枢反应的性质怎样？答：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 F

3、ad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？答：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？

4、答：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？答：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。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 n U

5、I aRa 知：转速 n 有所增大。Ce 3-8、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?答：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

6、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。答：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

7、 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？答：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？ 答： 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

8、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 y1 Qu 22 5 （短距绕组，有利于换向和节约端部用铜）1 2p 4第二节距 y 2 y1 y 4 绘制绕组展开图SSNN13

9、14 15 16 17B221 2219 206 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 192 3 4 5A212 3 45678A1B189 10 11绘制电路图ap1 21A1 A21123121113223456109871415161721201918B22) 计算节距y ycK 1 22 1p3y1Qu2p224；y 2 y y1 7 4 3 6绘制绕组展开图21 22 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20SSNNN2368171820212245A1B1A2B2A3B3S9101112131

10、41516绘制电路图ap20 13 6 21 14 7 223-14、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=2.110Wb ，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 n1 1500r min 时， Ea1 Ce n1 6.63 2.1 10 2 1500 208.9V ；2n2 500r min 时， Ea1 Ce n1 6.63 2.1 10 2 500 69.6V 。（2）Te CTIa 63.34 2

11、.1 10 2 10 13.30N m 。3-15 一台 他励 直流电 动机 的额 定 数据 为： PN 6kW ， U N 220V ， nN 1000r / min ， pCua 500W ， pCuf 100W， p0 395W 。计算额定运行时电 动机的T0、TN、Pe、 N 。解：额定运行状态下：额定负载时发电机的输入功率、电磁功率、电磁转矩和效率解：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

12、绕组。解： I NPN 100*103 434.78A ，U N 230说明负载时有 9400 7000 A 2400A 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 2400 A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

13、枢电流的稳态值；（3）进入稳态后电机的转速。解：额定负载时，电枢电流为：Ea 110 79.2*0.15 98.12V1）串入电阻的瞬间，电机转速不变，电枢电动势不变，故：Ea 110 79.2*0.15 98.12V2)稳定后： I a I a 79.2A3）Ea 110 79.2*(0.15 0.4) 66.275V3-19 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

14、）电动机的空载转速。2）Ia IN I f 225 5 220AEa UN I aRa 440 220*0.078 422.84V3）Ea Cenn0 UN nN 440 *500 520.29 r0 EaN N 422.84 min3-20 某他励直流电动机的额定数据为： PN 7.5kW，U N 220V，I N 40A，nN 1000r/min， r a 0.5 。拖动 TL 0.5T N恒转矩负载运行时电动机的转速及电 枢电流是多大？解：CT I aNTL0.5TN0.5 PNN75000.5* 35.83N m 2* 10002* 60TTeLN IN35.83*40 18.75A7

15、6.43EaEaUN ICenEaE nNEaNra 220 18.75*0.5 210.625V21200.6025*1000 1053rmin3-21 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 / A1.31.4E0 /V186.67195.83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。解：（ 1）Ea Cen ,U 230V 故在n 1200r min时， 1200对于电机 A, Ea 1200*186.67 224.004V , Ea U ,电动机状态 a 10001200对于电机 B,Ea 1200*195.83 237.996V，Ea U ,发电机状态 a 1000（2）对于电机 A, Ia U Ea 230 224.004 59.96A a Ra 0.1Pe EaI a 224.004*59.96 13.431KW 对于电机 B, Ia Ea U 234.996 230 49.96Aa Ra 0.1Pe EaI a 234.996*49.96 11.74KW