机电学习题1

电机学习题集（沈阳工业大学）

第一章 导论

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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？ 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？

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？

1．4 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，哪一个的自感系数大？哪一个的自感系数是常数？哪一个的自感系数是变数，随什么原因变化？ 1．5 在图1-1中，若一次绕组外加正弦电压u1、绕组电阻R1、电流i1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i1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。

1．6 在图1-1中，如果电流i1在铁心中建立的磁通是???msin?t，二次绕组的匝数是N2，试求二次绕组内感应电动势有效值的计算公式，并写出感应电动势与磁通量关系的复数表示式。

1．7 有一单匝矩形线圈与一无限长导体在同一平面上，如图1-2所示，试分别求出下列条件下线圈内的感

应电动势：

（1）导体中通以直流电流I，线圈以线速度v从左向右移动； （2）导体中通以电流i?Imsin?t，线圈不动；

（3）导体中通以电流i?Imsin?t，线圈以线速度v从左向右移动。

1．8 在图1-3所示的磁路中，两个线圈都接在直流电源上，已知I1、I2、N1、N2，回答下列问题： （1）总磁动势F是多少？

（2）若I2反向，总磁动势F又是多少？

（3）电流方向仍如图所示，若在a、b出切开形成一空气隙?，总磁动势F是多少？此时铁心磁压降大

还是空气隙磁压降大？

（4）在铁心截面积均匀和不计漏磁的情况下，比较（3）中铁心和气隙中B、H的大小。 （5）比较（1）和（3）中两种情况下铁心中的B、H的大小。 1．9 一个带有气隙的铁心线圈（参考图1.14），若线圈电阻为R，接到电压为U的直流电源上，如果改变

气隙的大小，问铁心内的磁通?和线圈中的电流I将如何变化？若线圈电阻可忽略不计，但线圈接到电压有效值为U的工频交流电源上，如果改变气隙大小，问铁心内磁通和线圈中电流是否变化？ 1．10 一个有铁心的线圈，电阻为2?。当将其接入110V的交流电源时，测得输入功率为90W，电流为2.5A，

试求此铁心的铁心损耗。

?421．11 对于图1.14，如果铁心用D23硅钢片叠成，截面积A?12.25?10m，铁心的平均长度l?0.4m，

?3?4空气隙??0.5?10m绕组的匝数为600匝，试求产生磁通??10.9?10Wb时所需的励磁磁动

势和励磁电流。

1．12 设1．11题的励磁绕组的电阻为120?，接于110V的直流电源上，问铁心磁通是多少？

1．13 设1．12题的励磁绕组的电阻可忽略不计，接于50Hz的正弦电压110V（有效值）上，问铁心磁通最

大值是多少？

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1．14 图1-4中直流磁路由D23硅钢片叠成，磁路各截面的净面积相等，为A?2.5?10m，磁路平均长

?2，??0.2?10m。己知空气隙中的磁通量l1?0.5m，l2?0.2m，l3?0.5m（包括气隙?）

??4.6?10?3Wb，又N2I2?10300A，求另外两支路中的?1、?2及N1I1。

第二章 直流电机

2．1 为什么直流发电机能发出直流电流？如果没有换向器，电机能不能发出直流电流？ 2．2 试判断下列情况下，电刷两端电压性质

（1）磁极固定，电刷与电枢同时旋转； （2）电枢固定，电刷与磁极同时旋转。

2．3 在直流发电机中，为了把交流电动势转变成直流电压而采用了换向器装置；但在直流电动机中，加在

电刷两端的电压已是直流电压，那么换向器有什么呢？

2．4 直流电机结构的主要部件有哪几个？它们是用什么材料制成的，为什么？这些部件的功能是什么？ 2．5 从原理上看，直流电机电枢绕组可以只有一个线圈做成，单实际的直流电机用很多线圈串联组成，为

什么？是不是线圈愈多愈好？

2．6 何谓主磁通？何谓漏磁通？漏磁通的大小与哪些因素有关？

2．7 什么是直流电机的磁化曲线？为什么电机的额定工作点一般设计在磁化曲线开始弯曲的所谓“膝点”

附近？

2．8 为什么直流电机的电枢绕组必须是闭合绕组？

2．9 何谓电枢上的几何中性线？何谓换向器上的几何中性线？换向器上的几何中性线由什么决定？它在实

际电机中的位置在何处？

2．10 单叠绕组与单波绕组在绕法上、节距上、并联支路数上的主要区别是什么？

2．11 直流发电机的感应电动势与哪些因素有关？若一台直流发电机的额定空载电动势是230V，试问在下

列情况下电动势的变化如何？ （1）磁通减少10%； （2）励磁电流减少10%；

（3）磁通不变，速度增加20%；

（4）磁通减少10%，同时速度增加20%。 2．12 一台4极单叠绕组的直流电机，问：

（1）如果取出相邻的两组电刷，只用剩下的另外两组电刷是否可以？对电机的性能有何影响？端电压有

何变化？此时发电机能供给多大的负载（用额定功率的百分比表示）？

（2）如有一元件断线，电刷间的电压有何变化？此时发电机能供给多大的负载？ （3）若只用相对的两组电刷是否能够运行？

（4）若有一极失磁，将会产生什么后果？

2．13 如果是单波绕组，问2．12题的结果如何？ 2．14 何谓电枢反应？电枢反应对气隙磁场有何影响？直流发电机和直流电动机的电枢反应有哪些共同点？

又有哪些主要区别？

2．15 直流电机空载和负责运行时，气隙磁场各由什么磁动势建立？负载时电枢回路中的电动势应由什么样

的磁通进行计算？

2．16 一台直流电动机，磁路是饱和的，当电机带负载以后，电刷逆着电枢旋转方向移动了一个角度，试问

此时电枢反应对气隙磁场有什么影响？ 2．17 直流电机有哪几种励磁方式？分别对不同励磁方式的发电机、电动机列出电流I、Ia、If的关系式。

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2．18 如何判别直流电机是运行于发电机状态还是运行于电动机状态？它们的Tem、n、E、U、Ia的方向有何不同？能量转换关系如何？

2．19 为什么电机的效率随输出功率不同而变化？负载时直流电机中有哪些损耗？是什么原因引起的？为什

么铁耗和机械损耗可看成是不变损耗？

2．20 直流发电机中电枢绕组元件内的电动势和电流是交流的还是直流的？若是交流的，为什么计算稳态电

动势E?U?IaRa时不考虑元件的电感？

2．21 他励直流发电机由空载到额定负载，端电压为什么会下降？并励发电机与他励发电机相比，哪一个的

电压变化率大？

2．22 若把直流发电机的转速升高20%，问在他励方式下运行和并励方式下运行时，哪一种运行方式下空载

电压升高的较多？

2．23 并励发电机正转时能自励，反转时还能自励吗？

2．24 要想改变并励电动机、串励电动机及复励电动机的旋转方向，应该怎样处理？

2．25 并励电动机正在运行时励磁绕组突然断开，试问在电机有剩磁或没有剩磁的情况下有什么后果？若起

动时就断了线又有何后果？

2．26 一台正在运行的并励直流电动机，转速为1450r/min。现将它停下来，用改变励磁绕组的极性来改变

转向后（其它均未变），当电枢电流的大小与正转时相同时，发现转速为1500r/min，试问这可能是什么原因引起的？

2．27 对于一台并励直流电动机，如果电源电压和励磁电流保持不变，制动转矩为恒定值。试分析在电枢回

路串入电阻Rj后，对电动机的电枢电流、转速、输入功率、铜耗、铁耗及效率有何影响？为什么？

2．28 电磁换向理论是在什么基础上分析问题的？主要结论是什么？在研究真实换向过程应如何补充修正？ 2．29 换向元件在换向过程中可能出现哪些电动势？是什么原因引起的？它们对换向各有什么影响？ 2．30 换向极的作用是什么？它装在哪里？它的绕组怎么连接？如果将已调整好换向极的直流电机的换向极

绕组的极性接反，那么运行时会出现什么现象？

2．31 一台直流电机，轻载运行时换向良好，当带上额定负载时，后刷边出现火花。问应如何调整换向极下

气隙或换向极绕组的匝数，才能改善换向？

2．32 接在电网上运行的并励电动机，如用改变电枢端的极性来改变旋转方向，换向极绕组不改换，换向情

况有没有变化？

2．33 小容量2极直流电机，只装了一个换向极，是否会造成一电刷换向好另一电刷换向不好？

2．34 没有换向极的直流电动机往往标明旋转方向，如果旋转方向反了会出现什么后果？如果将这台电动机

改为发电机运行，又不改动电刷位置，问它的旋转方向是否与原来所标明的方向一样？

2．35 环火是怎样引起的？补偿绕组的作用是什么？安置在哪里？如何连接？

2．36 选择电刷时应考虑哪些因素？如果一台直流电机，原来采用碳-石墨电刷，额定负载时换向良好。后

因电刷磨坏，改换成铜-石墨电刷，额定负载时电刷下火花很大，这是为什么？

2．44 电机的冷却方式和通风系统有哪些种类？一台已制成的电机被加强冷却后，容量可否提高？ 2．45 已知某直流电动机铭牌数据如下：额定功率PN?75kW，额定电压UN?220V，额定转速

nN?1500r/min，额定效率?N?88.5%。试求该电机的额定电流。

2．46 已知直流发电机的额定功率PN?240kW，额定电压UN?460V，额定转速nN?600r/min，试

求电机的额定电流。

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2．47 一台直流发电机的数据：2p?6，总导体数Na?780，并联支路数2a?6，运行角速度是

??40?rad/s，每极磁通??0.0392Wb。试计算

（1）发电机的感应电动势；

（2）当转速n?900r/min，但磁通不变时发电机的感应电动势； （3）当磁通变为0.0435Wb,n?900r/min时发电机的感应电动势。

2．48 一台4极、82kW、230V、970r/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的磁通，试求当电机输出额定电流时的电磁转矩。 2．50 试计算下列绕组的节距y1，y2，y和yK，绘制绕组展开图，安放主极及电刷，求并联支路对数。 （1）右行短距单叠绕组：2p?4，Z?S?22； （2）右行整距单叠绕组：2p?4，Z?S?20； （3）左行单波绕组：2p?4，Z?S?19； （4）左行单波绕组：2p?4，Z?S?21。

2．51 一台直流发电机，2p?4，2a?2，S?21，每元件匝数Ny?3，当?0?1.825?10?2Wb、

n?1500r/min时试求正负刷间的电动势。

?32．52 一台直流发电机2p?8，当n?600r/min，每极磁通??4?10Wb时，E?230V，试求：

（1）若为单叠绕组，则电枢绕组应有多少导体？ （2）若为单波绕组，则电枢绕组应有多少导体？

2．53 一台直流电机，2p?4，S?120，每元件电阻为0.2?，当转速n?1000r/min时，每元件的平

均电动势为10V。问当电枢绕组为单叠或单波时，电枢端的电压和电枢绕组的电阻Ra各为多少？ 2．54 一台2极发电机，空载时每极磁通为0.3Wb，每极励磁磁动势为3000A。现设电枢圆周上共有电流

8400A并作均匀分布，已知电枢外径为0.42m若电刷自几何中性线前移20?机械角度，试求：

（1）每极的交轴电枢磁动势和直轴电枢磁动势各为多少？ （2）当略去交轴电枢反应的去磁作用和假定磁路不饱和时，试求每极的净有磁动势及每极下的合成磁通。

a?1，2．55 有一直流发电机，每个元件的串联匝数Ny?3，Da?0.162m，IN?36A，2p?4，S?95，

电刷在几何中性线上，试计算额定负载时的线负荷A及交轴电枢磁动势Faq。

2．56 一台并励直流发电机，PN?26kW，UN?230V，nN?960r/min，2p?4，单波绕组，电枢

导体总数Na?444根，额定励磁电流IfN?2.592A，空载额定电压时的磁通?0?0.0174Wb。电刷安放在几何中性线上，忽略交轴电枢反应的去磁作用，试求额定负载时的电磁转矩及电磁功率。 2．57 一台并励直流发电机，PN?19kW，UN?230V，nN?1450r/min，电枢电路各绕组总电阻

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ra?0.183?，2?Ub?2V，励磁绕组每极匝数Nf?880匝，IfN?2.79A，励磁绕组电阻Rf?81.1?。当转速为1450r/min时，测得电机的空载特性如下表：

U0/V Iｆ/A 44 0．37 104 0．91 160 1．45 210 2．00 230 2．23 248 2．51 276 3．35

试求：（1）欲使空载产生额定电压，励磁回路应串入多大电阻？ （2）电机的电压调整率?U；

（3）在额定运行情况下电枢反应的等效去磁磁动势Ffa。

2．59 一台4极并励电动机，PN?14kW，UN?220V，ra?0.0814?，2?Ub?2V，主极绕组每极

2800匝，总励磁电阻Rf?248?。电机在1800r/min时的空载特性如下：

Iｆ/A U0/V 0．2 75 0．3 110 0．4 140 0．5 168 0．6 188 0．7 204 0．8 218 0．9 231 1．0 240 当额定负载时，电枢电流为76A，此时电枢反应的去磁磁动势用并励绕组的电流表示时为0.1A，试求： （1）额定负载下的转速；

（2）若在此电机中的每个主极装设3.5匝的串励绕组（积复励或差复励两种情况），这时电枢电路的总

电阻ra?0.089?，试求额定负载下的转速。`

2．60 两台完全相同的并励直流电机，机械上用同一轴联在一起，并联于230V的电网上运行，轴上不带其

它负载。在1000r/min时空载特性如下： Iｆ/A U0/V 1．3 186．7 1．4 195．9 现在，电机甲的励磁电流为1.4A，电机乙的为1.3A，转速为1200r/min，电枢回路总电阻（包括电

刷接触电阻）均为0.1?，若忽略电枢反应的影响，试问： （1）哪一台是发电机？哪一台为电动机？

（2）总的机械损耗和铁耗是多少

（3）只调节励磁电流能否改变两机的运行状态（保持转速不变）？

（4）是否可以在1200r/min时两台电机都从电网吸取功率或向电网送出功率？

2．61一直流电机并联于U?220V电网上运行，已知a?1，p?2，Na?398根，nN?1500r/min，

??0.0103Wb，电枢回路总电阻（包括电刷接触电阻）Ra?0.17?，IN?1.83A，pFe?276W，

pmec?379W，杂散损耗pad?0.86P1%，试问：此直流电机是发电机还是电动机运行？计算电磁转

矩Tem和效率。

2．62一台15kW、220V的并励电动机，额定效率?N?85.3%，电枢回路的总电阻（包括电刷接触电阻）

Ra?0.2?，并励回路电阻Rf?44?。今欲使起动电流限制为额定电流的1.5倍，试求起动变阻器

电阻应为多少？若起动时不接起动电阻则起动电流为额定电流的多少倍？

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2．63一台并励电动机，PN?5.5kW，UN?110V，IN?58A，nN?1470r/min，Rf?138?，

。在额定负载时突然在电枢回路中串入0.5?电阻，若不计电枢回Ra?0.15?（包括电刷接触电阻）

路中的电感和略去电枢反应的影响，试计算此瞬间的下列项目： （1）电枢反电动势； （2）电枢电流； （3）电磁转矩；

（4）若总制动转矩不变，求达到稳定状态的转速。

2．64并励电动机的PN?96kW，UN?440V，IN?255A，IfN?5A，nN?500r/min。已知电枢电阻为0.078?，试求：

（1）电动机的额定输出转矩； （2）在额定电流时的电磁转矩； （3）电机的空载转速；

（4）在总制动转矩不变的情况下，当电枢回路串入0.1?电阻后的稳定转速.

2．65一台并励电动机，PN?7.2kW，UN?110V，nN?900r/min，?N?85%，Ra?0.08?（包括

电刷接触电阻），IfN?2A。若总制动转矩不变，在电枢回路串入一电阻使转速降低到450r/min，试求串入电阻的数值、输出功率和效率（假设p0?n）。

2．66串励电动机UN?220V，IN?40A，nN?1000r/min，电枢回路各绕组电阻ra?0.5?，一对电

刷接触压降2?Ub?2V。若制动总转矩为额定值，外施电压减到150V，试求此时电枢电流Ia及转速。 n（假设电机不饱和）

2．67某串励电动机，PN?14.7kW，UN?220V，IN?78.5A，nN?585r/min，Ra?0.26?（包括

电刷接触电阻），欲在负载制动转矩不变条件下把转速降到350r/min，需串入多大电阻？

2．68已知他励直流电动机PN?12kW，UN?220V，IN?62A，nN?1340r/min，Ra?0.25?，试

求：

（1）拖动额定负载在电动机状态下运行时，采用电源反接制动，允许的最大制动力矩为2TN

此时应串入的制动电阻为多大？

（2）电源反接后转速下降到0.2nN时，再切换到能耗制动，使其准确停车。当允许的最大力矩也为2TN

时，应串入的制动电阻为多大？

2．69一台并励电动机，PN?10kW，UN?220V，nN?1500r/min，?N?84.5%，IfN?1.178A，

，那么

Ra?0.354?，试求下列制动方式制动时，进入制动状态瞬间的电枢回路的损耗和电磁制动转矩。

（1）电动机在恒转矩负载在额定状态下运行时，电枢回路串电阻使转速下降到n?200r/min时稳定运

行，然后采用反接制动；

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电机学习题集（沈阳工业大学） （2）采用能耗制动，制动前的运行状态同（1）；

（3）电动机带位能性负载作回馈制动运行，当n?2000r/min时。 s

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