交轴电枢反应的作用是一样的。由电枢反应的原理可知，对于电动机而言，电刷自几何中性线逆电枢旋转方向偏移时，直轴电枢磁动势起去磁作用，而电刷顺电枢旋转方向偏移时，则起助磁作用。因此，造成这一现象的原因可能是由于电刷不在几何中性线上，对于正转情况而言，电刷顺电枢旋转方向偏移了。
34. ★★一台直流并励电动机，在维修后作负载试验，发现电动机转速很高，电流超过正常值，
停机检修发现线路无误，电动机的励磁电流正常。试分析这故障的可能原因并说明理由。 答 如果直流电动机的电刷不在几何中性线上，则在负载运行时，除了具有交轴电枢磁动势之外，还存在直轴电枢磁动势。如果电刷位置是从几何中性线逆电机旋转方向移开的话，则直轴电枢磁动势是去磁的，即与主磁通的方向相反。而当气隙磁通削弱时，便会使转速
n?U?RaIa增高。同时在一定电磁转矩下，因为Te?CT?Ia，电枢电流会增加。如果电动
Ce?机具有起稳定作用的串励绕组，则可能是串励绕组反接，而不是电刷位置不对，或者两种原因兼有。
35. ★★并励电动机在运行中励磁回路断线，将会发生什么现象？为什么？
答 励磁回路断线时，只剩下剩磁。在断线初瞬，由于机械惯性，电机转速来不及改变。电枢电势E?CE?n与磁通成比例减小。由Ia?U?E可知，Ia将急剧增加到最大值，当IaRa增加的比率大于磁通下降的比率时，电磁转矩也迅速增加，负载转矩不变时，由于电磁转矩大于负载转矩，电动机转速明显提高。随着转速的升高，电枢电动势增加，Ia从最大值开始下降，可能在很高的转速下实现电磁转矩与负载转矩的新的平衡，电动机进入新的稳态。由于这时转速和电枢电流都远远超过额定值，这是不允许的。从理论上讲，当励回路断线时，若是电动机的剩磁非常小，而电枢电流的增大受到电枢回路电阻的限制，可能出现电枢电流增大的比率小于磁通?下降的比率，在负载力矩一定时，电枢的电磁力矩小于制动力矩，因而转速下降。但在这种情况下，电枢电流仍然是远远地超过了额定电流值。可见，并励电动机在运行中励磁回路断线可产生两个方面的影响：一方面引起电枢电流的大幅度增加，使电动机烧毁；另一方面，可能引起转速急剧升高。过高的转速造成换相不良。到使电动机转子遭到破坏。因此，并励电动机在运行中应绝对避免励磁回路断线。针对励磁回路断线的故障，应采取必要的保护措施。 36. 试述并励直流电动机的调速方法，并说明各种方法的特点。
答 并励直流电动机的调速方法有以下三种：
（1）改变励磁电流调速。这种调速方法方便，在端电压一定时，只要调节励磁回路中的调节电阻便可改变转速。由于通过调节电阻中的励磁电流不大。故消耗的功率不大，转速变化平滑均匀，且范围宽广。接入并励回路中的调节电阻为零时的转速为最低转速，故只能“调高”，不能“调低”。改变励磁电流，机械特性的斜率发生变化并上下移动。为使电机在调速过程中得到充分利用，在不同转速下都能保持额定负载电流，此法适用于恒功率负载的调速。
（2）改变电枢端电压调速。当励磁电流不变时，只要改变电枢端电压，即可改变电动机的转速，提高电枢端电压，转速升高。改变电枢端电压，机械特性上下移动，但斜率不变，即其硬度不变。此种调速方法的最在缺点是需要专用电源。在保持电枢电流为额定值时，可保持转矩不变，故此法适用于恒转矩的负载调速。
（3）改变串入电枢回路的电阻调速。在端电压及励磁电流一定、接入电枢回路的电阻为零时，转速最高，增加电枢路电阻转速降低，故转速只能“调低”不能“调高”。增加电枢电阻 ，机械特性斜率增大，即硬度变软，此种调速方法功率损耗大，效率低，如果串入电枢回路的调节电阻 是分级的，则为有级调速，平滑性不高，此法适用于恒转矩的负载调速。
五、计算
1. ★★一台并励直流电动机，PN?138kW，UN?230V，nN?970r/min，电枢回路总电
阻Ra?0.05?，定子为6极，电枢采用单叠绕组。正常运行时有三对电刷，忽略电枢反应的影响，试分析计算该电机可能发出的最大功率。
答 去掉相邻的一对电刷后的电枢后的电枢绕组电路图如图2-3所示。正常运行时
PN138?103电枢电流 Ia?IN??A
UN230支路电流 ia?励磁电动势
E?UN?IaRa?(230?600?0.05)A?260A 支路电阻 ra?6Ra?6?0.05??0.3?
Ia600?A?100A 2a6
图2-3
去掉相邻的一对电刷后，支路数由原来的六条支路变成了四条支路，其中三条是原来的（图中2，3，4），另一条则是由原来的三条支路（图5，6，1）串联组成。当使前三条支路中的负载电流各仍为100A时，则后一条支路中的电流将为
E?UN260?230?A?33.33A 3ra3?0..3电枢电流为
' Ia?(3?100?33.33)A?333.3A
输出功率
' P?UNIa?230?333.3W = 77.66kW
由于各支路电流均未超过原来的支路电流额定值100A，故电机的发热不会超过原来的数值。若使后一条支路中的负载电流达到100A，则端电压U将降为
U?(260?100?0.9)V?170V
而前三条支路中的负载电流共为
260?170A?900A
0.3/3即每支路为300A，为原来额定支路电流的三倍。无论从发热或是从换向来讲都是不允许的，故最大功率应为77.66kW。
2. 设一台4kW、220V，效率?N?84%的两极直流电动机，电枢绕组为单叠绕组，槽数Q=18，
每槽每层元件边数u=4,元件匝数Ny?8。试求： （1）电机的额定电流；
（2）电枢绕组数据：虚槽数Qu，换向片数K，绕组元件数S，总导体数Za以及绕组各节距。
解 （1）额定电流
4?103 IN??A?21.65A
UN?N220?0.84PN （2）虚槽数
Qu?uQ?4?18?72
元件数、换向片数
S?K?Qu?72
总导体数
Za?2NyS?2?8?72根?1152根
合成节距
y?yk??1
第一节距
y1?第二节距
Qu72????0?18 2p4y2?y?y1??1?18??17或?19
3. ★★一台长复励直流发电机PN?11kW，UN?230V，nN?1450r/min，2p?4，换
向片数K=93，元件匝数Ny?3，单波绕组，电枢外径Da?0.195m，额定励磁电流
13IfN?0.956A，电机磁路有一定的饱和程度。
(1) 改善换向，电刷前移9机械角。试求直轴与交轴电枢反应磁势Fad和Faq。
0（2）电刷顺电枢旋转方向移动时，Fad和Faq各起什么作用。 解 额定电流
PN11?103IN??A?47.83A
UN230额定电枢电流
IaN?IN?IfN?(47.83?0.956)A?48.79A
支路电流
ia?极距
IaN48.79?A?24.40A 2a?2??元件数
?Da2p???0.1954m?0.153m
S?K?93
总导体数
1Za?2SNy?2?93?3?620
3电枢线负荷
A?电刷在电枢表面移过的距离
Zaia620?24.4?A/m?24694A/m ?Da??0.19590b???Da????0.195m?0.0153m 00360360?(1) 交轴电枢反应
?0.153Faq?A(?b?)?24694?(?0.0153)A/极?1511A/极
22直轴电枢反应
Fad?Ab??24694?0.0153A/极?377.8A/极