电气工程师-专业基础（供配电）-电气工程基础-4.12直流电机基本要求.docx

电气工程师-专业基础（供配电）-电气工程基础-4.12直流电机基本要求单选题1.他励直流电动机拖动恒转矩负载进行串联电阻调速，设调速前、后的电枢电流分别为I1和I2，那么()。（江南博哥）2018年真题A.I1I2B.I1I2C.I1I2D.I1I2 正确答案：B参考解析：由于拖动恒转矩负载，故电磁转矩Tem不变。电磁转矩公式为：TemCTIa。式中，CT为转矩常数；为每极主磁通均为定值。因此，电枢电流Ia不变。单选题2.一台25kW、125V的他励直流电动机，以恒定转速3000r/min运行，并具有恒定励磁电流，开路电枢电压为125V，电枢电阻为0.02，当端电压为124V时，其电磁转矩为()。2018年真题A.49.9N·mB.29.9N·mC.59.9N·mD.19.9N·m 正确答案：D参考解析：他励直流发电机的励磁方式接线图如图4-12-1所示。直流电动机的转速公式：n（UIaRa）/（Ce）。由于开路时电枢电流Ia0可知：CeU/n125/30000.0417。因励磁电流不变，磁通不变，故电枢电压Ea不变，由UEaRaIa，则Ia（125124）/0.0250A。由转矩常数公式CT9.55Ce，电磁转矩TemCTIa9.55CeIa9.55×0.0417×5019.9N·m。图4-12-1单选题3.一台单叠绕组直流电机的并联支路对数与极对数p的关系是()。2017年真题A.2B.pC.1D.p/2 正确答案：B参考解析：单叠绕组是将同一磁极下相邻的元件依次串联起来而得到的，因此在每一磁极下，这些电动势方向相同串联起来的元件就形成了一个支路，且支路与相应的磁极一一对应，若正确放置电刷，绕组并联支路对数必定和极对数p相等，即：p。单选题4.一台他励直流电动机，额定电压UN110V，额定电流IN28A，额定转速nN1500r/min，电枢回路总电阻Ra0.15，现将该电动机接入电压UN110V的直流稳压电源，忽略电枢反应影响，理想空载转速为()。2017年真题A.1500r/minB.1600r/minC.1560r/minD.1460r/min 正确答案：C参考解析：由电枢电动势Ea的表达式EaUIaRaCen，可求得电动势系数：Ce（UIaRa）/n（11028×0.15）/15000.0705。由于电动机空载时电流为零，令上式中Ia0，则理想空载转速为：7n0UN/Ce110/0.07051560r/min。单选题5.一台正向旋转的直流并励发电机接在直流电网上运行，若撤掉原动机，则发电机将()。2006年、2008年真题A.停转B.作为电动机反向运行C.作为电动机正向运行D.不能继续运行 正确答案：C参考解析：直流并励发电机接在直流电网上正向旋转运行时，当将原动机撤掉后，转速n继续下降，这时EaUa，Ia为负值，Ia与Ea反向。由于Ia反向，电磁转矩Tmax方向与电枢旋转方向相同，变为驱动转矩，电机仍继续沿着逆时针方向旋转，电机已经变为电动机的运行状态。如图4-12-2（a）和图4-12-2（b）所示，发电机状态变为电动机状态。图4-12-2（a）图4-12-2（b）单选题6.一台复励直流发电机与直流电网连接向电网供电。欲将它改为复励直流电动机运行，若保持电机原转向不变（设电网电压极性不变），需要采取下列哪项措施？()2005年真题A.反接并励绕组B.反接串励绕组C.反接电枢绕组D.所有绕组接法不变 正确答案：B参考解析：对于复励发电机（即处在同一主极上的励磁绕组和串励绕组电流方向一致，产生磁场的极性相同）及带有串励绕组的他励、并励直流发电机，在原电机转向和磁场极性不变下改作电动机运行时，只需将串励绕组的两端对调一下连接，其他接线端无需变动。反之，电动机改作发电机运行，同理也只需对调串励绕组两线端。单选题7.一台并励直流发电机UN230V，Ra0.1，Ia15.7A，Rf610，nN2000r/min，把它并入无限大电网，改为电动机，接入220V电压，使电枢电流等于额定电枢电流，则转速为()。2016年真题A.1748r/minB.1812r/minC.1886r/minD.2006r/min 正确答案：C参考解析：并励直流发电机接线图如图4-12-3（a）所示。根据已知条件，可以求得：励磁电流：IfUN/Rf230/6100.377A；电枢电动势：EaUNIaRa23015.7×0.1231.57V。根据公式EaCen，可得：CeEa/n231.57/20000.1158。当用作电动机时，其接线图如图4-12-3（b）所示。则电枢电动势：Ea2UNIaRa22015.7×0.1218.43V；电动机转速：nEa2/（Ce）218.43/0.11581886.27r/min。图4-12-3（a）图4-12-3（b）单选题8.一台并励直流电动机，PN96kW，UN440V，IN255A，IfN5A，nN500r/min，Ra0.078（包括电刷接触电阻），其在额定运行时的电磁转矩为()。2016年真题A.1969N·mB.2007.5N·mC.2046N·mD.2084N·m 正确答案：A参考解析：并励直流电动机接线图可参考图4-12-4。根据已知条件，可以求得：额定运行时的电枢电流：IaNINIf2555250A电枢铜耗及附加损耗：PCu2PeI2aNRa</sub>2522×0.0784875W励磁损耗：PfUNIfN440×52200W额定运行时的电磁功率：PM964.8752.2103.075kW电磁转矩：TMPM×103/（2nN/60）9550×P<sub>M/nN9550×103.075/5001969N·m图4-12-4单选题9.一台并励直流电动机，UN110V，IN28A，nN1500r/min，励磁回路总电阻Rf110，电枢回路总电阻Ra0.15。在额定负载率的情况下，突然在电枢回路串入0.5的电阻，同时负载转矩突然减小一半，忽略电枢反应的作用，则电机稳定后的转速为()。A.1260r/minB.1433r/minC.1365r/minD.1560r/min 正确答案：B参考解析：电枢回路串入电阻前，由题知励磁电流IfUN/Rf110/1101A，电枢电流IaINIf28127A，由电动势平衡方程式UNEaIaRa，代入数据得：Ea1100.15×27105.95V。电枢回路串入电阻后，同时直流电动机负载转矩减小一半，电磁转矩TCTIa，因励磁电流固定时每极磁通不变，故电枢电流减小为原先的一半，则电枢电动势为：Ea110（0.150.5）×27/2101.225V。又EaCen，其中Ce、为常量，故有105.95/1500101.225/n，解得：n1433r/min。单选题10.直流电动机启动电流，半载启动电流与空载启动电流相比较，哪个启动电流大？()2006年真题A.空半B.空半C.空半D.不确定 正确答案：B参考解析：直流电动机起动电流为：Ist（UNEa）/Ra。由于启动初始时电动机因机械惯性而未能旋转起来，转速为零，电枢电动势Ea0，因此启动电流IstUN/Ra，启动电流大小和负载无关，所以空载启动电流和半载启动电流相等。单选题11.一台并励直流电动机拖动一台他励直流发电机，当电动机的电压和励磁回路的电阻均不变时，若增加发电机输出的功率，此时电动机的电枢电流Ia和转速n将()。2011年真题A.Ia增大，n降低B.Ia减小，n增高C.Ia增大，n增高D.Ia减小，n降低 正确答案：A参考解析：若忽略电机的励磁损耗及接触电阻损耗，由能量守恒定律知，电动机的输入功率等于发电机的输出功率。增加发电机输出的有功功率，就必须增加电动机输入功率，电枢电流与输入功率成正比，所以输入功率增大，电枢电流Ia增大。根据电动机的电势平衡方程：UEaIaRaCenIaRa，由于电动机的电压U保持不变，Ia增大，因此转速n下降。单选题12.一台并励直流电动机，UN110V，nN1500r/min，IN28A，Ra0.15（含电刷接触压降），Rf110。当电动机在额定状态下运行，突然在电枢回路串入一0.5的电阻，若负载转矩不变，则电动机稳定后的转速为()。2006年、2010年真题A.1220r/minB.1255r/minC.1309r/minD.1500r/min 正确答案：C参考解析：并励直流电动机电势方程为：UNEaIaRa，IaINIf，励磁回路电流：IfUN/Rf110/1101A，则电枢回路电流：Ia28127A。已知电枢电势EaCenN，UNCenN（INIf）Ra可得：CeUN（INIf）Ra/nN（11027×0.15）/15000.071。当串入0.5电阻后，若负载转矩不变，则IN不变，Ia也不变。设电动机稳定后的转速为n，则UNCenIa（Ra0.5），因此可得：因此可得：nUNIa（Ra0.5）/（Ce）11027×（0.150.5）/0.0711302r/min。单选题13.已知并励直流发电机的数据为：UN230V，IaN15.7A，nN2000r/min，Ra1（包括电刷接触电阻），Rf610，已知电刷在几何中性线上，不考虑电枢反应的影响，今将其改为电动机运行，并联于220V电网，当电枢电流与发电机在额定状态下的电枢电流相同时，电动机的转速为下列何值？()2005年真题A.2000r/minB.1831r/minC.1739r/minD.1663r/min 正确答案：D参考解析：对发电机和电动机状态进行分别分析：发电机状态运行时的电动势方程：EGUNIaNRa23015.7×1245.7V，其中EGCenN，求解得：Ce245.7/20000.12285。电动机状态运行时的电动势（电枢电流不变）：EMUNIaNRa22015.7×1204.3V，而EMCen，则：nEM/Ce204.3/0.122851663r/min。单选题14.一台他励直流电动机，稳定运行时电枢回路电阻压降为外加电压的5%，此时若突降励磁回路电流减小，使每极磁通降低20%，若负载转矩保持额定不变，那么改变瞬间电动机的电枢电流为原值的()。2012年真题A.4.8倍B.2倍C.1.2倍D.0.8倍 正确答案：A参考解析：计算步骤如下：直流电动机电压平衡方程式：UaEaRaIa。额定运行时电枢回路电阻电压降为外加电压的5%，则可得：EaUa0.05Ua0.95Ua。直流电动机的感应反电动势为：EaCan。突将励磁回路电流减小，使每极磁通降低20%的调速初期瞬时，转速还来不及发生变化，这时可得反电动势为：EaCenCe（0.8）n0.8E。根据上述、可知电枢两端的初始瞬时电流Ia为：Ia（UaEa）/Ra（Ua0.8Ea）/Ra（Ua0.8×0.95Ua）/Ra0.24Ua/Ra。速度改变前的电枢电流Ia为：Ia（UaEa）/Ra（Ua0.95Ua）/Ra0.05Ua/Ra。速度改变瞬间最初的电枢电流Ia与速度改变前的电枢电流Ia的关系为：Ia/Ia0.24/0.054.8。单选题15.一台并励直流电动机，PN7.2kW，UN110V，nN900r/min，N85%，Ra0.08（含电刷接触压降），If2A，当电动机在额定状态下运行，若负载转矩不变，在电枢回路中串入一电阻，使电动机转速下降到450r/min，那么此电阻的阻值为()。2009年真题A.0.6933B.0.8267C.0.834D.0.912 正确答案：A参考解析：直流电动机电动势平衡方程为：EaCenUNIaRa，INIaIf。则额定电流为：INPN/（UN）7.2×103/（0.85×110）77A，IaI<sub>NIf77275A。不串电阻时电动势为EaUNIaRa11075×0.08104V，由EaCen可知：CeEa/n104/9000.116。当转速下降到450r/min时，电枢电动势为：EaCen0.116×45052.2V。设串入电阻为Rj，则EaUNIa（RaRj）。若负载转矩不变，那么Ia不变，则Ea11075×（0.08Rj）52.2，可求得Rj0.6933。单选题16.一并励直流电动机PN17kW，UN220V，nN3000r/min，IaN87.7A，电枢回路总电阻为0.114，拖动额定的恒转矩负载运行时，电枢回路串入0.15的电阻，忽略电枢反应的影响，稳定后的转数为()r/min。2007年真题A.1295B.2812C.3000D.3947 正确答案：B参考解析：并励直流电动机的电动势平衡方程式为：UNEaIaNRa，EaCenN。由nN3000r/min，CenN87.7×0.114220，解得：Ce0.07。当串入0.15电阻后，由于忽略电枢反应的影响，负载转矩不变，电枢电流保持不变，得到稳定后的转数为：n（UNIaNRa）/（Ce）22087.7×（0.1140.15）/0.072812r/min。单选题17.直流电动机感应电势Ea（又称反电势）的计算公式为()。A.EaUaIaRaB.EaCenC.EaCTIaD.EaCTUaIa 正确答案：B参考解析：直流电动机电机电枢电动势Ea的表达式为EaCen，其中Ce为电动势常数，和电机结构有关，是每极磁通大小，n是电机转速。单选题18.他励直流电动机的机械特性为()。A.nUa/（Ce）RaT/（CeCT2）B.nUa/（Ce）C.nUa/（Ce）RaIa/（Ce2）D.nRaT/（CeCT2） 正确答案：A参考解析：已知直流电动机的电动势平衡方程为UaEaIRa，把EaCen，TCTI代入上式整理可得，他励直流电动机的机械特性为：nUa/（Ce）RaT/（CeCT2）。单选题19.判断直流电动机处于制动状态的判据是()。A.T/n0B.Tn0C.T/n0D.Tn0 正确答案：D参考解析：当Tn0时，电机的机械特性位于二、四象限，由于转子的旋转方向和电磁转矩方向总是相反的，可以判断出此时电机处于制动状态。常见的制动方法有3种：能耗制动；回馈制动；反接制动。单选题20.判断直流电动机处于能量回馈状态的判据是()。A.UaIa0B.UaIa0C.Ua/Ia0D.Ua/Ia0 正确答案：A参考解析：回馈制动是指在保持电枢端电压Ua和励磁电流不变的情况下，外加转矩拖动电机反向加速，当加速至大于理想空载转速时，电枢电势大于端电压，此时电机便在电枢电势作用下向电源输送电流，即电枢电流Ia反向，那么就有UaIa0。单选题21.不正确的直流电动机调速方式为()。A.减小励磁电流B.电枢串联电阻C.减小电源电压D.改变磁极对数 正确答案：D参考解析：根据直流电动机的机械特性表达式n（UIaR）/（Ce），可知调速方法有三种：调节励磁电流，可以改变主磁通的大小；调节电枢电压U；调节电枢电阻R。