专题三十七 直流发电机及其运行特性（专项练习） -河南省对口招生《电压与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

专题三十七 直流发电机及其运行特性 一、填空题 1.导体在匀强磁场中垂直切割磁感线产生的电动势公式为______。 2.直流发电机电动势常数Cₑ的表达式为______，其大小仅与______有关。 3.并励发电机有载时，电枢电流Iₐ、励磁电流Ig、负载电流IL的关系为______。 4.电磁转矩公式T=CᵀΦIₐ中，转矩常数Cᵀ的表达式为______。 5.发电机电动势平衡方程式为______或______。 6.电磁功率Pₑ的表达式为______，其能量来源于______。 7.功率平衡方程式中，总损耗Δp包括______、______和______。 8.并励发电机空载特性曲线的表达式为______，其形状与______相似。 9.并励发电机自建电动势的三个条件中，励磁电路的电阻需______临界值。 10.并励发电机从空载到满载，端电压下降的幅度约为额定值的______。 二、判断题 1.直流发电机电枢电动势Eₐ与电枢电流Iₐ成正比。（ ） 2.并励发电机励磁电流占额定电流的比例，大型机比小型机小。（ ） 3.电磁转矩方向与电枢旋转方向相同。（ ） 4.功率平衡方程P₁=P₂+Δp中，P₁是输入的电功率。（ ） 5.并励发电机空载特性曲线不从零开始，是因为电枢有电阻。（ ） 6.电枢反应会增强主磁通，使电动势Eₐ升高。（ ） 7.电磁功率Pₑ等于输出功率P₂与电枢铜损Pcu之和。（ ） 8.并励发电机稳定短路时，短路电流很大，会损坏电机。（ ） 9.转矩平衡方程T₁=Tₑ+T₀中，T₀是电磁转矩。（ ） 10.并励发电机额定工作点位于空载特性曲线的饱和段最经济。（ ） 三、选择题 1.直流发电机中，电枢绕组切割气隙磁场产生的电动势是（ ） A.导体平均电动势 B.正负电刷间的电动势 C.支路电动势 D.剩磁电动势 2.公式e=BLv中，各物理量的单位搭配正确的是（ ） A.B(T)、L(m)、v(m/s)、e(V) B.B(Wb)、L(m)、v(m/s)、e(V) C.B(T)、L(cm)、v(m/s)、e(V) D.B(T)、L(m)、v(km/h)、e(V) 3.当直流发电机转速n增大，其他条件不变时，电枢电动势Eₐ将（ ） A.增大 B.减小 C.不变 D.先增后减 4.并励发电机空载时，端电压U₀与电枢电动势Eₐ的关系是（ ） A.U₀>Eₐ B.U₀=Eₐ C.U₀<Eₐ D.无关 5.电磁转矩的制动性是指其方向与（ ） A.励磁电流方向相反 B.电枢电流方向相反 C.输入转矩方向相反 D.磁通方向相反 6.电枢电阻Rₐ增大，其他条件不变时，端电压U将（ ） A.升高 B.降低 C.不变 D.不确定 7.并励发电机励磁电流Ig的供给来源是（ ） A.外部独立电源 B.电枢绕组 C.负载 D.原动机 8.功率平衡方程中，输出功率P₂的表达式为（ ） A.P₂=UIₐ B.P₂=UIg C.P₂=UIL D.P₂=EₐIₐ 9.铁损产生的原因是（ ） A.电枢绕组电阻 B.磁滞和涡流 C.机械摩擦 D.励磁电流 10.并励发电机外特性曲线“拐弯”的主要原因是（ ） A.电枢电阻变化 B.电枢反应强弱变化 C.转速变化 D.励磁方式变化 11.电动势常数Cₑ与转矩常数Cᵀ的关系为（ ） A.Cₑ=60Cᵀ/(2π) B.Cᵀ=60Cₑ/(2π) C.Cₑ=Cᵀ D.无关 12.并励发电机中，励磁电流占额定电流的比例范围是（ ） A.1%～2% B.2%～10% C.10%～15% D.15%～20% 13.电磁功率Pₑ与机械功率TΩ的关系是（ ） A.Pₑ>TΩ B.Pₑ=TΩ C.Pₑ<TΩ D.无关 14.空载损耗P₀的特点是（ ） A.与负载无关 B.随负载增大而增大 C.仅包括铜损 D.等于输出功率 15.并励发电机剩磁电压产生的原因是（ ） A.励磁电流不为零 B.磁极残留磁性 C.电枢有电阻 D.转速不为零 16.电枢反应对主磁通的影响是（ ） A.增强 B.削弱 C.无影响 D.先增强后削弱 17.当磁通Φ减小，其他条件不变时，电磁转矩T将（ ） A.增大 B.减小 C.不变 D.不确定 18.并励发电机外特性中端电压随负载增大而下降的原因不包括（ ） A.IₐRₐ增大 B.电枢反应削弱磁通 C.励磁电流增大 D.励磁电压下降 19.效率η的计算公式为（ ） A.η=P₁/P₂×100% B.η=P₂/P₁×100% C.η=Δp/P₁×100% D.η=Pₑ/P₁×100% 20.转矩平衡方程中，T₁的含义是（ ） A.电磁转矩 B.空载转矩 C.原动机输入转矩 D.制动转矩 21.直流发电机中，每极磁通Φ的单位是（ ） A.T（特） B.Wb（韦） C.V（伏） D.A（安） 22.并励发电机励磁绕组与电枢绕组的连接方式是（ ） A.串联 B.并联 C.混联 D.独立连接 23.电枢有效边总数N增大，其他条件不变时，电动势Eₐ将（ ） A.增大 B.减小 C.不变 D.先增后减 24.机械损耗产生的原因是（ ） A.电枢绕组电阻 B.磁滞效应 C.轴承摩擦等 D.涡流现象 25.并励发电机额定工作点在空载特性曲线膝部的原因是（ ） A.磁路未饱和，电压稳定 B.磁路饱和，励磁电流最小 C.经济且电压稳定 D.铜损最小 四、简答题 1.简述直流发电机电磁功率的转化过程及涉及的平衡关系。 2.说明并励发电机外特性的特点及形成原因。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题三十七 直流发电机及其运行特性 一、填空题 1.导体在匀强磁场中垂直切割磁感线产生的电动势公式为______。 答案：e=BLv 解析：该公式中，B为磁感应强度，L为导体有效长度，v为运动速度，是电磁感应的基本表达式。 2.直流发电机电动势常数Cₑ的表达式为______，其大小仅与______有关。 答案：Cₑ=pN/(60a)；电机结构 解析：Cₑ由主磁极对数p、有效边总数N、并联支路对数a决定，这些均为电机结构参数。 3.并励发电机有载时，电枢电流Iₐ、励磁电流Ig、负载电流IL的关系为______。 答案：Iₐ=Ig+IL 解析：有载时，电枢电流一部分供给励磁绕组，一部分输出给负载，故为两者之和。 4.电磁转矩公式T=CᵀΦIₐ中，转矩常数Cᵀ的表达式为______。 答案：Cᵀ=pN/(2πa) 解析：Cᵀ由电机结构参数p、N、a决定，反映电机结构对转矩的影响。 5.发电机电动势平衡方程式为______或______。 答案：Eₐ=U+IₐRₐ；U=Eₐ-IₐRₐ 解析：该方程反映电枢电动势、端电压、电枢电流及电阻间的关系，是能量平衡的基础。 6.电磁功率Pₑ的表达式为______，其能量来源于______。 答案：Pₑ=EₐIₐ；输入机械功率 解析：电磁功率是机械功率通过电磁作用转化的电能，后续分为输出功率和铜损。 7.功率平衡方程式中，总损耗Δp包括______、______和______。 答案：电枢铜损；铁损；机械损耗 解析：Δp是输入与输出功率的差值，铁损和机械损耗合称空载损耗，铜损与负载相关。 8.并励发电机空载特性曲线的表达式为______，其形状与______相似。 答案：U₀=f(Ig)；铁磁物质的磁化曲线 解析：空载时U₀与磁通Φ成正比，而Φ与Ig的关系符合磁化曲线规律，故形状相似。 9.并励发电机自建电动势的三个条件中，励磁电路的电阻需______临界值。 答案：小于 解析：若电阻大于临界值，励磁电流不足，无法建立足够磁通以维持电动势。 10.并励发电机从空载到满载，端电压下降的幅度约为额定值的______。 答案：15% 解析：因电枢电压降、电枢反应及励磁电流减小的共同作用，电压下降幅度约为15%。 二、判断题 1.直流发电机电枢电动势Eₐ与电枢电流Iₐ成正比。（ ） 答案：错误 解析：Eₐ由Cₑ、Φ、n决定，与Iₐ无关；Iₐ影响的是电磁转矩T，而非电动势。 2.并励发电机励磁电流占额定电流的比例，大型机比小型机小。（ ） 答案：正确 解析：大型机励磁电流为额定电流的2%～3%，小型机为5%～10%，故大型机比例更小。 3.电磁转矩方向与电枢旋转方向相同。（ ） 答案：错误 解析：电磁转矩是制动转矩，与电枢旋转方向相反，阻碍电枢转动。 4.功率平衡方程P₁=P₂+Δp中，P₁是输入的电功率。（ ） 答案：错误 解析：P₁是原动机输入的机械功率，经转化后一部分为输出电功率P₂，一部分为损耗Δp。 5.并励发电机空载特性曲线不从零开始，是因为电枢有电阻。（ ） 答案：错误 解析：曲线起点不为零是因磁极有剩磁，即使Ig=0，剩磁仍能产生微小电压。 6.电枢反应会增强主磁通，使电动势Eₐ升高。（ ） 答案：错误 解析：电枢反应对主磁通起削弱作用，导致Eₐ下降，是外特性电压降低的原因之一。 7.电磁功率Pₑ等于输出功率P₂与电枢铜损Pcu之和。（ ） 答案：正确 解析：由EₐIₐ=UIₐ+Iₐ²Rₐ可知，Pₑ=P₂+Pcu，符合能量守恒。 8.并励发电机稳定短路时，短路电流很大，会损坏电机。（ ） 答案：错误 解析：稳定短路时端电压骤降，励磁电流减小，磁通削弱，短路电流较小，不易损坏。 9.转矩平衡方程T₁=Tₑ+T₀中，T₀是电磁转矩。（ ） 答案：错误 解析：T₀是空载转矩（铁损和机械损耗对应的转矩），Tₑ才是电磁转矩。 10.并励发电机额定工作点位于空载特性曲线的饱和段最经济。（ ） 答案：错误 解析：额定工作点在膝部最经济，饱和段需大励磁电流，铜损增加，不经济。 三、选择题 1.直流发电机中，电枢绕组切割气隙磁场产生的电动势是（ ） A.导体平均电动势 B.正负电刷间的电动势 C.支路电动势 D.剩磁电动势 答案：B 解析：电枢绕组旋转切割磁场产生的感应电动势，最终表现为正负电刷间的端电压。 2.公式e=BLv中，各物理量的单位搭配正确的是（ ） A.B(T)、L(m)、v(m/s)、e(V) B.B(Wb)、L(m)、v(m/s)、e(V) C.B(T)、L(cm)、v(m/s)、e(V) D.B(T)、L(m)、v(km/h)、e(V) 答案：A 解析：磁感应强度B单位为特(T)，长度L为米(m)，速度v为米/秒(m/s)，电动势e为伏(V)。 3.当直流发电机转速n增大，其他条件不变时，电枢电动势Eₐ将（ ） A.增大 B.减小 C.不变 D.先增后减 答案：A 解析：由Eₐ=CₑΦn，n增大时，Eₐ与n成正比，故电动势增大。 4.并励发电机空载时，端电压U₀与电枢电动势Eₐ的关系是（ ） A.U₀>Eₐ B.U₀=Eₐ C.U₀<Eₐ D.无关 答案：B 解析：空载时电枢电流极小，内部电压降可忽略，故端电压近似等于电动势。 5.电磁转矩的制动性是指其方向与（ ） A.励磁电流方向相反 B.电枢电流方向相反 C.输入转矩方向相反 D.磁通方向相反 答案：C 解析：电磁转矩阻碍原动机拖动，与输入转矩（拖动转矩）方向相反，起制动作用。 6.电枢电阻Rₐ增大，其他条件不变时，端电压U将（ ） A.升高 B.降低 C.不变 D.不确定 答案：B 解析：由U=Eₐ-IₐRₐ，Rₐ增大时，相同Iₐ下电压降增大，故U降低。 7.并励发电机励磁电流Ig的供给来源是（ ） A.外部独立电源 B.电枢绕组 C.负载 D.原动机 答案：B 解析：并励发电机励磁绕组与电枢并联，励磁电流由电枢输出的电能供给。 8.功率平衡方程中，输出功率P₂的表达式为（ ） A.P₂=UIₐ B.P₂=UIg C.P₂=UIL D.P₂=EₐIₐ 答案：C 解析：P₂是输出给负载的功率，等于端电压U与负载电流IL的乘积。 9.铁损产生的原因是（ ） A.电枢绕组电阻 B.磁滞和涡流 C.机械摩擦 D.励磁电流 答案：B 解析：铁损是电枢铁心在交变磁场中因磁滞效应和涡流现象产生的能量损耗。 10.并励发电机外特性曲线“拐弯”的主要原因是（ ） A.电枢电阻变化 B.电枢反应强弱变化 C.转速变化 D.励磁方式变化 答案：B 解析：负载增大时，电枢反应对磁通的削弱作用增强，导致电动势下降速率改变，形成“拐弯”。 11.电动势常数Cₑ与转矩常数Cᵀ的关系为（ ） A.Cₑ=60Cᵀ/(2π) B.Cᵀ=60Cₑ/(2π) C.Cₑ=Cᵀ D.无关 答案：A 解析：由Cₑ=pN/(60a)、Cᵀ=pN/(2πa)，可得Cₑ=60Cᵀ/(2π)。 12.并励发电机中，励磁电流占额定电流的比例范围是（ ） A.1%～2% B.2%～10% C.10%～15% D.15%～20% 答案：B 解析：大型机为2%～3%，小型机为5%～10%，整体范围为2%～10%。 13.电磁功率Pₑ与机械功率TΩ的关系是（ ） A.Pₑ>TΩ B.Pₑ=TΩ C.Pₑ<TΩ D.无关 答案：B 解析：电磁功率是机械功率转化的结果，两者相等，即Pₑ=TΩ。 14.空载损耗P₀的特点是（ ） A.与负载无关 B.随负载增大而增大 C.仅包括铜损 D.等于输出功率 答案：A 解析：空载损耗包括铁损和机械损耗，无论有无负载均存在，与负载无关。 15.并励发电机剩磁电压产生的原因是（ ） A.励磁电流不为零 B.磁极残留磁性 C.电枢有电阻 D.转速不为零 答案：B 解析：剩磁是磁极保留的磁性，电枢旋转切割剩磁磁场产生微小电压，即剩磁电压。 16.电枢反应对主磁通的影响是（ ） A.增强 B.削弱 C.无影响 D.先增强后削弱 答案：B 解析：电枢电流产生的磁场对主磁通起去磁作用，导致主磁通削弱，电动势下降。 17.当磁通Φ减小，其他条件不变时，电磁转矩T将（ ） A.增大 B.减小 C.不变 D.不确定 答案：B 解析：由T=CᵀΦIₐ，Φ减小则T与Φ成正比减小。 18.并励发电机外特性中端电压随负载增大而下降的原因不包括（ ） A.IₐRₐ增大 B.电枢反应削弱磁通 C.励磁电流增大 D.励磁电压下降 答案：C 解析：负载增大时端电压下降，导致励磁电压降低，励磁电流减小而非增大。 19.效率η的计算公式为（ ） A.η=P₁/P₂×100% B.η=P₂/P₁×100% C.η=Δp/P₁×100% D.η=Pₑ/P₁×100% 答案：B 解析：效率是输出功率与输入功率的比值，反映能量利用效率。 20.转矩平衡方程中，T₁的含义是（ ） A.电磁转矩 B.空载转矩 C.原动机输入转矩 D.制动转矩 答案：C 解析：T₁是原动机提供的拖动转矩，用于克服电磁转矩和空载转矩，维持电枢旋转。 21.直流发电机中，每极磁通Φ的单位是（ ） A.T（特） B.Wb（韦） C.V（伏） D.A（安） 答案：B 解析：Φ是每极磁通量，单位为韦伯(Wb)，磁感应强度B的单位为特(T)。 22.并励发电机励磁绕组与电枢绕组的连接方式是（ ） A.串联 B.并联 C.混联 D.独立连接 答案：B 解析：并励发电机的“并”即指励磁绕组与电枢绕组并联，共享端电压。 23.电枢有效边总数N增大，其他条件不变时，电动势Eₐ将（ ） A.增大 B.减小 C.不变 D.先增后减 答案：A 解析：Eₐ与N成正比（Cₑ含N），故N增大时Eₐ增大。 24.机械损耗产生的原因是（ ） A.电枢绕组电阻 B.磁滞效应 C.轴承摩擦等 D.涡流现象 答案：C 解析：机械损耗是电机运行中机械摩擦（如轴承、电刷）产生的能量损耗，与机械运动相关。 25.并励发电机额定工作点在空载特性曲线膝部的原因是（ ） A.磁路未饱和，电压稳定 B.磁路饱和，励磁电流最小 C.经济且电压稳定 D.铜损最小 答案：C 解析：膝部磁路利用充分，励磁电流变化对电压影响小，既经济又能保证电压稳定。 四、简答题 1.简述直流发电机电磁功率的转化过程及涉及的平衡关系。 答案：电磁功率Pₑ=EₐIₐ，来源于原动机输入的机械功率T₁Ω。输入机械功率分为电磁功率和空载损耗P₀（铁损+机械损耗），即P₁=Pₑ+P₀。电磁功率一部分输出为P₂=UIₐ，一部分为电枢铜损Pcu=Iₐ²Rₐ，即Pₑ=P₂+Pcu。整个过程遵循能量守恒，机械功率最终转化为输出电能和各类损耗。 2.说明并励发电机外特性的特点及形成原因。 答案：外特性特点：①端电压随负载增大而下降；②曲线有“拐弯”现象；③稳定短路电流小。原因：①负载增大，Iₐ增大，IₐRₐ增大，U下降；②电枢反应加剧，削弱磁通，Eₐ下降；③端电压下降使励磁电流减小，进一步降低磁通和Eₐ。“拐弯”因电枢反应强弱变化导致电动势下降速率改变，短路时磁通骤减故电流小。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$