1、3）机座：固定主磁极、换向磁极、端盖等，同时构成主磁路的一部分，用铸铁、铸钢或钢板卷成。4）电刷装置：引出（或引入）电流，电刷由石墨等材料制成。转子部分：包括电枢铁芯、电枢绕组、换向片1）电枢铁心：构成主磁路，嵌放电枢绕组。由电工钢片叠成。2）电枢绕组：产生感应电动势和电磁转矩，实现机电能量转换。3）换向片：换向用，由铜线围叠而成。4）2-2 在直流电机中，为什么要用电刷和换向器，它们起到什么作用？在直流发电机中，电刷和换向器起到整流的作用，将电枢绕组中的交流电整流成出线端的直流电。直流发电机中，起到逆变的作用，将端口的输入的直流电变成电枢绕组中的交变电流。2-3 直流发电机是如何 发出直流电
2、的？如果没有换向器，直流发电机能否发出直流电？ 直流发电机电枢绕组内的感应电动势实为交变电动势（如题图2-3所示瞬间以导体a为例）， 电枢绕组的a导体处于N极底下， 由“右手发电机”定则判得电动势方向为，转半圈后，处于S极下，电动势方向变为，再转半圈，又回到原来位置，电动势又为。，它通过换向装置后， 才把电枢绕组的交流变为外电路的直流。换向装置的结构特点是电枢绕组尽管旋转，而 A、B电刷固定不转（电刷与磁极相对静止），且A刷恒与N极下导体相连，B刷恒与S极底下导体相连），则由A刷引出的电动势方向恒为（流出）， 若定义为正极， 则刷引出的电动势方向恒为 （流入）， 为负极，因此，由，两刷得到的就
3、是直流。 由上分析可知，由于内电路的交流是通过换向装置后才变为外电路的直流，故没有换向装置就不行。2-4 何谓电枢反应？电枢反应对气隙磁场有什么影响？直流电机在空载运行时，气隙磁场仅有励磁磁动势产生，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 公式和中的应是什么磁通？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？ 励
4、磁方式有：题图2-6 直流电机的励磁方式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？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。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？电磁原因主要是换向瞬间，在换向元件中的电流由正变成，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。
5、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？电枢电动势 其中，Ce是电机的电动势结构数，它的大小决定于电枢绕组导体总根数N、主磁极对数 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 CT是电机的电磁转矩结构常数，它的大小决定于电枢绕组导体总根数N、主磁极对数p及并联支路数 2a，是每个极下的磁通，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？用感应电动势
6、和端电压的大小来判断。当时为发电机状态，由原动机输入的机械功率，空载损耗消耗后，转换为电磁功率，再扣除电枢和励磁损耗后，以电功率的形式输出；当时，为电动机运行状态，电源输入的功率，扣除电枢和励磁铜耗后，转变为电磁功率，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？ 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（），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，则电枢电动势大大减小，从而电枢电流急剧增大，电枢绕组可能被烧坏。对于电磁转矩，当电枢电流增大的速度大于主磁
7、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？ 讨论他励和并励发电机 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：负载增大，电枢反应去磁效应增强，气隙磁通减小，使电枢电动势Ea减小。负载增加，电枢绕组电阻压降IaRa增大。并励发电机：下倾曲线（端电压U随负载电流增大下降幅度较他励发电机大），原因是：除、两原因与他励发电机相同外，因并励发电机的If =U/Rf， 因此由、原因引起U减小，致使If减小（他励发电机If不变
8、），磁通减小，Ea进一步减小，致使端电压下降幅度较大。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N=85%，额定转速nN=1500转/分，求该电机的额定电流？额定电流 2-3 一台直流发
9、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N=85%，求该发电机的额定电流？额定电流 2-4 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？ 发电机 电动机电动势平衡关系 功率平衡关系 转矩平衡关系 2-5 一台四极直流发电机，单迭绕组，每极磁通为马，电枢总导体数为152根，转速为1200转/分，求电机的空载电动势？2-6 一台四极直流电动机，nN=1460r/min，Z=36槽，每槽导体数为6，每极磁通为马，单迭绕组，问电枢电流为800安时，能产生多大的电磁转矩？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
10、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（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）？ 对于他励发电机： ， 即=C，故 ，空载电压增加1.2倍。对于并励发电机：若=C情况同上，空载电压Uo增
11、加1.2倍，但由于Uo增加的同时， 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：，估计电枢回路总电阻的值。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，即所以估计电枢回路的电阻为：2-11 一台并励直流发电机，励磁回路电阻负载电阻，电枢回路电阻，端电压U=220V。 试求：（1）励磁电流和负载电流I；（2）电枢电流和电动势（忽略电刷电阻压降）；（3）输出功率和电磁功率。（1） 励磁电流 负载电流 （2） 电枢电流 （3） 输出功率 电磁功率 或 2-12 一台并励直流发电机，电枢回路电阻，一对电刷压降，励磁
12、回路电阻，求额定时的电磁功率和电磁转矩？励磁电流 电枢电流 电磁转矩 2-13 并励直流电动机的铭牌数据如下：，。电枢总电阻，电枢反应忽略不计。求：（1）额定运行时的输出转矩与电磁转矩。（2）理想空载转速与实际空载转速。（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，则串入而稳定后的电枢电流与转速各为多少？解: （1） 输出转矩 额定运行时，电枢电流：额定运行时，电枢电动势：额定运行时，电磁转矩：（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，则额定运行时所以：得，理想空载转速为： 实际空载有损耗，由额定运行
13、时转矩平衡方程为：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。又 得：则实际空载转速为：（3）串入电阻，由于惯性转速瞬间不变，瞬间电流为：电枢电流与转速各为多少？（4）由于磁通和负载都不变，所以串入电阻稳定时的电枢电流为： 不变。而稳态时的反电动势为：则最后的转速为n： 稳态时： 额定时： 由以上两个式子可得串入电阻后最后稳定的转速为：一、填空题：1、并励直流发电机自励建压的条件是_;_;_。（主磁路存在剩磁；并联在电枢两端的励磁绕组极性要正确，使励磁电流产生的补充磁通方向与剩磁磁通方向相同；励磁回路的总电阻必须小于临界电阻） 2、可用下列关系来判断直流电机的运行状态，当_
14、时为电动机状态，当_时为发电机状态。 （EaU；EaU）3、直流发电机的绕组常用的有_和_两种形式，若要产生大电流，绕组常采用_绕组。（叠绕组；波绕组；叠） 4、直流发电机电磁转矩的方向和电枢旋转方向_，直流电动机电磁转矩的方向和电枢旋转方向_。 （相反；相同）5、单迭和单波绕组，极对数均为p时，并联支路数分别是_，_。（2p；2） 6、直流电机的电磁转矩是由_和_共同作用产生的。（每极气隙磁通量；电枢电流）7、直流电机电枢反应的定义是_，当电刷在几何中线时，电动机产生_性质的电枢反应，其结果使_和_，物理中性线朝_方向偏移。（电枢磁动势对励磁磁动势的作用；交磁；气隙磁场产生畸变；对主磁场起附加去磁作用）二、判断题 1、一台并励直流发电机，正转能自励，若反转也能自励。（）（F） 2、一台直流发电机，若把电枢固定，而电刷与磁极
