电气工程师-专业基础（发输变电）-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（发输变电）-电气工程基础-4.12直流电机基本要求单选题1.改变直流发电机端电压极性，可以通过()。2018年真题A.改变磁通方向，同时改变转向B.（江南博哥）电枢电阻上串接电阻C.改变转向，保持磁通方向不变D.无法改变直流发电机端电压 正确答案：C参考解析：改变直流发电机端电压极性可以通过改变磁通方向，即改变励磁电压极性；或者可以保持磁通方向不变，通过改变发电机旋转方向来实现改变直流发电机端电压极性。单选题2.一台并励直流电动机额定功率PN17kW，额定电压UN220V，额定电流IN88.9V，额定转速nN3000r/min，电枢回路电阻Ra0.085，励磁回路电阻Rf125。若忽略电枢反应影响，该电动机电枢回路串入电阻R0.15且仍输出额定转矩，稳定后转速为()。2017年真题A.3100r/minB.3000r/minC.2815.6r/minD.2706.4r/min 正确答案：C参考解析：并励直流电动机电路接线如图4-12-1所示。励磁回路电流IfUN/Rf220/1251.76A；电枢电动势EaUNIaRa220（88.91.76）×0.085212.59V。由公式EaCen，可得：CeEa/n212.59/30000.07086。在串入电阻后，电动机负载转矩不变，则电枢电流不变，有：EaUNIaRa220（88.91.76）×（0.0850.15）199.52V，电动机转速nEa/（Ce）199.52/0.070862815.7r/min。图4-12-1单选题3.一台并励直流发电机额定电压250V，额定功率10kW，电枢电阻0.1（包括电刷接触电阻），励磁回路电阻250，额定转速900r/min。如果用作电动机，所加电压仍为250V，如果调节负载使电枢电流与发电机额定时相等，此时电动机的转速为()。2012年真题A.900r/minB.891r/minC.881r/minD.871r/min 正确答案：D参考解析：具体计算如下：并励直流发电机接线图如图4-12-2（a）所示。（a）发电机额定电流为：INPN/UN10×103/25040A，励磁电流为：IfUN/Rf250/2501A，额定运行时的电枢电流为：IaINIf40141A，电枢电动势为：EaU<sub>NIaNRa25041×0.1254.1V。由公式EaCen可得：CeEa/n254.1/9000.2823。当用作电动机时，其接线图如图4-12-2（b）所示。（b）图4-12-2由于发电机的电枢电流不变，所以发电机的负载转矩不变。电枢电动势为：EaUNINaRa25041×0.1245.9V。电动机转速为：nEa2/Ce245.9/0.2823870.96r/min。单选题4.一台并励直流电动机，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()。2012年真题A.1991N·mB.2007.5N·mC.2046N·mD.2084N·m 正确答案：B参考解析：并励直流电动机接线图可参考图4-12-3。额定运行时的电枢电流为：INaINIfN2555250A，电动机反电动势为：EaUNIaRa440250×0.078420.5V，额定运行时的电磁功率为：PMEaIa420.5×250105.125kW。则电磁转矩为：图4-12-3单选题5.一台并励直流电动机PN75kW，UN230V，IN38A，nN1750r/min。电枢回路总电阻Ra0.2，励磁回路总电阻Rf383。求满载运行时的电磁转矩为()。2010年真题A.39.75N·mB.45.41N·mC.46.10N·mD.34.57N·m 正确答案：B参考解析：并励直流电动机的原理图如图4-12-4所示。其中，电枢电流为：IaINIf38230/38337.4A。由电枢电动势方程：UEaIaRa，可求得：EaUIaRa23037.4×0.2222.52V。电磁功率为电功率转换为机械功率的部分，即：PMEaIa222.52×37.48322.248W。则电磁转矩为：图4-12-4单选题6.一台并励直流电动机拖动一台他励直流发电机，当电动机的外加电压和励磁回路电阻均不变时，若增加发电机的负荷，此时电动机的电枢电流和转速将会出现()。2010年真题A.电枢电流升高，转速降低B.电枢电流降低，转速升高C.电枢电流升高，转速升高D.电枢电流降低，转速降低 正确答案：A参考解析：增加他励直流发电机的负荷，意味着加大并励直流电动机的负载转矩，则电磁转矩应相应增加。电磁转矩公式为：TCTIa，由电动机外加电压不变，则励磁电流If不变，磁通不变，由于CT为一常数，则电动机的电枢电流Ia应增加。电动势平衡方程式为：UEaIaRa，在电枢电阻和外加电压不变时，电枢电动势Ea下降。由电枢电动势表达式为：EaCen，则转速也应下降。单选题7.一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，则发电机的运行状态是()。2006年、2008年真题A.停止B.作为电动机反向运行C.作为电动机正向运行D.不能运行 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。单选题8.一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，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，也只需对调串励绕组两线端。单选题9.一台串励直流电动机，若把电刷顺旋转方向偏离磁场几何中性线一个不大角度，设电机的电枢电流保持不变，此时电动机的转速将()。2013年真题A.降低B.保持不变C.升高D.反转 正确答案：A参考解析：改善换向的方法主要靠换向区磁场产生的旋转电动势ek，来抵消换向元件的电抗电动势er，以使附加换向电流等于零，达到理想的直线换向，为此可采用装设换向极、移动电刷、电刷匹配的方法。有关移动电刷的方法简述如下：电动机作为发电机运行时，电励应自几何中线顺着电枢旋转的方向移动一个角度。电动机作为电动机运行时，则应逆着电机旋转方向移动一适当角度。本题中为一直流电动机，如果电刷方向偏离磁场的几何中心，那么电枢电流通过转子绕组每极的磁通量减小，受到的安培力就会减小，从而降低了电机输出的电磁力矩，在负载转矩不变的情况下，电机转速就会下降。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：，由于起动初始时电动机因机械惯性未能旋转起来，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，但是半载启动的时间要比空载启动的时间长。单选题11.一台并励直流电动机，额定电压为110V，电枢回路电阻（含电刷接触电阻）为0.045，当电动机加上额定电压并带一定负载转矩T1时，其转速为1000r/min，电枢电流为40A，现将负载转矩增大到原来的4倍（忽略电枢反应），稳定后电动机的转速为()。2016年真题A.250r/minB.684r/minC.950r/minD.1000r/min 正确答案：C参考解析：并励直流电动机接线图如图4-12-5所示。电枢电动势EaUNIaRa11040×0.045108.2V。由公式EaCen，可得：CeEa/n108.2/10000.1082。由于负载转矩增大到原来4倍，电流随着负载转矩的变化而变化，则电枢电流亦需增大至原来4倍，由公式EaUNIaRa，电枢电动势为：EaUNIaRa1104×40×0.045102.8V。因为EaCen，则：nEa/（Ce）102.8/0.1082950.09r/min。图4-12-5单选题12.一台并励直流电动机PN35kW，UN220V，IaN180A，nN1000r/min，电枢回路总电阻（含电刷接触压降）Ra0.12，不考虑电枢反应，额定运行时的电磁功率PM为()。2009年真题A.36163.4WB.31563.6WC.31964.5WD.35712W 正确答案：D参考解析：并励直流电动机的原理图如图4-12-6所示，电动机的电动势方程为：EaUNIaRa220180×0.12198.4V。直流电机的电磁功率为:PMEa×Ia198.4×18035712W。图4-12-6单选题13.一台并励直流发电机，在转速为500r/min时建立空载电压120V，若此时把转速提高到1000r/min，则发电机的空载电压变为()。2009年真题A.小于或等于120VB.大于120V但小于240VC.等于240VD.大于240V 正确答案：D参考解析：并励直流发电机的电动势表达式为EaCen，在不考虑励磁电流的作用下，当转速n提高一倍时，空载电压也提高一倍，由120V提高到240V。此外考虑到励磁电流也增大，磁通变大，所以空载电压大于240V。单选题14.一台并励直流电动机，UN110V，nN1500r/min，IN28A，Ra0.15（含电刷的接触压降），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，EaCenN，IaINIf。根据已知，可求得励磁电流为：IfUN/Rf110/1101A，则：IaINIf28127A。将各已知量代入：UNCenN（INIf）Ra，可得：CeUN（INIf）RanN（11027×0.15）/15000.071。当电枢回路串入0.5电阻后，由于负载转矩不变，则电枢电流IN不变。设电动机稳定后的转速为n，则：UNCenIa（Ra0.5），可得转速为：单选题15.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：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16.一台并励直流电动机，UN220V，PN15kW，N85.3%，电枢回路总电阻（包括电刷接触电阻），Ra0.2，现采用电枢回路串接电阻起动，限制起动电流为1.5IN，（忽略励磁电流），所串电阻阻值为()。2013年真题A.1.63B.1.76C.1.83D.1.96 正确答案：A参考解析：直流电动机的参数计算如下：输入功率P1PN/N15/0.85317.585kW；额定电流INP1/UN17.585×103/22080A；附加起动电阻RsUN/（1.5IN）Ra220/（1.5×80）0.21.63。单选题17.一并励直流电动机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：单选题18.一台并励直流电动机，UN110V，IN28A，nN1500r/min，励磁回路总电阻I1UN110，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。根据电动势平衡方程式可得:UNEaIaRa1100.15×27105.95V，电枢回路串入电阻，且同时直流电动机负载转矩减小一半，由电磁转矩公式：TCTIa，因励磁电流固定时每极磁通不变，故有电枢电流减小为原先的一半，故电枢电动势为：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19.他励直流电动机的机械特性为()。A.B.C.D. 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，将EaCen，TCTI代入整理得：单选题20.一台他励直流电动机，稳定运行时电枢回路电阻压降为外加电压的5%，此时若突将励磁回路电流减小，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()。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：UaEaIaRa。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：EaCen。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，这时可得反电动势Ea为：EaCenCe（0.8）n0.8Ea。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。因此，速度改变瞬间的电枢电流Ia与改变前的电枢电流Ia的关系为：Ia/Ia0.24/0.054.8。单选题21.一台并励直流电动机，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()。A.0.6933B.0.8267C.0.834D.0.912 正确答案：A参考解析：直流电机电动势平衡方程为：EaCenUNIaRa，INIaIf。已知，额定电流为：INPN/UN7.8×103/（0.85×110）77A，则：IaINIf77275A，所以不串电阻时电动势：EaUNIaRa11075×0.08104V。由EaCen可知：CeEa/n104/9000.116，设串入电阻为Rj，则：EaUNIa（RaRj）。若负载转矩不变，则Ia不变，Ea11075×（0.08Rj）Cen。，解得：Rj0.6933。单选题22.一台并励直流电动机，UN220V，电枢回路电阻Ra0.026，电刷接触压降2V，励磁回路电阻Rf27.5。该电动机装于起重机作动力，在重物恒速提升时测得电机端电压为220V，电枢电流350A，转速为795r/min，在下放重物时（负载转矩不变，电磁转矩也不变），测得端电压和励磁电流均不变，转速变为100r/min。不计电枢反应，这时电枢回路应串入电阻值为()。A.0.724B.0.7044C.0.696D.0.67 正确答案：D参考解析：在直流电机中，电枢电动势Ea公式为：EaCen，由题可知，n1795r/min，故：设下放重物时应串入的电阻为R，因为转速方向与原来方向相反，则：n2100r/min，单选题23.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，直流电动机的机械特性位于二、四象限，转子的旋转方向和电磁转矩方向总是相反的，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24.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，也就是说电枢电流Ia反向，即UaIa0。单选题25.根据运行状态，电动机的自启动可以分为三类()。2014年真题A.受控自启动，空载自启动，失压自启动B.带负荷自启动，空载自启动，失压自启动C.带负荷自启动，受控自启动，失压自启动D.带负荷自启动，受控自启动，空载自启动 正确答案：B参考解析：电动机的自启动可以分为：带负荷自启动。带负荷自启动是备用电源已带一部分负荷，又自动投入失去电源的工作段形成的自启动；空载自启动。空载自启动是备用电源空载状态时，自动投入失去电源的工作段形成的自启动；和失压自启动。失压自启动是运行中突然出现事故，电压下降，当事故消除，电压恢复时形成的自启动。