第1章直流电机 习题及参考答案

第一章直流电机2.1 直流电枢绕组元件内的电动势和电流势直流还是交流？若是交流，那么为什么计算稳态电动势时不考虑元件的电感？[答案]2.2 为什么并励直流发电机工作在空载特性的饱和部分比工作在直线部分时，端电压更加稳定？[答案]2.3 直流电机的磁化曲线和空载特性曲线有什么区别？有什么联系？[答案]2.4 何谓电机饱和现象？饱和程度高低对电机有何影响？[答案]2.5 在什么条件下电枢磁动势与磁场相互作用才产生电磁转矩？若电枢磁动势有交、直两个分量，那么是那个分量产生，那个分量不产生？还是两个都产生？[答案]2.6 一台直流电动机，磁路饱和。

当电机负载后，电刷逆电枢旋转方向移动一个角度。

试分析在此情况下电枢磁动势对气隙磁场的影响。

[答案]2.7 他励直流发电机由空载到额定负载，端电压为什么会下降？并励发电机与他励发电机相比，哪一个电压变化率大？[答案]2.8 并励发电机正转能自励，反转能否自励？[答案]2.9 一台他励直流电动机，当所拖动的负载转矩不变时，电机端电压和电枢附加电阻的变化都不能改变其稳态下电枢电流的大小，这一现象应如何理解？这时拖动系统中哪些必然要发生变化？对串励电动机情况又如何？[答案]2.10 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，用改变励磁绕组的极性来改变转向后（其他均未变），当电枢电流的大小与正转相同时，发现转速为1500r/min，试问这可能是什么原因引起的？[答案]2.11 并励电动机在运行中励磁回路断线，将会发生什么现象？为什么？[答案]2.12 一并励直流发电机，P N＝35kW，U N＝115V，n N＝1450r/min，电枢电路各绕组总电阻r a＝0.0243Ω，一对电刷压降2ΔU b＝2V，并励电路电阻R f＝20.1Ω。

求额定负载时的电磁转矩及电磁功率。

[答案]2.13 一台并励直流电动机，额定数据为：U N＝110V，I N＝28A，n N＝1500r/min,电枢回路总电阻R a＝0.15Ω，励磁回路总电阻R f＝110Ω。

第一章直流电机练习一、判断题（对的打√，错的打×）1、并励电机在运行时断开励磁绕组对电机运行没有多大的影响。

（×）2、在直流电动机的调速中，当调节器为PI调节时，表现为转速无静差。

（√）3、直流电机的电枢铁芯由于在直流状态下工作，通过的磁通是不变的，因此完全可以用整块的磁材料构成，不必用硅钢片叠成。

（×）4、降压调速适用于并励直流电动机。

（×）5、机械特性表征转速和电磁转矩的关系，直流电动机的机械特性是一条直线。

（×）6、在直流电动机起动时，采用电枢串电阻起动，在起动中过程为了快速起动和减小电阻引起的损耗，必须将电阻直接切除掉。

（×）7、一台并励直流发电机，空载运行于某一电压下，如将其转速升高10% ，则发电机的端电压升高10%。

（×）8、使用并励电动机时，发现转向不对，应将接到电源的两根线对调以下即可。

（×）9、换向器是直流电机特有的装置。

（√）10、直流发电机线圈中的感应电势是交变的。

（√）二、填空题1、直流电动机的调速方法有：1）改变电枢两端电压调速、2）改变励磁磁通调速、3）电枢回路串电阻调速等三种。

2、改变直流电动机旋转方向的方法有：（1）将电枢两端电压极性反接，使电枢电流方向改变；（2）将励磁电源电压反接，使励磁电流方向改变。

3、直流电动机按照电枢绕组和励磁绕组的联接方式不同可分为：他励、串励、并励和复励电动机。

4、直流发电机中的电磁转矩方向与转子的旋转方向相反，因此电磁转矩为阻转矩；直流电动机中的电磁转矩方向与转子的旋转方向相同，因此电磁转矩为驱动转矩。

5、直流电动机正处于运行状态，若想改变它的旋转方向，可用的方法有通过改变电枢两端电压极性，而改变电枢电流方向，实现反转和带位能性负载时，通过倒拉方式实现反转。

6、直流发电机的电磁转矩与电机转子方向相反。

（相同/相反）7、并励直流发电机在原动机转向改变后，电枢两端不可以产生感应电势。

《电机学》随堂练习参考答案第一篇直流电机 1.在直流发电机中，电刷顺着电枢旋转方向移动一角度后，负载时， （）A 只有直轴电枢反应磁势。

B 只有交轴电枢反应磁势。

C 直轴和交轴电枢反应磁势都有，而且直轴电枢反应为去磁性质。

D 直轴和交轴电枢反应磁势都有，而且直轴电枢反应为助磁性质。

A 励磁电流恒定时，发电机端电压与线路电流之间的关系。

B 发电机端电压恒定时，励磁电流与线路电流之间的关系。

C 发电机线路电流恒定时，发电机端电压与励磁电流之间的关系D 发电机端电压恒定时，励磁电压与线路电流之间的关系。

参考答案：C 2. 单波绕组的并联支路数应等于（ A2 B 极对数p 参考答案：A 3. 电磁转矩应等于（ ） A Ce ① n B CT ① la 参考答案：B 3. 电磁转矩应等于（ ） A Ce ① n B CT ① la参考答案：B 4. 他励发电机外特性是指转速恒定且C 极数2pD 换向片数kC P2/ QD CeKflflaC P2/ QD CeKflflaC P2-p0D T2 Q)C极数2p D换向片数k C P2 /la D CTKfIfIaA能量回馈到电网。

C电机变成他励发电机B电机内仍有主磁场。

D电磁转矩为制动性转矩。

5. 他励发电机的调整特性是（）A下垂B上翘C水平 D 没准参考答案：B6. 下列说法错误的是（）A直流电动机制动的方法有能耗制动、反接制动和回馈制动。

B直流电动机起动的方法有直接起动、电枢回路串电阻起动和降压起动。

C串励电动机允许空载运行。

D串励电动机的优点是有较大的起动转矩和过载能力。

参考答案：C7. 电磁功率应等于（）A Ea laB P1+pO参考答案：A8. 单叠绕组的并联支路数应等于（A 2 B极对数p参考答案：C9. 感应电动势应等于（）A Ce ① nB CT① la参考答案：A10. 对于能耗制动来说，下列说法错误的是（）11. 直流电机的励磁方式有（A 他励B 并励C 串励D 复励D 实槽数C 换向器节距D 合成节距)0C P1-pcuf-pcuaD Eala0 0B 改变电枢电压 D 改变励磁电流参考答案：ABCD 12.直流电机的换向片数等于（）。

第一章直流电路试题一、填空题：1、电路是由__ 、__________ 、________ 和三部分组成，以形成电流的闭合通路。

2、中间环节的作用是把_______ 和 _________ 连接起来，形成闭合回路，并对整个电路实行 _______ 、_______ 和________ 。

3、电源的功能是将_____ 能转换成 ______ 能。

4、负载的作用是将______ 能转换成的______ 能。

5、电路的种类繁多，一般可分为 ______ 电路和________ 电路两大类。

6、在一个完整的电路中， _______ 的电路称为内电路； _________ 的电路称为外电路。

7、___ 的定向移动形成电流。

电流的方向规定为____________ 的运动方向，与电子移动的方向 ______ 。

8如图所示的某段电路，测得电流为1A,若选择电流参考方向由af 则匸A9、如图所示的某段电路，测得电压为2V，若选择电流参考方向由a F，I=-1A，则U ab= V，该元件的作用是________ 电能。

10、电源电动势的方向规定为从____ 极指向_____ 极，它是 ____ 力克服_____ 力+F2=&n U=-13¥U=-6V移动电荷做功的结果11、 电压的方向规定为由 ____ 端指向 __ 端，是 _____ 力移动电荷做功，通过 负载把电能转换成其它形式的能。

12、 如图所示电路所标的参考方向，则电阻 R 两端的实际电位是—端高于—端盘R b Q ----------- 1 i -------------- o—a+3A13、 如图所示电路所标的参考方向，则灯泡 EL 的电流实际方向是从—端流向—端。

14、如图所示电路，电压表的读数为 5V,则E= V ，A 点电位V=」，O 点 电位Mo= V 。

15、如图所示电路中，未知电阻值或电流值应各为：R 1=— Q , I 2= A ;R=_ Q16、如图所示电路，直流电动机 M 正在运转，测得其端电压为24V 。

第一章自测题参考答案（一）填空题l．直流电动机的电枢电动势与电枢电流的方向担豆，电磁转矩与转速的方向相同。

2．直流发电机的电枢电动势与电枢电流的方向担显，电磁转矩与转速的方向相反。

3．并励直流发电机自励建压的条件是主磁路存在剩磁；并联在电枢两端的励磁绕组极性要正确，使励磁电流产生的磁通方向与剩磁磁通方向相同；励磁回路的总电阻必须小于临界电阻值。

4．直流发电机和直流电动机除能量转换关系不同外，还表现于发电机的电枢电动势Ea比端电压U大；而电动机的电枢电动势Ea比端电压U小。

5．电机的电磁功率是指机械功率与电功率相互转换的那一部分功率，所以电磁功率P em的表达式既可用机械量T em来表示，也可用电量E a I a来表示。

6．直流电动机的电磁转矩是由每极气隙磁通量和电枢电流共同作用产生的。

7．直流电动机电枢反应的定义是电枢磁动势对励磁磁动势的作用，当电刷在几何中性线上，电动机产生交磁性质的电枢反应，其结果使气隙磁场发生畸变和对主磁场起附加去磁作用，物理中性线朝电枢旋转相反方向偏移。

8．并励直流发电机的外特性曲线下降的原因有（1）随着负载的增大，电枢反应去磁作用增强，使电枢电动势E a下降；（2）负载增大，电枢绕组电阻压降I a Ra增大，导致U下降；（3）当由（1）和（2）原因引起U减小，致使I f减小，磁通中减小，E a进一步下降，导致端电压U进一步下降。

（二）判断题l．一台并励直流发电机，正转能自励，反转也能自励。

（×）2．一台直流发电机，若把电枢固定不动，电刷与磁极同时旋转，则在电刷两端仍能得到直流电压。

（√）3．一台并励直流电动机，若改变电源极性，则电机转向也改变。

（×）4．直流发电机正常运行时，由于主磁通既交链电枢绕组又交链励磁绕组，因此主磁通在这两个绕组中均感应电动势。

（×）5．一台接到直流电源上运行的直流电动机，换向情况是良好的。

如果改变电枢两端的极性来改变转向，换向极线圈不改接，则换向情况变坏。

思考题与习题的解答附录:第1章思考题及答案1-1 变压器的电动势的产生原理是哪一个定律？说明其原理。

答：变压器的电动势的产生原理是法拉第电磁感应定律，即设N匝线圈处在磁场中，它所交链的磁链??N??,当磁链?发生变化时，会产生电场，并在线圈内产生感应电动势。

即： e??Nd?d? ??dtdt1-2 根据功能与用途，电机可以分为哪几类？答：根据功能与用途电机可以分为：动力电机和控制电机。

动力电机又分为：静止的电机和旋转电机。

控制电机是信号转换和信号传递的装置，容量和体积一般都比较小，在自动控制系统中常用于检测、放大、执行和校正等元件。

静止电机：变压器动力电机电机旋转电机交流电机控制电机1-3 一个电力拖动系统的组成有哪些组成部分，各部分的作用是什么？答：电力拖动系统包括：电动机、传动机构、生产机械、控制设备和电源等组成。

电源电动机传动机构生产机械直流电机控制设备生产机械是执行某一生产任务的机械设备，是电力拖动的对象；电源给动力机构——电动机以及控制设备提供电能，电动机把电能转换为机械能，通过传动机构变速或变换运动方式后，拖动生产机械工作；控制设备是各种控制电机、电器、电子元第 1 页共 68 页件及控制计算机组成，用以控制电动机的运动，实现对生产机械运动的自动控制。

1-4 电机中涉及到哪些基本电磁定律？试说明它们在电机中的主要作用。

答：全电流定律：电生磁的定律，实现电磁转换；电磁感应定律：磁生电的定律，电磁转换；电磁力定律：电磁产生运动的定律，电动机原理。

1-5 如果感应电势的正方向与磁通的正方向符合左手螺旋关系，则电磁感应定律应写成e?Nd?，试说明原因。

dt答：应为电磁感应定律的描述是感应电动势的正方向与磁通方向符合右手螺旋关系d?，即电动势总是阻碍磁通的变换。

因此当感应电动势的正方向与磁通方dtd?向符合右左手螺旋关系时，则产生的感应电动势为：e?N。

dt时：e??N第1章练习题题解及答案1-1 在求取感应电动势时，式eL??Ldid?d?、式eL??、式eL??N,以及e?Blvdtdtdt等式中，哪一个式子具有普遍的形式？这些式子分别适用什么条件？解：式eL??d?是普遍的形式，此时是在感应电动势的正方向与磁链的正方向符合右手dt螺旋关系条件下；式eL??Ldi适用于自感电动势，表示于线圈中电流i的变化使i产生的交链该线圈dt的磁链发生变化时所产生的电动势；d?适用于线圈所有N匝的磁通相同，均为?时，即??N?的情况； dt式e?Blv适用于运动电动势，且B、l、v三者相互垂直，且符合右手定则。

《电机与拖动基础》课后习题第一章 习题答案1．直流电机有哪些主要部件？各用什么材料制成？起什么作用？ 答：主要部件：（1）定子部分：主磁极，换向极，机座，电刷装置。

（2）转子部分：电枢铁心，电枢绕组，换向器。

直流电机的主磁极一般采用电磁铁，包括主极铁心和套在铁心上主极绕组（励磁绕组）主磁极的作用是建立主磁通。

换向极也是由铁心和套在上面的换向绕组构成，作用是用来改善换向。

机座通常采用铸钢件或用钢板卷焊而成，作用两个：一是用来固定主磁极，换向极和端盖，并借助底脚将电机固定在机座上；另一个作用是构成电机磁路的一部分。

电刷装置由电刷、刷握、刷杆、刷杆座和汇流条等组成，作用是把转动的电枢与外电路相连接，并通过与换向器的配合，在电刷两端获得直流电压。

电枢铁心一般用原0.5mm 的涂有绝缘漆的硅钢片冲片叠加而成。

有两个作用，一是作为磁的通路，一是用来嵌放电枢绕组。

电枢绕组是用带有绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成的线圈按一定的规律联接而成，作用是感应电动势和通过电流，使电机实现机电能量装换，是直流电机的主要电路部分。

换向器是由许多带有鸠尾的梯形铜片组成的一个圆筒，它和电刷装置配合，在电刷两端获得直流电压。

2．一直流电动机，已知，，，，0.85r/m in 1500n V 220U kw 13P N N N ====η求额定电流N I 。

解：电动机η⋅=N N N I U P ， 故 A =⨯⨯=⋅=5.6985.02201013U P I 3N N N η3． 一直流电动机，已知，，，，0.89r/m in 1450n V 230U kw 90P N N N ====η求额定电流N I 。

解：发电机N N N I U P =， 故 A ⨯==3912301090U P I 3N N N7．什么叫电枢反应？电枢反应的性质与哪些因素有关？一般情况下，发电机的电枢反应性质是什么？对电动机呢？答：负载时电枢磁动势对主磁场的影响称为电枢反应。

《电机与拖动基础》习题解答第一章 直流电机原理P331-21一台并励直流发电机N P =16kW , N U =230V,N I =69.6A ,N n =1600r/min,电枢回路电阻a R =0.128Ω,励磁回路电阻f R =150Ω,额定效率N η=85.5%.试求额定工作状态下的励磁电流、电枢电流、电枢电动势、电枢铜耗、输入功率、电磁功率。

解：fN I =N f U R =230150=1.53A aN I =N I +fN I =69.6+1.53=71.13A aN E =N U +aN I a R =230+71.130.128⨯=239.1Vcua p =2aN I a R =271.130.128⨯=647.6WaN E aN I =239.171.13⨯=17kW输出功率1N p =N N P η=1685.5%1685.5%=18.7kW1-29并励直流发电机N P =7.5kW , N U =220V , N I =40.6A , N n =3000r/min,Ra=0.213Ω.额定励磁电流fN I =0.683A,不计附加损耗，求电机工作在额定状态下的电枢电流、额定效率、输出转矩、电枢铜耗、励磁铜耗、空载损耗、电磁功率、电磁转矩及空载转矩。

解： a I =N I -fN I =40.6-0.683=40AP 1=N U N I =22040.6⨯=8932W N η=1N p p 100%⨯=75008932100%⨯=84% 2T =9550N N p n =95507.53000⨯=24N ·m cua p =2a I Ra=240⨯0.213=341W2203220.683N f fN U R I ===Ω 2cuf fN f p I R =∙=2200.683N fN U I ∙=⨯=150W0189327500341150941N cua cuf p P P p p =---=---=189323411508441M cua cuf P p p p =--=--=WT =9550M Np n =95508.4413000=27 N ·m 02T T T =-=27-24=3 N ·m第二章 电力拖动系统的动力学P482-9 负载的机械特性又哪几种主要类型？各有什么特点？答：负载的机械特性有：恒转矩负载特性、风机、泵类负载特性以及恒功率负载特性，其中恒转矩负载特性又有反抗性恒转矩负载与位能性恒转矩负载，反抗性负载转矩的特点是它的绝对值大小不变，但作用方向总是与旋转方向相反，是阻碍运动的制动性转矩，而位能性转矩的特点是转矩绝对值大小恒定不变，而作用方向也保持不变。

直流电机习题答案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：Ia =If+I电动机：：I =Ia +If3）串励：Ia =If=I4）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。