第一部分直流机 1一1为什么直流电机能发出直流电?如果没有换向器,直流电机能不能发出直流电流? 2试判断下列情况下,电刷两端电压性质 (1)磁极固定,电刷与电枢同时旋转 (2)电枢固定,电刷与磁极同时旋转。 1-6已知某直流电动机铭牌数据如下,额定功率P=75(k),额定电压 U=220)额定转速nx=150m),额定效率7、=88590,试求该电机的额定 电流。 1-7已知某直流电动机的额定功率P=240k),额定电压U=4600),额定转速 H=600m),试求该电机的额定电流 1-12一台直流发电机额定容量180kw,额定电压230伏,额定转速1450rm 额定效率895%求额定输入功率和额定电流 2一1何谓主磁通?何谓漏磁通?漏磁通大小与那些因素有关? 2-2试述k,l,kknk,1等物理量的物理概念 2一3何谓饱和现象?电机的磁路为什么会出现饱和现象?饱和对电机运行性能有何影响? 2-4一台14kw,220伏,100min的四极直流电动机,槽高h=003m,磁极高hn 009m,电枢磁轭长L=0.103m,机座磁轭长L;=0.357m,气隙δ=0.00m,气隙系数 k。=126。电枢铁心由D1硅钢片迭成,磁极用000m厚钢板迭成,机座用铸钢。己知 空载额定电压时电机磁路各部分磁密为B=0.767,B/3=1.787,Bn=1347, Bn=1.127,B,=1.27,试求每对极所需的励磁磁势和饱和系数。 2-6一台四极单迭绕组的直流电机。 (1)如果取出相邻的两组电刷,只用剩下的两外两组电刷是否可以?对电机性能 有何影响?端电压有何变化?此时发电机能供给多大的负载(用额定功率的 百分数表示) (2)如果有一元件断线,电刷间的电压有何变化?电流有何变化? (3)若只用相对的两组电刷是否能够运行? (4)若有一极失磁,将会产生什么后果? 2-8试计算下列各绕组的节距y,y2y和yx,绘制绕组展开图,安放主极及电刷, 并求并联支路对数
第一部分 直流机 1－1 为什么直流电机能发出直流电？如果没有换向器，直流电机能不能发出直流电流？ 1－2 试判断下列情况下，电刷两端电压性质： （1） 磁极固定，电刷与电枢同时旋转： （2） 电枢固定，电刷与磁极同时旋转。 1 － 6 已 知 某 直流 电 动 机铭 牌 数 据如 下 ， 额定 功 率 P 75(kw) N = ，额定电压 U 220(v) N = ，额定转速 n 1500(r/ m) N = ，额定效率 = 88.5% N ，试求该电机的额定 电流。 1－7 已知某直流电动机的额定功率 P 240(kw) N = ，额定电压 U 460(v) N = ，额定转速 n 600(r/ m) N = ，试求该电机的额定电流。 1－12 一台直流发电机额定容量 180kw，额定电压 230 伏，额定转速 1450r/m， 额定效率 89.5%,求额定输入功率和额定电流。 2－1 何谓主磁通？何谓漏磁通？漏磁通大小与那些因素有关？ 2－2 试述 k , i , li k , k , k , i 等物理量的物理概念。 2－3 何谓饱和现象？电机的磁路为什么会出现饱和现象?饱和对电机运行性能有何影响？ 2－4 一台 14kw，220 伏，1000r/min 的四极直流电动机，槽高 h＝0.03m，磁极高 hm ＝ 0.09m，电枢磁轭长 La ＝0.103m，机座磁轭长 Lj ＝0.357m，气隙 ＝0.0022m，气隙系数 k =1.26 。电枢铁心由 D11 硅钢片迭成，磁极用 0.001m 厚钢板迭成，机座用铸钢。已知 空载额定电压时电机磁路各部分磁密为 B = 0.76T ， T z 1.78 / 3 1 B = ， T m B = 1.34 ， T a B = 1.12 ， T j B =1.2 ，试求每对极所需的励磁磁势和饱和系数。 2－6 一台四极单迭绕组的直流电机。 （1） 如果取出相邻的两组电刷，只用剩下的两外两组电刷是否可以？对电机性能 有何影响？端电压有何变化？此时发电机能供给多大的负载（用额定功率的 百分数表示）； （2） 如果有一元件断线，电刷间的电压有何变化？电流有何变化？ （3） 若只用相对的两组电刷是否能够运行？ （4） 若有一极失磁，将会产生什么后果？ 2－8 试计算下列各绕组的节距 y1 ， y2 ，y 和 yK ，绘制绕组展开图，安放主极及电刷， 并求并联支路对数
(1)右行短距单迭绕组:2P=4,Z=S=22 (2)右行整距单波绕组:2P=4,Z=S=20 (3)左行单波绕组,2P=4,Z=S=19 (4)左行单波绕组,P=4,Z=S=21; 台直流发电机,2P=4,a=1,Z=35,每槽内有10根导体,如要在1450r/min 产生230伏电势,则每极磁通应为多少? 2-10一台直流发电机,2P=4,a=1,S=21,每元件匝数W=3,当 0.01825 n=1500r/min时,试求正,负电刷间得电压 2-11一台直流发电机,2=8,当n=600m,每极磁通p=000Vb时,E=230伏, 试求:(1)若为单迭绕组,则电枢绕组应有多少导体? (2)若为单波绕组,则电枢绕组应有多少导体? 2-11(许实章电机学修订本,1992:P63) 直流发电机Px=90kw,Ux=230,nx=960/mn,22=4,电枢外径 D.=038m,磁极长度等于电枢长度m=l1=023m,槽数z=3,槽高h2=0035m7 槽宽b=00127m,电枢轭截面A=001655m,磁极截面Am=00317m,机座 轭截面A=00207m,电枢轭磁路长l=0.16m,磁极高hn=0.1295m,机座轭磁 路长l=053m,漏磁系数K=12,极弧系数O2=0.68,气隙=0003m,电枢由 D1硅钢片迭成,k=0.93,磁极用厚000m钢板,机座用铸钢。空载额定电压时 。=00361韦,试求E=U时每对励磁磁势及饱和系数 2-13一台直流电机,2P=4,S=120,元件电阻为029,当转速为1000min时,元件 平均电势为10伏,问当电枢绕组为单迭或单波时,电刷端电压和电枢绕组的电阻各为多少? 2一18一台两极发电机,空载时每极磁通为03韦,每极励磁磁势为30004T。现设电枢圆 周上共有电流8400A并作均匀分布,已知电枢外径为042m,若电刷自几何中性线前移20 机械角度。试求:(1)每对极的交轴电枢磁势和直轴电枢磁势 (2)当略去交轴电枢反应的去磁作用并假定磁路不饱和时,每对极的合 成磁势及每极下的合成磁通。 2-34用单波绕组代替单迭绕组时,若导体数和其他条件均不变,电机额定容量有无改变? 例如一台六极电机原为单波绕组,如果改成单迭绕组,保持元件数和元件匝数不变,问电机 额定容量会不会改变?其它额定量要不要改变? 2一35一台四极直流发电机,空载电压为440伏,电枢绕组修理后,保持原来的转速和励 磁电流不变,发出的空载电压为220伏,问修理前后该电枢绕组可能是什么型式的绕组?为 什么?如果保持电枢导体内电流不变,问修理前后发电机的功率有无改变?为什么? 2-42直流发电机感应电势与那些因素有关?若一台直流发电机空载电势是230伏,试问 在下列情况下电势的变化如何?
（1） 右行短距单迭绕组：2P＝4，Z＝S＝22； （2） 右行整距单波绕组：2P＝4，Z=S=20; （3） 左行单波绕组，2P＝4,Z=S=19; （4） 左行单波绕组，2P＝4,Z=S=21; 2－9 一台直流发电机，2P＝4，a＝1，Z＝35，每槽内有 10 根导体，如要在 1450r/min 下 产生 230 伏电势，则每极磁通应为多少？ 2－10 一台直流发电机，2P＝4，a＝1，S＝21，每元件匝数 W y ＝3，当 0 ＝0.01825 Wb ， n＝1500r/min 时，试求正，负电刷间得电压。 2－11 一台直流发电机，2P＝8，当 n＝600r/min，每极磁通 ＝0.004 Wb 时， E = 230伏 ， 试求：（1）若为单迭绕组，则电枢绕组应有多少导体？ （2）若为单波绕组，则电枢绕组应有多少导体？ 2－11 （许实章电机学修订本，1992；P63） 直流发电机 P kw N = 90 , U v N = 230 , n 960r/min N = ,2P =4, 电枢外径 D m a = 0.368 ，磁极长度等于电枢长度 m t l l a m = = 0.23 ，槽数 Z＝35，槽高 h m z = 0.035 ， 槽宽 b m s = 0.0127 ，电枢轭截面 Aa m 2 = 0.01655 ，磁极截面 Am m 2 = 0.0317 ，机座 轭截面 Aj m 2 = 0.0207 ，电枢轭磁路长 l m a = 0.16 ，磁极高 h m m = 0.1295 ，机座轭磁 路长 l m j = 0.53 ，漏磁系数 K = 1.2 ，极弧系数 = 0.68 p ，气隙 = 0.003m ，电枢由 D11 硅钢片迭成， k = 0.93 Fe ，磁极用厚 0.001m 钢板，机座用铸钢。空载额定电压时 0.0361韦 0 = ，试求 E0 ＝UN 时每对励磁磁势及饱和系数。 2－13 一台直流电机，2P＝4，S＝120，元件电阻为 0.2 ，当转速为 1000r/min 时，元件 平均电势为 10 伏，问当电枢绕组为单迭或单波时，电刷端电压和电枢绕组的电阻各为多少？ 2－18 一台两极发电机，空载时每极磁通为 0.3 韦，每极励磁磁势为 3000AT。现设电枢圆 周上共有电流 8400A 并作均匀分布，已知电枢外径为 0.42m，若电刷自几何中性线前移 200 机械角度。试求：（1）每对极的交轴电枢磁势和直轴电枢磁势； （2）当略去交轴电枢反应的去磁作用并假定磁路不饱和时，每对极的合 成磁势及每极下的合成磁通。 2－34 用单波绕组代替单迭绕组时，若导体数和其他条件均不变，电机额定容量有无改变？ 例如一台六极电机原为单波绕组，如果改成单迭绕组，保持元件数和元件匝数不变，问电机 额定容量会不会改变？其它额定量要不要改变？ 2－35 一台四极直流发电机，空载电压为 440 伏，电枢绕组修理后，保持原来的转速和励 磁电流不变，发出的空载电压为 220 伏，问修理前后该电枢绕组可能是什么型式的绕组？为 什么？如果保持电枢导体内电流不变，问修理前后发电机的功率有无改变？为什么？ 2－42 直流发电机感应电势与那些因素有关？若一台直流发电机空载电势是 230 伏，试问 在下列情况下电势的变化如何？
(1)磁通减少10% (2)励磁电流减少10%; (3)磁通不变,速度增加20% (4)磁通减少10%,同时速度增加20% 2-64一直流发电机数据2P=6,总导体数N=780,并联支路数2a=6,运行角速度 O=40r·rad/s,每极磁通为0.0392韦,试计算(1)发电机感应电势:(2)速度为90or/min 磁通不变时发电机的感应电势:(3)磁通为0.0435韦,n=900r/min时电机的感应电势 (4)若每一线圈电流的允许值为50安,在第(3)问情况下运行时,发电机的电磁功率 2-66一台他励发电机,额定电压为230伏,额定转速1450r/min,极数2P=4,槽数Z =50,每槽导体数N1=4,H=2,空载电压230伏时每极磁通ψ=004925韦,试求: (1)电枢总导体数:(2)电枢绕组型式和换向片数。 3-2一台四极、82kw、230伏、970r/min的他励直流发电机的电枢上共有123个元件 每元件为1匝,支路数2a=2,如果额定运行时的磁通比空载电压为额定电压时的磁通多 5%,试求电机的额定电磁转矩。 3-9一台四极、82kw、230伏、970r/min的并励直流发电机,在75度时电枢回路电阻 r=002592,并励绕组每极有785匝,四极串励绕组总电阻r=2289,额定负载时, 并励回路串入3.5欧的调节电阻,电刷压降为2伏,基本铁耗及机械损耗 P+Pn=23k,附加损耗Pa=0005P,试求额定负载时发电机的输入功率, 电磁功率,电磁转矩和效率 3-10已知上题的发电机在额定转速下的空载特性为 II (A2032485565|8217 U()|100150200220241260280 若空载时产生额定电压,则励磁回路中应串入多大的调节电阻?在额定转速下的临界电阻时 多少? 3-11试求上题的发电机在额定负载时用励磁磁势表示的电枢反应去磁作用每极有多少安 匝,并用作图法求下列各项:(1)发电机的电压变化率△U:(2)如果电枢电流仍为额定 负载时的数值,但端电压降为210伏,则励磁回路应串入多大的电阻? 3-12设有一台他励发电机,n=1000/m,Ux=220伏,Ia=10A,每极励磁绕 组有850匝,励磁电流为25A,电枢回路总电阻包括电刷接触电阻为04欧,已知它在 750r/min是的空载特性如下 l,(A104106202526303644 U(|3378120|150175101935206225 试求:(1)空载端电压;(2)满载时电枢反应去磁安匝数:(3)过载25%时的端电压(设 电枢反应正比于负载电流)。 3-13设将上题直流发电机额定负载时的端电压调到240伏,若励磁电流不变而用调节转
（1） 磁通减少 10％； （2） 励磁电流减少 10％； （3） 磁通不变，速度增加 20％； （4） 磁通减少 10％，同时速度增加 20％。 2－64 一直流发电机数据 2P＝6，总导体数 N＝780，并联支路数 2a＝6，运行角速度 = 40 rad /s ，每极磁通为 0.0392 韦，试计算（1）发电机感应电势；（2）速度为 900r/min， 磁通不变时发电机的感应电势；（3）磁通为 0.0435 韦，n＝900r/min 时电机的感应电势； (4)若每一线圈电流的允许值为 50 安，在第（3）问情况下运行时，发电机的电磁功率。 2－66 一台他励发电机，额定电压为 230 伏，额定转速 1450r/min，极数 2P＝4，槽数 Z ＝50，每槽导体数 N1＝4， = 2 ，空载电压 230 伏时每极磁通 = 0.04925 韦，试求： （1）电枢总导体数；（2）电枢绕组型式和换向片数。 3－2 一台四极、82kw、230 伏、970r/min 的他励直流发电机的电枢上共有 123 个元件， 每元件为 1 匝，支路数 2a＝2，如果额定运行时的磁通比空载电压为额定电压时的磁通多 5％，试求电机的额定电磁转矩。 3－9 一台四极、82kw、230 伏、970r/min 的并励直流发电机，在 75 度时电枢回路电阻 r a = 0.0259 ，并励绕组每极有 78.5 匝，四极串励绕组总电阻 rf = 22.8 ，额定负载时， 并励回路串入 3.5 欧 的 调 节 电 阻 ， 电 刷 压 降 为 2 伏 ， 基 本 铁 耗 及 机 械 损 耗 P P kw Fe mec + = 2.3 ，附加损耗 Pad PN = 0.005 ，试求额定负载时发电机的输入功率， 电磁功率，电磁转矩和效率。 3－10 已知上题的发电机在额定转速下的空载特性为： I f （A） 2.0 3.2 4.8 5.5 6.5 8.2 11.7 U0 （v） 100 150 200 220 244 260 280 若空载时产生额定电压，则励磁回路中应串入多大的调节电阻？在额定转速下的临界电阻时 多少？ 3－11 试求上题的发电机在额定负载时用励磁磁势表示的电枢反应去磁作用每极有多少安 匝，并用作图法求下列各项：（1）发电机的电压变化率 U ；（2）如果电枢电流仍为额定 负载时的数值，但端电压降为 210 伏，则励磁回路应串入多大的电阻？ 3－12 设有一台他励发电机， n r m N =1000 / ，U = 220 N 伏， A I aN = 10 ，每极励磁绕 组有 850 匝，励磁电流为 2.5A，电枢回路总电阻包括电刷接触电阻为 0.4 欧，已知它在 750r/min 是的空载特性如下： I f （A） 0.4 1.0 1.6 2.0 2.5 2.6 3.0 3.6 4.4 U0 （v） 33 78 120 150 175 180 193.5 206 225 试求：（1）空载端电压；（2）满载时电枢反应去磁安匝数；（3）过载 25％时的端电压（设 电枢反应正比于负载电流）。 3－13 设将上题直流发电机额定负载时的端电压调到 240 伏，若励磁电流不变而用调节转
速的方法,其转速应增加到多少?若转速不变,而用调节励磁电流的方法,励磁电流应增加 到多少?在此情况下,空载电压为多少 3-14一台并励发电机Px=100kw,Un=250伏,设并励的主磁极励磁绕组有1000匝, 在额定转速下,空载时产生额定电压的励磁电流为7安,额定负载时则需94安才能达到同 样的端电压。今欲将该发电机改为平复励发电机(短复励)每极应加入多少匝串联绕组? 3-15 台并励发电机在600r/min时空载电压为125伏,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? 3-36台并励直流发电机,P=26k,U=230伏,nx=960r/m,2P=4, 单波绕组,电枢导体总数N=44,4额定励磁电流Ⅰ=2592A,空载额定电压时磁通 =001743韦,电刷安放在几何中线上,忽略交轴电刷反应的去磁作用。试求额定负载 时的电磁转矩及电磁功率 3-39台并励直流发电机,P=19h,Ux=230伏,nx=1450/m,电枢电路 各绕组总电阻ra75=01839,2△Ub=2伏,励磁绕组每极匝数W=80匝 1m=2794,励磁绕组电阻r7s=811,当转速为1450m时测得电机的空载特性为 l,(A0.3710911-4520|238|2.74|38 U(|44104160210240258275 求:(1)欲使空载产生额定电压,励磁电路应串入多大电阻? (2)电机的电压变化率△U (3)在额定运行的情况下电枢反应的等效去磁安匝Fad 3-41一台复励发电机,P=6k,UN=230伏,nx=1450/m, 1m=0.741A,P=2,单波绕组,电枢电路各绕组总电阻r75=08169,一对电刷压降 2AU=2伏,额定负载时的附加损耗Pa=60N,铁耗P。=1635W,机械损耗 Pn=2663w,求额定负载时发电机的输入功率、电磁功率、电磁转矩及效率 3-42他励直流发电机P=115k,Ux=230伏,n=960/m,2P=4,他励绕组 电压U/m=220伏,电枢和换向器绕组电阻之和r75°=001792,励磁绕组本身电阻 75°-042,励磁绕组每极有640匝,额定负载时电枢反应等效去磁安匝
速的方法，其转速应增加到多少？若转速不变，而用调节励磁电流的方法，励磁电流应增加 到多少？在此情况下，空载电压为多少？ 3－14 一台并励发电机 PN ＝100kw，Un ＝250 伏，设并励的主磁极励磁绕组有 1000 匝， 在额定转速下，空载时产生额定电压的励磁电流为 7 安，额定负载时则需 9.4 安才能达到同 样的端电压。今欲将该发电机改为平复励发电机（短复励）每极应加入多少匝串联绕组？ 3－15 一台并励发电机在 600r/min 时空载电压为 125 伏，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？ 3－36 一台并励直流发电机， P kw N = 26 ，UN ＝230 伏， n r m N = 960 / ，2P＝4， 单波绕组，电枢导体总数 N＝444，额定励磁电流 I fN ＝2.592A，空载额定电压时磁通 0.01743 0 = 韦，电刷安放在几何中线上，忽略交轴电刷反应的去磁作用。试求额定负载 时的电磁转矩及电磁功率。 3－39 一台并励直流发电机， P kw N = 19 ，UN ＝230 伏， n r m N =1450 / ，电枢电路 各绕组总电阻 = 0.183 750 r a ， 2U = 2 b 伏，励磁绕组每极匝数 W = 880 f 匝， A IfN = 2.79 ，励磁绕组电阻 = 81.1 750 rf ，当转速为 1450r/m 时测得电机的空载特性为： I f （A） 0.37 0.91 1.45 2.0 2.38 2.74 3.28 U0 （v） 44 104 160 210 240 258 275 求：（1）欲使空载产生额定电压，励磁电路应串入多大电阻？ （2）电机的电压变化率 U （3）在额定运行的情况下电枢反应的等效去磁安匝 Faqd 3－41 一台复励发电机， P kw N = 6 ，UN ＝230 伏， n r m N =1450 / ， = 0.741 IfN A，P＝2，单波绕组，电枢电路各绕组总电阻 = 0.816 750 r a ，一对电刷压降 2U = 2 b 伏，额定负载时的附加损耗 Pad ＝60w，铁耗 PFe＝163.5w，机械损耗 Pmec ＝266.3w，求额定负载时发电机的输入功率、电磁功率、电磁转矩及效率。 3－42 他励直流发电机 P kw N = 115 ，UN ＝230 伏， n r m N = 960 / ，2P＝4，他励绕组 电压 U fN ＝220 伏，电枢和换向器绕组电阻之和 = 0.0179 750 r a ，励磁绕组本身电阻 = 20.4 750 rf ， 励 磁 绕 组每 极 有 640 匝 ，额 定 负 载时 电 枢反 应 等效 去 磁 安 匝
Fa=8804/P,电机的铁耗和机械损耗分别为P:=1062kW,Pm=144,加 损耗Pa=1%Px,在额定转速nx=960/m时的空载特性曲线如下 (A) 0.831.632633.54.255060708083 U()|50|10013018020021522215245247 求(1)额定负载时电枢感应电势和电磁功率; (2)发电机的额定励磁电流和电压变化率 (3)发电机的额定效率 补:3-1(章名涛直流发电机7~8) 直流发电机P=215k,Ux=115伏,nN=450r/m,电枢电路各绕组总电 阻ra=0002492,一对电刷压降2△U=2伏,空载特性: (A) 1015|20 U(|49871108|193|1252|1295|1325 做出短路特性如下 (A) 0 6 Ⅰ4(A) 试求:(1)他励时使发电机运行在额定情况下,激磁电流Ⅰ,多大?如保持Ⅰ,而去 掉负载,电压上升到多少? (2)并励时使发电机运行在额定情况下,保持R,不变,求空载电压 (3)如他励时空载电压为U,则1为多少?保持D,不变,在=时电 压下降多少? 4-1如何判断直流电机运行于发电机状态还是电动机状态?它们的M、n、E、U、。 的方向有何不同?能量转换关系如何? 4-7-台1kw,20伏的并励电动机,额定效率7=853%,电枢回路总电阻02欧 并励回路电阻R=44欧,今欲使所电枢起动电流限制为额定电流的15倍,试求起动变阻
F A P aqdN = 880 / ，电机的铁耗和机械损耗分别为 PFe =1.062kw， Pmec ＝1.444kw，附加 损耗 Pad ＝1％ PN ，在额定转速 nN ＝960r/m 时的空载特性曲线如下： I f （A） 0.83 1.63 2.63 3.5 4.25 5.0 6.0 7.0 8.0 8.3 U0 （v） 50 100 150 180 200 215 232 241.5 245 247 求（1）额定负载时电枢感应电势和电磁功率； （2）发电机的额定励磁电流和电压变化率； （3）发电机的额定效率。 补：3－1（章名涛直流发电机 7～8） 直流发电机 P kw N = 215 ，UN ＝115 伏， n r m N = 450 / ，电枢电路各绕组总电 阻 r a = 0.0024 ，一对电刷压降 2U = 2 b 伏，空载特性： I f （A） 5 10 15 20 25 30 35 U0 （v） 49 87 108 119.3 125.2 129.5 132.5 做出短路特性如下： I f （A） 0 6 I k （A） 0 I N 试求：（1）他励时使发电机运行在额定情况下，激磁电流 I f 多大？如保持 I f 而去 掉负载，电压上升到多少？ （2）并励时使发电机运行在额定情况下，保持 Rf 不变，求空载电压； （3）如他励时空载电压为 UN ，则 I f 为多少？保持 I f 不变，在 I I N = 时电 压下降多少？ 4－1 如何判断直流电机运行于发电机状态还是电动机状态？它们的 M em 、n、E、U、I a 的方向有何不同？能量转换关系如何? 4－7 一台 15kw，220 伏的并励电动机，额定效率 N ＝85.3％，电枢回路总电阻 0.2 欧， 并励回路电阻 R = 44 f 欧，今欲使所电枢起动电流限制为额定电流的 1.5 倍，试求起动变阻