重庆大学电气工程学院2011级电机学课堂测验 直流电机

重庆大学试卷 直流电机 第 1 页 共 3 页
重庆大学 电机学（1） 直流电机课堂测验
2013 ~2014 学年 第 一 学期
考试方式： 测验日期：2013.11.22 测验时间： 45 分钟
一、 单项选择题（每小题2分，共20分）
1．直流发电机电枢导体中的电流是 A 。

A ．交流；
B ．脉动直流；
C ．直流；
D ．无法确定。

2．直流电机电枢磁动势的波形是 D 。

A ．平顶波；
B ．尖顶波；
C ．马鞍形波；
D ．三角形波。

3．若并励直流发电机转速下降5%，则空载时发电机的端电压将 C 。

A ．下降5%；
B ．下降少于5%；
C ．下降多于5%；
D ．无法确定。

4．在直流电机中，公式
E a =C e Фn 和T =C T ФI a 中的Φ指的是 B 。

A ．每极总磁通； B ．每极主磁通； C ．每极漏磁通；
D ．以上都不对。

5．当他励直流电动机的励磁电流和负载转矩不变时，如果电枢回路串入附加电阻，则电机稳定运行时电枢电流将 C 。

A ．上升；
B ．下降；
C ．不变；
D ．无法确定。

6．一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 A 。

A ．改变原动机转向且改变励磁绕组接法； B ．改变励磁绕组的接法； C ．改变原动机的转向；
D ．增加原动机的转速。

7．一台额定转速为1000r/min 的并励直流电动机，在额定状态运行时输入功
率为10kW ，若在电枢回路中串电阻调速，保持负载转矩不变，当转速为800r/min 时输入功率为 A 。

A ．10kW ；
B ．8kW
C ．12.5kW ；
D ．无法确定。

8．串励直流电动机轻载运行时，若不慎将励磁回路断开，电机转速将 B 。

A ．上升到较高的转速后稳定运行； B ．减速到停转； C ．上升到不允许的高速即“飞车”；
D ．保持原转速不变。

9．复励直流电动机的额定功率指 C 。

A ．电枢端口输出的电功率； B ．电枢端口吸收的电功率； C ．转轴上输出的机械功率；
D ．转轴上吸收的机械功率。

10．电枢磁动势与主磁场相互作用产生电磁转矩。

若电枢磁动势有交轴分量和
直轴分量，则 D 。

A ．两者都产生电磁转矩；
B ．两者都不产生电磁转矩；
C ．仅直轴分量产生电磁转矩；
D ．仅交轴分量产生电磁转矩。

二、 填空题（每空2分，共28分）
1．直流发电机最重要的特性是 外特性 ，直流电动机最重要的特性是 机械
特性 。

2．他励直流发电机的电压调整率与 电枢电阻 和 电枢反应 有关。

3．串励直流电动机在电源反接时，电枢电流的方向 反向 ，磁通的方向 反向 ，转速的方向 不变 。

（填不变或反向）
4
．他励直流电动机的负载转矩保持不变，若采用降压调速，转速将 减小 ，电枢电流将 不变 ；若采用弱磁调速，则转速将 增大 ，而电枢电流将增大 。

（填增大、减小或不变）
5．他励直流发电机自励建立稳定电压的条件是：磁路中必须有剩磁；励磁磁动势与剩磁的方向必须相同；励磁回路的总电阻必须小于临界电阻。

学院 电气工程学院 专业、班 年级 学号 姓名
公平竞争、诚实守信、严肃考纪、拒绝作弊
封
线
密
三、 简答题（共20分）
1．一台串励直流电动机，在电枢电流不变的情况下，若转速下降，试分析说明其铜耗、铁耗、机械损耗、电枢电动势、电磁功率、电磁转矩、输出功率、输入功率将分别如何变化？（12分）
答：由p cua =I a 2R a 、p cuf =I f 2R f ，I a =I f ，当电枢电流I a 不变时，铜耗p cu 、p cuf 不变。

（2分）
在直流电机中，铁损耗p Fe 和机械损耗p Ω与转速n 有关，当n 下降时，铁损耗p Fe 和机械损耗p Ω变小。

（1分）
由E a =C e φn 可知，励磁电流I f 不变，φ也不变，当转速n 下降时，电动势E a 变小。

（1分）
由P e =E a I a 可知，当电枢电流I a 不变、电动势E a 变小时，电磁功率P e 变小。

（2分）
由T e =C T φI a 可知，由于φ、I a 不变，故电磁转矩T e 不变。

（2分） 由P 2=T 2.Ω、T e =T 2+T 0可知，T e 和T 0不变，因此T 2不变，而n 下降，Ω下降，故输出功率P 2变小。

（2分）
因为P 1=P e +p cua +p cuf +p △，当电枢电流I a 和励磁电流I f 不变时，p cua 、p cuf 和p △不变，当转速n 下降时，由于P e 变小，故输入功率P 1变小。

（2分）
2．一台正在运行的并励直流电动机，转速为1450r/min 。

现将它停下来，用改变励磁绕组极性的方法来改变转向后（其它条件均未变），当电枢电流的大小与正转相同时，发现转速为1500r/min ，试分析这是什么原因引起的。

（8分） 答：可以用公式a a
e U I R n C -=
Φ
来分析。

反转时U 、I a 、R a 都没变，C e 为常数，n 上升，因此Ф必定下降。

但是励磁电流没变（并励励磁电压和励磁回路电阻都不变），因此造成Ф下降的原因有以下两点：
①由于电枢反应的去磁作用。

由于电枢电流没变，因此无论正反转，交轴电枢反应的作用是一样的。

所以造成这一现象的原因可能是电刷出现偏移，不在几何中性线上，从而产生了直轴电枢磁动势影响磁场。

对于正转而言，电刷顺电枢旋转方向偏移一个角度，直轴电枢反应为助磁，而对于反转来说，电枢恰好是逆电枢旋转方向偏移了，直轴电枢反应为去磁。

（4分）
②电机的剩磁被抵消。

由于电枢电流反向，对电机而言经历了一个先去磁后反向充磁的过程，因此电机中的剩磁被抵消掉，故在相同的电枢电流情况下，产生的磁通小于原磁通，导致电机转速上升。

（4分）
四、 计算题（32分）
一台安装在试验电力机车上的并励直流电机在机车陡下坡时采用回馈制动的方式对机车进行制动，处在这种工作状态下电机的有关数据如下：P N ＝6kW ，U N ＝230V ，n N ＝1450r/min ，电枢回路总电阻R a =0.921Ω，励磁回路电阻R f ＝177Ω，铁耗p Fe =145.5W ，机械损耗p Ω=168.4W ，不计附加损耗。

若忽略电枢反应的去磁效应，不计铁心磁路饱和。

试求在额定负载下：(1)判断此时电机处于什么工作状态(1分)；(2)负载电流I N 、励磁电流I fN (2分)；(3)电枢电流I aN (2分)；(4)电枢电动势E aN (3分)；(5)电磁功率P eN (3分)；(6)电磁转矩T eN (3分)；(7)输入功率N P 1(3分)；(8)效率ηN (3分)。

当机车上坡时，在保持其它参数不变的情况下，电机拖动机车前进，若在励磁绕组串入1R =53Ω的附加调节电阻，求此时：(9)判断电机处于什么运行状态(1分)；(10)电枢电流I a (3分)；(11)电枢电动势E a (3分)；(12)电机
转速为1880r/min 时输出的拖动转矩T 2(5分)。

解：发电机
（1）此时电机处于发电机工作状态 （1分）
（2）600026.087A 230N N N
P I U ===（） （1分）
230
1.299A 177
N fN f U I R =
==（） （1分） （3）26.087 1.29927.386
A aN N fN I I I =+=+=() （2分） （4）23027.3860.921255.223(V)aN aN a N U E I R =+=+⨯= （3分） （5）255.22327.3866989.537(W)eN aN aN P E I ==⨯= （3分） （6）221450
151.84(rad/s)6060
N N n ππ⨯Ω=
== （1分） 6989.53746.031(N.m)151.844eN eN
N
P T ===Ω （2分）
（7）
p p P P Fe eN N ++=Ω1
6989.537168.4145.57303.437(w)
=++= （3分）
（8）16000100%100%82.153%
7303.437N N N
P P η=
⨯=⨯= （3分）
（9）此时电机处于电动机工作状态 （1分）
（10）励磁绕组串电阻运行时
1
23026.08725.087(A)17753N
a N f U I I R R =-
=-=++ （3分）
（11）23025.0870.921206.895(V)a a a N U E I R =-=-⨯= （3分）
（12）电磁功率206.89525.0875190.37(W)e a a P E I ==⨯= （1分）
输出功率（Ｗ）47
.48762=--=
Ωp p P P Fe e （2分） 221880
196.87(rad/s)6060
n ππ⨯Ω=
== （1分） 224876.4724.77(N.m)196.87P T =
==Ω
（1分）。