1、第七章 直流电机一、填空（每空 1 分）1. 直流电机的电枢绕组的元件中的电动势和电流是 。答：交流的。2. 一台四极直流发电机采用单叠绕组，若取下一支或相邻的两支电刷，其电流和功率 ，而电刷电压 。答：减小，不变。3. 一台并励直流电动机，如果电源电压和励磁电流 不变，当加上一恒定转矩的负载后，fI发现电枢电流超过额定值，有人试在电枢回路中接一电阻来限制电流，此方法 。串入电阻后，电动机的输入功率 将 ，电枢电流 ，转速 n 将 1PaI，电动机的效率 将 。答：不行，不变，不变，下降，下降。4. 一台并励直流电动机拖动恒定的负载转矩，做额定运行时，如果将电源电压降低了20，则稳定后电机的电
2、流为 倍的额定电流（假设磁路不饱和） 。答：1.25 倍。5. 并励直流电动机，当电源反接时，其中 Ia 的方向 ，转速方向 。答：反向，不变。6. 直流发电机的电磁转矩是 转矩，直流电动机的电磁转矩是 转矩。答：制动，驱动。7. 一台串励直流电动机与一台并励直流电动机，都在满载下运行，它们的额定功率和额定电流都相等，若它们的负载转矩同样增加 0.5，则可知： 电动机转速下降得多，而 电动机的电流增加得多。答：串励，并励。8. 电枢反应对并励电动机转速特性和转矩特性有一定的影响，当电枢电流 Ia 增加时，转速n 将 ，转矩 Te 将 。答：下降，增加。9. 直流电动机电刷放置的原则是： 。答：
3、空载时正、负电刷之间获得最大的电动势，这时被电刷短路的元件的电动势为零。10. 直流电动机调速时，在励磁回路中增加调节电阻，可使转速 ，而在电枢回路中增加调节电阻，可使转速 。答：升高，降低。11. 电磁功率与输入功率之差，对于直流发电机包括 损耗；对于直流电动机包括 损耗。答：空载损耗功率，绕组铜损耗。12. 串励直流电动机在负载较小时， ；当负载增加时，T e ， aI aI；n 随着负载增加下降程度比并励电动机要 。答：小，增加，增加，严重。13. 一台 P 对磁极的直流发电机采用单迭绕组，其电枢电阻为 ,电枢电流为 ,可知此单迭araI绕组有 条并联支路，其每条支路电阻为 ；若为单波绕
4、组其每条支路电阻为，电枢电阻为 。答： ,2aprar2,14. 并励直流电动机改变转向的方法有 ， 。答：将电枢绕组的两个接线端对调，将励磁绕组的两个接线端对调，但二者不能同时对调。15. 串励直流电动机在电源反接时，电枢电流方向 ，磁通方向 ，转速 n 的方向 。答：反向，反向，不变。16. 当保持并励直流电动机的负载转矩不变，在电枢回路中串入电阻后，则电机的转速将 。答：下降。17. 并励直流发电机的励磁回路电阻和转速同时增大一倍，则其空载电压 。答：不变。18. 直流电机单叠绕组的并联支路对数为 ，单波绕组的并联支路对数 答：2p,2。19. 直流电机若想实现机电能量转换，靠 电枢磁势
5、的作用。答：交轴。20. 直流发电机，电刷顺电枢旋转方向移动一角度，直轴电枢反应是 ；若为电动机，则直轴电枢反应是 。答：去磁的，增磁的。二、选择填空（每题 1 分）1. 一台串励直流电动机，若电刷顺转向偏离几何中性线一个角度，设电机的电枢电流保持不变，此时电动机转速 。A：降低， B：保持不变，C：升高。答：C2. 一台直流发电机，由额定运行状态转速下降为原来的 30，而励磁电流及电枢电流不变，则 。A：E a 下降 30 ，B：T 下降 30，C：E a 和 T 都下降 30，D：端电压下降 30。答：A3. 一台并励直流发电机希望改变电枢两端正负极性，采用的方法是 。：改变原动机的转向，
6、：改变励磁绕组的接法，：既改变原动机的转向又改变励磁绕组的接法。答：A4. 把直流发电机的转速升高，他励方式运行空载电压为 ，并励方式空载电压为01U,则 。02U： = ，102： 。01U2答：B5. 一直流电动机拖动一台他励直流发电机，当电动机的外电压，励磁电流不变时，增加发电机的负载，则电动机的电枢电流 和转速 n 将 。aIA： 增大，n 降低，aIB： 减少，n 升高，C： 减少，n 降低。aI答：A6. 一台并励直流电动机，在保持转矩不变时，如果电源电压 U 降为 0.5 ,忽略电枢反应N和磁路饱和的影响，此时电机的转速 ：A：不变， B：转速降低到原来转速的 0.5 倍，C：转
7、速下降， D：无法判定。 答：C7. 在直流电机中，公式 和 中 指的是 ：nCEeaaTIA：每极合成磁通 ， B：所有磁极的总磁通，C：主磁通每极磁通 ， D：以上都不是 。 答：A8. 直流电动机在串电阻调速过程中，若负载转矩保持不变，则 保持不变A：输入功率 ， B：输出功率，C：电磁功率 ， D：电机的效率。 答：A9. 起动直流电动机时，磁路回路应 电源。A；与电枢回路同时接入，B：比电枢回路先接入，C：比电枢回路后接入。答：B10. 一台并励直流电动机将单叠绕组改接为单波绕组，保持其支路电流不变，电磁转矩将 。A：变大， B：不变， C：变小。答：C11. 一台串励直流电动机运行
8、时励磁绕组突然断开，则 A：电机转速升到危险的高速，B：保险丝熔断C：上面情况都不会发生。答：C12. 直流电动机的电刷逆转向移动一个小角度，电枢反应性质为 。A：去磁与交磁 B：增磁与交磁 C：纯去磁 D：纯增磁答：A13. 一台他励直流发电机，额定电压为 200 伏，六极，额定支路电流为 100 安培，当电枢为单叠绕组时，其额定功率为 ；当电枢为单波绕组时，其额定功率为 ；A：20W B：40KW C：80KW D：120KW 答：D，B14. y = yc = 为单叠绕组 y = yc = 为单波绕组。A：Q U/2P B：1 C：2 D：y c=k-1 E：（K+1）/2P答：B，E1
9、5. 并励直流电动机磁通增加 10，当负载力矩不变时（T 2 不变） ，不计饱和与电枢反应的影响，电机稳定后，下列量变化为：Te ,n ,Ia ,P 2 .A：增加 B：减小 C：基本不变答：C，B ，B，B16. 一台他励直流发电机，额定电压 220V，6 极，额定支路电流为 100A，当电枢为单叠绕组时，其额定功率 ；当电枢绕组为单波绕组时，其额定功率为 。A：22KW B：88KWC：132KW D：44KW答：C，D17. 在直流电机中，右行单叠绕组的合成节距 = 。cyA： B： C：1 D：2pQu2pQu2答：C18. 直流发电机的电刷逆转向移动一个小角度，电枢反应性质为 。A：
10、去磁与交磁 B：增磁与交磁 C：去磁答：B19. 并励直流电动机在运行时励磁绕组断开了，电机将 。A：飞车 B：停转 C：可能飞车，也可能停转答：C20. 若并励直流发电机转速上升 20，则空载时发电机的端电压 U0 将 。A：升高 20 B：升高大于 20 C：升高小于 20 D：不变答：B21. 直流电动机的额定功率指 。A,转轴上吸收的机械功率； B,转轴上输出的机械功率C,电枢端口吸收的电功率 D,电枢端口输出的电功率。答：B22. 欲使电动机能顺利起动达到额定转速，要求 电磁转矩大于负载转矩。A：平均； B：瞬时 ； C：额定答：A23. 负载转矩不变时，在直流电动机的励磁回路串入电
11、阻，稳定后，电枢电流将 ，转速将 。A,上升，下降 B,不变，上升 C,上升，上升答：A三、判断（每题 1 分）1. 并励直流发电机转速上升 0.2 倍，则空载时发电机端电压上升 0.2 倍。 （ ）答：错2. 直流电机的电枢绕组并联支路数等于极数即 2 =2p。 （ ）a答：错3. 直流电机主磁通既链着电枢绕组又链着励磁绕组，因此这两个绕组中都存在着感应电势。（ ）答：错4. 他励直流电动机在固有特性上弱磁调速，只要负载不变，电动机转速升高。 （ ）答：对5. 直流电机的电枢绕组至少有两条并联支路。 （ ）答：对6. 电磁转矩和负载转矩的大小相等，则直流电机稳定运行。 （ ）答：错7. 他励
12、直流电动机降低电源电压调速与减小磁通调速都可以做到无级调速。 （ ）答：对8. 并励直流发电机稳态运行时短路电流很大。 （ ）答：错9. 直流发电机中的电刷间感应电势和导体中的感应电势均为直流电势。 （ ）答：错10. 起动直流电动机时，励磁回路应与电枢回路同时接入电源。 （ ）答：错11. 直流电动机的额定功率指转轴上吸收的机械功率。 （ ）答：错12. 直流电机无电刷一样可以工作。 （ ）答：错13. 直流电机的转子转向不可改变。 （ ）答：错14. 同一台直流电机既可作发电机运行，由可作电动机运行。 （ ）答：对15. 并励直流电电机不可轻载运行。 （ ）答：错四、简答（每题 3 分）1
13、. 在直流电机中换向器-电刷的作用是什么？答 在直流电机中，电枢电路是旋转的，经换向器-电刷作用转换成静止电路，即构成每条支路的元件在不停地变换，但每个支路内的元件数及其所在位置不变，因而支路电动势为直流，支路电流产生的磁动势在空间的位置不动。2. 直流电枢绕组元件内的电动势和电流是直流还是交流？若是交流，那么为什么计算稳态电动势时不考虑元件的电感？答 直流电枢绕组元件内的电动势和电流是交流的。直流电机电枢绕组是旋转的，经换向器-电刷的作用，变换成为静止电路，两电刷间的电路在空间位置是不变的，因而电刷电动势是直流的，所通过的电流也是直流的，电感不起作用。3. 何谓电机饱和现象？饱和程度高低对电
14、机有何影响？答 电机的磁路由铁心部分和空气隙部分组成，当铁心的磁通密度达到一定程度后，铁心部分的磁压降开始不能忽略，此时随着励磁磁动势的增加，主磁通的增渐渐变慢，电机进入饱和状态，即电机磁化曲线开始变弯曲。电机的饱和程度用饱和系数来表示，饱和系数的大小与电机的额定工作点在磁化曲线可以分为三段，如图 2-1 所示，a 点以下为不饱和段， 段为饱ab和段，b 点以上为高饱和段。将电机额定工作点选在不饱和段有两个缺点：材料利用不充分；磁场容易受到励磁电流的干扰而不易稳定。额定工作点选在过饱和段，有三个缺点：励磁功率大增；磁场调节困难；对电枢反应敏感。一般将额定工作点设计在 段的中间，即ab所谓的“膝
15、点”附近，这样选择的好处有：材料利用较充分；可调性较好；稳定性较好。图 2-14. 直流电机电枢绕组型式由什么决定？答 直流电机绕组型式由绕组和合成节距 决定。 为叠式绕组； 为y1pKy/1波绕组，其中 为换向器片数， 为极对数。Kp5. 直流电机电枢绕组为什么必须是闭合的？答 因为直流电枢绕组不是由固定点与外电路连接的，而是经换向器-电刷与外电路想连接的，它的各支路构成元件在不停地变化。为使各支路电动势和电流稳定不变，电枢绕组正常、安全地运行，此种绕组必须是闭合的。6. 直流电机电刷放置原则是什么？答 在确定直流电机电刷的安放原则上就考虑：（1）应使电机正、负电刷间的电动势最大：（2）应使
16、被短路元件的电动势最小，以利于换向。两者有一定的统一性，一般以空载状态为出发点考虑电刷的安放。因此，电刷的合理位置是在换向器的几何中性线上。无论叠绕组还是波绕组，元件端接线一般总是对称的，换向器的几何中性线与主极轴线重合，此时电刷的合理位置是在主极轴线下的换向片上。7. 一台四极直流电动机，试分析下列情况下有无电磁转矩：（1）有两个极的励磁绕组的极性接反，使主极变为 N、N 、S 、S，如图 2-2（a）所示；（2）主极极性和（1）相同，但将电刷 B、D 拿去，在电刷 A、C 两端加直流电压，如图2-2（b）所示。答 （1）在四极电机中， A、C 电刷的极性相同，如同为正，则 B、D 电刷同为
17、负极性。由于电刷是电枢绕组电流的分界线，在电刷 C、D 之间的 N 极下的电枢导体电流的方向与电刷 D、A 之间的 N 极下的电枢导体电流的方向是相反的，因此电刷 C、A 之间在 N 极下电枢导体所产生的总的电磁转矩为零。同理，在电刷 A、C 之间在 S 极下的电枢导体所产生的部电磁转矩亦为零，故此时无电磁转矩。（2）此时对于电枢绕组的上层边而言，在电刷 C、A 之间，在 N 极下的上层边的电流方向是相同，因此，其电磁转矩的方向是一致的；在电刷 A、C 之间，在 S 极下的上层边的电磁转矩方向也是一致的，并与前者相同，故全部上层边所产生的电磁转矩为 N 极下（或 S 极下）上层边所产生的电磁转
18、矩的两倍。但对电枢绕组的下层边而言，在电刷 C、A 之间，无论在 N 极下的下层边或在 S 极下的下层边均有两种不同的电流方向，而且导体数各占一半（假设原四极电机为整距绕组即 ） ，故每极下的下层边所产生的电磁转矩刚好抵消为零，如1y图 2-2（b）所示。实际上，这时相当于一个短了半个极矩的短距绕组的两极电机，其所产生的总电磁转矩，只有原来整距绕组四极电机电磁转矩的一半。图 2-2（ a） (b)8. 一台六极直流电机原为单波绕组，如改制成单叠绕组，并保持元件数、每元件匝数、每槽元件数不变，问该电机的额定容量是否改变？答 单波绕组的并联支路数等于 2，单叠绕组的并联支路数等于电机极数。电枢绕组
19、由单波改成单叠后，并联支路数由 2 条变成了 6 条，每条支路的串联元件数变为原来的 1/3，支路电阻也变为原来的 1/3。因此，额定电压变为原来的 1/3，而额定电流则变为原来的 3 倍，故电机的容量保持不变。9. 电枢反应的性质由什么决定？交轴电枢反应对每极磁通量有什么影响？直轴电枢反应的性质由什么决定？答 电枢反应的性质由电刷位置决定，电刷在几何中性线上时电枢反应是交轴性质的，它主要改变气隙磁场的分布形状，磁路不饱和时每极磁通量不变，磁路饱和时则还一定的去磁作用，使每极磁通量减小。电刷偏离几何中性线时将产生两种电枢反应：交轴电枢反应和直轴电枢反应。当电刷在发电机中顺着电枢旋转方向偏离、在
20、电动机中逆转向偏离时，直轴电枢反应是去磁的，反之则是助磁的。10. 在什么条件下电枢磁动势与磁场相互作用才产生电磁转矩？若电枢磁动势有交、直轴两个分量，那么是哪个分量产生，哪个分量不产生？还是两个都产生？答 产生直轴电枢磁动势的电流沿电枢表面对称分布在几何中性线两侧，受到异极性磁场的作用，合成电磁力为零，即不产生电磁转矩，产生交轴电枢磁动势的电流对称分布在主极轴线两侧，产生电磁转矩是同一方向的。可见，只有交轴电枢磁动势才产生电磁转矩。11. 直流电机空载和负载运行时，气隙磁场各由什么磁动势建立？负载后电枢电动势应该用什么磁通进行计算？答 空载时的气隙磁场由励磁磁动势建立，负载时气隙磁场由励磁磁
21、动势和电枢磁动势共同建立。负载后电枢绕组的感应电动势应该用合成气隙磁场对应的主磁通进行计算。12. 一台直流电动机，磁路饱和。当电机负载后，电刷逆电枢旋转方向移动一个角度。试分析在此种情况下电枢磁动势对气隙磁场的影响。答 电刷移动后，电刷不在几何中性线上，同时存在交轴电枢磁动势和直轴电枢磁动势。交轴电枢磁动势使气隙磁场发生畸变，因磁路饱和，还有去磁作用，使每极磁通减少。对电动机而言，电刷逆旋转方向移动后，直轴电磁磁动势方向相反，电枢反应起去磁作用，使每极磁通减少。13. 直流电机的感应电动势公式用机械角速度表示转速时，其结构常数和电磁转矩公式的结构常数是统一的，试证明。答 TE CapNapn
22、NC2606014. 直流电机的励磁方式有哪几种？每种励磁方式的励磁电流或励磁电压与电枢电流或电枢电压有怎样的关系？答 直流电机励磁方式四种：他励励磁电流 由独立电源供给，与电枢电流 无fI aI关；并励励磁电流并在电枢两端，励磁电压 等于电枢电压 U；串励励磁绕组f与电枢串联， ；复励既有并励绕组又有串励绕组，按两绕组磁动势方向的异同afI分成：积复励串励与并励磁动势同向，差复励串励与并励磁动势反向。15. 直流电机空载和负载时有哪些损耗？各由什么原因引起？发生在哪里？其大小与什么有关？在什么条件下可以认为是不变的？答 电机空载运行时有机械损耗、铁耗和附加损耗。机械损耗由转子旋转时轴承摩擦、
23、电刷摩擦以及通风引起，其大小与转速有关。铁耗是由转子旋转时主磁通在电枢铁心交变引起的，其大小与转速的 次方（1 2和铁心磁密的平方成正比。空载时的附加损耗包括转子旋转时电枢齿槽引起气隙磁通脉动，从而在铁心中产生脉振损耗，以及转子上的拉紧螺杆等结构件中的铁耗。以上三种损耗统称为空载损耗，其中附加损耗所占比例很小。在转速和主磁通不变的情况下，可以认为空载损耗不变。此外，在空载时还存在励磁功率，即励磁电路铜耗。电机负载时除有机械损耗、铁耗、附加损耗和励磁损耗外，还存在电枢电路铜耗，它与电枢电流的平方成正比。在附加损耗中，除了空载时的两项外，还包括电枢反应使磁场畸变引起的额外电枢铁耗以及由换向电流产生
24、的损耗。16. 他励直流发电机由空载到额定负载，端电压为什么会下降？并励发电机与他励发电机相比，哪个电压变化率大？答 他励直流发电机由空载到额定负载，电枢电流 由 0 增加到额定值 电枢回路电aIaNI阻压降 增加，且电枢反应的去磁作用使主磁通 下降，从而使感应电动势 E 下降。由公aRI 式 可知，端电压 U 随 的增加而下降。EUaI对于并励发电机，除上面两个原因外，端电压下降，引起励磁电流 下降，使得 下降fI和 E 下降，所以并励发电机的电压变化率比他励发电机电压变化率要大些。17. 做直流发电机实验时，若并励直流发电机的端电压升不起来，应该如何处理？答 并励直流发电机的端电压升不起来，可按下述步骤进行处理，先检查一下线路和仪表接法是否正确，然后：检查电机转速是否达到额定转速；调节励磁回路所串电阻，使励磁回路电阻小于临界电阻；把励磁绕组两端对调接在电枢绕组两端，使励磁磁通与剩磁磁通方向一致；若电机没有剩磁，则应给电机充磁。
