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第三章 直流电机
3-l．直流电机中为何要用电刷和换向器，它们有何作用？
答：在换向器的表面压着电刷，使旋转的电枢绕组与静止的外电路相通，其作用是将直流电动机输人的直流电流转换成电枢绕组内的交变电流，进而产生恒定方向的电磁转矩，或是将直流发电机电枢绕组中的交变电动势转换成输出的直流电压。
3-2．简述直流电动机的工作原理。
答：工作原理：当直流电动机电枢绕组接至电源上时，根据电磁力定律，载流导体在磁场中受电磁力的作用，产生了一个转矩，在转矩的作用下，电枢便按逆时针方向旋转起来。
3-3．直流电动机的励磁方式有哪几种？画出其电路。
按励磁方式分为有（1）他励；（2）并励；（3）串励；（4）复励等四种，如图3－7所示。
3-4．阐明直流电动机电磁转矩和电枢电动势公式T＝CtφIa、Ea＝Ceφn中各物理量的函义。 答：T＝CtφIa
式中 CT—与电动机结构有关的常数；
φ一每极磁通（Wb） Ia一电枢电流（A）； T一电磁转矩（N·m）。
Ea＝Ceφn
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式中 P一电动机轴上输出功率（kw）；
n一电动机转速（r／min）； T—电动机电磁转矩（N·m）。
3-5．直流电动机电枢电动势为何称为反电动势？
答：直流电动机电枢电动势的方向与电枢电流的方向相反，因而称为反电动势。 3-6．试写出直流电动机的基本方程式，它们的物理意义各是什么？ 答：U=Ea+IaRa （3－4）
式中 U—电枢电压（V）
Ia—电枢电流（A） Ra—电枢电阻（Ω）
3-7．何为直流电动机的机械特性，写出他励直流电动机的机械特性方程式。 答：直流电动机的机械特性：是在稳定运行情况下，电动机的转速与电磁转矩之间的关系，即n=f(T)。
机械特性方程式
3-8．何为直流电动机的固有机械特性与人为机械特性？
答：当他励直流电动机的电源电压、磁通为额定值，电枢回路未接附加电阻Rpa时的机械特性称为固有机械特性。
人为机械特性：人为地改变电动机气隙磁通φ、电源电压U和电枢回路串联电阻Rpa等参数，获得的机械特性。
3-9．写出他励直流电动机各种人为机械特性方程式和人为机械特性曲线，并分析其特点。
答：1．电枢回路串接电阻Rpa时的人为特性
人为机械特性方程为
2．改变电源电压时的人为机械特性 人为机械特性方程为
3．改变磁通时的人为机械特性
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人为机械特性方程式为
3-10．直流电动机一般为什么不允许采用全压起动？
答：因为他励直流电动机电枢电阻Ra阻值很小，额定电压下直接起动的起动电流很大，通常可达额定电流的10－20倍，起动转矩也很大。过大的起动电流引起电网电压下降，影响其他用电设备的正常工作，同时电动机自身的换向器产生剧烈的火花。而过大的起动转矩可能会使轴上受到不允许的机械冲击。所以全压起动只限于容量很小的直流电动机。
3-11．试分析他励直流电动机电枢串电阻起动物理过程。
答：在电动机励磁绕组通电后，电动机再接上额定电压UN，此时电枢回路串人全部起动电阻起动，电动机从a点开始起动，转速沿特性曲线上升至 b点，随着转速上升，反电动势Ｅa＝Ceφn上升，电枢电流减小，起动转矩减小，当减小至Tst2时，短接第1级起动电阻Rst4,电动机由R4的机械特性切换到R3的机械特性。切换瞬间，由于