电机学第三章直流电机

电机学第五版课后参考答案汤蕴璆

This model paper was revised by LINDA on December 15, 2012. 第一章 磁路电机学

1-1 磁路的磁阻如何计算磁阻的单位是什么

答：磁路的磁阻与磁路的几何形状（长度、面积）和材料的导磁性能有关，计算公式为AlRm，单位：WbA

1-2 铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的，它们各与哪些因素有关？

答：磁滞损耗：铁磁材料置于交变磁场中，被反复交变磁化，磁畴间相互摩擦引起的损耗。经验公式VfBCpnmhh。与铁磁材料的磁滞损耗系数、磁场交变的频率、铁心的体积及磁化强度有关；

涡流损耗：交变的磁场产生交变的电场，在铁心中形成环流（涡流），通过电阻产生的损耗。经验公式GBfCpmFeh23.1。与材料的铁心损耗系数、频率、磁通及铁心重量有关。

1-3 图示铁心线圈，已知线圈的匝数N=1000，铁心厚度为0.025m（铁心由0.35mm的DR320硅钢片叠成），叠片系数（即截面中铁的面积与总面积之比）为0.93，不计漏磁，试计算：(1)中间心柱的磁通为4105.7Wb，不计铁心的磁位降时所需的直流励磁电流；

(2)考虑铁心磁位降时，产生同样的磁通量时所需的励磁电流。

解：磁路左右对称可以从中间轴线分开，只考虑右半磁路的情况: 铁心、气隙截面2422109.293.01025.1025.0mmAA

(考虑边缘效应时，通长在气隙截面边长上加一个气隙的长度；气隙截面可以不乘系数)

气隙长度ml41052

铁心长度mcml21045.122025.025.15225.125.7

铁心、气隙中的磁感应强度TTABB29.1109.22105.7244

(1) 不计铁心中的磁位降：

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3-1.已知某直流电动机铭牌数据如下，额定功率，额定电压，额kwP

N30)(220vU

N

定转速，额定效率，试求该电机的额定电流和额定输出转矩。)/(1500mrn

N%87

N

解：电动机输出额定转矩T2N等于其输出功率除以其机械角速度；P

NN

T2N=/=/(===191(Nm)P

NNP

N)

602(Nn

NN

nP

260

150021030603





=/=30/0.87=34.48(kW)P

1P

N

N

IN=/=34480/220=156.7(A)P

1U

N

3-2已知一直流发电机数据为：元件数S和换向片K均等于22，极对数p=2，右行单叠绕

组。

（1）计算绕组各节距yk,y1,y,y2；

（2）列出元件连接次序表；

（3）画出绕组展开图，磁极与电刷位置，并标出电刷的极性；

（4）画出并联支路图，求支路对数a。

解：（1）yk=1,y=yk=1

取y1=5，则

y2=y1-y=5-1=4

（2）元件联结次序表为：

1—2—3—4—5—6—7—8—9—10—11—12—13—14—15—16—17—18—19—20—21—

22—1

（3）略.

(4)并联支路图略：a=P=2。

3-3已知一台并励直流发电机，额定功率，额定电压，额定转速kWPN10VUN230

，电枢回路总电阻，励磁绕组电阻，一对电min/1450rnN486.0aR215fR

刷上压降为2V。额定负载时的电枢铁损耗，机械损耗。求：Wp

Fe442Wpm104

（1）额定负载时的电磁功率和电磁转矩；

（2）额定负载时的效率。

解：（1）额定负载时电磁功率aNaNMIEP

)(55.44

215230

23010103

A

RU

UP

III

fN

NN

fNaN



)(7.2532486.055.442302VRIUEaaNNaN

所以)(3.1155.447.253kWIEPaNaNM

电磁转矩为)(4.74

第一章 磁 路

一、填空：

1. 磁通恒定的磁路称为 ，磁通随时间变化的磁路称为 。

答：直流磁路，交流磁路。

2. 电机和变压器常用的铁心材料为 。

答：软磁材料。

3. 铁磁材料的磁导率 非铁磁材料的磁导率。

答：远大于。

4. 在磁路中与电路中的电势源作用相同的物理量是 。

答：磁动势。

5. ★★当外加电压大小不变而铁心磁路中的气隙增大时，对直流磁路，则磁通 ，电感 ，电流 ；对交流磁路，则磁通 ，电感 ，电流 。

答：减小，减小，不变；不变，减小，增大。

二、选择填空

1. ★★恒压直流铁心磁路中，如果增大空气气隙。则磁通 ；电感 ；电流 ；如果是恒压交流铁心磁路，则空气气隙增大时，磁通 ；电感 ；电流 。

A：增加 B：减小 C：基本不变

答：B，B，C，C，B，A

2. ★若硅钢片的叠片接缝增大，则其磁阻 。

A：增加 B：减小 C：基本不变

答：A

3. ★在电机和变压器铁心材料周围的气隙中 磁场。

A：存在 B：不存在 C：不好确定

答：A

4. 磁路计算时如果存在多个磁动势，则对 磁路可应用叠加原理。

A：线形 B：非线性 C：所有的

答：A

5. ★铁心叠片越厚，其损耗 。

A：越大 B：越小 C：不变

答：A

三、判断

1. 电机和变压器常用的铁心材料为软磁材料。 （ ）

答：对。

2. 铁磁材料的磁导率小于非铁磁材料的磁导率。 （ ）

第三章 直流电机 习题解答 3-1 直流电机铭牌上的额定功率是指输出功率还是输入功率？对发电机和电动

机有什么不同？ 答：输出功率；对于电动机指轴上的输出机械功率，对于发电机指线段输出的

电功率。 3-2. 一台p对极的直流电机，采用单叠绕组，其电枢电阻为R，若用同等数目的

同样元件接成单波绕组时，电枢电阻应为多少？

答：P2R.

解析：设单叠绕组时支路电阻为R1 ，考虑到并联支路数2a=2p，故有：

12RRP ,则12RPR ，单波绕组时，并联支路数2a=2,每条支路有p

个R1 ,

则每条支路电阻为22pR ，并联电阻为2pR 。

3-3.直流电机主磁路包括哪几部分？磁路未饱和时，励磁磁通势主要消耗在哪一

部分？

答：(N极)，气隙，电枢齿，电枢磁轭，下一电枢齿，气隙，（S极），定子磁

轭，（N极）；

主要消耗在气隙。 3-4. 在直流发电机中，电刷顺电枢旋转方向移动一角度后，电枢反应的性质怎

样？当电刷逆电枢旋转方向移动一角度，电枢反应的性质又是怎样？如果是

电动机，在这两种情况下，电枢反应的性质怎样？

答：当电刷偏离几何中性线时，除产生交轴电枢磁动势外，还会产生直轴磁动势。

对于发电机，当电刷顺电枢旋转方向移动一角度后，产生的交轴磁动势Faq 对主

磁场的影响与电刷位于中性线时的电枢反应磁动势相同，产生的直轴电动势Fad有去磁作用。当电刷逆电枢旋转方向移动一角度后，产生的交轴磁动势Faq 对主

磁场的影响与电刷位于中性线时的电枢反应磁动势相同，产生的直轴电动势Fad有助磁作用。如果是电动机，两种情况下的影响与发电机恰好相反。 3-5. 直流电机电枢绕组元件内的电动势和电流是交流还是直流？为什么在稳态

电压方程中不考虑元件本身的电感电动势？ 答：交流；因为在元件短距时，元件的两个边的电动势在一段时间内方向相反，

使得元件的平均电动势稍有降低。但直流电机中不允许元件短距太大，所以这个

影响极小，故一般不考虑。 3-6.一台直流电动机运行在电动机状态时换向极能改善换向，运行在发电机状态