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“电机与拖动基础（第3版）”习题解答
根据功率平衡原则，折算到电动机轴上的静转矩为 TL?FLvL??c
这里，FL?GL?G?G0，vL?(G?G0)j?c2πnπDn， ??，所以 j6060D2?(1500?100)?0.1?10(N?m)
2?2?5?0.82 TL? （3）折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量GD
题中未给出系统中间传动轴和卷筒的飞轮惯量，可用放大系数?近似估计。今取
??1.2，则折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量为
GD2???GDe2?365(G?G0)(vL2)n31.42)
60?1000 ?1.2?10?365?(1500?100)?(?12.16(N?m2)
第三章 直流电机原理
3-1 直流电机电枢绕组导体中的电流是直流的，还是交流的？为什么？
答：
直流电机电枢绕组导体中的电流是交流的，因为无论是直流电动机还是直流发电机，电枢绕组中的各导体交替地在不同定子磁极下运动，当某导体处于定子同一磁极（如N极）下时，导体中的电流必然是某一方向；而当该导体处于定子另一磁极（如S极）下时，导体中的电流必然是相反方向，这样才能产生恒定方向的电磁转矩（对电动机而言）或恒定方向的感应电动势（对发电机而言）。
3-2 换向器和电刷在直流电机中起什么作用？
答：
换向器和电刷是直流电机最重要的部件，对于直流发电机，其作用是将电枢绕组元件中的交变电动势转换为电刷间的直流电动势；对于直流电动机，则是将输入的直流电
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流转换为电枢绕组元件中的交变电流，以产生恒定方向的电磁转矩。
3-3 直流电机的主磁通既链着电枢绕组又链着励磁绕组，为什么却只在电枢绕组里感应电动
势？ 答：
因为直流电机的主磁通是由定子励磁绕组通入直流励磁电流而产生，是一恒定的磁场，它与励磁绕组间没有相对运动，所以只在转子电枢绕组里感应电动势。
3-4 他励直流电动机的电磁功率指的是什么？
答：
他励直流电动机的电磁功率Pem是指由定子方通过气隙传入转子方的功率，可以由定子方的输入电功率P1扣除定子铜耗?pCua来计算，也可以由转子方的输出机械功率
P2加上铁心损耗?pFe、机械摩擦损耗?pm和附加损耗?padd来计算，即
Pem?P1??pCua?P2??pFe??pm??padd
3-5 直流电机的铁心损耗是存在于定子中，还是存在于转子中？为什么？
答：
直流电机的铁心损耗是存在于转子中，因为直流电机的定子铁心相对于定子主磁场是静止的，没有铁心损耗；而转子相对于主磁场是运动的，转子铁心中存在变化的磁场。
3-6 说明下列情况下空载电动势的变化：（1）每极磁通减少10%，其他不变；（2）励磁电
流增大10%，其他不变；（3）电机转速增加20%，其他不变。 答：
根据直流电机感应电动势（即空载电动势）的基本计算公式 Ea?Ce?n
（1）若每极磁通?减少10%，则空载电动势Ea减小10%；
（2）若励磁电流?f增大10%，因电机磁路存在非线性的磁饱和效应，空载电动势
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Ea将增大，但低于10%；
（3）如电机转速n增加20%，则空载电动势Ea增大20%。
3-7 他励直流电动机运行在额定状态，负载为恒转矩负载，如果减小磁通，电枢电流是增大、
减小还是不变？ 答：
根据他励直流电动机的电压平衡方程和转矩平衡方程
Ua?Ea?IaRa?Ce?n?IaRa，Te?TL?CT?Ia
如果减小磁通?，则感应电动势Ea减小，电枢电流Ia将增大，以保持转矩Te?TL的平衡关系。
3-8 一台他励直流电动机的额定数据为：PN?17kW，UN?220V，nN?1500r/min，
?N?83%。计算额定电枢电流IN、额定转矩TN和额定负载时的输入电功率P1。
解：
额定负载时的输入电功率 P1? 额定电枢电流
P20.48?1031??93.09(A) IN?UN220PN??17?20.48(kW) 0.83 额定转矩
PN17?103?9.55??108.23(N?m) TN?9.55nN1500
3-9 一台他励直流电动机的额定数据为：PN?5kW，UN?220V，nN?1000r/min，
ΔpCua?500W，Δp0?395W。计算额定运行时电动机的Te，TL，T0，P1，?N，Ra。
解：
PN5?103?9.55??47.75(N?m) 负载转矩TL?9.55nN1000
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空载转矩T0?9.55Δp0395?9.55??3.77(N?m) nN1000 电磁转矩Te?TL?T0?47.75?3.77?51.52(N?m)
输入功率P1?Pem??pCua?PN?Δp0??pCua?5?0.395?0.5?5.895(kW) 额定效率?N? 电枢电阻Ra?PN5?100%??100%?84.8% P5.8951?pCua?pCua500???0.696(?) 2P58952IN12()()220UN
3-10 一台他励直流发电机的额定数据为：PN?46kW，UN?230V，nN?1000r/min，
Ra?0.1?，已知Δp0?1kW，Δpadd?0.01PN。求额定负载下的P1、Pem及?N。
解：
PN46?103??200(A) 电枢电流IN?UN2302Ra?2002?0.1?4(kW) 定子铜耗?pCua?IN 输入功率P1?PN??pCua?Δp0??padd?46?4?1?0.01?46?51.46(kW) 电磁功率Pem?PN??pCua?46?4?50(kW) 效率?N?
PN46?100%??100%?89.4% P51.461第四章 直流电机拖动基础
4-1 为什么直流电动机一般不允许直接起动？采用什么方法起动比较好？
答：
所谓起动就是指电动机接通电源后，由静止状态加速到某一稳态转速的过程。他励直流电动机起动时，必须先加额定励磁电流建立磁场，然后再加电枢电压。他励直流电动机当忽略电枢电感时，电枢电流为
Ia?UN?Ea Ra － 15 －