第三章 直流电机

第三章 直流电机习题课

一、填空 1. ★一台并励直流电动机，如果电源电压和励磁电流f I 不变，当加上一恒定转矩的负载后，发现电枢电流超过额定值，有人试在电枢回路中接一电阻来限制电流，此方法 。串入电阻后，电动机的输入功率1P 将 ，电枢电流a I ，转速n 将 ，电动机的效率η将 。 答：不行，不变，不变，下降，下降。 2. ★一台并励直流电动机拖动恒定的负载转矩，做额定运行时，如果将电源电压降低了20℅，则稳定后电机的电流为 倍的额定电流（假设磁路不饱和）。 答：1.25倍。 3. 直流电动机调速时，在励磁回路中增加调节电阻，可使转速 ，而在电枢回路中增加调节电阻，可使转速 。 答：升高，降低。 4. ★一台p 对磁极的直流发电机采用单迭绕组，其电枢电阻为a r ,电枢电流为a I ,可知此单迭绕组有 条并联支路，其每条支路电阻为 ；若为单波绕组其每条支路电阻为 ，电枢电阻为 。 答：,2,2a pr p a a r p r p 22,2 5. 串励直流电动机在电源反接时，电枢电流方向 ，磁通方向 ，转速n 的方向 。 答：反向，反向，不变。 6. 并励直流发电机的励磁回路电阻和转速同时增大一倍，则其空载电压 。 答：不变。 7. 直流电机若想实现机电能量转换，靠 电枢磁势的作用。 答：交轴。 8. ★直流发电机，电刷顺电枢旋转方向移动一角度，直轴电枢反应是 ；若为电动机，则直轴电枢反应是 。 答：去磁的，增磁的。 二、选择填空 1. ★★一台串励直流电动机，若电刷顺转向偏离几何中性线一个角度，设电机的电枢电流保持不变，此时电动机转速 。 A ：降低， B ：保持不变， C ：升高。 答：C 2. ★一台直流发电机，由额定运行状态转速下降为原来的30℅，而励磁电流及电枢电流不变，则 。 A ：E a 下降30℅， B ：T 下降30℅， C ：E a 和T 都下降30℅， D ：端电压下降30℅。 答：A 3. ★把直流发电机的转速升高２０℅，他励方式运行空载电压为01U ，并励方式空载电压为02U ,则 。

Ａ：01U = 02U ， Ｂ：01U < 02U ， Ｃ：01U > 02U 。 答：B 4. ★一直流电动机拖动一台他励直流发电机，当电动机的外电压，励磁电流不变时，增加发电机的负载，则电动机的电枢电流a I 和转速n 将 。 A ：a I 增大，n 降低， B ：a I 减少，n 升高， C ：a I 减少，n 降低。 答：A 5. ★一台并励直流电动机，在保持转矩不变时，如果电源电压U 降为0.5N U ,忽略电枢反应和磁路饱和的影响，此时电机的转速 。 A ：不变， B ：转速降低到原来转速的0.5倍， C ：转速下降， D ：无法判定。 答：C 6. ★直流电动机在串电阻调速过程中，若负载转矩保持不变，则 保持不变。 A ：输入功率 ， B ：输出功率， C ：电磁功率 ， D ：电机的效率。 答：A 7. ★并励直流电动机磁通增加10℅，当负载力矩不变时（T 2不变），不计饱和与电枢反应的影响，电机稳定后，下列量变化为：Te ,n ,Ia ,P 2 。 A ：增加 B ：减小 C ：基本不变 答：C ，B ，B ，B 三、判断 1. 直流电机主磁通既链着电枢绕组又链着励磁绕组，因此这两个绕组中都存在着感应电势。 （ ） 答：错 2. 直流电机的电枢绕组至少有两条并联支路。 （ ） 答：对 3. 电磁转矩和负载转矩的大小相等，则直流电机稳定运行。 （ ） 答：错 4. 并励直流发电机稳态运行时短路电流很大。 （ ） 答：错 5. ★直流发电机中的电刷间感应电势和导体中的感应电势均为直流电势。 （ ） 答：错

6. 起动直流电动机时，励磁回路应与电枢回路同时接入电源。 （ ） 答：错 四、计算 1. 一台四极82kW 、230V 、971r/min 的他励直流发电机，如果每极的合成磁通等于空载额定转速下具有额定电压时每极磁通，试求当电机输出额定电流时的电磁转矩。 解 额定电流 A A U P I N N N 5.35623010823=?== 他励电机，额定电枢电流 A I I N aN 5.356== 依题意有 N e U n C E =Φ= 2371.0970230===Φn U C N e 2643.22371.03030=?=Φ=Φππe T C C 电磁转矩 m N m N I C T aN T e ?=??=Φ=2.8075.3562643.2 2. ★一台并励直流电动机，额定数据为：V U N 110=，A I N 28=，min /1500r n N =，电枢回路总电阻 Ω=15.0a R ，励磁电路总电阻Ω=110f R 。若将该电动机用原动机拖动作为发电机并入电压为N U 的电网，并忽略电枢反应的影响，试问： （1）若保持电压电流不变，此发电机转速为多少？向电网输出的电功率为多少？ （2）当此发电机向电网输出电功率为零时，转速为多少？ 解 （1）电动机状态额定运行时 励磁电流 A A R U I f N fN 1110110===

电枢电流

A A I I I fN N aN 27)128(=-=-=

电动机感应电动势a aN N N R I U E -=V V 106)15.027110(=?-= 发电机感应电动势a aN N F R I U E +=V V 114)15.027110(=?+= 由于额定电压不变，励磁电流不变，因此主磁通保持不变。故发电机运行时的转速为 min /1615min /1500106114r r n E E n N N F F =?== 发电机运行时输出功率 W I I U P fN aF N )127(110)(2-?=-= kW W 86.22860== （2）发电机向电网输出功率为0，即此时输出电流为0，故发电机的电枢电流等于励磁电流 A I I fN aF 1'== 发电机感应电动势为a aF N F R I U E ''+=V V 2.110)15.01110(=?+= 发电机的转速 min /1560min /16151.1142.110''r r n E E n F F F F =?=?= 15. ★一台并励直流电动机，P N ＝100kw ，U N ＝220V ，n ＝550r/m 在750C 时电枢回路电阻r a ＝0.022欧，励磁回路电阻R f ＝27.5欧，2u ?＝2V ，额定负载时的效率为88％，试求电机空载时的电流。 解： 53.51622088.0100000=?==U P I N N N N η A 53.508=-=R U I I f N N aN A 8.2062022.053.5082202=-?-=?--=u R I U E a aN N aN V 376.05508.206N ===Φn E C aN e 51640=-=-=N aN aN N eN P I E P P P w

Φ

Ω=Φ=Φ=C P C T C T I T T T e a 0000 ＝97.24376.055.955025164

6055.92600=????=Φ??ππC n P T A 97.32897.2497.2400=+=+=+=R U I I I f N f a A 16. ★一台串励直流电动机U N ＝220V ，n ＝1000r/m ，I N ＝40A ，电枢回路电阻为0.5欧，假定磁路不饱和。试求：（1）当I a ＝20A 时，电动机的转速及电磁转矩？（2）如果电磁转矩保持上述值不变，而电压减低到110V ，此时电动机的转速及电流各为多少？ 解：2005.040220=?-=-=R I U E a N N aN V 2.01000200N ===Φn E C aN N e （1）A I 'a 20=，1.04020'=Φ?=ΦN e N e C C 所以m r R I U C E n a a N e a /21001.05.0202201.0''''=?-=-=Φ= 1.1920)1.055.9('''=??=Φ=I C T a T e Ｎ·m （2）串励且转矩保持不变，所以I a 不变，Φ'C e 不变 I a ＝20 A m r R I U C E n a a N e a ''/10001.05.0201101.0''''=?-=-=Φ= 17. ★并励直流发电机，额定电压为230V ，现需要将额定负载运行时的端电压提高到250V ，试问：（1）若用增加转速的方法，则转速必须增加多少？（2）若用调节励磁的方法，则励磁电流增加多少倍？ 解：（1）n 应增加到2325倍，因为U ＝E a ＝n Φn C e 2∝ （2）I f 应增加到2325倍。（不计饱和） 18. ★一台并励发电机，励磁绕组电阻R f ＝22.8欧，在额定转速1000r/m 时空载特性为：

要使空载时产生额定电压，励磁回路应串入多大调节电阻？在额定转速下的临界电阻是多少？ 解：（1）空载时，2300==U U N V ，则查得A I f 72.50= 所以Ω=-=4.1772.5230R R f j （2）N n 下的R fcr ：R fcr ＝100/2＝50 欧 19. ★★一台直流发电机，P N ＝82kw ，U N ＝230V ，每极并励磁场绕组为900匝，在以额定转速运转，空载时并励磁场电流为7.0A 可产生端电压230V ，但额定负载时需9.4A 才能得到同样的端电压，若将该发电机改为平复励，问每极应加接串励绕组多少匝？（平复励是指积复励当额定负载时端电压与空载电压一致） 解：发电机，52.35623082000===U P I N N N A 并励时，空载 AT N I F f f f 63009000.700=?=?= 额定 AT N I F f fN f 84609004.9=?=?= AT F f 2160=?，克服I a R a ，去磁枢反应，I f 下降有U 下降。 现改为积复励，要达到同样效果，则F f ?应由串励绕组来提供所以N I F N f 串?=? 所以N 串＝2160/356.52＝6匝

直流电机工作原理

第三章直流电机的原理 本章主要介绍直流电机的结构和基本工作原理、直流电机绕组的构成、直流电机的电枢反应、直流电机绕组的电动势和电磁转矩、直流发电机和直流电动机的功率转矩等内容。本章共有10节课，内容和时间分配如下： 1.掌握直流电机的结构及工作原理。（2节） 2.掌握直流电机绕组有关的结构。（2节） 3.掌握直流电机绕组的电枢反应。（1节） 4.掌握直流电机的电枢电动势和电磁转矩。（1节） 5.掌握直流发电机的基本方程式和运行特性、并励发电机的条件。( 2.5节) 6.掌握直流电动机的基本方程式和运行特性。( 1.5节) 第一节直流电机的基本工作原理 一直流电机的用途 直流电动机的优点： 1 调速范围广，易于平滑调节 2 过载、启动、制动转矩大 3 易于控制，可靠性高 4 调速时的能量损耗较小 缺点: 换向困难，容量受到限制，不能做的很大。 应用: 轧钢机、电车、电气铁道牵引、造纸、纺织拖动。 直流发电机用作电解、电镀、电冶炼、充电、交流发电机励磁等的直流电源。 二、直流电机的工作原理 原理：任何电机的工作原理都是建立在电磁感应和电磁力这个基础上。 为了讨论直流电机的工作原理，我们把复杂的直流电机结构简化为工作原理图。（一）直流发电机的工作原理 1．工作原理：导体在磁场中运动时，导体中会感应出电势e 。 e=Blv。 B:磁密l：导体长度；v：导体与磁场的相对速度。 正方向：用右手定则判断。电势e正方向表示电位升高的方向，与U相反。如果同一元件上e和U正方向相同时，e= -U。

理解：电磁感应原理的变形（变化的磁通产生感应电动势） 2 发电机工作过程分析：两磁极直流发电机的工作原理图。 （1）构成： 磁场：图中N和 S是一对静止的磁极，用以产生磁场，其磁感应强度沿圆周为正弦分布。 励磁绕组——容量较小的发电机是用永久磁铁做磁极的。容量较大的发电机的磁场是由直流电流通过绕在磁极铁心上的绕组产生的。用来形成N极和S极的绕组称为励磁绕组，励磁绕组中的电流称为励磁电流If。 电枢绕组：在N极和 S极之间，有一个能绕轴旋转的圆柱形铁心，其上紧绕着一个线圈称为电枢绕组(图中只画出一匝线圈)，电枢绕组中的电流称为电枢电流Ia。 换向器：电枢绕组两端分别接在两个相互绝缘而和绕组同轴旋转的半圆形铜片——换向片上，组成一个换向器。换向器上压着固定不动的炭质电刷。 电枢：铁心、电枢绕组和换向器所组成的旋转部分称为电枢。

第3章 直流电机 《电机学(第2版)》王秀和、孙雨萍(习题解答)

第三章 直流电机 习题解答 3-1 直流电机铭牌上的额定功率是指输出功率还是输入功率？对发电机和电动机有什么不同？ 答：输出功率；对于电动机指轴上的输出机械功率，对于发电机指线段输出的电功率。 3-2. 一台p 对极的直流电机，采用单叠绕组，其电枢电阻为R ，若用同等数目的同样元件接成单波绕组时，电枢电阻应为多少？ 答：P 2R . 解析：设单叠绕组时支路电阻为R 1 ，考虑到并联支路数2a =2p ，故有： 1 2R R P = ,则12R PR = ，单波绕组时，并联支路数2a=2,每条支路有p 个R 1 , 则每条支路电阻为22p R ，并联电阻为2p R 。 3-3.直流电机主磁路包括哪几部分？磁路未饱和时，励磁磁通势主要消耗在哪一部分？ 答：(N 极)，气隙，电枢齿，电枢磁轭，下一电枢齿，气隙，（S 极），定子磁轭，（N 极）； 主要消耗在气隙。 3-4. 在直流发电机中，电刷顺电枢旋转方向移动一角度后，电枢反应的性质怎 样？当电刷逆电枢旋转方向移动一角度，电枢反应的性质又是怎样？如果是电动机，在这两种情况下，电枢反应的性质怎样？ 答：当电刷偏离几何中性线时，除产生交轴电枢磁动势外，还会产生直轴磁动势。对于发电机，当电刷顺电枢旋转方向移动一角度后，产生的交轴磁动势F aq 对主磁场的影响与电刷位于中性线时的电枢反应磁动势相同，产生的直轴电动势F ad 有去磁作用。当电刷逆电枢旋转方向移动一角度后，产生的交轴磁动势F aq 对主磁场的影响与电刷位于中性线时的电枢反应磁动势相同，产生的直轴电动势F ad 有助磁作用。如果是电动机，两种情况下的影响与发电机恰好相反。 3-5. 直流电机电枢绕组元件内的电动势和电流是交流还是直流？为什么在稳态 电压方程中不考虑元件本身的电感电动势？

电机与拖动习题第三章 直流电机

第三章 直流电机 一、填空 1. 直流电机的电枢绕组的元件中的电动势和电流是 。 答：交流的。 2. ★★一台四极直流发电机采用单叠绕组，若取下一支或相邻的两支电刷，其电流和功率 ，而电刷电压 。 答：减小，不变。 3. ★一台并励直流电动机，如果电源电压和励磁电流f I 不变，当加上一恒定转矩的负载后，发现电枢电流超过额定值，有人试在电枢回路中接一电阻来限制电流，此方法 。串入电阻后，电动机的输入功率1P 将 ，电枢电流a I ，转速n 将 ，电动机的效率η将 。 答：不行，不变，不变，下降，下降。 4. ★一台并励直流电动机拖动恒定的负载转矩，做额定运行时，如果将电源电压降低了20℅，则稳定后电机的电流为 倍的额定电流（假设磁路不饱和）。 答：1.25倍。 5. 并励直流电动机，当电源反接时，其中I a 的方向 ，转速方向 。 答：反向，不变。 6. 直流发电机的电磁转矩是 转矩，直流电动机的电磁转矩是 转矩。 答：制动，驱动。 7. 一台串励直流电动机与一台并励直流电动机，都在满载下运行，它们的额定功率和额定电流都相等，若它们的负载转矩同样增加0.5，则可知： 电动机转速下降得多，而 电动机的电流增加得多。 答：串励，并励。 8. ★电枢反应对并励电动机转速特性和转矩特性有一定的影响，当电枢电流I a 增加时，转速n 将 ，转矩T e 将 。 答：下降，增加。 9. 直流电动机电刷放置的原则是： 。 答：空载时正、负电刷之间获得最大的电动势，这时被电刷短路的元件的电动势为零。 10. 直流电动机调速时，在励磁回路中增加调节电阻，可使转速 ，而在电枢回路中增加调节电阻，可使转速 。 答：升高，降低。 11. 电磁功率与输入功率之差，对于直流发电机包括 损耗；对于直流电动机包括 损耗。 答：空载损耗功率，绕组铜损耗。 12. ★串励直流电动机在负载较小时，a I ；当负载增加时，T e ，a I ；n 随着负载增加下降程度比并励电动机要 。 答：小，增加，增加，严重。

第3章直流电机习题解答

第三章直流电机 习题解答 3-1 直流电机铭牌上的额定功率是指输出功率还是输入功率？对发电机和电动机有什么不同？ 答：输出功率；对于电动机指轴上的输出机械功率，对于发电机指线段输出的电功率。3-2. 一台p对极的直流电机，采用单叠绕组，其电枢电阻为R，若用同等数目的同样元件接成单波绕组时，电枢电阻应为多少？答：P2R. 解析：设单叠绕组时支路电阻为R1 ，考虑到并联支路数2a=2p，故有： R 2R P1 , 则R1 2PR ，单波绕组时，并联支路数2a=2,每条支路有p 个R1 , 则每条支路电阻为 2p2R ，并联电阻为p2R 。 3-3.直流电机主磁路包括哪几部分？磁路未饱和时，励磁磁通势主要消耗在哪一部分？答：（N 极），气隙，电枢齿，电枢磁轭，下一电枢齿，气隙，（S 极），定子磁轭，（N 极）； 主要消耗在气隙。 3-4. 在直流发电机中，电刷顺电枢旋转方向移动一角度后，电枢反应的性质怎样？当电刷逆电枢旋转方向移动一角度，电枢反应的性质又是怎样？如果是电动机，在这两种情况下，电枢反应的性质怎样？ 答：当电刷偏离几何中性线时，除产生交轴电枢磁动势外，还会产生直轴磁动势。对于发电机，当电刷顺电枢旋转方向移动一角度后，产生的交轴磁动势F aq 对主磁场的影响与电刷位于中性线时的电枢反应磁动势相同，产生的直轴电动势F ad 有去磁作用。当电刷逆电枢旋转方向移动一角度后，产生的交轴磁动势F aq 对主磁场的影响与电刷位于中性线时的电枢反应磁动势相同，产生的直轴电动势F ad 有助磁作用。如果是电动机，两种情况下的影响与发电机恰好相反。 3-5. 直流电机电枢绕组元件内的电动势和电流是交流还是直流？为什么在稳态电压方程中不考虑元件本身的电感电动势？ 答：交流；因为在元件短距时，元件的两个边的电动势在一段时间内方向相反，使得元件的平均电动势稍有降低。但直流电机中不允许元件短距太大，所以这个影响极小，故一般不考虑。 3-6.一台直流电动机运行在电动机状态时换向极能改善换向，运行在发电机状态

直流电机习题答案

1、说明直流发电机的工作原理。 答：1）用原动机拖动电枢绕组旋转 2）电机内部有磁场存在； 3）电枢绕组旋转切割磁场，产生交变的感应电势（右手定则）； 4）通过电刷将交变感应电势引出变成直流； 5）将机械能变为电能。 2、说明直流电动机的工作原理。 答：1）将直流电源通过电刷接通电枢绕组，使电枢导体有电流流过。 2）机内部有磁场存在。 3）载流的转子（即电枢）导体将受到电磁力 f 作用 f=Bli a（左手定则） 4）所有导体产生的电磁力作用于转子，使转子以n(转/分)旋转，以便拖 动机械负载。 3、直流电机的额定值有哪些？ 答：额定值有额定功率、额定电压、额定电流和额定转速等 4、 答：直流电机的励磁方式分为他励和自励两大类，其中自励又分为并励、串励和复励三种形式。 1）他励 他励直流电机的励磁绕组由单独直流电源供电，与电枢绕组没有电的联系，励磁电流的大小不受电枢电流影响。 2）并励 发电机：I a =I f +I 电动机：：I =I a +I f 3）串励：I a =I f =I 4）复励 5、直流电机有哪些主要部件？各部件的作用是什么。 答：一、定子 1、主磁极：建立主磁通，包括：铁心：由低碳钢片叠成 绕组：由铜线绕成 2、换向磁极：改善换向，包括：铁心：中大型由低碳钢片叠成。 小型由整块锻钢制成。 绕组：由铜线绕成。 3、机座：固定主磁极、换向磁极、端盖等，同时构成主磁路的一部分，用铸铁、铸钢或钢板卷成。 4、电刷装置：引出（或引入）电流，电刷由石墨等材料制成。

二．转子 1．电枢铁心：构成主磁路，嵌放电枢绕组。由电工钢片叠成。 2．电枢绕组：产生感应电动势和电磁转矩，实现机—电能量转换。由铜线绕成。 3． 换向器：换向用，由换向片围叠而成。 6、直流电机的换向装置由哪些部件构成？它在电机中起什么作用？ 答 ：换向装置由换向片、换向极铁心和换向极绕组构成。主要作用是改善直流电机的换向，尽可能地消除电火花。 7、 直流电枢绕组由哪些部件构成？ 答：电枢绕组是由很多个线圈按照一定的规律连接而成的。 8、 什么是电枢反应？对电机什么影响？ 答：直流电机在空载运行时,气隙磁场仅有励磁磁动势产生,而负载运作时,气隙磁场是由励磁磁动势和电枢磁动势共同产生的,显然与空载时不同，因此把电枢磁动势对主极磁场的影响称为电枢反应. 电枢反应结果可能使气隙磁场畸变，同时还可能使气隙磁场削弱或增强。 9、电机产生的的电动势E a =C e Φn 对于直流发电机和直流电动机来说，所起的作 用有什么不同？ 答； 直流发电机电枢电动势为电源电动势（同向），直流电动机为反电动势（反 方向）。 10、电机产生的的电磁转矩T=C e ΦI a 对于直流发电机和直流电动机来说，所起的 作用有什么不同？ 答：在发电机中，电磁转矩的方向与电枢转向相反，对电枢起制动作用；在电动机中，电磁转矩的方向与电枢转向相同，对电枢起推动作用。 11、 答：电流电动机的输入功率P 1是从电枢两端输入的电功率，P 1=UI ；电磁功率P M 是扣除励磁回路的损耗和电枢回路的损耗后剩余部分的功率， )(1Cuf Cua M p p P P +-=；输出功率P 2是转轴上输出的机械功率，即电磁功率扣 除机械损耗Ωp 、铁损耗Fe p 和附加损耗ad p 后的机械功率， 02)(p P p p p P P M ad Fe M -=++-=Ω。 12、 答：电动机的输入功率P 1是电功率；

电机学课后习题答案第三章习题

一、填空题 1. 直流电机的电枢绕组的元件中的电动势和电流是 。 答：交流的。 2. 一台并励直流电动机，如果电源电压和励磁电流f I 不变，当加上一恒定转矩的负载后， 发现电枢电流超过额定值，有人试在电枢回路中接一电阻来限制电流，此方法 。 串入电阻后，电动机的输入功率1P 将 ，电枢电流a I ，转速n 将 ， 电动机的效率η将 。 答：不行，不变，不变，下降，下降。 3．电枢反应对并励电动机转速特性和转矩特性有一定的影响，当电枢电流a I 增加时，转速 n 将 ，转矩T e 将 。 答：下降，增加。 4. 电磁功率与输入功率之差，对于直流发电机包括 损耗；对于直 流电动机包括 损耗。 答：空载损耗功率，绕组铜损耗。 5．一台并励直流电动机拖动恒定的负载转矩，做额定运行时，如果将电源电压降低了20℅， 则稳定后电机的电流为 倍的额定电流（假设磁路不饱和）。 答：1.25倍。 二、选择题 1． 把直流发电机的转速升高２０℅，他励方式运行空载电压为01U ，并励方式空载电压为 02U ,则 。 Ａ：01U = 02U ， Ｂ：01U < 02U ， Ｃ：01U > 02U 。 答：B 2．一台并励直流电动机，在保持转矩不变时，如果电源电压U 降为0.5N U ,忽略电枢反应 和磁路饱和的影响，此时电机的转速 。 A ：不变， B ：转速降低到原来转速的0.5倍， C ：转速下降， D ：无法判定。 答：C 3． 在直流电机中，公式n C E e a Φ=Ф和a T I C T Φ=中的Φ指的是 。 A ：每极合成磁通 ， B ：所有磁极的总磁通， C ：主磁通每极磁通 ， D ：以上都不是 。 答：A 4．在直流电机中，右行单叠绕组的合成节距c y y == 。

《电机与电气控制技术》第2版 习题解答 第三章 直流电机

《电机与电气控制技术》第2版习题解答 第三章直流电机 3-1直流电机中为何要用电刷和换向器，它们有何作用？ 答：直流发电机与直流电动机的电刷是直流电压、电流引出与引入的装置。在发电机中换向器是将电枢元件中的交变电势度换为电刷向直流电势；在电动机中换向器使外加直流电流变为电枢元件中的交流电流，产生恒定方向的转矩，使电枢旋转。 3-4阐明直流电动机电磁转矩和电枢电动势公式T=C tφI a1，E a=C eφn中各物理量的涵义。 答：直流电动机电磁转矩T=C TφI a 式中C T：与电动机结构有关的常数，称转矩系数； φ：每极磁通； I a：电枢电流、 T：电磁转矩。 直流电动机电枢电动势公式E a=C eφn 式中：C e：与电动机结构有关的另一常数，称电动势系数； φ：每极磁通； n：电动机转速； E a：电枢电动势。 3-5直流电动机电枢电动势为何称为反电动势？ 答：直流电动机电枢转动时，电枢绕组导体切割磁力线，产生感应电动势，由于该电动势方向与电枢电流的方向相反，故称为反电动势。 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：直流电动机的基本方程式有电动势平衡方程式、功率平衡方程式和转矩平衡方程式。 1）电动势平衡方程式：U=E a+I a R a 式中U：电枢电压； E a：电枢电动势； I a：电枢电流； R a：电枢回路中内电阻。 2）功率平衡方程式： 电动机的输入电功率P1=P em+P cua 式中P em：电磁功率 P cua：电枢绕组的铜损 电动机输出的机械功率：P2=P em-P Fe-P m=P1-P cua-P Fe-P m 式中P Fe：电枢铁心损耗； P m：机械损耗； P1：电动机输入的电功率。 3）转矩平衡方程式：T2=T-T0 式中T2：电动机轴上输出的机械转矩； T：电动机电磁转矩； T0：空载转矩。 3.7.何谓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n与机械负载转矩T L之间的关系，即n=f(T L)。机械特性表明电动机转速因外部负载变化而变化的情况，由于电动机电磁转矩T近 9

第三章直流电动机工作原理及特性

第三章 3.1为什么直流电机的转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠压而成？ 直流电机的转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠加而成是因为要防止电涡流对电能的损耗。 3.2并励直流发电机正传时可以自励，反转时能否自励？ 不能,因为反转起始励磁电流所产生的磁场的方向与剩与磁场方向相反,这样磁场被消除,所以不能自励. 3.3 一台他励直流电动机所拖动的负载转矩T L=常数，当电枢电压或电枢附加电阻改变时， 能否改变其运行其运行状态下电枢电流的大小？为什么？这个拖动系统中哪些要发生变化？ T=K tφI a u=E+I a R a 当电枢电压或电枢附加电阻改变时,电枢电流大小不变.转速n与电动机的电动势都发生改变. 3.4一台他励直流电动机在稳态下运行时，电枢反电势E= E1，如负载转矩T L=常数，外加电压和电枢电路中的电阻均不变，问减弱励磁使转速上升到新的稳态值后，电枢反电势将如何变化? 是大于，小于还是等于E1？ T=I a K tφ, φ减弱,T是常数,I a增大.根据E N=U N-I a R a ,所以E N减小.,小于E1. 3.5 一台直流发电机，其部分铭牌数据如下：P N=180kW, U N=230V,n N=1450r/min,η =89.5%，试求： N ①该发电机的额定电流； ②电流保持为额定值而电压下降为100V时，原动机的输出功率（设此时η=ηN） P N=U N I N 180KW=230*I N I N=782.6A 该发电机的额定电流为782.6A P= I N100/ηN P=87.4KW 3.6 已知某他励直流电动机的铭牌数据如下：P N=7.5KW, U N=220V, n N=1500r/min, η =88.5%, 试求该电机的额定电流和转矩。 N P N=U N I NηN 7500W=220V*I N*0.885 I N=38.5A T N=9.55P N/n N =47.75Nm 3.7一台他励直流电动机：P N=15KW, U N=220V, I N=63.5A, n N=2850r/min,R a =0.25Ω，其 空载特性为：

第三章无刷直流电动机pwm控制方案

第三章、用EL-DSPMCKIV实现无刷直流电动机PWM 控制方案 实验概述： 本实验是一个无刷直流电动机的PWM控制系统。结构简单，用到的模块也较少。下面给出每个模块的输入与输出量名称及其量值格式 （一）、无刷直流电动机PWM 控制原理简介 无刷直流电动机从结构上讲更接近永磁同步电动机（我们在下一章节中做详细介绍），控制方法也很简单，主要是通过检测转子的位置传感器给出的转子磁极位置信号来确定励磁的方向，从而保证转矩角在90 度附近变化，保证电机工作的高效率。定子换相是通过转子位置信号来控制，转矩的大小则通过PWM的方法控制有效占空比来调控。 我公司提供过两种直流无刷电机，一种以前提供过的57BL-02直流无刷电机的额定电压为24V，额定转速为1600rpm，转子极数为4，也就是2 极对，还有一种是现在提供的57BL-0730N1直流无刷电机，该电机额定转速为3000rpm，转子极数为10，也就是5极对，这两种电机的转子位置都由霍尔传感器提供，同时由此计算出电机的转速，控制程序样例没有电流环。 （二）、系统组成方案及功能模块划分 本实验为开环和闭环实验，通过几个模块信号处理最终用BLDCPWM模块产生IPM驱动信号来控制直流无刷电机转动。

下图为一个开环控制的系统功能框图，参考占空比信号经由RMP2CNTL 模块处理，变成缓变信号送到PWM产生模块。霍尔传感器的输出脉冲信号，经由DSP 的CAP1、CAP2、CAP3端口被DSP获取。通过霍尔提供的转子位置信息 HALL3_DRV模块判断转子位置，并将该转子位置信息通过计数器传递给BLDC_3PWM_DRV 模块，该模块通过占空比输入、设定开关频率以及转子的位置信息产生相应的PWM 信号作用于逆变器中的开关管，从而驱动电动机旋转。