直流电机习题剖析

计算题

例题1、 一台并励直流发电机

PN=16kW, UN=230V,IN=69.6A,nN=150,额定效率

=1600r/min,电枢回路电阻

Ra=0.128,励磁回路电阻RfN=85.5%.试求额定工作状态下的励磁电流、

电枢电流、电枢电动势、电枢铜耗、输入功率、电磁功率。

解

IfNUN230===1.53A IaN=IN+IfNRf150Ra=230+71.130.128=239.1V

=69.6+1.53=71.13A

EaN=UN+IaN

2Ipcua=aNRa=71.1320.128=647.6W

EaNIaN=239.171.13=17kW

输出功率p1N=

1616N=85.5%85.5%=18.7kW

UN=220V, IN=40.6A,

PN例题2、并励直流电动机PN=7.5kW,

nN=3000r/min,Ra=0.213.额定励磁电流

IfN=0.683A,不计附加损耗，求电机工作在额定状态下的电枢电流、额定效率、输出转矩、电枢铜耗、励

磁铜耗、空载损耗、电磁功率、电磁转矩及空载转矩。

解：

Ia=IN-IfN=40.6-0.683=40A

UNIN=22040.6=8932W

pN7500100%=100%=84% p18932P1=

N=

T2=9550

pNnN=95507.5=24N·m

3000pcua=Ia2Ra=4020.213=341W

UN220Rf322

IfN0.683pcufIfN2•Rf=UN•IfN2200.683=150W

p0P1PNpcuapcuf89327500341150941PMp1pcuapcuf89323411508441W

T=9550

pMnN8.441=9550

3000=27 N·m

T0TT2=27-24=3 N·m

例3，一台他励直流电动机，铭牌数据为

PN60kW，UN220V，IN305A，

nN1000r/min，试求：（1）固有机械特性并画在坐标纸上。（2）T0.75TN时的转速。

（3）转速

n1100r/min时的电枢电流。

，

解：（1）

EaUNINRa1UNINPN103122030560103Ra0.38， 222IN3052Ea2203050.038，

Ea2203050.038Ce0.208，

nN1000n0UN2201058r/min，

Ce0.208TN9.55CeIN9.550.208305606N•m。

根据（1058，0）和（1000，606）两点可画出机械特性。 （2）当

T0.75TN时的转速：

（3）当

n1100r/min时的Ia：

UNEa2200.2081100Ia232A。

Ra0.038可见当

n1100r/minn01058r/min时电动机运行在回

0.5RN时的人为

馈制动状态。

例题,4、电动机的数据同上题。试计算并画出下列机械特性：（1）电枢回路总电阻为

特性。（2）电枢回路总电阻为

2RN的人为机械特性。（3）电源电压为0.5UN，电枢回路不串入电阻

UN,电枢不串入电阻，0.5N时的人为机械特性。

时的人为机械特性。（4）电源电压为

1UNINPN103R0.038，解：已知a22INUNINRaCeN0.208，

nNTN9.55CeNIN606N•m，

UN220RN0.721，

I305NnUNC22001058r/min。

eN0.208（1） 电枢回路总电阻为

0.5RN时：

n10580.50.7219.550.20826061058528.7529.3r/minn10580.873T，

根据（1058，0）和（529.3，606）两点可画出曲线1。

（2） 电枢回路总电阻为

2RN时：

n105820.7219.550.2082606105821151057r/minn10580.761T，

根据（1058，0）和（-1057，606）两点可画出曲线2。 （3） 电源电压为

0.5UN，Rc0时：

n0.510580.0380.20830552956473r/minn5290.092T，

根据（529，0）和（473，606）两点可画出曲线3。 （4）

0.5N，UUN，Rc0时：

nUN2200'0.5C2115r/min，

eN0.50.208n21150.368T，

，

，

，

根据（2115，0）和（2004，606/2）两点可画出曲线

例题4

Z271型他励直流电动机，PN7.5kW，

IN85.2A，，

nN750r/min，Ra0.129，采用电枢串电阻分三级起动，最大起动电流为2IN试计算各级起动电阻值。 解：

I12IN285.2170.4A，

2UNINPN103211085.27.5103Ra0.172， 223IN85.23Rst3I2UN1100.646，3Rst330.6461.71，

I1170.4Ra0.129I1170.499.6A1.17IN，满足要求。

1.71Rst1Ra1.710.1290.226，

Rst22Ra1.7120.1290.377，

Rst30.646，

rst1Rst1Ra0.2260.1290.097，

rst2Rst2Rst10.3770.2260.151，

rst3Rst3Rst20.6460.3770.269。

例题

5 他励直流电动机

PN29kW，

UN440V，

IN76A，

nN1000r/min，Ra0.376，采用降低电源电压及弱磁调速，要求最低理想空载转

速

n0min250r/min，最高理想空载转速

n0max1500r/min，试求：（1）

TTN时的最低转速及此时的静差率。（2）拖动恒功率负载P（3）调速范围。 2PN时的最高转速。

解：采用降低电源电压调速时对应于基速以下，基速以上采用弱磁调速。

（1）

nNn0nN，

UNINRa440760.376CeN0.411，

nN1000UN440n01070.6r/min，

CeN0.411nN1070.6100070.6r/min，

nminn0minnN25070.6179.4r/min，

（2）拖动恒功率负载

nN70.628.24%。

n0min250P2PN时应采用弱磁调速。

n0max1500r/min，n01070.6r/min，

UN/n0maxn01070.6CeCeNCeN0.4110.293，

UN/n0n0max1500Ce0.713CeN，PNTNNT，

nmaxnN10001402.5r/min。

0.7130.713（3）调速范围应将两种方法合并考虑。

nmax1402.5D7.82。

nmin179.4

例题6一台他励直流电动机

PN3kW，

UN110V，

IN35.2A，

nN750r/min，Ra0.35，电动机原工作在额定电动状态下，已知最大允许电枢电流

为

Iamax2IN，

试求：（1）采用能耗制动停车，电枢中应串入多大电阻？（2）采用电压反接制动停车，电枢中应串入多大电阻？（3）两种制动方法在制动到

n0时，电磁转矩各是多大？（4）要使电动机以

500r/min的转速下放位能负载，TTN，采用能耗制动运行时，电枢应串入多大电阻？

UNINRa11035.20.35CN0.13，

解：（1）enN750EaCeNnN0.1375097.5VRcmin（2）反接制动时：

，

EaIamax97.5Ra0.351.035

235.2RcminUNEa11097.5Ra0.352.597

Iamax235.2（3）采用能耗制动方法在制动到

n0时，电磁转矩T0。

n0时：

采用电压反接制动方法在制动到

UN9.55Ce1109.550.13T46.3N•m（4）

RaRcmin2.5970.35当

n500r/min时

CeNn0.13500RcRa0.351.5

IN35.2一、填空题

1、直流电机的励磁方式有(他励 )、( 并励 )、( 串励 )和( 复励 )四种形式。2、直流发电机的额定功率是指(线端输出的电功率 )。3、直流电机电枢导体中的电势和电流是(交流 )性质的。4、单叠绕组的支路数与电机的极数( 相等 )。5、单波绕组的支路数是( 2 )。

6、直流电机电枢绕组的感应电势与电机的转速成(正比 )。

7、他励直流发电机，当转速升高20%时，电势(增加20% )；并励直流发电机当转速升高20%时，电势(大

于20% )。

8、直流电机的电磁转矩与电枢电流成( 正比 )。

9、并励直流发电机正转时(能 )自励，反转时(不能 )自励。10、他励直流发电机比并励直流发电机的电压变化率(小 )。11、直流电动机(不能 )直接起动。

12、直流电动机一般采用(在电枢回路中串电阻 )和(降压 )的方法，起动电流限制为额定电流的( 1.5～2.0 )。

13、在电枢回路中串电阻调速，理想空载转速(不变 )，特性的(曲线斜率 )增大。 14、直流电动机降压调速，理想空载转速(变小 )，特性的(曲线斜率 )不变。 15、直流电动机弱磁调速，理想空载转速(变大)，特性的( 曲线斜率 )变软。

16、当直流电机带恒转矩负载时，若为他励电动机，当电枢电压下降时，其转速(下降变 )。

17、串励直流电动机不能在(空载或轻载 )状态下运行。

18、运行中的并励直流电动机，其(励磁回路 )不能突然短路或断开。

二、判断题

1、×直流电机电枢元件中的电势和电流都是直流的。 2、√直流电机的换向极主要是改善电机的换向。

3、√直流电机的电枢绕组是电机进行机电能量转换的主要部件。

4、√直流电机的电枢绕组是一个闭合的绕组。

5、√单叠绕组形成的支路数比同极数的单波绕组形成的支路数多。

6、√直流发电机的转速愈高，它的端电压也愈高。

7、×并励发电机没有剩磁也可以建立电压。

8、√若直流电机运行在发电机状态，则感应电势大于其端电压。

9、√一台直流电机可以运行在发电机状态，也可以运行在电动机状态。 10、×直流电机的电磁转矩与电枢电流成正比，与每极合成磁通成反比。

11、×直流电动机可以直接起动。

12、√在电枢绕组中串接的电阻愈大，起动电流就愈小。

13、×起动时的电磁转矩可以小于负载转矩。 14、√直流电动机降压调速适用于恒转矩负载。

15、×直流电动机在负载运行时，可以将励磁回路断开。

16、×串励直流电动机可以空载运行。

17、×直流电动机调节励磁回路中的电阻值，电动机的转速将升高。

三、选择题

1、直流电机的电枢绕组的电势是( A )。 A.交流电势 B.直流电势 C.励磁电势 D.换向电势

2、直流电动机额定值之间的关系表达式为( D )。

A.PN＝UNIN B. PN＝3 UNI

N

C. PN＝

3 UN

IN

ηN

D. PN

＝UNIN

η

N

3、在用万用表的欧姆档判断直流电机的绕组出线端时，其电阻值为( D )。

，电枢电流(不 )A.串励绕组大于电枢绕组B.串励绕组大于励磁绕组C.励磁绕组小于电枢绕组D.励磁绕组大于电枢绕组

4、一台直流发电机，额定功率22kW，额定电压230V，额定电流是( B )A。 A.100 B.95.6 C.94.6 D.2005、单叠绕组的电刷数目应( A )主磁极的数目。

A.等于 B.小于 C.大于 D.A和B

6、一台直流电机2p＝8，绕成单波绕组形式，它的支路对数是( C )。A.4 B.3 C.2 D.17、一台并励直流发电机，若转速升高20%，则电势( C )。A.不变 B.升高20%

C.升高大于20% D.升高小于20%

8、并励直流发电机正转时不能自励，反转可以自励，是因为( C )。 A.电机的剩磁太弱

B.励磁回路中的总电阻太大D.电机的转速过低

9、直流电动机直接起动时的起动电流是额定电流的( C )倍。A.4～7 B.1～2C.10～20 D.20～30A.电动机电枢电流不变，转速下降B.电动机电枢电流不变，转速升高C.电动机电枢电流减小，转速下降D.电动机电枢电流减小，转速升高

C.励磁绕组与电枢绕组的接法及电机的转向配合不当

10、并励直流电动机带恒转矩负载，当在电枢回路中串接电阻时，其( A )。

11、串励直流电动机空载转速( C )，( )空载或轻载运行。A.低 允许 B.低 不允许C.很高 不允许 D.很高 允许12、复励电动机由于有串励绕组，电机( B )。 A.不能空载或轻载运行 B.可以空载运行

C.可以直接起动 D.可以超过额定值运行A.理想空载转速不变，特性曲线变软B.理想空载转速变化，特性曲线变软

131、他励直流电动机改变电枢电压调速时，其特点是( C )。

C.理想空载转速变化，特性曲线斜率不变D.理想空载转速不变，特性曲线斜率不变四、问答题

1、直流电机铭牌上的额定功率是输出功率还是输入功率?对发电机和电动机各有什么不同?

答：直流电机铭牌上的额定功率是指输出功率。对发电机是指输出的电功率，而对电动机是指轴上输出的机械功率。

2、为什么他励直流发电机的外特性是一条下垂的特性?

答：他励直流发电机的外特性U＝f(I)是一条下垂的特性，原因有两个，一是由于电枢回路电阻压降IaRa的影响使负载电流增大时端电压U下降；二是由于电枢反应的去磁作用，使气隙磁通减小，从而减小了电枢电势Ea。

3、直流电动机为什么不允许直接起动?

答：直流电动机电枢回路中电阻Ra很小。当电动机全压起动时，起动电流IQ＝U/Ra，可达到额定电流的10～

20倍，就会造成电动机损坏。

4、直流电动机调速有哪几种方法?

答：直流电动机的调速方法有三种：

(1)在电枢回路中串电阻；

(2)改变电枢端电压；

(3)改变所串的励磁回路的电阻值。

5、写出下列情况下系统的运动方程式，并说明系统运行于加速、减速还是匀速状态？（图中假设T为拖动转距，TZ为制动转距）。

T TZ T TZ T TZ T TZ

a) T>TZ b) Tz>T c) T=TZ d) T=TZ

答．a) T-Tz=(GD2/375)dn/dt 加速 b) T+Tz=(GD2/375)dn/dt 加速

c) -T-Tz=(GD2/375)dn/dt 减速 d) T-Tz=(GD2/375)dn/dt 匀速