第三章 直流电机习题课

第三章 直流电机习题课

一、填空

1. ★一台并励直流电动机，如果电源电压和励磁电流If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P1将 ，电枢电流Ia ，转速n将 ，电动机的效率η将 。 答：不行，不变，不变，下降，下降。

2. ★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）。 答：1.25倍。

3. 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 。 答：升高，降低。

4. ★一台p对磁极的直流发电机采用单迭绕组，其电枢电阻为ra,电枢电流为Ia,可知此单

迭绕组有 条并联支路，其每条支路电阻为 ；若为单波绕组其每条支路电

阻为

，电枢电阻为 。 答：2p,2pra,2p2ra,p2ra

5. 串励直流电动机在电源反接时，电枢电流方向 ，磁通方向 ，转速n的方

向 。

答：反向，反向，不变。

6. 并励直流发电机的励磁回路电阻和转速同时增大一倍，则其空载电压 。 答：不变。

7. 直流电机若想实现机电能量转换，靠 电枢磁势的作用。 答：交轴。

8. ★直流发电机，电刷顺电枢旋转方向移动一角度，直轴电枢反应是 ；若为电动

机，则直轴电枢反应是 。 答：去磁的，增磁的。

二、选择填空

1. ★★一台串励直流电动机，若电刷顺转向偏离几何中性线一个角度，设电机的电枢电流

保持不变，此时电动机转速 。

A：降低， B：保持不变， C：升高。 答：C

2. ★一台直流发电机，由额定运行状态转速下降为原来的30℅，而励磁电流及电枢电流

不变，则 。 A：Ea下降30℅， B：T下降30℅，

C：Ea和T都下降30℅，

D：端电压下降30℅。 答：A

3. ★把直流发电机的转速升高２０℅，他励方式运行空载电压为U01，并励方式空载电压

为U02,则 。 Ａ：U01 = U02， Ｂ：U01 < U02， Ｃ：U01 > U02。

答：B

4. ★一直流电动机拖动一台他励直流发电机，当电动机的外电压，励磁电流不变时，增加

发电机的负载，则电动机的电枢电流Ia和转速n将 。 A：Ia增大，n降低， B：Ia减少，n升高， C：Ia减少，n降低。 答：A

5. ★一台并励直流电动机，在保持转矩不变时，如果电源电压U降为0.5UN,忽略电枢反应和磁路饱和的影响，此时电机的转速 。

A：不变， B：转速降低到原来转速的0.5倍， C：转速下降， D：无法判定。 答：C

6. ★直流电动机在串电阻调速过程中，若负载转矩保持不变，则 保持不变。 A：输入功率 ， B：输出功率，

C：电磁功率 ， D：电机的效率。 答：A

7. ★并励直流电动机磁通增加10℅，当负载力矩不变时（T2不变），不计饱和与电枢反应

的影响，电机稳定后，下列量变化为：Te ,n ,Ia ,P2 。 A：增加 B：减小 C：基本不变 答：C，B，B，B

三、判断

1. 直流电机主磁通既链着电枢绕组又链着励磁绕组，因此这两个绕组中都存在着感应电势。 （ ） 答：错

2. 直流电机的电枢绕组至少有两条并联支路。 （ ） 答：对

3. 电磁转矩和负载转矩的大小相等，则直流电机稳定运行。 （ ）

答：错

4. 并励直流发电机稳态运行时短路电流很大。 （ ） 答：错

5. ★直流发电机中的电刷间感应电势和导体中的感应电势均为直流电势。 （ ） 答：错

6. 起动直流电动机时，励磁回路应与电枢回路同时接入电源。 （ ） 答：错

四、计算

1. 一台四极82kW、230V、971r/min的他励直流发电机，如果每极的合成磁通等于空载额

定转速下具有额定电压时每极磁通，试求当电机输出额定电流时的电磁转矩。 解 额定电流

PN82?103IN??A?356.5A

UN230他励电机，额定电枢电流

IaN?IN?356.5A

依题意有

E?Ce?n?UN

Ce??30UN230??0.2371 n97030?0.2371?2.2643

CT??电磁转矩

?Ce???Te?CT?IaN?2.2643?356.5N?m?807.2N?m

2. ★一台并励直流电动机，额定数据为：UN?110V，IN?28A，nN?1500r/min，

电枢回路总电阻 Ra?0.15?，励磁电路总电阻Rf?110?。若将该电动机用原动机拖动作为发电机并入电压为UN的电网，并忽略电枢反应的影响，试问： （1）若保持电压电流不变，此发电机转速为多少？向电网输出的电功率为多少？ （2）当此发电机向电网输出电功率为零时，转速为多少？ 解 （1）电动机状态额定运行时

励磁电流

IfN?电枢电流

UN110?A?1A Rf110IaN?IN?IfN?(28?1)A?27A

V 电动机感应电动势EN?UN?IaNRa?(110?27?0.15)V?106V 发电机感应电动势EF?UN?IaNRa?(110?27?0.15)V?114由于额定电压不变，励磁电流不变，因此主磁通保持不变。故发电机运行时的转速为

nF?发电机运行时输出功率

EF114nN??1500r/min?1615r/min EN106P2?UN(IaF?IfN)?110?(27?1)W

?2860W?2.86kW

（2）发电机向电网输出功率为0，即此时输出电流为0，故发电机的电枢电流等于励磁电流

'IaF?IfN?1A

''发电机感应电动势为EF?UN?IaFRa?(110?1?0.15)V?110.2V

发电机的转速

'EF110.2n??nF??1615r/min?1560r/min

EF114.1'F15. ★一台并励直流电动机，PN＝100kw，UN＝220V，n＝550r/m在750C时电枢回路电阻

ra＝0.022欧，励磁回路电阻Rf＝27.5欧，2?u＝2V，额定负载时的效率为88％，试求电机空载时的电流。 解： IN?PN?100000?516.53 A ?NUN0.88?220UN?508.53A

IaN?IN?RfEaN?UN?IaNRa?2?u?220?508.53?0.022?2?206.8 V

Ce??EaN?206.8?0.376

550nNP0?PeN?PN?EaNIaN?PN?5164 w Ia0?Te0?T0?P0

CT?CT??CT? ＝

60P060?5164??24.97 A

2?n?9.55?CT?2??550?9.55?0.376UN?24.97?8?32.97 A

I0?Ia0?If?24.97?Rf16. ★一台串励直流电动机UN＝220V，n＝1000r/m，IN＝40A，电枢回路电阻为0.5欧，假

定磁路不饱和。试求：（1）当Ia＝20A时，电动机的转速及电磁转矩？（2）如果电磁转矩保持上述值不变，而电压减低到110V，此时电动机的转速及电流各为多少？ 解：EaN?UN?INRa?220?40?0.5?200 V

EaN?200?0.2 ??CeNnN1000'（1）Ia?20A，Ce?'N?20?Ce?N?0.1 40''220?20?0.5UEaN?IaRa所以n????2100r/m '0.10.1Ce?'m Te?CT?Ia?(9.55?0.1)?20?19.1 Ｎ·

（2）串励且转矩保持不变，所以Ia不变，Ce?'不变

'''Ia＝20 A

110?20?0.5U?n?Ea''?NIaRa??1000r/m

0.10.1Ce?''''17. ★并励直流发电机，额定电压为230V，现需要将额定负载运行时的端电压提高到250V，

试问：（1）若用增加转速的方法，则转速必须增加多少？（2）若用调节励磁的方法，则励磁电流增加多少倍？ 解：（1）n应增加到

25232523倍，因为U＝Ea＝CeΦn?n2

（2）If应增加到

倍。（不计饱和）

18. ★一台并励发电机，励磁绕组电阻Rf＝22.8欧，在额定转速1000r/m时空载特性为：

If（A） 2 3.2 4.5 5.5 6.5 8.2 11.7 U0（v ） 100 150 198 226 244 260 280 要使空载时产生额定电压，励磁回路应串入多大调节电阻？在额定转速下的临界电阻是多少？

解：（1）空载时，U0?UN?230V，则查得If0?5.72A

所以Rj?230?Rf?17.4? 5.72（2）nN下的Rfcr：Rfcr＝100/2＝50 欧

19. ★★一台直流发电机，PN＝82kw，UN＝230V，每极并励磁场绕组为900匝，在以额定

转速运转，空载时并励磁场电流为7.0A可产生端电压230V，但额定负载时需9.4A才能得到同样的端电压，若将该发电机改为平复励，问每极应加接串励绕组多少匝？（平复励是指积复励当额定负载时端电压与空载电压一致） 解：发电机，IN?PN?82000?356.52 A

230UN并励时，空载 Ff0?If0?Nf?7.0?900?6300AT

额定 Ff?IfN?Nf?9.4?900?8460AT

?Ff?2160AT，克服IaRa，去磁枢反应，If下降有U下降。 现改为积复励，要达到同样效果，则?Ff应由串励绕组来提供所以?Ff?IN?N串 所以

N串＝2160/356.52＝6匝

18. ★一台并励发电机，励磁绕组电阻Rf＝22.8欧，在额定转速1000r/m时空载特性为：

If（A） 2 3.2 4.5 5.5 6.5 8.2 11.7 U0（v ） 100 150 198 226 244 260 280 要使空载时产生额定电压，励磁回路应串入多大调节电阻？在额定转速下的临界电阻是多少？

解：（1）空载时，U0?UN?230V，则查得If0?5.72A

所以Rj?230?Rf?17.4? 5.72（2）nN下的Rfcr：Rfcr＝100/2＝50 欧

19. ★★一台直流发电机，PN＝82kw，UN＝230V，每极并励磁场绕组为900匝，在以额定

转速运转，空载时并励磁场电流为7.0A可产生端电压230V，但额定负载时需9.4A才能得到同样的端电压，若将该发电机改为平复励，问每极应加接串励绕组多少匝？（平复励是指积复励当额定负载时端电压与空载电压一致） 解：发电机，IN?PN?82000?356.52 A

230UN并励时，空载 Ff0?If0?Nf?7.0?900?6300AT

额定 Ff?IfN?Nf?9.4?900?8460AT

?Ff?2160AT，克服IaRa，去磁枢反应，If下降有U下降。 现改为积复励，要达到同样效果，则?Ff应由串励绕组来提供所以?Ff?IN?N串 所以

N串＝2160/356.52＝6匝

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