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 .
胶衣树脂解析：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 a e 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。发热涂料
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：
偷拍设备
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
电玉粉
合成节距等于换向节距 y=c y =1 第一节距54
222y 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
包装箱制作（2）①计算节距
731221y y =-=-=
=p
K c
347y 46222Q y 121=-=-==±=±=y y p u ；εε n
N N S S
1623457891011121314151617181920212216234578910111213141516171819
2122-+
1A 2A 1B 2
B
产品样本制作
②绘制绕组展开图
③绘制电路图
p ==a
3-14、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： 12
23456789101112131415161718192021221234567891011121314151617181920
2122N N S S N S
n
-+
A1A2A3B1B2B3
