解：（1）额定转矩：T?9550PN?95501.732?0.38?20?0.87?0.875?66N?m NnN1450（2）满载起动时，电动机起动转矩应等于Tst=66×1.4=92.4Nm 因Tst正比与电源电压的平方，所以电网电压不得低于

1450?92.4U1??532V 9550?1.732?20?0.87?0.875 （3）若采用Y/D起动，Tst?1/3?92.4?30.8N?m

第3章 自测题 一、填空题

1、直流电动机主要由 定子 和 转子 两大部分构成。 定子 是直流电机的静止部分，主要由 机座 、 主磁极 、 换向极 和 电刷装置 四部分组成；旋转部分则由 转轴 、 电枢铁心 、 电枢绕组 和 换向器 四部分组成。

2、直流电动机按照励磁方式的不同可分为 并励 电动机、 他励 电动机、 串励 电动机和 复励 电动机四种类型。

3、 并励 电动机和 他励 电动机的机械特性较硬； 串励 电动机的机械特性较软； 复励 电动机的机械特性介于上述两种电动机之间。

4、直流电动机的额定数据通常包括额定 电压 、额定 电流 、额定 功率 、额定 转速 和额定 工作方式 等。

5、直流电动机的机械特性是指电动机的 转速 与 电磁转矩 之间的关系。 6、直流电动机的起动方法有 直接 起动、 电枢回路串电阻 起动和 降压 起动三种。直流电动机要求起动电流为额定电流的 1.5～2.5 倍。

7、直流电机通常采用改变 电枢电流 的方向来达到电动机反转的目的。

8、直流电动机的调速方法一般有 变电压 调速、 变励磁 调速和 电枢绕组串电阻 调速，这几种方法都可以达到 平滑的无级 调速性能。

9、用 机械制动 或 电气制动 的方法使直流电机迅速停车的方法称为 制动 。 10、直流电机常见的故障有 换向 故障和 环火 故障。

11、 伺服 电动机的作用是将电信号转换成轴上的角位移或角速度。 12、直流伺服电机可分为 永磁 式和 电磁 式两种类型。 二、判断题

1、不论直流发电机还是直流电动机，其换向极绕组都应与主磁极绕组串联。（ 错 ） 2、直流电动机中换向器的作用是构成电枢回路的通路。 （ 错 ） 3、并励机和他励机的机械特性都属于硬特性。 （ 对 ）

9

4、直流电动机的调速性能较交流电动机的调速性能平滑。 （ 对 ） 5、直流电动机的直接起动电流和交流电动机一样，都是额定值的4～7倍。 （ 错 ） 6、直流电机的电气制动包括能耗制动、反接制动和回馈制动三种方法。 （ 对 ） 7、串励机和并励机一样，可以空载起动或轻载起动。 （ 错 ） 8、直流电机绕组过热的主要原因是通风散热不良、过载或匝间短路。 （ 对 ） 9、一般中、小型直流电动机都可以采用直接起动方法。 （ 错 ） 10、调速就是使电动机的速度发生变化，因此调速和速度改变概念相同。 （ 错 ） 三、选择题

1、按励磁方式分类，直流电动机可分为（ C ）种。 A、2 B、3 C、4 D、5 2、直流电机主磁极的作用是（ B ）。

A、产生换向磁场 B、产生主磁场 C、削弱主磁场 D、削弱电枢磁场 3、测速发电机在自动控制系统和计算装置中，常作为（ A ）元件使用。 A、校正 B、控制 C、放大 D、电源

4、按定子磁极的励磁方式来分，直流测速发电机可分为（ C ）两大类。 A、有槽电枢和无槽电枢 B、同步和异步 C、永磁式和电磁式 D、空心杯形转子和同步 5、直流伺服电动机实质上就是一台（ A ）直流电动机。

A、他励式 B、串励式 C、并励式 D、复励式 6、直流伺服电动机的结构原理与一般（ B ）基本相同。 A、直流发电机 B、直流电动机 C、同步电动机 D、异步电动机 7、直流电动机中机械特性较软的是（ B ） A、并励直流电动机 B、串励直流电动机 C、他励直流电动机 D、复励直流电动机 8、使用中不能空载或轻载的电动机是（ B ） A、并励直流电动机 B、串励直流电动机 C、他励直流电动机 D、复励直流电动机 9、起重机制动的方法是（ C ）

A、能耗制动 B、反接制动 C、回馈制动 10、不属于直流电动机定子部分的器件是（ C ）。

A、机座 B、主磁极 C、换向器 D、电刷装置 四、简答题

1、直流电动机中换向器的作用是什么？将换向器改成滑环后，电动机还能旋转吗？

10

答：直流电动机中换向器的作用是把通入电枢绕组的直流电变换成交流电，如果将换向器改成滑环后，直流电不再能转换成交流电，致使两磁极处导体受力方向频频改变，电动机无法正常旋转。

2、试述如何改变直流并励电动机的旋转方向？

答：要改变并励电动机的旋转方向，必须改变电磁转矩的方向，由T?CT?Ia可知，

电磁转矩的方向由主磁通和电枢电流共同决定，只要其中任意一项改变方向，都能使电磁转矩反向，电动机反转。但是由于并励电动机的励磁绕组电感较大，换接时会产生很高的自感电压，造成操作的极不安全。因此在实际使用中通常采用的方法是改变电枢电流达到反转目的。

3、他励直流电动机，在负载转矩和外加电压不变的情况下若减小励磁电流，电枢电流将如何变化？

答：他励直流电动机，在负载转矩和外加电压不变的情况下若减小励磁电流，则磁场削弱，造成电枢所受电磁力减小，由此电枢转速下降，转速下降电枢导体切割磁场速度下降，电枢内反电动势减小，则致使转子电流上升。

4、试述换向产生火花的原因有几类？

答：换向产生火花的原因通常可分为三类：电磁原因、机械原因和负载与环境原因。 五、计算题

1、一台Z373直流电动机，已知其铭牌数据为：PN=17kW，UN=440V，IN=46A，nN=1000r/min。试求额定状态下该直流电机的额定输入电功率P1N、额定效率ηN和额定电磁转矩TN。

解：额定输入电功率： P1N?UNIN?440?46?20.24KW 额定效率： ?N?PNP1N?1720.24?0.84 额定电磁转矩： TN?9550PN17?9550?162N?m nN10002、一台并励直流电动机，已知其铭牌数据为：PN=40kW，UN=220V，IN=208A，nN=1500r/min，Ra=0.1Ω，Rf=25Ω。试求额定状态下该直流电机的额定效率ηN，总损耗P0，反电动势Ea。

解：额定输入电功率： P1N?UNIN?220?208?45.76KW 额定效率： ?N?PNP1N?4045.76?0.87 总损耗： P0?P1N?PN?45.76?40?5.76KW

11

If?UNRf?22025?8.8A 反电动势： Ia?IN?If?208?8.8?199.2AEa?UN?IaRa?220?199.2?0.1?200V3、一台并励直流电动机，已知其铭牌数据为：PN=7.5kW，UN=220V，nN=1000r/min，IN=41.3A，Ra=0.15Ω，Rf=42Ω。保持额定电压和额定转矩不变，试求：

①电枢回路串入R=0.4Ω的电阻时，电动机的转速和电枢电流。 ②励磁回路串入R=10Ω的电阻时，电动机的转速和电枢电流。 解：①电枢回路串入0.4Ω电阻时：

电枢电流：

If?UNRf?22042?5.24A Ia?IN?If?41.3?5.24?36.06A电枢反电动势：

EaN?UN?IaRa?220?36.06?0.15?215VEa?UN?IaRa?220?36.06?(0.15?0.4)?200V

电动机常数： Ce??电动机转速： n?

EaNnN?215?0.215 1000Ea200??930r/min Ce?0.215 ②励磁回路串入R=10Ω的电阻时， 电枢电流：

If?UNRf?220(42?10)?4.23A Ia?IN?If?41.3?4.23?37.07A电枢反电动势： Ea?UN?IaRa?220?37.07?0.15?214V 电动机转速： n?Ea214??995r/min Ce?0.2154、一台并励直流电动机，已知其铭牌数据为：PN=10kW，UN=220V，IN=50A，nN=1500r/min，Ra=0.25Ω。在负载转矩不变的条件下，如果用降压调速的方法将转速下降20%，电枢电压应降到多少？

解：下降后的转速为： n?1500?0.2?1200r/min 负载转矩不变，意味着电磁转矩不能变，因此，

12