电机学复习填空简答

磁 路

一、填空：

1. 磁通恒定的磁路称为 ，磁通随时间变化的磁路称为 。

答：直流磁路，交流磁路。

2. 电机和变压器常用的铁心材料为 。

答：软磁材料。

3. 铁磁材料的磁导率 非铁磁材料的磁导率。

答：远大于。

4. 在磁路中与电路中的电动势作用相同的物理量是 。

答：磁动势。

二、选择填空

1. ★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

2. 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

3. 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：线形 B：非线性 C：所有的

答：A

4. ★铁心叠片越厚，其损耗 。

A：越大 B：越小 C：不变

答：A

三、判断

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。

四、简答

（ ）

（ ）

（ ）

（ ）

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什幺原因引起的？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。

nphChfBmVB它与交变频率f成正比，与磁密幅值的α次方成正比。

m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。

2peCe2f2BmV

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。

直流电机

一、填空

1. 直流电机的电枢绕组的元件中的电动势和电流是 。

答：交流的。

2. 直流发电机的电磁转矩是 转矩，直流电动机的电磁转矩是 转矩。

答：制动，驱动。

3. 串励直流电动机在负载较小时，Ia ；当负载增加时，Te ，

Ia ；n随着负载增加下降程度比并励电动机要 。

答：小，增加，增加，严重。

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

4. 并励直流电动机改变转向的方法有 ； 。

答：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。

5. 串励直流电动机在电源反接时，电枢电流方

向 ，磁通方向 ，转速n的方向 。

答：反向，反向，不变。

6. 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 。

答：下降。

7.

电枢磁势的作用。

直流电机若想实现机电能量转换，靠

答：交轴。

8. 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 ；若为电动机，则直轴电枢反应是 。

答：去磁作用，增磁作用。

二、选择填空

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 。

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 。

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

三、简答

1. 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。

pNpN60pNnCT60a60a22a

答：

ECen2. 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

3. 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。

4. 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。

5. 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。

6. 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。

7. 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。

8. 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。

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

nUIaRaCe，U减半，故转速

矩T不变，由于TCTIa，故电枢电流Ia不变。根据小于原来的一半；

n下降，且n（2）U减半，输出功率P2不变，Ia必然上升，否则，由于输入功率P1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；

I（3）f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。多，故n下降；

If减半，则减半，(UIaRa)较Ce减小的

（5）

If222Tn2不变，则不变。由于，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。

9. 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ECEn与磁通成比例减小。由

IaUERa可知，Ia将急剧增加到最大值，当Ia增加的比率

大于磁通下降的比率时，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。

11．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。

异步（感应）电机

一、 填空

1. 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

2. 三相感应电动机，如使起动转矩到达最大，此时sm= ,转子总电阻值约为

。

答 1，22R1+(X1X2)

3. 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

4. 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

5. 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。

答 定子铜耗，定子铁耗，机械损耗，附加损耗

6. 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

7. 增加绕线式异步电动机起动转矩的方法有 、 。

答 转子回路串电阻、转子回路串频敏变阻器

8. 若感应电动机的漏抗增大，则其起动转矩 ，其最大转矩 。

答 减小，减小

9. 深槽和双笼型感应电动机是利用 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

10. 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、 选择

1. 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

2. 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

。

）

3. 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

(1s)R2s4. 三相感应电动机等效电路中的附加电阻 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

5. 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

答 C

6. 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

7. 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

8. 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

9. 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

三、简答

1-sR21. 感应电动机等效电路中的s代表什么含义？ 能否用电感或电容代替﹖为什么？

1-sR2答：（1）s代表与转子所产生的机械功率相对应的等效电阻；

（2）消耗在此电阻中的功率

2m1I21-sR2s将代表实际电机中所产生的全（总）机械功率；

（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。

2. 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。

3. 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？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。

4. 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。

5. 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。

6. 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

pCuI2s零开始增加时，逐渐增加，总损耗增加缓慢，效率上升很快。由于，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。

7. 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。