电机学第一章和第二章

《电机学》第一、二章阶段测验

标签: #电机学 #测验 #复习
日期: 2026-1-26

电机是一种实现 ______ 和 ______ 相互转换以及电能传递的电磁机械装置。
在磁场理论中，描述介质中某一点磁场强弱及方向的基本物理量是 ______ （符号 $B$ ）；而描述空间某一点仅由源激发的磁场强弱及方向的物理量是 ______ （符号 $H$ ）。在各向同性的均匀介质中，两者的关系式为 ______。
直流发电机要实现自励建立电压，必须满足三个条件：
(1) 发电机磁路中必须有 ______；
(2) 励磁绕组的接法必须正确，使励磁电流产生的磁动势与剩磁方向 ______；
(3) 励磁回路的总电阻必须 ______ 临界电阻 ( $R_{f} < R_{f c p}$ )。
直流电动机的电磁转矩 $T_{e m}$ 与电枢电流 $I_{a}$ 和气隙磁通 $Φ$ 的关系式为 $T_{e m} =$ ______。
直流电动机的电压平衡方程式为 $U =$ ______；而直流发电机的电压平衡方程式（发电机惯例）为 $U =$ ______。

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机械能；电能
磁感应强度；磁场强度； $\vec{B} = μ \vec{H}$
剩磁；一致（或相同）；小于
$C_{T} Φ I_{a}$ （或 $C_{M} Φ I_{a}$ ）
$E_{a} + I_{a} (R_{a} + R_{Ω})$ （或 $E_{a} + I_{a} R_{a}$ ）； $E_{a} - I_{a} R_{a}$ （忽略电刷压降时）

关于电机的可逆性原理，以下说法正确的是：
- A. 发电机只能将机械能转换为电能，不可逆。
- B. 同一台电机既可以作为发电机运行，也可以作为电动机运行。
- C. 电动机运行状态下，输入的是机械能。
- D. 只有交流电机才具有可逆性。
在直流电机中，改善换向最有效的方法是：
- A. 增加励磁电流
- B. 减小电枢电阻
- C. 安装换向极
- D. 移动电刷位置
串励直流电动机在轻载或空载运行时，最容易出现哪种现象？
- A. 堵转
- B. 效率最高
- C. “飞车”现象
- D. 电流过大
直流电动机在稳态恒速运行时，转矩平衡方程式为：
- A. $T_{e m} = T_{2} + T_{0}$
- B. $T_{e m} = T_{2} - T_{0}$
- C. $T_{e m} = T_{2}$
- D. $T_{e m} = T_{0}$
某直流电机的空载损耗 $p_{0}$ 包含以下哪几项？
- A. 铁耗 $p_{F e}$ 和机械损耗 $p_{m e c}$
- B. 铜耗 $p_{c u}$ 和铁耗 $p_{F e}$
- C. 机械损耗 $p_{m e c}$ 和附加损耗 $p_{a d}$
- D. 励磁损耗 $p_{c u f}$ 和铁耗 $p_{F e}$

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1. 请简述换向极（Commutation Pole）在直流电机中的作用及其安装位置。

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2. 写出直流发电机功率流程中，输入机械功率 $P_{1}$ 与输出电功率 $P_{2}$ 之间的损耗关系（功率平衡方程）。

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$P_{1} = P_{2} + \sum p$

具体展开为：

P_{1} = P_{2} + p_{c u a} + p_{c u f} + p_{F e} + p_{m e c} + p_{a d}

其中：

题目背景：
一台并励直流发电机的额定数据如下：

请计算：

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1. 求电枢电动势 $E_{a}$
根据发电机电压平衡公式：

E_{a} = U_{N} + I_{a} R_{a} + 2 Δ U_{b}

代入数值：

E_{a} = 230 + 90.1 \times 0.15 + 2

E_{a} = 230 + 13.515 + 2

$$E_a \approx 245.5 \text{V}$$

2. 求电磁功率 $P_{e m}$
公式：

P_{e m} = E_{a} I_{a}

代入数值：

P_{e m} = 245.5 \times 90.1

$$P_{em} \approx 22119.55 \text{W} \quad (\approx 22.1 \text{kW})$$

1.1 认识电机
- 定义：实现机械能与电能相互转换，或电能传递的电磁机械装置
- 分类
  - 变压器 (静止)
  - 直流电机 (旋转)
  - 交流电机 (旋转)
- 可逆性原理
  - 同一台电机既可作发电机，也可作电动机
  - 取决于能量输入方向 (输入机械能→发电机；输入电能→电动机)
1.2 理论基础
- 物理量
  - 磁感应强度 $B$ (介质中磁场强弱，矢量)
  - 磁场强度 $H$ (源激发磁场强弱)
  - 关系式： $\vec{B} = μ \vec{H}$
- 基本定律
  - 安培环路定律：电流产生磁场 ( $I \to Φ$ )
  - 电磁感应定律：磁场变化产生电动势 ( $e = - N \frac{d ϕ}{d t}$ 或 $e = B l v$ )
  - 电磁力定律：通电导体在磁场受力 ( $f = B l i$ )
- 铁磁材料
  - 高导磁性 ( $μ >> μ_{0}$ )
  - 磁饱和性
  - 磁滞损耗与涡流损耗