最新电机学电机原理考试试卷及练习题-选择、填空、画图、简答、

最新电机学电机原理考试试卷及练习题-选择、填空、画图、简答、计算（含答案）附华工电机

学真题及答案

一、 填空题

1. 直流发电机的电磁转矩是 制动 转矩，直流电动机的电磁转矩是 驱动 转矩。 答：制动，驱动。

2. 串励直流电动机在电源反接时，电枢电流方向 反向 ，磁通方向 反向 ，转速n的方

向 不变 。 答：反向，反向，不变。

3. 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 下

降 。 答：下降。

4. 并励直流电动机改变转向的方法有 励磁绕组接线不变，将电枢绕组的两个接线端对调；电枢绕

组接线不变，将励磁绕组的两个接线端对调 ； 。 答：。

5. 直流电机若想实现机电能量转换，靠 交轴 电枢磁势的作用。 答：交轴。

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 去磁作用 ；若为电动机，

则直轴电枢反应是 增磁作用 。 答：去磁作用，增磁作用。

7. 磁通恒定的磁路称为 直流磁路 ，磁通随时间变化的磁路称为 交流磁路 。 答：直流磁路，交流磁路。 8. 三相异步电动机等效电路中的参数

1?sr2?的物理意义是模拟异步电动机转子 s轴输出总机械功率的 等效电阻 。

9. 电机和变压器常用的铁心材料为 软磁材料 。 答：软磁材料。

10. 串励直流电动机在负载较小时，Ia 小 ；当负载增加时，T 增加 ，Ia 增加 ；n随着负载增加下降程度比并励电动机要 严重 。 答：小，增加，增加，严重。

11. 直流电机的电枢绕组的元件中的电动势和电流是 交流的 。

1

答：交流的。

12. 一台p对磁极的直流发电机采用单迭绕组，其电枢电阻为ra,电枢电流为Ia,可知此单迭绕组有

条并联支路，其每条支路电阻为 。 答：2p,2pra

13. 异步电动机的空载激磁电流比变压器大的原因是异步电动机磁路中存在气隙。 14. 铁磁材料的磁导率 非铁磁材料的磁导率。 答：远大于。

15. 直流发电机通过主磁通感应的电势应存在于 电枢 绕组。 16. 在磁路中与电路中的电动势作用相同的物理量是 磁动势 。 答：磁动势。

17. 异步电动机的 转差 功率指的是转子铜损耗，变转差调速中，转差增大，则该损耗 增

大 。

18. 三相异步电动机参数测定实验中， 定子绕组电阻 为提前获得的参数，参数 测定实验包括 空载 实验和 堵转 实验。

19. 三相异步电动机参数测定实验中，空载实验的损耗包括定子铜损、 铁损耗

和 机械损耗 。实验过程中， 机械 损耗是不变损耗。

20. 三相异步电动机根据转子结构的不同，分为 笼型 异步电动机和绕线型异步电动机；同步电动机

根据转子结构的不同分为隐极同步电动机和 凸 极同步电动机。

21. 三相交流绕组通入对称的三相交流电流将产生 幅值（或转速） 不变，空间旋转的磁动势。如果

想要改变磁场的旋转方向，可以通过改变 电流相序 来实现。 22. 三相变压器的额定电压一律是指 线电压 。 23. 串励直流电动机的主要特点是 转速—转矩 特性。

24. 变压器负载运行时，铁心中的主磁通的大小取决于 外加电压的大小 。 25. 在同步电机的励磁系统中，无刷励磁系统指的是 旋转 整流器励磁系统。

26. 三相异步电动机根据转子结构的不同，分为笼型异步电动机和 绕线 型异步电动机；同步电动机

根据转子结构的不同分为 隐 极同步电动机和凸极同步电动机。

27. 在同步电机的励磁系统中，旋转整流器励磁系统又被称为 无 刷励磁系统。 28. 现代电力网中巨大的电能几乎全部由 同步 发电机提供。 29. 变压器由空载到负载，其主磁通?的大小 基本不变 。

30. 根据―集肤效应‖的原理，采用深槽电机可以提高异步电动机的 起动 性能。

2

31. 同步电机是又一类非常重要的交流电机，与异步电机不同，同步电机主要用作 发电机 。 32. 异步机的型号为Y 112S-6，则其磁极数为（ ？ ）

?cos?2相互作用产生的。 33. 三相异步电动机的电磁转矩是由主磁通与转子电流的有功分量I234. 某极数为2p的交流异步电动机，接在频率为f1的电网上运行，定子电势的频率为（ 1 ），转

子电势的频率（ 2 ），定子绕组产生的旋转磁势的转速（ 3 ），定子电流产生的磁势以（ 4 ）速度切割转子，转子电流产生的磁势以（ 5 ）速度切割定子，转子相对定子的转速为（ 6 ），转子磁势相对定子磁势的相对转速（ 7 ），他们在空间的转速（ 8 ）。 答：1．f1 2．s f1 3．60f1/p 4．sn1，n2 5．n1 6．n1 7．0 8．n1

35. 某异步电动机，当转子轴机械负载增加时，转子转速（ 1 ），转子电流频率（ 2 ），转

子电流产生的磁势相对转子的转速（ 3 ），相对定子的转速（ 4 ）。 答：1．↓ 2．↑ 3．↑ 4．不变

36. 根据磁滞回线剩磁的大小，铁磁材料分为 硬磁 材料和 软磁 材料。 37. 直流电机电枢反应的影响主要体现为 波形畸变 和 去磁性 。 38. 直流电机主磁极之间常安装 换向 极，从而改善 换向 。

39. 他励直流电动机的机械特性为硬特性，当电枢串电阻之后，机械特性将变 软 。 40. 励磁绕组断线的他励直流电动机，额定负载起动时，将出现 电流过大 情况。 41. 变压器副边的额定电压定义为 原边为额定电压时副边的空载电压 。 42. 根据磁滞回线剩磁的大小，铁磁材料分为 硬磁 材料和 软磁 材料。 43. 直流电机电枢反应的影响主要体现为 波形畸变 和 去磁性 。 44. 变压器副边的额定电压定义为 原边为额定电压时副边的空载电压 。 45. 励磁绕组断线的他励直流电动机，空载起动时，将出现 飞车 情况。

46. 他励直流电动机的机械特性为 硬 特性，串励直流电动机的机械特性为 软 特性。（硬、软） 47. 从机械特性上看，第 一 象限为电动机的正向电动状态，第 四 象限为电机的反向制动状态。 48. 直流电机电枢磁场对空载主磁场的影响称为 电枢反应 。

49. 直流电机在 主磁 极之间常安装换向极改善换向。换向极的位置恰好也是 几何 中性线的位置。 50. 根据磁滞回线 剩磁 的大小，铁磁材料分为硬磁材料和软磁材料。 51. 一台三相变压器的变比为 相 电压之比。

52. 额定电压为440V/110V的单相变压器，高压边漏电抗16?，折合到二次侧后大小为 1? 。 53. 同一台异步电动机，用三角形接法起动和用星型接法起动相比，前者的起动电流

（线电流）是后者的______倍；前者的起动转矩是后者的______倍。（答案：3；3）

3

54. 与额定运行时相比，笼型转子的异步电动机在起动时转子电阻______（变小，不变，变大）；转

子漏抗______（变小，不变，变大）。（答案：变大；变小）

55. 一台异步电动机接在恒压恒频的电源上运行，一开始处于空载状态。给电机加上

负载后，电机的转速将______（下降，不变，上升）；转差率将______（变小，不变，变大）；同步转速将______（变小，不变，变大）。（答案：下降；变大；不变）

56. 一台异步电动机接在恒频电源上运行，当电机转速下降时，定子电流频率将______ （变

低，不变，变高）；转子电流频率将______（变低，不变，变高）；转子漏抗将______（变小，不变，变大）。 （答案：不变；变高；变大）

57. 升高异步电机的定子电压，最大转矩将______（减小，不变，增大）；在转子回路中串电阻，最

大转矩将 ______（减小，不变，增大）。（答案：增大；不变）

58. 一台380V、50Hz的感应电动机，把它接在380V、60Hz的电源上运行，则电机的主磁通将______

（下降，不变，上升）；电机的最大转矩将______（下降，不变，上升）。（答案：下降；下降） 59. 在异步电动机的绕线转子中串入适当的电阻，则电机的最大转矩将______（下降，不变，上升）；

电机的临界转差率将______（下降，不变，上升）。（答案：不变；上升）

60. 如果感应电动机运行时转差率为s，则电磁功率、机械功率和转子铜耗之间的比例是

PM:P?:pCu2= 。

答 1:(1?s):s

61. 三相感应电动机，如使起动转矩到达最大，此时sm= 1 ,转子总电阻值约为

22R1+(X1??X?2?) 。

答 1，R1+(X1??X?2?)

62. 感应电动机起动时，转差率s? ，此时转子电流I2的值 ，cos?2 , 主磁通比正常运行时要 ，因此起动转矩 。 答 1，很大，很小，小一些，不大

63. 一台三相八极感应电动机的电网频率50Hz，空载运行时转速为735转/分，此时转差率 为 ，转子电势的频率为 。当转差率为0.04时，转子的转速为 ，转子的

电势频率为 。

答 0.02，1Hz，720r/min，2Hz

64. 三相感应电动机空载时运行时，电机内损耗包括 、 、 和 ，

电动机空载输入功率P0与这些损耗相平衡。

4

22

答 定子铜耗，定子铁耗，机械损耗，附加损耗

65. 三相感应电机转速为n，定子旋转磁场的转速为n1，当n?n1时为 运行状态； 当n?n1时为 运行状态；当n与n1反向时为 运行状态。 答 电动机， 发电机，电磁制动

66. 增加绕线式异步电动机起动转矩的方法有 、 。 67. 答 转子回路串电阻、转子回路串频敏变阻器

68. 若感应电动机的漏电抗增大，则其起动转矩 ，其最大转矩 。

答 减小，减小

69. 深槽和双笼型感应电动机是利用 集肤效应 原理来改善电动机的起动性能的，但

其正常运

行时 较差。 答 集肤效应，功率因数

70. 绕线型感应电动机转子串入适当的电阻，会使起动电流 ，起动转矩 。 答 减小，增大

二、判断题

1. 电机和变压器常用的铁心材料为软磁材料。 （ ） 答：对。

2. 铁磁材料的磁导率小于非铁磁材料的磁导率。 （ ） 答：错。

3. 在磁路中与电路中的电流作用相同的物理量是磁通密度。 （ ） 答：对。

4. ★若硅钢片的接缝增大，则其磁阻增加。 （ ） 答：对。

5. 在电机和变压器铁心材料周围的气隙中存在少量磁场。 （ ） 答：对。

6. 磁通磁路计算时如果存在多个磁动势，可应用叠加原理。 （ ） 答：错。

7. ★铁心叠片越厚，其损耗越大。 （ ） 答：对。

8. 电机和变压器常用的铁心材料为软磁材料。 （√） 9. 铁磁材料的磁导率小于非铁磁材料的磁导率。 （×） 10. 在磁路中与电路中的电流作用相同的物理量是磁通密度。 （×） 11. 若硅钢片的接缝增大，则其磁阻增大。 （√） 12. 在电机和变压器铁心材料周围的气隙中存在少量磁通。 （√） 13. 变压器负载运行时副边电压变化率随着负载电流增加而增加 。 （√）

5

14. 电源电压和频率不变时，制成的变压器的主磁通基本为常数，因此负载时空载时感应电势E1为

常数。 （× ） 15. 变压器空载运行时，电源输入的功率只是无功功率。 （ × ） 16. 变压器频率增加，激磁电抗增加，漏电抗不变。 （ × ） 17. 变压器空载运行时原边加额定电压，由于绕组电阻r1很小，因此电流很大。 （ × ） 18. 变压器空载和负载时的损耗是一样的。 （ × ） 19. 变压器的变比可看作是额定线电压之比。 （ × ） 20. 不管变压器饱和与否，其参数都是保持不变的。 （ × ） 21. 并励直流发电机转速上升0.2倍，则空载时发电机端电压上升0.2倍。 （ × ） 22. 直流电机的电枢绕组并联支路数等于极数即2a=2p。 （ × ） 23. 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。 （ √ ） 24. 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。 （ √ ） 25. 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。 （ × ）

26. 三相绕线式感应电动机在转子回路中串电阻可增大起动转矩，所串电阻越大，起动转矩就越大。

（ × ）

27. 当三相感应电动机转子绕组短接并堵转时，轴上的输出功率为零，则定子边输入功率亦为零 。

（ × ）

28. 三相感应电动机的功率因数cos?1总是滞后的。 （ √ ） 29. 感应电动机运行时，总要从电源吸收一个滞后的无功电流。 （ √ ） 30. 只要电源电压不变，感应电动机的定子铁耗和转子铁耗基本不变。 （ ×） 31. 感应电动机的负载转矩在任何时候都绝不可能大于额定转矩。 （ × ） 32. 绕线型感应电动机转子串电阻可以增大起动转矩；笼型感应电动机定子串电阻亦可以增大起动转

矩。

（ × ）

（ × ）

33. 三相感应电动机起动电流越大，起动转矩也越大。

34. 三相绕线式感应电动机在转子回路中串电阻可增大起动转矩，所串电阻越大，起动电流就越小。

（√ ）

三、选择题

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 。

6

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：Ea下降30% B：T下降30% C：Ea和T都下降30% D：端电压下降30% 答：A

3. 一台他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：改变原动机的转向或改变励磁绕组的接法 答：C

4. 把直流发电机的转速升高２０℅，他励方式运行空载电压为U01，并励方式空载电压为U02,

则 。

Ａ：U01 = U02 Ｂ：U01 < U02 Ｃ：U01 > U02 答：B

5. 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

6. 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：去磁与交磁 B：增磁与交磁 C：纯去磁 D：纯增磁 答：A

7. 一台他励直流发电机，额定电压为200伏，六极，额定支路电流为100安培，当 电枢为单叠绕组时，其额定功率为 。

7

A：20W B：40kW C：80kW D：120kW 答：D

8. 一台他励直流发电机，额定电压220V，6极，额定支路电流为100A，当电枢为单叠绕组时，其

额定功率 。

A：22kW B：88kW C：132kW D：44kW 答：C

9. 直流发电机的电刷逆转向移动一个小角度，电枢反应性质为 。

A：去磁与交磁 B：增磁与交磁 C：去磁 答：B

10. 若并励直流发电机转速上升20％，则空载时发电机的端电压U0将 。

A：升高20％ B：升高大于20％ C：升高小于20％ D：不变 答：B

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. 直流机、交流机、同步机的共同特点是：（ B ）

A．都有同步速 B．都有可逆性 C．都可以改变功率因数 13. 若硅钢片的叠片接缝增大，则其磁阻 。

A：增加 B：减小 C：基本不变 答：A

14. 额定容量为SN?100KVA,额定电压U1N/U2N?35000/400V的三相变压器，其副边额定 电流为( A )。

A. 144.34A B. 1.65A C. 250A

15. 他励直流电动机拖动恒转矩负载额定运行，若励磁电流下降，稳定运行后，其电枢电流将： （ A ）

A. 升高 B. 降低 C. 不变

8

16. 异步电机能画出如变压器那样的等值电路，这是由于（C）。

A. 它们都有主磁通和漏磁通 B. 它们都由电网吸取激磁电流

C. 主磁通在定、转子绕组或原、副边绕组都感应电势 17. 在电机和变压器铁心材料周围的气隙中 磁场。

A：存在 B：不存在 C：不好确定 答：A

18. 三相绕线式异步电动机拖动恒转矩负载运行时，若转子回路串入电阻调速，则 运行在不同转速下， 电动机的cos?2是 （2） 。

A. 转速越低，cos?2越高 B. 基本不变 C. 转速越低，cos?2越低

19. 三相异步电动机在额定电压和频率下运行时，若负载发生变化，则旋转磁场的每极磁通

( A )。

A.基本不变 B.随负载增大而增大 C.随负载增大而减小

20. 一台并励直流发电机，电压为200V，若将转速提高20％，励磁电阻不变，则（3）：

A. 电压上升到240V B. 电压上升，但小于240V C. 电压上升至高于240V

21. 磁路计算时如果存在多个磁动势，则对 磁路可应用叠加原理。

A：线性 B：非线性 C：所有的 答：A

22. 电机在高于40C的环境温度下运行时，其额定功率应该：（ B ）

A. 不变 B. 降低 C. 提高 23. 铁心叠片越厚，其损耗 。

A：越大 B：越小 C：不变 答：A

24. 应用起动设备起动三相异步电动机，降低起动电流是为了( C )。

A.防止电机过载发热 B.防止熔体熔断 C.防止电网电压过度降低 25. 如果变压器的铁心绝缘损坏，变压器的铁耗将：（ A ）

9

?

A.增加 B. 不变 C. 降低

26. 磁路中磁势Fm、磁通?及磁阻Rm三者之间的关系可用磁路的―欧姆定律‖来表示，它们

的关系为( B )。

A. Fm??Rm B. ??FmRm C. ??RmFm 27. 为了使异步电动机的起动转矩增加，下面方法最合适的是：（ B ）

A. 增加定子线圈匝数 B. 增大转子电阻

C. 增大电源电压，使之高于额定电压

28. 若变压器的一次侧电源电压升高，但电压频率不变，那么，变压器的励磁电流将：（ A ）

A．升高 B．降低 C．不变 29. 变压器原边接电源，铁心的励磁电流由（ ）边提供。

A．原边 B．副边

30. 若变压器的原边线圈匝数减少，变压器的励磁电流将（ A ）。

A.升高 B.降低 C.不变

31. 与同容量的变压器比较，异步电动机的空载电流比变压器的空载电流( A )。

A.大 B.小 C.相同

32. 直流电机的铁损、铜损分别( C ) A.随负载变化，随负载变化

B.随负载变化，不随负载变化 C.不随负载变化，随负载变化

33. 反抗性负载（例如摩擦力）是指负载转矩的方向：（ B ）

A. 始终与电机转向相同 B. 始终与电机转向相反；

34. 变压器的一次侧匝数增加10％，其它条件不变，则变压器的主磁通（ C ）

A.不变 B. 增大 C. 减小

35. 由直流电动机的机械特性方程式得到他励直流电动机固有机械特性曲线，

其理想空载转速为n0,当电枢回路串接电阻后，得到一条人为机械特性曲线，其理想空载转速为

?，则( C )。 n0??n0，特性硬度降低 A. n0

10

B. n?0?n0，特性硬度不变 C. n?0?n0，特性硬度降低 36. 直流电机运行在发电机状态时，其（ A ）

A. Ea?U

B. Ea?0 C. Ea?U

37. 变压器短路试验时的损耗（ C ）

A． 全部为铜耗 B． 主要为铜耗

C． 主要为铜耗，铁耗可以忽略

38. 三相对称绕组通入三相对称电流，产生（ C ）磁势。

A.脉振 B.椭圆形旋转 C.圆形旋转 39. 绕线式三相感应电动机，转子串电阻起动时（ ）。

A 起动转矩增大，起动电流增大； B 起动转矩增大，起动电流减小； C 起动转矩增大，起动电流不变； D 起动转矩减小，起动电流增大。 答 B

40. 一台50Hz三相感应电动机的转速为n?720r/min，该电机的级数和同步转速为（ ）。Ａ 4极，1500r/min Ｂ 6极，1000r/min Ｃ 8极，750r/min Ｄ 10极，600r/min 答 C

41. 国产额定转速为1450r/min的三相感应电动机为（ ）极电机。

A 2； B 4； C 6； D 8。 答 B

42. 三相感应电动机等效电路中的附加电阻

(1?s)sR?2 上所消耗的电功率应等于（ ） A 输出功率P2 B 输入功率P1

C 电磁功率PM D 总机械功率P? 答 D

43. 与普通三相感应电动机相比，深槽、双笼型三相感应电动机正常工作时，性能差一些，主要是（A 由于R2增大，增大了损耗 B 由于X2减小，使无功电流增大 C 由于X2的增加，使cos?2下降 D 由于R2减少，使输出功率减少

11

。

）

答 C

44. 适当增加三相绕线式感应电动机转子电阻R2时，电动机的（ ）。 A Ist减少, Tst增加, Tmax不变, sm增加 B Ist增加, Tst增加, Tmax不变, sm增加 C Ist减少, Tst增加, Tmax增大, sm增加 D Ist增加, Tst减少, Tmax不变, sm增加 答 A

45. 三相感应电动机电磁转矩的大小和（ ）成正比

A 电磁功率 ； B 输出功率 ； C 输入功率 ； D 全机械功率 。 答 A

46. 设计在f1?50Hz电源上运行的三相感应电动机现改为在电压相同频率为60Hz的电网上，其电动

机的（ ）。

A Tst减小，Tmax减小，Ist 增大； B Tst减小，Tmax增大，Ist减小； C Tst减小，Tmax减小，Ist减小； D Tst增大，Tmax增大， Ist增大。 答 C

47. 国产额定转速为960r/min的感应电动机为（ ）电机。

A 2极； B 4极； C 6极； D 8极。 答 C

48. 直流电动机的基本结构主要由静止的（ B ）和旋转的（ B ）两大部分构成。

A：铁心，绕组

B：磁极，电枢

C：电枢，磁极

D：绕组，铁心

49. 他励直流电机并联于220V电网上，已知支路对数为1，极对数为2，电枢总导体数为372，转速

1500r/min，磁通0.011wb，该直流电机为（ B ）

A：发电机状态 B：电动机状态 C：能耗制动状态 D：反接制动状态 50. 变压器空载实验的损耗可近似看成（ C ），负载试验的损耗可近似看成（ C ）。

A：铁心损耗，杂散损耗 C：铁心损耗，绕组铜耗

B：绕组铜耗，铁心损耗 D：绕组铜耗，杂散损耗

51. 当变压器带（ A ）负载时，电压调整率可能出现小于零的情况。

A：阻容负载 B：阻感负载 C：纯阻负载 D：纯感负载

12

52. 直流电动机的转子结构主要包括（ A ）。

A：铁心和绕组

B：电刷和换向片 C：电枢和换向器 D：磁极和线圈

53. 他励直流电机并联于200V电网上，已知支路对数为1，极对数为2，电枢总导体数为372，转速

1500r/min，磁通0.011wb，该直流电机为（ A ）

A：发电机状态 B：电动机状态 C：能耗制动状态 C：反接制动状态 54. 变压器的铁心损耗可由（ C ）试验获得。

A：短路试验 B：突加负载试验 C：空载实验 D：负载试验 55. 以下情况中，（ B ）时，变压器的电压调整率最大。

A：功率因数为1，额定负载 B：功率因数为0.8（滞后），额定负载 C：功率因数为1，半载 D：功率因数为0.8（超前），额定负载 四、简答题

1. 电机和变压器的磁路常采用什么材料制成，这种材料有那些主要特性？

答：电机和变压器的磁路常采用硅钢片制成，它的导磁率高，损耗小，有饱和现象存在。 2. ★磁滞损耗和涡流损耗是什么原因引起的？它们的大小与那些因素有关？

答：磁滞损耗由于B交变时铁磁物质磁化不可逆，磁畴之间反复摩擦，消耗能量而产生的。它与交变

n频率f成正比，与磁密幅值Bm的α次方成正比。ph?ChfBmV

涡流损耗是由于通过铁心的磁通ф发生变化时，在铁心中产生感应电势，再由于这个感应电势引

2起电流（涡流）而产生的电损耗。它与交变频率f的平方和Bm的平方成正比。pe?Ce?2f2BmV

1.32注：铁心损耗pFe?CFefBmG

CFe为铁耗系数；G为铁心重量；?为钢片的厚度；V为铁心的体积

3. 什么是软磁材料？什么是硬磁材料？

答：铁磁材料按其磁滞回线的宽窄可分为两大类:软磁材料和硬磁材料。磁滞回线较宽，即矫顽力大、剩磁也大的铁磁材料称为硬磁材料，也称为永磁材料。这类材料一经磁化就很难退磁，能长期保持磁性。常用的硬磁材料有铁氧体、钕铁硼等，这些材料可用来制造永磁电机。磁滞回线较窄，即矫顽力小、剩磁也小的铁磁材料称为软磁材料。电机铁心常用的硅钢片、铸钢、铸铁等都是软磁材料。 4. 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：E?Ce?n?pNpN60?pN?n??????CT?? 60a60a2?2?a13

5. 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If由独立电源供给，与电枢电流Ia无关； （2）并励——励磁电流并在电枢两端，励磁电压Uf等于电枢电压U； （3）串励——励磁绕组与电枢串联，If?Ia；

（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

6. 并励发电机正转能自励，反转能否自励？

答：发电机正转时能够自励，表明发电机正转时满足自励条件，即： 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。如果转向改变了，励磁绕组的接线也应随之改变，这样才能保证励磁电流所产生的磁场方向与剩磁方向相同，从而实现电机的自励。

当电机的转向改变了，而励绕组的接线未改变，这样励磁电流的方向必然改变，励磁电流产生的磁场方向必将与剩磁的方向相反。电机内磁场被削弱，电压不能建立，所以并励发电机正转时能自励；反转时，不改变励磁绕组的两个端子的接线，是不能自励的。

7. 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枢绕组感应电动势大小

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。 8. 请简述异步电动机的机械负载增加时，定子电流和输入功率会自动增加的物理过程。 答：（1）负载转矩增大，异步电动机转速下降； （2）转子感应电动势变大，转子电流增大；

（3）根据磁动势平衡，定子电流随之变大，则输入功率增大。

9. 一台他励发电机和一台并励发电机，如果其它条件不变，将转速提高20%，问哪一台的空载电压

提高得更高？为什么？

答：当转速提高时，两者的空载电压都会提高；

两者相比较，并励发电机的空载电压会更高些，因为由E?Ce?n可知，并励发电机的电动势除

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与转速有关外，其磁场大小也与感应电动势有关；

当转速升高时，不仅有转速升高的原因导致电动势增加，还有因电枢电动势的增加而使励磁电流磁加，并导致磁通增加的原因。这一因素会导致感应电动势进一步增加。

10. 一台他励直流电动机拖动一台他励直流发电机在额定转速下运行，当发电机的电枢电流增加时，

电动机电枢电流有何变化？分析原因。

答：直流电动机的电枢电流也增加。因为直流发电机电流增加时，则制动转矩即电磁转矩增大（磁通不变），要使电动机在额定转速下运行，则必须增大输入转矩即电动机的输出转矩，那么，电动机的电磁转矩增大，因此电枢电流也增大。

11. 并励直流电动机起动时，为什么电枢回路中串联的电阻取较大的值，而励磁 回路中串联的电阻取较小的值？

答：（1）直流电动机起动时，由于转速为0，Ea?0，电枢回路的电阻很小，如电枢回路不串电阻，全压起动，起动电流Ist?降低起动电流。

（2）起动过程中有要求有足够大的电磁转矩，T?CT?Ia，励磁回路电阻较小，励磁电流较大，磁通较大，将产出足够大的电磁转矩，电机很快转动起来，感应电动势很快建立起来，使起动电流很快减小。

12. 如何改变并励、串励、积复励电动机的转向？

答：改变直流电动机转向就是要改变电磁转矩的方向，电磁转矩是电枢电流和气隙磁场相互作用产生的，因此改变电枢电流的方向或改变励磁磁场的方向就可以达到改变电动机转向的目的。

①并励电动机：将电枢绕组的两个接线端对调或将并励绕组的两个接线端对调，但两者不能同时改变；

②串励电动机：方法与并励电动机相同；

③积复励电动机：要保持是积复励，最简单的方法是将电枢绕组的两个接线端对调。 13. 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。

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U，可达额定电流的几十倍，损坏电机，电枢回路中串联较大的电阻可以Ra

答：（1）因为磁路不饱和且励磁电流If不变，因此主磁通?不变。负载转矩不变，即电磁转矩T不变，由于T?CT?Ia，故电枢电流Ia不变。根据n?原来的一半；

（2）U减半，输出功率P2不变，Ia必然上升，否则，由于输入功率P，1?UIa（假设为他励）若Ia不变或减小，则P1减小，P2必然不能保持不变。Ia上升，n必然下降；

（3）If加倍，则?加倍。T2不变，即T不变，故Ia减半。由于IaRa??U，从n的表达式右知，此时n下降；

（4）U减半而P2不变，由（2）分析知Ia上升。If减半，则?减半，(U?IaRa)较Ce?减小的多，故n下降；

（5）If不变，则?不变。由于T2?n，Te近似与n成正比，亦即Ia近似与n成正比。当U减半时，假设n上升，则Ia上升，(U?IaRa)下降，由n?(U?IaRa)/Ce?得n下降，；这与假设相矛盾。故n必然下降，Ia下降。

14. 以他励电动机为例说明直流电动机的调速方法有哪几种，各有何特点？

答：直流电动机的调速方法有三种：

(1) 改变电枢电压调速：转速特性为一组平行下移的直线，特点是空载转速随电枢电压的下降而减少；

（2）电枢回路串电阻调速：转速特性为一组空载转速不变的直线，特点是所串电阻消耗功率，电动机转速随所串电阻的增加而下降；

（3）改变磁通调速：弱磁调速的特点电动机转速只能向上调而不能向下调。 15. 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

222U?IaRa，U减半，故转速n下降，且n小于

Ce?E?CE?n与磁通成比例减小。由Ia?U?E可知，Ia将急剧增加到最大值，当Ia增加的比率大于Ra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，Ia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?下降的比率，在负载力矩一定时，电枢

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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。

16. 如何改变他励直流电动机的转向？如何改变异步电动机的转向？

答：（1）对调电枢绕组两接线端子或改变励磁绕组两端接法；（2）任意调换三相绕组的两接线端子。 17. 感应电动机等效电路中的

答：（1）

1-s?代表什么含义？ 能否用电感或电容代替﹖为什么？ R2s1-s?代表与转子所产生的机械功率相对应的等效电阻； R2s1-s?2?将代表实际电机中所产生的全（总）机械功率； R2（2）消耗在此电阻中的功率m1I2s（3）不能；

（4）因为电感、电容消耗无功功率，而电机转子所产生的全（总）机械功率为有功功率。

18. 绕线型感应电动机，若⑴转子电阻增加；⑵漏电抗增大；⑶电源电压不变，但频率由50Hz变为

60Hz；试问这三种情况下最大转矩，起动转矩，起动电流会有什么变化？

答：(1) 最大转矩不变，起动转矩上升，起动电流下降；

(2) 最大转矩下降，起动转矩下降，起动电流下降； (3) 最大转矩下降，起动转矩下降，起动电流下降。 19. 简述双笼型异步电动机的结构特点，又有哪些优点？

答：结构特点:

（1）转子上有上下两套分开的鼠笼绕组；（2）上笼电阻大，下笼电阻小；（3）上笼称起动笼，下笼称工作笼。

优点：起动性能和正常运行效率可以兼顾。 20. 漏抗大小对感应电动机的起动电流、起动转矩、最大转矩、功率因数等有何影响？

??成反比，漏抗越大，起动电流、答：当电源电压和频率一定时，最大转矩近似与漏抗X1??X2起动转矩越小，功率因数越低。

21. 并励直流发电机带负载运行时会引起端电压降低，试说明其原因。 答：原因如下：

（1）电枢反应去磁使主磁场减小 （2）电枢回路电阻压降增大 （3）由以上两原因使端电压降低的同时，其励磁电流就随着电压的降低而减小。

22. 绕线式感应电动机在转子回路串电阻起动时，为什么既能降低起动电流，又能增大起动转矩？

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所串电阻是否越大越好？

答：从等效电路可以看出，增加转子电阻使总的阻抗增加了，所以起动电流减小。转子电阻增加，使得cos?2提高；起动电流减小使得定子漏抗电压降低；电势E1增加，使气隙磁通增加。起动转矩与气隙磁通、起动电流、cos?2成正比，虽然起动电流减小了，但气隙磁通和cos?2增加，使起动转矩增加了。

如果所串电阻太大，使起动电流太小，起动转矩也将减小。

23. 为什么可以把变压器的空载损耗近似看成是铁耗，而把短路损耗看成是铜耗？变压器实际负载时

实际的铁耗和铜耗与空载损耗和短路损耗有无区别？为什么？

答：因为空载时电流很小，在空载损耗中铁耗占绝大多数，所以空载损耗近似看成铁耗。 而短路时，短路电压很低，因而磁通很小，铁耗也很小，短路损耗中铜耗占绝大多数，所以近似把短路损耗看成铜耗。 实际负载时铁耗和铜耗与空载时的铁耗和铜耗有差别，因为后一个是包含有其它损耗。 24. 一台笼型感应电动机，原来转子是插铜条的，后因损坏改为铸铝的。如输出同样转矩，电动机运

行性能有什么变化？

答：转子由铜条改为铝条后，相当于转子回路电阻增大，使得电动机起动电流减小、起动转矩增大，最大转矩不变，临界转差率sm增大。在负载转矩不变的情况下，s增大，转速下降，效率降低。

25. 请定性描述异步电动机相对于额定运行状态时，空载运行时的定子侧功率因

数情况。并说明为什么？

答：空载运行时的定子侧功率因数较小一些。额定负载时，异步电动机传递额定的有功功率，功率因数较高； 空载时，异步电动机的电流主要用于建立磁场和提供各种损耗所需的有功功率，有功部分相对于额定状态大幅减小，功率因数较低。 26. 感应电机中，主磁通和漏磁通的性质和作用有什么不同？

答 主磁通通过气隙沿铁心闭合，与定、转子绕组同时交链，它是实现能量转换的媒介，它占总磁通的绝大部分。主磁通可以由定子电流单独产生。也可以由定、转子电流共同产生。主磁通路径的磁导率随饱和程度而变化，与之对应的励磁电抗不是常数。

除主磁通以外的磁通统称为漏磁通，它包括槽漏磁通。端部漏磁通和谐波漏磁通。仅与定子交链的称为定子漏磁通，仅与转子交链的称为转子漏磁通。漏磁通在数量上只占总磁通的很小的一部分，没有传递能量作用。漏磁通路径的磁导率为常数，与之对应的定子漏电抗、转子漏电抗是常数。

27. 什么是铁磁材料的基本磁化曲线？

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答：（1）对同一个铁磁材料，选择不同的磁场强度Hm进行反复磁化；

（2）可得一系列大小不同的磁滞回线，再将各个磁滞回线的顶点连接起来； （3）所得到的一条曲线称为基本磁化曲线或称为平均磁化曲线。

28. 分析转差率s对感应电动机效率的影响。

答：空载到额定转差时，定子铁耗与机耗很小，可看成不变损耗，而定子、转子铜耗则与定、转子电流的平方成正比，是随负载变化的损耗，因此，电动机的效率也随负载而变化。当负载从零开始增加时，s逐渐增加，总损耗增加缓慢，效率上升很快。由于pCu?I2，当负载超过一定值，

pCu2急剧增加，?降低，故此时?随P2或s增加而降低。

29. 异步电动机拖动额定负载运行时，若电源电压下降过多，能否长期运行？为什么？

答：不能。

电源电压下降，转矩正比于电压的平方，转矩下降；转速下降；转子感应电流大，根据磁动势平衡，定子电流变大并大于额定电流。长时间运行对绕组有损害。 30. 异步电动机的转子有哪两种类型，各有何特点?

答：一种为绕线型转子，转子绕组像定子绕组一样为三相对称绕组，可以联结成星形或三角形。绕组的三根引出线接到装在转子一端轴上的三个集电环上，用一套三相电刷引出来，可以自行短路，也可以接三相电阻。串电阻是为了改善起动特性或为了调节转速。

另一种为鼠笼型转子。转子绕组与定子绕组大不相同，在转子铁心上也有槽，各槽里都有一根导条，在铁心两端有两个端环，分别把所有导条伸出槽外的部分都联结起来，形成了短路回路，所以又称短路绕组。具有结构简单、运行可靠的优点。但不能通过转子串电阻的方式改善起动特性或调节转速。

注：：(1)启动电流倍数KI?IstIN

(2)起动转矩与额定转矩之比称为起动转矩倍数KT ，即

KT? TstTN =1.1

(3)最大转矩Tmax：

是三相异步电动机的性能指标之一，它不仅反映了电动机的过载能力，对起动性能也有影响。在任何情况下电动机的负载转矩均不能大于Tmax，否则电动机的转速将急剧下降，直至堵转为止，因此该点又称临界转矩点。最大电磁转矩与额定电磁转矩之比为最大转矩倍数，又称过载能力，用?入表示，即

?? TmaxTN=2.3

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31. 串励直流电动机是否都能够空载运行？为什么？ 答：不能。串励直流电动机不可以空载运行，否则飞车。

32. 一般的他励直流电动机有哪些调速方法？什么方法的调速性能比较好？ 答：调速方法：电枢串电阻、降压调速、弱磁调速。 降压调速性能比较好，调速范围宽、静差率低。 33. 变压器的铁心中如果有空气隙，对变压器有什么影响。

答：铁心中如果有空气隙，则磁路的磁阻变大；建立同样的磁场，需要更大的激磁电流；功率因数降低。

34. 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Ea=CeΦn?Φn，在其它条件不变的情况下，感应电动势Ea与磁通Φ和转速n成正比。

（1）Φ减少10%，Ea亦减少10%，为207V。

（2）励磁电流减少10%，由于磁路饱和，Φ减少不到10%，Ea亦减少不到10%，因此

207

（3）转速n增加20%，Ea亦增加20%，为276V。

（4）Φ减少10%，n上升10%，Ea=(1-0.1)(1+0.1)?230V=227.7V。

35. 如何改变并励、串励、积复励电动机的转向？

答 改变直流电动机转向就是要改变电磁转矩的方向，电磁转矩是电枢电流和气隙磁场相互作用产生的，因此改变电枢电流的方向或改变励磁磁场的方向就可以达到改变电动机转向的目的。

①并励电动机：将电枢绕组的两个接线端对调或将并励绕组的两个接线端对调，但两者不能同时改变；

②串励电动机：方法与并励电动机相同；

③积复励电动机：要保持是积复励，最简单的方法是将电枢绕组的两个接线端对调。 36. 变压器有哪些主要部件，它们的主要作用是什么？

答：（1）铁心：构成变压器的磁路，同时又起着器身的骨架作用。

（2）绕组：构成变压器的电路，它是变压器输入和输出电能的电气回路。

（3）分接开关：变压器为了调压而在高压绕组引出分接头，分接开关用以切换分接头,从而实现

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变压器调压。

（4）油箱和冷却装置：油箱容纳器身，盛变压器油，兼有散热冷却作用。

（5）绝缘套管：变压器绕组引线需借助于绝缘套管与外电路连接，使带电的绕组引线与接地的油箱绝缘。

37. 直流电机的主磁极和电枢铁心都是电机磁路的组成部分，但其冲片材料一个用薄钢板，另一个用

硅钢片，问两个铁心各用什么材料，为什么？

答：主磁极材料用薄钢板；电枢铁心采用硅钢片。电枢铁心相对于磁场是旋转的，产生涡流损耗，所以电枢铁心采用硅钢片减少涡流损耗。而主磁通相对于主磁极是静止不变的，不会产生涡流损耗，所以用薄钢板。

38. 一般的他励直流电动机为什么不能直接起动？有哪些起动方法？采用什么起动方法比较好？ 答：起动时，感应电动势为0，直接起动时起动电流很大。可以采用电枢串电阻起动和降压起动。降压起动的方法比较好。

39. 为什么变压器空载运行时的功率因数很低。

答：变压器空载运行时原边电流就是励磁电流，由有功分量和无功分量组成。由于铁损耗小，有功分量电流小，电流主要为建立磁场的无功分量；因此空载运行时的功率因数很低。 注：也可以根据等效电路图说明。

40. 与直流磁路相比，交流磁路具有哪些特点？举例说明交流磁路的典型应用场合。 解：交流磁路的特点：

（1） 励磁线圈中会产生感应电动势。这是因为交流磁路中的磁通是交变的，根据电磁感应

定律，会在励磁线圈中产生感应电动势。

（2） 如果磁路中存在铁磁物质，会产生磁滞损耗和涡流损耗。这是因为铁磁物质具有磁滞

现象，同时铁磁物质的电阻率较低。磁通密度越大，交变的频率越高，则磁滞损耗和涡流损耗越大。

（3） 磁饱和现象会导致电流、磁通和电动势波形的畸变。

典型应用场合：变压器；直流电机电枢；交流电机定子等（举1个即可）。 41. 直流电动机是否都能够空载运行？为什么？

答：不是。串励直流电动机不可以空载运行，否则飞车。

42. 一般的他励直流电动机有哪些调速方法？什么方法的调速性能比较好？ 答：调速方法：电枢串电阻、降压调速、弱磁调速。

降压调速性能比较好，调速范围宽、静差率低。

一台直流串励电动机，端电压为U，负载转矩不变，当增大电阻R时，问电枢电流如何变化？为什

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么？

解：刚一增大电阻R时，电枢电流减小，电磁转矩减少，因此电机转速下降。随着电机转速的

下降，感应电动势减少，电枢电流又开始增大。当电机转速最后稳定下来以后，电枢电流又回到原来的数值。因为负载转矩不变，所以电枢电流必须保持不变。

43. 把一台他励直流发电机的转速提高20%，这时空载电压会提高多少？若是并励发电机，其电压升

高的比例是大于20%还是小于20%？

解：（1）直流发电机的空载电压等于或近似等于感应电动势，而在励磁电流不变的情况下，感应

电动势与转速成正比，所以这时空载电压会提高20%；

（2）至于并励发电机，由于励磁电压也提高了，导致励磁电流上升，因此其电压升高的比例大于20%。

44. 异步电动机的转子有哪两种类型？各有什么特点？

解：一种为绕线型转子。转子上有与定子绕组相似的三相绕组，接成Y接，三根引出 线通过集电环和电刷引出，以备接电阻或直接短路。

另一种为鼠笼转子。转子绕组为笼形，导条嵌于槽内，两端各有一个端环将导条短路。 45. 三相异步电动机正常运行时，内部有哪些损耗？这些损耗中哪些可以忽略？当电动机从空载到额

定负载运行时，这些损耗中有哪些基本不变？哪些是随负载变化的？ 解：一般的异步电动机运行时，内部损耗有： （1）定子绕组铜损耗； （2）转子绕组铜损耗； （3）定子铁心铁损耗； （4）转子铁心铁损耗； （5）机械损耗； （6）附加损耗。

以上损耗中，转子铁心铁损耗可以忽略。当电动机从空载到负载运行时，定子铁心铁损耗和

机械损耗基本不变；定子绕组铜损耗、转子绕组铜损耗和附加损耗随负载大小而变化。

46. 一台三相异步电动机，星型接法，电压380V，频率50Hz；现在把它改为三角形接

法后接在220V、50Hz的电源上运行，问电机的额定功率、额定转速等运行数据是否会发生变化？

解：额定功率、额定转速等保持不变。

改接前后电机的相电压都是220V，因此电机的主磁通不变；又，改接前后电机

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的通电频率都是50Hz，因此主磁通的旋转速度不变。由于这两个因素，电机的 额定功率、额定转速保持不变。

47. 三相异步电动机的工作特性有哪些？用什么方法求取？ 解：（1）转速特性：n?f(P2) （2）转矩特性：T?f(P2) （3）定子电流特性：I1?f(P2) （4）功率因数特性：cos?1?f(P2) （5）效率特性：η?f(P2)

可以用直接负载法（实验）求取。在已知电机的参数和给定机械损耗和附加损耗的基础上也可以用等效电路计算。

48. 变压器的铁心中如果有空气隙，对变压器有什么影响。

答：铁心中如果有空气隙，则磁路的磁阻变大；建立同样的磁场，需要更大的激磁电流；功率因数降低。

49. 试述同步电机的主要励磁方式

解：同步电机的主要励磁方式：

（1）直流励磁机励磁

其组成为：直流副励磁机+直流主励磁机+主发电机

其特点为：需要的电刷、换向器或集电环的组数较多，现多用于中、小容量的发电机。

（2）静止整流器励磁

其组成为：交流副励磁机+交流主励磁机+主发电机

其特点为：仍然需要一定数目的电刷和集电环，现应用范围较广。 （3）旋转整流器励磁

其组成为：交流副励磁机+交流主励磁机（转枢式）+主发电机 其特点为：不需要电刷和集电环，是一种比较新颖的励磁方式。 （4）自励

其组成为：没有励磁机，主发电机发出的电的一部分经整流后给自己励磁。 其特点为：结构简单，常用于小型同步发电机系统。 五、计算题

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1. 一台并励直流发电机，PN=6kW，UN＝230V，n=1450r/m，电枢回路电阻Ra=0.921Ω，励磁回

路电阻Rf=177Ω，额定负载时的附加损耗PΔ=60W，铁耗PFe=145.5W，机械损耗

PΩ=168.4W，求额定负载下的输入功率、电磁功率、电磁转矩及效率。

解：额定负载时 IN=PN6000==26.09A UN230UN230=26.09+=27.39A Rf177IaN=IN+IfN=IN+EaN=UN+IaNRa=230+27.39?0.921=255.23V

所以 PM=EaNIaN=255.23?27.39=6990.75W

TN=PM6990.75?60==46.04N.m ΩN2π×1450P1N=PM+pΩ+pΔ+pFe =6990.75+168.4+60+145.5 =7364.65W ηN=PN=6000=81.5%

P1N7364.652. 一台PN?28kW,UN?380V,nN?950r/min, △接线的三相异步电动机，额定运行时，

pCu2?1.53 kW，试计算额定运行时的总机械功率和电磁转矩。

解：由nN?950 r/min，可推知n1?1000 r/min

额定砖差率 sN=n1-nN1000-950==0.05 n11000

pCu2s=N PΩ1-sN总机械功率 PΩ=(1-sN)pCu2(1-0.05)?1.53==29.07（kW）

sN0.05PΩ29.07?103电磁转矩 T===292.36(N.m)

950ΩN2π60

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3. 一台三相绕线式异步电动机，额定转速nN=1440r/min，f1?50Hz，额定功率PN=10kW，

转子铜耗pCu2=425W，试求： （1）额定转差率sN； （2）转子感应电势频率f2； （3）电磁功率PM； （4）空载转矩T0。

解：（1）由nN?1440r/min，可知同步转速n1=1500r/min

额定转差率：sN?n1?nN1500-1440==0.04 n11500（2）转子感应电势的频率：f2?sN?f1?0.04?50?2Hz （3）电磁功率：PM?PCu2425?=10625W sN0.04（4）空载损耗：p0?pm?p??pM?pCu2?pN?10625-425-10000=200W

转子的机械角速度：?N?2πnN2??1440??150.7rad/s 6060空载转矩：T0?p0?N?pm?p??N?200?1.33N?m 150.74. 一台三相异步电动机2p?4，f?50Hz，PN?13KW，UN?380V，△联接，

试计算该电机额IN?14.7A，pcu1?630W,pcu2?363W，pm?150W，pFe?346W，p??65W，定负载时的以下数据：转速nN；总机械功率P?；电磁功率PM负载转矩T2N。 解：同步转速n1=60f160?50??1500r/min p2 总机械功率P??PN?pm?p??13?0.15?0.065?13.215KW 电磁功率PM?P??pCu2?13.215?0.363?13.578KW

额定转差率sN?pCu2PM?0.36313.578?0.026734

25

额定转速nN??1?sN?n1??1?0.026734??1500?1459.9r/min 负载转矩T2N?PN?N?PN60?13000=?85.077N?m 2πnN2?3.14?1459.9605. 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）。欲在总负载制动转矩不变的情况下把转速降到350r/min，问需串入多大的电阻（假设磁路不饱和）？

解：串励电动机励磁电流等于电枢电流，依题意磁路不饱和，磁通与励磁电流成正比，

因此有

T=CTΦIa=CTKIfIa=CTKIa2

式中，K——比例常数

22串电阻调速前后，因总制动转矩不变，即电磁转矩保持不变，因此CTKIa， =CTKIaN故电枢电流保持不变

Ia=IaN=IN=78.5A

调速前的电动势为

EaN=UN-IaNRa=UN-INRa =220-78.5?0.26=199.59V需串入的电阻为

Rj?UN?E?Ra Ia ???220?119.4??0.26???1.02?

78.5??6. 一台并励直流电动机，PN＝100kw，UN＝220V，n＝550r/m在750C时电枢回路电阻ra＝0.022欧，

励磁回路电阻Rf＝27.5欧，2Δus＝2V，额定负载时的效率为88％，试求电机空载时的电流。 解：IN=PN=100000=516.53A

ηNUN0.88?220IaN=IN-UN=508.53A RfEaN=UN-IaNRa-2Δus=220-508.53?0.022-2=206.8V

26

CeΦ=EaN=206.8=0.376

550nNp0=pMN-PN=EaNIaN-PN=5.164kW

Ia0=T0=T0=P0

CTΦCTΦΩCTΦ ＝

60P060?5164==24.97A

2πn?9.55?CTΦ2π?550?9.55?0.376UN?24.97?8?32.97A

I0?Ia0?If?24.97?Rf7. 一台三相鼠笼式异步电动机，PN?28kW，UN?380V，Δ接法，IN?58A，额定功率因数

为0.88，nN?1455r/min，启动电流倍数KI?IstIN=6，启动转矩倍数KT? TstTN =1.1，过载倍数?? TmaxTN=2.3。供电变压器要求启动电流不超过150A。负载转矩为73.5N?m，要求起动转矩比负载转矩大10%以上。试确定该电动机是否可以采用Y?Δ起动。 解：启动电流为：IstY?电动机额定转矩：

111IstΔ?Ist??6?58?116A?150A，满足要求 333TN?PN?N?PN60?28000=?183.86N?m 2πnN2?3.14?145560正常启动要求起动转矩不小于1.1TL?1.1?73.5?80.85N?m

启动转矩为：TstY?TstΔ?Tst??1.1TN??1.1?183.86?67.415N?m?80.85N?m

不满足要求，所以，不能采用Y-?起动。

8. 一台并励直流电动机的额定数据如下：PN?17kW, UN?220V,nN?3000r/m,IN?88.9A,电枢回路电阻Ra?0.0896Ω, 励磁回路电阻Rf?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； （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（Ia?0）时的转速；

27

13131313

（5）当电枢回路串入电阻R＝0.15欧时，在额定转矩时的转速。 解: （1）TN=PN17000?60==54.14N?m ΩN2π?3000UN220==1.2121Ω Rf181.5 （2）IfN= IaN=IN-IfN=88.9-1.2121=87.688A

EaN=UN-IaNRa=220-87.688?0.0896=212.14V

PM?EaNIaN?212.14?87.688?18602W=18.602kW

T=PM18602?6018602?60???59.242N?m ΩN2π?nN2π?3000（3）T0?T?TN?59.242?54.14?5.102N?m

P0=T0ΩN=5.102?2π?3000=1602W=1.602kW

60P1N=PM+pa+pf

22 ?PM?IaNRa?IfRf

＝18602+87.6882×0.0896+1.21212×181.5 ＝19558 W=19.558 kW

?N=PN17000?=86.921% P195581NUNUn220?3000?NN??3111.2r/m

Ce?NEaN212.14（4）n0?（5）因为调速前后T不变，所以Ia不变

??UN?Ia( Ea?)R?220?87.68?8NRan??nN3000???Ea?198.99?2814r/m

EaN212.14 (0.0?896?0.15)198.99V9. 一台并励直流发电机，电枢电阻Ra=0.0243Ω，UN=115V，PN=35kW，nN=1450r/min，

一对电刷压降2ΔUb=2V，励磁电阻Rf=20.1Ω。求额定负载时的电磁功率。

28

PN35?103解：额定电流IN===304.35A

UN115额定励磁电流IfN=UN115==5.7214A Rf20.1额定电枢电流IaN=IN+IfN=304.35+5.7214=310.07A 额定电枢电动势

EaN=UN+IaNRa+2ΔUb =115+310.07?0.0243+2=124.54V

电磁功率PM=EaNIaN=124.54?310.07=38616=38.616kW

10. 一台直流串励电动机，额定负载运行，UN＝220V，n＝900r/m，IN＝78.5A，电枢回路电阻Ra=0.26Ω，

欲在负载转矩不变条件下，把转速降到700r/m，需串入多大的电阻？ 解：由于串励且T不变，则Ia前后不变，Φ不变。

?=IN=78.5A 所以IaEaN=UN-INRa=220-78.5?0.26=199.59V

CeΦN=

EaN=199.59=0.22177900nN

?=CeΦNn?=UN-Ia?(Ra+Rj)，接入电阻 所以EaRj=220-0.22177?700UN-CeΦNn?-Ra=-0.26=0.56498Ω ?Ia78.5?，励磁回11. 一台并励发电机，PN＝6kW，UN＝230V，n＝1450r/m，电枢回路电阻Ra75??0.921.5W，机械损耗路电阻Rf?177?，额定负载时的附加损耗P??60W，铁耗PFe?145.4W，求额定负载下的输入功率、电磁功率、电磁转矩及效率。 P??168解：发电机 IN?PN?6000?26.09A

230UNIaN230?IN?UN?26.09??27.39 A

177RfEaN?UN?IaNRa?230?27.39?0.921?255.23V

29

所以 PeN?EaNIaN?255.23?27.39?6990.75W

TeN?.75?60PeN?6990?46.04N·m

2??1450?NP1N?PeN?P??P??PFe

?6990.7?516?8.4?601

?7364.656000?81.5% ?N?PN?P1N7364.65V，额定转速12. 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?220nN?1500(r/m)，额定效率?N?88.5%，试求该电机的额定电流。

解：对于直流电动机，

PN?UN?IN??N

故该电机的额定电流

IN?PN?75000?385(A)

UN??N220?88.5. 一直流发电机数据2p＝6，总导体数N＝780，并联支路数2a＝6，运行角速度ω=40π×rad/s，

每极磁通为0.0392Wb。试计算： 1) 发电机感应电势；

2) 速度为900r/min，磁通不变时发电机的感应电势； 3) 磁通为0.0435Wb，n＝900r/min时电机的感应电势；

4) 若每一线圈电流的允许值为50A，在第3）问情况下运行时，发电机的电磁功率。 解：（1）发电机的电势常数

Ce=PN3?780==13 60a60?36060?40????13?0.0392 2?2? 则发电机的感应电势

E?Ce??n?Ce?＝611.52V

（2）转速为900r/min时，感应电势

E1?Ce??n??13?0.0392?900

30

?458.64V （3）磁通为0.0435Wb，转速为900 r/min时，感应电势

''E2?Ce??n?13?0.0435?900?508.95V

（4）若每线圈流过50安电流，则总电枢电流

Ia?6?50?300A

在（3）的情况下运行时的电磁功率

Pe?E2Ia?508.95?300?1.5269?10W

14. 一台四极、82kW、230V、970r/min的并励直流发电机，在75℃时电枢回路电阻Ra?0.0259?，

并励绕组每极有78.5匝，四极串励绕组总电阻Rf?22.8?，额定负载时，并励回路串入3.5Ω的调节电阻，电刷压降为2V，基本铁耗及机械损耗pFe?p??2.3kW，附加损耗p??0.005PN，试求额定负载时发电机的输入功率，电磁功率，电磁转矩和效率。 解：电机的额定电流

5IN＝

PN?82000?356.5A

230UN励磁绕组中通过的电流

If?电枢电流Ia为

230UN??8.75A

Rj?Rf3.5?22.8Ia＝IN+If＝356.5+8.75＝365.25 A

电机中电枢绕组感应电势

E?UN?IaRa?2

?230?365.25?0.0259?2 所

?241.46V以在额定负载时，发电机的输入功率

P1?Pe?pFe?p??p?

?241.46?365.25?0.001?2.3?0.005?82

?90.89kW31

电机的电磁功率

Pe?EIa?241.46?365.25?10?3?88.19kW

电机的电磁转矩

88.19?103Pe??866N?m Te?2??970?60发电机的效率

82??PN??90.3%

P190.89?接法。额定负载时，15. 三相异步电动机，UN=380V，PN?7.5KW，cos?1N?0.824，sN?0.04，pCu1?474W，pFe?231W，pm?42.5W，pΔ?40W。计算

额定负载时的以下数据：电磁功率PM；转子铜耗pCu2；效率η。 解： P??PN?pm?pΔ?7500?42.5?40?7582.5W=7.5825kW PM=P?7582.5 84kW==7898.4W=7.891-sN1-0.04pCu2=sNPM=0.04?7898.4=315.94W

P1=PM+pCu1+pFe=7898.4+474?231?8603.4W

P2PN7.5?103η????87.175%

PP8603.411IN?P8603.41??15.864A

3UNcosφ1N3?380?0.824IN3?15.864?9.1594A

1.732I1p?16. 并励直流电动机PN=96kW, UN=440V, IN=255A, IfN=5A，nN=500r/min，已知电枢电阻

Ra=0.078Ω，求额定运行时的输出转矩和电磁转矩。

解：额定输出转矩 TN?9550PN96?9550??1833.6(Nm) nN50032

额定电流输出 IaN?IN?IfN?255?5?250(A) 电枢电动势 Ea?UN?IaNRa?440?250?0.078?420.5(V) 有Ea?Ce?Nn得 Ce?N?Ea420.5??0.841 n500 CT?N?9.55?Ce?N?9.55?0.841?8.03 电磁转矩 T?CT?NIaN?8.03?250?2007.5(Nm) 或电磁功率 PM=EaIaN=420.5?250=105125(W) 电磁转矩 T?PM105125??2007.8(Nm)

500?N2?60p?425W，铁耗pFe?210W，转差率1?8.6KW，定子铜耗Cu117. 三相异步电动机，输入功率PS?0.034，试求：

（1）电磁功率； （2）转子铜耗； （3）机械功率。

Pem?P1?pcu1?pFe?8600?425?210?7965W pcu2?SN?pem?0.034?7965?270.81W Pm?Pem?pcu2?7965?270.81?7694.19W

18. 一台他励直流电动机，已知：PUN=110V，ηN=79%，Ra=0.57Ω， N=1.75KW，试求： nN=1450r/min，（1）自然特性方程表达式，并计算理想空载点和额定运行点的转速和电枢电流； （2）50%负载时的转速；

（3）转速为1500r/min时的电枢电流值。 解答：IN?PNUN?N?1750?20.14　（A）

110?0.79Ce?N?

UN?INRa110?20.14?0.57??0.06794

nN145033

（1）n?UNR1100.57?aIa???Ia?1619?8.39Ia Ce?NCe?N0.067940.06794 理想空载点：n0?1619r/min，Ia?0（A）额定运行点：nN?1450r/min，Ia?（2）50%负载时的转速：

1619?1450?20.14（A）

8.39n?1619?8.39Ia?1619?8.39?（3）转速为1500r/min时的电枢电流值

20.14?1619?84.5?1534.5r/min 2Ia?1619?1500?14.18（A）

8.391. 一台三相感应电动机，PN?7.5W，额定电压UN?380V，定子?接法，频率为50Hz。额定

负载运行时，定子铜耗为474W，铁耗为231W，机械损耗45W，附加损耗37.5W，已知

nN?960r/min，cos?N?0.824，试计算转子电流频率、转子铜耗、定子电流和电机效率。

解 转差率 s?n1?n1000?960??0.04 n11000转子电流频率 f2?sf1?0.04?50Hz?2Hz

全机械功率 P??P2?(p??pad)?(7500?45?37.5)W?7583W 电磁功率 Pem?P?7583?W?7898W 1?s1?0.04转子铜耗 pCu2?sPem?0.04?7898W?316W

定子输入功率 P)W?8603W 1?Pem?pCu1?pFe?(7898?474?231定子线电流 I1?P13UNcos?1?8603.43?380?0.824A?15.86A

电动机效率 ??P27500??87.17% P1860319. 一台三相四极50Hz感应电动机，PN=75kW，nN=1450r/min，UN=380V，IN=160A，

定子Y接法。已知额定运行时，输出转矩为电磁转矩的90%，pCu1=pCu2，pFe=2.1kW。试计算额定运行时的电磁功率、输入功率和功率因数。

34

解： 转差率 s?1500?1450?0.03333 31500P2PN75?103?60输出转矩 T2====494.18N?m

ΩΩN2π?1450电磁功率 PM=TΩ1=T2494.22π?1500Ω1=?=86.207kW 0.90.960转子铜耗 pCu2=sPM=0.033333?86207W=2873.5W 定子铜耗 pCu1=pCu2=2873.5W

输入功率 P1=(pCu1+pFe)+PM=(2873.5+2100+86207)W=91.181kW 功率因数 cosφ1=P13UNIN=911813?380?160=0.86585

20. 一台三相鼠笼式异步电动机，已知：TN=260N?m，IN=75A，ηN=84.5% ，UN=380V，

?接法，f1=50Hz，IstIN=7， TstTN =1.2。试求：

(1)当负载转矩为280N?m时，在U?UN和U?? 0.9UN两种情况下电动机能否直接起动； (2)采用Y-Δ起动，求起动电流及起动转矩；

(3)当负载转矩为额定转矩的50%时和30%时，利用Y-Δ起动，电动机能否起动？ 解: 当?1? U?UN时

Tst?1.2TN?1.2 ?260?312 N?m ?280 N?m可以起动

当U?? 0.9UN时

Tst??0.92Tst?0.92?312?252.72 N?m?280 N?m不能起动

(2) IstY=1111IstΔ=Ist??7?IN= ?7?75=175 A 3333Tst?=Tst= 1.2?TN= 312 N?m

11TstY=Tst?=?312= 104 N?m

33(3) T= 50%TN= 0.5?260 = 130N?m>104N?m电动机不能起动

T?=30%TN= 0.3?260 = 78 N?m < 104 N?m电动机能起动

21. 三相绕线式感应电动机，转子开路时，在定子上加额定电压，从转子滑环上测得电压为100V，

35

转子绕组Y接法，每相电阻R2?0.6?，每相漏抗X2??3.2?，当n?1450r/min时，求转子电流的大小和频率、全机械功率。 解 转差率 s?n1?n1500?1450??0.033 n11500100V?57.74V 3开路时，转子相电势 E2?当n?1450r/min时，转子电流频率为 f2?sf1?0.033?50Hz?1.67Hz 转子电流 I2?E2?sE2E2??

RR2?jX2?sR2?jsX2?2?jX2?s ?57.33A?3.11??9.33?A

0.6?j3.20.0332全机械功率 P??3I2R21?s1?0.033?3?3.112?0.6?W?510W s0.03322. 一台直流并励电动机UN?220V，IaN?75A，nN?1000r/min，电枢绕组电阻ra?0.157?，

励磁回路电阻Rf?91?，一对电刷压降2ΔUb=2V，额定负载时的铁耗pFe?600W，机械损耗pm?198W，附加损耗p??145W，试求额定负载时的：电枢电势EaN；励磁电流IfN；电磁功率PM。

解：电动机额定负载时各数据计算如下：

电枢电势EaN?UN?IaNra?2?Ub?220?75?0.157?2?206.23V 励磁电流IfN?UN220??2.4176A Rf91 电磁功率PM?EaNIaN?206.23?75?15467W?15.467KW

2. 一台异步电动机，额定电压380伏，频率50赫兹，额定功率10千瓦，额定转速1460转/分，定

子绕组为三角形连接。额定负载时，功率因数为0.85，定子铜耗为474瓦，铁耗231瓦，机械损耗42.5瓦，附加损耗40瓦。计算额定负载时的以下数据：总机械功率；电磁功率；效率；电磁转矩；定子相电流。

解：Pmec?P2?pm?p??10000?42.5?40?10082.5(W)

36

sN?n1?n1500?1460??0.027 n11500Pmec10082.5??10362.3(W)

1?sN1?0.027P2 ?90.4%P1Pem?P1?PM?(pCu1?pFe)?10362.3?474?231?11067.3(W) ??Pem10362.3?9.55??65.97(Nm) n01500Tem?9550I1?P13U1cos?N?11067.33?380?0.85?19.78(A) I1??I1?11.42A( ) 323. 一台三相六极绕线式异步电动机，PN?100kW，nN=980r/min，pm+p?=1kW，

f1=50Hz，UN=380V，△接。试求：f2，sN，T2N，TN，pCu2

解：n1?60f160?50??1000r/min p3

sN?n1?nN1000?900??0.02 n11000f2?sf1?0.02?50?1Hz

T2N?9550P2N100?9550?974.5N?m nN980P??PN?pm?p??100?1?101kW

PM?Pm101101?2.06kW ?；pCu2?sPM?0.021?0.021?s1?0.02TN?9550P?101?9550?984(N?m) nN98024. 一台并励直流电动机，额定数据为：PN?17kW，UN?230V，nN?1500r/min，电枢回路

Ra?0.156W，励磁回路Rf?73.3?，请确定输入功率为20kW时各绕组的铜损耗和电磁功率。解：IN=PN20000==86.96A UN23037

If?UN230??3.14(A) Rf73.3Ia?IN?If?86.96?3.14?83.82(A)

2pCua?IaRa?83.822?0.156?1096W

2pCuf?I2W fRf?3.14?73.3?723Ea?UN?IaRa?230?83.82?0.156?216.9(V) PM?EaIa?216.9?83.82?18182W

25. 有一台并励直流电动机，其数据如下：PN?2.6kW，UN?110V，IN=28A（线路电流），

nN?1470r/min，电枢回路电阻Ra?0.15?，励磁回路电阻Rf?138W。额定负载下，在电

枢回路中串入0.5?的电阻，若不计电枢反应的影响，试计算：

?、电枢电流Ia?和电磁转矩T?； （1） 接入电阻瞬间的感应电动势Ea（2） 若负载转矩不变，求稳态时的电动机的转速n??。 解：（1）额定负载时，电枢电流为

IaN=IN-IfN?IN?UN110=28-=27.2A

Rf138

接入电枢电阻瞬间，由于存在惯性，电动机的转速来不及变化，故感应电动势不变，即

??UN?IaNRa?Ea2?Ub?(110?27.2?0.1?5电枢电流为

2)?V 103.9V??Ia??2?Ub110?103.9?2UN?Ea?A?6.308A

Ra?Rc0.15?0.5电磁转矩为T???Ia?103.9?6.308PMEa??N?m=4.258N?m

2πn?N?NN60因为负载转矩不变，故调速前后电磁转矩不变。由T?CT??a可知，调速前后电枢电流的稳态值不变。从Ea?Ce?n可知

??n??Ea ?nNEaN所以调速后电动机的稳态转速为

38

n???nNUN?IaN(Ra?Rc)?2?Ub110?27.2?0.65?2?1470?r/min?1278r/min

EaN103.9cos??0.88，p?226. 一台三相式异步电动机，PN?7.0kW，△接法，f?50Hz，UN?380V，

且,pCu2=450W，pFe?300W，pm+p??90W。试计算额定运行时的以下数据：（1）同步转速n1；（2）转差率sN；（3）转子转速nN；（4）输出转矩T2N；（5）电磁功率PM；（6）输入功率P（7）效率ηN；（8）定子电流I1N(线电流)。 1；解：（1）同步转速n1?60f160?50??1500r/min p2（2）转差率sN?pCu20.45??0.059682 PM7.54（3）转子转速nN?(1?sN)n1?(1?0.059682)?1500?1410.5r/min （4）输出转矩T2N?PN?N?PN60?7000=?47.415N?m 2πnN2?3.14?1410.560（5）电磁功率PM=PN+pm+p?+pCu2=(7+0.09+0.45)kW=7.54kW （6）输入功率P1=PM+pCu1+pFe=(7.54+0.45+0.3)kW=8.29kW （7）效率ηN=PN7?100%=?100%=84.439% P8.291（8）定子电流I1N=PN3UNcos?NηN=P8.291==14.917A

3UNcos?N3?380?0.8443927. 一台三相式异步电动机，PN?2kW，2p?4，f?50Hz， nN?1455转/分，UN?380V，

定子绕组Y接，额定功率因数cos?N?0.85，?N?0.82，额定电磁转矩15N?m。试求：电磁功率PM，转子铜耗pCu2。 解：T?PmPM? ??12??1500?2356kW

60PM?T?1?15?n1?

60f160?50??1500转/分 p239

sN?n1?nN1500?1455??0.03 n11500pCu2?sNPM?0.03?2356?71W

28. 仍采用例2.4变压器的参数，当高压侧加额定电压，低压侧负载电流为953.5A，负载功率因数

，求电压变化率，低压侧电压，效率。 cos?2?0.9（滞后）解：负载系数

??I2953.5??0.867 I2N20000/3?10.5负载功率因数 co?s2?0.9，sin?2?0.435

**由例2.4 Rk?0.105 ?0.0052，Xk**?U%??(Rkcos?2?Xksin?2)?100%

?0.867?(0.0052?0.9?0.105?0.435)?100%?0.044

低压侧线电压 U2L?(1??U％)?U2N?（1?0.044)?10500?10038V

P0??2PkN??(1?)?100%

?SNcos?2?P0??2PkN23.7?0.8672?104?(1?)?100%

0.867?20000?0.9?23.7?0.8672?104?99.4). 他励直流电动机，额定数据为：PN=96kW，UN=440V，IN=250A，nN=500r/min，Ra=0.078?，请

确定额定输出转矩和额定电磁转矩。 解：TN?9550PN96?9550??1833.6(Nm) nN500EaN?UN?INRa?440?250?0.078?420.5(V) Tem?9.55EaNIN420.5?250?9.55??2007.9(Nm) nN50030. 一台直流电动机，额定数据为：PN=100kW，UN=440V，IN=255A，nN=600r/min，Ra=0.07?，励

磁绕组有独立电源，确定额定输出转矩和额定电磁转矩。 解：TN?9550

PN100?9550??1591.7(Nm) nN60040

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