第3章 直流电机 《电机学(第2版)》王秀和、孙雨萍(习题解答)
电机学课后习题解答(配王秀和、孙雨萍编)
《电机学》作业题解（适用于王秀和、孙雨萍编《电机学》）1-5 何为铁磁材料？为什么铁磁材料的磁导率高？答：诸如铁、镍、钴及他们的合金，将这些材料放在磁场后，磁场会显著增强，故而称之为铁磁材料；铁磁材料之所以磁导率高，是因为在这些材料的内部，大量存在着磁畴，这些磁畴的磁极方向通常是杂乱无章的，对外不显示磁性，当把这些材料放入磁场中，内部的小磁畴在外磁场的作用下，磁极方向逐渐被扭转成一致，对外就显示很强的磁性，所以导磁性能强。
1-9 铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是如何产生的？为何铁心采用硅钢片？答：铁心中的磁滞损耗是因为铁心处在交变的磁场中，铁心反复被磁化，铁心中的小磁畴的磁极方向反复扭转，致使磁畴之间不断碰撞，消耗能量变成热能损耗；又因为铁心为导体，处在交变的磁场中，铁中会产生感应电动势，从而产生感应电流，感应电流围绕着磁通做漩涡状流动，从产生损耗，称之为涡流损耗，之所以采用硅钢片是因为一方面因硅钢电阻高，导磁性能好，可降低涡流损耗，另一方面，采用薄片叠成铁心，可将涡流限制在各个叠片中，相当于大大增加了铁心的电阻，从进一步降低了涡流损耗。
1-13 图1-27所示为一铁心，厚度为0.05m，铁心的相对磁导率为1000。
问：要产生0.003Wb的磁通，需要多大电流？在此电流下，铁心各部分的刺痛密度是多少？解：取磁路的平均长度，上下两边的长度和截面积相等算一段，算作磁路段1，左侧为2，右侧为3。
磁路段1长度和截面积：()120.050.20.0250.55m =⨯++=l ，210.050.150.0075m =⨯=A ；41m1710.55 5.83610A wb 10004100.0075π-===⨯⨯⨯⨯l R uA 磁路段2长度和截面积：20.1520.0750.30m =+⨯=l ，220.050.100.005m =⨯=A ；42m2720.30 4.77510A wb 10004100.005π-===⨯⨯⨯⨯l R uA 磁路段1长度和截面积：30.1520.0750.30m =+⨯=l ，230.050.050.0025m =⨯=A ；43m3730.309.54910A wb 10004100.0025π-===⨯⨯⨯⨯l R uA 总磁阻：45m m1m2m3(5.836 4.7759.549)10 2.01610A wb ==++⨯=⨯R R +R +R磁动势：5m 0.003 2.01610604.8A φ==⨯⨯=F R 励磁电流：604.8 1.512A 400===F i N在此电流下，铁心各部分的磁通密度分别为：110.030.4 0.0075φ===B TA220.030.6 0.05φ===B TA330.031.2 0.0025φ===B TA2-5 变压器做空载和短路试验时，从电源输入的有功功率主要消耗在什么地方?在一、二次侧分别做同一试验，测得的输入功率相同吗？为什么？答：做空载试验时，变压器的二次侧是开路的，所以变压器输入的功率消耗在一次测的电阻和激磁（励磁）支路电阻上，空载时，变压器的一次侧电流仅为额定负载时的百分之几，加之一次侧电阻远远小于激磁电阻，所以输入功率主要消耗在激磁电阻上。
电机学(第二版)答案
电机学（第2版）主编：张广溢 郭前岗 重庆大学出版社 课后习题答案 电气101班 凌风破浪 收集整理 2012/9/19绪 论Δ0-1 电机和变压器的磁路常用什么材料制成，这类材料应具有哪些主要特性？0-2 在图0-3中，当给线圈N 1外加正弦电压u 1时，线圈N 1 和 N 2 中各感应什么性质的电动势？电动势的大小与哪些因素有关？ 0-3 感应电动势=e dtd ψ-中的负号表示什么意思？ Δ0-4 试比较磁路和电路的相似点和不同点。
0-5 电机运行时，热量主要来源于哪些部分？为什么用温升而不直接用温度表示电机的发热程度？电机的温升与哪些因素有关？0-6 电机的额定值和电机的定额指的是什么？ 0-7 在图0-2中，已知磁力线l的直径为10cm ，电流I 1 = 10A ，I 2 = 5A ，I 3 = 3A ，试求该磁力线上的平均磁场强度是多少？∨0-8 在图0-9所示的磁路中，线圈N 1、N 2中通入直流电流I 1、I 2，试问： （1） 电流方向如图所示时，该磁路上的总磁 动势为多少？ （2） N 2中电流I 2反向，总磁动势又为 多少？（3） 若在图中a 、b 处切开，形成一空气隙δ，总磁动势又为多少？图0-9 习题0-8附图（4） 比较1、3两种情况下铁心中的B 、H 的 相对大小，及3中铁心和气隙中H 的相对大小？解：1）22111N I N I F -= 2）22112N I N I F +=3）221113N I N I F F -==不变4）由于31F F =，而31m m R R <<，所以31φφ>>，31B B >>，31H H >>。
在3）中，δB B Fe =，由于0μμ>>Fe ，所以0μμδδB H B H Fe Fe Fe =<<=∨0-9 两根输电线在空间相距2m ，当两输电线通入的电流均为100A 时，求每根输电线单位长度上所受的电磁力为多少？并画出两线中电流同向及反向时两种情况下的受力方向。
电机学第二版课后习题答案
电机学第二版胡虔生编习题集目录第1章绪论1第2章变压器的运行原理及理论分析2第3章三相变压器及运行12第4章三相变压器的不对称运行14第5章特种变压器19第6章交流绕组及其感应电动势24第7章交流绕组及其感应磁动势29第8章（略）33第9章三相异步电机的理论分析与运行特性33第1章 绪论（）P17：1-1解：T S B 53.1025.0003.02==Φ=π14.3748.155.1304048.153.130=⇒--=--x x H H 匝1400530214.37≈⨯⨯===πI l H I F N xP17：1-2 解：(1)匝16435.2434.139951.010453.151.030214.37721=+=⨯⨯+-⨯⨯=+=-ππN N N(2)设B 在（1.48~1.55）之间()()（与假设相符）486.1417.34180651.26913715.79570001.03023048.148.155.13040101045140037=⇒-+=⇒-⨯⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-⨯--+⨯⨯=⨯==--B B B B B NI F ππwb 10918.2025.0486.1BS 32-⨯=⨯==ΦπP18：1-4解：2621020m s -⨯=(1)t dt td dt dB NS dt d Ne 314cos 096.20314sin 8.010*******-=⨯⨯⨯-=-=Φ-=- (2)t dt dBNS dt d N e 314cos 048.1060cos -=︒-=Φ-=(3)s rad n /31006010002602πππ=⨯==Ω ()tcos cos 1cos 0t cos cos t Ω='='=+Ω=''θθθθθ则时，当，，则为时刻平面与磁力线夹角设ttt t t dtt t d dt dB NS dt d N e 314cos 72.104cos 096.20314sin 72.104sin 699.63100cos314sin 8.020200cos 2-=⋅⨯⨯-='-=Φ-=πθ第2章 变压器的运行原理及理论分析p42:2-1设有一台500kV A 、三相、 35000/400V 双绕组变压器，一、二次绕组均系星形连接，试求高压方面和低压方面的额定电流。
电机学 课后答案 第三章
3-1.已知某直流电动机铭牌数据如下，额定功率，额定电压，额kw P N 30=)(220v U N =定转速，额定效率，试求该电机的额定电流和额定输出转矩。
)/(1500m r n N =%87=ηN 解：电动机输出额定转矩T 2N 等于其输出功率除以其机械角速度；P N N ΩT 2N =/=/(===191(Nm)P N N ΩP N )602(N n πN N n P π260150021030603⨯⨯⨯π=/=30/0.87=34.48(kW)P 1P N ηN I N =/=34480/220=156.7(A)P 1U N3-2已知一直流发电机数据为：元件数S 和换向片K 均等于22，极对数p=2，右行单叠绕组。
（1）计算绕组各节距y k ,y 1,y,y 2；（2）列出元件连接次序表；（3）画出绕组展开图，磁极与电刷位置，并标出电刷的极性；（4）画出并联支路图，求支路对数a 。
解：（1）y k =1,y=y k =1取y 1=5，则y 2=y 1-y=5-1=4（2）元件联结次序表为：1—2—3—4—5—6—7—8—9—10—11—12—13—14—15—16—17—18—19—20—21—22—1（3）略.(4)并联支路图略：a=P=2。
3-3已知一台并励直流发电机，额定功率，额定电压，额定转速kW P N10=V U N 230=，电枢回路总电阻，励磁绕组电阻，一对电min /1450r n N =Ω=486.0a R Ω=215f R 刷上压降为2V。
额定负载时的电枢铁损耗，机械损耗。
求：W p Fe 442=W p m104=（1）额定负载时的电磁功率和电磁转矩；（2）额定负载时的效率。
解：（1）额定负载时电磁功率aNaN M I E P =)(55.4421523023010103A R U U P I I I f N N N f N aN =+⨯=+=+=)(7.2532486.055.442302V R I U E a aN N aN =+⨯+=++=所以)(3.1155.447.253kW I E P aN aN M =⨯==电磁转矩为)(4.74145011300260260m N n P P T N M N M N ⋅===Ω=ππ（2）额定负载时的效率为1P P N N =η)(842.11104442113001kW p p P P m M Fe =++=++=所以%4.84846.11101===P P N N 3-4设有一台他励直流发电机，额定转速，额定电压伏，额定m r n N /1000=230=U N 电流，励磁电流I f =3A，电枢电阻为(包括电刷接触电阻)1欧，励磁绕组电阻R f =50A I aN 10=欧，750r/min 时空载特性如下：试求发电机在额定转速时：（1）空载端电压；（2）满载的感应电动势；（3）若将此电机改为发电机，则额定负载时励磁回路应串入多大的电阻？（4）若整个电机的励磁绕组共有850匝，则满载时电枢反映的去磁磁动势为多少？解：空载端电压U 0=E 0,从n=750r/min 时的空载特性时的空载电动势)/(1000m r n N =为=258.7(V)750/1941000'00⨯==E n n E N 所以U 0=E 0=258.7(V)(2)满载时的感应电动势为E aN =U N +I aN R a =230+10=240(V)(3)改为并励发电机，励磁回路应串入电阻R s ：R s +R f =U N /I f =230/3所以R s =230/3-R f =26.7（欧）（4）已知额定转速时满载感应电动势E aN =240V，换算成n=750r/min 时的电动势为E aN ’=E aN n/n N =180V,由E aN ’从空载特性上可查得所须励磁电流为I f0=2.6A.因此电枢反应的去磁电流为If-If0=3-2.6=0.4A,电枢反应的去磁磁动势为0.4850=340A.⨯3-5设有一台并励直流发电机，当转速为1450r/min 时，测得的空载特性如下：电枢回路总电阻（包括电刷接触电阻）Ra=0.568欧,额定电枢电流为40.5A，当额定负载是电枢反映的去磁效应相当于并励绕组励磁电流的0.05A ,求该电机在额定转速为1450r/min ，额定电压为230V 时，并励电路电阻是多少？解：额定运行的情况下的电枢感应电动势为；)(253568.05.40230V R I U E a e e aN =⨯+=+=有空载特性曲线表格中求出，当=253V 时，I f0=1.82A 。
《电机与电气控制技术》第2版 习题解答 第三章 直流电机
《电机与电气控制技术》第2版习题解答第三章直流电机3-1直流电机中为何要用电刷和换向器，它们有何作用？答：直流发电机与直流电动机的电刷是直流电压、电流引出与引入的装置.在发电机中换向器是将电枢元件中的交变电势度换为电刷向直流电势；在电动机中换向器使外加直流电流变为电枢元件中的交流电流,产生恒定方向的转矩，使电枢旋转.3—4阐明直流电动机电磁转矩和电枢电动势公式T=C tφI a1，E a=C eφn中各物理量的涵义。
答：直流电动机电磁转矩T=C TφI a式中C T：与电动机结构有关的常数，称转矩系数；φ:每极磁通；I a：电枢电流、T：电磁转矩.直流电动机电枢电动势公式E a=C eφn式中:C e：与电动机结构有关的另一常数，称电动势系数；φ:每极磁通；n：电动机转速；E a：电枢电动势。
3—5直流电动机电枢电动势为何称为反电动势？答:直流电动机电枢转动时，电枢绕组导体切割磁力线，产生感应电动势，由于该电动势方向与电枢电流的方向相反,故称为反电动势。
3-6试写出直流电动机的基本方程式，它们的物理意义各是什么？答：直流电动机的基本方程式有电动势平衡方程式、功率平衡方程式和转矩平衡方程式。
1)电动势平衡方程式：U=E a+I a R a式中U：电枢电压；E a：电枢电动势；I a：电枢电流;R a：电枢回路中内电阻。
2)功率平衡方程式：电动机的输入电功率P1=P em+P cua式中P em：电磁功率P cua：电枢绕组的铜损电动机输出的机械功率：P2=P em-P Fe-P m=P1-P cua-P Fe-P m式中P Fe：电枢铁心损耗；P m：机械损耗;P1：电动机输入的电功率.3）转矩平衡方程式：T2=T-T0式中T2：电动机轴上输出的机械转矩；T：电动机电磁转矩；T0:空载转矩。
3。
7。
何谓直流电动机的机械特性，写出他励直流电动机的机械特性方程式。
答：直流电动机的机械特性是在稳定运行情况下，电动机的转速n与机械负载转矩T L之间的关系,即n=f（T L)。
第1章 电机的基本原理 《电机学(第2版)》王秀和、孙雨萍(习题解答)
第一章电机的基本原理习题解答：1、何为相对磁导率？答：材料的磁导率定义为该位置处的磁通密度与磁场强度之比，决定于磁场所在点的材料特性，单位为H/m。
根据材料的导磁性能，可将其分为铁磁材料和非铁磁材料。
非铁磁材料的磁导率可认为与真空的磁导率μ0相同，为4π⨯10-7H/m。
铁磁材料主要是铁、镍、钴以及它们的合金，其磁导率是非铁磁材料磁导率的几十倍至数千倍。
由于材料的磁导率变化范围很大，常采用相对磁导率μr来表征材料的导磁性能，μr为材料的磁导率与真空磁导率的比值。
2、磁路的磁阻如何计算？答：磁路的磁阻可用公式R m=L/(μA)计算，其中L为磁路的长度，单位为m，μ为材料的磁导率，单位为H/m，A为磁路的截面积，单位为m2。
从公式可以看出，磁路的磁阻主要取决于磁路的几何尺寸和材料的磁导率，大小上与磁路长度成正比，与磁路的截面积和磁导率成反比。
3、叙述磁路与电路的类比关系。
答：从电路和磁场的方程上看，两者形式上非常相似。
电路和磁路的类比关系可用下表表示：4、为什么希望磁路中的空气隙部分尽可能小？答：与磁路中铁磁材料相比，空气的磁导率小得多，如果磁路中的气隙部分长度增加，使得磁路的总磁阻大大增大，要想产生同样大小的磁通，需要的磁动势大大增加。
5、何为铁磁材料？为什么铁磁材料的磁导率高？答：铁磁材料包括铁、镍、钴及它们的合金、某些稀土元素的合金和化合物、铬和锰的一些合金等。
根据铁磁材料的磁化过程可知，当铁磁材料放置到磁场中之后，磁场会显著增强，表现为铁磁材料的导磁能力更强，因此磁导率大。
6、何为铁磁材料的饱和现象和磁滞现象？答：将未磁化的铁磁材料置于外磁场中，当磁场强度很小时，外磁场只能使少量磁畴转向，磁通密度增加不快，此时磁导率 较小；随着外磁场的增强，大量磁畴开始转向，磁通密度增加很快，磁导率很大；当外磁场增大到一定程度时，大部分磁畴已经转向，未转向的磁畴较少，继续增大外磁场时，磁通密度增加缓慢，磁导率逐渐减小，这种现象称为饱和。
电机学课后习题答案第三章习题
一、填空题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. 一台并励直流电动机，如果电源电压和励磁电流f I 不变，当加上一恒定转矩的负载后，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1P 将 ，电枢电流a I ，转速n 将 ，电动机的效率η将 。
答：不行，不变，不变，下降，下降。
3．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a I 增加时，转速n 将 ，转矩T e 将 。
答：下降，增加。
4. 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。
5．一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℅，则稳定后电机的电流为 倍的额定电流（假设磁路不饱和）。
答：1.25倍。
二、选择题1． 把直流发电机的转速升高２０℅，他励方式运行空载电压为01U ，并励方式空载电压为02U ,则 。
Ａ：01U = 02U ， Ｂ：01U < 02U ， Ｃ：01U > 02U 。
答：B2．一台并励直流电动机，在保持转矩不变时，如果电源电压U 降为0.5N U ,忽略电枢反应和磁路饱和的影响，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 ：转速下降，D ：无法判定。
答：C3． 在直流电机中，公式n C E e a Φ=Ф和a T I C T Φ=中的Φ指的是 。
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 。
答：A4．在直流电机中，右行单叠绕组的合成节距c y y == 。
A ：p Q u 2,B ：ε±pQ u 2, C ：1, D ：2. 答：C 5．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。
电机学课后习题与答案
第二章 直流电机2．1 为什么直流发电机能发出直流电流？如果没有换向器，电机能不能发出直流电流？ 换向器与电刷共同把电枢导体中的交流电流，“换向”成直流电，如果没有换向器，电机不能发出直流电。
2．2 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)交流 ∵电刷与电枢间相对静止，∴电刷两端的电压性质与电枢的相同。
（2）直流 电刷与磁极相对静止，∴电刷总是引出某一极性下的电枢电压，而电枢不动，磁场方向不变 ∴是直流。
2．3 在直流发电机中，为了把交流电动势转变成直流电压而采用了换向器装置；但在直流电动机中，加在电刷两端的电压已是直流电压，那么换向器有什么呢？直流电动机中，换向法把电刷两端的直流电压转换为电枢内的交流电，以使电枢无论旋转到N 极下，还是S 极下，都能产生同一方向的电磁转矩2．4 直流电机结构的主要部件有哪几个？它们是用什么材料制成的，为什么？这些部件的功能是什么？ 有7个 主磁极 换向极， 机座 电刷 电枢铁心，电枢绕组，换向器 见备课笔记2．5 从原理上看，直流电机电枢绕组可以只有一个线圈做成，单实际的直流电机用很多线圈串联组成，为什么？是不是线圈愈多愈好？一个线圈产生的直流脉动太大，且感应电势或电磁力太小，线圈愈多，脉动愈小，但线圈也不能太多，因为电枢铁心表面不能开太多的槽，∴线圈太多，无处嵌放。
2．6 何谓主磁通？何谓漏磁通？漏磁通的大小与哪些因素有关？主磁通： 从主极铁心经气隙，电枢，再经过相邻主极下的气隙和主极铁心，最后经定子绕组磁轭闭合，同时交链励磁绕组和电枢绕组，在电枢中感应电动势，实现机电能量转换。
漏磁通： 有一小部分不穿过气隙进入电枢，而是经主极间的空气隙钉子磁轭闭合，不参与机电能量转换，δΦ与饱和系数有关。
2．7 什么是直流电机的磁化曲线？为什么电机的额定工作点一般设计在磁化曲线开始弯曲的所谓“膝点”附近？磁化曲线：00()f F Φ= 0Φ-主磁通，0F 励磁磁动势设计在低于“膝点”，则没有充分利用铁磁材料，即 同样的磁势产生较小的磁通0Φ，如交于“膝点”，则磁路饱和，浪费磁势，即使有较大的0F ，若磁通0Φ基本不变了，而我的需要是0Φ（根据E 和m T 公式）选在膝点附近好处：①材料利用较充分②可调性好③稳定性较好。
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第三章 直流电机习题解答3-1 直流电机铭牌上的额定功率是指输出功率还是输入功率？对发电机和电动机有什么不同？答：输出功率；对于电动机指轴上的输出机械功率，对于发电机指线段输出的电功率。
3-2. 一台p 对极的直流电机，采用单叠绕组，其电枢电阻为R ，若用同等数目的同样元件接成单波绕组时，电枢电阻应为多少？ 答：P 2R .解析：设单叠绕组时支路电阻为R 1 ，考虑到并联支路数2a =2p ，故有：12R R P=,则12R PR = ，单波绕组时，并联支路数2a=2,每条支路有p 个R 1 ,则每条支路电阻为22p R ，并联电阻为2p R 。
3-3.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？答：(N 极)，气隙，电枢齿，电枢磁轭，下一电枢齿，气隙，（S 极），定子磁轭，（N 极）；主要消耗在气隙。
3-4. 在直流发电机中，电刷顺电枢旋转方向移动一角度后，电枢反应的性质怎样？当电刷逆电枢旋转方向移动一角度，电枢反应的性质又是怎样？如果是电动机，在这两种情况下，电枢反应的性质怎样？答：当电刷偏离几何中性线时，除产生交轴电枢磁动势外，还会产生直轴磁动势。
对于发电机，当电刷顺电枢旋转方向移动一角度后，产生的交轴磁动势F aq 对主磁场的影响与电刷位于中性线时的电枢反应磁动势相同，产生的直轴电动势F ad 有去磁作用。
当电刷逆电枢旋转方向移动一角度后，产生的交轴磁动势F aq 对主磁场的影响与电刷位于中性线时的电枢反应磁动势相同，产生的直轴电动势F ad 有助磁作用。
如果是电动机，两种情况下的影响与发电机恰好相反。
3-5. 直流电机电枢绕组元件内的电动势和电流是交流还是直流？为什么在稳态电压方程中不考虑元件本身的电感电动势？答：交流；因为在元件短距时，元件的两个边的电动势在一段时间内方向相反，使得元件的平均电动势稍有降低。
但直流电机中不允许元件短距太大，所以这个影响极小，故一般不考虑。
3-6.一台直流电动机运行在电动机状态时换向极能改善换向，运行在发电机状态后还能改善换向吗？答：不能；对电动机来说，换向极极性应与顺着电枢转向的下一个主极性相反，而发电机则应相同。
3-7.一台并励直流电动机在正转时有一定转速，现欲改变其旋转方向，为此停车后改变其励磁电流方向或电枢电流方向均可。
但重新起动后发现该电机在同样情况下的转速与原来 的不一样了，问可能是什么原因造成的？答：①当电刷不在几何中性线上时，电枢磁场分为直轴和交轴两个分量。
当电枢反向时，直轴电枢磁场的方向将改变（如由去磁变为增磁），这样使磁通发生变化，在拖动恒转矩负载时，转速也将发生变化。
②正转停车后，直流电动机的铁心有剩磁，，改变励磁电流后，新产生的磁场方向与剩磁磁场方向相反，使总磁通减小，由a ae U I R n C -=Φ知：转速n 有所增大。
3-8、主磁通既链着电枢绕组又链着励磁绕组，为什么却只在电枢绕组里产生感应电动势?答：直流电机运行时，主磁通相对于励磁绕组是静止的，所以在励磁绕组中不会产生感应电动势。
由于电枢在旋转，主磁通与电枢绕组之间有相对运动，所以会在电枢绕组中产生感应电动势。
3-9、不计电枢反应，他励直流电动机机械特性为什么是下垂的？如果电枢反应去磁作用很明显，对机械特性有什么影响？答:因为负载转矩增大，导致电枢电流增大，电枢电动势下降，显然引起转速下降。
如果电枢反应去磁作用很明显,会使每极磁通的减小，电流越大，去磁作用也大，每极磁通的减小越明显，导致机械特性反而上翘。
3-10、何为转速？负载变化引起的转速变化是不是调速？直流电动机有几种调速方法？试分析比较各种方法的特点。
答：调速就是对控制对象进行速度调整，可以通过机械电气等方法进行调整，调速一般指系统层面即调速系统。
负载变化引起的转速变化不是调速。
直流电动机的调速方法有3种：①调节每极磁通；随着电动机转速的升高，负载转矩相应减小，属恒功率调速。
为避免电动机转子绕组受离心力过大而撤开损坏，弱磁调速时应注意电动机转速不超过允许限度。
②调节电枢端电压；电枢回路必须有可调压的直流电源，电枢回路及励磁回路电阻尽可能小，电压降低转速下降，人为特性硬度不变、运行转速稳定，可无级调速。
③电枢回路串电阻；这种方法只能使转速往下调。
如果所串电阻连续，电动机转速可以平滑调节，串电阻越大，机械特性越软、转速越不稳定。
优点：设备简单，操作方便。
缺点：调速时电动机效率低。
3-11、极数为2的直流电机，只有一个换向极，是否会造成一个电刷换向好，一个电刷换向不好？答：一般不会，因为对于两极电机在任意电刷换向时，必有一个线圈处于换向极磁场下面，产生换向极电动势，抵消电抗电势以减小附加电流。
3-12、对伺服直流电电动机有何基本要求？在结构上是如何满足这些要求的？ 答：①可控性好。
转速和转向完全由控制电压的大小和极性决定，并线性控制特性为最佳。
②运行稳定性。
在宽调速范围内具有下降的机械特性，最好为线性机械特性。
③伺服性好，能敏捷地跟随控制信号的变化，起、停迅速。
为满足上述要求，直流伺服电动机大都采用他励或永磁励磁方式，并在设计中力求磁路不饱和、电枢反应影响小、起动转矩大、转动惯量小。
3-13、计算下列电枢绕组的节距，并绘出绕组展开图和电路图： （1）右行单叠短距绕组：2p=4,U Q =s=k=22; （2）左行单波绕组：2p=6,U Q =s=k=22。
解：（1）①计算节距合成节距等于换向节距 y=c y =1 第一节距54222y 1=±=±=εεp Q u （短距绕组，有利于换向和节约端部用铜）第二节距4y 12=-=y y ②绘制绕组展开图③绘制电路图p ==a（2）①计算节距 731221y y =-=-==pK c347y 46222Q y 121=-=-==±=±=y y p u ；εε nN N S S16234578910111213141516171819202122162345789101112131415161718192122-+1A 2A 1B 2B②绘制绕组展开图③绘制电路图p ==a3-14、一台直流电机的极对数3p=，单叠绕组，并联支路数26a=，电枢总导体数a398Z=匝，气隙每极磁通-2=2.110Wb Φ ，当转速分别为1500r/min 和500r/min 时，求电枢感应电动势的大小。
若电枢电流Ia=10A ，磁通不变，电磁转矩是多大？ 解：12234567891011121314151617181920212212345678910111213141516171819202122N N S S N Sn-+A1A2A3B1B2B3（1）;34.6314.3*3*2398*314.3*2,63.63*60398*360C ======a pz C a pz a T a e 当11500r min =n 时， 2a1e 1C 6.63 2.1101500208.9V E -=Φ=⨯⨯⨯=n ；2500r min =n 时， 2a1e 1C 6.63 2.11050069.6V E -=Φ=⨯⨯⨯=n 。
（2）2e T a C 63.34 2.1101013.30N m -==⨯⨯⨯=⋅T ΦI 。
3-15 一台他励直流电动机的额定数据为：6kW N P =，220V N U =，1000/min N r n =，500W Cua p =，W p Cuf 100=，0395W p =。
计算额定运行时电动机的0T 、N T 、P e 、N η。
解：额定运行状态下：000101395 3.7710002*3.14*60600057.310002*3.14*606000395639560005001003956995600085.7%6995N N N N e N N Cua cuf N N p T N m P T N mP P p WP P p p p WP P η===⋅Ω===⋅Ω=+=+==+++=+++====3-16 一台四极82kW 、230V 、970r/min 的并励直流发电机，Ω0259.0=a r ，Ω=5.26f r ，一对电刷接触压降为2伏，kW p p mec Fe 3.4=+，N ad P p 005.0=,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。
解：额定负载状态下：12308.6826.582000356.52230356.528.68365.22230365.2*0.02592241.16241.46*365.2881808818043000.005*8200092980881N f f N N N a N f a N a a s e a a e Fe mec ad e e N U I A r P I A U I I I AE U I r U V P E I WP P p p p W P T =======+=+==++∆=++=====+++=++===Ω180868.59702608200088.2%92980N N m P P η=⋅===π*3-17 一 台100kW 、230V 的并励发电机，每极励磁绕组有1000匝，在额定转速下，空载产生额定电压需励磁电流7A ，额定电流时需9.4A 的额定电流才能达到同样的电压，今欲将该机改为平复励，问每极应加多少匝串励绕组。
解：3100*10434.78230N N N P I A U ===，空载时，为产生额定电压所需的励磁磁动势为：7*1000=7000A ， 负载时，为产生额定电压所需的励磁磁动势为：9.4*1000=9400A ，说明负载时有()940070002400A A -=的去磁作用，现用串励绕组将其改为平复励，则串励绕组应产生2400A 的励磁磁动势对去磁作用进行补偿，因此所需匝数为：24006434.78c N ==。
3-18 一台5.5kW 、110V 的并励直流电动机，额定电流为80安，额定转速为1470r/min ，电枢回路总电阻为0.15欧姆（包括电刷接触电阻），励磁回路电阻为138欧姆，设在额定负载下突然在电枢回路中串入0.4欧姆电阻，若不计电枢回路电感，并略去电枢反应，试计算 （1）串入电阻瞬间的电枢电势、电枢电流及电磁转矩； （2）电枢电流的稳态值； （3）进入稳态后电机的转速。
解：额定负载时，电枢电流为：1108079.213811079.2*0.1598.12a a I AE V =-==-= （1）串入电阻的瞬间，电机转速不变，电枢电动势不变，故：''''11079.2*0.1598.1211098.1221.60.150.498.12*21.613.772*1470/60a a a a e N E VI A E I T N m=-=-==+===⋅Ωπ（2）稳定后：''79.2a a I I A ==（3）''''''11079.2*(0.150.4)66.27566.275*1470=993min 98.12aa e a a E V E C n E rn n E =-+==Φ==3-19 一台96kW 的并励直流电动机，额定电压为440V ，额定电流为255A ，额定励磁电流为5A ，额定转速为500r/min ，电枢回路总电阻为0.078Ω（包括电刷接触电阻），不计电枢反应，试求（1）电动机的额定输出转矩； （2）额定电流时的电磁转矩； （3）电动机的空载转速。