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.
2-5 公式Ea?Ce?n和T?CM?Ia中的?应是什么磁通？
答：公式中的?为每个极面下的气隙磁通，它由励磁磁动势和电枢磁动势共同产生的.
2-6 直流电机有哪几种励磁方式？在各种不同励磁方式的电机里，电机的输入、输出电流和励磁电流有什么关系？
I I=If If 答： 励磁方式有：
Ia Ia ???自励????他励?串励??并励 ?复励?Uf U U
他励
I=Ia If=Uf/Rf I Ia If U
Ia If 串励 Ia=If=I
I U 并励 Ia=If+I If=U/Rf
题图2-6 直流电机的励磁方式
复励 Ia=If+I
2-7 “直流电机实质上是一台装有换向装置的交流电机”，你怎样理解这句话？
答：由上题可知，无论是直流发电机还是直流电动机，它们在电枢绕组内的电流均为交流（而电刷两端的外电路均为直流），故直流电机实为一台交流电机。 这种交（内电路）、直（外电路）流的转换就是靠换向装置来实现的。 发电机
交流（内电路） 直流（外电路）
电动机
因此说，直流电机实质上是一台带有换向装置的交流电机。
第 6 页 共 68 页
2-8 造成换向不良的主要电磁原因是什么？采取什么措施来改善换向？
答：电磁原因主要是换向瞬间，在换向元件中的电流由正?ia变成?ia，产生电抗电动势和电枢反应电动势，会产生以电火花等不良现象，造成换向不良。不良换向会引起火花和环火，使电机遭到损坏。改善换向的方法有：装设换向极。在电机大容量和工作繁重时，在主磁极极靴上嵌放补偿绕组。
2-9 直流电机的电枢电动势和电磁转矩的大小取决于哪些物理量，这些量的物理意义如何？
答：电枢电动势Ea?Ce?n 其中，Ce是电机的电动势结构数Ce?pN，它的大小决定于电枢绕组导体总根数N、主60a磁极对数 p及并联支路数2a ，?是每个极面下的磁通，n是电机转速。
电磁转矩TM?CM?Ia
CT是电机的电磁转矩结构常数，CT?pN，它的大小决定于电枢绕组导体总根数N、2?a主磁极对数p及并联支路数 2a，?是每个极下的磁通，Ia是电枢电流。
2-10 如何判断直流电机运行于发电机状态还是运行于电动机状态？它们的功率关系有什么不同？
答：用感应电动势和端电压的大小来判断。当入的机械功率，空载损耗消耗后，转换为电磁功率后，以电功率UI的形式输出；当
Ea?U时为发电机状态，由原动机输
，再扣除电枢和励磁损耗
T???EaIaEa?U时，为电动机运行状态，电源输入的功率UI，
扣除电枢和励磁铜耗后，转变为电磁功率
EaIa?T??，再扣除空载损耗后，输出机械功
率。
2-11 并励直流电动机在运行时励磁回路突然断线，电机会有什么后果？若在起动时就断线（电机有剩磁），又会有什么后果？
答： 并励直流电动机在运行时励磁回路突然断线，励磁电流消失（
If?0），主磁
通将减小至剩磁通值，在断线瞬间，由于惯性，电机转速不会发生变化，则电枢电动势
第 7 页 共 68 页
Ea?Ce?n于电磁转矩
Ia?大大减小，从而电枢电流
，当电枢电流
U?EaRa急剧增大，电枢绕组可能被烧坏。对
TM?CM?IaIa增大的速度大于主磁通减小的速度时，则也会
增大。 如果负载转矩不变，致使电机转速迅速升高，若在空载或轻载时，转速会剧增，致使电机受损、甚至会造成人身伤害事故。
2-12 试解释他激和并激发电机的外特性为什么是一条下倾的曲线？
答： 讨论他励和并励发电机
U?Ea?IaRa
他励发电机：稍下倾曲线（端电压U随负载电流I增大稍有下降），原因有：
①负载增大，电枢反应去磁效应增强，气隙磁
U 通减小，使电枢电动势Ea减小。
②负载增加，电枢绕组电阻压降IaRa增大。并
他 励发电机：下倾曲线（端电压U随负载电流增大下降UN 幅度较他励发电机大），原因是：除①、②两原因与并 他励发电机相同外，因并励发电机的If =U/Rf， 因此
I 由①、②原因引起U减小，致使If减小（他励发电机
IN If不变），磁通Φ减小，Ea进一步减小，致使端电压题图2-12 机械特性曲线 下降幅度较大。
第2章 练习题题解及答案
2-1 试判断下列电刷两端电压的性质
1） 磁极固定，电刷与电枢同时旋转； 2） 电枢固定，电刷与磁极同时旋转。 解：由直流发电机原理可知，只有电刷和磁极保持相对静止，在电刷两端的电压才为直流，由此：
1）磁极固定，电刷与电枢同时旋转时，因为电刷与磁极相对运动，电刷两端电压为交流。 2）电枢固定，电刷与磁极同时旋转，因为电刷与磁极相对静止，电刷两端电压为直流。
2-2 一台直流电动机，额定功率为PN=160千瓦，额定电压UN=220伏，额定效率ηN=85%，额定转速nN=1500转/分，求该电机的额定电流？
IN?解：额定电流
PNUN?N160?103??856A220?0.85
第 8 页 共 68 页
2-3 一台直流发电机，额定功率为PN=145千瓦，额定电压UN=230伏，额定转速nN=1450转/分，额定效率ηN=85%，求该发电机的额定电流？ 解：
PN145?103??630.4A 额定电流 IN?UN2302-4 试比较直流发电机和直流电动机的电动势、功率和转矩平衡关系？
解： 发电机 电动机 电动势平衡关系 功率平衡关系
Ea?U?IaRaP1?P2??p
Ea?U?IaRa
P1?P2??p转矩平衡关系 T1?Tem?T0 Tem?T2?T0
2-5 一台四极直流发电机，单迭绕组，每极磁通为3.79?10马，电枢总导体数为152根，转速为1200转/分，求电机的空载电动势？
6解：
Ea?pN2?152?n??3.79?106?10?8?1200?115V60?30?4
2-6 一台四极直流电动机，nN=1460r/min，Z=36槽，每槽导体数为6，每极磁通为
??2.2?106马，单迭绕组，问电枢电流为800安时，能产生多大的电磁转矩？
解： Tem?pN2?36?6?Ia??2.2?106?10?8?800?605.35N?m 2????4
2-7 直流发电机和直流电动机的电枢 电动势的性质有何区别，它们是怎样产生的？直流发电机和直流电动机的电磁转矩的性质有何区别，它们又是怎样产生的？
解； 直流发电机电枢电动势为电源电动势（Ea与Ia同向），直流电动机为反电动势（Ea与Ia反方向），它们均由电枢绕组切割磁场产生。
直流发电机电磁转矩为制动转矩（Tem与n反向），直流电动机为驱动转矩（TM与n同向），它们均由电枢载流导体在主磁极场作用下产生电磁力而形成转矩。
2-8 把一以他励发电机的转速提高20%，空载电压会提高多少（励磁电阻保持不变）？若是一台并励发电机，则电压升高得多还是少（励磁电阻保持不变）？
第 9 页 共 68 页
解：
U0?Ea?Ce?nIf?UfRf?C
对于他励发电机： 故
， 即?=C，
，空载电压增加1.2倍。
''U0?Ea?Ce?n'?Ce?(1.2n)?1.2Ce?n?1.2U0对于并励发电机：若?=C情况同上，空载电压Uo增加1.2倍，但由于Uo增加的同时，
If?U0Rf 也相应加，从而导致?也增大。所以并励发电机空载电压增加的程度比他励发
电机大。
2-9 他励直流电动机的额定数据如下：
PN?96kW,UN?440V，
,IN?255A,nN?500r/min，估计电枢回路总电阻
Ra的值。
解：由于一般电机额定运行时效率最高，最高效率时可变损耗与不变损耗相等，即
?p?2I2NRa?UNIN?PN
所以估计电枢回路的电阻为：
Ra?1UNIN?PN440?255?96000??0.1246(?)22IN2?2552
Rf?44?,负载电阻RL?4?，电枢回路电
2-11 一台并励直流发电机，励磁回路电阻阻
Ra?0.25?，端电压U=220V。
试求：（1）励磁电流
（2）电枢电流
If和负载电流I；
Ia和电动势
Ea（忽略电刷电阻压降）；
（3）输出功率P2和电磁功率PM。
If?解：(1) 励磁电流
U220??5ARf44
第 10 页 共 68 页