电机学综合习题

0—1． 电机和变压器的磁路常采用什么材料制成，这种材料有那些主要特性？ 答：电机和变压器的磁

路常采用硅钢片制成，它的导磁率高，损耗小，有饱和现象存在。

0—2． 磁滞损耗和涡流损耗是什幺原因引起的？它们的大小与那些因素有关？ 答：磁滞损耗由于B交

变时铁磁物质磁化不可逆，磁畴之间反复摩擦，消耗能量而产生的。它与交变频率f成正比，与

磁密幅值

Bm的α次方成正比。涡流损耗是由于通过铁心的磁通ф发生变化时，在铁心中产生

感应电势，再由于这个感应电势引起电流（涡流）而产生的电损耗。它与交变频率f的平方和

Bm的平方成正比。

0—3． 在图0—5中，当给线圈外加正弦电压u1时，线圈内为什么会感应出电势？当电流i1增加和减小

时，分别算出感应电势的实际方向。 答：在W1中外加u1时在

W1中产生交变电流i1，i1在W1中产生交变磁通ф，ф通过W2

在W2中和W1中均产生感应电势е2和e1，当i1增加时e1从b到a，е2从d 到c，当i1减少时e1从a到b，е2从c 到d。

0—4． 变压器电势、运动电势（速率电势）、自感电势和互感电势产生的原因有什么不同？其大小与那些

因素有关？ 答：在线圈中，由于线圈交链的磁链（线圈与磁势相对静止）发生变化而产生的电势就叫变压器电势。它与通过线圈的磁通的变化率成正比，与自身的匝数成正比。由于导体与磁场发生相对运动切割磁力线而产生的感应电势叫做运动电势，它与切割磁力线的导体长度、磁强、切割速度有关。由线圈自身的磁场与本身相交链的磁通发生改变而在本线圈内产生的感应电势叫自感电势，它与L有关。互感电势是由相邻线圈中，由一个线圈引起的磁通变化，使邻近线圈中的磁通发生变化而引起的其它线圈中的感应电势。它与两线圈的匝数、相隔距离、磁通（互感磁通）变化率等有关。

0—5． 自感系数的大小与那些因素有关？有两个匝数相等的线圈，一个绕在闭合铁心上，一个绕在木质

材料上，哪一个的自感系数大？哪一个的自感系数是常数？哪一个是变数？随什么因素变化？

答：因为L＝ψ/i＝wФ/i＝比。又因两线圈W相同，铁的因木质是线性的，

Ф/F＝

/

Rm，从上式可以推出L与成正比，与磁阻

Rm成反

Rm远小于木的

Rm，所以铁质上绕组的自感系数大，另一个小。

Rm不变，铁的

Rm要变，所以木质上绕组L为常数，铁质上绕组L为变数。

铁为变数是因为当H改变时μ变化而引起的，所以根本因素是H改变了。

0—6． 电磁转矩是怎样产生的？它在机电能量转换过程中起着什么作用？ 答：电机中电磁转矩是由载

流导体在磁场中受力而产生的，在机电能量转换中是机械能和电能转换的完成者。

0—7． 电机中的气隙磁场一般是根据什么原理和采用什么方法建立起来的？气隙磁场在机电能量转换过

程中起着这么作用？ 答：电机中的气隙磁场一般是根据载流导体周围产生磁场，采用绕组通以电流来产生，建立起一定分布的气隙磁场。气隙磁场在机电能量转换中起着传递能量的媒介作用，使定、转子间磁的联系及机电能量转换得以实现。

0—8． 图0－6是两根无限长的平行轴电线，P点与两线在同一平面内，当导体中通以直流电流I时，求

P点的磁场强度和磁通密度的大小和r1方向。

解：对于线性介质，迭加原理适用，A在P处产生磁场强度

H＝API2r

1B在P出产生的磁场强度

H＝BPI2r2

由于则

HAP与

HBP方向相同，如图所示

HP＝

HAP+

HBP

感应强度

B ＝PH0P＝

0I2(

11rr+

12)

0－9 图0－6中，当两电线分别通以直流电流（同向）I和异向电流I时，求每根导线单位长度上所受之

电磁力，并画出受力方向。

解：由于两根导体内通以同样大小的电流I，现在考虑其大小时，它们受力是相同的。一根导体

在另一根导体处产生磁感应强度B＝

0I2（

1） r1r220所以每根导体单位长度受力f=BI=

I2（

1） r1r2力的方向是通同向电流时相吸，通异向电流相斥。

0－10。在图0－5中，如果电流

i在铁心中建立

1的磁通是Ф＝

mSint,副线圈匝数是

w2，试求副

线圈内感应电势有效值的计算公式。

解：副线圈中感应电势的瞬时值

ew＝2＝

2d dtmw2Cost

感应电势

e的有效值计算公式为：

2

E=212w2m

0－11. 有一单匝矩形线圈与一无限长导体同在一平面内，如图0－7所示。试分别求出下列条件下线圈内

的感应电势：

（1） 导体内通以直流电流I，线圈以速度ν从左向右移动：

（2） 电流=

iImSint ，线圈不动：

Sint，线圈以速度ν从左向右移动。

（3） 电流=

iIm解：(1)导体内通以电流I时离导体x远处的磁密为

B＝

0I2x

所以，当线圈以速度ν从左向右移动时感应电势大小为

e＝－d＝davtc0Idt－

dtavt2xbdx （

0

bI

avtc2㏑

avt）

＝－

0

bI

(avt)v(avtc)2

avtvavtc(avt)2 ＝

0bIvc2(avt)(avtc)

（2） 当线圈不动时，电流是i=

ImSint时，

ф=

ac0Sinta2Imxbdx

b =

0Imc2㏑

aa Sint 所以 e＝－d0bacdt＝－Im2㏑

a Cost （4） 电流i=

ImSint，线圈以速度ν从左向右移动时

ф=

avtc0mSintavt2Ixbdx

b ＝

0Im2㏑

avtcavt Sint

所以，

e＝－ddt

－

ddt ＝ bI＝－

0m2[

avtvcavtc+㏑ Cost] Sintavtc(avt)2avtbI＝

0m2[

vcSintavt+㏑ Cost]

(avtc)(avt)avtc0－12. 对于图0－8，如果铁心用＝0.4m，，空气隙0.5磁磁势和励磁电流。

D硅钢片迭成，截面积23A＝12.25Fe104㎡,铁心的平均长度

lFe103m，线圈的匝数为600匝，试求产生磁通 ＝11104韦时所需的励

解：在铁心迭片中的磁密为

BFeA＝11/12.25＝0.9 (T)

Fe根据

D23硅钢片磁化曲线查出

HFe＝306 (A/m) *

在铁心内部的磁位降

FFe＝

HFelFe＝306*0.4＝122.4（A）

在空气隙处，当不考虑气隙的边缘效应时

BBaFe0.9（T）

＝7.157 所以

HaBa00.941010 （A/m）

5故

FaHa7.15100.510＝357.5（A）

F+FaFe53则励磁磁势F＝ 励磁电流

＝357.5+122.4＝479.9 安匝

IfF479.90.799 （A） W6000－18 磁路结构如图0－10所示，欲在气隙中建立7104韦的磁通，需要多大的磁势？

解：当在气隙处不考虑边缘效

应时，各处的磁密 B＝

S710510441.4(T)

硅钢片磁路长度铸钢磁路长度查磁化曲线：空气之中：

lD3080110（mm）

lr3080601169（mm）

DH2.09（A/mm） Hr1.88（A/mm）

HaBD01.4041041.1110（A/mm）

3故：各段磁路上的磁位降 则：F＝

FHDlD2.09110229.9（A）

rrFHlraa1.88169389.0（A） 111011110（A）

FHlFraF+FaD+＝1110+229.9+389.0＝1728.9（A）

故需要总磁势1728.9安匝。

0－19 一铁环的平均半径为0.3米，铁环的横截面积为一直径等于0.05米的圆形，在铁环上绕有线圈，当线圈中电流为5安时，在铁心中产生的磁通为0.003韦，试求线圈应有匝数。铁环所用材料为铸钢，其磁化曲线见附录3。

解：铁环中磁路平均长度圆环的截面积S＝l2D2R20.31.89（m）

14D12320.051.9610(m) 4铁环内的磁感应强度BS0.0031.961031.528(T)

查磁化曲线得磁感应强度H＝3180（A） F＝H故：线圈应有的匝数为W＝

lD＝31801.896000(A)

F6000/51200（匝） I0－20 设上题铁心中的磁通减少一半，线圈匝数仍同上题中所求之值，问此时线圈中应流过多少电流？如果线圈中的电流为4安，线圈的匝数不变，铁心磁通应是多少？

解：在上题中磁通减少一半时磁密 查磁化曲线得出磁场强度 所以，

B11B0.764(T) 2H＝646（A/m）

FHl11D6461.891220（安/匝）

12201.02（安） 1200 故此时线圈内应流过电流 当线圈中电流为4安时磁势

I12FW1FWI2120044800（安匝）

设

F所产生的磁通为0.0027韦，则：2B'2'2S0.00271.961031.375（T）

查磁化曲线得磁场强度

H'21945(A/m)

''  假设值小了，使

''F2H2lD19451.893680（安匝）

小了很多，现重新假设

F'2比

F2''0.029韦，

则

B2S''20.0291.961031.48(T)

查磁化曲线得磁场强度  在

'''H''''22710(A/m)

''F2H2lD27101.895120（安匝）

F2,F2,F2中采用插值得F2产生得磁通

'''22\"\"2\"2'2'2FF1\"(F2F2)

2 ＝0.00290.00290.00271(51204800)

512036802 ＝0.002878（韦）

0－21 设有100匝长方形线圈，如图0－11所示，线圈的尺寸为a＝0.1米，b＝0.2米，线圈在均匀磁场中围绕着连接长边中点的轴线以均匀转速n＝1000转/分旋转，均匀磁场的磁通密度B＝0.8 w/

m。试写

2出线圈中感应电势的时间表达式，算出感应电势的最大值和有效值，并说明出现最大值时的位置。

图0－11

2n21000104.9(rad/s) 6060故在t秒时刻线圈中的感应的电势e2BlvSintW

WbSint 所以e2Ba2 ＝1000.80.10.2104.9Sin104.9t

解：线圈转动角速度 ＝168Sin104.9t （v）

感应电势的最大值

eM168(v)

1682119(v)

感应电势的有效值E＝

出现感应电势最大值时，线圈平面与磁力线平行。

0－22 设上题中磁场为一交变磁场，交变频率为50Hz，磁场的最大磁通密度

Bm0.8T，

（1） 设线圈不转动，线圈平面与磁力线垂直时，求线圈中感应电势的表达式；

（2） 设线圈不转动，线圈平面与磁力线成60度夹角，求线圈中感应电势的表达式；

（3） 设线圈以n＝1000r/m的速度旋转，且当线圈平面垂直于磁力线时磁通达最大值，求线圈中感应电

势的表达式，说明电势波形。

解：（1）通过线圈的磁通abB2mSin100t



所以，线圈中的感应电势

10.10.20.8Sin100t01.610Sin(100t90)e1wd201001.610100Cos(100t90)503Sin100t dt00 （2）当线圈不动，与磁力线成60度夹角时

e2e1Sin60503Sin60Sin100t435Sin100t

1（3）当线圈以n＝1000r/m转动时，

3Sin(n2t) 602 ＝1.610Sin(100t90)Sin104.9t

0 所以线圈中的感应电势

2e3wd dt0＝

1001.610[100Cos(100t90)Sin104.9tSin(100t90)104.9Cos104.9t]0

＝167.8Cos209.3t－335.2Cos419t (v)

0－23 线圈尺寸如图0－11所示，a＝0.1m，b＝0.2m，位于均匀恒定磁场中，磁通密度B＝0.8T。设线圈中通以10安电流，试求：

（1） 当线圈平面与磁力线垂直时，线圈各边受力多大？作用方向如何？作用在该线圈上的转矩多大？ （2） 当线圈平面与磁力线平行时，线圈各边受力多大？作用方向如何？作用在该线圈上的转矩多大？ （3） 线圈受力后要转动，试求线圈在不同位置时转矩表达式。 解：（1）当线圈平面与磁力线垂直时，线圈两条长边所受之力（每边受力）

fbBbI0.80.2101.6(N)

两条短边所受之力为

faBaI0.80.1100.8(N)

此时，各边作用力或同时指向框外或同时指向框内，线圈受力不产生转矩。

（2）当线圈平面与磁力线平行时，线圈中只有短边受力，其大小仍为0.8（N），

故其产生的转矩为Mfab0.80.20.16(Nm)

此时转矩最大，方向是绕轴转动。

（3） 在不同位置时，如果取线圈与磁场等位面的夹角为θ,则：在θ角处仍仅有短边受力才能产生力矩。 短边受力

fa0.8(N)

所以，在θ处线圈所受之力矩

MfabSin

＝0.8*0.2*Sinθ

＝0.16 Sinθ （N·m）

0－24 一铁心电抗器如图0－12所示，线圈套在开口环形铁心上，线圈匝数W，铁内磁路长l，截面积A，开口宽度δ，试求： （1） 电抗器的电感 （2） 当电流为i2ISint安时的

【1】 电抗器的磁能和容量； 【2】 电抗器的等效电路； 【3】 二极间的吸力。

解：（1）设磁路中磁通为ф，则铁（相对磁导率为

r）中磁强

HrA10

r空气中不考虑边缘效应时

H0HrA1

0故：产生ф所要磁势FlH0

所以：FAFl则所需的激磁电流I WWAWAW故：电抗器的电感L IIlAW（2）电抗器的电抗x2fL2f lAW故电抗器的磁能和容量为QxI2fIl0r0rr0r2r0r2r0r22r0r1(l)(l)Ar

2

如铜耗电阻为r，铁耗电阻为

rm，

则等效电路如右图所示，其阻抗为Z＝r

rmjx

两极间气隙（相距为x）中的磁场能量为

Wm1HBAx 2 故两极间的吸引力f为

f

dWmdx111BAHBA222A20220A0rwi()2Alr0rwi2(l)rA2022

2UIUI2121CosCos210.9655Cos34.371.01Cos37.480099.43%

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

PN75(kw)，额定电压UN220(v)，额定转速

nN1500(r/m)，额定效率88.5%，试求该电机的额定电流。

N

1－7 已知某直流电动机的额定功率

PN240(kw)，额定电压UN460(v)，额定转速

nN600(r/m)，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,l,k,k,k,等物理量的物理概念。

iii2－3 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，槽高轭长

h＝0.03m，磁极高hm＝0.09m，电枢磁

La＝0.103m，机座磁轭长

L＝0.357m，气隙＝0.0022m，气隙系数k1.26。电枢铁心由Dj11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，Bz1/31.78T，Bm1.34T，Ba1.12T，Bj1.2T，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，y12，

y和

y，绘制绕组展开图，安放主极及电刷，并求并联支

K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，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

Wy＝3，当

0＝0.01825

Wb，n＝1500r/min

＝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）

直流发电机等于电枢长度

P2N90kw,UN230v,nN960r/min,2P =4,电枢外径Da0.368m，磁极长度

lml0.23m，槽数Z＝35，槽高hz0.035m，槽宽bs0.0127m，电枢轭截面taAa0.01655m，磁极截面Am0.0317m，机座轭截面

2Aj0.0207m，电枢轭磁路长

2la0.16m，磁极高hm0.1295m，机座轭磁路长lj0.53m，漏磁系数K1.2，极弧系数

p0.68，气隙0.003m，电枢由D11硅钢片迭成，kFe0.93，磁极用厚0.001m钢板，机座用

铸钢。空载额定电压时

00.0361韦，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

（1）每对20机械角度。试求：

0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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度时电枢回路电阻并励绕组每极有78.5匝，四极串励绕组总电阻阻，电刷压降为2伏，基本铁耗及机械损耗

ra0.0259，

rf22.8，额定负载时，并励回路串入3.5欧的调节电

PFePmec2.3kw，附加损耗Pad0.005PN，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：

If（A） （v） 02.0 3.2 4.8 5.5 6.5 8.2 11.7 U100 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，

nN1000r/m，UN220伏，IaN10A，每极励磁绕组有850匝，

2.5 2.6 3.0 3.6 4.4 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：

If（A） （v） 00.4 1.0 1.6 33 78 2.0 U120 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

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，

PN26kw，UN＝230伏，nN960r/m，2P＝4，单波绕组，电

fN枢导体总数N＝444，额定励磁电流

I＝2.592A，空载额定电压时磁通

00.01743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，

PN19kw，UN＝230伏，nN1450r/m，电枢电路各绕组总电阻

r750.183，2Ua0b2伏，励磁绕组每极匝数Wf880匝，IfN2.79A，励磁绕组电阻

rf75081.1，当转速为1450r/m时测得电机的空载特性为：

If（A） （v） 00.37 0.91 1.45 2.0 44 104 160 2.38 2.74 3.28 258 275 U210 240 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3－41 一台复励发电机，

Faqd

PN6kw，UN＝230伏，nN1450r/m，

IfN0.741A，P＝2，单波绕组，电枢电路各绕组总电阻ra7500.816，一对电刷压降2Ub2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

PN115kw，UN＝230伏，nN960r/m，2P＝4，他励绕组电压UfN＝220

伏，电枢和换向器绕组电阻之和

r750.0179，励磁绕组本身电阻ra0f75020.4，励磁绕组每极有

640匝，额定负载时电枢反应等效去磁安匝

FaqdN880A/P，电机的铁耗和机械损耗分别为

NPFe=1.062kw，

Pmec＝1.444kw，附加损耗

Pad＝1％

P，在额定转速

nN＝960r/m时的空载特性曲线

如下：

If（A） （v） 00.83 1.63 2.63 3.5 50 100 150 4.25 5.0 6.0 7.0 8.0 8.3 U180 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

PN215kw，UN＝115伏，nN450r/m，电枢电路各绕组总电阻

ra0.0024，一对电刷压降2Ub2伏，空载特性：

If（A） （v） 05 49 10 15 20 25 30 35 UIIf87 108 119.3 125.2 129.5 132.5 做出短路特性如下： （A） 0 0 6 （A） kIN 试求：（1）他励时使发电机运行在额定情况下，激磁电流

上升到多少？

（2）并励时使发电机运行在额定情况下，保持 （3）如他励时空载电压为

If多大？如保持

If而去掉负载，电压

Rf不变，求空载电压；

UN，则

If为多少？保持

If不变，在

IIN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

Mem、n、E、U、

Ia的方向有何不

N＝85.3％，电枢回路总电阻0.2欧，并励回路电阻

Rf44欧，今欲使所电枢起动电流限制为额定电流的1.5倍，试求起动变阻器电阻应为多少？其电流容

量为多少？若起动时不接启动器则起动电流为额定电流的多少倍？ 4－8 一台并励电动机，

PN5.5kw，UN＝110伏，nN1470r/m，IN58A，

Rf＝138欧，

Ra0.15欧，额定负载时突然在电枢电路中串入0.5欧的电阻，当不计电枢电路中的电

感并略去电枢反应的影响时，试计算瞬间的：（1）电枢反电势；（2）电枢电流；（3）电磁转矩；（4）当总

制动转矩不变时，试求达到稳定状态的转速。

4－9 上题电动机，在总制动转矩不变的情况下，突然将磁通减少15％或电源电压降为80伏，试求与上题相同的四项（设磁路不饱和）。 4－11 并励电动机铭牌如下：

PN96kw，UN＝440伏，nN500r/m，IN255A，

IfN（均忽略电枢反应的影响） 5安，已知电枢电阻为0.078欧，试求：（1）

（2） （3） （4）

电动机的额定输入转矩； 在额定电流时的电磁转矩； 电机的空载转速；

在总制动转矩不变的情况下当电枢回路串入0.1欧电阻后的稳定转速。

4－12 一台并励电动机，（包括电刷接触电阻），

PfNN7.2kw，UN＝110伏，nN900r/m，

N85%，Ra0.08欧，

I2安。若总制动转矩不变，在电枢电路中串入一电阻使转速降为450r/min，

求串入电阻的数值、输入功率和效率。（假设4－13 一台四极并励电动机，

P0n）

PN14kw，UN＝220伏，电枢电路各绕组总电阻ra7500.0814，

2Ub2伏，并励绕组每极匝数Wf2800匝/极，电阻rf750248，当转速为1800r/m时测得电

机的空载特性为： If（A） （v） 00.2 0.3 0.4 75 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 U为

110 140 168 188 204 218 231 240 额定负载时，电枢电流为76安，电枢反应去磁安匝用并励绕组电流表示为0.1安。

求：（1）额定转速；（2）若在每个主极上增设3.5匝的串励绕组（积复励，差复励），电枢回路的总电阻变

r750.089,试求此时的额定负载下的转速。

a04－14 两台完全相同的直流并励电机，机械上用同一轴联在一起，并联于230伏的电网上运行，轴上不带负载。在1000r/m时空载特性为

If（A） （v） 01.3 1.4 U186.7 195.9 现在电机甲的励磁电流为1.4安，电机乙的为1.3安，转速为1200r/m，电枢回路总电阻（包括嗲刷接触电阻）均为0.1欧，若忽略电枢反应影响，试问：（1）那一台是发电机？那一台是电动机？（2）总的机械损耗和铁耗是多少？（3）只改变励磁电流能否改变两电机的运行状态（保持转速不变）？（4）是否可以在1200r/m时两台电机都从电网吸收功率或向电网送去功率？

4－15 已知一直流电机接在220伏电网上运行，电机为单波绕组，2P＝4，N＝370，n＝1500r/m，

1.110韦，电枢回路总电阻（包括电刷接触电阻）Ra0.208欧，

2Pfe（1）此直流电机是发电机还是电动机？（2）电磁转矩、输入功率、362w，Pmec204w，试问：

效率各位多少？

4－42 一台并励直流发电机有下列数据：

PN＝19kw，

UN＝115伏，

0nN960r/m，励磁绕组电流

IfN4.97安，满载效率82.5%，电枢绕组电阻RaN750.0587欧，电刷压降2伏。若将发电机

作电动机运行，试求：（1）在端电压

UN1110伏和额定功率PN117kw时电动机的转速（电动机

ND82.5%，不计电枢反应的影响）

N（2）电动机以满载到空载运行时转速的变化（认为

I00）

4－46 一并励直流电动机在某负载转矩时转速为1000r/m，电枢电流为40安，电枢电阻为

Ra0.045欧，

一对电刷接触压降2伏，电网电压110伏。求负载转矩增大到4倍时电枢电流及转速（忽略电枢反应影响）？

4－47 一台磁路不饱和的并励电动机，电刷放在几何中性线上，接到220伏恒压上运行，励磁电路电阻为

Rf＝110欧，电枢电路总电阻（包括电刷接触电阻）为

Ra0.21欧，总输入电路52安，总制动转矩

（包括空载转矩）为100 N·m，求此时电动机的转速。若总制动转矩增加一倍，励磁电路电阻不变，试问电枢电流和转速应为多少？

4－48 Having a series excited motor, voltage rating

UN=110v , Current Rating

IN25A, Speed rating

nN3000r/m, The total resistance of the every winding in the circuit of armature

Ra0.3,Voltage drop

with contact in pair carbon brushes is 2v .We measure the No-load characteristics while n=3000r/m if the motor is changed into the separately excitation .

If（A） （v） 05 10 15 20 30 35 U46.5 72 85 95 106 109 Omitted the armature reaction ,try: (1) the speed on a half-load; (2)the speed on one-fourth load. 4－57 串励电动机有下列数据，

UN＝220伏，

IN40安，电枢电路总电阻RanN1000r/m，

7500.5a欧，一对电刷接触压降2伏。若制动转矩保持为额定值，外施电压减到150伏，求此时电枢电流速？（假设电机不饱和）

4－58 上题电动机在额定电压下运行，当

I及转

Ia＝30安时，试分以下两种情况求电机的转速及转矩：（1）电

机磁路不饱和；（2）电机有下列磁化曲线数据，从中说明饱和对转速及转矩的影响。

4－61 发电机－电动机机组的数据如下： 发电机（他励）：

PNF115kwUNF＝230伏，nNF960r/m

INF500安，RaF0.0194欧（包括电刷接触电阻），励磁绕组匝数WfF640匝，励磁电阻

RffF20.4欧，空载特性：

（安匝） fF1000 2000 3000 4000 5000 50 100 150 185 210 IWU（v） 0电动机（他励）：

PND100kw，UND＝220伏，IND511安，nND1000r/m，

RaD0.0175欧（包括电刷接触电阻）。

当MMN时，电动机的转速是300r/m，求此时发电机的励磁电压。

4－63 一台17kw，110伏，185安，1000r/m的并励电动机。额定励磁电流阻（包括电刷接触电阻）

0IfN4.02安，电枢电路总电

R750.0566欧，运行在额定工况。采用能耗制动方式停车，在它的电枢电

aN路里串入1.5欧的电阻。试求制动初瞬的电枢电流和减转矩。 4－64 一台并励电动机

a0P＝10kw，

UN220伏，nN1500r/m，84.5%，IfN1.178安，

NR750.354欧，试求：在额定电枢电流下，从下列制动方式制动时，电枢电路内所需串联的电阻值，

电枢电路内的损耗以及电磁制动转矩。

（1） 反接制动，n＝200r/m；（2）反馈制动，n＝200r/m；（3）能耗制动，n＝200r/m； 4－66 某一架起重机需以0.1m/s的速度吊起一个G＝1.5T的重物。拖动电动机的额定数据为：11kw，

PN＝

UN。440伏，nN730r/m，IN29.5 A ，电枢电路总电阻Ra1.35欧（包括接触电阻）

起重机绞车经过两级齿轮传动，总速比k＝25，重量是挂在一个单辘轳上的，绞车的辘轳的效率为0.8，绞

车辘轳的直径d＝0.35m，电动机的自然机械特性为：

n(r/m) 1216 889.2 760 684 M （kg·m） 5.2 9.1 20.3 13 29 18.2 40.6 I（A） a11.6 求在电枢电阻内应串入的电阻值。 4－67 某并励电动机，

a0PN＝22kw，

UN110伏，nN1500r/m，86%，IfN3.18安，

NR250.023欧，一对电枢接触压降2伏，求下列各种损耗：

（1） 电枢绕组铜耗和电刷接触损耗；

（2） 励磁损耗； （3）铁耗和机械损耗。（假定附加损耗为1％输入功率）

4－68 一台220伏，72.1安，750r/m的并励直流电动机，满载励磁电流为2.085安，空载时电动机电枢电流为2.12安，

R750.313欧，一对电枢接触压降2伏，满负载时增加的附加损耗Pa0ad100w，

求电动机的额定效率

补4－1 一台220伏并励电动机串入电枢电阻

R

a

＝0.25 欧，空载电枢电流

Ia06A，空载转速n01200r/m。求

R后使n＝600r/m，电流Ija＝30A时电机的效率以及

R上消耗的功率。

j5－16 一台直流电动机，＝310根，元件匝数

PN8.1 kw，UN500伏，IaN19A，2P＝4，2a＝2，电枢总导体数N

Wg1，换向极气隙

k0.005m，每一换向极绕组115T。实验表明，欲使额定负

载时换向良好，须将换向极绕组中的电流增加到22A（即用另外一电源给换向极绕组馈电3A），试问：

（1） 换向极绕组的匝数应如何调整才能使电流额定运行使换向良好？

（2） 若换向极的匝数保持不变，换向极的气隙应如何调整（设调整前后气隙系数不变）？ 解答：