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2025年电机特性分析练习试题及答案

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. 电枢电流方向相同
B. 电枢电流方向相反
C. 主磁极磁通方向相同
D. 主磁极磁通方向相反
答案：B
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. 一台他励直流电动机拖动恒转矩负载运行时，若减小电枢电压，则电枢电流（ ）。
A. 增大
B. 减小
C. 不变
D. 先增大后减小
答案：C
解析：他励直流电动机拖动恒转矩负载时，电枢电流$I_a=\frac{T}{K_T\varPhi}$，减小电枢电压，磁通不变，转矩不变，所以电枢电流不变。

3. 三相异步电动机的旋转磁场的转速由（ ）决定。
A. 电源频率
B. 磁极对数
C. 电源频率和磁极对数
D. 转差率
答案：C
解析：旋转磁场转速$n_0=\frac{60f}{p}$，由电源频率$f$和磁极对数$p$决定。

4. 三相异步电动机在额定负载运行时，其转差率$s$一般在（ ）范围内。
A. 0.01～0.06
B. 0.1～0.6
C. 1～6
D. 10～60
答案：A
解析：额定负载运行时，三相异步电动机转差率一般在0.01～0.06之间。

5. 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：380/220V表示电源电压为380V时采用Y形接法，电源电压为220V时采用Δ形接法。

6. 变压器的变比$k$等于（ ）。
A. 一次、二次侧感应电动势之比
B. 一次、二次侧电压之比
C. 一次、二次侧电流之比
D. 以上都是
答案：D
解析：变压器变比$k=\frac{E_1}{E_2}=\frac{U_1}{U_2}=\frac{I_2}{I_1}$。

7. 变压器的铁损耗与（ ）有关。
A. 负载大小
B. 负载性质
C. 电源电压
D. 频率
答案：CD
解析：铁损耗包括磁滞损耗和涡流损耗，与电源电压和频率有关。

8. 异步电动机的最大转矩与（ ）有关。
A. 电源电压
B. 转子电阻
C. 定子电阻
D. 气隙磁通
答案：ABD
解析：最大转矩$T_{max}=\frac{1}{2}m\frac{pU_1^2}{\omega_1[R_2^2+(X_1+X_2)^2]^{1/2}}$，与电源电压、转子电阻和气隙磁通有关。

9. 直流电动机的调速方法中，能实现无级调速的是（ ）。
A. 改变电枢回路电阻调速
B. 改变励磁电流调速
C. 改变电枢电压调速
D. 以上都不能
答案：C
解析：改变电枢电压调速可以实现无级调速。

10. 变压器的效率最高时，其运行状态是（ ）。
A. 满载
B. 半载
C. 轻载
D. 不确定
答案：B
解析：变压器效率$\eta=\frac{P_2}{P_1}=\frac{P_2}{P_2+P_0+P_{Cu}}$，当可变损耗等于不变损耗时效率最高，此时一般为半载左右。

二、填空题（每题3分，共15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（ ）调速。
答案：励磁电流；电枢电压
解析：这是直流电动机常见的三种调速方法。

2. 三相异步电动机的调速方法有改变极对数调速、改变（ ）调速和改变（ ）调速。
答案：转差率；电源频率
解析：三相异步电动机可通过这三种方式调速。

3. 变压器的损耗包括（ ）和（ ）。
答案：铁损耗；铜损耗
解析：这是变压器运行时的两种主要损耗。

4. 异步电动机的启动方法有直接启动和（ ）启动。
答案：降压
解析：降压启动可减小启动电流。

5. 直流电动机的制动方法有能耗制动、（ ）制动和（ ）制动。
答案：反接；回馈
解析：这是直流电动机常用的制动方式。

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制成的。当直流电动机的电枢绕组中通入直流电流时，电枢绕组在磁场中受到电磁力的作用，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：明确直流电动机利用的电磁力原理以及实现能量转换的过程。

2. 说明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通入三相对称交流电时，会产生一个旋转磁场。三相对称电流的大小和相位都不相同，它们在空间上互差120°电角度。随着时间的变化，这三相对称电流在定子绕组中产生的合成磁场的大小和方向也会不断变化，从而形成一个旋转磁场。
解析：阐述三相对称电流与旋转磁场产生的关系。

3. 变压器并联运行的条件是什么？
答案：变压器并联运行的条件有：（1）变比相等；（2）连接组别相同；（3）短路阻抗标幺值相等。
解析：这三个条件是保证变压器并联运行安全、高效的关键。

四、计算题（每题10分，共15分）
1. 一台他励直流电动机，额定功率$P_N=10kW$，额定电压$U_N=220V$，额定电流$I_N=53.8A$，额定转速$n_N=1500r/min$，电枢回路电阻$R_a=0.4\Omega$。求：（1）额定电磁转矩；（2）额定运行时的电枢电动势。
答案：
（1）$T_N=9.55\frac{P_N}{n_N}=9.55\times\frac{10000}{1500}=63.7N\cdot m$
（2）$E_a=U_N-I_aR_a=220-53.8\times0.4=198.5V$
解析：
（1）根据额定电磁转矩公式计算。
（2）利用电枢电动势与电压、电流、电阻的关系计算。

2. 一台三相异步电动机，额定功率$P_N=4kW$，额定电压$U_N=380V$，额定功率因数$\cos\varphi_N=0.82$，额定效率$\eta_N=85\%$。求：（1）额定电流；（2）额定输入功率。
答案：
（1）$I_N=\frac{P_N}{\sqrt{3}U_N\cos\varphi_N\eta_N}=\frac{4000}{\sqrt{3}\times380\times0.82\times0.85}=8.2A$
（2）$P_1=\frac{P_N}{\eta_N}=\frac{4000}{0.85}=4706W$
解析：
（1）根据额定电流公式计算。
（2）由额定效率公式求出额定输入功率。

五、综合题（20分）
某工厂有一台三相异步电动机，型号为Y132S-4，额定功率$P_N=5.5kW$，额定电压$U_N=380V$，额定电流$I_N=11.6A$，额定转速$n_N=1440r/min$，功率因数$\cos\varphi_N=0.84$。现该电动机拖动一恒转矩负载运行，负载转矩$T_L=36.5N\cdot m$。
（1）判断电动机能否直接启动？（已知启动电流倍数$K_I=7$）
（2）若采用降压启动，当启动电压降为额定电压的60%时，启动电流和启动转矩各为多少？
答案：
（1）直接启动电流$I_{st}=K_II_N=7\times11.6=81.2A$
启动转矩$T_{st}=1.2T_N$
$T_N=9.55\frac{P_N}{n_N}=9.55\times\frac{5500}{1440}=36.5N\cdot m$
$T_{st}=1.2\times36.5=43.8N\cdot m$
因为$T_{st}>T_L$，所以电动机能直接启动。
（2）降压启动时，启动电流$I_{st}'=(0.6)^2I_{st}=(0.6)^2\times81.2=29.2A$
启动转矩$T_{st}'=(0.6)^2T_{st}=(0.6)^2\times43.8=15.8N\cdot m$
解析：
（1）先计算直接启动电流和启动转矩，与负载转矩比较判断能否直接启动。
（2）根据降压启动时电流和转矩与电压的关系计算降压后的启动电流和启动转矩。