第二章思考题
2-1 直流电机的主要部件是什么？各有什么作用？
答：直流电机的主要包括定子、转子
定子部分：包括主磁极、换向磁极、机座、电刷装置
1）主磁极：建立主磁通，包括： 铁芯：由低碳钢片叠成
绕组：由铜线绕成
2）换向磁极：改善换向，包括： 铁芯： 中大型由低碳钢片叠成。
小型由整块锻钢制成。 绕组：由铜线绕成。
3）机座：固定主磁极、换向磁极、端盖等，同时构成主磁路的一部分，用铸铁、铸钢或钢板卷成。
4）电刷装置：引出（或引入）电流，电刷由石墨等材料制成。 转子部分：包括电枢铁芯、电枢绕组、换向器
1） 电枢铁心：构成主磁路，嵌放电枢绕组。由电工钢片叠成。
2） 电枢绕组：产生感应电动势和电磁转矩，实现机—电能量转换。由铜线绕成。 3） 换向器：换向用，由铜片围叠而成。
2-2 在直流电机中，为什么要用电刷和换向器，它们起到什么作用？
答：在直流发电机中，电刷和换向器起到整流的作用，将电枢绕组中的交流电整流成出线端的直流电。直流电动机中，起到逆变的作用，将端口的输入的直流电变成电枢绕组中的交变电流。 2-5 公式Ea?Ce?n和T?CT?Ia中的?应是什么磁通？
答：公式中的?为每个极面下的气隙磁通，也即主磁通，它由励磁磁动势和电枢磁动势共同产生的.
2-7 “直流电机实质上是一台装有换向装置的交流电机”，你怎样理解这句话？
答：无论是直流发电机还是直流电动机，它们在电枢绕组内的电流均为交流（而电刷两端的外电路均为直流），故直流电机实为一台交流电机。
这种交（内电路）、直（外电路）流的转换就是靠换向装置来实现的。 发电机
交流（内电路） 直流（外电路）
电动机
因此说，直流电机实质上是一台带有换向装置的交流电机。
2-9 直流电机的电枢电动势和电磁转矩的大小取决于哪些物理量，这些量的物理意义如何？
答：电枢电动势Ea?Ce?n 其中，Ce是电机的电动势常数Ce?pN，它的大小决定于电枢绕组导体总根数N、主磁极60a对数 p及并联支路数2a ，?是每个极面下的磁通，n是电机转速。
电磁转矩T?CT?Ia
CT是电机的电磁转矩结构常数，CT?pN，它的大小决定于电枢绕组导体总根数N、2?a主磁极对数p及并联支路数 2a，?是每个极下的磁通，Ia是电枢电流。
2-10 如何判断直流电机运行于发电机状态还是运行于电动机状态？它们的功率关系有什么不同？
答：用感应电动势和端电压的大小来判断。当的机械功率，空载损耗消耗后，转换为电磁功率以电功率UI的形式输出；当
Ea?U时为发电机状态，由原动机输入
T???EaIa，再扣除电枢和励磁损耗后，
Ea?U时，为电动机运行状态，电源输入的功率UI，扣除电
EaIa?T??，再扣除空载损耗后，输出机械功率。
枢和励磁铜耗后，转变为电磁功率
第二章 习题
2-2 一台直流电动机，额定功率为PN=160千瓦，额定电压UN=220伏，额定效率ηN=85%，额定转速nN=1500转/分，求该电机的额定电流？ 解：额定电流
IN?PNUN?N160?103??856A220?0.85
2-3 一台直流发电机，额定功率为PN=145千瓦，额定电压UN=230伏，额定转速nN=1450
转/分，额定效率ηN=85%，求该发电机的额定电流？ 解：
PN145?103额定电流 IN???630.4A
UN2302-6 一台四极直流电动机，nN=1460r/min，Z=36槽，每槽导体数为6，每极磁通为??2.2韦
伯，单迭绕组，问电枢电流为800安时，能产生多大的电磁转矩？ 解： Tem?
pN2?36?6?Ia??2.2?800?60535N?m 2????4第三章 思考题
3-2 直流电动机为什么不能直接起动？一般的他励直流电动机为什么不能直接起动？采用
什么起动方法比较好？
答：不能直接起动，尤其在带载的情况下。这是因为受到换向器与线圈发热的限制，起动瞬间不能建立反电动势，电枢回路近似于短路，如不加以限制，电流太大会烧毁换向器或线圈，所以，直流电动机一般不允许直接起动。通常采用电枢回路串电阻起动，或降压起动，以降压起动为最好。因为降压起动时，可以实现无电流冲击，做到平滑、无级的连续起动。 3-4 直流他励电动机常用哪几种方法进行调速？它们的主要特点是什么？比较它们的优缺点。
答：直流电动机通常采用三种方法调速，它们是电枢回路串电阻调速；降低电枢电压调速；弱磁调速。其中，串电阻调速和调整电枢电压调速都是属于恒转矩调速，而弱磁调速则属于恒功率调速。
其主要特点是, 串电阻调速和调整电枢电压调速都适用于额定理想空载转速以下调速,
而弱磁调速一般都用于额定理想空载转速以上调速。具较相近特点的串电阻与降压调速相比，因串电阻后产生明显的损耗而不如降压调速。
第三章 习题
3-3 他励直流电动机的数据为：PN＝13 kW，UN＝110V，IN＝135A，nN =680r／min，Ra=0.05 Ω，求直流电机的固有机械特性。 解：
电势系数Ce?N=
UN?INRa110?135?0.05=≈0.152
680nN 转矩系数cM?N=9.55 ce?N=9.55?0.152≈1.452
则电机的固有机械特性为 n=
UNRa1100.05-T=-T≈723.7-0.227T=724-0.227T. 0.1520.152?1.452ce?NcecM?N23-4 一台他励直流电动机，PN＝7.6kw，UN＝110V，IN＝85.2A，nN =750r／min，Ra=0.13
Ω，起动电流限制在2.1IN 。
（1）采用串电阻起动，求起动电阻； （2）若采用降压起动，电压应降为多少？ （3）求出这二种情况下的机械特性。 解：
（1）所串电阻R =
UN110-Ra=-0.13?≈0.48?.
2.1?85.22.1IN（2）降压起动的电压为U=2.1INRa=2.1?85.2?0.13v≈23.3v. （3）电势系数ce?N=
UN?INRa110?85.2?0.13=≈0.13
750nN转矩系数cM?N=9.55 ce?N=9.55?0.13≈1.26 串电阻时，机械特性 n=
UNR?Ra1100.48?0.13-T=-T≈846.2-3.72T=874-3.72T 0.130.13?1.26ce?NcecM?N2降压时，机械特性 n=
Ra23.30.13U-T=-T≈179.2-0.79T=180-0.79T 20.130.13?1.26ce?NcecM?N3-5 一台直流他励电动机，PN =10 kW，UN＝220V，IN＝54A，nN＝1000r／min，Ra＝0.5
Ω，Φ=ΦN ，在负载转矩保持额定值不变的情况下工作，不串电阻，将电压降至139V。试求：（1）电压降低瞬间电动机的电枢电流和电磁转矩； （2）进入新的稳定状态时的电枢电流和转速；
（3）求出新的稳定状态时，电动机的静差率和效率。
1解：瞬间时
Ea=UN-INRa=220-54?0.5v=193v. 电势系数ce?N=
Ea193==0.193 nN1000 转矩系数cM?N=9.55 ce?N=9.55?0.193≈1.84 （1）降压瞬间的电枢电流Ia=
U1?Ea139?193=A=-108A
0.5Ra 电磁转矩T= cM?NIa=1.84?（-108）N·M= -198.72 N·M. （2）新的稳态时，电枢电流Ia=IN=54A. 转速n1=
U1?RaIa139?0.5?54=r/min≈580.3r/min=581r/min.
0.193ce?N (3)降压后的理想空载转速 n0=
?U1=720r/min
Ce?Nn0?n1n0'' 静差率??=
721?581?100%≈19.4%
721输入功率P1=UIN=139?54w=7506w. 降
压
后
输
出
功
率
P2?T2N?1?T2N?N?1n581?PN1??10?1000w?5810w ?NnN1000则效率?=
P25810=?100%≈77.4% P17506第四章 思考题
4-1 变压器能否对直流电压进行变换？
答：不能。变压器的基本工作原理是电磁感应原理，如果变压器一次绕组外接直流电压，则在变压器一次绕组会建立恒定不变的直流电流i1，则根据F1= i1N1，我们知道直流电流i1会建立直流磁动势F1，该直流磁动势F1就不会在铁芯中产生交变的磁通，也就不会在二次绕组中产生感应电动势，故不会在负载侧有电压输出。 4-2 变压器铁芯的主要作用是什么？其结构特点怎样？
答：变压器铁芯的作用是为变压器正常工作时提供磁路，为变压器交变主磁通提供流通
回路。为了减小磁阻，一般变压器的铁芯都是由硅钢片叠成的，硅钢片的厚度通常是在0.35mm-0.5mm之间，表面涂有绝缘漆。
4-4 变压器空载运行时，为什么功率因数不会很高？
答：变压器空载运行时，一次绕组电流就称为空载电流，一般空载电流的大小不会超过额定电流的10%，变压器空载电流I0可以分为两个分量：建立主磁通?m所需要的励磁电流
??I?和由磁通交变造成铁损耗从而使铁芯发热的铁耗电流IFe。其中励磁电流I?与主磁通
????m同相位，称为空载电流的无功分量；铁耗电流IFe与一次绕组E1的相位相反，超前主磁
通?m90,称为空载电流I0的有功分量。其中的铁耗电流与励磁电流相比非常小，所以一次绕组电流就近似认为是励磁电流，在相位上滞后一次绕组电压90o，所以空载运行时功率因数不会很高。
4-5 变压器负载运行时，绕组折算的准则是什么？
答：折算就是用一个匝数和一次绕组完全相同的假想绕组来替代原有的二次绕组，即结果是E1=E2，虽然折算前后二次绕组匝数改变了，但是变压器二次绕组折算之前的能量关系、电磁关系和磁动势大小并不受影响，这是变压器折算的基本准则。
?o
?????第四章 习题
4-1 有一台单相变压器，额定容量SN?500kV?A，额定电压U1N/U2N?10/0.4kV，求一次侧和二次侧的额定电流。 解：
I1NSN500?103???50A3U1N10?10SN500?10??1250A3U2N0.4?103
I2N?4-2 有一台三相变压器，额定容量SN?2500kV?A，额定电压U1N/U2N?10/6.3kV，Y/△连接。求一次侧和二次侧的额定电流。
解：
I1N?I2N?SN3U1NSN3U2N??2500?1033?10?1032500?103?144.3A
33?6.3?10?229.1Af?50Hz，Y,d4-7 一台三相变压器，SN?750kV?A，U1NU2N?10000V/400V，
接法，原绕组每相电阻R1?0.85?，X1??3.55?，励磁阻抗Rm?201.98?，
Xm?2211.34?，试求：
（1）原、副边额定电流I1N、I2N。
