第三章 直流電機習題

1、 第三章 直流電機一、填空1. 直流電機的電樞繞組的元件中的電動勢和電流是 。2. 一臺四極直流發(fā)電機采用單疊繞組，若取下一支或相鄰的兩支電刷，其電流和功率 ，而電刷電壓 。3. 一臺并勵直流電動機，如果電源電壓和勵磁電流不變，當加上一恒定轉矩的負載后，發(fā)現電樞電流超過額定值，有人試在電樞回路中接一電阻來限制電流，此方法 。串入電阻后，電動機的輸入功率將 ，電樞電流 ，轉速n將 ，電動機的效率將 。4. 一臺并勵直流電動機拖動恒定的負載轉矩，做額定運行時，如果將電源電壓降低了20，則穩(wěn)定后電機的電流為 倍的額定電流（假設磁路不飽和）。5. 并勵直流電動機，當電源反接時，其中的方向 ，轉速方向

2、。6. 直流發(fā)電機的電磁轉矩是 轉矩，直流電動機的電磁轉矩是 轉矩。7. 一臺串勵直流電動機與一臺并勵直流電動機，都在滿載下運行，它們的額定功率和額定電流都相等，若它們的負載轉矩同樣增加0.5，則可知： 電動機轉速下降得多，而 電動機的電流增加得多。8. 電樞反應對并勵電動機轉速特性和轉矩特性有一定的影響，當電樞電流增加時，轉速n將 ，轉矩Te將 。9. 直流電動機電刷放置的原則是： 。10. 直流電動機調速時，在勵磁回路中增加調節(jié)電阻，可使轉速 ，而在電樞回路中增加調節(jié)電阻，可使轉速 。11. 電磁功率與輸入功率之差，對于直流發(fā)電機包括 損耗；對于直流電動機包括 損耗。12. 串勵直流電動機

3、在負載較小時， ；當負載增加時，Te ， ；n隨著負載增加下降程度比并勵電動機要 。13. 并勵直流電動機改變轉向的方法有 ， 。14. 串勵直流電動機在電源反接時，電樞電流方向 ，磁通方向 ，轉速n的方向 。15. 當保持并勵直流電動機的負載轉矩不變，在電樞回路中串入電阻后，則電機的轉速將 。16. 并勵直流發(fā)電機的勵磁回路電阻和轉速同時增大一倍，則其空載電壓 。17. 直流電機若想實現機電能量轉換，靠 電樞磁勢的作用。18. 直流發(fā)電機，電刷順電樞旋轉方向移動一角度，直軸電樞反應是 ；若為電動機，則直軸電樞反應是 。二、選擇填空1. 一臺串勵直流電動機，若電刷順轉向偏離幾何中性線一個角度，

4、設電機的電樞電流保持不變，此時電動機轉速 。A：降低， B：保持不變，C：升高。2. 一臺直流發(fā)電機，由額定運行狀態(tài)轉速下降為原來的30，而勵磁電流及電樞電流不變，則 。A：Ea下降30，B：T下降30，C：Ea和T都下降30，D：端電壓下降30。3. 一臺并勵直流發(fā)電機希望改變電樞兩端正負極性，采用的方法是 。：改變原動機的轉向，：改變勵磁繞組的接法，：改變原動機的轉向或改變勵磁繞組的接法。4. 把直流發(fā)電機的轉速升高，他勵方式運行空載電壓為，并勵方式空載電壓為,則 。： = ，： < ，： > 。5. 一直流電動機拖動一臺他勵直流發(fā)電機，當電動機的外電壓，勵磁電流不變時，增加發(fā)

5、電機的負載，則電動機的電樞電流和轉速n將 。A：增大，n降低，B：減少，n升高，C：減少，n降低。6. 一臺并勵直流電動機，在保持轉矩不變時，如果電源電壓U降為0.5,忽略電樞反應和磁路飽和的影響，此時電機的轉速 。 A：不變， B：轉速降低到原來轉速的0.5倍， C：轉速下降， D：無法判定。 7. 在直流電機中，公式和中的指的是 。 A：每極合成磁通 ， B：所有磁極的總磁通， C：主磁通每極磁通 ， D：以上都不是 。 8. 直流電動機在串電阻調速過程中，若負載轉矩保持不變，則 保持不變。 A：輸入功率 ， B：輸出功率，C：電磁功率 ， D：電機的效率。 9. 起動直流電動機時，磁路回

6、路應 電源。A；與電樞回路同時接入，B：比電樞回路先接入，C：比電樞回路后接入。10. 一臺并勵直流電動機將單疊繞組改接為單波繞組，保持其支路電流不變，電磁轉矩將 。 A：變大， B：不變， C：變小。11. 一臺并勵直流電動機運行時勵磁繞組突然斷開，則 。A：電機轉速升到危險的高速，B：保險絲熔斷C：上面情況都不會發(fā)生。12. 直流電動機的電刷逆轉向移動一個小角度，電樞反應性質為 。A：去磁與交磁 B：增磁與交磁 C：純去磁 D：純增磁13. 一臺他勵直流發(fā)電機，額定電壓為200伏，六極，額定支路電流為100安培，當電樞為單疊繞組時，其額定功率為 ；當電樞為單波繞組時，其額定功率為 。A：2

7、0W B：40kW C：80kW D：120kW 14. 并勵直流電動機磁通增加10，當負載力矩不變時（T2不變），不計飽和與電樞反應的影響，電機穩(wěn)定后，下列量變化為：Te ,n ,Ia ,P2 。A：增加 B：減小 C：基本不變15. 直流發(fā)電機的電刷逆轉向移動一個小角度，電樞反應性質為 。A：去磁與交磁, B：增磁與交磁, C：去磁.16. 并勵直流電動機在運行時勵磁繞組斷開了，電機將 。A：飛車, B：停轉, C：可能飛車，也可能停轉.17. 若并勵直流發(fā)電機轉速上升20，則空載時發(fā)電機的端電壓U0將 。A：升高20, B：升高大于20, C：升高小于20, D：不變.18. 直流電動機

8、的額定功率指 。A:轉軸上吸收的機械功率, B:轉軸上輸出的機械功率,C:電樞端口吸收的電功率, D:電樞端口輸出的電功率。19. 欲使電動機能順利起動達到額定轉速，要求 電磁轉矩大于負載轉矩。A：平均, B：瞬時, C：額定.20. 負載轉矩不變時，在直流電動機的勵磁回路串入電阻，穩(wěn)定后，電樞電流將 ，轉速將 。A,上升，下降 B,不變，上升 C,上升，上升三、判斷1. 并勵直流發(fā)電機轉速上升0.2倍，則空載時發(fā)電機端電壓上升0.2倍。 （ ）2. 直流電機的電樞繞組并聯支路數等于極數即2=2p。 （ ）3. 直流電機主磁通既鏈著電樞繞組又鏈著勵磁繞組，因此這兩個繞組中都存在著感應電勢。 （

9、 ）4. 他勵直流電動機在固有特性上弱磁調速，只要負載不變，電動機轉速升高。 （ ）5. 直流電機的電樞繞組至少有兩條并聯支路。 （ ）6. 電磁轉矩和負載轉矩的大小相等，則直流電機穩(wěn)定運行。 （ ）7. 他勵直流電動機降低電源電壓調速與減小磁通調速都可以做到無級調速。 （ ）8. 并勵直流發(fā)電機穩(wěn)態(tài)運行時短路電流很大。 （ ）9. 直流發(fā)電機中的電刷間感應電勢和導體中的感應電勢均為直流電勢。 （ ）10. 起動直流電動機時，勵磁回路應與電樞回路同時接入電源。 （ ）11. 直流電動機的額定功率指轉軸上吸收的機械功率。 （ ）12. 直流電機無電刷一樣可以工作。 （ ）13. 直流電機的轉子轉

10、向不可改變。 （ ）14. 同一臺直流電機既可作發(fā)電機運行，由可作電動機運行。 （ ）15. 并勵直流電電機不可輕載運行。 （ ）四、簡答1. 在直流電機中換向器-電刷的作用是什么？。2. 直流電樞繞組元件內的電動勢和電流是直流還是交流？若是交流，那么為什么計算穩(wěn)態(tài)電動勢時不考慮元件的電感？。3. 直流電機的磁化曲線和空載特性曲線有什么區(qū)別？有什么聯系？4. 何謂電機飽和現象？飽和程度高低對電機有何影響？5. 直流電機電樞繞組型式由什么決定？6. 直流電機電樞繞組為什么必須是閉合的？7. 直流電機電刷放置原則是什么？8. 一臺四極直流電動機，試分析下列情況下有無電磁轉矩： （1）有兩個極的勵磁

11、繞組的極性接反，使主極變?yōu)镹、N、S、S，如圖2-2（a）所示； （2）主極極性和（1）相同，但將電刷B、D拿去，在電刷A、C兩端加直流電壓，如圖2-2（b）所示。 答 （1）在四極電機中，A、C電刷的極性相同，如同為正，則B、D電刷同為負極性。由于電刷是電樞繞組電流的分界線，在電刷C、D之間的N極下的電樞導體電流的方向與電刷D、A之間的N極下的電樞導體電流的方向是相反的，因此電刷C、A之間在N極下電樞導體所產生的總的電磁轉矩為零。同理，在電刷A、C之間在S極下的電樞導體所產生的部電磁轉矩亦為零，故此時無電磁轉矩。 （2）此時對于電樞繞組的上層邊而言，在電刷C、A之間，在N極下的上層邊的電流方

12、向是相同，因此，其電磁轉矩的方向是一致的；在電刷A、C之間，在S極下的上層邊的電磁轉矩方向也是一致的，并與前者相同，故全部上層邊所產生的電磁轉矩為N極下（或S極下）上層邊所產生的電磁轉矩的兩倍。但對電樞繞組的下層邊而言，在電刷C、A之間，無論在N極下的下層邊或在S極下的下層邊均有兩種不同的電流方向，而且導體數各占一半（假設原四極電機為整距繞組即），故每極下的下層邊所產生的電磁轉矩剛好抵消為零，如圖2-2（b）所示。實際上，這時相當于一個短了半個極矩的短距繞組的兩極電機，其所產生的總電磁轉矩，只有原來整距繞組四極電機電磁轉矩的一半。 圖2-2（a） (b)9. 電樞反應的性質由什么決定？交軸電樞

13、反應對每極磁通量有什么影響？直軸電樞反應的性質由什么決定？10. 在什么條件下電樞磁動勢與磁場相互作用才產生電磁轉矩？若電樞磁動勢有交、直軸兩個分量，那么是哪個分量產生，哪個分量不產生？還是兩個都產生？。11. 直流電機空載和負載運行時，氣隙磁場各由什么磁動勢建立？負載后電樞電動勢應該用什么磁通進行計算？。12. 一臺直流電動機，磁路飽和。當電機負載后，電刷逆電樞旋轉方向移動一個角度。試分析在此種情況下電樞磁動勢對氣隙磁場的影響。13. 直流電機的感應電動勢與哪些因素有關？若一臺直流發(fā)電機在額定轉速下的空載電動勢為230V（等于額定電壓），試問在下列情況下電動勢變?yōu)槎嗌伲浚?）磁通減少10%

14、；（2）勵磁電流減少10% ；（3）轉速增加20%；（4）磁通減少10%。14. 直流電機的感應電動勢公式用機械角速度表示轉速時，其結構常數和電磁轉矩公式的結構常數是統(tǒng)一的，試證明。15. 直流電機的勵磁方式有哪幾種？每種勵磁方式的勵磁電流或勵磁電壓與電樞電流或電樞電壓有怎樣的關系？。16. 直流電機空載和負載時有哪些損耗？各由什么原因引起？發(fā)生在哪里？其大小與什么有關？在什么條件下可以認為是不變的？17. 他勵直流發(fā)電機由空載到額定負載，端電壓為什么會下降？并勵發(fā)電機與他勵發(fā)電機相比，哪個電壓變化率大？18. 做直流發(fā)電機實驗時，若并勵直流發(fā)電機的端電壓升不起來，應該如何處理？19. 并勵發(fā)

15、電機正轉能自勵，反轉能否自勵？20. 在勵磁電流不變的情況下，發(fā)電機負載時電樞繞組感應電動勢與空載時電樞繞組感應電動勢大小相同嗎？為什么？。21. 一臺并勵發(fā)電機，在額定轉速下，將磁場調節(jié)電阻放在某位置時，電機能自勵。后來原動機轉速降低了磁場調節(jié)電阻不變，電機不能自勵，為什么？22. 一臺他勵發(fā)電機和一臺并勵發(fā)電機，如果其它條件不變，將轉速提高20%，問哪一臺的空載電壓提高得更高？為什么？23. 為什么并勵直流發(fā)電機工作在空載特性的飽和部分比工作在直線部分時，其端電壓更加穩(wěn)定？24. 一臺他勵直流電動機拖動一臺他勵直流發(fā)電機在額定轉速下運行，當發(fā)電機的電樞電流增加時，電動機電樞電流有何變化？分

16、析原因。25. 如何改變并勵、串勵、積復勵電動機的轉向？26. 并勵電動機和串勵電動機的機械特性有何不同？為什么電車和電力機車都采用串勵電動機？27. 一臺他勵直流電動機，當所拖動的負載轉矩不變時，電機端電壓和電樞附加電阻的變化都不能改變其穩(wěn)態(tài)下電樞電流的大小，這一現象應如何理解？這時拖動系統(tǒng)中哪些量必然要發(fā)生變化？對串勵電動機情況又如何？28. 一臺并勵直流電動機原運行于某一、和值下，設負載轉矩增大，試分析電機將發(fā)生怎樣的過渡過程，并將最后穩(wěn)定的、和的數值和原值進行比較。29. 對于一臺并勵直流電動機，如果電源電壓和勵磁電流保持不變，制動轉矩為恒定值。試分析在電樞回路串入電阻后，對電動機的電

17、樞電流、轉速、輸入功率、銅耗、鐵耗及效率有何影響？為什么？30. 一臺并勵直流電動機，如果電源電壓U和勵磁電流保持不變，加上恒定轉矩的負載以后，發(fā)現電樞電流超過額定電流，有人企圖在電樞回路中串接一電阻來限制電樞電流，試問是否可行？31. 試分析在下列情況下，直流電動機的電樞電流和轉速有何變化（假設電機不飽和）。（1）電樞端電壓減半，勵磁電流和負載轉矩不變；（2）電樞端電壓減半，勵磁電流和輸出功率不變；（3）勵磁電流加倍，電樞端電壓和負載轉矩不變；（4）勵磁電流和電樞端電壓減半，輸出功率不變；（5）電樞端電壓減半，勵磁電流不變，負載轉矩隨轉速的平方而變化。32. 一臺正在運行的并勵直流電動機，轉

18、速為1450r/min，現將它停下來，用改變勵磁繞組的極性來改變轉向后（其它均未變），當電樞電流的大小與正相同時，發(fā)現轉速為1500r/min，試問這可能是什么原因引起的？33. 一臺直流并勵電動機，在維修后作負載試驗，發(fā)現電動機轉速很高，電流超過正常值，停機檢修發(fā)現線路無誤，電動機的勵磁電流正常。試分析這故障的可能原因并說明理由。34. 并勵電動機在運行中勵磁回路斷線，將會發(fā)生什么現象？為什么？35. 試述并勵直流電動機的調速方法，并說明各種方法的特點。答 并勵直流電動機的調速方法有以下三種：五、計算1. 一臺并勵直流電動機，kW，V，r/min，電樞回路總電阻，定子為6極，電樞采用單疊繞組

19、。正常運行時有三對電刷，忽略電樞反應的影響，試分析計算該電機可能發(fā)出的最大功率。 答 去掉相鄰的一對電刷后的電樞后的電樞繞組電路圖如圖2-3所示。正常運行時電樞電流 支路電流 勵磁電動勢 支路電阻 圖2-3去掉相鄰的一對電刷后，支路數由原來的六條支路變成了四條支路，其中三條是原來的（圖中2，3，4），另一條則是由原來的三條支路（圖5，6，1）串聯組成。當使前三條支路中的負載電流各仍為100A時，則后一條支路中的電流將為電樞電流為 輸出功率 W = 77.66kW由于各支路電流均未超過原來的支路電流額定值100A，故電機的發(fā)熱不會超過原來的數值。若使后一條支路中的負載電流達到100A，則端電壓U

20、將降為而前三條支路中的負載電流共為即每支路為300A，為原來額定支路電流的三倍。無論從發(fā)熱或是從換向來講都是不允許的，故最大功率應為77.66kW。2. 一臺直流發(fā)電機數據：，總導體數N=720，運行角速度rad/s，每極磁通=0.0392Wb。試計算：（1）發(fā)電機的感應電動勢；（2）當轉速n=900r/min，但磁通不變時的感應電動勢；（3）當磁通=0.0435Wb，n=900r/min時的感應電動勢。解 （1）轉速r/minr/min感應電動勢 （2）當不變時，。因此時的感應電動勢為 （3）當和n不變時，。因此Wb時的感應電動勢為3. 一臺四極、82kW、230V、971r/min的他勵直

21、流發(fā)電機，如果每極的合成磁通等于空載額定轉速下具有額定電壓時每極磁通，試求當電機輸出額定電流時的電磁轉矩。解 額定電流他勵電機，額定電樞電流依題意有電磁轉矩4. 一臺并勵直流發(fā)電機，kW，電樞電路各繞組總電阻，一對電刷壓降，關勵電路電阻。求額定負載時的電磁轉矩及電磁功率。解 額定電流額定勵磁電流額定電樞電流額定電樞電動勢 電磁功率電磁轉矩5. 一臺并勵直流電動機，額定數據為：，電樞回路總電阻 ，勵磁電路總電阻。若將該電動機用原動機拖動作為發(fā)電機并入電壓為的電網，并忽略電樞反應的影響，試問： （1）若保持電壓電流不變，此發(fā)電機轉速為多少？向電網輸出的電功率為多少？ （2）當此發(fā)電機向電網輸出電功

22、率為零時，轉速為多少？ 解 （1）電動機狀態(tài)額定運行時勵磁電流電樞電流感應電動勢 由于額定電壓不變，勵磁電流不變，因此主磁通保持不變。故發(fā)電機運行時的轉速為發(fā)電機運行時輸出功率 （2）發(fā)電機向電網輸出功率為0，即此時輸出電流為0，故發(fā)電機的電樞電流等于勵磁電流發(fā)電機感應電動勢為 發(fā)電機的轉速6. 一臺并勵直流發(fā)電機數據如下：，極對數，電樞電阻，一對電刷壓降，勵磁回路電阻，把此發(fā)電機當電動機運行，所加電源電壓，保持電樞電流為發(fā)電機額定運行時的電樞電流。試求：（1）此時電動機轉速為多少（假定磁路不飽和）？（2）發(fā)電機額定運行時的電磁轉矩為多少？（3）電動機運行時的電磁轉矩為多少？ 解 （1）作發(fā)電

23、機運行時，額定電流勵磁電流額定電樞電流 今作電動機運行電動機轉速 (2) 發(fā)電機額定電磁轉矩 （3）電動機電磁轉矩 7. 一臺并勵直流發(fā)電機，額定功率4.6kW，額定電壓230V，每極勵磁繞組匝數為500匝，已知在額定轉速下空載時產生額定電壓的勵磁電流為0.8A，而在額定負載時產生額定電壓的勵磁電流需1.2A，今欲將該電機改為差復勵直流發(fā)電機，問每極應加入多少匝串勵繞組？ 解 額定電流 設每極串勵繞組匝數為，依題意為差復勵 8. 某串勵電動機，（包括電刷接觸電阻）。欲在總負載制動轉矩不變的情況下把轉速降到350r/min，問需串入多大的電阻（假設磁路不飽和）？ 解 串勵電動機勵磁電流等于電樞電

24、流，依題意磁路不飽和，磁通與勵磁電流成正比，因此有式中，比例常數。串電阻調速前后，因總制動轉矩不變，即電磁轉矩保持不變，因此，故電樞電流保持不變調速前的電動勢為 需串入的電阻為 9. 一臺并勵直流發(fā)電機，電樞電路各繞組總電阻，勵磁繞組每極匝數匝，勵磁繞組電阻，當轉速為1450r/m時測得電機的空載特性為：（A）0.370.911.452.02.382.743.28（v）44104160210240258275求：（1）欲使空載產生額定電壓，勵磁電路應串入多大電阻？（2）電機的電壓變化率；（3）在額定運行的情況下電樞反應的等效去磁安匝。解：（1）根據230伏，在空載曲線上查得所以 故勵磁回路應串

25、入的電阻（2）電機額定時勵磁電阻，我們將空載曲線在內線性化，得到電壓 而代入上式得到空載端電壓伏故電壓變化率（3）額定電流在額定條件下電機的感應電勢 在空載特性上查得等效勵磁總電流所以，在額定情況下電樞反應等效去磁安匝 15. 一臺并勵直流電動機，PN100kw，UN220V，n550r/m在750C時電樞回路電阻ra0.022歐，勵磁回路電阻Rf27.5歐，22V，額定負載時的效率為88，試求電機空載時的電流。解： AA V w A A16. 一臺并勵直流電動機的額定數據如下：PN17kw，UN220V，n3000r/m，IN88.9A，電樞回路電阻Ra=0.0896歐，勵磁回路電阻Rf18

26、1.5歐，若忽略電樞反應的影響，試求：（1）電動機的額定輸出轉矩；（2）在額定負載時的電磁轉矩；（3）額定負載時的效率；（4）在理想空載（Ia0）時的轉速；（5）當電樞回路串入電阻R0.15歐時，在額定轉矩時的轉速。解（1） N·m （2） A V w N·m（3） N·mw 18602.13+87.6882×0.0896+1.2122×181.5 19557.7 w（4）（5）因為調速前后不變，所以不變 17. 一臺串勵直流電動機UN220V，n1000r/m，IN40A，電樞回路電阻為0.5歐，假定磁路不飽和。試求：（1）當Ia20A時，電動機的轉速及電磁轉矩？（2）如果電磁轉矩保持上述值不變，而電壓減低到110V，此時電動機的轉速及電流各為多少？解： V（1），