电机学考试资料真题1(直流电机含答案)

重庆大学 电机学（1） 课堂测验二

2011 ~2012 学年 第 一 学期

考试方

式：

测验日期：2011.12.08 测验时间： 45 分钟 题 号

一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总 分 得 分

一、 单项选择题（每小题2分，共20分）

1．一台额定转速为1000r/min 的并励直流电动机，在额定状态运行时输入功率为10kW ，若在电枢回路中串电阻调速，保持负载转矩不变，当转速为800 r/min 时输入功率为 A 。

A ．10kW ；

B ．8kW ；

C ．12.5kW ；

D ．无法确定。

2．直流电机交轴电枢反应磁动势最大值的位置取决于 D 。 A ．电刷的位置； B ．主磁极轴线的位置； C ．转子旋转方向； D ．电枢的几何中性线。

3．把直流发电机的转速升高20%，他励方式运行空载电压为U 他，并励方式空载电压为U 并，则 B 。

A ．U 他=U 并；

B ．U 他

C ．U 他>U 并。

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I a 和转速n 将 A 。 A ．I a 增大，n 降低； B ．I a 减少，n 升高； C ．I a 减少，n 降低； D ．I a 增大，n 升高。

5．在直流电机中，公式E a =C e Фn 和T =C T ФI a 中的Φ指的是 C 。 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。 6．直流电动机起动时，励磁回路应 B 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。 7．直流电机电枢绕组元件中的电动势和电流是 B 。 A ．直流； B ．交流； C ．可能是直流也可能是交流。

8．直流电动机的额定功率指 B 。

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。

9．电枢磁动势与主磁场相互作用产生电磁转矩。若电枢磁动势有交轴分量和直轴分量，则 C 。

A ．二者都产生电磁转矩；

B ．仅直轴分量产生电磁转矩；

C ．仅交轴分量产生电磁转矩；

D ．二者都不产生电磁转矩。

10．一台串励直流电动机，设电枢电流保持不变，若电刷顺转向偏离几何中性线一个角度，此时电动机转速 A 。

A ．降低；

B ．保持不变；

C ．升高。

二、 填空题（每空1分，共20分）

1．一台并励直流电动机，如果电源电压和励磁电流不变，当加上一恒定转矩的负载后，发现电枢电流超过额定值，有人试在电枢回路中接一电阻来限制电流，此方法 不可行 (可行或不可行)。串入电阻后，电动机的输入功率将 不变 ，电枢电流将 不变 ，转速将下降 ，效率将 下降 。(增大、减小或不变)。

2．他励直流发电机的电压调整率与 电枢电阻 和 电枢反应 有关。 3．并励直流电动机调速时，在励磁回路中增加调节电阻，可使转速 增大 ，机械特性 变软 ；在电枢回路中增加调节电阻，可使转速 减小 ，机械特性 变软 ；降低端电压，可使转速 减小 ，机械特性 不变 。(增大、减小、变硬、变软或不变)。

4．电磁功率与输入功率之差，对于直流发电机包括 铁心损耗和机械 损耗；对于直流电动机包括 各种铜损耗和杂散 损耗。

5．串励直流电动机在电源反接时，电枢电流的方向 反向 ，磁通的方向 反向 ，转速的方向 不变 。

6．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 去磁的 ；若为电动机，则直轴电枢反应是 增磁的 。

三、 简答题（每题8分，共24分）

1．简述并励直流发电机自励建立稳定电压的条件。 答：①有一定的剩磁；②励磁回路的电阻小于与运行转速所对应的临界电阻；③励磁绕组的接线与电机转向的配合是正确的。这里的正确配合就是说当电机以某一方向旋转时，励磁绕组只有一个正确的接法与之相对应。

学院 电气工程学院 专业、班 年级 学号 姓名

公平竞争、诚实守信、严肃考纪、拒绝作弊

封

线

密

2．一台直流发电机，在励磁电流和电枢电流不变的情况下，若转速下降，则其铜耗、铁耗、机械损耗、电枢电动势、电磁功率、电磁转矩、输出功率、输入功率将分别如何变化？试分析原因。

答：由p cua =I a 2R a 可知，当电枢电流I a 不变时，同损耗p cu 不变。

在直流电机中，铁损耗p Fe 和机械损耗p Ω与转速n 有关，当n 下降时，铁损耗p Fe 和机械损耗p Ω变小。

由E a =C e φn 可知，励磁电流I f 不变，φ也不变，当转速n 下降时，电动势E a 变小。

由P e =E a I a 可知，电动势E a 变小，电磁功率P e 也变小。 由T e =C T φI a 可知，由于φ、I a 不变，故电磁转矩T e 不变。

由P 2=P e -p cua -p cuf 可知，当电枢电流I a 和励磁电流I f 不变时，p cua 和p cuf 不变，当转速n 下降时，由于P e 变小，故输出功率P 2变小。

因为P 1=P e +p Fe +p Ω+p △，由上述分析可知，当n 下降时，P e 、p Fe +p Ω均变小，而附加损耗p △不变，故输入功率P 1也变小。

3．一台并励直流电动机原运行于某一I a 、n 、E a 和T e 值下，设负载转矩T 2增大，电机稳定运行后的I a 、n 、E a 和T e 的大小如何变化？试分析原因。

答 直流电动机稳定运行时，02T T T e +=，2T 增大后，02T T T e +<，从而使得n 下降。由n C E e Φ=知，E 下降，而a

a R E U I -=

，因此，a I 上升。a T e I C T Φ=，故e T 上升。

这个过程一直持续到02T T T e +=为止，电动机在新的状态下稳定运行。与原值相比，a I 增大，n 减小，E 减小，e T 增大。

四、 计算题（共36分）

一台并励直流电动机的额定数据如下：P N ＝17kW ，U N ＝220V ，n ＝3000r/min ，I N ＝88.9A ，电枢回路电阻R a =0.0896Ω，励磁回路电阻R f ＝181.5Ω，若忽略电枢反应的影响，试求：(1)电动机的额定输出转矩(4分)；(2)在额定负载时的电枢电动势E aN 、电磁功率P eN 、电磁转矩T eN (12分)；(3)额定负载时的效率(10分)；(4)在理想空载（I a ＝0）时的转速(4分)；(5)当电枢回路串入电阻R ＝0.15Ω时，在额定转矩时的转速(6分)。

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 eN w

2.59260

13.18602=⨯⨯=Ω=

N

N

eN eN n P T π N·

m （3） 1.51.542.590=-=-=T T T N eN N·m

2.160260

3000

21.500=⨯⨯

=Ω=πT P w

P P P P cuf cua eN N ++=1

R I R I P f f a a eN 2

2++=

＝18602.13+87.6882×0.0896+1.2122

×181.5 ＝19557.7 w

%9.86%1001=⨯=

P P N

N N η

（4）m r E n U

C U

n aN

N

N

e N

/2.311114

.21230002200=⨯=

=

Φ=

（5）因为调速前后T e 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''

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