西华大学 电机学 半期-期末考试 练习题兼答案

一、填空题
1、三相异步电动机在额定电压U（相电压）运行时，从电源吸收的有功功率P=3UI cos(φ)，如果电压U为线电压，从电源吸收的有功功率P=3UI cos(φ)。

2、在三相异步电动机中，___电磁_____功率是气隙旋转磁场的作用从定子经过气隙传递到转子。

这部分是转子通过__电磁感应______作用而获得的，因此称为电磁功率。

3、三相异步电动机运行时电磁功率、转子回路铜耗及机械功率的关系为
P M:P cu2:P m=1:s（1-s），从这个表达式中可知，如果电磁功率一定，转差率s越小，机械功率_ 越大 __，_转差率s ____越大，转子铜耗P cu2越大。

4、三相异步电动机中，最大电磁转矩对应得转差率称为___临界_____转差率。

三相异步电动机起动时，n=___0_____，s=___1_____的电磁转矩称为起动转矩。

5、从三相异步电动机的工作特性可知，当三相异步电动机空载时，转子的转速n接近于___同步_____转速n1，假设空载运行时的转子电流约等于零，则定子电流I1等于_ 励磁 __ I0。

6、_功率因数 __是三相异步电动机的主要性能指标之一，我国生产的三相异步电动机cosφ为0.7～0.9。

7、从三相异步电动机固有特性分析可知，如果额定电压下直接起动三相异步电动机，由于最初起动瞬间主磁通约减少到额定值的一半，功率因数很低，造成了_起动电流 __较大而_ 起动转矩 __并不大的结果。

8、一般地三相异步电动机在_ 7.5 __kW以下的小容量鼠笼式异步电动机可直接起动。

9、三相异步电动机的降压起动有定子串电抗器 __、Y-Δ和自耦变压器降压__等起动方法。

10、三相异步电动机的能耗制动是当三相异步电动机在额定转速旋转时，突然切断三相交流电源，同时把_直流电 __通入其定子绕组中。

11、三相同步电机也是有定子和转子两大部分组成，定子上有三相交流 __绕组，转子上有_励磁 __绕组。

12、一般同步电机的转子有两种结构形式，即_ 凸极式 __和_隐极式 __。

13、同步电机在空载时，定子电流为零，气隙中仅存在转子磁动势。

接上负载后，除转子磁动势外，定子三相交流电流将产生_ 电枢 __磁动势。

同步电机额定运行时，随着电枢磁动势的产生，使气隙中的磁动势从空载时的磁动势变为负载时的_ 合成 __磁动势。

因此，电枢磁动势的存在，将使气隙中的磁场的大小及位置发生变化，这种现象称为_电枢 __反应。

14、直流电机与交流电机相比，其主要缺点是_ 换向 __，因此限制了直流电机的最大容量，增加了运行的维护工作量，导致制造成本高。

15、直流电动机具有优良的调速性能，其调速范围_ 宽 __、_ 精度 __高、平滑性好。

且调节方便，还具有较强的过载能力和优良的起动、制动性能，因此直流电动机特别适合于要求宽调速范围的电气传动和特殊性能要求的自动控制系统中。

16、直流发电机的工作原理是转子线圈中的电动势及其电流的方向是_ 交变 __的，只是经过电刷和换向片的_ 整流 __作用，才使外电路得到方向不变的_ 直
流 __电。

实际上，发电机的电枢铁芯上有许多个线圈，按照一定的规律连接起来，构成_ 电枢 __绕组。

直流发电机实质上是带有换向器的交流发电机。

二、选择题
1、直流电机接在直流电网中，其端电压为U ，电枢电势为a E ，该电机是运行在发电机以下说法哪个正确（ B ）。

A. U E a <
B. U E a >
C. U E a =
D. 以上都不对
2、由于直流电机需要换向，一般都做成电枢旋转式的，即（ A ）。

A.主磁极固定、换向器和电枢绕组同时旋转 B ．主磁极固定、电刷和电枢绕组同时旋转 C.主磁极固定、电刷和换向器同时旋转
3. 直流电机电磁转矩方向与电枢旋转方向的关系是（ B ）
A. 发电机状态两者同向
B. 发电机状态两者反向
C. 电动机状态两者反向
4．直流电动机在降压调速过程中，若励磁电流和负载力矩不变，则（ C ）不变。

A. 输入功率P 1；
B. 输出功率P 2；
C. 电枢电流I a
5．直流电机接在直流电网中，其端电压为U ，电枢电势为a E ，该电机是运行在发电机以下说法哪个正确（ B ）
A. U E a <；
B. U E a >
C. U E a =；
D. 以上都不对
6．若一台直流发电机空载感应电视是230V ，其下列两种情况感应电势应分别为多少（1）如磁通减少10%的感应电势（2）磁通减少10%速度增加20%的感应电势分别为。

（ D ）
A. 207V , 276V ；
B. 248.4V ,207V
C. 小于207V ，大于207V ；
D. 207V , 248.4V 。

7. 直流电机换向极绕组的接法是（ A ）。

A.与电枢绕组串联
B.与电枢绕组并联
C.与励磁绕组串联
D.与励磁绕组并联
8.他励直流电动机在降压调速过程中，若励磁电流和负载转矩不变，则（ C ）不变。

A. 输入功率1P ;
B. 输出功率2P ;
C. 电枢电流a I
三、简述题
1、简述直流发电机和同步发电机的工作原理。

2、简述三相异步电动机的起动、制动和调速的原理。

四、计算题
1、一台并励直流电动机：kW P N 5.5=，V U N 110=，A I N 58=，
min /1470r N N =，Ω
=137f R ，Ω=17.0a R 。

（假定磁路线性，不考虑机电过渡过程）电机的负载
转矩不变，电机在额定运行时：（1）突然在电枢回路串入0.5Ω电阻，求电机达到新的稳态时的转速1n ；（2）电源电压突然降低到100V ，求新的稳态转速2n ；（3）调节f I 值，使磁通值突然减少15%，试求新的稳态转速3n 。

解：额定励磁电流为：()A R U
I f
N
f
803.0137
110==
=
（分）
额定电枢电流为：()A I
I I
f
N aN
2.5780
3.058=-=-= （分）
额定电枢电势为：()Ω=⨯-=-=3.10017.02.57110a aN N
aN
R I U
E
（分）
（1）稳态时，由于负载转矩不变，电磁转矩不变，
()A I I aN a 2.571==，
所以电枢电势：()()V
R I U
E
a a N
a
7.71)5.017.0(2.571105.01=+⨯-=+-=
因为励磁回路不变，转速和电枢电势成正比，所以 ()min
/10513
.1007.7114701r E E n n aN
a N
=⨯
== （分）
（2）稳态时，由于负载转矩不变，电磁转矩不变，电源电压下降到100V ，励磁电流减小，电枢电流为
22a t aN N t N I C I C T Φ=Φ=
()A I U
U
I I
I I I aN N
aN f fN aN N a 9.622.57100
1102
2
2=⨯=
=
=
ΦΦ=
（分）
()V
R I U E a a a 3.8917.09.6210022=⨯-=-=
（分） ()min
/1440100
1103
.1003.8914702r n E E n N N aN
a =⨯
⨯
=⋅Φ
Φ⋅
=
（分）
（3）稳态时，由于负载转矩不变，电磁转矩不变，励磁电流调节使磁通减少15%，所以稳态时电枢电流为：
33a t aN N t N I C I C T Φ=Φ=
()()A I I N
N
aN N
a 29.672.5785
.012.57%1513
3=⨯=
⨯Φ-Φ=
ΦΦ
=
（分）
()V
R I U
E a a N
a 56.9817.029.6711033=⨯-=-= （分）
()min
/169985
.013
.10056.9814703r n E E n N N aN
a =⨯
⨯
=⋅Φ
Φ⋅
=
（分）
2、有一条三相输电线，线电压U =10000V ，接有总功率为P=3000kW ，cos φ=0.65的感性负载。

另外还接有一台额定功率为4000kW 的同步电机，此电机输出功率P 2=2500kW ，损耗为∑P =40kW 。

如果使此台同步电动机在过励状态下运行，使输电线的cos φ=1.0，试求同步电动机的功率因数和视在功率。