电工学试题精选与答题技巧 106 100r/min1 1 === 一、 例题精解 【例题10.1】有一并励发电机,已知,nkW23 N =P N =1 200r/min ,额定电压 。现在利用它作为电动机，把它接到220V的 电源上，电枢电流保持原来的额定值。试求作为电动机时的额定转速和额定功率。设 电动机的效率为 ,V230 N =U ?=?= 05.0,5.57 af RR 0.84=η，并假定在这两种运行情况下磁通基本上不变。 【解】 （1）作为发电机运行时： 额定电流 2001214.8 N1 ×nE A100 230 00023 N N N === U P I n 额定励磁电流 235.2E A4 5.57 230 f N fN === R U I 额定电枢电流 A1044100 fNNaN =+=+= III 电动势 V2.23505.0104230 aaNN =×+=+= RIUE （2）作为电动机运行时： 励磁电流 A83.3 5.57 220 f f === R U I 输入电流 A8.10783.3104 faN =+=+= III 输入功率 2kW7.238.107220 =×==UIP i 电动势 V8.21405.0104220 aaN1 =×?=?= RIUE 设额定转速为n 1 ，按题意磁通基本不变，则得 N 11 n n E E = 由此得 107第十章 直流电机 【例题10.2】有一台他励式直流电动机,已知V220=U，，反电动势 。求此时的电枢电流I ?= 5.0 a R V210=E a ；并求当负载转矩增加后的电枢电流和反电 动势 %50 a I′ E′的值，以及转速的变化率。 【解】在反电动势V210=E时的电枢电流为 当负载增加50%时,可以近似认为电磁转矩也增加，如果原来的电磁转矩为%50 T，则增加后的电磁转矩为T T5.1=′，因T与成正比，所以 a I 此时的反电动势为 V2055.030220 aa =×?=′?=′ RIUE 由于转速与反电动势成正比，所以 【例题10.3】有一并励直流电机,已知, ,U V。 ?= 2.0 a R ?= 220 f R 220= （1）作为发电机运行时，如果输出功率为12.1kW，求电动势和所产生的全部电 功率； （2）作为电动机运行时（接法不变），如果输入功率为12.1kW，求电动势和所产 生的全部机械功率； （3）在这两种情况下，转矩、转速和转动方向有无变化？ 【解】（1）作为发电机运行时: 励磁电流 Α= ? = ? = 20 5.0 210220 a a R EU I Α=== 1 220 220 f f R U I 负载电流 %5.97%100 210 205 %100 =×=× ′ = ′ E E n n Α=×=× ′ =′ 30205.1 aa I T T I Α=== 55 220 10012 U P I Α=+=+= 56155 fa III V2.231562.0220 aa =×+=+= IRUE 电枢电流 kW94.12562.231 aE ≈×== EIP 电动势 产生的全部电功率 （2）作为电动机运行时： 输入电流 Α=== 55 220 12100 1 U P I 励磁电流 Α=== 1 220 220 f f R U I 电工学试题精选与答题技巧 108 电枢电流 Α=?=?= 54155 fa III 电动势 2V.209542.0220 aa =×?=?= IRUE ΦKΦKΦK n EE1E a1aa 1 === IRU 105252.0110 ×?? 产生的全部机械功率 kW3.11542.209 a2 ≈×== EIP ΦKΦKΦK IRU n EE2E a2aa 2 116 9.0 8.272.0110 = ×? = ? = 或 kW3.1122012.05410012 22 f 2 fa 2 a12 ≈×?×?=??= RIRIPP （3）在两种情况下，其电枢电流不相等而磁通不变，所以两者的电磁转矩不相 等，转速也有变化。由于在电动机运行时其电磁转矩方向与发电机运行时相反，前者 是驱动转矩，后者是阻转矩，所以转动方向不变。 【例题10.4】一台额定电压为110V的他励电动机，工作时的电枢电流为25A， 电枢电阻为0.2?。问：当负载保持不变时，在下述两种情况下转速变化了多少？ （1） 电枢电压保持不变，主磁通减少了10%； （2） 主磁通保持不变，电枢电压减少了10%。 【解】（1）主磁通减少了10%时 由于负载保持不变，由转矩公式可知，电枢电流应为 ΦΦ9.0 2 = == .27 9.09.0 Α= 8 25 a1 2a I I 主磁通减少前后的转速分别为 所以 %5.10105.0 105 105116 1 12 =≈ ? = ? n nn 即转速升高了10.5%。 第十章 直流电机 109 （2）电枢电压减少了10%时 V991109.09.0 a1a2 =×== UU 由于负载转矩和主磁通不变，所以电枢电流也应不变。则电枢电压减少前后的转 速分别为 这样 即转速下降了10.5%。 【例题10.5】有一台并励直流电动机，额定功率为10kW，额定电压为220V，额 定电流为53.8A，额定转速为1 500r/min，电枢电阻为0.7?，励磁绕组电阻为198?。 设励磁电流与电动机主磁通成正比，且采用调磁调速。（1）如果在励磁电路中串联调 磁电阻，且维持额定转矩不变，试求转速n、电枢电流、输入功率； （2）如果值保持不变，且额定电枢电流不变，试求转速n、转矩T、转子输出功率 。 ?=′ 5.49 f R f R′ a I 1 P 2 P 【解】（1）设额定情况下的电动机的主磁通为Φ，在励磁电路中串联电阻后的电 动机的主磁通为，则 1 Φ ΦΦ RR R Φ I I Φ8.0Φ 5.49198 198 ff f f f 1 = + = ′+ = ′ = Α=?= ? ==′ 9.658.0/) 198 220 8.53( 8.0 fN 1 a a II Φ ΦI I ΦKΦKΦK IRU n EE1E aaa1 1 105252.0110 = ×? = ? = ΦKΦKΦK IRU n EE2E aaa2 2 94 9.0 252.099 = ×? = ? = 因为额定转矩不变，电枢电流与主磁通的乘积不变，即电枢电流与主磁通成反比， 所以电枢电流将超出额定值。 ?nn 电动机转速与额定转速n之比为 n′ %5.10105.0 105 10594 1 12 ?=?≈ ? = n 则电动机转速为 n′ 电动机的输入功率为 kW69.14) 5.49198 220 9.65(220)( ff a1 = + += +′ +′=′= RR U IUIUP （2）在额定电枢电流不变的条件下，电磁转矩与电动机主磁通成正比。电动机额 定转矩为 min/r7851150019.119.1 =×==′ nn 调速后的转矩为 mN7.63 5001 10 55095509 N N N ?=×== n P T 19.1 )7.07.52220(8.0 7.09.65220 )(8.0 aa aa aa ' E aa ≈ ×? ×? = ? ′? = ? ′? = ′ RIU RIU ΦK RIU ΦK RIU n n mN517.638.0 N 1 ?=×==′ T Φ Φ T 电工学试题精选与答题技巧 110 因为电枢电流不变，所以电动机反电动势不变，则电动机转速与主磁通的乘积不 变，即转速与主磁通成反比。则有 min/r8751 8.0 5001 1 ===′ n Φ Φ n 这时转子的输出功率为 kW10 60 1875π2 51 2 ≈ × ×=′′= ωTP 二、 习题精选 【习题10.1】有一台并励直流电动机，额定功率为10kW，额定电压为220V，额 定电流为53.8A，额定转速为1500r/min，电枢电阻为0.3?，最大励磁功率为260W。 在额定负载转矩下，如在电枢中串联调节电阻?=′ 7.0 a R ，试求此时的转速。 【习题10.2】有一台他励直流电动机，额定电压为110V，额定电流为82.2A，电 枢电阻为0.12，额定励磁电流为2.65A。(1) 若直接启动,求启动起始瞬间的电流是 额定电流的几倍?(2) 如果要把启动电流限制为额定电流的2倍，应选多大的启动电阻? ? 【习题10.3】有一台并励直流发电机，额定功率为8.5kW，额定电压为230V，额 定转速为1450r/min，电枢电阻为0.25?，励磁电路电阻为57.5?。求额定情况下的： （1） 励磁电流和负载电流； （2） 电枢电动势和电流； （3） 电磁功率和电磁转矩。 【习题10.4】一台并励直流电动机，额定电压为220V，额定转速为1 000r/min， 电枢电阻为0.3?，额定电流为70.1A，额定励磁电流为1.82A。（1）如果负载转矩减 小为额定转矩的一半时，电动机转速为多少？（2）如果在轻载情况下，电动机转速为 1080 r/min，求输入电流。 【习题10.5】一台串励直流电动机，电枢绕组的电阻为0.02?，串励绕组的电阻 为0.2，从550V电网上取用75A电流时，其转速为200 r/min。 ? (1) 如果在满载（即）的情况下，将转速调到150 r/min，问电枢电路中 应串入多大阻值的电阻？ Na II = (2) 如果将转速调高到250 r/min，应在串励绕组并联多大阻值的电阻？（假设 磁路系统不饱和） 三、 习题答案 【习题10.1】 1 229r/min 【习题10.2】 （1）11.2 （2）0.56? 【习题10.3】 （1）4A；37A （2）240V；41A （3）9 840kW；64.8N·m 【习题10.4】 （1）1 051 r/min （2）16.8A 【习题10.5】 （1）1.78? （2）0.8?