《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PN?13kw，UN?220V，nN?1500求额定电流IN。 r/min，??0.85，PN13?103解：电动机PN?UNIN??， 故 IN???69.5?

UN??220?0.85

3． 一直流电动机，已知PN?90kw，UN?230V，nN?1450求额定电流IN。 r/min，??0.89，PN90?103解：发电机PN?UNIN， 故 IN??391?

UN230

7．什么叫电枢反应？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。 电刷反应的性质与电刷的位置有关系。

当电刷位于几何中性线上时，发电机的电枢反应性质是交轴电枢反应，此时物理中性线由几何中性线顺转向移动了一个角度，而电动机的电枢反应也是交轴电枢反应，但物理中性线由几何中性线逆转向移动一个角度。

8．什么叫换向？为什么要换向？改善换向的方法有哪些？

答：元件从一条支路转入另一条支路时，元件的电流将改变一次方向，这种元件中电流改变方向的过程就称为〝换向〞。

改善换向的目的在于消除电刷下的火花。

常用的改善换向方法有两种：（1）装置换向极；（2）正确选用电刷。

10．一台4极82kw、230v、930r/min的并励发电机，在75℃时的电枢回路电阻Ra?0.0259?，励磁绕组电阻Rrf?22.8?，额定负载时励磁回路串入调节电阻Rpf?3.5?，电刷压降2?Ub?2V，铁耗和机械损耗pFe?p??2.3kw，附加损耗ps?0.05PN。求额定负载时，发电机的输入功率、电磁功率、电磁转矩和效率。 解：励磁电流 If?UN230??8.75?

Rrf?Rpf22.8?3.5PN82?103 额定电流 IN???35.65?

UN230 电枢电流 Ia?IN?If?356.5?8.75?36.53?

电枢电动势 Ea?UN?IaRa?2?Ub?230?36.53?0.025?92?24.15V

电磁功率 Pem?EaIa?241.5?365.3?88.2kw 输入功率

P1?Pem?p0?Pem?pFe?p??ps?88.2?2.3?0.05?82?94.6kw

电磁转矩 TemPem9.55Pem9.55?88.2?103????905.7N?m ?N?N930PN82?100%??100%?86.7% P194.6效率 ??

11．一台并励直流电动机，在额定电压UN?220v，额定电流IN?80?的情况下运行，75℃时的电枢电阻Ra?0.01?，电刷接触压降2?Ub?2V，励磁回路总电阻Rrf?Rpf?110?，附加损耗ps?0.01PN，效率??0.85。求：（1）额定输入功率P1;(2)额定输出功率P2；（3）总损耗?p；（4）电枢铜耗pcua；（5）励磁回路损耗pf（6）电刷接触损耗pcub；（7）附加损耗ps；（8）机械损耗和铁耗p??pFe。 解：（1）额定输入功率 P1?UNIN?220?80?17.6kw （2）额定输出功率 P2?P1???17.6?0.85?14.96kw （3）总损耗 ?p?P1?P2?17.6?14.96?2.64kw （4）励磁电流 If?UN220??2?

Rrf?Rpf110 电枢电流 Ia?IN-If?80?2?78?

2 电枢铜耗 pcua?IaRa?782?0.01?61w

2（5）励磁回路损耗 Pf?I（?22?110?440w fRrf?Rpf）（6）电刷接触损耗 pcub?Ia?2?Ub?78?2?156w

（7）附加损耗 Ps?0.01PN?0.01?P2?0.01?14960?150w （8）机械损耗和铁耗

12．什么叫发电机外特性？他励发电机和并励发电机的外特性有什么不同？为什么？ 答：发动机的外特性是，当n?nN If?IfN时 U=f（I）的关系曲线。

PFe?P??P1-P2-pcua-pcub-pcuf-ps?17600-14960-61-156-440-150?1833w

并发动电机的外特性和他励发电机的外特性有两点不同：（1）并励发电机的电压调整率比他励的大；（2）并励发电机的稳态短路电路电流小。

这是由于他励发电机的励磁电流为常数，不受端电压变化的影响。而并励发电机的励磁电流却随电机端电压的降低而减小，这就是使电枢电动势进一步下降。当负载电阻短路时，电枢端电压为0，励磁电流也为0，此时电枢绕组中电流由剩磁电动势所产生，而剩磁电动势不大，所以稳态短路电流也不大。

113．一并励发电机，额定运行时情况正常，当转速降为nN时，电枢电压U=0，试分析原因。

2答： 并励发电机能够自励必须满足三个条件：即发电机主磁极必须有一定剩磁，励磁绕组与电枢联接要正确，励磁回路的总电阻要小于临界电阻。对应于不同的转速，临界电阻是不同的。当转速降低时，临界电阻也相应下降。本题中，当转速n?励的第三个条件，同时电枢电压U=0.

14．一台并励直流电动机，铭牌数据为PN?96kw， UN?440V，IN?255?，IfN?5?，并已知Ra?0.078nN?1550r\\min，?。试求： （1）电动机额定输出转矩TN； （2）电动机额定电磁转矩Tem； （3）电动机理想空载转速n0。

1nN时，使得励磁回路的总电阻大于临界电阻，不能满足自2PN9.55PN9.55?96?103解：（1）TN????591.5N?m

?NnN1550 （2）额定电枢电流 IaN?IN-IfN?255?5?25?0 由电枢回路方程 UN?Ce?nN?IaNRa 得 Ce??UN-IaNRa440?250?0.078 ??0.27v/rpmnN1550 电磁转矩 Tem?9.55Ce?IaN?9.55?0.27?250?644.6N?m （3）理想空载转速 n0?UN440 ??163r0pmCe?0.27