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 N

3-2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 N

10=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 m

104=（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aN

aN M I E P =)(55.44215

23023010103A 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

)(4.741450

11300260260m N n P P T N M N M N ⋅===Ω=

ππ（2）额定负载时的效率为1

P 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 。

aN E I f （A）

0.4 1.0 1.6 2.0 2.5 2.6 3.0 3.6 4.4

U

0（v）3378120150176180194206225（A）I

f 0.640.89 1.38 1.5 1.73 1.82 2.07 2.75

（V）

U 0101.5

145.0217．5230249．4253263284．2

题目中给出，当额定负载时，电枢反应的去磁效应相当于并励绕组励磁电流的0.05A 。

因此，实际的励磁电流时

I fN =I f0+0.05=1.82+0.05=1.87(A)

最后的处励磁绕组回路的总电阻为

R f =U N /I fN =230/1.87=123(欧)3-6一台并励直流电动机，U N =110V，R a =0.04Ω（包括电刷接触电阻），已知电动机在某负载下运行时，I a =40A，转速n=1000r/min.现在使负载转矩增加到原来的4倍，问电动机的电流和转速各为多少（忽略电枢反应的作用和空载转矩）？

解：忽略电枢反应的作用时，每极磁通不变。不计空载转矩时，电磁转矩等于负载转矩。因此，当负载转矩增加到原来的4倍时，电枢电流变为

)

(1604044'A I I a a =⨯==原来电枢电动势为

)

(4.10804.040110V R I U E a a N a =⨯-=-=负载增加后，电动势变为

)

(6.10304.0160110''V R I U E a a N a =⨯-=-=转速变为

min)/(9564.1086.1031000''

r E E n n a a =⨯==3-7

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？3-8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。

3-9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？

3-10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？

3-11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？

3-12何谓主磁通？何谓漏磁通？漏磁通的大小与哪些因素有关？

3-13什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？

3-14为什么直流电机的电枢绕组必须是闭合绕组？

3-15

何谓电枢上的几何中性线？何谓换向器上的几何中性线？换向器上的几何中性线由什么决定？它在实际电机中的位置在何处？