I?负载电流 (2) 电枢电流 电枢电动势
U220??55ARL4
Ia?I?If?55?5?60AEa?U?IaRa?220?60?0.25?235V(3) 输出功率 P2?UI?220?55?12100W 电磁功率 或
2-12 一台并励直流发电机，
PM?EaIa?235?60?14100W
222PM?P2?IaRa?I2fRf?12100?60?0.25?5?44?14100WPN?35kW,UN?115V,nN?1450r/min2?Ub?2V，励磁回路电阻
，电枢回路电阻，求额定时的电
Ra?0.0243?，一对电刷压降
Rf?20.1?磁功率和电磁转矩？
If?解：励磁电流
U115??5.72ARf20.1
IN?负载电流 电枢电流
PN35000??304.3AUN115
Ia?IN?If?304.3?5.72?310A电枢电动势
Ea?UN?IaRa?2?Ub?115?310?0.0243?2?124.533V电磁功率
PM?EaIa?124.533?310?38605.23W
TM?9550电磁转矩
PM38.605?9550??254.2NmnN1450
2-13 并励直流电动机的铭牌数据如下：
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PN?96kW，
UN?440V，
IN?255A，
IfN?5A，
nN?500r/min。电枢总电阻
Ra?0.078?，电枢反应忽略不计。求：
（1）额定运行时的输出转矩（2）理想空载转速
TN与电磁转矩T。
'n0n0与实际空载转速。
（3）如果额定运行时总负载转矩不变，则串入电阻R??0.122?瞬间电枢电流与转速各为多少？
（4）保持额定运行时总负载转矩不变，则串入R??0.122?而稳定后的电枢电流与转速各为多少？
解: (1) 输出转矩 TN?PNP96000?60?N??183.35[N?m] 2?n?N2??500N60IaN?IN?IfN?255?5?250[A]
额定运行时，电枢电流：
额定运行时，电枢电动势：
EaN?UN?IaNRa?440?250?0.078?420.5[V]额定运行时，电磁转矩T：
T?EIPM420.5?250?60?aNN??2008[N?m]2?nN?M2??50060
?0??N，
（2）由于额定励磁下，且不计电枢反应，所以空载时的主磁通与额定磁通相同，则额定运行时
Ce?NnN?EaN所以：
Ce?N?EaN420.5??0.841nN500
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n0?得，理想空载转速为：
UN440??523.2[r/min]Ce?n0.841 T?TN?T0实际空载有损耗，由额定运行时转矩平衡方程为：
T0为不变损耗引起的转矩为制动转矩，所以空载时的制动转矩也为此转矩。
T0?T?TN?2008?1833.5?174.5[N?m]
又
CM?N?9.55Ce?N?9.55?0.841?8.032Ia0?得：
T0174.5??21.73[A]CM?N8.032
UN?IaN?Ra440?21.73?0.078??521.2[r/min]Ce?n0.841
n?nN?500[r/min]，瞬间电流为：
则实际空载转速为：
n0?（3）串入电阻R?，由于惯性转速瞬间不变
Ia?
UN?EaN440?420.5??97.5[A]Ra?R?0.078?0.122
电枢电流与转速各为多少？
（4）由于磁通和负载都不变，所以串入电阻R?稳定时的电枢电流为：
Ia?
T?T0TZ?N?IaN?250[A]CM?CM?N不变。而稳态时的反电动势为：
Ea?UN?Ia(Ra?R?)?440?250?(0.078?0.122)?390[V]则最后的转速为n： 稳态时：
额定时：
Ea?Ce?n
EaN?Ce?nN 由以上两个式子可得串入电阻后最后稳定的转速为：
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第3章 思考题及答案
3-1 设某单轴电力拖动系统的飞轮矩为GD，作用在轴上的电磁转矩T、负载转矩TZ及 转速n的实际方向如图所示。分别列出以下几种情况系统的运动方程式，并判断系统是运行于加速、减速还是匀速运动状态？
nTTZnTTZnTTZnTTZ2
（1）TZ>T （2）T>TZ （3）T=TZ （4）T=TZ 答：
(1)电动状态；工作在第l象限。 (2)制动状态；工作在第2象限。 (3)反电势状态；工作在第4象限。 (4)反向电动状态；工作在第3象限。
3-2 直流电动机为什么不能直接起动？一般的他励直流电动机为什么不能直接起动？采用什么起动方法比较好？ 答：
不能直接起动。这是因为受到换向器的限制，起动瞬间电枢回路相当于短路，如不加以限制，电流太大会烧毁换向器，所以，直流电动机不允许直接起动。通常采用电枢回路串电阻起动，或降压起动，以降压起动为最好。因为降压起动时，可以实现无电流冲击，做到平滑、无级的连续起动，甚至可以做到恒力矩起动。
3-3 衡量调速性能的好坏时，采用哪些指标，说明各项指标的意义。 答：
就调速指标而言，有静差率、调速范围、平滑性等，静差率与硬度是有区别的。静差率按低速机械特性校核。静差率δ与调速范围D是互相制约的。
调速范围反映了电机的额定工作时的速度变化范围，平滑性，反映了系统调速过程中的连续性、匀速性的特点。
3-4 直流他励电动机常用哪几种方法进行调速？它们的主要特点是什么？比较它们的优缺点。 答：
直流电动机通常采用三种方法调速，它们是电枢回路串电阻调速；调整电枢电压调速；弱磁调速。其中，串电阻调速和调整电枢电压调速都是属于恒转矩调速，而弱磁调速则属于恒功率调速。
其特点是, 串电阻调速和调整电枢电压调速都适用于亚同步调速,即空载转速以下调速,而弱磁调速一般都用于空载转速以上调速。
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3-5 何谓恒转矩调速方式？何谓恒功率调速方式？为什么要考虑调速方式与负载类型的配合？怎样配合才合适？ 答：
根据定义，恒转矩调速是指在在调速的过程中始终保持电磁转矩不变的调速。在保持励磁不变、负载不变的条件下，通过改变电枢电阻和电枢电压可以实现恒转矩调速。
恒功率调速是指在在调速的过程中始终保持输入的电功率不变的调速。在保持电枢电压不变、负载不变的条件下，通过改变励磁电流可以实现恒功率调速。
对恒定负载采用恒转矩调速方式；对额定转速以上的调速采用恒功率调速。
3-6 哪些制动方法可以获得稳速制动运行？哪些制动方法没有稳速运行，只有过渡性制动
运行？哪些制动方法可以兼而有之？
答：所谓稳速制动是指电机拖动系统能使动转矩在保持恒定的条件下起动或制动。改变电压可以实现稳速制动和起动。能耗制动只有过渡性制动运行，转子串电阻的方法是二者兼而有之。
3-7 比较各种电磁制动方法的优缺点，它们各应用在什么地方？ 答：
电源反接串电阻制动和能耗制动制动速度快，但对电机（机械）冲击大，能量完全消耗在制动电阻上；电枢回路串电阻制动，制动速度快，可实现分级制动，但制动后需迅速切除电枢回路中所串电阻，多用于起动和制动的过程中；回馈制动主要是指带有逆变装置的电压调速，通过降低电枢电压，使直流电机在一段时间内，处于发电状态，并将发出的电回馈电网。
3-8 采用能耗制动、转速反向的反接制动及回馈制动都能实现恒速下放重物，从节能的观点看，哪一种方法最经济？哪一种方法最不经济？ 答：
回馈制动最经济；能耗制动最不经济。
3-9 什么叫做过渡过程？电力拖动的过渡过程是怎样产生的？研究过渡过程有何实际意义？ 答：
电机从一个稳定（匀速）运行状态，过渡到一个新的条件下的稳定（匀速）运行状态的过程。过渡过程通常是由电枢电压、电枢回路电阻和励磁，以及负载发生变化时引起的。研究过渡过程的实际意义在于电机机电时间常数（包含电机的各个参数）对电机起动和抽动的速度和时间的影响，以便选用适当的起动和抽动方法，缩短过渡过程所需的时间，以提高生产效率。
3-10决定过渡过程的三要素是什么？如何确定转速（电流、转矩）的起始值和稳态值，怎样理解这些量都是代数量（可正可负）？机电时间常数是与哪些参数有关？为什么机电时间常数的大小能影响过渡过程的快慢？ 答：
前一稳定状态下的参数，主要包括：电磁转矩、转速、电枢电流值，和稳定状态下的电磁转矩、转速、电枢电流值。
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