第三章直流电机运行特性

第三章 直流电机

一、填空

1. 直流电机的电枢绕组的元件中的电动势和电流是 。

2. ★★一台四极直流发电机采用单叠绕组，若取下一支或相邻的两支电刷，其电流和功率 ，而电刷电压 。

3. ★一台并励直流电动机，如果电源电压和励磁电流fI不变，当加上一恒定转矩的负载后，发现电枢电流超过额定值，有人试在电枢回路中接一电阻来限制电流，此方法 。串入电阻后，电动机的输入功率1P将 ，电枢电流aI ，转速n将 ，电动机的效率η将 。

4. ★一台并励直流电动机拖动恒定的负载转矩，做额定运行时，如果将电源电压降低了20℅，则稳定后电机的电流为 倍的额定电流（假设磁路不饱和）。

5. 并励直流电动机，当电源反接时，其中aI的方向 ，转速方向 。

6. 直流发电机的电磁转矩是 转矩，直流电动机的电磁转矩是 转矩。

7. 一台串励直流电动机与一台并励直流电动机，都在满载下运行，它们的额定功率和额定电流都相等，若它们的负载转矩同样增加0.5，则可知： 电动机转速下降得多，而 电动机的电流增加得多。

8. ★电枢反应对并励电动机转速特性和转矩特性有一定的影响，当电枢电流aI增加时，转速n将 ，转矩Te将 。

9. 直流电动机电刷放置的原则是： 。

10. 直流电动机调速时，在励磁回路中增加调节电阻，可使转速 ，而在电枢回路中增加调节电阻，可使转速 。

11. 电磁功率与输入功率之差，对于直流发电机包括 损耗；对于直流电动机包括 损耗。

9 《电机与电气控制技术》第2版 习 题 解 答

第三章 直流电机

3—1 直流电机中为何要用电刷和换向器，它们有何作用？

答:直流发电机与直流电动机的电刷是直流电压、电流引出与引入的装置.在发电机中换向器是将电枢元件中的交变电势度换为电刷向直流电势；在电动机中换向器使外加直流电流变为电枢元件中的交流电流,产生恒定方向的转矩，使电枢旋转。

3—4 阐明直流电动机电磁转矩和电枢电动势公式T=CtIa1，Ea=Cen中各物理量的涵义。

答：直流电动机电磁转矩T=CTIa

式中CT：与电动机结构有关的常数，称转矩系数;

:每极磁通；

Ia：电枢电流、

T:电磁转矩。

直流电动机电枢电动势公式Ea=Cen

式中:Ce:与电动机结构有关的另一常数，称电动势系数；

:每极磁通；

n：电动机转速；

Ea：电枢电动势。

3-5 直流电动机电枢电动势为何称为反电动势?

答：直流电动机电枢转动时，电枢绕组导体切割磁力线，产生感应电动势,由于该电动势方向与电枢电流的方向相反，故称为反电动势。

3-6 试写出直流电动机的基本方程式，它们的物理意义各是什么?

答:直流电动机的基本方程式有电动势平衡方程式、功率平衡方程式和转矩平衡方程式.

1）电动势平衡方程式：U=Ea+IaRa

式中U：电枢电压;

Ea：电枢电动势；

Ia:电枢电流；

Ra:电枢回路中内电阻.

2)功率平衡方程式：

电动机的输入电功率P1=Pem+Pcua

式中Pem：电磁功率

Pcua：电枢绕组的铜损

电动机输出的机械功率:P2=PemPFePm=P1PcuaPFePm

式中PFe：电枢铁心损耗；

Pm：机械损耗;

P1：电动机输入的电功率.

3）转矩平衡方程式：T2=TT0

式中T2:电动机轴上输出的机械转矩；

T：电动机电磁转矩;

T0：空载转矩.

3。7。何谓直流电动机的机械特性，写出他励直流电动机的机械特性方程式。

第三章 直流电机的工作原理及特性

3.1、为什么直流电记得转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠压而成？

答：直流电机的转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠加而成是因为要防止电涡流对电能的损耗。

3.2、并励直流发电机正传时可以自励，反转时能否自励？

答：不能，因为反转起始励磁电流所产生的磁场的方向与剩与磁场方向相反，这样磁场被消除，所以不能自励。

3.3、一台他励直流电动机所拖动的负载转矩TL=常数，当电枢电压或电枢附加电阻改变时，能否改变其稳定运行状态下电枢电流的大小？为什么？这时拖动系统中那些量必然要发生变化？

答：T=KtφIa u=E+IaRa

当电枢电压或电枢附加电阻改变时，电枢电流大小不变。转速n与电动机的电动势都发生改变。

3.4、一台他励直流电动机在稳态下运行时，电枢反电势E=E1，如负载转矩TL=常数，外加电压和电枢电路中的电阻均不变，问减弱励磁使转速上升到新的稳态值后，电枢反电势将如何变化? 是大于，小于还是等于E1？

答：T=IaKtφ，φ减弱，T是常数，Ia增大。根据EN=UN-IaRa ，所以EN减小，小于E1。

3.5、一台直流发电机，其部分铭牌数据如下：PN=180kW，U N=230V，n N=1450r/min，ηN=89.5%，试求：

①该发电机的额定电流；

②电流保持为额定值而电压下降为100V时，原动机的输出功率（设此时η=ηN）

解：①因为PN=UNIN，所以IN= PN/UN=180*1000/230=782.6A

②因为η=IU/P，所以P= IU/ηN=782.6*100/89.5=87441W=87.44KW

3.6、已知某他励直流电动机的铭牌数据如下：PN=7.5KW，UN=220V，nN=1500r/min，ηN=88.5%，试求该电机的额定电流和额定转矩。

解：对于电动机：PN=UNINηN

所以IN= PN/( UNηN)=7500/(220*0.885)=38.52A

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--完整版学习资料分享---- 直流电动机的机械特性

直流电动机按励磁方式不同可分为他励、并励、串励和复励四种。下面一常用的他励和并励电动机为例介绍其机械特性、起动、反转和调速，他励和并励电动机只是连接方式上的不同，两者的特性是一样的。

直流电机的接线图

图是他励和并励直流电动机的接线原理图。他励电动机的励磁绕组与电枢是分离的，分别由励磁电源电压Uf和电枢电源电压U两个直流供电；而在并励电动机中两者是并联的，由同一电压U供电。

并励电动机的励磁绕组与电枢并联，其电压与电流间的关系为：

U=E+RaIa 即：Ia=（Ra为电枢电压）

If=

I=Ia+If≈Ia

当电源电压U和励磁电路的电阻Rf（包括励磁绕组的电阻和励磁调节电阻）保持不变时，励磁电流If以及由它所产生的磁通Φ也保持不变，即Φ=常数。

则电动机的转距也就和电枢电流成正比，T= KTΦIa= KIa这是并励电动机的特点。

当电动机的电磁转距T必须与机械负载转距T2及空载损耗转距T0相平衡时，电动机将等速转动；当轴上的机械负载发生变化时，将引起电动机的转速、电流及电磁转距等发生变化。，称为： -----WORD格式--可编辑--专业资料-----

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n===－Ｔ＝n0－

式中

并励电动机的起动与反转

并励电动机在稳定运行时，其电枢电流位：Ia＝，因电枢电阻Ra很小，所以电动机在正常运行时，电源电压U与反电动势E近似相等。

在起动时，n=０，所以E＝kEΦn＝０。这时电枢电流及起动电流为Iast=，由于Ra很小，因此起动电流Iast可达额定电流IN的10～20倍，这时不允许的。同时并励电动机的转距正比于电枢电流Ia，这么大的起动电流引起极大的起动转距，会对生产机械的传动机构产生冲击和破坏。 -----WORD格式--可编辑--专业资料-----