《电机及拖动基础》思考题与习题解答

《电机及拖动基础》（3版）

浙江机电职业技术学院胡幸鸣主编

思考题与习题

解答

第一章 直流电机

1-1 在直流电机中，电刷之间的电动势与电枢绕组某一根导体中的感应电动势有何不同？

解：前者是方向不变的直流电动势，后者是交变电动势；前者由多个电枢元件（线圈）串联而成，电动势相对后者的绝对值要大。

1-2 如果将电枢绕组装在定子上，磁极装在转子上，则换向器和电刷应怎样放置，才能作直流电机运行？

解：换向器放置在定子上，电刷放置在转子上，才能作直流电机运行

1-3 直流发电机和直流电动机中的电磁转矩T 有何区别？它们是怎样产生的？而直流发电机和直流电动机中的电枢电动势，a E 又有何区别？它们又是怎样产生的？

解：直流发电机的电磁转矩T 是制动性质的，直流电动机的电磁转矩T 是驱（拖）动性质的，它们都是由载流导体在磁场中受到的电磁力，形成了电磁转矩；直流发电机的电枢电动势E a 大于电枢端电压U ，直流电动机的电枢电动势E a 小于电枢端电压U ，电枢电动势E a 都是运动导体切割磁场感应产生的。

1-4 直流电机有哪些主要部件？各起什么作用？

解：直流电机的主要部件有定子：主磁极（产生主极磁场）、机座（机械支撑和导磁作用）、换向极（改善换向）、电刷（导入或导出电量）；转子：电枢铁心（磁路的一部分，外圆槽中安放电枢绕组）、电枢绕组（感应电动势，流过电流，产生电磁转矩，实现机电能量转换）、换向器（与电刷一起，整流或逆变）

1-5 直流电机里的换向器在发电机和电动机中各起什么作用？

解：换向器与电刷滑动接触，在直流发电机中起整流作用，即把线圈（元件）内的交变电整流成为电刷间方向不变的直流电。在直流电动机中起逆变作用，即把电刷间的直流电逆变成线圈（元件）内的交变电，以保证电动机能向同一个方向旋转。

1-6 一台直流发电机，m in,/1450,230,145r n V U kW P N N N ==-求该发电机额定电流。

解： A U P I N N N 43.630230

101453

=⨯==

1-7 一台型直流发电机，m in,/1500%,90,220,160r n V U kW P N N N N ===-η求该额定电流是多少？

解： A U P I N

N N N 08.8089

.022*******

=⨯⨯==η

1-8 有一台四极直流电机，电枢绕组为单叠整距绕组，每极磁通为3.5×10-2

Wb ，电枢总导线数N=152，转速min /1200r n =。求电机的电枢电动势。若改为单波绕组，其它条件不变，问电枢电动势为210V 时，电机的转速是多少？

解：1）单叠绕组 ：

V n a pN n Ce E p a a 4.1061200105.32

60152

260 22=⨯⨯⨯⨯⨯=Φ=Φ===- 2）单波绕组

m in /21.118410

5.31522160210pN Ea60a n 2,12

r p a =⨯⨯⨯⨯⨯=Φ=

==- 1-9 如何判断直流电机是发电机运行还是电动机运行？它们的电磁转矩、电枢电动势、

电枢电流、端电压的方向有何不同？

解：用E a 与U 的关系来判断：直流发电机的E a >U ，电枢电流I a 与电枢电动势E a 同方向，电磁转矩T 是制动性质的(方向与转向n 相反)，电流是流到电压U 的正端；直流电动机的U > E a ，电枢电流I a 与电枢电动势E a 反方向，电磁转矩T 是驱动性质的(方向与转向n 相同)，电流是从电压U 的正端流出的。

1-10 直流电机的励磁方式有哪几种？在各种不同励磁方式的电机中，电机输入（输出）电流I 与电枢电流I a 及励磁电流I f 有什么关系？

解：直流电机的励磁方式有四种：他励、并励、串励、复励。以直流电动机为励：他励的I=I a （与I f 无关），并励的I= I a + I f ，串励的I= I a = I f ，复励的I= I a + I f 并 。

1-11 一台并励直流电动机，U N =220V ，I N =80A ，电枢回路总电阻R a =0.036Ω,励磁回路总电阻R f =110Ω，附加损耗85.0,01.0==n s pN p η。试求：①额定输入功率P 1；②额定输出功率P 2；③总损耗p E ；④电枢铜损耗cua p ；⑤励磁损耗f p ；⑥附加损耗s p ；⑦机械损耗和铁心损耗之和o p

解：A I I I A R U I f N a f N f 78280 2110

220

=-=-====

1831.38W

149.6-440-219.02-2460 2460149601760060.1491496001.001.01496085.0176001760080220440110202.219036.0781112222

==---=+==-=-==⨯===⨯=⨯==⨯===⨯===⨯==∑∑s

f cua Fe m o

N N S

N N

N N f

f f

a a cua P P P p P P ：P

W

P P p ：W P ：p W

P ：P W

I U ：P W R I ：P

W R I ：P 空载损耗总损耗附加损耗额定输出功率额定输入功率励磁损耗电枢铜耗η

1-12 一台他励直流电动机，额定数据为：min,/1200%,90,220,10r n V U kW P N N N N ===-η电枢回路总电阻Ω=044.0a R 。试求：

1）额定负载时的电枢电动势和额定电磁转矩。

2）额定输出转矩和空载转矩。

解：N aN N

N N N N N N N I I A U P I I U P ==⨯⨯==

∴= 51.509

.02201010 3

他励ηη m

N T T T m

N n P T m N n P T W

I E P V R I U E R I E U N N N N N em a a em a N N a a a a ⋅=-=-=⋅=⨯⨯==⋅=⨯=⨯==⨯===⨯-=-=∴+=96.758.7954.87 58.7955.91200101055.9 54.8755.91200

07

.1100055.9

07.1100051.5078.217 78.217044.051.50220 03

1-13 他励直流电动机的工作特性是什么条件下求取？有哪几条曲线？

解：他励直流电动机的工作特性是在U=U N ，电枢回路不串附加电阻，励磁电流I f = I fN 的条件下求取。有：n=f(P 2)、T=f(P 2)、η=f(P 2)三条曲线。

1-14 何谓换向？讨论换向过程有何实际意义？ 解：直流电机运行时，电枢绕组的线圈（元件）由一条支路经电刷短路进入另一条支路，该线圈中的电流方向发生改变，这种电流方向的改变叫换向。讨论实际的换向过程，了解影响换向的电磁原因，才能对症下药，实施改善换向的方法。

1-15 换向极的作用是什么？它应当装在何处？换向极绕组应当如何连接？如果换向

解：极绕组的极性接反了，电机在运行时会出现什么现象？

换向极的作用是改善换向，它应装在主磁极的几何中心线处，换向极绕组与电枢绕组串联，且使换向极磁通势的方向与电枢磁通势的方向相反。如果极性接错，使两种磁通势的方向相同，那就会更恶化换向，运行时后刷边的火花更大，甚至可能烧坏电刷和换向器。