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2025年电机原理分析题试题及答案

一、选择题（每题 3 分，共 30 分）
1. 直流电机的电枢绕组中，电流是（ ）
A. 直流 B. 交流 C. 脉动直流 D. 不确定
答案：B
解析：直流电机电枢绕组通过电刷和换向器与外电路相连，电枢绕组中感应的是交流电动势，电流也是交流。

2. 变压器的变比是指（ ）
A. 一次侧电压与二次侧电压之比 B. 一次侧电流与二次侧电流之比
C. 一次侧匝数与二次侧匝数之比 D. 以上都不对
答案：C
解析：变压器变比等于一次侧匝数与二次侧匝数之比，根据变压器原理，变比也等于一次侧电压与二次侧电压之比、二次侧电流与一次侧电流之比。

3. 异步电动机的旋转磁场转速与（ ）有关。
A. 电源频率 B. 磁极对数 C. 转差率 D. A 和 B
答案：D
解析：异步电动机旋转磁场转速 n0=60f/p，与电源频率 f 和磁极对数 p 有关。

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. 有功功率
答案：B
解析：同步发电机额定功率是指电枢绕组中输出的电功率。

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. 改变励磁电流
C. 改变电源电压 D. 以上都不对
答案：C
解析：改变电源电压可实现直流电动机的无级调速，改变电枢回路电阻和改变励磁电流调速都是有级的。

6. 变压器的铁芯采用硅钢片叠成，其目的是（ ）
A. 减小磁滞损耗 B. 减小涡流损耗
C. 减小铜损耗 D. A 和 B
答案：D
解析：硅钢片磁滞回线较窄，可减小磁滞损耗，同时硅钢片电阻率较大，可减小涡流损耗。

7. 异步电动机的转差率 s 的范围是（ ）
A. 0<s<1 B. s=0 C. s>1 D. s=1
答案：A
解析：异步电动机运行时，转子转速 n 小于旋转磁场转速 n0，转差率 s=(n0-n)/n0，范围是 0<s<1。

8. 同步发电机并网运行的条件不包括（ ）
A. 电压大小相等 B. 频率相同
C. 相序一致 D. 功率因数相等
答案：D
解析：同步发电机并网运行条件是电压大小相等、频率相同、相序一致。

9. 直流发电机的电磁转矩方向与（ ）方向相反。
A. 电枢旋转 B. 励磁电流 C. 电动势 D. 以上都不对
答案：A
解析：直流发电机中电磁转矩是制动转矩，与电枢旋转方向相反。

10. 变压器空载运行时，其空载电流（ ）
A. 主要是有功电流 B. 主要是无功电流
C. 有功电流和无功电流都很大 D. 有功电流和无功电流都很小
答案：B
解析：变压器空载运行时，空载电流主要是用于励磁，建立磁场，是无功电流。

二、填空题（每题 3 分，共 15 分）
1. 直流电机的电枢绕组有两种基本形式，分别是______和______。
答案：叠绕组、波绕组
解析：直流电机电枢绕组基本形式为叠绕组和波绕组。

2. 变压器的损耗包括______和______。
答案：铁损耗、铜损耗
解析：变压器损耗有铁损耗和铜损耗。

3. 异步电动机的调速方法有______、______和______。
答案：变极调速、变频调速、改变转差率调速
解析：异步电动机调速方法有变极调速、变频调速、改变转差率调速。

4. 同步发电机的励磁方式有______和______。
答案：直流励磁机励磁、半导体励磁
解析：同步发电机励磁方式有直流励磁机励磁和半导体励磁。

5. 直流电动机的制动方法有______、______和______。
答案：能耗制动、反接制动、回馈制动
解析：直流电动机制动方法有能耗制动、反接制动、回馈制动。

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通入直流电流时，在磁场作用下，电枢绕组受到电磁力的作用，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：直流电动机利用通电导体在磁场中受力产生转矩使电枢转动。

2. 说明变压器的电压变换原理。
答案：变压器是基于电磁感应原理实现电压变换的。当一次绕组接入交流电源时，绕组中产生交变电流，交变电流产生交变磁通，该磁通同时穿过一次绕组和二次绕组。根据电磁感应定律，一次绕组和二次绕组中都会感应出电动势。由于一次侧和二次侧绕组匝数不同，根据电动势公式 E=4.44fNΦ，匝数多的一侧电动势大，匝数少的一侧电动势小，从而实现了电压的变换。
解析：通过电磁感应，利用绕组匝数不同实现电压变换。

3. 分析异步电动机的转差率与电机运行状态的关系。
答案：当异步电动机启动瞬间，n=0，转差率 s=1，此时电机处于堵转状态，电流很大。随着电机转速升高，转差率减小。当电机稳定运行时，0<s<1。当 s=0 时，电机达到同步转速，此时电机不是异步电动机运行状态。当电机转速高于同步转速时，s<0，电机处于回馈制动状态。
解析：转差率不同反映异步电动机不同运行状态。

四、计算题（每题 10 分，共 15 分）
1. 一台三相异步电动机，额定功率 PN=10kW，额定电压 UN=380V，额定转速 nN=1440r/min，额定效率 ηN=0.88，额定功率因数 cosφN=0.85，求额定电流 IN。
答案：根据公式 P=√3UIcosφη，可得 IN=PN/(√3UNcosφNηN)=10000/(√3×380×0.85×0.88)≈20.9A。
解析：利用功率公式变形求解额定电流。

2. 一台单相变压器，一次绕组匝数 N1=1000，二次绕组匝数 N2=200，一次侧电压 U1=220V，求二次侧电压 U2。
答案：根据变压器变比公式 k=N1/N2=U1/U2，可得 U2=U1N2/N1=220×200/1000 = 44V。
解析：依据变比公式计算二次侧电压。

五、综合分析题（20 分）
有一台直流发电机，其额定功率 PN=10kW，额定电压 UN=230V，额定转速 nN=1500r/min，电枢绕组为单叠绕组，总导体数 N=372，磁极对数 p=2，磁通 Φ=0.015Wb。试分析：
1. 该发电机的感应电动势 Ea 是多少？
答案：根据公式 Ea=CeΦn，Ce=PN/(60aΦnN)，单叠绕组 a=p=2，可得 Ce=10000/(60×2×0.015×1500)≈3.7，Ea=CeΦnN=3.7×0.015×1500 = 83.25V。
解析：先求电动势常数 Ce，再计算感应电动势 Ea。
2. 若要使发电机输出电压升高，可采取哪些措施？
答案：可采取的措施有：增大磁通 Φ，如增加励磁电流；提高转速 n，如增加原动机转速；减少电枢绕组电阻，如更换更粗的导线等。
解析：从影响感应电动势的因素分析提高电压的措施。