直流发电机之电压调整率
2.5并励直流发电机、直流电动机解析
Td=Tem-TO=TZ
(3)、并励直流电动机功率平衡方程式 直流电动机工作时，从电网吸取电功率P1，除去电枢回路 的铜损耗pcua，电刷接触损耗pcub及励磁回路铜耗pcuf，其余部 分便是转变为机械功率的电磁功率Pem，所以直流电动机的电 磁功率Pem也就是电枢所发出的全部机械功率Temω 。 从电的观点来看，由于电动机的电枢电动势是个反电动 势，它与Ia反向，所以EaIa表示电枢所吸收的电功率。因此 和发电机一样，电动机的电磁功率： Pem=Temω =EaIa 电磁功率并不能全部用来输出，它必须补偿机械损耗pΩ 、 铁耗pFe和附加损耗ps，最后剩下的部分才是对外输出的机械 功率P2 Pem=（PΩ +PFe+Ps）+P2=PO+P2
式中 R——电枢电路总电阻，R=Ra+Rpa，包括电枢电阻Ra和 与电枢串联的附加电阻Rpa。
（2）、转矩平衡方程式
电动机的电磁转矩是个驱动转矩。当电动机以恒定的转
速稳定运行时，电磁转矩Tem与负载转矩Tz及空载转矩TO 相平 衡，即 Tem=TZ&#是电磁转矩的一部分，它与
二、直流电动机
1 直流电机的可逆原理 以他励电机为例说明可逆原理：把一台他励直流发电机并 联于直流电网上运行保持电源电压不变。
减少原动机的输出功率，发电机的转速下降。当转速下降 到一定程度时，使得 Ea U，此时电枢电流为零，发电机输出 的电功率为零，原动机输入的机械功率仅用来补偿电机的空载损 耗。 继续降低原动机的转速，将有 E U ，电枢电流反向，这时 a 电网向电机输入电功率，电机进入电动机状态运行。 同理，上述的物理过程也可以反过来，电机从电动机状态 转变到发电机状态。 一台电机既可作为发电机运行，又可作为电动机运行，这 就是直流电机的可逆原理。
发电机自动电压调节器说明书.AVR
发电机自动电压调节器说明书.A V R-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1发电机自动电压调节器说明书1．说明AS440电压调节器（ＡＶＲ）是一种密封电子装置，通过控制低功率的励磁机磁场,调节励磁机电枢的整流输出功率,从而达到控制主机磁场电流，稳定无刷发电机之输出电压要求,它还提供延时的过励保护,在励磁电压过高的情况下对发电机灭磁.。
并附有并联补偿功能，符合客户扩增容量需求。
2．规格输入电源 100V～264VAC 50/60Hz侦测电源 100V～130VAC 50/60Hz190V～264VAC 50/60Hz最大输出 4A 82VDC电压调整率≤%.发电机磁场电阻最小15欧姆.外接电位器1KΩ1/2W电位器时±8%.电压建立(初期) 当剩磁电压大于5V25Hz时会自动建立电压.内置发动机转数下降时输出电压随之下降的保护电路 (参考图3)使用温度－40 ℃～60 ℃.3．使用时注意事项(1) 安装时注意事项：(配置参考图1)安装、连接、检查的作业由有专业知识人员实施.将调节器安装于发电机内防潮、腐蚀且防止他人不易碰触的地方。
在一般运转状况下，调节器表面温度会超过60℃,运转时，请勿碰触调节器散热板已张贴警告标志。
4．调整(1) 低频调整(U/F)。
在50Hz使用时，将 "跨线" 插入C，50之间(出厂设置) ，在60Hz使用将“跨线”插入 C，60之间。
U/F电位器为设定低频保护之频率动作值，其设定步骤：使引擎启动且电压建立,调整引擎转至所需之低频值。
缓慢调整U/F旋钮使AVR上红色指示灯亮即可(出厂设定50Hz时47Hz,60Hz时 57Hz)。
其保护动作如图3（当红色(LED)指示灯亮起时，表示频率不足在此状况输出电压会因低频保护电路动作而下降，防止过大的激磁电流损坏磁场定子线圈）。
(2) 电压调整(VOLT)。
调整“电压电位器” 至额定值(顺时针增加)。
直流电机习题答案
第二篇直流电机一、填空题：1.直流电机电枢导体中的电动势是电动势，电刷间的电动势是电动势。
交流；直流2.直流电机电枢绕组中流过的电流方向是___________的，产生电磁转矩的方向是___________的（填变化或不变）。
变化；不变3.直流电机的主磁路不饱和时，励磁磁动势主要消耗在________上。
气隙4.直流电机空载时气隙磁密的波形曲线为____________波。
平顶5.直流电机的磁化特性曲线是指电机空载时______________与______________之间的关系曲线。
每极气隙磁通0与励磁磁动势2F f（F0）6.一台6极他励直流发电机，额定电流为150A，若采用单叠绕组，则电枢绕组的支路电流为A，若采用单波绕组，则电枢绕组的支路电流为A。
25；757.一直流电机，Q u=S=K=22，2p=4，右行单叠绕组，绕组节距y=y K= ，y1= ，y2= 。
5；1；4或6；1；58.一台四极直流电机，元件数为21，换向片数为____________，构成左行单波绕组，则合成节距为____________，第一节距为____________，第二节距为____________，并联支路数为______________。
21；10；5；5；29.直流电机电刷放置的原则是：。
空载时正负电刷间的感应电动势最大10.直流电机的励磁方式分为____________、____________、____________、____________。
他励；并励；串励；复励11.直流电机负载运行时，___________ 对__________ 的影响称为电枢反应。
电枢磁动势；励磁磁场12.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。
制动；驱动（或拖动）13.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___________的；若为电动机，则直轴电枢反应是___________的。
电机高级题库(选择判断)
理论题库变压器知识题库一、选择题1、测量变压器的变压比应该在变压器处于（）情况下进行。
(A) 空载状态 (B) 轻载状态 (C) 满载状态 (D) 短路状态2、当变压器带电容性负载运行时，其电压调整率ΔU%（）。
(A) 大于零 (B) 等于零 (C) 小于零 (D) 大于13、电压调整率ΔU%与短路电压U K的关系是（）。
(A) U K越小，ΔU%也越小 (B) U K越小，ΔU%越大 (C)ΔU%与U K无关， (D)以上答案都不对4、变压器的外特性是（）。
（A）.当负载越大，电压调整率△U％越大（B）当cosφ2越小，电压调整率△U％越大（C）当感性负载时，cosφ2越小，电压调整率△U％越大（D）以上都不对5、在中、小型电力变压器的定期检查维护中，若发现变压器箱顶油面温度与室温之差超过（），说明变压器过载或变压器内部已发生故障。
(A)35°C (B) 55°C (C) 105°C (D) 120°C6、直流弧焊发电机由（）构成。
(A) 原动机和去磁直流发电机 (B) 原动机和去磁式交流发电机 (C) 直流电动机和交流发电机 (D) 整流装置和调节装置7、变压器在大修时无意中在绝缘中夹入了异物（非绝缘物），则在进行耐压试验时会（）。
(A) 完全正常 (B) 发生局部放电 (C) 损坏耐压试验设备 (D) 造成操作者人身伤害8、二次侧额定电流分别为1500A和1000A的两台变压器并联运行，当前一台的输出电流为1000A时，后一台的输出电流为900A，试判断这两台变压器是否满足并联运行的条件（）。
（A）完全满足（B）变压比相差过大（C）短路电压相差过大（D）连接组别不同9、两台变压器并联运行，空载时二次侧绕组中有一定大小的电流，其原因是（）。
(A) 短路电压不相等 (B) 变压比不相等 (C) 连接组别不相等 (D) 并联运行时的条件全部不满足10、变压器的最高效率发生在其负荷系数为（）时。
《电机学》学习笔记
总体基础：导线的感应电动势：e=Blv 电机感应电动势E=C Eφn=pN60a*φn导线所受电磁力：f=Bxli 电磁转矩Tem=pN2πaφIa=C TφI a电机内气隙磁场：F m=F a+F f1第一部分直流电机一、结构：定子为永磁极，为电机提供一个固定的磁场，成对出现。
绝大多数不采用永磁体，由励磁绕组通以直流电流来建立磁场。
转子上面为电枢绕组。
电动机时，转子通以直流电压，经过换向器变在转子内部体现为每根导体上的交变电流，用以驱动旋转。
发电机时，由于转子切割磁场，电枢内每根导线上产生交变电流，通过换向器对外体现为直流电。
换向器通过电刷连接外电路。
电枢铁心用于固定支撑电枢绕组和导通磁路。
为了减少涡流损耗，采用0.5~0.35的涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成。
额定值：额定功率P N（W），额定电压U N（V），额定电流I N（A），额定转速n N（r/min）,额定效率η，额定转矩T N。
发电机：P N=U N*I N 电动机：P N=U N*I N*η额定值是电机运行的基本依据，一般希望电机按照额定值运行。
运行于额定值时称为满载。
运行时超过额定容量，称为过载。
运行远低于额定容量，称为轻载。
过载使电机过热，降低使用寿命，甚至损坏电机，应避免。
轻载浪费容量和降低了效率，不建议采用。
二、直流电机分类和通用方程1、分类：他励：励磁电流和电枢电路采用不同电源。
并励：励磁绕组和电枢并联串励：励磁绕组和电枢串联复励：电机里同时存在并励绕组和串励绕组。
并励和串励绕组磁动势相加称积复励，相减称差复励。
并励绕组与电枢绕组并接，串励绕组与电枢串接，称短复励。
并励绕组与串励绕组串联后与电枢绕组并联，称长复励。
2、直流电机可逆性：当电机以较高转速n旋转时，产生E>U，则电机电枢电流与E同向，电磁转矩Tem与n反向，电机为发电机运行状态。
当电机以较低转速n旋转时，产生E<U，则电机电枢电流与E反向，电磁转矩Tem与n同向，电机为电动机运行状态。
直流电机的实验报告
直流电机的实验报告2-2直流发电机一、实验目的1、掌握用实验方法测定直流发电机的各种运行特性，并根据所测得的运行特性评定该被试电机的有关性能。
2、通过实验观察并励发电机的自励过程和自励条件。
二、预习要点1、什么是发电机的运行特性？在求取直流发电机的特性曲线时，哪些物理量应保持不变，哪些物理量应测取。
2、做空载特性实验时，励磁电流为什么必须保持单方向调节？3、并励发电机的自励条件有哪些？当发电机不能自励时应如何处理？4、如何确定复励发电机是积复励还是差复励？三、实验项目1、他励发电机实验（1）测空载特性保持n=n N使I L=0，测取U0=f（I f）。
（2）测外特性保持n=n N使I f=I fN，测取U=f（I L）。
（3）测调节特性保持n=n N使U=U N，测取I f=f（I L）。
2、并励发电机实验（1）观察自励过程（2）测外特性保持n=n N使R f2=常数，测取U=f（I L）。
3、复励发电机实验积复励发电机外特性保持n=n N使R f2＝常数，测取U＝f（I L）。
四、实验设备及挂件排列顺序1、实验设备2、屏上挂件排列顺序D55-4，D31、D44、D31、D42、D51五、实验方法1、他励直流发电机（必做）按图1-2-1接线。
图中直流发电机G选用DJ13，其额定值PN＝100W，UN ＝200V，IN＝0.5A，nN＝1600r/min。
直流电动机DJ23-1作为G的原动机（按他励电动机接线）。
涡流测功机、发电机及直流电动机由联轴器同轴联接。
开关S选用D51组件上的双刀双掷开关。
Rf1选用D44的1800Ω变阻器，Rf2 选用D42的900Ω变阻器，并采用分压法接线。
R1选用D44的180Ω变阻器。
R2为发电机的负载电阻选用D42，采用串并联接法（900Ω与900Ω电阻串联加上900Ω与900Ω并联），阻值为2250Ω。
当负载电流大于0.4 A时用并联部分，而将串联部分阻值调到最小并用导线短接。
(完整版)重庆大学直流电机课堂测验(含参考答案)
重庆大学 电机学（1） 课堂测验二2011 ~2012 学年 第 一 学期考试方式：闭卷 测验日期：2011.12.08 测验时间： 45 分钟一、 单项选择题（每小题2分，共20分）1．一台额定转速为1000r/min 的并励直流电动机，在额定状态运行时输入功率为10kW ，若在电枢回路中串电阻调速，保持负载转矩不变，当转速为800 r/min 时输入功率为 A 。
A ．10kW ；B ．8kW ；C ．12.5kW ；D ．无法确定。
2．直流电机交轴电枢反应磁动势最大值的位置取决于 D 。
A ．电刷的位置； B ．主磁极轴线的位置； C ．转子旋转方向； D ．电枢的几何中性线。
3．把直流发电机的转速升高20%，他励方式运行空载电压为U 他，并励方式空载电压为U 并，则 B 。
A ．U 他=U 并；B ．U 他<U 并；C ．U 他>U 并。
4．一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I a 和转速n 将 A 。
A ．I a 增大，n 降低； B ．I a 减少，n 升高； C ．I a 减少，n 降低； D ．I a 增大，n 升高。
5．在直流电机中，公式E a =C e Фn 和T =C T ФI a 中的Φ指的是 C 。
A ．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。
6．直流电动机起动时，励磁回路应 B 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。
7．直流电机电枢绕组元件中的电动势和电流是 B 。
A ．直流； B ．交流； C ．可能是直流也可能是交流。
8．直流电动机的额定功率指 B 。
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。
9．电枢磁动势与主磁场相互作用产生电磁转矩。
直流电机的基本理论
附加损耗
铁损耗
电 机 学
在电机正常运行条件下，功率平衡方程式中的P1、 PM、P0 分别对应的表达式如下：
T1 T T0 P 1 P M P 0 其中，P0 T0 Pm PFe Ps pN 2 n pN PM T I a nI a Ce nI a Ea I a 2a 60 60a Ia I I f
电 机 学 基本方程式
U Ea I a Ra Ea CeΦn I I a I f (并励） P 1 P M pCua p f P2 PM ( pm p fe pad ) PM Ea I a PM TM CM ΦI a TM T2 T0
I
电 机 学
U
T1
T G Ia I f Ea
n
T0
U I f Rf
2、转矩平衡方程式 发电机轴上有三个转矩：原动机输入给的驱动转矩 T1 、电磁转 Tem 矩T 和机械摩擦及铁损引起的空载转矩 T0 。它是制动转矩，与 转速n方向相反，转矩平衡方程为：
15
Ra
U
T1 T T0
两个物理量之间的函数关系。
主要特性：
（1）外特性：If＝常数，U＝f（I） （2）调节特性：U＝常数，If＝f（I）。 （3）负载特性：I＝常数， U＝f（If）；
28
1 他励直流发电机的特性
电 机 学
他励发电机励磁回路与电枢回路互不连接，励磁电 流不随负载电流的变化而改变。
Rf
Ia
If
U
•电磁转矩：
•电磁转矩：
D
2 p
TM N
pN CM 2a
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電動機內部產生的電壓可由（8-38）方程式決定
E A K ω
（8-38）
它感應的轉矩為
ind K I A
（8-49）
7
9.3 直流機的磁化曲線
EA 直接和電機的場磁通以及轉速成正比。然而此電機 的內電勢和其場電流有什麼關係？
電機中磁場電流所產生的磁動勢為 ℱ ＝NFIF。由於場
3
nnl nf1 SR 100% nf1
（9-2）
一般常用的直流電動機有五種主要的型式︰ 1. 2. 3. 4. 5. 外激式直流電動機。 分激式直流電動機。 永磁式直流電動機。 串激式直流電動機。 複激式直流電動機。
4
9.2 直流電動機的等效電路
直流電動機之等效電路如圖 9-2 所示。電樞電路以一 理想電壓源 EA 與一電阻 RA 來表示。此為整個轉子構造之
（9-5）
15
由式（9-4）和（9-5）可得
τ ind VT K ω + RA K
（9-6）
可解得電動機速度為
VT RA ω τ 2 ind K ( K )
（9-7）
為了使電動機速度對轉矩作線性變化，表示式內其他各項 當負載變化時必須保持固定。
16
圖 9-6 (a) 有補償繞組消除電樞反應之直流分激或外激式電動機之轉矩-速度特 性曲線。(b) 存在電樞反應之轉矩-速度特性曲線。
18
因為磁化曲線是由 EA 對場電流所畫成，它習慣上定義一 當所有磁動勢組合所產生相同輸出電壓之等效場電流。 EA
可由此等效場電流位在磁化曲線所對的位置求得。分激電 動機之等效場電流為
* IF IF
ℱAR
NF
（9-12）
磁化曲線是在某一特定轉速下所求得，通常為在額定轉速 下。若電動機運轉在非額定轉速時，其場電流效應應如何 求得？
17
分激式直流電動機非線性分析 直流機之磁通 與內電勢 EA 為其磁動勢之非線性函 數。因此，任何磁勢之改變將會造成內電勢之非線性效應。 若電機有電樞反應，則它的磁通將隨著負載增加而減 少。分激式電動機之總磁動勢為場電路磁動勢扣除電樞反 應（AR）減少之磁動勢︰ ℱnet＝NF IF－ ℱAR （9-11）
電流和磁動勢成正比，EA 和場磁通成正比，因此習慣上將 磁化曲線表示成在轉速 ω0 固定下 EA 和場電流的關係。 為了得到電機單位重量的最大功率輸出，大部分的發 電機和馬達都被設計在接近磁化曲線的飽和點工作（即是 在曲線的膝點處運轉）。
8
圖 9-3
鐵磁材料的磁化曲線（ 對 ℱ）。
9
圖 9-4
在固定轉速下表示為 EA 對 IF 的磁化曲線。
10
9.4 外激和分激式直流電動機
外激式直流電動機之等效電路如圖 9-5a 所示，圖 9-5b 為分激式直流電動機之等效電路，外激式直流電動機的場
電路是由外部定電壓電源所供應，而直流分激式電動機的 場電路是由電動機本身電樞端直接供給電源。
這些電動機的電樞電路克希荷夫電壓定律（KVL）方 程式為
9
直流電動機與發電機
1
9.1 直流電動機簡介
目前直流電動機依舊受歡迎有幾個原因。一是在汽車、 卡（貨）車和飛機上仍使用直流電。當交通工具（vehicle） 是使用直流電力時，很明顯地，會使用直流電動機。直流 電動機另一個應用為需要大範圍改變速度之場合。即使無 現 成 的 直 流 電 可 用 ， 固 態 整 流 器 （ rectifier ） 和 截 波 器 （chopper）電路可以產生所需的直流電，如此即可作直流 電動機之速度控制。 直流電動機速率調整率（SR）的定義為
12
圖 9-5 (a) 外激式直流電動機之等效電路。
13
圖 9-5(續)
(b) 分激式直流電動機之等效電路。
14
分激式電動機的 KVL 方程式為 VT＝EA＋IARA 感應電壓 EA＝Kω，則 VT＝Kω＋IARA （9-4） （9-3）
因為 τind＝K IA，電流 IA 可表示為
τ ind IA K
19
當一直流機之轉速以 rpm 表示時，其感應電勢方程式 為
EA＝K' n 轉速關係為
EA n E A0 n0
（8-41）
在一有效場電流下，電機內磁通是固定的，所以內電勢與
（9-13）
其中 EA0 與 n0 分別為電壓與轉速之參考值。
20
分激直流電動機之轉速控制 分激式直流電動機之轉速如何控制呢？兩種常用的的 轉速控制方法是藉 1. 調整磁場電阻 RF（亦即調整場磁通）。 2. 調整電樞端點之電壓。 較不常用的控制方法是藉 3. 在電樞電路上串聯一電阻。
21
改變場電阻 下︰
此種速度控制方法之因 - 果關係簡單整理如
1. RF 增加，使 IF（＝VT /RF ）減少。 2. IF 減少， 也跟著減少。 3. 減少，會造成 EA（＝K ω）變小。 4. EA 變小，使得 IA＝（VT －EA ）/ RA 增加。 5. IA 增加，使得 τind（＝ K IA ）增加（IA 的變化大
戴維寧等效電路，包含轉子線圈，中間極，與補償繞組， 電刷壓降由一小的電池 Vbrush 與電流反方向來表示。產生 磁通之場繞組由 LF 與 RF 表示。電阻 Radj 表一用來控制場 電流大小之外加可變電阻。
5
圖 9-2 (a) 直流電動機的等效電路。(b) 省略電刷壓降以及將 Radj 合併到場電阻 之簡化等效電路。
SR ω nl ω fቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 100% ω f1
（9-1）
2
(a)
(b)
圖 9-1 早期直流電動機︰(a) 1886年由Elihu Thompson製造之很早期直流電動 機，額定大額是1/2馬力（HP）。（Courtesy of General電氣公司。）(b)本世 紀出現較大之四極直流電動機。注意移動電刷至中性面的處理。（Courtesy of General電氣公司。）
VT E A I A RA
（9-3）
11
分激式直流電動機之端點特性 一部電動機的端點特性為輸出轉矩對速度之關係圖。
直流分激電動機對負載的反應為何？假設分激式電動 機的軸上負載增加，則負載轉矩 τload 將超過電動機所感應 的轉矩 τind ，結果電動機速度將會減速。當電動機速度變 慢，它的內電勢會下降（EA ＝ Kω↓) ，則電動機的電樞電 流 IA＝(VT－EA↓)/RA 會增加。當電樞電流上昇，電動機感 應的轉矩會增加（τind＝K IA↑) ，而最後在一較低的機械 轉速 ω 下，感應的轉矩將會與負載轉距相等。