第三章 直流电机的工作原理及特性
3.1、为什么直流电记得转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠压而成？
答：直流电机的转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠加而成是因为要防止电涡流对电能的损
耗。 3.2、并励直流发电机正传时可以自励，反转时能否自励？
答：不能，因为反转起始励磁电流所产生的磁场的方向与剩与磁场方向相反，这样磁场被消
除，所以不能自励。 3.3、一台他励直流电动机所拖动的负载转矩TL=常数，当电枢电压或电枢附加电阻改变时，
能否改变其稳定运行状态下电枢电流的大小？为什么？这时拖动系统中那些量必然要发生变化？
答：T=KtφIa u=E+IaRa
当电枢电压或电枢附加电阻改变时，电枢电流大小不变。转速n与电动机的电动势都发生改变。 3.4、一台他励直流电动机在稳态下运行时，电枢反电势E=E1，如负载转矩TL=常数，外加
电压和电枢电路中的电阻均不变，问减弱励磁使转速上升到新的稳态值后，电枢反电势将如何变化? 是大于，小于还是等于E1？
答：T=IaKtφ，φ减弱，T是常数，Ia增大。根据EN=UN-IaRa ，所以EN减小，小于E1。 3.5、一台直流发电机，其部分铭牌数据如下：PN=180kW，U N=230V，n N=1450r/min，η
N=89.5%，试求：
①该发电机的额定电流；
②电流保持为额定值而电压下降为100V时，原动机的输出功率（设此时η=ηN） 解：①因为PN=UNIN，所以IN= PN/UN=180*1000/230=782.6A
②因为η=IU/P，所以P= IU/ηN=782.6*100/89.5=87441W=87.44KW 3.6、已知某他励直流电动机的铭牌数据如下：PN=7.5KW，UN=220V，nN=1500r/min，η
N=88.5%，试求该电机的额定电流和额定转矩。 解：对于电动机：PN=UNINηN
所以IN= PN/( UNηN)=7500/(220*0.885)=38.52A
输出转矩：TN=9.55PN/nN=9.55*7500/1500=47.75N·m 3.7、一台他励直流发电机：PN=15KW，U N=230V，I N=65.3A，n N=2850r/min，Ra =0.25Ω，
其空载特性为：
U 0/ V I f/A 115 184 230 253 265 0.442 0.802 1.2 1.686 2.10 今需在额定电流下得到150V 和220 V的端电压，问其励磁电流分别应为多少？ 解：由空载特性得到其空载特性曲线为：
E2652532302201841501150.4420.710.8021.081.21.686当U=150V时 If=0.71A 当U=220V时 If=1.08A
2.10If 3.8、一台他励直流电动机的铭牌数据为：PN=5.5KW，UN=110V，I N=62A，nN=1000r/min，
试绘出它的固有机械特性曲线。
解：估算电枢电阻：Ra=(0.50~0.75)[1-PN/(UNIN)]UN/IN=0.75[1-5500/(110*62)]*110/62=0.26Ω
求KeΦN：KeΦN=(UN-INRa)/ nN=(110-62*0.26)/1000=0.09388 求理想空载转速：n0=UN/(KeΦN)=110/0.09388=1172r/min 求额定转矩：TN=9.55 PN/ nN =9.55*5500/1000=52.525N·m
根据（0，1172）和（52.525，1000）两点作出固有机械特性曲线如下： n(r/min) 1172
1000
-52.525 0 T(N·m) 52.525
-1000
-1172
3.9、一台并励直流电动机的技术数据如下：PN=5.5KW，U N=110V，I N=61A，额定励磁电
流I fN=2A，n N=1500r/min，电枢电阻Ra =0.2Ω，若忽略机械磨损和转子的铜耗，铁损，认为额定运行状态下的电磁转矩近似等于额定输出转矩，试绘出它近似的固有机械特
性曲线。
解：求额定电枢电流IaN=IN-IfN=61-2=59A
求KeΦN：KeΦN=(UN-IaNRa)/ nN=(110-59*0.2)/1500=0.065 求理想空载转速：n0=UN/(KeΦN)=110/0.065=1692r/min 求额定转矩：TN= 9.55KeΦNIaN=9.55*0.065*59=36.6N·m
根据（0，1692）和（36.6，1500）两点作出固有机械特性曲线如下： n(r/min) 1692
1500
-36.6 0 T(N·m) 36.6
-1500
-1692
3.10、一台他励直流电动机的技术数据如下：PN=6.5KW，U N=220V，I N=34.4A，n N=1500r/min,
Ra =0.242Ω,试计算出此电动机的如下特性： ①固有机械特性；
②电枢附加电阻分别为3Ω和5Ω时的人为机械特性； ③电枢电压为U N/2时的人为机械特性； ④磁通φ=0.8φN时的人为机械特性； 并绘出上述特性的图形。 解：①固有特性
求KeΦN：KeΦN=(UN-INRa)/ nN=(220-34.4*0.242)/1500=0.141 求理想空载转速：n0=UN/(KeΦN)=220/0.141=1560r/min 求额定转矩：TN=9.55PN/nN=9.55*6500/1500=41.38N·m 在直角坐标中标出理想空载点和额定工作点，连成直线如下图1所示，即为固有机械特性曲线。
固有机械特性表达式为：
n= UN/(KeΦN)- RaT/( KeΦN KtΦN)= n0- 0.242T/[9.55( KeΦN )2]=1560-1.27T ②电枢回路串电阻的人为机械特性 串3Ω电阻时：
nN1= n0-( Ra+RΩ1)TN/( KeΦN KtΦN)
=1560-(0.242+3)*41.38/(0.141*9.55*0.141)=853r/min
由（n= n0=1560r/min，T=0）和（n= nN1=853r/min，T= TN= 41.38N·m）两点，在n-T平面上作直线，如下图曲线2所示，即为串3Ω电阻时的人为机械特性曲线。 该人为机械特性表达式为：
n= UN/(KeΦN)- (Ra+ RΩ1)T/( KeΦN KtΦN)= n0- (Ra+ RΩ1)T/[9.55( KeΦN)]2 =1560-(0.242+3)T/(9.55*0.1412)= 1560-17.08T 串5Ω电阻时：
第三章 直流电机的工作原理及特性
