电机与拖动基础答案(第四版)1-5章

第1章 绪论重点与难点

正确理解磁感应强度、磁通量、磁场强度等物理量及铁磁材料的磁化特性，掌握载流导体在磁场中的安培力及电磁感应定律。

变压器电动势数学表达式的符号因其正方向规定不同而不同，这是难点。 思考题解答

1.1 通电螺线管电流方向如图所示，请画出磁力线方向。 答 向上，图略。 1.2 请画出图所示磁场中载流导体的受力方向。 答 垂直导线向右，图略。

1.3 请画出图1.3所示运动导体产生感应电动势的方向。 答 从向方向，图略。 1.4 螺线管中磁通与电动势的正方向如图

所示，当磁通变化时，分别写出

重点。

3. 反抗性和位能性恒转矩负载的转矩特性、风机和泵类负载的转矩特性、恒功率负载的转矩特性。

4. 电力拖动系统稳定运行的充分必要条件。 5. 思考题是重点。 思考题解答

2.1 选择以下各题的正确答案。

(1) 电动机经过速比j=5的减速器拖动工作机构，工作机构的实际转矩为

飞轮矩为，不计传动机构损耗，折算到电动机轴上的工作机构转矩与飞轮矩依次为

.

(2) 恒速运行的电力拖动系统中，已知电动机电磁转矩为，忽略空载转矩，传动机构效率为0.8，速比为10，未折算前实际负载转矩应为.

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它们之间的关系式。图

图

图

图

答 Φ

-Φ第2章 电力拖动系统动力学 重点与难点

1. 单轴电力拖动系统的转动方程式： 各物理量及其正方向规定、方程式及对

其理解，动转矩大于、等于或小于零时，系统处于加速、恒速或减速运行状态。 2. 多轴电力拖动系统简化时，转矩与飞轮矩需要折算。具体计算是难点但不是

(3) 电力拖动系统中已知电动机转速为，工作机构转速为

，传动效率为0.9，工作机构未折算的实际转矩为，电动机电磁转矩为，忽略电动机空载转矩，该

系统肯定运行于.

加速过程 恒速 减速过程

答 (1) 选择。因为转矩折算应根据功率守恒原则。折算到电动机轴上的工作机构转矩等于工作机构实际转矩除以速比，为；飞轮矩折算应根据动能守恒原则，折算到电动机轴上的工作机构飞轮矩等于工作机构实

际飞轮矩除以速比的平方，为

小于电动机电磁转矩，故电力拖动系统处于加速运行过程。

2.2 电动机拖动金属切削机床切削金属时，传动机构的损耗由电动机负担还是由负载负担?

答 电动机拖动金属切削机床切削金属时，传动机构的损耗由电动机负担，传动机构损耗转矩Δ与切削转矩对电动机来讲是同一方向的，恒速时，电动机输出转矩应等于它们二者之和。

2.3 起重机提升重物与下放重物时，传动机构损耗由电动机负担还是由重物负担?提升或下放同一重物时，传动机构损耗的转矩一样大吗?传动机构的效率一样高吗?

答 起重机提升重物时，传动机构损耗转矩Δ由电动机负担；下放重物时，由于系统各轴转向相反，性质为摩擦转矩的Δ方向改变了，而电动机电

由重物负担。提升磁转矩T及重物形成的负载转矩方向都没变，因此Δ

或下放同一重物时，可以认为传动机构损耗转矩的大小Δ是相等的。若把损耗Δ的作用用效率来表示，提升重物时为η，下放重物时为η′，由于提升重物与下放重物时Δ分别由电动机和负载负担，因此使η≠η′，二者之间的关系为η′=2-1η.

2.4 电梯设计时，其传动机构的效率在上升时为η＜0.5，请计算η=0.4的电梯下降时，其效率是多大?若上升时，负载转矩的折算值

，则下降时负载转矩的折算值为多少?Δ为多大?

答 提升时效率η，下降时效率η′=2-1η=2--假设不计传动机构损耗转矩Δ时，负载转矩的折算值为；若传动

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(2) 选择。因为电力拖动系统处于恒速运行，所以电动机轴上的负载转矩与电磁转矩相平衡，为，根据功率守恒原则，实际负载转矩为

(3) 选择。因为工作机构折算到电动机轴上的转矩为

机构损耗转矩为Δ，电梯下降时的负载转矩折算值为则

η η′=6×(--

Δ--也可以如下计算：-Δ=15-2×9=-表2.1所列生产机械在电动机拖动下稳定运行时的部分数据，根据表中所给数据，忽略电动机的空载转矩，计算表内未知数据并填入表中。 表 2.1 生产

机械切削力 或重物 重力

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电磁转矩

切削速度 或升降 速度

电动机

转速n

传动

效率负载转矩传动损耗电磁转矩

34000.429750.80起重机9800提升1.412000.75下降1.4电梯 1.09500.42下降1.0 答 数据见表表 2.2 生产 机械切削力 或重物 重力

刨床 提升

切削速度 或升降 速度

电动机

转速n

传动

效率负载转矩传动损耗

34000.429750.8017.48 3.4917.48续表生产 机械切削力 或重物 重力

切削速度 或升降 速度

刨床

电动机

转速n

传动

效率负载转矩传动损耗电磁转矩起重机9800提升1.412000.75145.5836.39145.58下降1.412000.66772.836.3972.8电梯 提升1.09500.42359.02208.23359.02下降1.0950-0.381-57.44208.23-57.44习题解答

2.1 如图2.1所示的某车床电力拖动系统，已知切削力，工件直径，电动机转速，减速箱的三级速比

，各转轴的飞轮矩为

指电动机轴

),

图 2.1(1) 切削功率； (2) 电动机输出功率； (3) 系统总飞轮矩；

(4) 忽略电动机空载转矩时，电动机电磁转矩； (5) 车床开车但未切削时，若电动机加速度

忽略电动机空载转矩但不忽略传动机构

的转矩损耗，求电动机电磁转矩。 解 (1) 切削功率。 切削负载转矩率

负载转速切削功

Δ

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π

电动机输出功率η

π

η

传动机构转矩损耗

η-1

-1

电磁转矩

Δ

各级传动效率都是η=0.9，求：

系统总飞轮矩

忽略电动机空载转矩时，电动机电磁转矩

龙门刨床的主传动机构如图2.2所示，齿轮1与

电动机轴直接相连，经过齿轮2、3、4、5依次传动到齿轮6，再与工作台7的齿条啮合，各齿轮及运动物体的数据见表2.3. 图 2.2

表 2.3编号名 称齿数Z重力齿 轮208.252齿 轮5540.20续表 编号名 称齿数Z重力齿 轮3819.604齿 轮6456.805齿 轮3037.256齿 轮78137.207工作台即质量为

工 件9800(即质量为若已知切削力，切削速度，传动效率η=0.8,齿轮6的节距，电动机转子飞轮矩，工作台与导

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工作台和工件总重量

切削速度齿轮6转速

直线运动部分飞轮矩

总飞轮矩

工作台及工件与导轨的摩擦力

μ

折算到电机轴上的负载转矩

轨的摩擦系数μ=0.1。试计算：

(1) 折算到电动机轴上的总飞轮矩及负载转矩(包括切削转矩及摩擦转矩两部分);

(2) 切削时电动机输出的功率。 解 (1) 旋转部分飞轮矩

电动机转速

η

n

切削时电动机输出的功率

起重机的传动机构如图2.3所示，

图中各部件的数据见表2.4。已知起吊速度为，起吊重物时传动机构效率η=0.7。试计算： 图

(1) 折算到电动机轴上的系统总飞轮矩；

(2) 重物吊起及下放时折算到电动机轴上的负载转矩，其中重物、导轮8及吊钩三者的转矩折算值及传动机构损耗转矩；

(3) 空钩吊起及下放时折算到电动机轴上的负载转矩，其中导轮8与吊钩的转矩折合值为多少?传动机构损耗转矩为多少(可近似认为吊重物与不吊重物时，传动机构损耗转矩相等)? 表 2.4编号名 称齿数

重力

Ω

π

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重物、吊钩及导轮8的总重量

π

卷筒外圆线速度卷筒转速π

直径电动机 5.592蜗 杆双头0.983齿 轮152.944蜗 轮3017.055卷 筒98.005006齿 轮65294.007导 轮3.92150续表

重力直径导 轮编号名 称齿数

3.92871509吊 钩49010重物(负载解 (1) 系统总飞轮矩的计算。

旋转运动部分飞轮矩

提升速

度给定为绳索的速度

电动机转速于是得

直线运动部分飞轮矩=3

所以折算到电动机轴上系统总飞轮矩

重物吊起及下放时折算到电动机轴上的负载转矩计算。

重物吊起时，负载转矩折算值

η

重物、导轮8

及吊钩三者转矩折算值为

所以传动机构损耗转矩为

--Δ

Δ

-重物下放时，负载转矩折

算值

-空钩吊起及下放时折算到电动机轴

上的负载转矩计算。

空钩吊起时负载转矩

Δ

-

Δ

空钩下放时负载转矩-

-

Φ其中和两个常数大小由电机结构

决定，而电动势方向由电机转向和主磁场方向决定，电磁转矩方向由电机转向和电流方向决定，对各种励磁方式的直流发电机改变电压方向、对各种励磁方式的直流电动机改变转向时，都要加以考虑。

5. 他励直流发电机稳态运行时的基本方程式与功率关系。 6. 直流电机的可逆原理。

7. 他励直流电动机稳态运行时的基本方程式与功率关系。

8. 他励直流电动机固有机械特性： 表达式、特性曲线及其特点。这是本章重点中的重点，要求根据电机额定数据熟练计算其固有机械特性，见例题3-8～例题3-10.

9. 他励直流电动机电枢回路串电阻、改变电枢电压、减弱磁通三种人为机械特性的特点及计算。

10. 串励、复励直流电动机机械特性的特点。 11. 直流电机换向极位置及换向极绕组电流。 思考题解答

3.1 换向器在直流电机中起什么作用？

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第3章 直流电机原理重点与难点

1. 直流电机工作原理中最重要的是换向器的作用，无论是发电机还是电动机，电枢绕组内电流是交流，电刷之外电流是直流。发电机发出的是直流电，电动机绕组线圈产生同方向电磁转矩。

2. 直流电动机的额定容量及额定输出转矩分别为

η

T直流电机电枢绕组种类及联接比较复杂，是难点但不是重点。

4. 直流电机的电枢电动势和电磁转矩分别为Φn

答 在直流发电机中，换向器起整流作用，即把电枢绕组里的交流电整流为直流电，在正、负电刷两端输出。在直流电动机中，换向器起逆变作用，即把电刷外电路中的直流电经换向器逆变为交流电输入电枢元件中。

3.2 直流电机的主磁极和电枢铁心都是电机磁路的组成部分，但其冲片材料一个用薄钢板，另一个用硅钢片，这是为什么？

答 在直流电机中，励磁绕组装在定子的主磁极上，当励磁绕组通入直流励磁电流并保持不变时，产生的主磁通相对于主磁极是静止不变的，因此在主磁极中不会产生感应电动势和感应电流（即涡流），就不会有涡流损耗，所以主磁极材料用薄钢板。但是转动着的电枢磁路却与主磁通之间有相对运动，于是在电枢铁心中会产生感应电动势和感应电流（即涡流），产生涡流损耗。另外，电枢中还会产生因磁通交变形成的磁滞损耗。为了减少电枢铁心损耗，常用而又

，构成闭合路径。磁路未饱和时，铁的导磁率

是空气的几百到上千倍，所以尽管定转子间的空气隙很小，但磁阻比磁路中的铁心部分大得多，所以，励磁磁通势主要消耗在空气隙上。 3.5 填空。

(1) 直流电机单叠绕组的支路对数等于，单波绕组的支路对数等于.

(2) 为了使直流电机正、负电刷间的感应电动势最大，只考虑励磁磁场时，电刷应放置在.

答 (1) 直流电机单叠绕组的支路对数等于主磁极对数，单波绕组的支路对数等于1.

(2) 为了使直流电机正、负电刷间的感应电动势最大，只考虑励磁磁场时，电刷应放置在对准主磁极中心线换向器的表面。 3.6 说明下列情况下无载电动势的变化： (1) 每极磁通减少，其他不变； (2) 励磁电流增大，其他不变； (3) 电机转速增加，其他不变。

答 根据直流电机感应电动势与主磁通的大小成正比，与电机转速成正比的关系，可得出以下结论：

经定子铁心磁轭到达主磁极

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行之有效的办法就是利用硅钢片叠装成直流电机的电枢铁心。为了进一步减小涡流损耗，把硅钢片表面涂上绝缘漆，进一步阻碍涡流通过。 3.3 直流电机铭牌上的额定功率是指什么功率？

答 直流电机铭牌上的额定功率指的是直流电机工作在满负荷下的输出功率。对直流发电机而言，指的是输出的电功率；对直流电动机而言，指的是电动机轴上输出的机械功率。

3.4 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 直流电机的主磁路由以下路径构成： 主磁极经定、转子间的空气隙进入电枢铁心，再从电枢铁心出来经定、转子间的空气隙进入相邻的主磁极，

(1) 每极磁通减小

，其他不变时，感应电动势减小

(2) 励磁电流增大，其他不变时，假定磁路不饱和，则每极磁通量增大

，因此感应电动势增大 (3) 电机转速增加

，其他不变时，感应电动势增加 3.7 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产生感应电动势？

答 直流电机在稳态运行时，主磁通相对于励磁绕组是静止的，所以在励磁绕组中不会产生感应电动势。由于电枢在旋转，主磁通与电枢绕组之间有相对运动，所以会在电枢绕组中产生感应电动势。这里电枢绕组中的感应电动势，实际是指电枢中各导体感应电动势。至于正、负电刷间的感应电动势，即电枢电动势，也就是支路电动势，还要看正、负电刷放在换向器表面上的什么位置。位置放

答 (1) 励磁电流是直流电流，不交变；

(2) 电枢电流指的是电刷端口处的总电流，为直流电流，不交变；

(3) 电枢感应电动势指的是电刷端口处的总感应电动势，为直流电动势，不交变；

(4) 电枢元件有效导体不断交替切割极磁力线和极磁力线，产生感应电动势为交流电动势；

(5) 电枢导条中的电流为交变电流，对发电机而言，导条中的交变感应电动势经换向器、电刷、外电路构成闭合回路，形成电枢导条交流电流；对电动机而言，电枢端电流经电刷、换向器进入电枢导条，形成交变电流；

(6) 励磁绕组通入直流励磁电流形成主磁通，显然主磁极中的磁通不交变； (7) 主磁通本身不交变，但电枢铁心的旋转使得电枢铁心中的任意一点都经历着交变的磁通，所以电枢铁心中的磁通为交变磁通。

3.9 如何改变他励直流发电机的电枢电动势的方向？如何改变他励直流电动机空载运行时的转向？

答 通过改变他励直流发电机励磁电流的方向，继而改变主磁通的方向，即可改变电枢电动势的方向；也可以通过改变他励直流发电机的旋转方向来改变电枢电动势的方向。

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得合适，电枢电动势可达最大值；放得不合适，在相同的情况下，电枢电动势可以为零。

3.8 指出直流电机中以下哪些量方向不变，哪些量是交变的： (1) 励磁电流； (2) 电枢电流；

(3) 电枢感应电动势； (4) 电枢元件感应电动势； (5) 电枢导条中的电流； (6) 主磁极中的磁通； (7) 电枢铁心中的磁通。

通过改变励磁电流的方向，继而改变主磁通的方向，即可改变他励直流电动机旋转方向；也可通过改变电枢电压的极性来改变他励直流电动机的旋转方向。 3.10 电磁功率代表了直流发电机中的哪一部分功率？

答 在直流发电机中，电磁功率指的是由机械功率转化为电功率的这部分功率。 3.11 一台他励直流发电机由额定运行状态转速下降到原来的，而励磁电流、电枢电流都不变，则

.

下降到原来的

下降到原来的

和T

都下降到原来的

端电压下降到原来的

答 直流电机的感应电动势与每极磁通量Φ成正比，与电机转速n成正比，即

电枢铜损耗由电枢电流引起，当负载增加时，电枢电流同时增加，电枢铜损耗随之增加。电枢铜损耗与电枢电流的平方成正比。 3.13 他励直流电动机的电磁功率指什么？

答 他励直流电动机的电磁功率指的是由电功率转化为机械功率的这部分功率。 3.14 不计电枢反应，他励直流电动机机械特性为什么是下垂的？如果电枢反应去磁作用很明显，对机械特性有什么影响？

答 当他励电动机励磁电流一定，又不计电枢反应时，电机每极磁通量保持不变。负载转矩增加将导致电枢电流正比规律增加，使电枢感应电动势减小，表现为转速下降。在机械特性上呈现出特性曲线下垂。如果电枢反应去磁作用很明显，负载转矩增大会使电枢感应电动势降低，同时也使每极磁通量Φ减小。根据Φn，当Φ比下降的速度更快时，反而使转速n有所增大，在机械特性上呈现出曲线上翘。

3.15 他励直流电动机运行在额定状态，如果负载为恒转矩负载，减小磁通，电枢电流是增大、减小还是不变?

答 他励直流电动机的电磁转矩克服机械摩擦等转矩总是要和负载转矩相平衡。电磁转矩的大小与主磁通的大小成正比，与电枢电流大小成正比。当负载为恒转矩负载时，电磁转矩基本不变，因此减小磁通，将使电枢电流增大。

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Φn。当励磁电流、电枢电流都不变时，每极磁通量Φ不变，当

转速下降到原来的时，也下降到原来的

，故选择

3.12 直流发电机的损耗主要有哪些？铁损耗存在于哪一部分，它随负载变化吗？电枢铜损耗随负载变化吗？

答 直流发电机的损耗主要有： (1）励磁绕组铜损耗； (2）机械摩擦损耗； (3）铁损耗； (4）电枢铜损耗； (5）电刷损耗； (6）附加损耗。

铁损耗是指电枢铁心在磁场中旋转时硅钢片中的磁滞和涡流损耗。这两种损耗与磁密大小以及交变频率有关。当电机的励磁电流和转速不变时，铁损耗也几乎不变。它与负载的变化几乎没有关系。

3.16 如何解释他励直流电动机机械特性硬、串励直流电动机机械特性软? 答 他励直流电动机在励磁电流一定的情况下，主磁通Φ基本不变。当负载转矩增大时，电枢电流随之成正比增加。根据电枢回路电压方程-，由于电枢电阻比较小，感应电动势有所

减小，但减小量不大。又根据Φn，转速n减小不大表现为机械特性较硬。

串励直流电动机的电枢电流也就是励磁电流。在电机磁路为线性的情况下，励磁电流与气隙每极磁通量Φ成正比变化，即随着电枢电流的增大，磁通Φ也在正比地增大。根据电磁转矩

Φ，可见，当电磁转矩T增大时，电枢电流与磁

通Φ都增大。电枢电流是由电源供给的，应满足电压方程

直流电动机电源的极性不能改变电机的旋转方向。

3.18 改变串励直流电动机电源的极性能否改变它的转向?为什么?

答 串励电动机的电枢与励磁绕组串联。改变电源极性将使电枢电流和励磁电路同时改变方向，主磁通Φ也改变方向。根据Φ，当Φ和同时改变方向时，T的方向仍保持不变。所以改变串励直流电动机电源的极性不能改变电机的旋转方向。

3.19 一台直流电动机运行在电动机状态时换向极能改善换向，运行在发电机状态后还能改善换向吗?

答 当一台直流电动机由电动状态转为发电状态运行时，电枢电流改变方向，传电枢反应磁场方向改变。由于换向极绕组与电枢串联，因此换向极磁场方向也发生改变，换向极磁场仍能抵消电枢反应磁场的作用。所以当电动机由电动状态转为发电状态运行时，换向极仍能改善换向。

3.20 换向极的位置在哪里?极性应该怎样?流过换向极绕组的电流是什么电流? 答 换向极应放置在相邻主磁极的几何中心线上，极数与主磁极数相等，极性与电枢反应磁场方向相反。换向极的励磁绕组应与电枢串联，流过换向极绕组的电流就是电枢电流，使换向极磁场的强弱与电枢反应磁场同步变化，抵消电枢反应磁场的作用。

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是电枢回路总电阻，包括串励绕

组的电阻)，但Φn。在U为常数的条件下，要想增大，

必须减小，即转速n下降，但增大的同时，Φ也增大，这就

要求转速n下降得更多。这就说明了串励直流电动机的机械特性是软特性，即电磁转矩T增大时，转速下降得更快些。

3.17 改变并励直流电动机电源的极性能否改变它的转向?为什么?

答 根据并励直流电动机电枢与励磁绕组的连接特点，改变电源的极性使电枢电

反方向，同时也使励磁电流反方向，使主磁场极性改变。根据电磁流

转矩与主磁通Φ和电枢电流关系为Φ，当Φ和

同时改变方向时，电磁转矩仍维持原来的方向不变。因此，改变并励

习题解答

3.1 某他励直流电动机的额定数据为：

及额定负载时的

解 (1) 额定电流

η

额定输出转矩

(3) 额定输入功率η

电机的极对数p=2，虚槽数

已知直流

，元件数及换向片数均为22，连成单叠绕

η

计算

合成节距y和换向器节距

第二节距-y=5-并联支路数绕组展开图略。

3.3 一台直流电机的极对数p=3，单叠绕组，电枢总导体数N=398，气隙每极磁通Φ-，当转速分别为和

时，求电枢感应电动势的大小。若电枢电流

，磁通不变，电磁转矩是多大?

解 单叠绕组的并联支路对数电动势系数

转矩系数

π

π

时，电枢感应电动势Φ-时，电枢感应电动势Φ-枢电流时，电磁转矩Φ-3.4 某他励直流电动机的额定数据为：

当转速为

当转速为

当电

解 额定输出转矩转矩

磁转矩磁功率

空载额定电额定电额定输入功

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η

。计算额定运行时电动机的及

组。计算绕组各节距，画出展开图及磁极和电刷的位置，并求并联支路数。

解 (1) 极距τ第一节距短距

率

η

额定电枢电流

电枢电阻

Ω

有两台完全一样的并励直流电动机

Ω

。在

时，空载特性上的数据分别为

和

。现将这两台电机的电枢绕组、励磁

绕组都接在

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-甲

乙为

-2350.1=-乙-运行时总损耗为

乙

某他励直流电动机的额定数据为：

的计算

的计算Φ

Φ

的计算

Φ

拖动任何负载。当第2台励磁电流为运行时总损耗。

解 (1) 已知空载特性与转速成正比，当两台电机运行在时，甲台电机的电动势甲为甲

乙台电机的电动势

乙可见所以甲为发电机，乙为电动机。

(2) 甲台电机电枢电流甲（用电动机惯例）为流

的电源上(极性正确), 并且两台电机转轴连在一起，不

时，第1台电机励磁电流为，

。判断哪一台是发电机，哪一台是电动机。并求

乙为

甲＞甲

乙台电机电枢电

-乙-

甲

=230×60-230×50

Φ

。估算额定运行时的，再计算

，最后画出固有机械特性。

解 (1)

根据额定容量知，这台电动机属于中等容量电机，取

Φ

ΦΦ

额定电磁转矩

Φ

有机械特性上的两个特殊点如下： 理想空载点（额定工作点（

机械特性曲线略。

3.7 某他励直流电动机的额定数据为：

Ω

。拖动

转速及电枢电流是多大? 解 (1) 电枢电流当拖动额定负载时，有转矩

时，有Φ

固

恒转矩负载运行时，电动机的

的计算。

Φ

当负载

额定运行时，感应电动势

画出习题3.6中那台电动机电枢回路串入

的两条人为机械特性。 解 (1) 电枢电阻Ω

理想空载转速不变，为

下的转速n的计算

Φ

=220-1.1×0.0407×2700.1817

得人为机械特性上的两个特殊点如下：

理想空载点

额定负载工作点

特性曲线略。 (3) 电压降到理想空载转速

额定转矩时的转速下：

理想空载点

额定负载工作点

的人为机械特性。 Φ-

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负载--串入电阻

-

比较两式，得

转速n的计算。

--时，感应电动势-转速

和电压降到

-的人为机械特性。 额定电磁转矩

Φ-得人为机械特性上的两个特殊点如

特性曲线略。第4章 他励直流电动机的运行 重点与难点

1. 直流电动机一般不能直接启动，并且励磁回路不许串入电阻，更不能断路。 2. 他励直流电动机电枢回路串电阻和降电压启动的计算。

3. 他励直流电动机电枢串电阻调速、降电压调速、弱磁调速三种方法的机械特性及其计算。

4. 恒转矩调速与恒功率调速的概念是个难点。电枢回路串电阻调速和降电压调速是恒转矩调速，弱磁调速是恒功率调速，指的是电枢电流为额定值不变时，不同转速下电动机的电磁转矩不变或电磁功率不变，是电动机的能力。实际运行时应该考虑电动机的负载情况选择与之匹配的调速方法。

5. 他励直流电动机三种调速方法的调速范围及静差率的计算，三种方法的性能比较。

方法进行分析和画出它们的变化曲线。定性分析是重点，定量计算不是重点，虚稳态点是难点也是重点。

12. 思考题4.8是难点也是重点。 思考题解答

4.1 一般的他励直流电动机为什么不能直接启动?采用什么启动方法比较好? 答 他励直流电动机启动时由于电枢感应电动势Φn=0,最初启动电流若直接启动，由于很小，会十几倍甚至几十倍于额定电流，无法换向，同时也会过热，因此不能直接启动。比

即可启较好的启动方法是降低电源电压启动，只要满足

动，这时。启动过程中，随着转速不断升高逐渐提高

电源电压，始终保持这个条件，直至，启动便结束了。如果通过自动控制使启动过程中始终有为最理想。

4.2 他励直流电动机启动前,励磁绕组断线，启动时，在下面两种情况下会有什么后果：

(1) 空载启动； (2) 负载启动，

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6. 他励直流电动机正、反向电动运行的机械特性及功率关系。

7. 他励直流电动机能耗制动过程、反接制动过程的机械特性、功率关系及制动电阻的计算。

8. 他励直流电动机能耗制动运行、倒拉反转运行的条件、机械特性、功率关系及稳态运行点的计算。 9. 他励直流电动机正向、反向回馈制动运行的特点、机械特性、功率关系及稳态运行点的计算。

10. 他励直流电动机四象限运行及其计算是重点中的重点。本章例题4-1～例题4-7七个例题要熟练掌握。

11. 他励直流电动机各种启动与制动过程中电机转速、电磁转矩及电枢电流都是按照指数规律从起始值变化到稳态值，按照一阶微分方程过渡过程三要素的

答 他励直流电动机励磁绕组断线，启动过程中磁通则为剩磁磁通，比

Φ小很多。 (1) 空载启动 当最初启动电流时，启动转矩就会比空载转矩大很多，因此电动机可以启动，但启动过程结束后的稳态转速则非常高，因为稳定运行时要满足Φn,Φ很小，n就很高，机械强度不允许，电动机会损坏。 (2) 负载启动， 当时，电磁转矩比负载转矩小，电动机不启动。这样如果采用降压启动时，电源电压继续上升，电枢电流继续增大，电磁转矩T继续增大，从动转矩来讲会达到大于但是由于Φ很小，

4.4 判断下列各结论是否正确。

(1) 他励直流电动机降低电源电压调速属于恒转矩调速方式，因此只能拖动恒转矩负载运行。( )

(2) 他励直流电动机电源电压为额定值，电枢回路不串电阻，减弱磁通时，无论拖动恒转矩负载还是恒功率负载，只要负载转矩不过大，电动机的转速都升高。( )

(3) 他励直流电动机降压或串电阻调速时，最大静差率数值越大，调速范围也越大。( )

(4) 不考虑电动机运行在电枢电流大于额定电流时电动机是否因过热而损坏的问题，他励电动机带很大的负载转矩运行，减弱电动机的磁通，电动机转速也一定会升高。( )

(5) 他励直流电动机降低电源电压调速与减少磁通升速，都可以做到无级调速。( )

(6) 降低电源电压调速的他励直流电动机带额定转矩运行时，不论转速高低，

电枢电流 答

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不能换向，同时也会由于过热而损坏电动

机。当然，用电枢串电阻启动的结果也相同。

4.3 图4.1所示为一台空载并励直流电动机的接线，已知按图接线时电

、(c)、接线时，电动机的启动方向。 动机顺时针启动，请标出按图

图 4.1

答 直流电机的电磁转矩Φ。按图（）接线时，主磁通Φ改变方向，电枢电流也改变方向，所以电磁转矩T方向不变，故电机顺时针启动；按图（）接线时，主磁通Φ改变方向，电枢电流方向不变，所以电磁转矩T改变方向，故电机逆时针启动；按图接线时，主磁通Φ

方向不变，电枢电流改变方向，所以电磁转矩T改变方向，故电机逆时针启动。

会使电枢电流远远超过