电机学习题集直流电机部分.docx

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电机学习题集直流电机部分

电机学习题集---直流机题库及答案

1－1 为什么直流电机能发出直流电？

如果没有换向器，直流电机能不能发出直流电流？

1－2  试判断下列情况下，电刷两端电压性质：

（1） 磁极固定，电刷与电枢同时旋转：

（2） 电枢固定，电刷与磁极同时旋转。

1－6  已知某直流电动机铭牌数据如下，额定功率，额定电压，额定转速，额定效率，试求该电机的额定电流。

1－7  已知某直流电动机的额定功率，额定电压，额定转速，试求该电机的额定电流。

        1－12 一台直流发电机额定容量180kw，额定电压230伏，额定转速1450r/m，额定效率89.5%,求额定输入功率和额定电流。

2－1 何谓主磁通？

何谓漏磁通？

漏磁通大小与那些因素有关？

2－2 试述     等物理量的物理概念。

2－3 何谓饱和现象？

电机的磁路为什么会出现饱和现象?

饱和对电机运行性能有何影响？

2－4 一台14kw，220伏，1000r/min的四极直流电动机，槽高＝0.03m，磁极高＝0.09m，电枢磁轭长＝0.103m，机座磁轭长＝0.357m，气隙＝0.0022m，气隙系数。

电枢铁心由硅钢片迭成，磁极用0.001m厚钢板迭成，机座用铸钢。

已知空载额定电压时电机磁路各部分磁密为，，，，，试求每对极所需的励磁磁势和饱和系数。

2－6 一台四极单迭绕组的直流电机。

（1） 如果取出相邻的两组电刷，只用剩下的两外两组电刷是否可以？

对电机性能有何影响？

端电压有何变化？

此时发电机能供给多大的负载（用额定功率的百分数表示）；

（2） 如果有一元件断线，电刷间的电压有何变化？

电流有何变化？

（3） 若只用相对的两组电刷是否能够运行？

（4） 若有一极失磁，将会产生什么后果？

2－8 试计算下列各绕组的节距，，和，绘制绕组展开图，安放主极及电刷，并求并联支路对数。

（1） 右行短距单迭绕组：

2P＝4，Z＝S＝22；

（2） 右行整距单波绕组：

2P＝4，Z=S=20;

（3） 左行单波绕组，2P＝4,Z=S=19;

（4） 左行单波绕组，2P＝4,Z=S=21;

 2－9一台直流发电机，2P＝4，a＝1，Z＝35，每槽内有10根导体，如要在1450r/min下产生230伏电势，则每极磁通应为多少？

2－10 一台直流发电机，2P＝4，a＝1，S＝21，每元件匝数＝3，当＝0.01825，n＝1500r/min时，试求正，负电刷间得电压。

2－11 一台直流发电机，2P＝8，当n＝600r/min，每极磁通＝0.004时，，试求：

（1）若为单迭绕组，则电枢绕组应有多少导体？

（2）若为单波绕组，则电枢绕组应有多少导体？

2－11 （许实章电机学修订本，1992；P63）

直流发电机,,,2P=4,电枢外径，磁极长度等于电枢长度，槽数Z＝35，槽高，槽宽，电枢轭截面，磁极截面，机座轭截面，电枢轭磁路长，磁极高，机座轭磁路长，漏磁系数，极弧系数，气隙，电枢由硅钢片迭成，，磁极用厚0.001m钢板，机座用铸钢。

空载额定电压时，试求时每对励磁磁势及饱和系数。

2－13 一台直流电机，2P＝4，S＝120，元件电阻为0.2，当转速为1000r/min时，元件平均电势为10伏，问当电枢绕组为单迭或单波时，电刷端电压和电枢绕组的电阻各为多少？

2－18 一台两极发电机，空载时每极磁通为0.3韦，每极励磁磁势为3000AT。

现设电枢圆周上共有电流8400A并作均匀分布，已知电枢外径为0.42m，若电刷自几何中性线前移机械角度。

试求：

（1）每对极的交轴电枢磁势和直轴电枢磁势；

（2）当略去交轴电枢反应的去磁作用并假定磁路不饱和时，每对极的合成磁势及每极下的合成磁通。

2－34 用单波绕组代替单迭绕组时，若导体数和其他条件均不变，电机额定容量有无改变？

例如一台六极电机原为单波绕组，如果改成单迭绕组，保持元件数和元件匝数不变，问电机额定容量会不会改变？

其它额定量要不要改变？

2－35 一台四极直流发电机，空载电压为440伏，电枢绕组修理后，保持原来的转速和励磁电流不变，发出的空载电压为220伏，问修理前后该电枢绕组可能是什么型式的绕组？

为什么？

如果保持电枢导体内电流不变，问修理前后发电机的功率有无改变？

为什么？

2－42 直流发电机感应电势与那些因素有关？

若一台直流发电机空载电势是230伏，试问在下列情况下电势的变化如何？

（1） 磁通减少10％；

（2） 励磁电流减少10％；

（3） 磁通不变，速度增加20％；

（4） 磁通减少10％，同时速度增加20％。

2－64 一直流发电机数据2P＝6，总导体数N＝780，并联支路数2a＝6，运行角速度，每极磁通为0.0392韦，试计算

（1）发电机感应电势；

（2）速度为900r/min，磁通不变时发电机的感应电势；（3）磁通为0.0435韦，n＝900r/min时电机的感应电势；

（4）若每一线圈电流的允许值为50安，在第（3）问情况下运行时，发电机的电磁功率。

2－66  一台他励发电机，额定电压为230伏，额定转速1450r/min，极数2P＝4，槽数Z＝50，每槽导体数＝4，，空载电压230伏时每极磁通韦，试求：

（1）电枢总导体数；

（2）电枢绕组型式和换向片数。

3－2  一台四极、82kw、230伏、970r/min的他励直流发电机的电枢上共有123个元件，每元件为1匝，支路数2a＝2，如果额定运行时的磁通比空载电压为额定电压时的磁通多

5％，试求电机的额定电磁转矩。

3－9 一台四极、82kw、230伏、970r/min的并励直流发电机，在75度时电枢回路电阻，并励绕组每极有78.5匝，四极串励绕组总电阻，额定负载时，并励回路串入3.5欧的调节电阻，电刷压降为2伏，基本铁耗及机械损耗，附加损耗，试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。

3－10 已知上题的发电机在额定转速下的空载特性为：

 （A）

2.0 3.2 4.8 5.5 6.5 8.2 11.7

 （v）

100 150 200 220 244 260 280

若空载时产生额定电压，则励磁回路中应串入多大的调节电阻？

在额定转速下的临界电阻时多少？

3－11 试求上题的发电机在额定负载时用励磁磁势表示的电枢反应去磁作用每极有多少安匝，并用作图法求下列各项：

（1）发电机的电压变化率；

（2）如果电枢电流仍为额定负载时的数值，但端电压降为210伏，则励磁回路应串入多大的电阻？

3－12 设有一台他励发电机，，伏，，每极励磁绕组有850匝，励磁电流为2.5A，电枢回路总电阻包括电刷接触电阻为0.4欧，已知它在750r/min是的空载特性如下：

 （A）

0.4 1.0 1.6 2.0 2.5 2.6 3.0 3.6 4.4

 （v）

33 78 120 150 175 180 193.5

 206 225

试求：

（1）空载端电压；

（2）满载时电枢反应去磁安匝数；（3）过载25％时的端电压（设电枢反应正比于负载电流）。

3－13  设将上题直流发电机额定负载时的端电压调到240伏，若励磁电流不变而用调节转速的方法，其转速应增加到多少？

若转速不变，而用调节励磁电流的方法，励磁电流应增加到多少？

在此情况下，空载电压为多少？

3－14 一台并励发电机＝100kw，＝250伏，设并励的主磁极励磁绕组有1000匝，在额定转速下，空载时产生额定电压的励磁电流为7安，额定负载时则需9.4安才能达到同样的端电压。

今欲将该发电机改为平复励发电机（短复励）每极应加入多少匝串联绕组？

3－15  一台并励发电机在600r/min时空载电压为125伏，假如将转速提高到1200r/min，同时将励磁回路的电阻增加一倍，问电机的空载电压为多少？

3－36   一台并励直流发电机，，＝230伏，，2P＝4，单波绕组，电枢导体总数N＝444，额定励磁电流＝2.592A，空载额定电压时磁通韦，电刷安放在几何中线上，忽略交轴电刷反应的去磁作用。

试求额定负载时的电磁转矩及电磁功率。

3－39 一台并励直流发电机，，＝230伏，，电枢电路各绕组总电阻，伏，励磁绕组每极匝数匝，，励磁绕组电阻，当转速为1450r/m时测得电机的空载特性为：

 （A）

0.37 0.91 1.45 2.0 2.38 2.74 3.28

 （v）

44 104 160 210 240 258 275

求：

（1）欲使空载产生额定电压，励磁电路应串入多大电阻？

（2）电机的电压变化率

（3）在额定运行的情况下电枢反应的等效去磁安匝

3－41 一台复励发电机，，＝230伏，，

 A，P＝2，单波绕组，电枢电路各绕组总电阻，一对电刷压降伏，额定负载时的附加损耗＝60w，铁耗＝163.5w，机械损耗

 ＝266.3w，求额定负载时发电机的输入功率、电磁功率、电磁转矩及效率。

3－42 他励直流发电机，＝230伏，，2P＝4，他励绕组电压＝220伏，电枢和换向器绕组电阻之和，励磁绕组本身电阻，励磁绕组每极有640匝，额定负载时电枢反应等效去磁安匝，电机的铁耗和机械损耗分别为=1.062kw，＝1.444kw，附加损耗＝1％，在额定转速＝960r/m时的空载特性曲线如下：

 （A）

0.83 1.63 2.63 3.5 4.25 5.0 6.0 7.0 8.0 8.3

 （v）

50 100 150 180 200 215 232 241.5 245 247

求

（1）额定负载时电枢感应电势和电磁功率；

（2）发电机的额定励磁电流和电压变化率；

 （3）发电机的额定效率。

补：

3－1（章名涛直流发电机7～8）

直流发电机，＝115伏，，电枢电路各绕组总电阻，一对电刷压降伏，空载特性：

 （A）

5 10 15 20 25 30 35

 （v）

49 87 108 119.3 125.2 129.5 132.5

做出短路特性如下：

 （A）

0 6

 （A）

0 

试求：

（1）他励时使发电机运行在额定情况下，激磁电流多大？

如保持而去掉负载，电压上升到多少？

（2）并励时使发电机运行在额定情况下，保持不变，求空载电压；

 （3）如他励时空载电压为，则为多少？

保持不变，在时电压下降多少？

4－1 如何判断直流电机运行于发电机状态还是电动机状态？

它们的、n、E、U、的方向有何不同？

能量转换关系如何?

4－7 一台15kw，220伏的并励电动机，额定效率＝85.3％，电枢回路总电阻0.2欧，并励回路电阻欧，今欲使所电枢起动电流限制为额定电流的1.5倍，试求起动变阻器电阻应为多少？

其电流容量为多少？

若起动时不接启动器则起动电流为额定电流的多少倍？

4－8 一台并励电动机，，＝110伏，，，

 ＝138欧，欧，额定负载时突然在电枢电路中串入0.5欧的电阻，当不计电枢电路中的电感并略去电枢反应的影响时，试计算瞬间的：

（1）电枢反电势；

（2）电枢电流；（3）电磁转矩；（4）当总制动转矩不变时，试求达到稳定状态的转速。

4－9 上题电动机，在总制动转矩不变的情况下，突然将磁通减少15％或电源电压降为80伏，试求与上题相同的四项（设磁路不饱和）。

4－11 并励电动机铭牌如下：

，＝440伏，，，

 安，已知电枢电阻为0.078欧，试求：

（均忽略电枢反应的影响）

（1） 电动机的额定输入转矩；

（2） 在额定电流时的电磁转矩；

（3） 电机的空载转速；

（4） 在总制动转矩不变的情况下当电枢回路串入0.1欧电阻后的稳定转速。

4－12 一台并励电动机，，＝110伏，，，欧，（包括电刷接触电阻），安。

若总制动转矩不变，在电枢电路中串入一电阻使转速降为450r/min，求串入电阻的数值、输入功率和效率。

（假设）

4－13 一台四极并励电动机，，＝220伏，电枢电路各绕组总电阻，伏，并励绕组每极匝数匝/极，电阻，当转速为1800r/m时测得电机的空载特性为：

 （A）

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

 （v）

75 110 140 168 188 204 218 231 240

 额定负载时，电枢电流为76安，电枢反应去磁安匝用并励绕组电流表示为0.1安。

求：

（1）额定转速；

（2）若在每个主极上增设3.5匝的串励绕组（积复励，差复励），电枢回路的总电阻变为,试求此时的额定负载下的转速。

4－14 两台完全相同的直流并励电机，机械上用同一轴联在一起，并联于230伏的电网上运行，轴上不带负载。

在1000r/m时空载特性为

 （A）

1.3 1.4

 （v）

186.7 195.9

现在电机甲的励磁电流为1.4安，电机乙的为1.3安，转速为1200r/m，电枢回路总电阻（包括嗲刷接触电阻）均为0.1欧，若忽略电枢反应影响，试问：

（1）那一台是发电机？

那一台是电动机？

（2）总的机械损耗和铁耗是多少？

（3）只改变励磁电流能否改变两电机的运行状态（保持转速不变）？

（4）是否可以在1200r/m时两台电机都从电网吸收功率或向电网送去功率？

4－15 已知一直流电机接在220伏电网上运行，电机为单波绕组，2P＝4，N＝370，n＝1500r/m，韦，电枢回路总电阻（包括电刷接触电阻）欧，

 ，，试问：

（1）此直流电机是发电机还是电动机？

（2）电磁转矩、输入功率、效率各位多少？

4－42 一台并励直流发电机有下列数据：

＝19kw，＝115伏，，励磁绕组电流安，满载效率，电枢绕组电阻欧，电刷压降2伏。

若将发电机作电动机运行，试求：

（1）在端电压伏和额定功率kw时电动机的转速（电动机，不计电枢反应的影响）

（2）电动机以满载到空载运行时转速的变化（认为）

4－46 一并励直流电动机在某负载转矩时转速为1000r/m，电枢电流为40安，电枢电阻为欧，一对电刷接触压降2伏，电网电压110伏。

求负载转矩增大到4倍时电枢电流及转速（忽略电枢反应影响）？

4－47 一台磁路不饱和的并励电动机，电刷放在几何中性线上，接到220伏恒压上运行，励磁电路电阻为＝110欧，电枢电路总电阻（包括电刷接触电阻）为欧，总输入电路52安，总制动转矩（包括空载转矩）为100N•m，求此时电动机的转速。

若总制动转矩增加一倍，励磁电路电阻不变，试问电枢电流和转速应为多少？

4－48 Havingaseriesexcitedmotor,voltagerating =110v,CurrentRating ,Speedrating ,Thetotalresistanceoftheeverywindinginthecircuitofarmature ,Voltagedropwithcontactinpaircarbonbrushesis2v.WemeasuretheNo-loadcharacteristicswhilen=3000r/mifthemotorischangedintotheseparatelyexcitation.

 （A）

5 10 15 20 30 35

 （v）

46.5 72 85 95 106 109

Omitted thearmaturereaction,try:

（1）thespeedonahalf-load;

（2）thespeedonone-fourthload.

4－57 串励电动机有下列数据，＝220伏，安，r/m，电枢电路总电阻欧，一对电刷接触压降2伏。

若制动转矩保持为额定值，外施电压减到150伏，求此时电枢电流及转速？

（假设电机不饱和）

4－58上题电动机在额定电压下运行，当＝30安时，试分以下两种情况求电机的转速及转矩：

（1）电机磁路不饱和；

（2）电机有下列磁化曲线数据，从中说明饱和对转速及转矩的影响。

4－61 发电机－电动机机组的数据如下：

        发电机（他励）：

 ＝230伏，r/m

 安，欧（包括电刷接触电阻），励磁绕组匝数匝，励磁电阻欧，空载特性：

 （安匝）

1000 2000 3000 4000 5000

 （v）

50 100 150 185 210

电动机（他励）：

，＝220伏，安，r/m，

 欧（包括电刷接触电阻）。

当时，电动机的转速是300r/m，求此时发电机的励磁电压。

4－63 一台17kw，110伏，185安，1000r/m的并励电动机。

额定励磁电流安，电枢电路总电阻（包括电刷接触电阻）欧，运行在额定工况。

采用能耗制动方式停车，在它的电枢电路里串入1.5欧的电阻。

试求制动初瞬的电枢电流和减转矩。

4－64 一台并励电动机＝10kw，伏，r/m，，安，欧，试求：

在额定电枢电流下，从下列制动方式制动时，电枢电路内所需串联的电阻值，电枢电路内的损耗以及电磁制动转矩。

（1） 反接制动，n＝200r/m；

（2）反馈制动，n＝200r/m；（3）能耗制动，n＝200r/m；

4－66 某一架起重机需以0.1m/s的速度吊起一个G＝1.5T的重物。

拖动电动机的额定数据为：

＝11kw，伏，r/m， A，电枢电路总电阻欧（包括接触电阻）。

起重机绞车经过两级齿轮传动，总速比k＝25，重量是挂在一个单辘轳上的，绞车的辘轳的效率为0.8，绞车辘轳的直径d＝0.35m，电动机的自然机械特性为：

1216 889.2 760 684

M（kg•m） 5.2 9.1 13 18.2

 （A）

11.6 20.3 29 40.6

求在电枢电阻内应串入的电阻值。

4－67 某并励电动机，＝22kw，伏，r/m，，安，欧，一对电枢接触压降2伏，求下列各种损耗：

（1） 电枢绕组铜耗和电刷接触损耗；

（2） 励磁损耗； （3）铁耗和机械损耗。

（假定附加损耗为1％输入功率）

4－68  一台220伏，72.1安，750r/m的并励直流电动机，满载励磁电流为2.085安，空载时电动机电枢电流为2.12安，欧，一对电枢接触压降2伏，满负载时增加的附加损耗w，求电动机的额定效率

补4－1  一台220伏并励电动机＝0.25欧，空载电枢电流，空载转速。

求串入电枢电阻后使n＝600r/m，电流＝30A时电机的效率以及上消耗的功率。

5－16 一台直流电动机，8.1kw，伏，，2P＝4，2a＝2，电枢总导体数N＝310根，元件匝数，换向极气隙，每一换向极绕组115T。

实验表明，欲使额定负载时换向良好，须将换向极绕组中的电流增加到22A（即用另外一电源给换向极绕组馈电3A），试问：

（1） 换向极绕组的匝数应如何调整才能使电流额定运行使换向良好？

（2） 若换向极的匝数保持不变，换向极的气隙应如何调整（设调整前后气隙系数不变）？

解答：

答案

第一部分

1－1 答：

直流由于换向器的作用，使电刷短接的元件始终切割相同磁极，感应电势在电刷两端不变，故直流机能发出直流电。

  如果没有换向器，直流机不能发出直流电，而只能发出交流电。

1－2 答：

（1）电刷两端的是交流电压：

（2）电刷两端的是直流电压。

1－6            解：

对于直流电动机，

故该电机的额定电流  

1－7            解：

               故该电机的额定电流  

讨论：

此处为什么？

1－12          解：

此电机的额定输入功率

额定电流

2－1         答：

要通过空气隙与主极和电枢绕组交链的磁通，就是主极磁通。

 只与激磁绕组交链而不通过气隙与电枢绕组交链的磁通称为漏磁通。

  漏磁通与电机磁极结构、激磁绕组、气隙等有关。

2－2    答：

－计算极弧长度，是磁极下磁密平均值时占极下的距离；

 －电枢计算长度，考虑径向通沟及边缘效应时，电枢轴向的等效长度；

 －主极漏磁系数，表明电机中每个极主磁通与漏磁通关系的系数（漏磁大小的系数）；

 －气隙系数，在考虑电机齿槽影响时，等效的气隙增长系数；

 －电机饱和系数，在空载额定状况下对应磁通所需磁势与此时气隙磁势之比，表明电机饱和程度；

 －计算极弧系数，计算极弧长度与极弧长度之比。

2－3 答：

当随着H增大而减小，即磁阻增大的现象叫做饱和现象。

  电机磁路中由于有非线性铁磁材料，所以会出现饱和现象。

  由于饱和现象的存在，使电机设计时对H和B的值不能取得过高，材料利用率受到限制，激磁电流需要增大。

2－4 解：

气隙磁势

＝3352.95（AC）

          由和查磁化曲线得出，

由和查钢板和铸钢磁化曲线得，

故每对极所需的励磁磁势

 2 +2 + +

   ＝3352.95++++

 ＝4896.63（AC/ap）

饱和系数＝

2－6 答：

（1）对于四级单迭绕组直流电机，如果取出相邻的两组电刷、，用另外剩下的两组电刷仍然可以运行，仅因、去掉之后使 ， 间元件产生的感应电势相互抵消，但端电压仍是原来一条支路的端电压保持不变。

并联之路数由原来的4变为了2，能供给的负载为原来的50％。

（2）如果有一元件断线，使原来并联支路数由4变成3，电刷间电压不变，负载能力变为原来的75％。

（3）若只用相对两组电刷不能运行，因为如只用 运行时， 感应电势与 感应电势相抵消，使端电压为零，不能发电。

（4）若有一极失磁，如图所示，如假定失磁，则产生 的磁势比产生 的磁势大，故每极下磁通为 +>＝+＝＝+>＝+。

由于磁通不等，故在每极下导体中感应电势也不等，这样单迭绕组中使每条支路（并联）产生的总感应电势不等，形成环流，由于电机绕组电阻很小，环流将很大，使电机过热。

2－8 解：

（1）＝

         ＝  ＝1          ＝1-5＝-4    a＝2

（2）＝＝5         ＝ ＝1   

        ＝1-5＝-4          a＝2

（3）  ＝    a＝1 

        ＝ ＝      ＝9－5＝4

（4）＝    a＝1

 ＝ ＝        ＝－ ＝5

展开图略。

 2－9解：

电机的总导体数N＝10Z＝350根

   根据直流电机感应电势系数＝11.67

  由得每极磁通＝0.0136（）

故需每极磁通为0.0136韦。

2－10 解：

整个直流机的总导体数N＝2  S＝126根

  根据直流电机感应电势系数＝4.2

 故正、负电刷间的感应电势

                           ＝115伏

2－11 解：

由得电磁感应系数＝95.833

（1） 若为单迭绕组时，2a＝2P＝8，由得

         故单迭绕组时的电势绕组导体数N＝＝57