電機(jī)原理及拖動(dòng)第4版習(xí)題及答案

思考與習(xí)題解答

i-i說(shuō)明直流電機(jī)電刷和換向器的作用，在發(fā)電機(jī)中它們是怎樣把電樞繞組中的交流電

動(dòng)勢(shì)變成刷間直流電動(dòng)勢(shì)的?在電動(dòng)機(jī)中，刷間電壓本來(lái)就是直流電壓，為什么仍需要電刷

和換向器？

答：直流電機(jī)的電刷是連接內(nèi)電路和外電路的裝置，換向器可以實(shí)現(xiàn)交、直流電勢(shì)電流

的轉(zhuǎn)換。在直流發(fā)電機(jī)中換向器連接的電樞元件在不同磁極下產(chǎn)生不同方向的交變電勢(shì)，而

電刷位置是固定的，每個(gè)旋轉(zhuǎn)到該位置的換向片輸出電勢(shì)極性是一致的，通過(guò)靜止的電刷可

以得到極性固定的電樞電勢(shì)。在電動(dòng)機(jī)中刷間電壓是直流，根據(jù)電磁力定律(左手定則)在

旋轉(zhuǎn)的電樞元件中，只有不斷改變電流方向才能保證每根導(dǎo)體在任意時(shí)刻受到相同方向的電

磁力，因此需要電刷和換向器將刷間的直流電轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)元件中的交變電流，電樞才能連續(xù)

旋轉(zhuǎn)，保證電機(jī)正常運(yùn)行。

1-2判斷直流電機(jī)在下列情況下電刷兩端電壓的性質(zhì)：

(1)磁極固定，電刷與電樞同向同速旋轉(zhuǎn)。

(2)電樞固定，電刷與磁極同向同速旋轉(zhuǎn)。

答：(1)交流；(2)直流。

1-3他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)，額定容量&=14kW,額定電壓UN=230V,額定轉(zhuǎn)速〃2

=1450r/min,額定效率=85.5%,試求電機(jī)的額定電流與及額定狀態(tài)下的輸入功率4。

解：

(1)求電機(jī)額定電流

,PN14000…r.

IN=—-=------=60.87A

NUN230

(2)額定狀態(tài)下的輸入功率

4=殳=-^=16.37人卬

rjN0.855

1-4他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，PN-1.1kW,UN=110V,IN=13A,〃N=1500r/min,試

求電動(dòng)機(jī)的額定效率以及額定狀態(tài)下的總損耗功率Epo

解：

(1)求電動(dòng)機(jī)額定效率

PN二A1100

==76.92%

4-INUN~13x110

(2)額定狀態(tài)下總的損耗功率

Zp=pt-PN=/；vt/A,-Pv=13x110-1100=33QW

1-5直流電機(jī)的主磁路包括那幾部分？磁路未飽和時(shí)，勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)主要消耗在此路的

哪一部分？

答：直流電機(jī)主磁路包括N極鐵芯一氣隙一電樞齒一電樞軌一相鄰S極電樞齒一氣隙

-S極鐵芯一定子物一回到N極。在磁路不飽和時(shí)勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)主要消耗在兩段氣隙上。

1-6直流電機(jī)的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)是怎么樣產(chǎn)生的，它與哪些量有關(guān)？電機(jī)空載時(shí)氣隙磁通

密度是如何分布的？

答：勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)由勵(lì)磁電流產(chǎn)生，其數(shù)值與勵(lì)磁電流和勵(lì)磁繞組匝數(shù)有關(guān)。電機(jī)空載時(shí)

磁通密度波形近似于梯形波。

1-7什么是直流電機(jī)磁路飽和系數(shù)？飽和系數(shù)的過(guò)高和過(guò)低對(duì)電機(jī)有何影響？

答：磁路飽和系數(shù)描述了磁路的飽和程度。如果飽和系數(shù)過(guò)大說(shuō)明電機(jī)磁路處于過(guò)飽和

狀態(tài)，磁路磁阻增大、鐵損增加、電機(jī)效率下降；飽和系數(shù)過(guò)低說(shuō)明電機(jī)磁路欠飽和，勵(lì)磁

電流的變化易引起磁通的波動(dòng)影響電機(jī)穩(wěn)定性，同時(shí)由于鐵芯未能充分利用，造成材料浪費(fèi)。

1-8一單疊繞組，槽數(shù)Z=24,極數(shù)2P=4,試?yán)L出繞組展開(kāi)圖及并聯(lián)支路圖。

720

解：計(jì)算繞組節(jié)距％=——=—=5,繞組展開(kāi)圖

2p4

圖1-7繞組展開(kāi)圖

并聯(lián)支路圖

圖1-8并聯(lián)支路圖

1-9教材書(shū)（第20頁(yè)）中的圖『12所示單疊繞組,去掉A2B2兩組電刷，對(duì)電機(jī)的

電壓，電流及功率有何影響？

答：去掉兩組電刷后的并聯(lián)支路圖改為

電壓不變；電流為原電流的1/2；功率為原功率的1/2。

1-10何謂電樞反應(yīng)，以直流電動(dòng)機(jī)為例說(shuō)明在什么情況下只有交軸反應(yīng)？在什么情

況下出現(xiàn)直軸反應(yīng)？

答：當(dāng)電機(jī)帶上負(fù)載后，電機(jī)的合成磁場(chǎng)由空載磁場(chǎng)和電樞磁場(chǎng)共同決定，電樞磁場(chǎng)的

出現(xiàn)，使磁場(chǎng)波形發(fā)生畸變，這種現(xiàn)象稱為電樞反應(yīng)。當(dāng)電刷位于幾何中線上時(shí)，只有交軸

電樞反應(yīng)；當(dāng)電刷偏離幾何中線時(shí)存在交軸電樞反應(yīng)和直軸電樞反應(yīng)。

1-11直流電機(jī)交軸反應(yīng)對(duì)磁場(chǎng)波形有何影響，考慮磁路飽和時(shí)和不考慮磁路飽和時(shí),

交軸反應(yīng)有何不同？

答：電樞反應(yīng)使主磁場(chǎng)梯形波發(fā)生扭曲。對(duì)直流發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)前極尖去磁；后極尖增磁，

對(duì)直流電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)情形與之相反。不考慮磁路飽和時(shí)，發(fā)電機(jī)前、后極尖的去磁和增磁相等，

極下總磁通不變；考慮飽和時(shí)去磁大于增磁，總磁通有所減少。

1-12直流發(fā)電機(jī)中是否有電磁轉(zhuǎn)矩？如果有，它的方向怎樣？直流電動(dòng)機(jī)中是否有

感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？如果有，它的方向怎樣？

答：直流發(fā)電機(jī)中有電磁轉(zhuǎn)矩，其方向與電機(jī)轉(zhuǎn)速方向相反，是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩；直流電動(dòng)機(jī)

中有電樞電勢(shì)，其方向與電源電壓方向相反。

1-13直流電機(jī)中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是怎樣產(chǎn)生的？它與那些量有關(guān)、在發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)中

感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)各起什么作用？

答：直流電機(jī)電樞繞組導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)中切割主磁場(chǎng)磁力線產(chǎn)生感生電勢(shì)，對(duì)于結(jié)構(gòu)一定的

電機(jī)，感生電勢(shì)的大小與磁通量和電機(jī)轉(zhuǎn)速有關(guān)。在發(fā)電機(jī)中它是電源電勢(shì)，可以提供輸出

電能；在電動(dòng)機(jī)中它是反電勢(shì)，可以抑制電樞電流過(guò)高。

1-14直流電機(jī)中電磁轉(zhuǎn)矩是怎樣產(chǎn)生的？它與那些量有關(guān)、在發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)中電

磁轉(zhuǎn)矩各起什么作用？

答：在磁場(chǎng)中的電樞元件導(dǎo)體流過(guò)電流時(shí)會(huì)受到電磁力的作用，在電機(jī)結(jié)構(gòu)一定時(shí)，電

磁力的大小與磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度和導(dǎo)體中電流的強(qiáng)弱有關(guān)，總的電磁力與電樞半徑的乘積即電

磁轉(zhuǎn)矩。在發(fā)電機(jī)中的電磁轉(zhuǎn)矩與電機(jī)轉(zhuǎn)速方向相反，是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩；在電動(dòng)機(jī)中的電磁轉(zhuǎn)矩

與電機(jī)轉(zhuǎn)速方向相同，是拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

1-15怎樣判斷一臺(tái)直流電機(jī)工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)還是工作在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)？

答：電磁轉(zhuǎn)矩與電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向相同，電機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)；電磁轉(zhuǎn)矩與電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向相反，

電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)。

1-16在直流電機(jī)中，證明E=TQ,從機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的角度說(shuō)明該式的物理意義。

答：證明電磁功率計(jì)算公式：

E?I=C-</>?n'I=--d）'?/??/=網(wǎng)-1'Q=CT-（b-I-Q-=T'Q

"""*"60a*2兀a2naraTYu

電磁功率依靠磁場(chǎng)作用進(jìn)行機(jī)電能量交換，磁場(chǎng)對(duì)電系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)的作用與反作用表

現(xiàn)在感應(yīng)電勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩上。磁場(chǎng)與交鏈繞組發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，只要有感應(yīng)電勢(shì)

電機(jī)就能從電系統(tǒng)吸收或送出電能；繞組中通過(guò)電流并與氣隙磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,

通過(guò)電磁轉(zhuǎn)矩電機(jī)能向機(jī)械系統(tǒng)送出或吸收機(jī)械能。電機(jī)通過(guò)電勢(shì)和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行能量交換，具

體表現(xiàn)在電磁功率上既可以用電功率Ej/“來(lái)表示，也可以用機(jī)械功率來(lái)表示。

1-17并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)必須滿足哪些條件才能建立起正常的輸出電壓？

答：滿足三個(gè)基本條件，1）要有剩磁；2）剩磁電壓方向與建立磁場(chǎng)的電壓方向一致;

3）勵(lì)磁回路總電阻要小于臨界電阻。

1-18并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)能夠自勵(lì)，反轉(zhuǎn)后是否還能自勵(lì)？若再反轉(zhuǎn)的同時(shí)把勵(lì)

磁繞組的兩個(gè)端子反接，是否可以自勵(lì)？電樞端電壓是否改變方向？

答：不能自勵(lì)。因?yàn)榉崔D(zhuǎn)后剩磁方向與建立磁場(chǎng)的電壓方向不一致，不能滿足自勵(lì)的基

本條件。如果電機(jī)反轉(zhuǎn)同時(shí)將勵(lì)磁繞組反接是可以自勵(lì)的，但電樞端電壓的方向與正轉(zhuǎn)時(shí)相

反。

1-19一臺(tái)直流發(fā)電機(jī)，當(dāng)分別把它接成他勵(lì)和并勵(lì)時(shí)，在相同的負(fù)載情況下，電壓調(diào)

整率是否相同？如果不同，哪種接法電壓調(diào)整率更大？為什么？

答：他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)和并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)在相同負(fù)載情況下電樞電流是不同的，并勵(lì)發(fā)電

機(jī)由于電樞電流除了提供負(fù)載電流以外還要供給發(fā)電機(jī)本身的勵(lì)磁電流，所以電壓調(diào)整率要

比他勵(lì)發(fā)電機(jī)大。

1-20一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)，拖動(dòng)一臺(tái)直流發(fā)電機(jī)。當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)載增加時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電流和

機(jī)組轉(zhuǎn)速如何變化？說(shuō)明其物理過(guò)程。

答：發(fā)電機(jī)負(fù)載增加（即電流增大），其制動(dòng)電磁轉(zhuǎn)矩也增大，則拖動(dòng)它的電動(dòng)機(jī)必須

增加拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩與之平衡。因此在磁通不變時(shí)，電動(dòng)機(jī)電樞電流也增大，機(jī)組轉(zhuǎn)速會(huì)下降：如

果要維持機(jī)組轉(zhuǎn)速不變，可以減小電動(dòng)機(jī)電樞回路的電阻或者提升電動(dòng)機(jī)的端電壓。

1-21一臺(tái)并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)，&=16左皿,（4=230匕幾=69.6A,〃N=1600〃min,電

樞回路電阻&=0.128Q,勵(lì)磁回路電阻號(hào)=150Q,環(huán)=85.5%,試求額定工作狀態(tài)下的

勵(lì)磁電流、電樞電流、電樞電動(dòng)勢(shì)、電樞銅耗、輸入功率、電磁功率。

解：

1）額定工作狀態(tài)下的勵(lì)磁電流

=%=230/150=1.53A

於Rf

2）額定工作狀態(tài)下的電樞電流

laHm=69.6+1.53=71.13A

3）額定工作狀態(tài)下的電樞電勢(shì)

EaN=UN+IaN/?＜（=230+71.13x0.128=239.1V

4）額定工作狀態(tài)下的電樞銅耗

pcuN==71.132xo128=647.6W

5）額定工作狀態(tài)下的輸入功率

=18.7KW

6）額定工作狀態(tài)下的電磁功率

&=239.1x71.13=17KW

1-22如何改變他勵(lì)，并勵(lì)和串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向

答：將電樞端電壓接線或者勵(lì)磁電壓接線之一反接。

1.23他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)正在運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁回路突然斷線會(huì)有什么現(xiàn)象發(fā)生？

答：飛車事故。

1-24判斷下列兩種情況下哪一種可以使接在電網(wǎng)上的直流電動(dòng)機(jī)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)；（1）加

大勵(lì)磁電流〃，使。增加，試圖使（2）在電動(dòng)機(jī)軸上外加一個(gè)轉(zhuǎn)矩使旋轉(zhuǎn)速度上

升，使燈＞〃。

答：（2）

1-25他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，在拉斷電樞回路電源瞬間（n未變），電機(jī)處于什么運(yùn)行狀態(tài)，

端電壓多大？

答：發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，端電壓為紇

1-26直流電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩是拖動(dòng)性質(zhì)的，電磁轉(zhuǎn)矩增加時(shí)，轉(zhuǎn)速似乎應(yīng)該上升，但從

機(jī)械特性上看，電磁轉(zhuǎn)矩增加時(shí)，轉(zhuǎn)速反而下降，這是什么原因？

答：當(dāng)磁通不變時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩的增加是靠電樞電流增加來(lái)實(shí)現(xiàn)的，電樞電流的增加同時(shí)也

會(huì)導(dǎo)致電樞回路電阻壓降的增加，由于電源電壓不變，電樞電勢(shì)=￡/-/〃&下降，而電

樞電勢(shì)E"=QS-〃，因?yàn)槭街写磐ú蛔兯赞D(zhuǎn)速下降。

1-27說(shuō)明直流電動(dòng)機(jī)理想空載轉(zhuǎn)速許的物理意義？

答：理想空載轉(zhuǎn)速是當(dāng)凡,=U時(shí)的一種理想狀態(tài)，此時(shí)電樞電流為0,電磁轉(zhuǎn)矩為0,

電動(dòng)機(jī)沒(méi)有能量輸出，輸入的機(jī)械功率用于克服電動(dòng)機(jī)的空載損耗。依靠電動(dòng)機(jī)本身是無(wú)法

達(dá)到理想空載轉(zhuǎn)速的，必須加外力拖動(dòng)。

1-28與他勵(lì)，并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)相比，串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的工作特性有何特點(diǎn)？

答：串勵(lì)直流電機(jī)的工作特性很軟，它的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，其理想空載轉(zhuǎn)速為無(wú)窮大。串

勵(lì)電機(jī)適合起動(dòng)困難永不空載的情況。

1-29并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)旦=7.5公匕?！?220匕4=40.6A,%=3000/7min,

R“=0.213Q,額定勵(lì)磁電流/刀=0.683A,不計(jì)附加損耗，求電機(jī)在額定狀態(tài)下的電樞電

流，額定效率，輸出轉(zhuǎn)距，電樞銅耗，勵(lì)磁銅耗，空載損耗，電磁功率，電磁轉(zhuǎn)矩及空載轉(zhuǎn)

矩。

解：求額定狀態(tài)下下列參數(shù)

1）電樞電流

aN/④一/加=40.6-0.683=39.917A

2）額定效率

"=俞=紜鬻^83.97%。84%

3）輸出轉(zhuǎn)矩

T、N=9550殳=9550^-=23.875N-m

2N

nN3000

4）電樞銅耗

%“=心&=39.9*2x0.213=339.38W

5）勵(lì)磁銅耗

pf=UfIIN=220x0.683=150.26W

6）空載損耗

p7500

p=q_p-pf-PN=—----399.38-150.26-7500=878.93W

7,v10.84

7）電磁功率

PM=PN+p.=7500+878.93=8378.93W

8）電磁轉(zhuǎn)矩

TQOC8378.93X10-

葭=9550-^=9550------------=26.61N-m

NnN3000

9）空載轉(zhuǎn)矩

T0=TN-T2N=26.67-23.876=2.8N?m

1-30并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)

PN=2.1kW,UN=1102,〃N=115（h7min，4=0.02。,/加=5A,把它接在110V直流電

網(wǎng)上，試求額定電樞電流時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速。

解：額定電樞電流時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速

p27000

發(fā)電機(jī)額定電流：〃=2=津巴=245.454

NUN110

發(fā)電機(jī)電樞電流：10alN=245.45+5=250.45A

電機(jī)的電勢(shì)常數(shù)：Q/=〃+,褐=110+250.45x0.02=。/

eN

nN1150

出立+…、士t/,-/,/?,110-250.45x0.02,八“，.

作為電動(dòng)機(jī)時(shí)轉(zhuǎn)速：n=-A---紇③=------------------=1050r/min

O.I

1-31一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)

&=1.1AW,〃=110匕4=13A,〃N=1500z7min,R“=1Q,將它用作他勵(lì)直流發(fā)電機(jī),

并保持n=nN,（t>=（i>N,Ia=laN時(shí)，求電機(jī)的輸出電壓。

解：

直流電動(dòng)機(jī)電樞電勢(shì)：EaM=4—*凡=110—13x1=97V

EQ7

電勢(shì)常數(shù)：C*v=3_=二L=0.065

eN

nN1500

轉(zhuǎn)速不變、磁通不變，直流發(fā)電機(jī)電樞電勢(shì)：EaC=EaM=97V

發(fā)電機(jī)輸出電壓：Uc=EaC-心4=97-13x1=84V

1-32并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)

PN=96kW,UN=440匕9=255A/加=5A,nN=500r/min,,Ra=0.078Q,試求（1）

額定輸出轉(zhuǎn)距；（2）額定電磁轉(zhuǎn)距（3）空載轉(zhuǎn)距（4）理想空載轉(zhuǎn)距（5）實(shí)際空載轉(zhuǎn)距。

解：

1）額定輸出轉(zhuǎn)矩

7；w=9550^=—x9550=1833.6^-m

2N%500

2）額定電磁轉(zhuǎn)矩

額定電樞電流：/“N=/可一/例=255-5=250A

磁通不變的電勢(shì)常數(shù)：C2N="一心”=例-25°X°.078=084

nN500

磁通不變的轉(zhuǎn)矩常數(shù)：=9.55C/N=9.55X0.84=8.02

額定電磁轉(zhuǎn)矩：TN=8.02x250=2005-m

3）空載轉(zhuǎn)矩

W加=2005-1833.6=17L4M〃？

4）理想空載轉(zhuǎn)速

440

UN----=523.8r/min

C@N0.84

5）實(shí)際空載轉(zhuǎn)速

n=%------凡----xr.=523.8——0-O78-xl71.4=521.8r/min

CM，XCMN0.84X8.02

1-33并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)UM=220V,〃=81.74,%,=85%,電樞電阻凡=0.1。,勵(lì)磁

回路電阻R/=88.80。試畫(huà)出功率流程圖，并求出額定輸入功率，額定輸出功率，總損耗,

電樞回路銅損耗，勵(lì)磁回路銅損耗，機(jī)械損耗與鐵損耗之和（不計(jì)附加損耗）

解：

1）功率流程圖

pf2

f

PC.=1；&Pn=pm+pFe+Ps

P\=UI"PM=E“1“=TQ-2=(。

2）額定輸入功率

《=220x81.7=17.97左W

3）額定輸出功率

PN=々=17.97x0.85=15.27后W

4）總損耗

￡P(guān)=P「PN=17.97-15.27=2.7ZW

5）電樞回路銅損耗

P-不了x凡=(81.7—2.477)2x0.1=627.7W

6）額定勵(lì)磁電流:

八七鼠"477A

7）勵(lì)磁回路銅損耗

Pf=U"N=220x2.477=544.94W

8）機(jī)械損耗與鐵損之和（忽略附加損耗）

Po=Pm+pFe=Xp-pcu-pf=2700-627.7-544.94=1527.36W

1-34一臺(tái)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)PN=15kW,UN=440匕〃=19L4,4V=4A,

6=0.082。，〃N=750〃min,不計(jì)電樞反應(yīng)影響，試求：（1）額定輸出轉(zhuǎn)距（2）額定電

磁轉(zhuǎn)距（3）理想空載轉(zhuǎn)距（4）實(shí)際空載電流及空載轉(zhuǎn)距

解：

1）額定輸出轉(zhuǎn)矩

TM=9550%=9550x二=955N?加

nN750

2）額定電磁轉(zhuǎn)矩

額定電樞電流：—，例=1%-4=187A

磁通不變的電勢(shì)吊數(shù)：C?@N==---------------------=0.566

〃N750

磁通不變的轉(zhuǎn)矩常數(shù)：G、%=9.55￡,%=9.55X0.566=5.41

額定電磁轉(zhuǎn)矩：TN=G耙I,?=5.41x187=1011.277-^

3）理想空載轉(zhuǎn)速

L_440

777.39r/min

C&N0.566

4）實(shí)際空載電流及空載轉(zhuǎn)速

空載轉(zhuǎn)矩：=1011.2—955=56.2N?加

實(shí)際空載電流：/°=」V=%=10.39A

°Ci/5.41

Rnnon

實(shí)際空轉(zhuǎn)速：n=nn——Jx/0=777.39-曰一x10.39=775.88r/min

C&N0.566

1-35并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，PN=nkW,UN=220V,IN=91A,/?w=1500r/min,

R,=0.074Q,/網(wǎng)=2.5/1,求電樞電流為50A時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)速。

解：

額定電樞電流：/“N=4一/於=91-2.5=88.5A

額定磁通的電勢(shì)常數(shù)：C/N=UNH=220-88.5x0.074=0J42

eN

nN1500

電樞電流50A時(shí)的轉(zhuǎn)速:nJ-------憶I=220-°Q74x50=1523r/min

%C仲N0.142

1-36換向極的作用是什么？它裝在哪里？它的繞組如何勵(lì)磁?磁場(chǎng)的方向應(yīng)如何確定？

答：換向極用于改善直流電機(jī)的換向，它裝在直流電機(jī)的幾何中線上；它的繞組應(yīng)與電

樞繞組串聯(lián)且換向極繞組產(chǎn)生的換向磁場(chǎng)應(yīng)與電樞磁場(chǎng)方向相反。

1-37何謂直線換向，延遲換向？怎樣才能實(shí)現(xiàn)直線換向？

答：當(dāng)換向元件中各電勢(shì)之和為0時(shí)，換向電流與時(shí)間呈線性關(guān)系，即直線換向；當(dāng)換

向元件中的自感電勢(shì)、互感電勢(shì)及電樞反應(yīng)電勢(shì)的作用大于換向電勢(shì)時(shí)，電流變化慢于直線

換向，即延遲換向；反之，當(dāng)換向電勢(shì)起主要作用時(shí)電流變化比直線換向快，即超越換向。

要實(shí)現(xiàn)直線換向，可加裝換向極繞組使換向元件中合成電勢(shì)為0即可實(shí)現(xiàn)直線換向。

1-38說(shuō)明直流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)怎樣用移刷的辦法改善換向？

答：直流電動(dòng)機(jī)應(yīng)逆電機(jī)轉(zhuǎn)向移動(dòng)電刷一個(gè)合適角度；而直流發(fā)電機(jī)應(yīng)順電機(jī)轉(zhuǎn)向移動(dòng)

電刷一個(gè)合適角度。

1-39怎樣安裝補(bǔ)償繞組？它的作用是什么？

答:在主磁極沿氣隙表面安放補(bǔ)償繞組，與電樞繞組串聯(lián)，并使兩繞組中電流方向相反，

以抵消電樞反應(yīng)。

1-40一臺(tái)直流發(fā)電機(jī)改作發(fā)電機(jī)運(yùn)行，換向極繞組的接法是否需要改接？為什么？

答：不需要。因?yàn)殡姌欣@組與換向繞組串聯(lián)，在電樞電流變換方向時(shí)換向繞組電流也隨

之改變了。

思考與習(xí)題解答

2-1什么是電力拖動(dòng)系統(tǒng)？包括哪幾部分？都起什么作用？舉例說(shuō)明。

答：電力拖動(dòng)系統(tǒng)包括以下五個(gè)部分

(1)電源：為拖動(dòng)系統(tǒng)提供能源；

(2)電動(dòng)機(jī)：拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力設(shè)備；

(3)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：將機(jī)能量傳遞給工作機(jī)械；

(4)工作機(jī)構(gòu)：完成生產(chǎn)工藝要求的設(shè)備；

(5)控制設(shè)備：根據(jù)工藝要求，向電動(dòng)機(jī)發(fā)出各種指令。

2-2電力拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程式中T,7；及”的正方向是如何規(guī)定的？如何表示它們的

實(shí)際方向？

答：電磁轉(zhuǎn)矩T與電機(jī)轉(zhuǎn)向一致為正方向；負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL與電磁轉(zhuǎn)矩方向相反為正方向；

電機(jī)轉(zhuǎn)速n與電磁轉(zhuǎn)矩方向一致為正方向。它們的實(shí)際方向，可以根據(jù)參考方向加正負(fù)號(hào)來(lái)

表示。

2-3試說(shuō)明GO?與J的概念。它們之間有什么關(guān)系？

答：J是系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，是物體繞固定軸旋轉(zhuǎn)時(shí)慣性的度量；GD?是系統(tǒng)飛輪力矩，是轉(zhuǎn)

動(dòng)部分重力與回轉(zhuǎn)直徑平方的乘積，作為一個(gè)整體參數(shù)代替轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J進(jìn)行工程計(jì)算，它們

之間的關(guān)系是：

4g

2-4從運(yùn)動(dòng)方程式如何看出系統(tǒng)是處于加速，減速，穩(wěn)速或靜止等運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？

答：運(yùn)動(dòng)方程式7一乙=包-?玄，T-T,=Td,當(dāng)Td>0時(shí)系統(tǒng)加速；當(dāng)Td<0時(shí)系

375dt

統(tǒng)減速，當(dāng)Td=O時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)速或靜止。

2-5在一個(gè)單軸拖動(dòng)系統(tǒng)中，怎樣判斷系統(tǒng)貯存的動(dòng)能是增加還是減少？

答：系統(tǒng)動(dòng)能變化由TQ和TiQ共同決定，當(dāng)。和Q方向相同時(shí)，如果。增加則系統(tǒng)動(dòng)

能增加；反之，若。減小則系統(tǒng)動(dòng)能減小。

2-6多軸拖動(dòng)系統(tǒng)為什么要折算成等效單軸系統(tǒng)？

答：研究多軸拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)時(shí)，要對(duì)每根軸單獨(dú)寫(xiě)出運(yùn)動(dòng)方程聯(lián)立求解得出拖動(dòng)系統(tǒng)

的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)很繁瑣，為簡(jiǎn)化分析計(jì)算，將多軸系統(tǒng)折算為等效單軸系統(tǒng)，再按單軸拖動(dòng)系統(tǒng)

的運(yùn)動(dòng)方程式來(lái)分析。

2-7把多軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)折算為等效單軸系統(tǒng)時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩按什么原則折算？各軸的飛

輪力矩按什么原則折算？

答：負(fù)載轉(zhuǎn)矩折算原則是：折算前后傳遞的負(fù)載功率不變；飛輪力矩的折算原則是：系

統(tǒng)總動(dòng)能不變。

2-8什么是動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩？它與電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩有什么區(qū)別和聯(lián)系？

答：動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩是電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩之差；當(dāng)它大于零時(shí)說(shuō)明負(fù)載轉(zhuǎn)矩小于電機(jī)軸輸

出轉(zhuǎn)矩。

動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩用來(lái)克服拖動(dòng)系統(tǒng)由轉(zhuǎn)動(dòng)慣量引起的慣性，使是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入

穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩即為零。

2-9負(fù)載的機(jī)械特性有哪幾種主要類型？各有什么特點(diǎn)？

答：主要有反抗性負(fù)載和位能性負(fù)載。反抗性負(fù)載轉(zhuǎn)矩在任何時(shí)候都與電機(jī)轉(zhuǎn)向相反;

位能負(fù)載轉(zhuǎn)矩方向始終不變。

2T0試求出某拖動(dòng)系統(tǒng)（教材57頁(yè)，圖2-13）以1，〃/的加速度提升重物時(shí)，電動(dòng)

機(jī)應(yīng)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩。折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩「s=195N.m,折算到電動(dòng)機(jī)軸上的系

統(tǒng)（包括卷筒）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量1=2必.加2,卷筒直徑1）=0.4m,減速機(jī)的速比j=2.57.計(jì)算時(shí)忽

略電動(dòng)機(jī)的空載轉(zhuǎn)矩。

解：設(shè)物體提升速度/

v=2n',則包=2史=2。=2機(jī)/{

?.?卷筒線速度

dtdt

60dn60dv60

卷筒轉(zhuǎn)速n?,=——v,則rlll--=-------=-----2o

7tDdtTLDdtTTD

n=jn,則包=/@^=2.57x95.5/s

電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速

dtdt

4gJdn…4x9.81x2

T=^eqmx245.4=246N?加

375dt375

答：忽略空載轉(zhuǎn)矩時(shí)，電動(dòng)機(jī)應(yīng)產(chǎn)生246N?m電磁轉(zhuǎn)矩。

2-11試求圖2-14所示（教材57頁(yè)）拖動(dòng)系統(tǒng)提升或下放罐籠時(shí)，折算到電動(dòng)機(jī)軸上

的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩以及折算到電動(dòng)機(jī)上的拖動(dòng)系統(tǒng)升降運(yùn)動(dòng)部分的飛輪力矩，已知罐籠的質(zhì)量

也=300超，重物的質(zhì)量加=1000依，平衡錘的質(zhì)量，%=600%g,罐籠提升速度

vin=\.5m/s,電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速〃=980r/min,傳動(dòng)效率%=0.85。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及卷筒的飛輪力

矩略而不計(jì)。

解：（1）根據(jù)折算后功率不變?cè)瓌t：（“盧=Gmvm

考慮傳動(dòng)效率有：T=9.55G?,^其中：n為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速980r/min

合成后負(fù)載重力％=+m-mp)g=(300+1000-600)x9.81=68677V

1.5

折算到電動(dòng)機(jī)軸上Tmea=9.55G,,上匚=9.55x6867——：——=118N?加

〃7980x0.85

(2)根據(jù)折算前后系統(tǒng)動(dòng)能不變?cè)瓌t，升降部分折算到電機(jī)軸上等效飛輪力矩

G*=365G“,(±)2=365x6867x(二)2=5.87N2

mn980

2-12如圖2-5所示的龍門(mén)刨床，已知切割力耳”=2000N。切削速度匕“=10m/min,傳動(dòng)效

率〃。=0.8,工作臺(tái)質(zhì)量=3000必，工件質(zhì)量加,“=600他，工作臺(tái)與導(dǎo)軌之間的摩擦系數(shù)

〃=0.1;齒輪8的直徑&=500nim；傳動(dòng)齒輪的齒數(shù)為Z1=15,Z2=47,Z3=22,Z4=58,Z5=18,

Z6=58,Z7=14,

222

28=46;齒輪的飛輪力矩6。2I=3.1"-病，G￡>2=15.27V-/n,GD^8N-m,

GD：=24N-m2,GD；=14N?m2,GD：=38N.m2,GD'=26N-m2,GD-=42N-m2,

電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的飛輪力矩GOj=200N.加2。試求：

(1)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的總飛輪力矩及負(fù)載轉(zhuǎn)矩(包括切削轉(zhuǎn)矩及摩擦轉(zhuǎn)矩兩部分);

(2)切削時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出的功率。

解.?傳動(dòng)機(jī)構(gòu)各級(jí)速比為T(mén)號(hào)*比5嘮=(|=>34=泮氤

z8_46_n4

k

z714nf

??,J=J,W4=87.46

nf3.67r/min

7iDs3.14X0.5

電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速〃=jnf=87.46x6.37=557r/min

（!）r?=9.55［廠+（%+%）iM，=19.76M,〃

平移部分折算到電機(jī)軸上的飛輪力矩為

GD；=365且口=365g（.+："，"）.=iA5N-m2

qn-n2

系統(tǒng)總的等效飛輪力矩為

G必=GD；+也淖+毀*+出烏+縛+G%=7.36N而

〃片（jj）2（./""『2

19.75x557

(2)舄==1.15碗

95509550

2-13某拖動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)如圖2-16所示（教材57頁(yè)）。根據(jù)工藝要求，生產(chǎn)機(jī)械軸

平均加速度必須為4〃,“/力=3r/（min.s）,但按現(xiàn)有的傳動(dòng)系統(tǒng)加速度過(guò)大。為此用增加飛

輪的辦法來(lái)減少起動(dòng)加速度，現(xiàn)只有一個(gè)飛輪，其飛輪力矩為G￡>2=625Mn2。問(wèn)將此飛

輪裝在哪根軸上才能滿足要求？圖中各軸的飛輪力矩及轉(zhuǎn)速如下：

2

GD：=80N.m,nt=2500r/min;

22

GD2=250N.m,n2=1000r/min;

22

GD3=750N.ZM.n}=500r/min;

負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tm=100N.m,電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩T=30N.m,不計(jì)電動(dòng)機(jī)空載轉(zhuǎn)矩T。

解：方法一，折算到電機(jī)軸上。

GD2dn

系統(tǒng)等效運(yùn)動(dòng)方程：丁-"-^?五

系統(tǒng)總速比/=2.％=5

?2〃3

T100

折算到電動(dòng)機(jī)軸上等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩T=—?—=20N.m

mej5

?n-Jnm?,-=J--=5x3=15r/(rmn.5)

dtdt

五7

/dt

=(30-20)x375/15=250N〃，

設(shè)X為加裝飛輪力矩的軸速比

222

GErq=GD；+GD；/j；+GD；/j+GD/x

250=80+250/2.52+750/52+625/x2

???x=2.5.?.應(yīng)GOz加在中間軸上。

方法二，折算到負(fù)教軸上的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩Teg

Teq=Tj=30x5=150N.m

滿足—=3r/min.s時(shí)系統(tǒng)等效飛輪力矩G%

dtq

GD2,

(l50-100)=^^-x3GErq=6250N.m

不加飛輪時(shí)折算到負(fù)載軸上的系統(tǒng)總飛輪力矩GD。？

222

GD；a=GD：(2)+GD；(^)+GD；+GDx=80x(型+250x(幽牛+750=3750N./

%%,400500

與G%的差值為G%-G%=6250-3750=2500N.m

現(xiàn)有飛輪的飛輪力矩G￡>；,=625NM<2500NM。故裝在負(fù)載軸上不能滿足要求。

將飛輪裝在2軸上，其飛輪力矩折算到負(fù)載軸的值為

GD；,=GD；(—)2625x(1^2)2=25007V.m,可滿足要求，.?.應(yīng)加在中間軸上。

1,1八173500

2-14一臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)，其傳動(dòng)系統(tǒng)如圖2T7所示(教材58頁(yè))，其各部分的數(shù)據(jù)如下：

Z)=20,GD,2=1N.nV；

2

Z2=100,GD2=6N.nr；

22

Z3=30,GD3=3N.m；

22

Z4=124,GD4=1ON.m；

22

Z5=25,GD5=8N./n；

22

Z6=92,GD6=14N.mO

卷筒直徑d=0,6m,質(zhì)量啊=130Zg,卷筒回轉(zhuǎn)半徑p與r之比plr=0.76,重物質(zhì)量m=6000

kg，

吊鉤和滑輪的質(zhì)量丸=200依，重物提升速度匕,=120m/min,每對(duì)?齒輪的傳動(dòng)效率/z=°§5,

滑輪的傳動(dòng)功率/z=097，卷筒回轉(zhuǎn)效率力”=0.96,卷筒效率7T=0.96,略去鋼繩的質(zhì)量。

22

電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)為Rv=20kW,niV=950r/min,GDR=2W.m,>試求：

(1)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的系統(tǒng)總飛輪力矩；

(2)以匕“=120m/min提升和下放重物時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。

解：各級(jí)速比j,=Z2/Z,=100/20=5

j2=Z4/Z3=124/30=4.13

?=Z6/Z5=92/25=3.68

卷筒回轉(zhuǎn)半徑p=0.76r=0.76x-=0.76x—=0.228加

22

卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J=叫7?2=130x0.2282=6.76kg-m2

卷筒飛輪力矩G。=4gJ=4x9.81x6.76=265N?加

提升部分重力G,"=（加+%））g=（6000+200）9.81=60822N

(1)折算到電機(jī)軸上總的飛輪力矩

10+814+265<02Y

=21+1+空+------Z-++365X60822X——

4.1323.6821950；

=45.35N"2

(2)折算到電機(jī)軸上等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩

不考慮傳遞效率：T=9.55G,,,*=122.28N?m

n

xx

只傳遞效率：7<=7cz7c,nHa=0.953*0.97X0.96=0.8

T17792

提升時(shí)：TT==1±±±2=152.867V-m

eqm

r/c0.8

損耗：AT=1即1-4刖=152.86-122.28=30.58N-m

下放時(shí)：TeqmJ=久的—AT=122.28—30.58=91.7N?加

第三章直流電機(jī)的電力拖動(dòng)

3-1他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性指的是什么？是根據(jù)哪幾個(gè)方程式推導(dǎo)出來(lái)的。

答：他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是在電源電壓、氣隙磁通及電樞回路總電阻均不變時(shí)電

機(jī)的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的函數(shù)關(guān)系。它是根據(jù)電壓平衡方程式、電磁轉(zhuǎn)矩公式、電動(dòng)勢(shì)公

式推導(dǎo)出來(lái)的。

3-2什么叫硬特性？什么叫軟特性？他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的斜率與哪些量有關(guān)？

什么叫機(jī)械特性的硬度？

答：機(jī)械特性的硬度就是機(jī)械特性曲線斜率的倒數(shù)，斜率越小機(jī)械特性越硬；斜率越大

特性越軟，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)若T變化引起的n變化較小，則這種電動(dòng)機(jī)機(jī)械特征為硬特性；反

之，若T的變化引起的n變化較大，即為軟特性。他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的斜率與電樞回

路總電阻4+凡成正比，與氣隙磁通Q的平方成反比。機(jī)械特征的硬度是指在機(jī)械特性曲

線的工作范圍內(nèi)某一點(diǎn)的電磁轉(zhuǎn)矩對(duì)該點(diǎn)轉(zhuǎn)速的導(dǎo)數(shù)四.

dn

3-3什么叫固有機(jī)械特性？從物理概念上說(shuō)明為什么在他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性

上對(duì)應(yīng)額定電磁轉(zhuǎn)矩7；時(shí)，轉(zhuǎn)速有的降落？

答：當(dāng)電動(dòng)機(jī)。=UN，0=4V，K=0時(shí)的機(jī)械特性成為固有機(jī)械特征電動(dòng)機(jī)在理想空

載（耳,=UN，T=0）下運(yùn)行時(shí)E?=UN，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N=烏」=%，在額定狀態(tài)下運(yùn)

動(dòng)時(shí)/?=〃，電樞繞組產(chǎn)生電壓降/“￡,，此時(shí)電樞電動(dòng)勢(shì)紇="乂-/八6,?，轉(zhuǎn)速

〃=〃N="吸;"'，產(chǎn)生轉(zhuǎn)速降=An.va=JN

3-4什么叫人為機(jī)械特性？從物理概念上說(shuō)明為什么電樞外串越大，機(jī)械特性越軟？

答：通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)的電樞電壓、氣隙磁通、電樞回路電阻等電氣參數(shù)而獲得的電動(dòng)機(jī)

機(jī)械特性稱人為機(jī)械特性。在相同的負(fù)載轉(zhuǎn)矩下，電樞回路外串電阻&越大，機(jī)械特性的斜

R+R

率夕=二八:就越大，機(jī)械特性曲線就越陡，負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化時(shí)引起的轉(zhuǎn)矩變化就越大，因

此使特性變軟。

3-5為什么降低電源電壓的人為機(jī)械特是互相平行的？為什么減弱氣隙每極磁通后機(jī)

械特性會(huì)變軟？

答：降低電源電壓調(diào)速時(shí)。=么,，電樞回路不串電阻，因此不通電源電壓的各條人為機(jī)

械特性曲線的斜率4=—^不變，，而理想空載轉(zhuǎn)速與電源電壓成比例降低，因此不同

GGON

電源電壓下各機(jī)械特性互相平行。弱磁時(shí)。=。心電樞回路不串電阻。I后，“0=烏」t

C&N

同時(shí)因。I,電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生同樣的電磁轉(zhuǎn)矩所需的t,因而/“Rt,使A?t,由這兩個(gè)原

因使電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線斜率增大硬度變小。

3-6什么是電力拖動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行？能夠穩(wěn)定運(yùn)行的充分必要條件是什么？

答：處于某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行的電力拖動(dòng)系統(tǒng)，由于受到某種擾動(dòng)導(dǎo)致系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化

而離開(kāi)原來(lái)的平衡狀態(tài)，如果系統(tǒng)能在新的條件下達(dá)到新的平衡狀態(tài)，或者當(dāng)擾動(dòng)消失后系

統(tǒng)能回復(fù)到原來(lái)的轉(zhuǎn)速下繼續(xù)運(yùn)行，則系統(tǒng)是穩(wěn)定的否則系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。系統(tǒng)穩(wěn)定的充分

必要條件是：在交點(diǎn)T=T,處滿足竺＜也。

dndn

3-7他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，電樞電流的大小由什么決定？改變電樞回路電阻或

改變電源電壓的大小時(shí)，能否改變電樞電流的大小？

答：他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)T=TL,/“=口二。若。=常數(shù)，則/〃僅由7；決定。

CT（p

改變U或電樞回路電阻的瞬間，因系統(tǒng)機(jī)械慣性使n不能突變，Ej也不能突變，破壞了電

1]1,

動(dòng)機(jī)電壓平衡關(guān)系，因而/?也會(huì)發(fā)生變化，例如UiI瞬間Ea不變，/“=4—J。

ra

當(dāng)達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)后T=TL,Ia=,若TL中恒定則/?不變。

CT（P

3-8他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)為什么不能直接起動(dòng)？直接起動(dòng)會(huì)引起什么不良后果？

答:起動(dòng)瞬間電樞電勢(shì)為零，起動(dòng)電流1“=2竺，電樞電阻很小起動(dòng)電流很大，過(guò)大

此

電樞電流產(chǎn)生強(qiáng)烈的換向器火花，損壞換向器和電刷；另外大電流轉(zhuǎn)矩的沖擊也可造成拖動(dòng)

機(jī)構(gòu)損壞。

3-9起動(dòng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)前勵(lì)磁繞組斷線，沒(méi)發(fā)現(xiàn)就起動(dòng)了下面兩種情況會(huì)引起什么

后果？

（1）空載起動(dòng)；（2）負(fù)載起動(dòng)，

答：（1）一般情況下電動(dòng)機(jī)或多或少總有一定的剩磁，由于空載轉(zhuǎn)矩較小，電動(dòng)機(jī)可能

會(huì)克服空載轉(zhuǎn)矩而起動(dòng)，但穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)由于磁通很小，轉(zhuǎn)速將會(huì)很高，如果電機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度

不允許就會(huì)損壞電機(jī)；(2)不能起動(dòng)，長(zhǎng)時(shí)間的堵轉(zhuǎn)會(huì)燒壞電樞繞組。如果采用降壓起動(dòng)由

于剩磁通很小，電樞電流不能產(chǎn)生起動(dòng)所需轉(zhuǎn)矩，故不能起動(dòng)。

3-10他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)有幾種調(diào)速方法？各有什么特點(diǎn)？

答：3種。

(1)電樞回路串電阻：調(diào)速設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便。但屬分級(jí)調(diào)速平滑性差，輕載時(shí)調(diào)

速范圍小，損耗大效率低。

(2)降低電源電壓：可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，輕載或重載的調(diào)速范圍不變，特性硬度較高負(fù)

載變化時(shí)穩(wěn)定性好，損耗小效率高。但需要一套電壓可連續(xù)調(diào)節(jié)的直流電源。

(3)減弱磁通：一般是基速以上的調(diào)速，調(diào)節(jié)方便、損耗小，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。但轉(zhuǎn)

速不能升的太高，調(diào)速范圍有限。通常與降壓調(diào)速配合使用。

3-11靜差率與機(jī)械特性的硬度有何區(qū)別？

解：靜差率是在某一調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速下，電動(dòng)機(jī)從理想空載轉(zhuǎn)速到額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速變化率

5%=Qlx100%。靜差率是電動(dòng)機(jī)調(diào)速性能好壞的一個(gè)指標(biāo)，6%越小，負(fù)載變化時(shí)轉(zhuǎn)

%

速的變化越小，轉(zhuǎn)速相對(duì)穩(wěn)定性越好。機(jī)械特性的硬度是指在機(jī)械特性曲線的工作范圍內(nèi)某

點(diǎn)的，=a,它表示電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)由于轉(zhuǎn)速變化(dn)而引起轉(zhuǎn)矩變化(dT)的大小。

dn

當(dāng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)由于外界干擾(U,7；變化)一起轉(zhuǎn)速變化曲，若a大,則電磁轉(zhuǎn)矩的變化

江也大，使電動(dòng)機(jī)能較快地達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)。因此a的大小表示電動(dòng)機(jī)在工作點(diǎn)上運(yùn)行

時(shí)抗擾動(dòng)能力的大小。

3-12調(diào)速范圍與靜差率有什么關(guān)系？為什么要同時(shí)提出才有意義？

答：調(diào)速范圍D是額定負(fù)載下的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之比。D與8%相互制約：因?yàn)?%

n—nnw

二3一%,。=」皿，因此導(dǎo)出——迺一，由此式可見(jiàn)，D與6是一一對(duì)應(yīng)的，

n0(}n.min(1-\3.)mi3n，U

而且相互制約。對(duì)于某種調(diào)速方法，例如電樞回路串電阻調(diào)速，此時(shí)〃0=-^J,“max=〃N'

c機(jī)

都是常數(shù)，如果要求6小，則D就大。對(duì)于不同調(diào)速方法，相同的6要求對(duì)應(yīng)的D也不同。

例如降壓調(diào)速時(shí)，%=，〃。=烏」，"。與U成正比例下降，與電樞串電阻調(diào)速相比，

C仲N

在相同的6下可以得到較大的調(diào)速范圍。因此只有在滿足一定的靜差率要求下的調(diào)速范圍才

有意義。例如降壓調(diào)速和電樞串電阻調(diào)速都能把轉(zhuǎn)速?gòu)钠フ{(diào)到零，如果沒(méi)有對(duì)靜差率的要

求，這兩種調(diào)速方法的調(diào)速范圍都可達(dá)到無(wú)限大這時(shí)。也就沒(méi)有意義了。

3-13什么叫恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式和恒功率調(diào)速方式？他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的三種調(diào)速方法各

屬于哪種調(diào)速方式？

答：恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式是在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)，保持4=r的條件下電動(dòng)機(jī)允許輸出的轉(zhuǎn)

矩為常數(shù)；恒功率調(diào)速方式是在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)/,=IN保持的條件下電動(dòng)機(jī)的允許輸出的

功率為常數(shù)。串電阻調(diào)速和調(diào)壓調(diào)速屬恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，弱磁調(diào)速屬恒功率調(diào)速。

3-14電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方式為什么要與負(fù)載性質(zhì)匹配？不匹配時(shí)有什么問(wèn)題？

答：電動(dòng)機(jī)調(diào)速方式與負(fù)載性質(zhì)匹配是指恒功率負(fù)載采用恒功率調(diào)速方式，恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載

采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，這樣就能保證在調(diào)速范圍內(nèi)電動(dòng)機(jī)電流均保持額定值不變，可以充分

利用電動(dòng)機(jī)，如果二者不匹配，例如恒功率負(fù)載采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。恒功率負(fù)載功率

PL=(=常數(shù)，n=nmin時(shí)，乙最大。n=時(shí)，/最小。為使電動(dòng)機(jī)不過(guò)載，應(yīng)按"=?min

95soP

下的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩，即留=N，/〃=幾。如果采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，

例如降壓調(diào)速，此時(shí)。=伽，在T=&時(shí)，T=TN=CT<f>NIN,電動(dòng)機(jī)可以充分利用。

但電動(dòng)機(jī)在nmin<n<nmax下運(yùn)行時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩因TLJ而降低，/"=<IN,電動(dòng)機(jī)就

CT<PN

不能充分利用了。對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載采用恒功率調(diào)速方式的情況，例如弱磁調(diào)速。由于恒轉(zhuǎn)矩

負(fù)載7；=常數(shù)，6=黑，〃=〃min時(shí)功率2最小，〃="max時(shí)功率4最大。為了電動(dòng)機(jī)

9550P

不過(guò)載，應(yīng)選〃=時(shí)的電動(dòng)機(jī)功率為額定功率，此時(shí)。=------^=。以小，電動(dòng)機(jī)可

"max

充分利用。但在"T降速，使電動(dòng)機(jī)在<〃</max的某一轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，乙仍為。，

但因0T,故(<幾，電動(dòng)機(jī)不能充分利用。因此可見(jiàn)，如果電動(dòng)機(jī)調(diào)速方

CT(pI

式與負(fù)載性質(zhì)不匹配時(shí)，電動(dòng)機(jī)只能在〃max或〃min下運(yùn)行