电机拖动思考题及作业题
第三章 直流电机原理
知识点：
1、结构、原理、特点
1）定子：磁极（绕组、铁芯）、电刷（铁芯的目的是增大磁通） 2）转子：电枢（绕组、铁芯）、换向片 3）原理：
定子供电产生主磁极磁场。
转子通过电刷和换向片供电，使得同一极性下的导体电流方向保持不变，获得恒定转矩使转子旋转。（注意，电枢元件中的感应电势和电流方向是改变的） 4）特点：调速性能好。但是制作工艺复杂，成本高，维护量大 2、
励磁方式：他励、并励、串励，复励
3、机械特性性
1）固有特性 2）人为特性
思考题：
3.1 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，即把电枢绕组里的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。
3.4 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？
直流电机的主磁路由以下路径构成： 主磁极N经定、转子间的空气隙进入电枢铁心，再从电枢铁心出来经定、转子间的空气隙进入相邻的主磁极S，经定子铁心磁轭到达主磁极N，构成闭合路径。
磁路未饱和时，铁的导磁率是空气的几百到上千倍，所以尽管定转子间的空气隙很小，但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空气隙上。 3.5 填空
(1) 直流电机单叠绕组的支路对数等于 主磁极对数 ，单波绕组的支路对数等于1 (2) 为了使直流电机正、负电刷间的感应电动势最大，只考虑励磁磁场时，电刷应放置在 对准主磁极中心线换向器的表面 。 3.6 说明下列情况下无载电动势的变化： (1) 每极磁通减少，其他不变； (2) 励磁电流增大，其他不变； (3) 电机转速增加，其他不变。
根据直流电机感应电动势与主磁通的大小成正比，与电机转速成正比的关系，可得出以下结论：
(1) 每极磁通减小10%，其他不变时，感应电动势减小10%。
(2) 励磁电流增大10%，其他不变时，假定磁路不饱和，则每极磁通量增大10%，因此感应电动势增大10%。
(3) 电机转速增加20%，其他不变时，感应电动势增加20% 。 3.8 指出直流电机中以下哪些量方向不变，哪些量是交变的： (1) 励磁电流 是直流电流，不交变
(2) 电枢电流 指的是电刷端口处的总电流，为直流电流，不交变
(3) 电枢感应电动势 指的是电刷端口处的总感应电动势，为直流电动势，不交变
(4) 电枢元件感应电动势 电枢元件有效导体不断交替切割N极磁力线和S极磁力线，产生感应电动势为交流电动势，交变 (5) 电枢导条中的电流 为交变电流，交变
(6) 主磁极中的磁通 励磁绕组通入直流励磁电流形成主磁通，不交变
(7) 电枢铁心中的磁通 主磁通本身不交变，但电枢铁心的旋转使得电枢铁心中的任意一点都经历着交变的磁通，所以电枢铁心中的磁通为交变磁通
习题：
3.1 某他励直流电动机的额定数据为：PN =17kW，UN =220V，nN =1500r/min，
η
N =0.83
。计算IN ，T2N 及额定负载时的P1N 。
(1) 额定电流
IN = PN /(ηN·UN )=17000/(0.83×220 )= 93.1 A （2）额定输出转矩
T2N = 9550 PN /nN = 9550×17 /1500 = 108.2 N ·m
(3) 额定输入功率 P1N = PN /η
N = 17/0.83 = 20.5 kW
3.4 某他励直流电动机的额定数据为：
PN =6 kW ,UN =220 V,nN = 1000 r/min ，PCua =500 W ,P0 = 395 W。计算额定运行时电动机的T2N ，T0 ,TN ,PM ,ηN 及Ra 。 解：
额定输出转矩 T2N = 9550 PN /nN = 9550×6/1000 = 57.3 N ·m 空载转矩 T0 = 9.55 P0 /nN = 9.55×395/1000 = 3.77 N ·m 额定电磁转矩 TN = T2N + T0 = 57.3 + 3.77 = 61.1 N ·m 额定电磁功率 PM = PN + P0 = 6 + 0.395 = 6.395 kW 额定输入功率 P1N = PM + PCua = 6.395 + 0.5 = 6.895 kW 额定效率 η
N
= PN /P1N ×100% = 6 / 6.895×100% = 87.1%
额定电枢电流 Ia = P1N / UN = 6.895 / 200 = 31.3 A 电枢电阻 Ra = PCua / Ia =500 / 31.3 = 0.51 Ω
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