第五章.直流电机 §5一1.直流电机的构造及励磁方式（书P.64.,) 5-1.一台并励直流发电机的额定值为：10kW、230V、1000r/min,电枢电阻R=0.252, 励磁电阻R=4602,负载电阻R=6Q。试求：电枢电流I.和电动势E。[38.8A,239.7V] 解：①.电枢电流：I.=I+I=U(1/R+1/R)=230×(1/6+1/460)=38.8333(A): ②.电动势：E=U+IR=230+38.3333×0.25=239.7083(V)。(答毕#) 5-2.一台他励直流发电机，电枢电阻为0.062，转速为1200r/min,端电压为125V时向 负载输出180A电流，如果转速减为1050r/min时，输出电流为多少？ [157.5A] 解：①.转速为1200r/min时，根据电压平衡方程式，有：kΦ=(U+IR)/n=(125+180x0.06) /1200=0.1132(伏·分/转)：负载电阻：R=U/1=125/180=0.6944(Q): ②.转速减为1050r/min时，电动势：E=k.中n=0.1132×1050=118.825(V): ③.因此，输出电流：I=E/(R+R)=118.825/(0.06+0.6944)=157.5(A)。 (答毕#) 5-3.一台短并平复励发电机的额定值为：115V,87A,电枢电阻R=0.083Q,并励电阻 R=372,串励电R,=0.046Q。试计算满载时并励电路的两端电压、并励电流、电枢电流和电 动势。[119V,3.2A,90.2A,126.5V] 解：①.并励电路的两端电压：U=+I.R,=115+87×0.046=119.002(V): ②.满载时，并励电流：I=U/R=119.002/37=3.2163(A): ③.电枢电流：I.=I+I=87+3.2163=90.2163(A): ④.电动势：E=U+I.R=119.002+90.2163×0.083=126.4900(V)。 (答毕#) 5-4.一台并励发电机的额定电流250A,每极有并励绕组625匝，在额定转速下和空载额 定电压时，并励电流为4A,在额定负载电流下为保持额定电压并励电流须调到5.7A,若将其 改为平复励发电机，试计算每极需绕几匝串励绕组？[4.25匝] 解：①.在额定负载电流下，增加的励磁电流是用来弥补因电枢反应造成的去磁作用的。 励磁增加量为：△I=I-I=5.7-4=1.7（A);电枢反应造成每极的去磁磁势为：△F=△ Ir×N=1.7×625=1062.5(A): ②.若改为平复励发电机，每极需绕串励绕组的匝数为：N,=△F/L,=1062.5/250=4.25 (匝)。（答毕#） 5-5.一台并励电动机，220N,电枢电阻R=0.12,当电枢电流I.=70A时，其转速 n=850r/min:当电枢电流为50A时转速降为650r/min。试计算电枢电路应串联的电阻R.[1.04 2]
第五章．直流电机 §5—1．直流电机的构造及励磁方式（书 P．64．，） 5-1.一台并励直流发电机的额定值为：10kW、230V、1000r/min，电枢电阻 Ra=0.25Ω， 励磁电阻 Rf=460Ω，负载电阻 R=6Ω。试求：电枢电流 Ia 和电动势 E。[38.8A，239.7V] 解：①.电枢电流：Ia=I+If=U（1/R+1/Rf）=230（1/6+1/460）=38.8333（A）； ②.电动势：E=U+IaRa=230+38.33330.25=239.7083（V）。（答毕#） 5-2.一台他励直流发电机，电枢电阻为 0.06Ω，转速为 1200r/min，端电压为 125V 时向 负载输出 180A 电流，如果转速减为 1050r/min 时，输出电流为多少？ [157.5A] 解：①.转速为 1200r/min 时，根据电压平衡方程式，有：keΦ=（U+IRa）/n=（125+1800.06） /1200=0.1132（伏•分/转）；负载电阻：RL=U/I=125/180=0.6944（Ω）； ②.转速减为 1050r/min 时，电动势：E=keΦn=0.11321050=118.825（V）； ③.因此，输出电流：I=E/（Ra+RL）=118.825/（0.06+0.6944）=157.5（A）。 （答毕#） 5-3.一台短并平复励发电机的额定值为：115V，87A，电枢电阻 Ra=0.083Ω，并励电阻 Rf=37Ω，串励电 Rs=0.046Ω。试计算满载时并励电路的两端电压、并励电流、电枢电流和电 动势。[119V，3.2A,90.2A,126.5V] 解：①.并励电路的两端电压：Uf=U+IaRs=115+870.046=119.002（V）； ②.满载时，并励电流：If=Uf/Rf=119.002/37=3.2163（A）； ③.电枢电流：Ia=I+If=87+3.2163=90.2163（A）； ④.电动势：E=Uf+IaRa=119.002+90.21630.083=126.4900（V）。 （答毕#） 5-4.一台并励发电机的额定电流 250A，每极有并励绕组 625 匝，在额定转速下和空载额 定电压时，并励电流为 4A，在额定负载电流下为保持额定电压并励电流须调到 5.7A，若将其 改为平复励发电机，试计算每极需绕几匝串励绕组？[4.25 匝] 解：①.在额定负载电流下，增加的励磁电流是用来弥补因电枢反应造成的去磁作用的。 励磁增加量为：ΔIf=If1-If=5.7–4=1.7（A）；电枢反应造成每极的去磁磁势为：ΔF=Δ IfNf=1.7625=1062.5（A）； ②.若改为平复励发电机，每极需绕串励绕组的匝数为：Ns=ΔF/Is=1062.5/250=4.25 （匝）。（答毕#） 5-5.一台并励电动机，220V，电枢电阻 Ra=0.1Ω，当电枢电流 Ia=70A 时，其转速 n=850r/min；当电枢电流为 50A 时转速降为 650r/min。试计算电枢电路应串联的电阻 R。[1.04 Ω]
解：①.设：忽略电枢反应的去磁效应，k中近似为不变常数，即：kΦ=(U-IR)/= (220-70×0.1)/850=0.2506(伏·分/转)： ②.电枢电流50A、转速降到650r/min时，电枢电势为：E=kΦn=0.2506×650=162.8824 (V):电枢电路的总电阻：R=(U-E)/1.'=(220-162.8824)/50=1.1424(Ω)： ③.电枢电路应串联的电阻：R=R-R.=1.1424-0.1=1.0424(2)。 (答毕#) 5-6.一并励直流电动机电压为110N,R=0.402,R=1102,空载机械损耗45W,当满载 线路电流为19.5A、转速为1200r/min时，试计算：(1)电磁功率：(2)输出的机械功率：(3) 输出转矩：(4)满载效率。[1898W,1853W,14.75N·m,86.4%] 解：①.电磁功率：P.=P,-pr-pm=UxI-(U/R)-I,2R=110x19.5-（110/110)-(19.5 -1)2×0.4=1898.1(W): ②.输出的机械功率：P2=P。-p=1898.1-45=1853.1(W): ③.输出转矩：T2=30xP2/(π×nw)=(30x1853.1)/(π×1200)=14.7465(Nm): ④.满载效率：n=P2/P1×100%=(1853.1/(110×19.5))×100%=86.3916%。 (答毕#) 5-7.一台并励电动机的额定值：10kW,220V,1000r/min,效率1=0.8，R.=0.20,R=120 2。求：(1)励磁电流：(2)额定电枢电流：(3)额定反电动势(4)额定电磁功率：(5) 额定电磁转矩：(6)空载转矩。 [1.83A,55A,209V,11.5kW,109.8N·m,14.3N·m] 解：①.励磁电流：I=U/R=220/120=1.8333(A): ②.额定输入功率：Pw=P2x/n=10/0.8=12.5（kW):额定电枢电流：Iw=(Px/心) -I=12500/220-1.8333=54.9848(A): ③.额定反电动势：E=Ux-I.xR=220-54.9848×0.2=209.0030(V): ④.额定电磁功率：P.w=EI.=209.0030×54.9848=11492.0000(W): ⑤.额定电磁转矩：Tw=30×P.w/(π×nw)=30×11492.0000/(π×1000)=109.7405(Nm): 额定输出转矩：Tzw=30xP2x/（r×nw)=30x10000/(r×1000)=95.4930(Nm): ⑥.空载转矩：T=T-T2w=109.7405-95.4930=14.2476(N~m)。(答毕#) 5-8.有一并励电动机的额定值为：440V,100A,960r/min,R=0.162,R=1452。要求 起动时的最大电枢电流为2倍的额定电枢电流。试计算：(1)串入的起动电阻：(2)当起动 电枢电流降低为1.5倍额定电流时的转速：(3)若此时使起动电流恢复到最大值，起动电阻 应减为多少？[2.1082,248.8r/min,1.541] 解：1.额定电枢电流：I.=Iw-4/R=100-440/145=96.9655(A)上串入的起动电阻：R=U/ (2I.x)-R.=440/(2×96.9655)-0.16=2.1088(2):忽略电枢反应的去磁效应，k中为常数： k.Φ=(-IR)/m=(440-96.9655×0.16)/960=0.4422(伏·分/转)：
解：①.设：忽略电枢反应的去磁效应，keΦ近似为不变常数，即：keΦ=（U-IaRa）/n= （220–700.1）/850=0.2506（伏•分/转）； ②.电枢电流 50A、转速降到 650r/min 时，电枢电势为：E=keΦn=0.2506650=162.8824 （V）；电枢电路的总电阻：RT=（U–E）/Ia′=（220–162.8824）/50=1.1424（Ω）； ③.电枢电路应串联的电阻：R=RT-Ra=1.1424-0.1=1.0424（Ω）。 （答毕#） 5-6.一并励直流电动机电压为 110V，Ra=0.40Ω，Rf=110Ω，空载机械损耗 45W，当满载 线路电流为 19.5A、转速为 1200r/min 时，试计算：（1）电磁功率；（2）输出的机械功率；（3） 输出转矩；（4）满载效率。[1898W，1853W，14.75N·m，86.4%] 解：①.电磁功率：Pe=P1–pcuf–pcua=UI-（U 2 /Rf）-Ia 2 Ra=11019.5-（1102 /110）-（19.5 –1）2 0.4=1898.1（W）； ②.输出的机械功率：P2=Pe-p0=1898.1-45=1853.1（W）； ③.输出转矩：T2=30P2/（πnN）=（301853.1）/（π1200）=14.7465（N•m）； ④.满载效率：ηn=P2/P1100%=（1853.1/（11019.5））100%=86.3916%。 （答毕#） 5-7.一台并励电动机的额定值：10kW，220V，1000r/min，效率η=0.8，Ra=0.2Ω，Rf=120 Ω。求：（1）励磁电流；（2）额定电枢电流；（3）额定反电动势；（4）额定电磁功率；（5） 额定电磁转矩；（6）空载转矩。 [1.83A，55A，209V，11.5kW，109.8N·m，14.3N·m] 解：①.励磁电流：If=Uf/Rf=220/120=1.8333（A）； ②.额定输入功率：P1N=P2N/η=10/0.8=12.5（kW）；额定电枢电流：IaN=（P1N/UN ） -If=12500/220–1.8333=54.9848（A）； ③.额定反电动势：EaN=UaN–IaNRa=220-54.98480.2=209.0030（V）； ④.额定电磁功率：PeN=EaNIaN=209.003054.9848=11492.0000（W）； ⑤.额定电磁转矩：TN=30PeN/（πnN）=3011492.0000/（π1000）=109.7405（N•m）； 额定输出转矩：T2N=30P2N/（πnN）=3010000/（π1000）=95.4930（N•m）； ⑥.空载转矩：T0=TN-T2N=109.7405-95.4930=14.2476（N•m）。（答毕#） 5-8.有一并励电动机的额定值为：440V，100A，960r/min，Ra=0.16Ω，Rf=145Ω。要求 起动时的最大电枢电流为 2 倍的额定电枢电流。试计算：（1）串入的起动电阻；（2）当起动 电枢电流降低为 1.5 倍额定电流时的转速；（3）若此时使起动电流恢复到最大值，起动电阻 应减为多少？[2.108Ω，248.8r/min，1.541Ω] 解：1.额定电枢电流：IaN=IN–Uf/Rf=100–440/145=96.9655（A）；串入的起动电阻：R=U/ （2IaN）-Ra=440/（296.9655）-0.16=2.1088（Ω）；忽略电枢反应的去磁效应，keΦ为常数： keΦ=（U-IaRa）/n=（440–96.96550.16）/960=0.4422（伏•分/转）；
2.题后答案是根据1.5倍额定电枢电流计算的，若以1.5倍额定电流计算，见“②.”。 ①.1.5倍额定电流时，反电势：E=U-1.5I.(R+R)=440-1.5×100×(0.16+2.1088) =99.6728(V):∴.n=E/(k。Φ)=99.6728/0.4422=225.4162(r/min):对应于n=225.4162r/min 时，使起动电流恢复到最大值，起动电阻应为：R′=(U-E)/(2Ix)-R=(440-99.6728) /(2×96.9655)-0.16=1.5949(0)。 ②.1.5倍额定电枢电流时，反电势：E=-1.5I(R+R)=440-1.5×96.9655× (0.16+2.1088)=110(V):∴.n=E/(k.Φ)=110/0.4422=248.7717(r/min):对应于 n=248.7717r/min时，使起动电流恢复到最大值，起动电阻应为：R'=(U-E)/(2Iw)-R= (440-110)/(2×96.9655)-0.16=1.5416(Ω)。（答毕#） 5-9.一台并励电动机的额定值为：220V,41.1A,1500r/min,R=0.42。试求在额定转 矩下，将主磁通中减少10%后的电流和转速（忽略并励电流）。 [45.7A,1650r/min] 解：①.额定反电势：Ew=U-IxR=220-41.1×0.4=203.56(V):k中 x=Ex/n=203.56/1500=0.1357(伏·分/转)： ②.主磁通Φ减少10%后，电枢电流：I=Tx/(k中′)=T/(0.9k中x)=T/(0.9Tx/I) =I.x/0.9=41.1/0.9=45.6667(A): ③.主磁通中减少10%后，反电势：E=U-I.R=220-45.6667×0.4=201.7333(V):电动 机的转速：n=E/(k.中')=E/(0.9k.Φx)=nwE/(0.9Ex)=1500×201.7333/(0.9×203.56) =1651.7107(r/min)。(答毕#) 5-10、说明直流电机定子的主要部件及其作用。 答：定子主要部件有：①、主磁极；②、换向极：③、机座：④电刷装置等四部分。它 们的主要作用分别为：①、主磁极：铁心构成磁路的一部分：铁心上的励磁绕组产生主磁场。 ②、换向极：产生换向极磁场，用于抵消电枢反应磁场和使换向元件产生有利于换向的感应 电势，从而改善换向。③、机座：是整个电机的支撑和防护部件，同时也构成磁路的一部分。 ④电刷装置：是直流电机转子电枢与外电路联系的关键部件。（答毕#） 5-11、直流电机转子的主要部件及其作用是什么？ 答：转子主要部件有：①、电枢铁心：②、电枢绕组；③、换向器等三部分。它们的主 要作用分别为：①、电枢铁心：是磁路的一部分，铁心上的电枢绕组。②、电枢绕组：用于 感应电势与电机端电压相平衡和流过电流产生电磁转矩与机械转矩相平衡，是实现机电能量 转换的重要部件。③、换向器：将电枢绕组内的交流电与电刷间的直流电进行转换的部件： 是直流电机的特征部件，有“机械整流器”之称。（答毕#） 5-12、换向极的励磁电流由哪里来？其作用是什么？ 答：换向极绕组与电枢绕组串联连接，换向极的励磁电流就是从电枢绕组来。由于换向 极的主要作用是：产生换向极磁场，用于抵消电枢反应磁场和使换向元件产生有利于换向的
2.题后答案是根据 1.5 倍额定电枢电流计算的，若以 1.5 倍额定电流计算，见“②.”。 ①.1.5 倍额定电流时，反电势：E=U–1.5IN（R+Ra）=440–1.5100（0.16+2.1088） =99.6728（V）；∴n=E/（keΦ）=99.6728/0.4422=225.4162（r/min）；对应于 n=225.4162r/min 时，使起动电流恢复到最大值，起动电阻应为：R′=（U–E）/（2IaN）-Ra=（440–99.6728） /（296.9655）-0.16=1.5949（Ω）。 ②.1.5 倍额定电枢 电流时， 反电势：E=U –1.5IaN （R+Ra ）=440–1.596.9655 （0.16+2.1088）=110（V）；∴n=E/（ke Φ）=110/0.4422=248.7717（r/min）；对应于 n=248.7717r/min 时，使起动电流恢复到最大值，起动电阻应为：R′=（U–E）/（2IaN）-Ra= （440-110）/（296.9655）-0.16=1.5416（Ω）。（答毕#） 5-9.一台并励电动机的额定值为：220V，41.1A，1500r/min，Ra=0.4Ω。试求在额定转 矩下，将主磁通Φ减少 10%后的电流和转速（忽略并励电流）。 [45.7A，1650r/min] 解 ： ① . 额 定 反 电 势 ： EaN=UaN – IaNRa=220 – 41.10.4=203.56 （ V ）； ke Φ N=EaN/nN=203.56/1500=0.1357（伏•分/转）； ②.主磁通Φ减少 10%后，电枢电流：Ia=TN/（kTΦ′）=TN/（0.9kTΦN）=TN/（0.9TN/IaN） =IaN/0.9=41.1/0.9=45.6667（A）； ③.主磁通Φ减少 10%后，反电势：E=UN–IaRa=220–45.66670.4=201.7333（V）；电动 机的转速：n=E/（keΦ′）=E/（0.9keΦN）=nNE/（0.9EaN）=1500201.7333/（0.9203.56） =1651.7107（r/min）。（答毕#） 5-10、说明直流电机定子的主要部件及其作用。 答：定子主要部件有：①、主磁极；②、换向极；③、机座；④电刷装置等四部分。它 们的主要作用分别为：①、主磁极：铁心构成磁路的一部分；铁心上的励磁绕组产生主磁场。 ②、换向极：产生换向极磁场，用于抵消电枢反应磁场和使换向元件产生有利于换向的感应 电势，从而改善换向。③、机座：是整个电机的支撑和防护部件，同时也构成磁路的一部分。 ④电刷装置：是直流电机转子电枢与外电路联系的关键部件。（答毕#） 5-11、直流电机转子的主要部件及其作用是什么？ 答：转子主要部件有：①、电枢铁心；②、电枢绕组；③、换向器等三部分。它们的主 要作用分别为：①、电枢铁心：是磁路的一部分，铁心上的电枢绕组。②、电枢绕组：用于 感应电势与电机端电压相平衡和流过电流产生电磁转矩与机械转矩相平衡，是实现机电能量 转换的重要部件。③、换向器：将电枢绕组内的交流电与电刷间的直流电进行转换的部件； 是直流电机的特征部件，有“机械整流器”之称。（答毕#） 5-12、换向极的励磁电流由哪里来？其作用是什么？ 答：换向极绕组与电枢绕组串联连接，换向极的励磁电流就是从电枢绕组来。由于换向 极的主要作用是：产生换向极磁场，用于抵消电枢反应磁场和使换向元件产生有利于换向的
感应电势。因而换向极的励磁电流就是电枢电流。（答毕#） 5-13、正负电刷的组数与磁极对数有什么联系？多组电刷应如何连接？ 答：正负电刷的组数通常等于磁极的对数。多组电刷的连接一般是：正、负电刷分别并 联在一起，然后只引出两个接线端。（答毕#） 5-14、直流电机有哪几种励磁方式？并画连接电路表示。 答：直流电机的励磁方式总的来说有：①、他励：②、自励。自励方式还可分为：①、 并励：②、串励：和③、复励三种。其中复励还可再分为：①、积复励：②、差复励。对于 发电机积复励还可再分为：①、平复励：②、过复励：和③、欠复励。从接线位置区分，“复 励”接线还可分为：“长复励”和“短复励”两种接线方式。但是应该注意：直流电动机不能 接成“差复励”：直流发电机不能接成“串励”。“他励”、“并励”、“串励”和“复励”的连接 电路图参见书P、69、图5-3-3和P、71、图5-4-1。（答毕#） §5一2.直流电机的基本工作原理（书P.67.,) 5-15、在直流电机中换向器起什么作用？有哪些机械原因使换向器与电刷间产生火花？ 答：换向器的作用是：将电枢绕组内的交流电与电刷间的直流电进行转换的部件：是直 流电机的特征部件，有“机械整流器”之称。使换向器与电刷间产生火花的机械原因有：电 刷压紧弹簧压力不足：电刷与换向器接触面不平：换向器表面不圆或有污物：换向片磨损严 重使换向片之间的绝缘云母片突出等。（答毕#） 5-16、直流发电机和直流电动机运行时都产生电动势和电磁转矩，它们有什么相同和不 同？ 答：相同之处是：电动势都是由于电枢绕组切割主磁通感应出来的：而电磁转矩也都是 流经电枢绕组的电流与主磁通相互作用产生的。不同之处在于：发电机的电动势与电枢电流 同方向：电磁转矩与转子转向相反，即为：“阻转矩”。而电动机的电动势于电枢电流方向相 反，常称“反电势”，电磁转矩与转子转向相同，即为：“驱动转矩”。（答毕#） 5-17、电刷不在正确位置对电机将产生什么影响？在日常管理中如何检查电刷的正确位 置？ 答：若电刷不在正确位置则电刷所短接的换向元件感应电势不等于零电刷下将产生较大 的“换向火花”，火花过大将会烧坏换向器。此外，由于电刷位置不正确，由电刷均分的每条 电枢绕组支路中，串联在一起的元件感应的电势方向就不在是全部一致的，因而电刷间的感 应电势将减小，这将严重影响电机的正常工作（发电机电压减小，电动机电流增大）。在日常 管理中应注意检查电刷有无松动，位置是否移动。通常检查时若发现火花大，与平时有异， 很可能电刷松动且位置己移动。发现电刷松动应及时按“标记”位置校正固定。（答毕#） 5-18、什么是直流电机的换向？为什么电枢电流过大会产生严重的火花？ 答：直流电机的换向是指电枢绕组元件从一条支路经电刷进入另一条支路，流经元件的 电流反向的过程。电枢电流产生的电枢反应磁场处于交轴方向上，正好是换向元件所处的位
感应电势。因而换向极的励磁电流就是电枢电流。（答毕#） 5-13、正负电刷的组数与磁极对数有什么联系？多组电刷应如何连接？ 答：正负电刷的组数通常等于磁极的对数。多组电刷的连接一般是：正、负电刷分别并 联在一起，然后只引出两个接线端。（答毕#） 5-14、直流电机有哪几种励磁方式？并画连接电路表示。 答：直流电机的励磁方式总的来说有：①、他励；②、自励。自励方式还可分为：①、 并励；②、串励；和③、复励三种。其中复励还可再分为：①、积复励；②、差复励。对于 发电机积复励还可再分为：①、平复励；②、过复励；和③、欠复励。从接线位置区分，“复 励”接线还可分为：“长复励”和“短复励”两种接线方式。但是应该注意：直流电动机不能 接成“差复励”；直流发电机不能接成“串励”。“他励”、“并励”、“串励”和“复励”的连接 电路图参见书 P、69、图 5-3-3 和 P、71、图 5-4-1。（答毕#） §5—2．直流电机的基本工作原理（书 P．67．，） 5-15、在直流电机中换向器起什么作用？有哪些机械原因使换向器与电刷间产生火花？ 答：换向器的作用是：将电枢绕组内的交流电与电刷间的直流电进行转换的部件；是直 流电机的特征部件，有“机械整流器”之称。使换向器与电刷间产生火花的机械原因有：电 刷压紧弹簧压力不足；电刷与换向器接触面不平；换向器表面不圆或有污物；换向片磨损严 重使换向片之间的绝缘云母片突出等。（答毕#） 5-16、直流发电机和直流电动机运行时都产生电动势和电磁转矩，它们有什么相同和不 同？ 答：相同之处是：电动势都是由于电枢绕组切割主磁通感应出来的；而电磁转矩也都是 流经电枢绕组的电流与主磁通相互作用产生的。不同之处在于：发电机的电动势与电枢电流 同方向；电磁转矩与转子转向相反，即为：“阻转矩”。而电动机的电动势于电枢电流方向相 反，常称“反电势”，电磁转矩与转子转向相同，即为：“驱动转矩”。（答毕#） 5-17、电刷不在正确位置对电机将产生什么影响？在日常管理中如何检查电刷的正确位 置？ 答：若电刷不在正确位置则电刷所短接的换向元件感应电势不等于零电刷下将产生较大 的“换向火花”，火花过大将会烧坏换向器。此外，由于电刷位置不正确，由电刷均分的每条 电枢绕组支路中，串联在一起的元件感应的电势方向就不在是全部一致的，因而电刷间的感 应电势将减小，这将严重影响电机的正常工作（发电机电压减小，电动机电流增大）。在日常 管理中应注意检查电刷有无松动，位置是否移动。通常检查时若发现火花大，与平时有异， 很可能电刷松动且位置已移动。发现电刷松动应及时按“标记”位置校正固定。（答毕#） 5-18、什么是直流电机的换向？为什么电枢电流过大会产生严重的火花？ 答：直流电机的换向是指电枢绕组元件从一条支路经电刷进入另一条支路，流经元件的 电流反向的过程。电枢电流产生的电枢反应磁场处于交轴方向上，正好是换向元件所处的位
置上。当电枢电流过大，则换向元件感应的电势很大，被电刷短接时将会产生严重的火花。 (答毕#) 5-19、按图5-2-4所示的电枢电流I的方向，当分别作为电动机和发电机时，都顺着转 动方向移动电刷，它们各自将产生什么样的电枢反应？ 答：以图()电流为依据，可以分析：作为电动机时，顺转向为顺时针移动，电枢反应 的直轴分量为“增磁”性质：作为发电机时，顺转向就是逆时针移动，电枢反应的直轴分量 为“去磁”性质。也就是说：电动机产生的是增磁电枢反应：发电机产生的是去磁电枢反应。 (答毕#) §5一3.直流发电机（书P.70.,) 5-20、自励直流发电机在规定的转动方向下，不能自励起压的可能原因有哪些？ 答：自励直流发电机在规定的转动方向下不能自励起压，其原因可能有：①、励磁绕组 与电枢绕组错误接线：②、铁心剩磁消失：③、励磁回路电阻过大：④、励磁绕组断线：⑤、 电刷与换向器间断路：⑥、原动机转速过低等。（答毕#） 5-21、说明直流发电机外特性与励磁方式的关系。 答：直流发电机外特性与励磁方式关系密切。他励的方式，由于励磁电流与电机端电压 无关，所以外特性较平，电压变化率较小：并励的方式，随着负载电流的增大，电机端电压 和励磁电流相应减小，电压变化率较大，外特性下垂较多：积复励的方式，由于励磁电流有 了反映负载电流的串励分量补充，随着负载电流的增大，电压变化率相对较小，甚至可能变 为负值，外特性下垂较少甚至可能上翘：差复励的方式，由于励磁电流有了反映负载电流的 串励分量抵消，随着负载电流的增大，电压变化率急剧增大，外特性急剧下垂。（答毕#） 5-22、什么是积复励发电机，什么是差复励发电机？船舶电站多为哪种励磁类型的直流 发电机？ 答：复励发电机有两个励磁绕组一个与电枢并联，另一个则与电枢串联。串联与并联的 两个励磁绕组产生的磁通方向一致的称为积复励发电机：产生的磁通方向相反的称为差复励 发电机。船舶电站多采用积复励直流发电机。（答毕#） 5-23、为保持并励发电机的电压恒定不变，它的励磁调节特性I仁f()应是怎样的一 条特性曲线？ 答：并励发电机具有下降的外特性随着负载电流的增大，发电机的电压减小较多。为了 保持并励发电机的电压恒定不变，要求发电机的励磁电流随负载电流的增大而相应增加，也 就是说，励磁调节特性If(D应是一条具有上翘形状的特性曲线。（答毕#） 5-24、说明直流发电机从输入的有效机械功率到输出电功率的功率关系。 答：直流发电机输入有效机械功率，扣除克服空载损耗，剩下的功率全部转换成电磁功 率。电磁功率减去电枢铜损耗（自励发电机还应减去励磁的铜损耗），剩下的功率即为输出的 电功率
置上。当电枢电流过大，则换向元件感应的电势很大，被电刷短接时将会产生严重的火花。 （答毕#） 5-19、按图 5-2-4 所示的电枢电流 I 的方向，当分别作为电动机和发电机时，都顺着转 动方向移动电刷，它们各自将产生什么样的电枢反应？ 答：以图（a）电流为依据，可以分析：作为电动机时，顺转向为顺时针移动，电枢反应 的直轴分量为“增磁”性质；作为发电机时，顺转向就是逆时针移动，电枢反应的直轴分量 为“去磁”性质。也就是说：电动机产生的是增磁电枢反应；发电机产生的是去磁电枢反应。 （答毕#） §5—3．直流发电机（书 P．70．，） 5-20、自励直流发电机在规定的转动方向下，不能自励起压的可能原因有哪些？ 答：自励直流发电机在规定的转动方向下不能自励起压，其原因可能有：①、励磁绕组 与电枢绕组错误接线；②、铁心剩磁消失；③、励磁回路电阻过大；④、励磁绕组断线；⑤、 电刷与换向器间断路；⑥、原动机转速过低等。（答毕#） 5-21、说明直流发电机外特性与励磁方式的关系。 答：直流发电机外特性与励磁方式关系密切。他励的方式，由于励磁电流与电机端电压 无关，所以外特性较平，电压变化率较小；并励的方式，随着负载电流的增大，电机端电压 和励磁电流相应减小，电压变化率较大，外特性下垂较多；积复励的方式，由于励磁电流有 了反映负载电流的串励分量补充，随着负载电流的增大，电压变化率相对较小，甚至可能变 为负值，外特性下垂较少甚至可能上翘；差复励的方式，由于励磁电流有了反映负载电流的 串励分量抵消，随着负载电流的增大，电压变化率急剧增大，外特性急剧下垂。（答毕#） 5-22、什么是积复励发电机，什么是差复励发电机？船舶电站多为哪种励磁类型的直流 发电机？ 答：复励发电机有两个励磁绕组一个与电枢并联，另一个则与电枢串联。串联与并联的 两个励磁绕组产生的磁通方向一致的称为积复励发电机；产生的磁通方向相反的称为差复励 发电机。船舶电站多采用积复励直流发电机。（答毕#） 5-23、为保持并励发电机的电压恒定不变，它的励磁调节特性 If=f（I）应是怎样的一 条特性曲线？ 答：并励发电机具有下降的外特性随着负载电流的增大，发电机的电压减小较多。为了 保持并励发电机的电压恒定不变，要求发电机的励磁电流随负载电流的增大而相应增加，也 就是说，励磁调节特性 If=f（I）应是一条具有上翘形状的特性曲线。（答毕#） 5-24、说明直流发电机从输入的有效机械功率到输出电功率的功率关系。 答：直流发电机输入有效机械功率，扣除克服空载损耗，剩下的功率全部转换成电磁功 率。电磁功率减去电枢铜损耗（自励发电机还应减去励磁的铜损耗），剩下的功率即为输出的 电功率
[注：直流电机电枢铁心的铁损耗包含在空载损耗之中。]（答毕#） §5一4.直流电动机（书P.73.,) 5-25、他（并）励电动机与串励电动机各适用与拖动什么样的生产机械？ 答：他（并）励电动机具有硬的机械特性，适合于拖动有转速恒定要求的生产机械：而 串励电动机具有软的机械特性，电机的过载能力强。因此，适合于拖动牵引和起重机械。 (答毕#) 5-26、同容量不同励磁方式的各直流电动机，其转矩特性和机械特性相比较有什么特点？ 答：①、他（并）励电动机的转矩特性是一条过原点的直线，机械特性是一条过理想空 载转速点的下降的直线。他（并）励电动机产生的电磁转矩只与电枢电流成正比。②、串励 电动机的转矩特性是一条上升的抛物线，机械特性是一条下降的近似双曲函数的曲线。额定 负载电流以下时，产生的电磁转矩比并励的小：额定电流以上时，产生的电磁转矩比并励的 大。③、复励电动机的转矩特性和机械特性介于串励和他（并）励机之间。（答毕#） 5-27、为什么直流电动机不允许直接起动？使用起动电阻起动时应如何操作？ 答：直流电动机电枢绕组的电阻一般较小，起动时转速为零，若直接起动电源电压全部 加在电枢绕组上，将会产生很大的电流，烧毁电枢绕组，因此直流电动机不允许直接起动。 使用起动电阻起动时：首先接通额定励磁励磁电源，串入起动电阻。然后接通电枢回路的电 源，直流电动机电枢串电阻起动。随着电动机转子转速的增加，电枢电流相应减小，为了保 持足够的起动转矩，应相应减小起动电阻的阻值。就这样，在起动过程中，随着电动机转速 的增加，相应减小起动电阻，直至起动电阻全部切除，起动完毕。（答毕#） 5-28、如果直流电动机并励电路发生断路故障，将产生什么后果？为什么？ 答：如果并励电路发生断路故障，若空载直流电动机将会出现“飞车”：若负载转矩较大， 则会出现因电枢电流过大而烧毁的后果。这是因为并励电路断路，主磁通为很小的剩磁磁通。 感应电势很小，电枢电流很大：若电机所带负载很小，很大的电枢电流在很小的剩磁的作用 下，将产生一定的电磁转矩，使电动机加速，只有电动机转速达到很高的危险转速（飞车） 时，才可能感应出一定的电势去平衡电源电压，使电枢电流有所减小。若负载转矩较大，剩 磁产生的转矩带不动，则电机将堵转，很大的堵转电流将很快使电枢绕组烧毁。（答毕#） 5-29、在实际操作中，如何使并励电动机反转？如果反接它的两根电源线能否使它反转？ 答：在实际操作中，要使并励电动机反转可以单独反接它的并励绕组或单独反接它的电 枢绕组，使它的磁通或电枢电流两者之一改变方向，就能改变电磁转矩的方向，从而使其反 转。如果反接它的两根电源线，由于磁通和电枢电流将同时改变方向，因而电磁转矩不能反 向，不能使并励电动机反转。（答毕#)
[注：直流电机电枢铁心的铁损耗包含在空载损耗之中。]（答毕#） §5—4．直流电动机（书 P．73．，） 5-25、他（并）励电动机与串励电动机各适用与拖动什么样的生产机械？ 答：他（并）励电动机具有硬的机械特性，适合于拖动有转速恒定要求的生产机械；而 串励电动机具有软的机械特性，电机的过载能力强。因此，适合于拖动牵引和起重机械。 （答毕#） 5-26、同容量不同励磁方式的各直流电动机，其转矩特性和机械特性相比较有什么特点？ 答：①、他（并）励电动机的转矩特性是一条过原点的直线，机械特性是一条过理想空 载转速点的下降的直线。他（并）励电动机产生的电磁转矩只与电枢电流成正比。②、串励 电动机的转矩特性是一条上升的抛物线，机械特性是一条下降的近似双曲函数的曲线。额定 负载电流以下时，产生的电磁转矩比并励的小；额定电流以上时，产生的电磁转矩比并励的 大。③、复励电动机的转矩特性和机械特性介于串励和他（并）励机之间。（答毕#） 5-27、为什么直流电动机不允许直接起动？使用起动电阻起动时应如何操作？ 答：直流电动机电枢绕组的电阻一般较小，起动时转速为零，若直接起动电源电压全部 加在电枢绕组上，将会产生很大的电流，烧毁电枢绕组，因此直流电动机不允许直接起动。 使用起动电阻起动时：首先接通额定励磁励磁电源，串入起动电阻。然后接通电枢回路的电 源，直流电动机电枢串电阻起动。随着电动机转子转速的增加，电枢电流相应减小，为了保 持足够的起动转矩，应相应减小起动电阻的阻值。就这样，在起动过程中，随着电动机转速 的增加，相应减小起动电阻，直至起动电阻全部切除，起动完毕。（答毕#） 5-28、如果直流电动机并励电路发生断路故障，将产生什么后果？为什么？ 答：如果并励电路发生断路故障，若空载直流电动机将会出现“飞车”；若负载转矩较大， 则会出现因电枢电流过大而烧毁的后果。这是因为并励电路断路，主磁通为很小的剩磁磁通。 感应电势很小，电枢电流很大；若电机所带负载很小，很大的电枢电流在很小的剩磁的作用 下，将产生一定的电磁转矩，使电动机加速，只有电动机转速达到很高的危险转速（飞车） 时，才可能感应出一定的电势去平衡电源电压，使电枢电流有所减小。若负载转矩较大，剩 磁产生的转矩带不动，则电机将堵转，很大的堵转电流将很快使电枢绕组烧毁。（答毕#） 5-29、在实际操作中，如何使并励电动机反转？如果反接它的两根电源线能否使它反转？ 答：在实际操作中，要使并励电动机反转可以单独反接它的并励绕组或单独反接它的电 枢绕组，使它的磁通或电枢电流两者之一改变方向，就能改变电磁转矩的方向，从而使其反 转。如果反接它的两根电源线，由于磁通和电枢电流将同时改变方向，因而电磁转矩不能反 向，不能使并励电动机反转。（答毕#）