直流电机
一、填空
1.直流电机的电枢绕组的元件中的电动势和电流是。
答：交流的。
2.一台并励直流电动机拖动恒定的负载转矩，做额定运行时，如果将电源电压降低了20℅，
则稳定后电机的电流为倍的额定电流（假设磁路不饱和）。T em=φIa 答：倍。
3.并励直流电动机，当电源反接时，其中I a的方向，转速方向。
答：反向，不变。
4.直流发电机的电磁转矩是转矩，直流电动机的电磁转矩是转矩。
答：制动，驱动。
5.直流电动机电刷放置的原则是：。
答：空载时正、负电刷之间获得最大的电动势，这时被电刷短路的元件的电动势为零。
6.直流电动机调速时，在励磁回路中增加调节电阻，可使转速，而在电枢回路中增加
调节电阻，可使转速。
答：升高，降低。
7.电磁功率与输入功率之差对于直流电动机包括损耗。
答：绕组铜损耗。
I；当负载增加时，T e，
8.串励直流电动机在负载较小时，
a
I；负载增加时，n下降的程度比并励电动机要。
a
答：小，增加，增加，严重。
9.并励直流电动机改变转向的方法有，。
答：将电枢绕组的两个接线端对调，将励磁绕组的两个接线端对调，但二者不能同时对调。
10.串励直流电动机在电源反接时，电枢电流方向，磁通方向，转速n的方
向。
答：反向，反向，不变。
11.当保持并励直流电动机的负载转矩不变，在电枢回路中串入电阻后，则电机的转速
将。
答：
12.直流电机单叠绕组的并联支路数为
答：2p。
13．直流发电机，电刷顺电枢旋转方向移动一角度，直轴电枢反应是；若为电动机，则直轴电枢反应是。
答：去磁的，增磁的。
二、选择填空
1.一台串励直流电动机，若电刷顺转向偏离几何中性线一个角度，设电机的电枢电流保持不
变，此时电动机转速。
A：降低 B：保持不变，
C：升高。
答：C
2.一台直流发电机，由额定运行状态转速下降为原来的30℅，而励磁电流及电枢电流不变，
则。
A：E a下降30℅，
B：Tem下降30℅，
C ：E a 和Tem 都下降30℅，
D ：端电压下降30℅。
答：A
3. 一台并励直流发电机希望改变电枢两端正负极性，采用的方法是 。
Ａ：改变原动机的转向
Ｂ：改变励磁绕组的接法
Ｃ：既改变原动机的转向又改变励磁绕组的接法。
答：A
4. 一直流电动机拖动一台他励直流发电机，当电动机的外电压，励磁电流不变时，增加发电
机的负载，则电动机的电枢电流a I 和转速n 将 。
A ：a I 增大，n 降低
B ：a I 减少，n 升高
C ：a I 减少，n 降低。
答：A
5. 一台并励直流电动机，在保持转矩不变时，如果电源电压U 降为
N U ,忽略电枢反应和磁
路饱和的影响，此时电机的转速 ：
A ：不变
B ：转速降低到原来转速的倍，
C ：转速下降
D ：无法判定。
答：C 6. 在直流电机中，公式n C E e a Φ=和a T I C Tem Φ=中Φ指的
是 ：
A ：每极合成磁通
B ：所有磁极的总磁通
C ：主磁通每极磁通
D ：以上都不是 。
答：A
7. 直流电动机在电枢串电阻调速过程中，若负载转矩保持不变，则 保持不变
A ：输入功率
B ：输出功率，
C ：电磁功率
D ：电机的效率。
答：A
8. 起动直流电动机时，磁路回路应 电源
A ；与电枢回路同时接入
B ：比电枢回路先接入
C ：比电枢回路后接入。
答：B
9.直流电动机的电刷逆转向移动一个小角度，电枢反应性质为 。
A ：直轴去磁与交磁
B：直轴增磁与交磁
C：直轴纯去磁 D：直轴纯增磁
答：A
9.并励直流电动机磁通增加10℅，当负载力矩不变时（T2不变），不计饱和与电枢反应的影
响，电机稳定后，下列量变化为：
Tem ,n ,Ia ,P2 .
A：增加 B：减小 C：基本不变
答：C，B，B，B
10.并励直流电动机在运行时励磁绕组断开了，电机将。
A：飞车 B：停转
C：可能飞车，也可能停转
答：C
11.直流电动机的额定功率指。
A转轴上吸收的机械功率
B转轴上输出的机械功率
C电枢端口吸收的电功率
D电枢端口输出的电功率。
答：B
12.负载转矩不变时，在直流电动机的励磁回路串入电阻，稳定后，电枢电流将，转速
将。
A,上升，下降 B,不变，上升
C,上升，上升
答：C
三、判断
1.★他励直流电动机在固有特性上弱磁调速，只要负载不变，电动机转速升高。（）答：对
2.直流电机的电枢绕组至少有两条并联支路。（）答：对
3.电磁转矩和负载转矩的大小相等，则直流电机稳定运行。（）答：错
4.他励直流电动机降低电源电压调速与减小磁通调速都可以做到无级调速。（）答：对
5.直流发电机中的电刷间感应电势和导体中的感应电势均为直流电势。（）答：错
6.起动直流电动机时，励磁回路应与电枢回路同时接入电源。（）答：错
7.直流电动机的额定功率指转轴上吸收的机械功率。
（）
答：错
8.直流电机无电刷一样可以工作。（）答：错
9.直流电机的转子转向不可改变。（）答：错
10.同一台直流电机既可作发电机运行，由可作电动机运行。（）答：对
11.并励直流电电机不可轻载运行。（）答：错
四、简答
1. ★在直流电机中换向器-电刷的作用是什么？
答 在直流电机中，电枢电路是旋转的，经换向器-电刷作用转换成静止电路，即构成每条
支路的元件在不停地变换，但每个支路内的元件数及其所在位置不变，因而支路电动势为直流，支路电流产生的磁动势在空间的位置不动。
2. ★直流电枢绕组元件内的电动势和电流是直流还是交流？若是交流，那么为什么计算稳态
电动势时不考虑元件的电感？
答 直流电枢绕组元件内的电动势和电流是交流的。直流电机电枢绕组是旋转的，经换向
器-电刷的作用，变换成为静止电路，两电刷间的电路在空间位置是不变的，因而电刷电动势是
直流的，所通过的电流也是直流的，电感不起作用。
3. 直流电机的磁化曲线和空载特性曲线有什么区别？有什么联系？
答 直流电机的磁化曲线是电机主磁通与励磁磁动势的关系曲线)(00F f =Φ，电机的空载
特性曲线是指电机在某一转速下空载电压与励磁电流的关系曲线)(0f I f U =。由于
000φφ∝==n C E U E ，f f f I I N F ∝=20，因此两者形状相似。
4. ★何谓电机饱和现象？饱和程度高低对电机有何影响？
答 电机的磁路由铁心部分和空气隙部分组成，当铁心的磁通密度达到一定程度后，铁心部
分的磁压降开始不能忽略，此时随着励磁磁动势的增加，主磁通的增渐渐变慢，电机进入饱和
状态，即电机磁化曲线开始变弯曲。电机的饱和程度用饱和系数来表示，饱和系数的大小与电
机的额定工作点在磁化曲线可以分为三段，如图2-1所示，a 点以下为不饱和段，ab 段为饱和
段，b 点以上为高饱和段。将电机额定工作点选在不饱和段有两个缺点：①材料利用不充分；
②磁场容易受到励磁电流的干扰而不易稳定。额定工作点选在过饱和段，有三个缺点：①励磁
功率大增；②磁场调节困难；③对电枢反应敏感。一般将额定工作点设计在ab 段的中间，即所
谓的“膝点”附近，这样选择的好处有：①材料利用较充分；②可调性较好；③稳定性较好。
图2-1
5. ★直流电机电枢绕组为什么必须是闭合的？
答 因为直流电枢绕组不是由固定点与外电路连接的，而是经换向器-电刷与外电路想连接
的，它的各支路构成元件在不停地变化。为使各支路电动势和电流稳定不变，电枢绕组正常、
安全地运行，此种绕组必须是闭合的。
6. 直流电机电刷放置原则是什么？
答 在确定直流电机电刷的安放原则上就考虑：（1）应使电机正、负电刷间的电动势最大：
（2）应使被短路元件的电动势最小，以利于换向。两者有一定的统一性，一般以空载状态为出
发点考虑电刷的安放。因此，电刷的合理位置是在换向器的几何中性线上。无论叠绕组还是波
绕组，元件端接线一般总是对称的，换向器的几何中性线与主极轴线重合，此时电刷的合理位
置是在主极轴线下的换向片上。
7. ★电枢反应的性质由什么决定？交轴电枢反应对每极磁通量有什么影响？直轴电枢反应的
性质由什么决定？
答 电枢反应的性质由电刷位置决定，电刷在几何中性线上时电枢反应是交轴性质的，它
主要改变气隙磁场的分布形状，磁路不饱和时每极磁通量不变，磁路饱和时则还一定的去磁作
用，使每极磁通量减小。
电刷偏离几何中性线时将产生两种电枢反应：交轴电枢反应和直轴电枢反应。当电刷在发
电机中顺着电枢旋转方向偏离、在电动机中逆转向偏离时，直轴电枢反应是去磁的，反之则是
助磁的。
8. 直流电机空载和负载运行时，气隙磁场各由什么磁动势建立？负载后电枢电动势应该用什
么磁通进行计算？
答 空载时的气隙磁场由励磁磁动势建立，负载时气隙磁场由励磁磁动势和电枢磁动势共
同建立。负载后电枢绕组的感应电动势应该用合成气隙磁场对应的主磁通进行计算。
9. ★直流电机的感应电动势与哪些因素有关？若一台直流发电机在额定转速下的空载电动势
为230V （等于额定电压），试问在下列情况下电动势变为多少？（1）磁通减少10% ；（2）
励磁电流减少10% ；（3）转速增加20%；（4）磁通减少10%。
答 感应电动势n n C E E Φ∝Φ=，在其它条件不变的情况下，感应电动势E 与磁通Φ和
转速n 成正比。
（1）Φ减少10% ，E 亦减少10% ，为20V 。
（2）励磁电流减少10% ，由于磁路饱和，Φ减少不到10% ，E 亦减少不到10% ，因此207V
〈E 〈230V 。
（3）n 增加班费20% ，E 亦增加20% ，为276V 。
（4）Φ减少10% ，n 上升10% ，V V E 228230)1.01)(1.01(=?+-=。
10. 直流电机的感应电动势公式用机械角速度表示转速时，其结构常数和电磁转矩公式的结构
常数是统一的，试证明。
答 ΦΩ=ΦΩ=ΩΦ=Φ=Φ=T E C a
pN a pN n a pN n C E ππ22606060 11. 直流电机的励磁方式有哪几种？每种励磁方式的励磁电流或励磁电压与电枢电流或电枢电
压有怎样的关系？
答 直流电机励磁方式四种：①他励——励磁电流f I 由独立电源供给，与电枢电流a I 无
关；②并励——励磁电流并在电枢两端，励磁电压f U 等于电枢电压U ；③串励——励磁绕组与
电枢串联，a f I I =；④复励——既有并励绕组又有串励绕组，按两绕组磁动势方向的异同分
成：积复励——串励与并励磁动势同向，差复励——串励与并励磁动势反向。
12. 直流电机空载和负载时有哪些损耗？各由什么原因引起？发生在哪里？其大小与什么有
关？在什么条件下可以认为是不变的？
答 电机空载运行时有机械损耗、铁耗和附加损耗。机械损耗由转子旋转时轴承摩擦、电
刷摩擦以及通风引起，其大小与转速有关。铁耗是由转子旋转时主磁通在电枢铁心交变引起的，其大小与转速的β次方（1〈β〈2〉和铁心磁密的平方成正比。空载时的附加损耗包括转子旋
转时电枢齿槽引起气隙磁通脉动，从而在铁心中产生脉振损耗，以及转子上的拉紧螺杆等结构
件中的铁耗。以上三种损耗统称为空载损耗，其中附加损耗所占比例很小。在转速和主磁通不
变的情况下，可以认为空载损耗不变。此外，在空载时还存在励磁功率，即励磁电路铜耗。
电机负载时除有机械损耗、铁耗、附加损耗和励磁损耗外，还存在电枢电路铜耗，它与电
枢电流的平方成正比。在附加损耗中，除了空载时的两项外，还包括电枢反应使磁场畸变引起
的额外电枢铁耗以及由换向电流产生的损耗。
13. ★他励直流发电机由空载到额定负载，端电压为什么会下降？
答 他励直流发电机由空载到额定负载，电枢电流a I 由0增加到额定值aN I 电枢回路电阻
压降a a R I 增加，且电枢反应的去磁作用使主磁通Φ下降，从而使感应电动势E 下降。由公式
a a R I E U -=可知，端电压U 随a I 的增加而下降。
14. ★在励磁电流不变的情况下，发电机负载时电枢绕组感应电动势与空载时电动势大小相同
吗？为什么？
答 负载时电动势比空载时小，由于负载时有电枢反应去磁作用，使每极磁通减小。
15. ★并励电动机和串励电动机的机械特性有何不同？为什么电车和电力机车都采用串励电动
机？
答 并励电动机的机械特性表达式
em em T E a E KT n T C C R C U n -=Φ
-Φ=02 当忽略电枢反应时，磁通Φ为不随负载变化的常数，)(em T f n =是一条略下倾的直线，转速随
负载增加而略有下降。如果电车和电力机车使用这种电动机，那么当电车载重或上坡时电机将
过载较多。串励电动机的机械特性表达式为
a em R C T U C n 21
-= 其中，Φ
=C C C C T E 1
1，Φ=C C C E 12，a I C Φ=Φ。串励电动机的励磁电流等于电枢电流，磁路不饱和时a I ∝Φ，ΦC 为一常数，2a em I T ∝；磁路高度饱和时，Φ基本不变，ΦC 与a I 成反
比，而a em I T ∝。串励电动机的机械特性)(em T f n =是一条转速随em T 增加而迅速下降的曲线。当电车载重或上坡时，电动机的转速会自动下降，使得)(em nT 增加不多，因而电机输入功率增
加不像并励电动机那样快，所以电车和电力机车通常采用串励电动机拖动。
16. 试分析在下列情况下，直流电动机的电枢电流和转速有何变化（假设电机不饱和）。
（1）电枢端电压减半，励磁电流和负载转矩不变；
（2）电枢端电压减半，励磁电流和输出功率不变；
（3）励磁电流加倍，电枢端电压和负载转矩不变；
（4）励磁电流和电枢端电压减半，输出功率不变；
（5）电枢端电压减半，励磁电流不变，负载转矩随转速的平方而变化。
答 （1）因为磁路不饱和且励磁电流f I 不变，因此主磁通Φ不变。负载转矩不变，即电
磁转矩em T 不变，由于a T em I C T Φ=，故电枢电流a I 不变。根据Φ
-=
E a a C R I U n ，U 减半，故转速n 下降，且n 小于原来的一半；
（2）U 减半，输出功率2P 不变，a I 必然上升，否则，由于输入功率a UI P =1（假设为他
励），若a I 不变或减小，则1P 减小，2P 必然不能保持不变。a I 上升，n 必然下降。
（3）f I 加倍，则Φ加倍。2T 不变，即em T 不变，故a I 减半。由于U R I a a <<，从n 的
表达式右知，此时n 下降。
（4）U 减半而2P 不变，由（2）分析知a I 上升。f I 减半，则Φ减半，)(a a R I U -较ΦE C
减小的多，故n 下降。
（5）f I 不变，则Φ不变。由于2
2n T ∝，em T 近似与2n 成正比，亦即a I 近似与2n 成正比。当U 减半时，假设n 上升，则a I 上升，)(a a R I U -下降，由Φ-=E a a C R I U n /)(得n
下降，；这与假设相矛盾。故n 必然下降，a I 下降。
17. 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n C E E Φ=与磁通成比例减小。由a
a R E U I -=可知，a I 将急剧增加到最大值，当a I 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，a I 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Φ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。
18. 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. 一台四极、82kW 、230V 、971r/min 的他励直流发电机，如果每极的合成磁通等于空载额定
转速下具有额定电压时每极磁通，试求当电机输出额定电流时的电磁转矩。
解 额定电流
A A U P I N N N 5.356230
10823
=?== 他励电机，额定电枢电流
A I I N aN 5.356==
依题意有
N E U n C E =Φ=
2371.0970
230===Φn U C N E 2643.22371.03030=?=Φ=
ΦππE T C C
电磁转矩 m N m N I C T aN T e ?=??=Φ=2.8075.3562643.2
V V U 6006010=?=
Ω=Ω?=62
602.0a R min /1560min /16151.1142.110''
r r n E E n F F F F
=?=?=
3．一台并励直流电动机的额定数据如下：P N ＝17kw ，U N ＝220V ，n ＝3000r/m ，I N ＝，电枢回路
电阻r a =欧，励磁回路电阻R f ＝欧，若忽略电枢反应的影响，试求：（1）电动机的额定输出转
矩；（2）在额定负载时的电磁转矩；（3）额定负载时的效率；（4）在理想空载（I a ＝0）时的
转速；（5）当电枢回路串入电阻R ＝欧时，在额定转矩时的转速。
解（1） 1.543000
26017000=??=Ω=πN N N P T N ·m （2）
Ω===212.15
.181220R U I f N fN
688.87212.19.88=-=-=fN N aN I I I A
14.2120896.0688.87220=?-=-=R I U E a aN N aN V
13.18602688.8714.212=?==I E P aN aN emN w
2.592601
3.18602=??=Ω=N N
emN emN n P T π N·m （3） 1
.51.542.590=-=-=T T T N emN N·m
2.160260300021.500=??=Ω=πT P w P P P P cuf cua emN N ++=1
R I R I P f f a a emN 22++=
＝+×+×
＝ w %9.86%1001=?=P P N
N N η （4）
m r E n U C U n aN
N N N e N /2.311114.21230002200=?===φ （5）因为调速前后T em 不变，所以I a 不变
V
R R I U E a a N a 199)15.00896.0(688.87220)('=+?-=+-=m r E E n n a aN N /2.281419914.2123000''
=?=?= 4 ★一台串励直流电动机U N ＝220V ，n ＝1000r/m ，I N ＝40A ，电枢回路电阻为欧，假定磁路不饱和。试求：（1）当I a ＝20A 时，电动机的转速及电磁转矩？（2）如果电磁转矩保持上述值不变，而电压减低到110V ，此时电动机的转速及电流各为多少？
解：2005.040220=?-=-=R I U E a N N aN V
2.01000
200N ===n E C aN N e φ （1）A I 'a 20=，1.040
20'=?=φφN e N e C C 所以m r R I U C E n a a N e a /21001.05.0202201.0''''
=?-=-==φ
1.1920)1.055.9('
''=??==I C T a M em φ Ｎ·m
（2）串励且转矩保持不变，所以I a 不变，φ'C e 不变 I a ＝20 A
m r R I U C E n a a N e a
''
/10001.05.0201101.0''''=?-=-==φ
5一台直流串励电动机，额定负载运行，U N ＝220V ，n ＝900r/m ，I N ＝，电枢回路电阻r a =欧，欲在负载转矩不变条件下，把转速降到700r/m ，需串入多大电阻？ 解：串励且T em 不变，侧I a 前后不变，φ不变。
所以5.78'==I I N a A
6.19926.05.78220=?-=-=R I U E a N N aN V
222.09006.199N
===n E C aN N e φ 所以)('''R R I u n C E j a a N N e a +-==φ
Ω=-?-=--=56.026.05.78700222.0220''R I n C U R a a
e N j φ 6 已知某直流电动机铭牌数据如下，额定功率)(75kw P N =，额定电压)(220v U N =，额定
转速)/(1500m r n N =，额定效率%5.88=ηN ，试求该电机的额定电流。 解：对于直流电动机，
ηN N N N I U P ??=
故该电机的额定电流
)(385%
5.8822075000A U P I N N N N =?=?=η 7 试计算下列各绕组的节距y 1，y 2，y 和y K ，并求并联支路对数。
（1） 右行短距单迭绕组：2P ＝4，Z ＝S ＝22；
解：（1） y 1＝54
2221
=-=-εεp z y ＝ y K ＝1 y 2＝1-5＝-4 a ＝2
（2）y 1＝p z 21
＝5 y ＝ y K ＝1
y
＝1-5＝-4 a＝2 2
直流电机 一、填空 1.直流电机的电枢绕组的元件中的电动势与电流就是。 答:交流的。 2.一台并励直流电动机拖动恒定的负载转矩,做额定运行时,如果将电源电压降低了20℅,则 稳定后电机的电流为倍的额定电流(假设磁路不饱与)。T em=C T0、8φIa 答:1、25倍。 3.并励直流电动机,当电源反接时,其中I a的方向,转速方向。 答:反向,不变。 4.直流发电机的电磁转矩就是转矩,直流电动机的电磁转矩就是转矩。 答:制动,驱动。 5.直流电动机电刷放置的原则就是: 。 答:空载时正、负电刷之间获得最大的电动势,这时被电刷短路的元件的电动势为零。 6.直流电动机调速时,在励磁回路中增加调节电阻,可使转速,而在电枢回路中增加调 节电阻,可使转速。 答:升高,降低。 7.电磁功率与输入功率之差对于直流电动机包括损耗。 答:绕组铜损耗。 I;当负载增加 8.串励直流电动机在负载较小时, a I;负载增加时,n下降的程度比并励电动机要。 时,T e, a 答:小,增加,增加,严重。 9.并励直流电动机改变转向的方法有, 。 答:将电枢绕组的两个接线端对调,将励磁绕组的两个接线端对调,但二者不能同时对调。 10.串励直流电动机在电源反接时,电枢电流方向,磁通方向,转速n的方 向。 答:反向,反向,不变。 11.当保持并励直流电动机的负载转矩不变,在电枢回路中串入电阻后,则电机的转速 将。 答: 12.直流电机单叠绕组的并联支路数为 答:2p。 13.直流发电机,电刷顺电枢旋转方向移动一角度,直轴电枢反应就是;若为电动机,则直轴电枢反应就是。 答:去磁的,增磁的。 二、选择填空 1.一台串励直流电动机,若电刷顺转向偏离几何中性线一个角度,设电机的电枢电流保持不变, 此时电动机转速。 A:降低B:保持不变, C:升高。 答:C 2.一台直流发电机,由额定运行状态转速下降为原来的30℅,而励磁电流及电枢电流不变, 则。 A:E a下降30℅,
电机学试题及答案 Revised as of 23 November 2020
《电机学（1）》模拟试题 一：填空题（每空3分，共45分） 1．一台变压器加额定电压时，主磁通为φ，空载电流为I0，励磁阻抗为Z m，现将电源的频率从50Hz改变为60Hz，其它情况不变，并假定磁路线性，则现在的磁通φ‘= φ，空载电流I’0= I0，励磁阻抗Z’m= Z m。 2．某变压器带感性负载运行时，若负载电流相同，则cosφ 2 越小，副边电压变化率越，效率越。 3．一台单相变压器，铁芯柱上有三个绕组，已知U 1=330V，W 1 =700匝，为获得 U 2=220V，U 3 =11V，应使W 2 = 匝，W 3 = 匝。若已知绕组W 1 开路， ì 3=10∠100A，忽略励磁电流，则ì 2 = A。 4．拖动恒转矩负载运行的并励直流电动机，若减弱磁通，电枢电流 将。 5．交流电机绕阻高次谐波电势，如5次和7次谐波，可以通过 的方法大大削弱。 6．三相同步电机，定子上A、B两导体空间相隔200机械角度，该电机接于50Hz三相交流电源，同步转速为750r/min，则A、B两导体的空间电角度为。 二、（8分） 图1所示为三相变压器接线图，画出电动势向量图，并确定其连接组别。
三、（27分） 一台三相电力变压器额定容量S=1000 kVA，额定电压U1N/U2N=10000/3300V，Y，d11连接组，每相短路阻抗Z k=+，该变压器原边接额定电压，副边带Δ接对称负载，每项负载阻抗Z L=50+j85Ω，计算： （1）变压器原边线电流； （2）副边线电流； （3）副边线电压； （4）电压调整率 四、（10分） 一台他励直流电动机，P N=22KW，I N=115A，U N=220V，n N=1500r/min电枢回 路总电阻R a=Ω（包括了电刷回路的接触电阻），忽略M0，要求把转速降到
河北科技大学2009——2010学年第一学期 《电机学》期末考试试卷A 学院班级姓名学号 一、填空：（1×30=30分） 1、当一台三相六极异步电动机接在频率为50Hz的电源上运行时，若电动机的额定转差率为 0.04 ，则该电动机的同步转速为1000r/min，电动机转子的转速为960r/min，转子绕组感 应电动势的频率为2Hz ，转子电流的频率为2Hz ，由转子电流产生的基波旋转磁动势相对于转子的转速是40r/min ，而相对于定子的转速是1000r/min 。 2、变频调速的异步电动机，在基频以下变频调速时，若使U1/f 1=常值，则近似属于恒磁通控 制方式调速方式。 3、三相异步电动机定子绕组接法为三角形接法时，才能采用Y—△起动方式。 4、在直流电动机中，电枢电动势的方向与电枢电流的方向相反；电磁转矩的方向与电枢 的旋转方向相反。（填相同或相反） 5、直流电动机的调速方法有：电枢串电阻调速、改变电枢电压调速、 改变励磁电流调速。 6、一台额定频率为60Hz的变压器接到50Hz的电源上运行时，若额定电压不变，则该变压器 的主磁通将增大、激磁电流将增大。（填增大、减小或不变） 7、并励直流发电机自励的条件是：点击必须有剩磁、励磁绕组并联到电极性必须正 确、励磁绕组的电阻小于该转速下的临界电阻。 8、绕线转子三相异步电动机转子回路串电阻调速，在恒转矩负载情况下，调速前后电动机的 输入功率不变、电磁功率不变、输出功率减小、电动机的效率将减小。 （填增大、减小或不变） 9、有一台三相变压器，额定容量为600KV A，额定电压为10000 V/400V，Dy联结，则该变压 器一次侧的额定相电压为10000v ，二次侧的额定相电压为400/根号3 ，一次侧的额定相电流为10A ，二次侧的额定相电流为1500/根号3 A ，该变压器的电压比为25倍根号3 。
1、励磁直流电动机与异步电动机同轴，分别接电网且直流电机电枢电流为0，增大直流电机励磁，则直流电机作 发电机 运行，机组转速将 ↓ 。 同轴→不会两个同为发电机/同为电动机 直流电机做发电机，则异步做电动机，给直流电机提供转矩带动转轴转动，直流电机负载增加，n ↓。 电枢电流为0 →Ea=U 增大励磁电流，Ea ↑，＞U 发电机运行 ；减小励磁电流，Ea ↓，＜U ，电动机运行 2、交流电机电枢和频率恒定，空载时电枢损耗将为 铁耗 。 3、励磁直流电动机与同步电动机同轴，分别接电网且同步电机电枢电流为0，减小直流电机励磁，则直流电机作 电动机 运行，增大同步电动机励磁，则同步电机作 调相机 运行。 4、交流电机气隙磁场相对定子转速n1，相对转子转速n2，电磁转矩Tem ，则转子转速为 n1-n2 ，定子侧电磁功率为 ，转子侧总机械功率为 。 5.同步电机的主要运行状态有：发电机， 电动机 和 调相机 。 同步电机的转子绕组可以经滑环和电刷外接直流电源励磁，也可以采用 换流器 永磁 励磁方式。 6.与无穷大电网并联的同步发电机，若电枢电流无直轴分量，则电枢电压U > 励磁电势Ef*，若励磁磁动势Ff 与电枢磁动势Fa 空间相位相差50°，则直轴电枢反应性质是 助磁 。 7.同步发电机欠励时向电网输出 容 性无功功率。异步电动机则从电网吸收 感 性无功功率。因此同步发电机通常运行在功率因数 滞后 的励磁状态。 8.测定同步发电机的空载特性和短路特性时，若转速降为额定的百分之八十，则相同来励磁电流时的空载特性将 E0降为80% ，短路特性将 不变 (因为短路电流也降为80%） 。 9.利用灯光黑暗法（直接接法）将同步发电机投入电网并联运行时，发现三组指示灯同时忽明忽暗，表明电网侧和发电机电压的 频率 不同，需要调节 原动机转速 。 10.相同结构尺寸，电压，频率和容量的三相异步电机，转子采用深草与普通鼠笼结构相比，启动转矩将 ↑（起动电流↓） ，原因是 深槽式集肤效应使Rst ↑ 。 11.异步电机由额定状态减小负载，效率将 ↓ ，功率因数将 减小 。 6012em n T π60 )21(2em n n T -π
电机学考试试卷A卷 一、填空题（每空1分共40分） 1 构成电机主磁路的主要材料为，其磁导率远远真空的磁导 率，并且随磁路饱和程度的增加而。 2 一台额定频率为50Hz的变压器，接于60Hz、6/5倍变压器额定电压的电网上运行，则磁 路的饱和程度，激磁电流，激磁电抗，漏电抗，铁耗。（填增大、减小或不变） 3 一台三相变压器，额定电压为6000/380V，Y，d联接，其变比为；如果把原边 匝数减少10%，外加电压仍为6000V，此时变压器的副边开路相电压为（忽略漏阻抗压降）。 8 电流互感器副边绝对不允许，电压互感器副边绝对不允许。 9 一台三相同步发电机，极对数为2，定子总槽数为36，双层绕组，则每对极下每相绕组 包括 个线圈组，每个线圈组由个线圈串联组成，一相绕组的最大可能并联支路数为。 10 采用、分布绕组可以削弱绕组电动势与磁动势的高次谐波分量，改善其波形。 为了同时削弱5、7次谐波分量，对于双层绕组，应选取节距等于倍极距。 11 三相同步发电机，定子三相对称绕组流过三相对称电流，则其每相绕组产生的磁动势性 质为 磁动势，而三相绕组的基波合成磁动势性质为磁动势。 12 分析同步发电机电枢反应的性质，可以采用图。 13 从时间概念而言，同步电机功率角是。 14 同步发电机并网运行。若原动机不做调节而调节励磁电流，则同步发电机的输出有功功 率 、输出无功功率；若励磁电流不做调节而调节原动机则同步发电机输出有功功率、输出无功功率（填改变或不变）。 15 变压器的正序电抗负序电抗；同步电机的正序电抗负序电抗（填大于、
小于或等于）。 二、作图题（共30分） 1 做出单相变压器在副边短路情况下的“T ”型等效电路，标注其电阻、电抗参数，并说明 其物理意义。（10分） 2 指出下图所示三相变压器各相原副绕组同名端，并做相量图判断其联接组标号。（10分） 3 一台并联于无限大电网的隐极同步发电机，调节其励磁电流而原动机不做调节，做出此时 的电动势相量图并标明电枢电流和励磁电动势相量的末端变化轨迹（忽略电枢电阻与饱和）。 （5分） 4 一台凸极同步发电机，已知其X d *＝1、X q *＝0.8、U*=1、I*=1、功率因数角φ＝90o，做 出其电动势相量图，并标注d 、q 轴以及励磁电动势相量的具体数值（不考虑磁路的饱和并 忽略电枢电阻）。（5分） 三、计算题（共30分） 1 一台三相变压器， S N =25kV A ，U 1N /U 2N =6/0.4kV ，阻抗电压u k =4%，额定负载时的短路损 耗p kN =300W ， Y ，y0联接， (1) 求短路参数的有名值及标么值；（7分） (2) 负载电流为额定电流的0.6倍且负载为纯电阻性质，求此时的电压调整率。（3分） 2 两台额定电压相同的变压器并联运行，已知：S NI =3000kV A ，u KI =5%；S NII =3000kV A ， u KII =10%。 (1) 总负载为3000kV A 时，两台变压器的负载分别是多少？（2分） (2) 为了不使任一台变压器过载，两台变压器的最大总输出容量是多少。（3分） 3 一台三相交流凸极同步发电机，额定电流100A ，Y 接法，极对数p=3，双层绕组，每相绕 组串联匝数为100匝，同步转速1000转/分钟，基波绕组因数0.9456，三次谐波绕组因数 0.578，空载情况下气隙基波与三次谐波每极磁通量分别为1Φ=0.197Wb 、3Φ=0.003Wb ， 忽略其它高次谐波分量。 (1) 求基波感应电动势的频率；（1分） (2) 空载情况下，求每相绕组基波感应电动势与三次谐波感应电动势的有效值；（2分） (3) 在三相绕组通过三相对称额定电流情况下，求三相绕组合成基波与三次谐波磁动势 的幅值。（2分） 4 一台三相汽轮发电机数据如下，S N =31250kVA ，U N =10.5kV （Y 接），cos ΦN =0.8（滞后），
电机学模拟试题含答案 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
一、单项选择题 1、一台变比为k ＝１０的变压器，从低压侧作空载实验，求得副边的励磁阻抗标幺值为１６，那么原边的励磁阻抗标幺值是（）。 （Ａ）１６； （Ｂ）１６００； （Ｃ）０.１６。 2、三相变压器二次侧的额定电压是指原边加额定电压时二次侧的（）电压。 A 空载线B 空载相C 额定负载时的线 3、某三相交流电机定子槽数为36，极对数为3，双层短距分布绕组相邻两槽内导体基波电动势的相位差α为（）。 （A ）15°；（B ）30°；（C ）45°；（D ）60°。 4、单相绕组的基波磁势是（）。 (A)恒定磁势；（B ）脉振磁势；（C ）旋转磁势。 5、同步发电机稳态运行时，若所带负载为感性80.cos =?，则其电枢反应的性质为（）。 （A ）交轴电枢反应；（B ）直轴去磁电枢反应； （C ）直轴去磁与交轴电枢反应；（D ）直轴增磁与交轴电枢反应。 二、填空题 1、变压器主要结构部件是（）和（）。 2、一台单相变压器，低压侧加100V ，高压侧开路时，测得A I 20=，W P 200=；当高压侧加400V ，低压侧开路，测得=0I （）A ，=0P （）W 。 3、交流电机的电角度与机械角度的关系是（）。
4、同步发电机电枢反应的性质取决于（）时间向量的相位差。 5、同步发电机外功率因素角?定义为（）之间的夹角，内功率因素角0ψ为（）之间的夹角。 6、同步发电机内功率因素角?=00ψ时，电枢反应的性质为（）电枢反应，此时电磁转矩将对转子产生（）作用。 三、名词解释 1、电角度 2、每极每相槽数 3、槽距角 4、分布因数 四、简述题 单相绕组基波磁动势具有什么性质它的幅值等于什么 五、计算题 1、设有一台320kVA ，50Hz ，6300/400V ，Yd 连接的三相铁芯式变压器。其空载试验及短路试验数据见下表，试求该变压器的激磁阻抗和等效漏阻抗的标幺值。 2、一台三相交流电机，定子槽数Q=36，磁极对数p=2，采用双层叠绕组，71=y ，并联支路数a=1，每个线圈匝数20=c N ，每极气隙基波磁通Wb 31105.7-?=Φ，试求每相绕组基波感应电动势的大小。 六、作图分析题
期末 考 试 卷（ A 卷） 课程名称 电机学 考试学期 07-08/3 得分 适用专业 电气工程及其自动化 考试形式 开卷闭卷半开卷 考试时间长度 120分钟 一、 填空题：（35分） 1. 在国际单位制中，磁场强度单位是___A/m ___________。电磁感应定律的 物理意义是，当闭合的线圈中磁通发生变化时，线圈中的产生的感应电流所产生的磁场___阻碍_______原来磁通的变化。一个线圈产生的磁通所经过路径的磁阻越大，说明该线圈的电感就越______小________。 2. 变压器损耗包括绕组铜耗和___铁耗_______，后者又包括涡流和磁滞损 耗。电力变压器最大效率通常设计在负载系数为___0.5~0.6____之间。当___可变损耗等于不变损耗_（或_kN p p 0 β= ）___时，变压器效率达最大。 3. 由于铁心饱和特性，施加正弦电压时变压器激磁电流波形通常为______ 尖顶______波，而铁心的磁滞特性使之为___不对称尖顶___波。 4. 并联运行的变压器必须有相同的电压等级，且属于相同的___连接组 ___________。各变压器的负载分配与该变压器的额定容量成正比，与__短路电压（标幺值）___成反比。___短路电压（标幺值）____小的变压器先达到满载。 5. 三相变压器组不能接成Yy 的原因是励磁绕组中需要的___三次谐波 ___________电流不能流通，使磁通近似为____平顶波__________波，会在绕组中电动势波形严重畸变，产生___过电压________危害线圈绝缘。 6. 三相变压器组的零序阻抗比三相铁心式变压器的零序阻抗____大 _________。 7. 电压互感器二次侧不允许___短路_________，而电流互感器二次侧不允 许____开路____。
第一章 , 第二章 磁路 电机学 1-1 磁路的磁阻如何计算磁阻的单位是什么 答：磁路的磁阻与磁路的几何形状（长度、面积）和材料的 1-2 铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的，它们各与哪 些因素有关 答：磁滞损耗：铁磁材料置于交变磁场中，被反复交变磁化， 磁畴间相互摩擦引起的损耗。经验公式V fB C p n m h h =。与铁磁材料的磁滞损耗系数、磁场交变的频率、铁心的体积及磁化强度有关； 涡流损耗：交变的磁场产生交变的电场，在铁心中形成环流 （涡流），通过电阻产生的损耗。经验公式G B f C p m Fe h 2 3.1≈。与材料的铁心损耗系数、频率、磁通及铁心重量有关。 1-3 图示铁心线圈，已知线圈的匝数N=1000，铁心厚度为（铁 心由的DR320硅钢片叠成）， 叠片系数（即截面中铁的面积与总面积之比）为，不计漏磁，试计算：(1) 中间心柱的磁通为4 105.7-?Wb ，不计铁心的磁位降时所需的直流励磁电流； (2) 考虑铁心磁位降时，产生同样的磁通量时所需的励磁电流。 , 解： 磁路左右对称∴可以从中间轴线分开，只考虑右半磁
路的情况: 铁心、气隙截面2422109.293.01025.1025.0m m A A --?=???==δ (考虑边缘效应时，通长在气隙截面边长上加一个气隙的长度；气隙截面可以不乘系数) 气隙长度m l 41052-?==δδ 铁 心长度 铁心、气隙中的磁感应强度 (1) 不计铁心中的磁位降： （ 磁势A A l H F F I 500105100.146=???=?==-δδδ (2) 考虑铁心中的磁位降： 铁心磁位降A A l H F Fe 15.871045.127002=??=?=- 1-4 图示铁心线圈，线圈A 为100匝，通入电流，线圈B 为50 匝，通入电流1A ，铁心截面积均匀，求PQ 两点间的磁位降。 解：由题意可知，材料的磁阻与长度成正比，设PQ 段的磁阻
一、填空题:(30％,每空1分) 1. 电机技术中磁性材料的铁损耗主要包括 磁滞损耗 、 涡流损耗 。 2. 电机和变压器常用的铁芯材料为 软磁材料 ，铁磁材料的磁导 远大于 非铁磁材料的磁导 率。 3. 变压器的二次侧是通过 电磁感应 对一次侧产生作用的。 4. 要在变压器的中产生正弦波的磁通波形，所需要的励磁电流波形应该是 尖顶波 。 5. 在采用标幺制计算时，额定值的标幺值为 1 。 6. 在 不变损耗等于可变损耗(或铁耗等于铜耗) 的情况下，变压器的效率最高。 7. 一台变压器，原设计的频率为50HZ ，现将它接到60HZ 的电网上运行，额定电压不变，励磁电流 将 减小 ，铁耗将 减小 。 8. 如将额定电压为220/110V 的变压器的低压侧误接到220V 电压，则励磁电流将 增大很多 ，变压器将 烧毁 。 9. 三相组式变压器的磁路系统特点是 各相磁路彼此独立，互不相关，各相主磁通以各自的铁芯为 回路。 10. 三相芯式变压器的磁路系统特点是 各相磁路彼此相关，任一相必须通过另外两相方能闭合。 11. 既和一次侧绕组交链又和二次侧边绕组交链的磁通为 主磁通 ，仅和一侧绕组交链的磁通为 漏磁通 。 12. 变压器的一次侧绕组接入交流电源后，将在铁芯磁路中产生交变的磁通，该磁通可分为主磁通 和漏磁通两种。 13. 单相绕组的基波磁势是脉振磁势。 14. 交流绕组采用短距与分布后，基波电势与谐波电势都 减小 (填增大、减小或不变)。 15. 一台三相八极感应电动机的电网频率Hz 50，空载运行时转速为735转/分，此时转差率为 0.02 ，转子电势的频率为 1Hz 。 16. 一台三相八极感应电动机的电网频率Hz 50，当转差率为0.04时，转子的转速为 720r/min ， 转子的电势频率为 2Hz 。 17. 异步电动机电磁转矩参数表达式 M= 。 答:[]22012112112 2f 2pU m )()(x x r s r s r '+++''π
考 试 卷（ A 卷） 课程名称 电机学 考试学期 07-08/3 得分 适用专业 电气工程及其自动化 考试形式 开卷闭卷半开卷 考试时间长度 120分钟 一、 填空题：（35分） 1. 在国际单位制中，磁场强度单位是___A/m ___________。电磁感应定律的 物理意义是，当闭合的线圈中磁通发生变化时，线圈中的产生的感应电流所产生的磁场___阻碍_______原来磁通的变化。一个线圈产生的磁通所经过路径的磁阻越大，说明该线圈的电感就越______小________。 2. 变压器损耗包括绕组铜耗和___铁耗_______，后者又包括涡流和磁滞损 耗。电力变压器最大效率通常设计在负载系数为___0.5~0.6____之间。当___可变损耗等于不变损耗_（或_kN p p 0 β= ）___时，变压器效率达最大。 3. 由于铁心饱和特性，施加正弦电压时变压器激磁电流波形通常为______ 尖顶______波，而铁心的磁滞特性使之为___不对称尖顶___波。 4. 并联运行的变压器必须有相同的电压等级，且属于相同的___连接组 ___________。各变压器的负载分配与该变压器的额定容量成正比，与__短路电压（标幺值）___成反比。___短路电压（标幺值）____小的变压器先达到满载。 5. 三相变压器组不能接成Yy 的原因是励磁绕组中需要的___三次谐波 ___________电流不能流通，使磁通近似为____平顶波__________波，会在绕组中电动势波形严重畸变，产生___过电压________危害线圈绝缘。 6. 三相变压器组的零序阻抗比三相铁心式变压器的零序阻抗____大 _________。 7. 电压互感器二次侧不允许___短路_________，而电流互感器二次侧不允 许____开路____。 8. 交流电机绕组的短距和分布既可以改善磁动势波形，也可以改善__电势 ____________波形。设电机定子为双层绕组，极距为12槽，为同时削弱
电机原理试题及答案（仅供参考） 一、填空(每空1分，共25分) 1. 单相异步电动机可分为________、________两大类型。 2. 6极异步电动机电源频率f=50Hz，额定转差率S N=，则额定转速为n N=_____、额定工作时， 将电源相序改变，则反接瞬时的转差率S=_____。 ~ 3. 同步补偿机实际上是一台_________的同步电动机，它接到电网上的目的就是为了 ___________。 4. 直流电机的励磁方式可分为＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿。 5. 有一台极数2P＝4，槽数Z＝24的三相单层链式绕组电机，它的极距τ＝＿＿＿、每极每 相槽数ｑ＝＿＿＿、槽距角α＝＿＿＿。 6、变压器空载运行时功率因数很______。 7．________型三相异步电动机可以把外接电阻串联到转子绕组回路中去。 … 8. 直流发电机电磁转矩的方向和电枢旋转方向________。 9. 直流电动机的起动方法有____________；______________。 10. 当电动机的转速超过_______时，出现回馈制动。 11. 三相异步电动机的过载能力是指_______________。 12 . 星形—三角形降压起动时，起动电流和起动转矩各降为直接起动时的______倍。 》 13. 三相异步电动机拖动恒转矩负载进行变频调速时，为了保证过载能力和主磁通不变，则 U1应随f1按______规律调节。 14、可用下列关系来判断直流电机的运行状态。当_________时为电动机状态，当________ 时为发电机状态。 15、单迭绕组极对数为P时，则并联支路数为_______。 二、判断正误(对在括号里打√、错则打×，每小题1分，共15分) 【 1.( ) 电动机的额定功率是指额定运行时从电源输入的电功率。 2.( ) 一台并励直流电动机，若改变电源极性，则电机转向也改变 3.( ) 三相异步电动机的旋转方向决定于定子绕组中通入的三相电流的相序。 4.( ) 与同容量的变压器相比较，异步电动机的空载电流小。 5.( ) Y-D降压起动适用于正常运行时定子绕组为星形联接的笼型异步电动机。 - 6. ( ) 变极调速时必须同时改变加在定子绕组上电源的相序。 7. ( ) 变频调速过程中按U1/f1=常数的控制方式进行控制，可以实现恒功率调速。 8. ( ) 异步电动机的功率小于时都允许直接起动。 9. ( ) 变压器的二次额定电压是指当一次侧加额定电压，二次侧开路时的空载电压值。 10.( ) 变压器在原边外加额定电压不变的条件下，副边电流大，导致原边电流也大，因 此变压器的主磁通也大。 >
第1章 导论 1.1 电机和变压器的磁路常采用什么材料制成？这些材料各有哪些主要特性？ 解：磁路：硅钢片。 特点：导磁率高。 电路：紫铜线。 特点：导电性能好，电阻损耗小. 电机：热轧硅钢片， 永磁材料 铁氧体 稀土钴 钕铁硼 变压器：冷轧硅钢片。 1.2 磁滞损耗和涡流损耗是什么原因引起的？它们的大小与哪些因素有关？ 解：磁滞损耗：铁磁材料在交变磁场作用下反复磁化，磁畴会不停转动，相互间产生摩擦， 消耗能量，产生功率损耗。 与磁场交变频率f ，磁通密度B ，材料，体积，厚度有关。 涡流损耗：由电磁感应定律，硅钢片中有围绕磁通呈涡旋状的感应电动势和电流产生 叫涡流，涡流在其流通路径上的等效电阻中产生的损耗叫涡流损耗。 与 磁场交变频率f ，磁通密度，材料，体积，厚度有关。 1.3 变压器电动势、运动电动势产生的原因有什么不同？其大小与哪些因素有关？ 解：变压器电势：磁通随时间变化而在线圈中产生的感应电动势 4.44m E fN φ=。 运动电势：线圈与磁场间的相对运动而产生的e T 与磁密B ，运动速度v ，导体长度l ，匝数N 有关。 1.6自感系数的大小与哪些因素有关？有两个匝数相等的线圈，一个绕在闭合铁心上，一个 绕在木质材料上，哪一个自感系数大？哪一个自感系数是常数？哪一个自感系数是变数，随什么原因变化？ 解：自感电势：由于电流本身随时间变化而在线圈内感应的电势叫自感电势。d L e d t L ψ =- 对空心线圈：L Li ψ= 所以di e L L dt =- 自感：2L L N N m m i i i L Ni N φψ= = = ∧=∧ A m l μ∧= 所以，L 的大小与匝数平方、磁导率μ、磁路截面积A 、磁路平均长度l 有关。 闭合铁心μ>>μ0，所以闭合铁心的自感系数远大于木质材料。因为μ0是常数，所以木 质材料的自感系数是常数，铁心材料的自感系数是随磁通密度而变化。 1.7 在图1.30中，若一次绕组外加正弦电压u 1、绕组电阻R 1、电流i 1时，问 （1）绕组内为什么会感应出电动势？ （2）标出磁通、一次绕组的自感电动势、二次绕组的互感电动势的正方向； （3）写出一次侧电压平衡方程式； （4）当电流i 1增加或减小时，分别标出两侧绕组的感应电动势的实际方向。 解：(1) ∵u 1为正弦电压，∴电流i 1也随时间变化，由i 1产生的磁通随时间变化，由电磁感 应定律知d dt e N Φ=-产生感应电动势. (2) 磁通方向：右手螺旋定则，全电流定律1e 方向：阻止线圈中磁链的变化，符合右手螺 旋定则：四指指向电势方向，拇指为磁通方向。
电机学Ｉ试题 （华南理工大学电力学院２００５．６） 姓名班级学号（指班内序号）成绩 注意： 1. 一、二、三题答案必须直接写在试题相应位置； 2. 四、五、六题写在答题纸上； 3. 不得自带草稿纸； 4．答题前必须在每页（包括答题纸和草稿纸）右下角写上自己的名字，才可拆开试卷。 一、填空（25分） 1. 电机是 装置。 2. 变压器绕组归算的原则是：在归算前后，不变； 不变。 3. 变压器的效率在达到最大值。 4. 为了使电动势波形接近正弦波，三相变压器比较好的绕组联结方法为： 。 5. 自耦变压器功率传递的特点为 。 6. 短距因数的物理意义为 。 7. 一相绕组的感应电动势计算公式为；其中的匝数N是指。 8. 对称三相绕组、通对称三相电流，产生的合成磁动势为圆形旋转磁动势。其旋转的规律为：；其幅值为单相磁动势的倍。 9. 同步旋转磁场的转速n（转每分钟）、极对数p、电流频率f之间的关系为n= 。 10. 感应电机转子反应的物理意义为 。 11. 为了获得感应电机的T型等效电路，需要对转子绕组进行和归算。 13. 感应电机做堵转试验时，转子电流的频率为。 14. 感应电动机传递到转子回路的电磁功率P em，可以分割成转子铜耗p cu2、总机械功率（转换功率）PΩ。二者同P em的关系为p cu2= ；PΩ = 。 15. 同步电机的电枢反应是指 。 16. 同步发电机的空载特性是指：转子转速保持同步、电枢绕组开路时， 之间的关系。 17. 功角的含义是：从电路（电压）角度看，它是 之间的夹角；从磁场角度看，它是 之间的夹角。 18. 对于凸极同步发电机，已知电枢电流I、电压U、功率因数cos?、X d、X q，求取励磁电动势E0时，需要利用一个虚拟电动势E Q来求取I和E0的夹角ψ0。。
电机学期末考试试卷大全(附答案) 考试卷（ A 卷）《电机学》课程试卷 一、填空： 1．一台直流电动机，PN=10KW,UN=220V,?=0.86，nN=980r/min，则额定电 流为＿＿＿52.85A ＿＿＿，额定输出转矩为＿＿＿97.44N.m＿＿＿＿。 2．电机铁心采用0.35或0.5mm的硅钢片，其目的是:＿＿提高磁路的磁导率,降低电机的铁耗＿＿＿＿＿＿＿ 3．YYn联结的三相心式变压器，其负载时相电势的波形为:＿接近正弦波＿＿ ＿＿，这是因为:三次谐波磁通不能沿闭合铁心闭合，只能沿油或空气及油 箱壁闭合，磁阻大，故三次谐波磁通小，且负载时副方YO联接，使副方可感应、 流通较小的三次谐波电流，此电流也会对三次谐波磁通有所削弱，使磁通接近 正弦波，故相电势接近正弦波。 4．变压器的空载损耗主要是＿铁＿＿＿损耗，短路损耗主要是＿＿＿铜＿＿ 损耗。 5．选择交流绕组节距时，主要考虑同时削弱5次和7次谐波电动势，故
通常采用y1=＿＿＿5/6τ＿＿＿。 6. 一台隐极同步发电机并联于无穷大电网，额定负载时功率角 =200，现因外线发生故障，电网电压降为60%*UN，为使角保持在小于250范围内，应加大励磁，使E0为：E0/E0＿＿＿E0*/E0>1.35＿＿＿＿。 二、选择题： 1．下列关于直流电动机说法错误的是：（ c ） A 串励电动机不允许空载或轻载运行 B 并励电动机不允许励磁回路开路 C 同时改变直流电动机的励磁及电枢电流方向可改变其转向 D 其它条件不变，仅降低他励电动机电枢端电压，其转速下降 2．在两相对称绕组中分别通入i1=Imsinwt,i2=Imsin(wt 1200)，则此时产生的磁场（ b ） A 圆形旋转磁场 B 椭圆形旋转磁场 C 脉振磁场 D 无法确定
一、填空题：（每空1分，共20分） 1． 进行并励直流发电机实验时，若电机的电压不能建立，可能的原因有：无剩磁，励磁绕组的极性与电枢绕组的极性相反，励磁绕组的电阻大于临界电阻值。 。（并励：励磁绕组与电枢并联） 2．变压器的激磁参数由 空载 试验测取，短路参数由 短路 试验测取。 3．变压器并联运行的条件是：1） 联结组标号相同 ，2） 额定电压及变比相等 ， 3） 短路阻抗标幺值相等。 4．在交流绕组中，为削弱感应电动势中的5次和7次谐波，可采用短距绕组来实现；为削弱齿谐波电动势，可采用斜槽来实现。 5．直流电动机的调速方法为：1） 调压 ，2） 调磁 ， 3） 调电枢回路电阻。 6．有一台三相四极36槽交流电机，第一节距y 1=8，则节距因数k P1=0.985，分布因数k d1=_________，绕组因数k W1=__________。P187 7．直流电机中换向极绕组与电枢绕组相串联。 8．直流电机的电枢反应是指电枢磁场对主极磁场的影响，其结果是：气隙磁场发生畸 变 和呈去磁作用。 6、1） )2 sin(1πy k p =
考试命题、考试成绩分析表
电机学试题 课程代码：02271 一、单项选择题（本大题共18小题，每小题1分，共18分） 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或均无分。 1．直流并励电动机起动时，励磁回路的调节电阻阻值应置于（） A．任意位置B．中间位置 C．零位置D．最大位置 2．同步电机中参数 d X'表示为（B） A．同步电抗X c B．直轴暂态电抗 C．直轴漏抗D．直轴次暂态电抗 3．并联于大电网上的同步发电机，当电流落后于电压运行时，若逐渐增大励磁电流，则电枢电流（）A．渐大B．减小 C．先增大后减小D．先减小后增大 4．如果不计定子电阻效应，同步发电机运行在什么条件下有ψ=?（） A．电阻性负载B．电阻、电感性负载 C．纯感性负载D．电阻、电容性负载 5．要增加并联在电网上运行的发电机的有功输出，可以（） A．增加励磁电流使E0增加B．增加原动机的动力因素，使功角增加 C．减小励磁电流使E0减小D．加快原动机转速使n＞n1 6．判断一台同步电机运行于发电机状态的依据是（） A．E0＞U B．? E0滞后于 ? U C．E0＜U D．? E0领先于 ? U 7．三相异步电动机负载增加时，会使（） A．转子转速降低B．转子电流频率降低 C．转子电流产生的磁势对转子的转速减小D．转子电流产生的磁势对定子的转速增加8．异步电动机空载电流比同容量变压器大的原因是（） A．异步电动机的损耗大B．异步电动机是旋转的 C．异步电动机有气隙D．异步电动机的漏抗大 9．三相异步电动机转子转速减小时，转子磁势对空间的转速将（） A．增加B．保持不变 C．减小D．为0 10．三相异步电动机的最大转矩大小（） A．与转子电阻无关B．与电源电压无关 C．与电源频率无关D．与极对数无关 11．转差率为s的异步电动机，其sP em将等于（） A．定子铜耗B．总机械功率 C．机械功率D．转子铜耗 12．三相异步电动机定子通入频率为f1的电流，当转子不动时，其转子频率f2为（）
一、填空题 1. 变压器中的磁通按照性质和作用的不同，分为主磁通漏磁通，其中漏磁通不参与变压器的能量传递。 2. 他励直流电动机常用的调速方法有：_改变电枢回路里的串 联电阻；减小气隙磁通;改变电枢端电压U。 3. 鼠笼式异步电动机降压起动的方法有定子串接电抗器起动 ; Y —起动 ; 自耦减压起动。 4. 三相同步电动机通过调节励磁电流可调节无功功率。 5. 异步电动机的电源电压降低10%,电机的过载能力降低到80, 临界转差率不变，负载不变时，电机的转速将降低_____ 6. 直流电动机常用的调速方法有： 电枢控制和磁场控制。 7. 变压器负载运行时，二次电流的大小决定着一次电 流的大小。 8. 削弱齿谐波电动势的方法有斜槽、分数槽（半闭口 槽）___ 以及其它措施。 9. 单相绕组的磁动势是脉动磁动势;对称三
相绕组的磁动势为旋转磁动势。 10. 三相感应电动机的调速方法有：改变转差率调速、改变电 压_____ 调速、 变频________ 调速。 11. 变压器空载实验选择在低压侧压侧进行, 原因是安全和仪表 选择方便。短路实验选择在高压侧压侧进行,原因是—安 全和仪表选择方便。 12. 一台单相变压器一次、二次绕组匝数比为10，则将二次绕 组进行归算后，归算前后的二次侧电阻之比为 1 : 100 ;归 算前后的二次侧磁势之比是1 : 1 。 13. 并励直流发电机自励的三个条件是有剩磁、剩磁与励 磁方向相同（电枢和励磁绕组接法正确）、励磁电阻小于临 界电阻。 14 . 一台直流发电机，其电势和端电压的大小关系是 E>U 。 15. 三相感应电动机转子转速为n定子旋转磁场的转速为,极对数为P,则定子电流的交变频率为上￡ ；转子电流 的交变频率为5s —n）P。
第二章 变压器 一、填空： 1. ★★一台单相变压器额定电压为380V/220V ，额定频率为50HZ ，如果误将低压侧接到 380V 上，则此时m Φ ,0I ,m Z ,Fe p 。（增加，减少或不变） 答：m Φ增大，0I 增大，m Z 减小，Fe p 增大。 2. ★一台额定频率为50Hz 的电力变压器接于60Hz ，电压为此变压器的6/5倍额定电压的电 网上运行，此时变压器磁路饱和程度 ，励磁电流 ，励磁电抗 ，漏电抗 。 答：饱和程度不变，励磁电流不变，励磁电抗增大，漏电抗增大。 3. 三相变压器理想并联运行的条件是（1） ， （2） ，（3） 。 答：（1）空载时并联的变压器之间无环流；（2）负载时能按照各台变压器的容量合理地分担负载；（3）负载时各变压器分担的电流应为同相。 4. ★如将变压器误接到等电压的直流电源上时，由于E= ， U= ，空载电流将 ，空载损耗将 。 答：E 近似等于U ，U 等于IR ，空载电流很大，空载损耗很大。 5. ★变压器空载运行时功率因数很低，其原因为 。 答：激磁回路的无功损耗比有功损耗大很多，空载时主要由激磁回路消耗功率。 6. ★一台变压器，原设计的频率为50Hz ，现将它接到60Hz 的电网上运行，额定电压不 变，励磁电流将 ，铁耗将 。 答：减小，减小。 7. 变压器的副端是通过 对原端进行作用的。 答：磁动势平衡和电磁感应作用。 8. 引起变压器电压变化率变化的原因是 。 答：负载电流的变化。 9. ★如将额定电压为220/110V 的变压器的低压边误接到220V 电压，则激磁电流 将 ，变压器将 。 答：增大很多倍，烧毁。 10. 联接组号不同的变压器不能并联运行，是因为 。 答：若连接，将在变压器之间构成的回路中引起极大的环流，把变压器烧毁。 11. ★★三相变压器组不宜采用Y,y 联接组，主要是为了避免 。 答：电压波形畸变。 12. 变压器副边的额定电压指 。 答：原边为额定电压时副边的空载电压。 13. ★★为使电压波形不发生畸变，三相变压器应使一侧绕组 。 答：采用d 接。 14. 通过 和 实验可求取变压器的参数。 答：空载和短路。
《电机学》课程试卷1 一、填空： 1．一台直流电动机，P N =10KW,U N =220V,η=0.86，n N =980r/min ，则额定电流为＿＿＿＿＿＿，额定输出转矩为＿＿＿＿＿＿＿。 2．电机铁心采用0.35或0.5mm 的硅钢片，其目的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 2．YY n 联结的三相心式变压器，其负载时相电势的 波形为＿＿＿＿＿＿＿＿＿，这是因为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 4．变压器的空载损耗主要是＿＿＿＿损耗，短路损 耗主要是＿＿＿＿＿损耗。 5．选择交流绕组节距时，主要考虑同时削弱5次和7次谐波电动势，故通常采用y 1=＿＿＿＿＿＿。 6. 一台隐极同步发电机并联于无穷大电网，额定负载时功率角θ=200 ，现因外线发生故障，电网电压降为60%*U N ，为使角θ保持在小于250 范围内，应加大励磁，使E 0* 为：E 0* /E 0＿＿＿＿＿＿＿。 二、选择题： 1．下列关于直流电动机说法错误的是： （ ） A 串励电动机不允许空载或轻载运行 班次 学号： 姓名：
B 并励电动机不允许励磁回路开路 C 同时改变直流电动机的励磁及电枢电流方向可改变其转向 D 其它条件不变，仅降低他励电动机电枢端电压，其转速下降 2．在两相对称绕组中分别通入i1=I m sinwt,i2=I m sin(wt+1200)，则此时产生的磁场 A 圆形旋转磁场 B 椭圆形旋转磁场 C 脉振磁场 D 无法确定 3. 三相变压器额定电压为220/110V,Yy12，在高压侧 作短路实验测得短路阻抗标幺值为0.06，若在低压 侧作短路实验，测得短路阻抗标幺值为（） A 0.06 B 0.03 C 0.12， D 0.24 4．一台50HZ、380V感应电动机，若运行于60HZ、380V 电网上，当输出功率保持不变时，则同步转速及电 机实际转速将： A 增大 ,减小 B 增大 ,增大 C减小,减小 D减小, 增大 5．绕线式感应电动机转子回路串电阻起动时，其特点为：（）
《电机学》试题 一：填空题（每空3分，共45分） 1．一台变压器加额定电压时，主磁通为φ，空载电流为I0，励磁阻抗为Z m，现将电源的频 率从50Hz改变为60Hz，其它情况不变，并假定磁路线性，则现在的磁通φ‘= φ， 空载电流I’0= I0，励磁阻抗Z’m= Z m。 2．某变压器带感性负载运行时，若负载电流相同，则cosφ2越小，副边电压变化率越，效率越。 3．一台单相变压器，铁芯柱上有三个绕组，已知U1=330V，W1=700匝，为获得U2=220V，U3=11V，应使W2= 匝，W3= 匝。若已知绕组W1开路，ì3=10∠100A，忽略励磁电流， 则ì2= A。 4．拖动恒转矩负载运行的并励直流电动机，若减弱磁通，电枢电流将。5．交流电机绕阻高次谐波电势，如5次和7次谐波，可以通过的方 法大大削弱。 6．三相同步电机，定子上A、B两导体空间相隔200机械角度，该电机接于50Hz三相交流 电源，同步转速为750r/min，则A、B两导体的空间电角度为。 7．两台额定值相同的变压器，仅短路阻抗标幺值Z k不同，则Z k 越小，I k 。8．为改变他励直流电动机的转向，可以改变。 9．交流电机p=12，在一相绕组中通入正弦交流电流，产生基波和三次谐波磁动势，则三 次谐波电动势与基波电动势之比为，基波磁动势幅值和三次谐波 磁动势幅值之比为。 二、（8分） 图1所示为三相变压器接线图，画出电动势向量图，并确定其连接组别。 z
三、（27分） 一台三相电力变压器额定容量S=1000 kV A，额定电压U1N/U2N=10000/3300V，Y，d11连接组，每相短路阻抗Z k=0.015+j0.053，该变压器原边接额定电压，副边带Δ接对称负载，每项负载阻抗Z L=50+j85Ω，计算： （1）变压器原边线电流； （2）副边线电流； （3）副边线电压； （4）电压调整率 四、（10分） 一台他励直流电动机，P N=22KW，I N=115A，U N=220V，n N=1500r/min电枢回路总电阻R a=0.1 Ω（包括了电刷回路的接触电阻），忽略M0，要求把转速降到1000r/min，计算： 1、采用电枢串电阻调速需串入的电阻值； 2、采用降低电源电压调速，电源电压应为多大。 五、（10分） 一台三相电机，极对数p=2，三相绕组的有效匝数彼此相等W A K dp1= W B K dp1= W C K dp1=100 匝，通入的电流分别为： i A =1.41Icos(ωt-2400); i B =1.41Icos(ωt-1200); i C =1.41Icosωt; 其中电流有效值I=10A。 已知三相绕组轴线顺时针排列，请画出ωt=1500瞬间基波合成磁动势的位置及旋转方 向（方法不限），并写出幅值大小。