电机与拖动基础习题1（第3-6章）

第三章：直流电机原理

一、简答题：

1、换向器在直流电机中起什么作用?

在直流发电机中，换向器起整流作用，即把电枢绕组里交流电整流为直流电，在正、

负电刷两端输出。在直流电动机中，换向器起逆变作用，即把电刷外电路中的直流电经换向器逆变为交流电输入电枢元件中。

2、直流电机铭牌上的额定功率是指什么功率?

直流电机铭牌上的额定功率：对直流发电机而言，指的是输出的电功率的额定值;对直

流电动机而言，指的是电动机轴上输出的机械功率的额定值

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?

直流电机的主磁路主要包括;主磁极、定、转子之间的气隙电枢齿、电枢磁轭、定子磁

轭。磁路未饱和时，铁的磁导率远大于空气的磁导率，气隙的磁阻比磁路中的铁心部分大得多，所以，励磁磁通势主要消耗在气隙上。

4、如何改变他励直流发电机的电枢电动势的方向? 如何改变他励直流电动机空载运行时的转向?

通过改变他励直流发电机励磁电流的方向，继而改变主磁通的方向，即可改变电枢电动

势的方向;也可以通过改变他励直流发电机的旋转方向来改变电枢电动势的方向。 改变励磁电流的方向，继而改变主磁通的方向，即可改变电动机旋转方向;也可通过改变电枢电压的极性来改变他励直流电动机的旋转方向。

5、直流发电机的损耗主要有哪些? 铁损耗存在于哪一部分,它随负载变化吗? 电枢铜损耗随负载变化吗?

直流发电机的损耗主要有:(1)励磁绕组铜损耗;(2)机械摩擦损耗;(3)铁损耗;(4)电枢

铜损耗;(5)电刷损耗;(6)附加损耗。铁损耗是指电枢铁心在磁场中旋转时硅钢片中的磁滞和涡流损耗。这两种损耗与磁密大小以及交变频率有关。当电机的励磁电流和转速不变时,铁损耗也几乎不变。它与负载的变化几乎没有关系。电枢铜损耗由电枢电流引起,当负载增加时,电枢电流同时增加,电枢铜损耗随之增加。电枢铜损耗与电枢电流的平方成正比。

6、他励直流电动机的电磁功率指什么?

在直流发电机中，电磁功率指的是由机械功率转化为电功率的这部分功率。 7、不计电枢反应，他励直流电动机机械特性为什么是下垂的? 如果电枢反应去磁作用很明显,对机械特性有什么影响？

因为负载转矩增大，导致点数电流增大，电枢电动势下降显然引起转速下降。如果电枢反应去磁作用明显，会使每级磁通减小，电流越大，去磁作用也大，每级磁通的减小越明显，导致机械特性反而上翘。

二、计算题：

1、某他励直流电动机的额定数据为: PN = 17kW, UN =220V, nN = 1500 r / min,η N = 0 .83。计算 IN , T2 N 及额定负载时的P1 N。

2、已知某四极他励直流电动机的额定功率PN=100kW，额定电压UN=330V，额定转速nN=730r/min，额定效率hN=91.5%，额定运行时每极气隙磁通FN=6.98×10-2Wb，电机电枢绕组采用单波绕组，电枢总导体数N=186。求额定感应电动势和额定电磁转矩。 解：（1）计算额定感应电动势

极对数为： p=2；支路对数： a=1；电动势常数为： Ce?感应电动势为：

Ea?CeΦNn?6.2?6.98?10?2pN2?186??6.260a60?1?730V?316V （2）计算额定电磁转矩

PN100?103?A?331A电枢电流为： IN?UN?N330?0.915电磁转矩为：T N ?CTΦNIN?9.55?6.2?6.98?10?2?331N?m?1378N?m3、一台四极他励直流电机，电枢采用单波绕组，总导体数为N=372，电枢回路总电阻为Ra=0.21W。电机接在电网电压U=220V上运行，此时转速n=1500r/min，每极磁通F=0.011Wb，空载损耗p0=566W。试求（1）电机运行在发电机还是电动机状态；（2）电磁转矩；（3）电机的输入功率；（4）效率。 解:(1)电机的运行状态

由题意得知，并联支路数a=1，则电枢感应电动势为：

Ea?pNΦn?2?372?0.011?1500V?204.6V?U?220V60a60?1

可见，电机运行在电动机状态。 (2)电磁转矩 电枢电流为： I a?电磁转矩为： T?U?Ea220?204.6?A?73.3ARa0.21(3)输入功率

pNpNU?Ea2?372220?204.6ΦIa?Φ??0.011?N?m?95.52N?m2?a2?aRa2??10.21P1?UIa?220?73.3W?16.13kW输入功率为：

(4)效率

输出功率为： P 2 ?EaIa?p0??204.6?73.3?566?W?14.43kWP14.43?100%?89.5%效率为： ??2?P116.134、有一他励直流电动机接在额定电压为220V的电网上额定运行时，电动机的额定电枢电流Ia=15A，电枢回路总电阻Ra=0.7Ω。试求：（1）电动机额定运行时的反电动势；（2）若因某种原因，使电网电压下降至200V，但励磁电流和负载转矩均未发生变化，求在达到新平衡点后电动机的反电动势。

解：（1）额定运行时的反电动势 EaN?UN?IaRa??220?15?0.7?V?209.5V（2）新平衡点时的反电动势 Ea?U?IaRa??200?15?0.7?V?189.5V三、应用题

1、如图所示为某钢厂热轧机主轧辊的直流电动机驱动系统。轧机的轧辊由两台直流电动机分别驱动。根据工艺要求，轧机工作时，应使两台电动机的转速一致，以保证钢材质量。为使两台电动机转速一致，需采用转速闭环控制，通过调节电枢电压，使两台电机转速同步。试简述该系统的原理。

图中来自上位控制调节器的速度指令信号同时送给两个直流驱动系统的控制器，直流驱动系统的控制器根据转速偏差改变晶闸管整流装置（VT）的触发脉冲角度，以调节直流电动机的电枢电压，达到控制转速的目的。为了使电枢电流平滑，主回路中串入了电抗器L。