第17章 思考题与习题参考答案
17.1 如何判断直流电机是运行于发电机状态还是电动机状态，它们的Tem与n、Ea与Ia的方向有何不同，能量转换关系有何不同?
答：通过比较Ea和U的大小来判断。如果Ea?U，则为发电机状态，如果Ea?U，则为电动机状态。发电机状态时，Tem与n方向相反， Ia与Ea方向相同，将机械能转换为电能；电动机状态时，
n与Tem方向相同，Ea与Ia方向相反，将电能转换为机械能。
17.2 分别对不同励磁方式的发电机、电动机列出电流I、 Ia、If的关系式。 答： 他励发电机和电动机：Ia?I
并励发电机：Ia?I?If，并励电动机：I?Ia?If 串励电动机：I?Ia?If
复励电动机：I?If(串励）?Ia?If(并励）
17.3 直流电机中有哪些损耗? 是什么原因引起的? 为什么铁耗和机械损耗可看成是不变损耗? 答：直流电机中有：电枢铁心损耗、机械损耗、附加损耗、电枢回路铜损耗和励磁回路铜损耗。 电枢铁心损耗是由于电枢铁心内磁场交变引起的；机械损耗是由于转动部件摩擦引起的；附加损耗是由于齿槽存在及漏磁场畸变引起的；电枢回路铜损耗是电枢电流Ia在电枢回路总电阻Ra上产生的损耗；励磁回路铜损耗是励磁电流If在励磁回路电阻Rf上产生的损耗。铁心损耗与磁通密度幅值及交变频率有关，因为磁密不变，在转速一定时，电枢内磁场的交变频率也不变，所以铁耗是不变损耗；机械损耗与转速有关，当转速一定时，它是不变损耗。
17.4 如果并励直流发电机不能自励建压，可能有哪些原因？应如何处理？
答：（1）主磁极可能没有剩磁，应该通过励磁绕组给主磁极充磁；（2）转向不正确（或励磁绕组与电枢绕组的连接不正确），在有剩磁的状态下改变转向（或转向不变时，改变励磁绕组与电枢绕组的相互连接）；（3）励磁回路电阻过大，超过了临界电阻，此时应减小励磁回路的调节电阻。
17.5 并励直流发电机正转时能自励，反转时能否自励？为什么？
答：正转能自励，说明励磁电流所产生的磁场恰好与剩磁方向相同，如果反转，励磁电流所产生的磁场就会与剩磁方向相反，主极剩磁被削弱，不能建立电压。
17.6 一台他励直流发电机，当励磁电流保持不变时，将转速提高20%，空载电压提高多少？若是
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并励直流发电机，当励磁回路电阻不变时，转速提高20%，则电压比前者升高得多还是升高得少？为什么？
答：对于他励发电机，励磁电流不变，主磁通为常数，转速升高20%，空载电压也会升高20%；对于并励发电机，当励磁回路电阻不变时，转速升高20%，电压比前者升高得多（大于20%），因为随着转速升高，电枢端电压增大，励磁回路中电流也会增大，主磁通增加，使得空载电压进一步升高。
17.7 一台并励直流发电机，在600r/min时，空载电压为125V，假如将转速提高到1200r/min，同时将励磁回路的电阻增加一倍，问电机的空载电压为多少？
答：250V
17.8 直流电动机起动时，为什么要将串联在励磁回路的电阻短接？
答：将串联在励磁回路中的电阻短接，目的是使励磁电流最大，主磁通最大，以便在限制电枢电流（起动电流）的情况下获得足够大的起动转矩。
17.9 直流电动机的起动电流决定于什么? 正常工作时的工作电流又决定于什么? 答：直流电动机的起动电流（Ist?U）取决于电源电压和电枢回路电阻的大小。正常工作时的Ra电流（Ia?U?Ea）取决于负载的大小，负载增大，转速降低，电动势减小，电流增大。 Ra17.10 起动电流过大会产生什么影响? 如何限制直流电动机的起动电流?
答：起动电流过大，会造成直流电机换向困难，产生强烈火花；并引起电源电压瞬时跌落，影响同一电网上其它设备的运行。为了限制起动电流，可以采用电枢串联电阻起动或降低电压起动。
17.11要改变他励和并励电动机的转向应该怎么办? 仅仅改变电源的正、负极性，能使转向改变吗? 答：对于他励电动机，只要改变电源电压的极性就可改变转向；对于并励电动机，仅仅改变电源电压的极性不能改变转向。因为此时电枢电流和励磁磁场同时改变方向，电磁转矩方向不变。要改变并励电动机的转向，只能改变励磁绕组或电枢绕组的电压极性。
17.12 一台并励直流发电机，PN?10kW,UN?230V,nN?1450r/min,励磁回路电阻
Rf?215?，电枢回路电阻Ra?0.49?，额定负载时，pFe?442W，pmec?104W，忽略附加损
耗。试求：(1)励磁电流If和电枢电流Ia；(2)电磁功率Pem和电磁转矩Tem；(3)电机的总损耗?p和效率?。
PN10?103解：（1）IN???43.478A
UN230
2
If?UN230??1.07A Rf215Ia?IN?If?43.478?1.07?44.548A
（2）Ea?U?IaRa?230?44.548?0.49?251.829V Pem?EaIa?251.829?44.548?11218.48W
Tem?9.55Pem11218.48?9.55??73.9Nm n1450 （3）P1?Pem?pFe?pmec?11218.48?442?104?11764.48W
?p?P1?PN?11764.48?10?103?1764.48W
PN10?103???100%??100%?85%
P111764.4817.13 一台并励直流电动机，PN?96kW，UN?440V，IN?255A，IfN?5A，
nN?500rmin，Ra?0.078?。试求：电动机额定运行时的输出转矩、电磁转矩和空载转矩。
解： Ia?IN?IfN?255?5?250A
Ea?UN?IaRa?440?250?0.078?420.5V Pem?EaIa?420.5?250?105125W Tem?PemPem??2?nN?60105125?2007.74Nm
2??50060PPN TN?N??2?nN96?103??1833.465Nm 2??5006060 T0?Tem?TN?2007.74?1833.465?174.275Nm
17.14 有一台他励直流电动机，PN?30kW，UN?220V，IN?158.5A，nN?1000r/min，
Ra=0.1?，保持额定负载转矩不变。求：(1)电枢回路串入 0.3?电阻后的稳态转速；(2)电源电压降
为180V时的稳态转速；(3)磁通减弱为80%?N时的稳态转速。
解：（1）Ea?UN?INRa?220?158.5?0.1?204.15V
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《电机学》习题解答(吕宗枢) 17章
