2025年大学大三（电气工程及其自动化）电机原理阶段测试试题及答案.doc

2025年大学大三（电气工程及其自动化）电机原理阶段测试试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共30分）
答题要求：本大题共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 直流电机的电枢绕组中，产生感应电动势的是（ ）
A. 主磁极磁通 B. 电枢反应磁通 C. 漏磁通 D. 以上都不对
2. 变压器的变比是指（ ）
A. 一次侧与二次侧电压之比 B. 一次侧与二次侧电流之比
C. 一次侧与二次侧匝数之比 D. 以上都不对
3. 异步电动机的转差率s的表达式为（ ）
A. s=(n0 - n)/n0 B. s=(n - n0)/n C. s=(n - n0)/n0 D. 以上都不对
4. 同步发电机的额定功率是指（ ）
A. 转轴上输出的机械功率 B. 电枢绕组中输出的电功率
C. 视在功率 D. 以上都不对
5. 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 B. 改变励磁磁通
C. 改变电枢电压 D. 以上都不对
6. 变压器的效率最高时，其负载系数β为（ ）
A. 0.5 B. 0.6 C. 0.8 D. 1
7. 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. 以上都不对
8. 同步发电机的并网运行条件中，（ ）是必须满足的。
A. 电压相等 B. 频率相等 C. 相序相同 D. 以上都是
9. 直流电动机的电磁转矩是由（ ）相互作用产生的。
A. 电枢电流与主磁极磁通 B. 电枢电流与电枢反应磁通
C. 电枢电流与漏磁通 D. 以上都不对
10. 变压器的短路阻抗标幺值越大，则其短路电流（ ）
A. 越大 B. 越小 C. 不变 D. 以上都不对

第II卷（非选择题 共70分）
11. （10分）简述直流电机的工作原理。
12. （10分）变压器的空载试验和短路试验各有什么作用？
13. （15分）异步电动机的转子有哪几种类型？它们的结构特点和性能有何不同？
14. （15分）阅读材料：某同步发电机在运行过程中，出现了功率因数降低的情况。已知该发电机的额定功率因数为0.8，运行时测得其功率因数为0.6。请分析可能导致功率因数降低的原因，并提出相应的解决措施。
15. （20分）材料：有一台三相异步电动机，其铭牌数据如下：额定功率P N = 7.5kW，额定电压U N = 380V，额定转速n N = 1440r/min，额定功率因数cosφ N = 0.88，额定效率η N = 90%。求该电动机的额定电流I N 、额定转矩T N 以及额定转差率s N 。

答案
1. A
2. C
3. C
4. B
5. C
6. C
7. A
8. D
9. A
10. B

11. 直流电机的工作原理基于电磁感应定律和电磁力定律。当直流电源向电枢绕组供电时，电枢绕组中有电流通过，在主磁极磁场作用下，电枢绕组受到电磁力的作用，产生电磁转矩，使电枢旋转。同时，电枢绕组在磁场中切割磁力线，产生感应电动势。当电枢旋转时，感应电动势的方向与电枢电流方向相反，起到阻碍电枢运动的作用。通过电刷和换向器，保证电枢绕组中的电流方向不变，从而使电枢持续旋转，实现电能与机械能的转换。

12. 空载试验的作用：可以测量变压器的空载电流I0、空载损耗P0，计算变比k，判断变压器铁芯是否存在缺陷等。短路试验的作用：可以测量变压器的短路电流Ik、短路损耗Pk，计算短路阻抗Zk，了解变压器绕组的短路性能等。

13. 异步电动机的转子有鼠笼式和绕线式两种类型。鼠笼式转子结构简单，制造方便，成本低，运行可靠，但起动性能和调速性能较差。绕线式转子结构复杂，成本较高，但起动性能和调速性能较好，可以通过在转子回路中串电阻等方法改善起动性能和调速性能。

14. 可能导致功率因数降低的原因：同步发电机的励磁电流过小，使得发电机的电动势降低，从而导致功率因数降低；负载性质的变化，如感性负载增加，会使功率因数降低；发电机的运行工况变化，如负载减小，也可能导致功率因数降低。解决措施：适当增加励磁电流，提高发电机的电动势；合理调整负载，减少感性负载的比例；采用无功补偿装置，如并联电容器等，提高功率因数。

15. 额定电流I N = P N /(√3U N cosφ N η N ) = 7.5×1000/(√3×380×0.88×0.9) ≈ 15.4A。额定转矩T N = 9550P N /n N = 9550×7.5/1440 ≈ 49.7N·m。额定转差率s N = (n0 - n N )/n0，其中n0 = 1500r/min，所以s N = (1500 - 1440)/1500 = 0.04。