电机与拖动直流电机课后习题

1、说明直流发电机的工作原理。

答：1）用原动机拖动电枢绕组旋转
2）电机内部有磁场存在；
3）电枢绕组旋转切割磁场，产生交变的感应电势（右手定则）；
4）通过电刷将交变感应电势引出变成直流；
5）将机械能变为电能。

2、说明直流电动机的工作原理。

答：1）将直流电源通过电刷接通电枢绕组，使电枢导体有电流流过。

2）机内部有磁场存在。

3）载流的转子（即电枢）导体将受到电磁力f 作用f=Bli a（左手定则）
4）所有导体产生的电磁力作用于转子，使转子以n(转/分)旋转，以便拖
动机械负载。

3、直流电机的额定值有哪些？
答：额定值有额定功率、额定电压、额定电流和额定转速等
4、
答：直流电机的励磁方式分为他励和自励两大类，其中自励又分为并励、串励和复励三种形式。

1）他励
他励直流电机的励磁绕组由单独直流电源供电，与电枢绕组没有电的联系，励磁电流的大小不受电枢电流影响。

2）并励
发电机：I a=I f+I
电动机：：I =I a+I f
3）串励：I a=I f=I
4）复励
5、直流电机有哪些主要部件？各部件的作用是什么。

答：一、定子
1、主磁极：建立主磁通，包括：铁心：由低碳钢片叠成
绕组：由铜线绕成
2、换向磁极：改善换向，包括：铁心：中大型由低碳钢片叠成。

小型由整块锻钢制成。

绕组：由铜线绕成。

3、机座：固定主磁极、换向磁极、端盖等，同时构成主磁路的一部分，用铸铁、铸钢或钢板卷成。

4、电刷装置：引出（或引入）电流，电刷由石墨等材料制成。

二．转子
1．电枢铁心：构成主磁路，嵌放电枢绕组。

由电工钢片叠成。

2．电枢绕组：产生感应电动势和电磁转矩，实现机—电能量转换。

由铜线绕成。

3． 换向器：换向用，由换向片围叠而成。

6、直流电机的换向装置由哪些部件构成？它在电机中起什么作用？
答：换向装置由换向片、换向极铁心和换向极绕组构成。

主要作用是改善直流电机的换向，尽可能地消除电火花。

7、直流电枢绕组由哪些部件构成？
答：电枢绕组是由很多个线圈按照一定的规律连接而成的。

8、什么是电枢反应？对电机什么影响？
答：直流电机在空载运行时,气隙磁场仅有励磁磁动势产生,而负载运作时,气隙磁场是由励磁磁动势和电枢磁动势共同产生的,显然与空载时不同，因此把电枢磁动势对主极磁场的影响称为电枢反应. 电枢反应结果可能使气隙磁场畸变，同时还可能使气隙磁场削弱或增强。

9、电机产生的的电动势E a =C e Φn 对于直流发电机和直流电动机来说，所起的作
用有什么不同？
答； 直流发电机电枢电动势为电源电动势（同向），直流电动机为反电
动势（反方向）。

10、电机产生的的电磁转矩T=C e ΦI a 对于直流发电机和直流电动机来说，所起的
作用有什么不同？
答：在发电机中，电磁转矩的方向与电枢转向相反，对电枢起制动作用；在电动机中，电磁转矩的方向与电枢转向相同，对电枢起推动作用。

11、
答：电流电动机的输入功率P 1是从电枢两端输入的电功率，P 1=UI ；电磁功率P M 是扣除励磁回路的损耗和电枢回路的损耗后剩余部分的功率，
)(1Cuf Cua M p p P P +-=；
输出功率P 2是转轴上输出的机械功率，即电磁功率扣除机械损耗Ωp 、铁损耗Fe p 和附加损耗ad p 后的机械功率，02)(p P p p p P P M ad Fe M -=++-=Ω。

a a E I 与a a E I 与
12、
答：电动机的输入功率P 1是电功率；
发动机的输入功率P 1是机械功率。

13、换向过程中的火花是如何产生的，怎样改善换向？
答：电磁原因主要是换向瞬间，在换向元件中存在电抗电动势e r 和电枢反应电
动势e a ，它们同向，都起着阻碍换向的作用，由于换向元件被电刷短接，因此在
换向元件中产生附加电流 （r k ：换向回路总电阻），并储存有磁场能
量（），当换向终了，电刷脱离换向元件瞬间，该能量就以电火花的形式释放，造成换向不良。

减小附加电流是改善换向（由电磁原因引起的）的主要方向，由式知① i K 正比换向元件中的电动势，因此加装换向磁极（减小换向元件中电动势）；
②i K 反比于r k ，因此可选择合适牌号电刷（增大r k ）。

14、一台直流发电机，当分别把它接成他励和并励时，在相同的负载情况下，电压变化率是否相同？如果不同，哪种接法电压变化率大？为什么？
答：在负载相同的情况下，他励和并励时电压变化率不同。

并励时电压变化率大。

因为发电机端电压下降的原因有两点：一是负载电流在电枢电阻上产生电压降；二是电枢反应呈现的去磁作用。

而并励时除了上述2个原因外还由于发电机端电压下降，使与电枢并联的励磁线圈中的励磁电流I f 也要减少。

所以并励时电压变化率大。

15一台四极直流发电机，额定功率P N 为55kW ，额定电压U N 为220V ，额定转速n N 为1500r/min ，额定效率ηN 为0.9。

试求额定状态下电机的输入功率P 1和额定电流I N 。

答：
16一台直流电动机的额定数据为：额定功率kW P N 17=，额定电压,220V U N =额定转速min 1500r n N =，额定效率83.0=N η。

求它的额定电流I N 及额定负载时的输入功率。

答：
K a r K r e e i +=
221K Li K a r K r e e i +=
kw p p P N 1.619.05521====ηηA U p I N N N 25022010553
=⨯==kw p p P N 5.201721====
17、一台直流发电机，其额定功率,17kW P N =额定电压,230V U N =额定转速min
1500r n N =，极对数,2=p 电枢总导体数,468=N 单波绕组，气隙每极磁通Wb 21003.1-⨯=Φ，求：
（1）额定电流I N ；（2）电枢电动势。

答：（1）额定电流I N
（2）电枢电动势E a 18、一台单叠绕组的直流发电机，,30,420,42A I N p N ===根气隙每极磁通,028.0Wb =Φ额定转速min 1245r n N =，求：额定运行时的电枢电动势、电磁转矩及电磁功率。

答： （1）电枢电动势E a （2）电磁转矩T m
（3）电磁功率P M
19、设有一台17kW ，4极，220V ，1500r/min 的直流电动机，额定效率为83%，电枢有39槽，每槽12根导体，2条并联支路，试求：
（1） 电机的额定电流I N ；
（2） 如果额定运行时电枢内部压降为10V ，那么此时电机的每极磁通为多 答： (1) 额定电流I N
(2) E a =U-ΔU=220-10=210V
A U p I N N N 1.93220
10173=⨯==ηA U p I N N N 9.7323010173
=⨯==V n a pN n Ce E a 02.24115001003.11
604682602=⨯⨯⨯⨯⨯=Φ=Φ=-V n a pN n Ce E a 02.2441245028.0260420260=⨯⨯⨯⨯=Φ=Φ=M N n a pN n C T T m ⋅=⨯⨯⨯⨯⨯=Φ=Φ=18.5630028.0214.3242022πW
I E P a a M 6.73203002.244=⨯==A U p I N N N 1.9322010173=⨯==ηV n a
pN n Ce E a 21060=Φ=Φ=V 21015001
6012392=⨯Φ⨯⨯⨯⨯Wb 0019.0=Φ
20、一台并励直流发电机额定电压N U =230V ，励磁回路总电阻R f =44Ω，电枢回路总电阻R a =0.25Ω，负载电阻R L =4Ω，求（1）励磁电流I f 、电枢电流I a ；（2）电枢电势E a ；（3）输出功率P 2及电磁功率。

答：（1）励磁电流
负载电流
电枢电流
（2）电枢电动势
（3） 输出功率
电磁功率
或
21、一台额定功率P N =6kW ，额定电压U N =110V ，额定转速n N =1440r/min ，I N =70A ，R a =0.08Ω，R f =220Ω的并励直流电动机，求额定运行时（1）电枢电流及电枢电动势；（2）电磁功率、电磁转矩及效率。

答：
U N 110A I I I f N a 5.695.070=-=-=W I U P N N 7700
701101=⨯==78.0770*******===
P P ηA R U I f N f 23.544230===A R U I L N 5.574230===A
I I I f a 7.6223.55.57=+=+=V R I U E a a N a 7.24525.07.62230=⨯+=+=W
I U P N 133255.572302=⨯==W
R I R I P P f f a a M 155084423.525.07.621332522222=⨯+⨯+=++=W I E P a a M
48.154057.627.245=⨯==。