长沙理工大学电机题库

《电机与拖动基础》练习题及其答案第1章直流电机一、填空题：1-1-1、并励直流发电机自励建压的条件是_______；_______；_______。

(答：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)1-1-2、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。

（答：E a<U；E a>U）1-1-3、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。

（答：叠绕组；波绕组；叠）1-1-4、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_______。

（答：相反；相同）1-1-5、单叠和单波绕组，极对数均为p时，并联支路数分别是_______，_______。

（2p；2）1-1-6、直流电机的电磁转矩是由_______和_______共同作用产生的。

（答：每极气隙磁通量；电枢电流）二、判断题1-2-1、一台并励直流发电机，正转能自励，若反转也能自励。

（F）1-2-2、一台直流发电机，若把电枢固定，而电刷与磁极同时旋转，则在电刷两端仍能得到直流电压。

（）（T）1-2-3、一台并励直流电动机，若改变电源极性，则电机转向也改变。

（F）1-2-4、直流电动机的电磁转矩是驱动性质的，因此稳定运行时，大的电磁转矩对应的转速就高。

（F）三、选择题1-3-1、直流发电机主磁极磁通产生感应电动势存在于（）中。

（1）（1）电枢绕组；（2）励磁绕组；（3）电枢绕组和励磁绕组1-3-2、直流发电机电刷在几何中线上，如果磁路不饱和，这时电械反应是（3）（1）去磁；（2）助磁；（3）不去磁也不助磁。

1-3-3、如果并励直流发电机的转速上升20%，则空载时发电机的端电压U0升高（2）。

（1）20%；（2）大于20%；（3）小于20%。

1-3-4、直流并励电动机起动时，电枢回路的起动电阻阻值应置于（D）A 零的位置；B 中间位置；C接近于零的位置；D最大位置1-3-5、串励直流电动机的主要特点是：（ A ）A ．牛马特性；B 恒转矩特性；C 恒功率特性1-3-6、直流发电机通过主磁通感应的电势应存在于：（ A ）A 电枢绕组；B 励磁绕组1-3-7、直流电动机运行于发电状态时，电枢电压U 和电枢电势a E 关系（ B ）。

A a E U >；B a E U <；C a E U =1-3-8、负载运行的直流电机，气隙磁密沿电枢圆周的分布为（ C ）。

A 随负载变化的平顶波；B 始终与电机转向相同；C 随负载变化的畸变的尖顶波1-3-9、一台直流电动机，电刷位于几何中性线上，如果考虑磁路饱和的影响，这时电枢反应对磁场的影响是（ A ）：A 去磁；B 増磁；C 不去磁也不増磁四、简答题1-4-1、直流发电机的励磁方式有哪几种？（答：他励；自励（包括并励，串励和复励））1-4-2、如何确定换向极的极性，换向极绕组为什么要与电枢绕组相串联？（答：使换向极产生的磁通与电枢反应磁通方向相反。

对于直流发电机而言，换向极性和电枢要进入的主磁极性相同；而对于直流电动机，则换向极极性和电枢要进入的主磁极极性相反。

换向极绕组与电枢组相串联的原因是：使随着电枢磁场的变化，换向极磁场也随之变化，即任何负载情况下都能抵消电枢反应的影响。

）1-4-3、试比较他励和并励直流发电机的外特性有何不同？并说明影响曲线形状的因素。

（答：并励直流发电机的外特性比他励的软。

他励：影响因素有两个：(1)随着Ia 增加，IaRa 增加，使U 下降；(2) 随着Ia 增加，电枢反应附加去磁作用增强，使磁通φ减少，电枢电动势Ea 减少，最后使U 下降。

并励：影响因素有三个：(1) 随着Ia 增加，IaRa 增加，使U 下降；(2) 随着Ia 增加，电枢反应附加去磁作用增强，使磁通φ减少，电枢电动势Ea 减少，最后使端电压U 下降。

(3) 两端电压下降，磁通φ下降，电枢电动势Ea 进一步减少，端电压U 进一步下降。

）1-4-4、一台并励直流发电机并联于电网上，若原动机停止供给机械能，将发电机过渡到电动机状态工作，此时电磁转矩方向是否变？旋转方向是否改变？（答：电磁转矩方向改变，电机旋转方向不变。

）1-4-5、在直流电机中，换向器和电刷的作用是什么？答：在直流电机中，电枢电路是旋转的，依靠换向器和电刷的作用，使构成每条支路的元件不停地轮流变换，而每条支路的元件数、位置和感应电动势的方向不变，支路电流产生的磁动势的空间位置也始终不变。

因此，直流发电机的换向器和电刷起了整流器的作用，将电枢绕组产生的交流感应电动势和电流变换成直流引到外电路；直流电动机的换向器和电刷起了逆变器的作用，将外部直流电流变换成交流电流引入电枢绕组。

1-4-6、分析哪些因素影响直流电机的感应电动势；若一台直流发电机额定运行时的电动势为N E ，那么当励磁电流、磁通分别减少10％或者转速提高10％时的电动势为多少？答：根据直流电机感应电动势的公式n C E E Φ=可知，电动势正比于磁通与转速的乘积，当磁通为常数时，电动势正比于转速，当转速为常数时，电动势正比于磁通。

当励磁电流减少10％时，磁通将相应减少，此时的感应电动势将减小，但由于磁路饱和的影响，磁通减少不到10％，故N N E E E <<9.0。

当磁通减少10％时，感应电动势也将减小10％，即N E E 9.0=。

当转速提高10％时，感应电动势也将提高10％，即N E E 1.1=。

1-4-7、把他励直流发电机转速升高20％，此时空载端电压升高多少？如果是并励直流发电机，电压变化前者大还是后者大？答：根据n C E U E Φ==0可知，当他励直流发电机的转速升高20％时，0U 也将升高20％。

如果是并励直流发电机，0U 的升高将大于20％。

因为并励直流发电机端电压的升高，使励磁电流增大，磁场增强，由此引起端电压进一步升高。

1-4-8、简述并励直流发电机自励的条件；若正转时能自励，试问反转能否自励？若在额定转速时能自励，试问降低转速后能否自励？答：并励直流发电机自励有如下3个条件：①要有剩磁；②由剩磁感应产生的励磁电流所产生的磁通方向与剩磁方向一致；③励磁回路的总电阻要小于临界电阻值。

若正转时能自励，在不改变任何接线的情况下，反转是不能自励的。

因为，如果不改变任何接线，反转时将破坏上述自励的第二个条件。

要使反转时也能自励，必须在反转时交换励磁绕组的两端。

若在额定转速时能自励，降低转速后可能就不能自励了。

因为不同的转速对应不同的空载特性，相应的临界电阻值也就不同。

直流发电机转速降低后，临界电阻值减小，当临界电阻值小于励磁回路的总电阻时，并励直流发电机便不能自励。

1-4-9、怎样改变并励、串励和积复励直流电动机的旋转方向？答：直流电动机的旋转方向由电磁转矩的方向决定，而电磁转矩的方向由磁通的方向和电枢电流的方向共同决定。

改变磁通或者电枢电流的方向就可以改变电磁转矩的方向，从而改变电动机的旋转方向。

因此，交换并励直流电动机励磁绕组的两端，或者对调电枢绕组的两端就可以改变其转向；串励直流电动机改变转向的方法与并励直流电动机相同；积复励直流电动机只要对调电枢绕组的两端，既改变了转向又保证了仍然为积复励。

1-4-10、试比较串励直流电动机的机械特性与并励直流电动机有何不同；为什么传统电力机车大都采用串励直流电动机？答：并励直流电动机的机械特性是一条略向右下倾斜的直线，随着电磁转矩的增加，转速略有下降，其特性较硬；而串励直流电动机的机械特性是一条像双曲线一样的曲线，随着电磁转矩的增加，转速下降很快，其特性很软。

当电力机车重载或上坡时，转矩加大，转速自动降低，既保证了安全，又使其输入、输出功率增加较少，电机不易过载。

因此，电力机车均采用串励直流电动机。

1-4-11、将一台额定功率为N P 的直流发电机改为电动机运行，其额定功率怎样变化？如果是将额定功率为N P 的电动机改为发电机运行，其额定功率又将怎样变化？答：将额定功率为N P 的直流发电机改为电动机运行时，原发电机的额定功率N P (输出功率) 即为该电动机的额定输入功率，故其额定功率 (N P η) 将小于N P 。

如果将额定功率为N P 电动机改为发电机运行，原电动机的额定输入功率（ηN P ）即为该发电机的额定功率，故其额定功率将大于N P 。

1-4-12、何谓电枢反应？电枢反应对气隙磁场有什么影响？对电机运行有何影响？答：直流电机励磁后，由励磁磁动势f F 产生气隙磁场，电枢绕组内通有电流a I 产生的电枢磁动势a F 对气隙磁场的影响称为电枢反应。

电枢反应使气隙磁场波形畸变，并呈去磁性。

电枢反应对直流发电机影响其端电压，对直流电动机影响其电磁转矩和转速。

1-4-13、直流电动机有哪几种励磁方式？在不同的励磁方式下，线路电流、电枢电流、励磁电流三者之间关系如何？答：直流电动机的励磁方式一般有四种：（1）他励 励磁电流f I 与电枢电流a I 、线路电流I 无关，且I I a =。

（2）并励 线路电流I 与电枢电流a I 、励磁电流f I 的关系为f a I I I +=。

（3）串励 线路电流I 与电枢电流a I 、励磁电流f I 为同一个电流，即f a I I I ==（4）复励 励磁绕组有两个部分，一个绕组与电枢绕组并联，另一个绕组与电枢绕组串联。

以“先并后串”为例，线路电流I 就是串励绕组中的电流串f I ，且等于电枢电流a I 与并励绕组中电流并f I 之和，即并串f a f I I I I +==1-4-14、指出直流电机中以下哪些量方向不变，哪些量是交变的：（1）励磁电流；（2）电枢电流；（3）电枢感应电动势；（4）电枢元件感应电动势；（5）电枢导条中的电流；（6）主磁极中的磁通；（7）电枢铁心中的磁通。

答：（1）励磁电流是直流电流，不交变；（2）电枢电流指的是电刷端口处的总电流，为直流电流，不交变；（3）电枢感应电动势指的是电刷端口处的总感应电动势，为直流电动势，不交变；（4）电枢元件有效导体不断交替切割N 极磁力线和S 极磁力线，产生感应电动势为交流电动势；（5）电枢导条中的电流为交变电流，对发电机而言，导条中的交变感应电动势经换向器、电刷、外电路构成闭合电路，形成电枢导条交流电流；对电动机而言，电枢端电流经电刷、换向器进入电枢导条，形成交变电流；（6）励磁绕组通入直流励磁电流形成主磁通，显然主磁极中的磁通不交变；（7）主磁通本身不交变，但电枢铁心的旋转使得电枢铁心中的任意一点都经历着交变的磁通，所以电枢铁心中的磁通为交变磁通。