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2025年电气工程电机正转原理试题及答案

一、选择题（每题 3 分，共 30 分）
1. 直流电动机的电枢电动势的方向与（ ）。
A. 电源电压方向相同 B. 电源电压方向相反 C. 电枢电流方向相同 D. 电枢电流方向相反
答案：D
解析：根据右手定则，直流电动机电枢电动势的方向与电枢电流方向相反。
2. 三相异步电动机的旋转磁场的转速由（ ）决定。
A. 电源电压 B. 电源频率 C. 电机极数 D. 电源频率和电机极数
答案：D
解析：三相异步电动机旋转磁场转速公式为\(n_0 = \frac{60f}{p}\)，其中\(f\)是电源频率，\(p\)是电机极数。
3. 一台三相异步电动机，其铭牌上标明额定电压为 380/220V，其接法应是（ ）。
A. Y/Δ B. Δ/Y C. Y/Y D. Δ/Δ
答案：A
解析：当电源电压为 380V 时采用 Y 接法，当电源电压为 220V 时采用 Δ 接法，所以是 Y/Δ 接法。
4. 直流电动机的调速方法中，能实现无级调速且能量损耗较小的是（ ）。
A. 改变电枢回路电阻调速 B. 改变励磁磁通调速 C. 改变电源电压调速 D. 串级调速
答案：C
解析：改变电源电压调速可实现无级调速，且能量损耗较小。
5. 三相异步电动机在运行时出现一相电源断电，对电动机带来的影响是（ ）。
A. 电动机立即停转 B. 电动机转速降低、温度升高 C. 电动机出现振动及异声 D. 电动机外壳带电
答案：B
解析：一相电源断电后，电动机变成单相运行，转速降低、电流增大，温度升高。
6. 异步电动机的最大转矩与（ ）。
A. 电源电压成正比 B. 电源电压平方成正比 C. 电源频率成正比 D. 电源频率平方成正比
答案：B
解析：异步电动机最大转矩公式\(T_{max} = \frac{1}{2} \frac{m_1pU_1^2}{\omega_1 [R_2^2 + (X_20)^2]}\)，与电源电压平方成正比。
7. 一台四极三相异步电动机，电源频率\(f = 50Hz\)，当转差率\(s = 0.02\)时，其转速为（ ）。
A. 1470r/min B. 1500r/min C. 2940r/min D. 3000r/min
答案：A
解析：先求出同步转速\(n_0 = \frac{60f}{p} = \frac{60×50}{2} = 1500r/min\)，再根据\(n = n_0(1 - s)\)，可得\(n = 1500×(1 - 0.02) = 1470r/min\)。
8. 直流电动机的额定功率是指（ ）。
A. 输入的电功率 B. 输出的电功率 C. 输入的机械功率 D. 输出的机械功率
答案：D
解析：直流电动机额定功率是指输出的机械功率。
9. 三相异步电动机的定子绕组采用 Y 接法时，线电压与相电压的关系是（ ）。
A. \(U_{线}=U_{相}\) B. \(U_{线}=\sqrt{3}U_{相}\) C. \(U_{线}=3U_{相}\) D. \(U_{线}=2U_{相}\)
答案：B
解析：Y 接法时线电压是相电压的\(\sqrt{3}\)倍。
10. 同步电动机的同步转速与（ ）有关。
A. 电源电压 B. 电源频率 C. 电机极数 D. 电源频率和电机极数
答案：D
解析：同步转速公式\(n_0 = \frac{60f}{p}\)，与电源频率和电机极数有关。

二、填空题（每题 2 分，共 20 分）
1. 直流电动机的调速方法有改变电枢回路电阻调速、改变（ ）调速和改变电源电压调速。
答案：励磁磁通
解析：这是直流电动机常见的三种调速方法。
2. 三相异步电动机的转子绕组可分为（ ）和绕线型两种。
答案：笼型
解析：这是三相异步电动机转子绕组的两种基本类型。
3. 一台三相异步电动机，其额定转速\(n_N = 970r/min\)，该电机的极数为（ ）极。
答案：6
解析：根据同步转速公式估算极数，同步转速略大于额定转速，\(n_0 = \frac{60f}{p}\)，\(f = 50Hz\)，\(n_0\approx1000r/min\)，可得\(p = 3\)，极数为 6 极。
4. 直流电动机的电枢绕组是（ ）电路的一部分。
答案：主
解析：电枢绕组是直流电动机主电路的重要组成部分。
5. 三相异步电动机的旋转磁场是由（ ）电流产生的。
答案：三相定子
解析：三相定子电流产生旋转磁场。
6. 异步电动机的转差率\(s\)的计算公式为\(s=\frac{n_0 - n}{n_0}\)，其中\(n_0\)是（ ），\(n\)是转子转速。
答案：同步转速
解析：这是转差率公式中各参数的含义。
7. 同步电动机的功率因数可以通过调节（ ）来改变。
答案：励磁电流
解析：调节励磁电流可改变同步电动机功率因数。
8. 直流电动机的电磁转矩的方向与电枢旋转方向（ ）。
答案：相同
解析：电磁转矩驱动电枢旋转。
9. 三相异步电动机的定子铁心一般用（ ）叠成。
答案：硅钢片
解析：硅钢片可减少铁心损耗。
10. 一台额定功率为 10kW 的三相异步电动机，效率为 0.85，则其输入功率为（ ）kW。
答案：11.76
解析：根据效率公式\(\eta = \frac{P_2}{P_1}\)，可得\(P_1 = \frac{P_2}{\eta} = \frac{10}{0.85}\approx11.76kW\)。

三、简答题（每题 10 分，共 30 分）
1. 简述直流电动机的工作原理。
答案：直流电动机是根据通电导体在磁场中受力的原理工作的。当直流电动机的电枢绕组中通入直流电流时，电枢绕组导体在磁场中受到电磁力的作用，其方向由左手定则确定。这些电磁力形成电磁转矩，驱动电枢旋转，从而实现电能到机械能的转换。
解析：首先阐述原理依据，然后说明电枢绕组电流与磁场相互作用产生电磁力，进而形成转矩使电枢旋转及能量转换。
2. 三相异步电动机的旋转磁场是如何产生的？
答案：三相异步电动机的定子绕组是三相对称绕组，当三相对称电流通入定子绕组时，会在空间产生一个旋转磁场。由于三相电流的相位互差 120°，它们产生的磁场在时间和空间上也是对称的，随着电流的交变，合成磁场就会在空间不断旋转。
解析：强调定子绕组对称及三相电流相位关系，说明由此产生的磁场在时空上的对称性导致旋转磁场的产生。
3. 说明异步电动机的调速方法有哪些，并简述其特点。
答案：异步电动机的调速方法主要有以下几种：
- 改变极对数调速：这种调速方法是有级调速，调速平滑性差，但调速时机械特性较硬，稳定性好，适用于恒转矩负载。
- 改变转差率调速：包括改变电枢回路电阻调速（只适用于绕线型异步电动机，调速范围小，能耗大）、串级调速（效率较高，调速范围较大）、变频调速（调速范围宽，效率高，能实现无级调速，是目前应用最广泛的调速方法）。
解析：分别阐述每种调速方法的特点，如改变极对数调速的有级性、改变电枢回路电阻调速的局限性、串级调速和变频调速的优势等。

四、计算题（每题 10 分，共 20 分）
1. 一台三相异步电动机，额定功率\(P_N = 7.5kW\)，额定电压\(U_N = 380V\)，额定转速\(n_N = 144