专题四十 直流发电机及运作特性（专项练习）河北省对口招生《电机与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

专题四十 直流发电机及运作特性 一、填空题 1.直流发电机中，______是将机械能转换为电能的核心环节，其本质是利用电磁感应原理产生感应电动势。 答案：电枢绕组 解析：电枢绕组在磁场中旋转切割磁感线，产生感应电动势，是实现机械能向电能转换的核心部件；磁极提供磁场，换向器转换电流方向，均不直接完成能量转换。 2.电磁转矩的方向与直流发电机电枢旋转方向______，因此它是阻碍电枢旋转的制动转矩。 答案：相反 解析：直流发电机需原动机驱动电枢旋转，电磁转矩是电枢电流在磁场中受力产生的转矩，根据左手定则，其方向与电枢旋转方向相反，起到制动作用，需原动机克服该转矩。 3.直流发电机的效率反映了其______的能力，效率越高，说明电能转换过程中的损耗越小。 答案：能量转换 解析：效率定义为输出功率（有用功率）与输入功率（总功率）的比值，直接体现发电机将原动机输入的机械能转换为电能的有效程度，损耗越小，转换能力越强，效率越高。 4.转矩平衡方程式中，______是原动机提供的驱动转矩，用于维持电枢稳定旋转。 答案：T₁ 解析：转矩平衡方程式为T₁=Tₑₘ+T₀，其中T₁是原动机输入的驱动转矩，需克服电磁转矩（Tₑₘ）和空载损耗转矩（T₀），确保电枢转速稳定。 5.他励直流发电机的外特性曲线是在______和电枢转速不变的条件下绘制的。 答案：励磁电流 解析：外特性的定义明确了前提条件——励磁电流和电枢转速恒定，若这两个量变化，端电压与负载电流的关系会改变，无法准确反映发电机的外特性。 6.电枢反应会使直流发电机的主磁场发生______，同时产生去磁作用，影响电枢感应电动势。 答案：畸变 解析：电枢电流产生的电枢磁场与主磁场叠加，会导致主磁场的分布不再均匀（即畸变），且多数情况下电枢磁场对主磁场有去磁分量，使有效磁通减小。 7.直流发电机运行时，空载损耗包括______和铁损两部分，这部分损耗不随负载变化而变化。 答案：机械损耗 解析：空载损耗是发电机空载时的固定损耗，主要由机械损耗（轴承摩擦、风阻）和铁损（电枢铁芯的涡流、磁滞损耗）组成，与负载电流大小无关，只要转速和磁通不变，空载损耗基本恒定。 8.直流发电机的输出功率等于端电压与______的乘积，这是外部电路实际消耗的功率。 答案：负载电流 解析：输出功率是发电机向外部负载提供的有用功率，根据电功率公式，在直流电路中，功率等于电压（端电压U）与电流（负载电流I）的乘积，即P₂=UI。 9.他励直流发电机与并励直流发电机的主要区别在于______的供电方式不同。 答案：励磁绕组（或励磁电流） 解析：他励发电机的励磁绕组由外部独立电源供电，而并励发电机的励磁绕组并联在电枢两端，由电枢输出的电能提供励磁电流，这是两者最核心的区别。 10.电枢感应电动势的大小与主磁通和电枢______成正比，这是直流发电机的基本特性。 答案：转速 解析：根据电枢感应电动势公式，在电机结构参数（p、N、a）固定时，Ea与Φ（主磁通）和n（电枢转速）成正比，转速越高，磁通越大，电动势越大。 二、判断题 1.直流发电机的电枢是定子部件，磁极是转子部件。（ ） 答案：错误 解析：直流发电机中，电枢（含电枢铁芯、绕组、换向器）是旋转的转子部件，需原动机驱动；磁极固定在机座上，是产生磁场的定子部件，两者位置不可混淆。 2.电枢感应电动势的产生必须具备两个条件：磁场和电枢的旋转运动。（ ） 答案：正确 解析：根据电磁感应原理，导体切割磁感线产生感应电动势，因此需要磁极提供的磁场（磁感线），以及电枢旋转带动绕组切割磁感线的运动，两者缺一不可。 3.电磁转矩在直流发电机中是驱动电枢旋转的动力转矩。（ ） 答案：错误 解析：直流发电机中，电磁转矩的方向与电枢旋转方向相反，是阻碍电枢旋转的制动转矩，需原动机提供的输入转矩（T₁）克服该转矩才能维持电枢旋转。 4.直流发电机的效率是输出功率与输入功率的比值，因此效率不可能大于1。（ ） 答案：正确 解析：效率的定义是有用功率（输出）与总功率（输入）的比值，由于发电机运行时存在损耗（铜损、铁损等），输出功率始终小于输入功率，因此效率始终小于1，不可能大于1。 5.他励直流发电机的励磁电流不受电枢端电压变化的影响。（ ） 答案：正确 解析：他励发电机的励磁绕组由外部独立直流电源供电，与电枢绕组无电连接，因此电枢端电压变化时，励磁电流由外部电源决定，基本保持不变。 6.电枢反应只会使直流发电机的主磁场发生畸变，不会产生去磁作用。（ ） 答案：错误 解析：电枢反应有两个主要影响：一是使主磁场的分布发生畸变（磁场不均匀），二是在多数运行情况下（如发电机带感性负载），会产生对主磁场的去磁作用，导致有效磁通减小。 7.直流发电机空载运行时，电枢电流为零，因此电磁转矩也为零。（ ） 答案：正确 解析：电磁转矩与电枢电流成正比（Tₑₘ∝IₐΦ），空载运行时负载电流为零，电枢电流近似为零（仅需少量电流克服空载损耗），因此电磁转矩近似为零。 8.并励直流发电机的外特性曲线比他励直流发电机的外特性曲线下降更平缓。（ ） 答案：错误 解析：并励发电机的励磁电流取自电枢端电压，当负载电流增大时，端电压下降会导致励磁电流减小，磁通进一步减小，端电压下降更显著；他励发电机励磁电流不变，电压下降仅因电枢电阻和电枢反应，因此外特性更平缓。 9.直流发电机的输出功率等于电磁功率减去电枢铜损。（ ） 答案：正确 解析：电磁功率是机械能转换为电能的中间功率，一部分用于克服电枢电阻的铜损（Iₐ²Rₐ），剩余部分通过电刷输出给外部负载，即输出功率=电磁功率-电枢铜损。 10.转矩平衡方程式T₁=Tₑₘ+T₀适用于直流发电机的任何运行状态。（ ） 答案：错误 解析：转矩平衡方程式描述的是各转矩的平衡关系，仅在发电机转速稳定（角速度不变）的运行状态下成立；启动瞬间（转速上升）或停机过程（转速下降），转矩不平衡，该方程式不适用。 三、选择题 1.直流发电机能产生感应电动势的核心部件是（ ） A. 磁极 B. 电枢 C. 换向器 D. 电刷 答案：B 解析：电枢是直流发电机中切割磁感线产生感应电动势的核心部件，磁极提供磁场，换向器和电刷用于将电枢绕组的交流电转换为直流电，故选择B。 2.电枢感应电动势的产生是基于（ ）原理 A. 电磁力 B. 电磁感应 C. 欧姆定律 D. 楞次定律 答案：B 解析：电枢绕组在磁场中旋转切割磁感线，依据电磁感应原理产生感应电动势，电磁力是电流在磁场中受力的原理，欧姆定律是电流、电压、电阻关系，楞次定律是判断感应电流方向，故选择B。 3.直流发电机中，提供磁场的部件主要是（ ） A. 电枢绕组 B. 磁极 C. 换向器 D. 机座 答案：B 解析：磁极的作用是在发电机内部建立必要的磁场，为电枢感应电动势的产生提供条件；电枢绕组用于产生电动势，换向器转换电流方向，机座起支撑作用，故选择B。 4.下列部件中，能将电枢绕组产生的交流电转换为直流电的是（ ） A. 电枢 B. 磁极 C. 换向器 D. 电刷架 答案：C 解析：换向器通过与电刷配合，在电枢旋转过程中，不断改变电刷与电枢绕组的接触位置，从而将电枢绕组内的交流电转换为电刷两端的直流电，故选择C。 5.直流发电机运行时，电枢旋转的动力来源于（ ） A. 电磁转矩 B. 原动机 C. 电磁力 D. 负载 答案：B 解析：直流发电机需依靠原动机（如柴油机、电动机等）提供动力，带动电枢旋转以切割磁感线；电磁转矩是阻碍电枢旋转的制动转矩，负载是消耗电能的装置，故选择B。 6.电磁转矩对直流发电机电枢旋转的作用是（ ） A. 驱动电枢旋转 B. 阻碍电枢旋转 C. 不影响旋转 D. 有时驱动有时阻碍 答案：B 解析：直流发电机中，电磁转矩是电枢电流在磁场中受到的力产生的转矩，其方向与电枢旋转方向相反，起到阻碍电枢旋转的制动作用，需原动机克服该转矩，故选择B。 7.下列关于电磁功率的说法，正确的是（ ） A. 电磁功率是原动机输入的总功率 B. 电磁功率是发电机输出给负载的功率 C. 电磁功率是电枢感应电动势与电枢电流共同决定的功率 D. 电磁功率等于空载损耗功率 答案：C 解析：电磁功率是发电机内部通过电磁感应从机械能转换而来的电功率，由电枢感应电动势（Ea）和电枢电流（Ia）决定；原动机输入功率大于电磁功率（含空载损耗），输出给负载的功率是电磁功率减去电枢铜损，故选择C。 8.直流发电机的效率是指（ ）的比值 A. 输入功率与输出功率 B. 输出功率与输入功率 C. 电磁功率与输入功率 D. 输出功率与电磁功率 答案：B 解析：效率的定义是有用功（或功率）与总功（或总功率）的比值，对于直流发电机，有用功率是输出给负载的功率，总功率是原动机输入的功率，故效率为输出功率与输入功率的比值，选择B。 9.直流发电机运行时，若负载增大，其电枢电流通常会（ ） A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 先减小后增大 答案：A 解析：负载增大意味着负载所需电流增加，在端电压基本不变的情况下，根据欧姆定律，电枢电流会随之增大，以满足负载的电能需求，故选择A。 10.转矩平衡方程式中，空载损耗转矩主要来源于（ ） A. 电枢铜损 B. 机械摩擦和铁损 C. 负载消耗 D. 电磁感应 答案：B 解析：空载损耗转矩（T0）是发电机空载运行时的转矩损耗，主要由机械摩擦（如轴承摩擦）和铁损（电枢铁芯在磁场中旋转产生的涡流和磁滞损耗）引起；电枢铜损是电流通过电枢电阻的功率损耗，与转矩无直接对应，故选择B。 11.他励直流发电机的励磁电流由（ ）提供 A. 电枢自身 B. 外部独立电源 C. 负载 D. 换向器 答案：B 解析：他励直流发电机的励磁绕组与电枢绕组无电连接，其励磁电流由外部独立的直流电源提供，区别于并励、串励发电机由电枢或负载供电，故选择B。 12.下列哪种直流发电机的励磁电流与电枢电流无关（ ） A. 并励直流发电机 B. 串励直流发电机 C. 他励直流发电机 D. 复励直流发电机 答案：C 解析：他励发电机励磁电流来自外部独立电源，与电枢电流大小无关；并励发电机励磁电流取自电枢两端，串励发电机励磁电流与电枢电流相同，复励是并励与串励结合，均与电枢电流相关，故选择C。 13.直流发电机外特性曲线反映的是（ ）之间的关系 A. 转速与电动势 B. 端电压与负载电流 C. 电磁转矩与转速 D. 效率与负载电流 答案：B 解析：外特性是直流发电机的重要运行特性，定义为在励磁电流、电枢转速不变的条件下，发电机的端电压与负载电流之间的变化关系，故选择B。 14.他励直流发电机负载电流增大时，端电压下降的原因不包括（ ） A. 电枢电阻压降 B. 电枢反应去磁作用 C. 励磁电流减小 D. 铁芯损耗增大 答案：C 解析：他励发电机励磁电流由外部电源提供，负载变化时励磁电流基本不变；端电压下降主要因电枢电阻压降（IaRa）、电枢反应去磁导致磁通减小，铁芯损耗与电压下降无直接因果，故选择C。 15.直流发电机中，电枢反应的主要影响是（ ） A. 增大励磁电流 B. 使磁场发生畸变并产生去磁作用 C. 提高电枢转速 D. 减小电枢电阻 答案：B 解析：电枢电流产生的磁场会对主磁场产生影响，即电枢反应，其主要作用是使主磁场发生畸变（磁场分布不均匀），同时在多数情况下产生去磁作用，导致有效磁通减小，故选择B。 16.下列关于电枢反应的说法，错误的是（ ） A. 电枢反应与电枢电流大小有关 B. 电枢反应会影响电枢感应电动势 C. 电枢反应会增大电磁转矩 D. 电枢反应可通过补偿绕组削弱 答案：C 解析：电枢反应主要影响磁场和电动势，与电磁转矩无直接增大关系；电枢电流越大，电枢反应越强；磁通变化会影响电动势；补偿绕组可产生磁场抵消电枢反应，故选择C。 17.直流发电机的效率达到最大值时，通常（ ） A. 负载电流最大 B. 负载电流为额定电流的一部分 C. 空载运行 D. 励磁电流最大 答案：B 解析：直流发电机效率随负载变化，空载时效率为0，负载增大时效率先升后降，在铜损与铁损、机械损耗之和近似相等时效率最高，此时负载电流约为额定电流的0.5-0.7倍，并非最大负载，故选择B。 18.直流发电机运行时，若突然失去励磁电流，其电枢感应电动势会（ ） A. 迅速增大 B. 保持不变 C. 迅速减小 D. 先增大后减小 答案：C 解析：电枢感应电动势与磁通成正比，失去励磁电流后，主磁通迅速减小（仅剩少量剩磁），因此电枢感应电动势会迅速减小，故选择C。 19.下列部件中，不属于直流发电机转子部分的是（ ） A. 电枢铁芯 B. 电枢绕组 C. 换向器 D. 磁极 答案：D 解析：直流发电机转子是旋转部分，包括电枢铁芯、电枢绕组、换向器；磁极固定在定子（机座）上，属于定子部分，故选择D。 20.直流发电机中，电刷的主要作用是（ ） A. 产生磁场 B. 固定电枢 C. 引出或引入电流 D. 减小机械摩擦 答案：C 解析：电刷与换向器配合，将电枢绕组产生的直流电从旋转的电枢引出到外部电路（发电机），或向电枢绕组输入直流电（电动机），故主要作用是引出或引入电流，选择C。 21.电磁转矩的大小与下列哪个因素无关（ ） A. 电枢电流 B. 主磁通 C. 电枢转速 D. 电机结构参数 答案：C 解析：电磁转矩由电枢电流、主磁通和电机结构参数（如磁极对数、绕组匝数等）决定，与电枢转速无直接关系，转速影响的是电枢感应电动势，故选择C。 22.直流发电机的输入功率主要消耗在（ ） A. 输出给负载 B. 电磁功率转换和空载损耗 C. 电刷接触损耗 D. 励磁绕组损耗 答案：B 解析：原动机输入发电机的功率，一部分用于克服空载损耗（转化为热能），另一部分通过电磁感应转换为电磁功率，电磁功率再扣除电枢铜损后输出给负载，故主要消耗在电磁功率转换和空载损耗，选择B。 23.他励直流发电机若想提高电枢感应电动势，在不改变电机结构的情况下，可采取的措施是（ ） A. 减小负载电流 B. 增大励磁电流 C. 减小电枢电阻 D. 增大电刷接触电阻 答案：B 解析：不改变电机结构时，电枢感应电动势与磁通、转速成正比，增大励磁电流可增大主磁通，从而提高电动势；减小负载电流不影响电动势，减小电枢电阻、增大电刷电阻与电动势无关，故选择B。 24.直流发电机运行时，电枢铁芯产生的损耗属于（ ） A. 铜损 B. 铁损 C. 机械损耗 D. 附加损耗 答案：B 解析：铁损是铁芯在交变磁场中产生的涡流损耗和磁滞损耗，电枢铁芯随电枢旋转，处于周期性变化的磁场中，因此产生铁损；铜损是电流通过绕组电阻的损耗，机械损耗是摩擦等损耗，故选择B。 25.下列哪种情况会导致直流发电机效率降低（ ） A. 负载电流接近效率最高时的电流 B. 电枢电阻减小 C. 机械摩擦增大 D. 励磁电流稳定 答案：C 解析：机械摩擦增大意味着空载损耗增大，输入功率不变时，输出功率会减小，效率（输出/输入）降低；负载电流接近最优值时效率高，电枢电阻减小会降低铜损、提高效率，励磁电流稳定不影响效率，故选择C。 四、简答题 1.电枢反应对直流发电机的运行有哪些主要影响？ 答案：电枢反应的主要影响包括：①使主磁场发生畸变：电枢电流产生的电枢磁场与主磁场叠加，导致主磁场的分布不再均匀（即畸变），可能使换向器表面出现火花，影响换向质量；②产生去磁作用：多数情况下，电枢磁场对主磁场有去磁分量，使主磁通减小，导致电枢感应电动势降低，进而使发电机端电压下降；③影响电机性能：严重的电枢反应会导致端电压波动过大，甚至影响发电机的稳定运行，需通过补偿绕组或换向极等措施削弱其影响。 2.简述直流发电机效率的变化规律，并说明效率最高的条件。 答案：变化规律：直流发电机的效率随负载电流的变化呈“先升后降”的趋势。空载运行时，输出功率为0，效率为0；随着负载电流增大，输出功率逐渐增大，效率随之升高；当负载电流增大到某一值时，效率达到最大值；若负载电流继续增大（过载），电枢铜损（与电流平方成正比）急剧增大，总损耗增大，效率反而下降。效率最高的条件：当电枢铜损（可变损耗）与空载损耗（固定损耗，包括机械损耗和铁损）近似相等时，发电机的总损耗最小，效率达到最大值。 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 $ 专题四十 直流发电机及运作特性 一、填空题 1.直流发电机中，______是将机械能转换为电能的核心环节，其本质是利用电磁感应原理产生感应电动势。 2.电磁转矩的方向与直流发电机电枢旋转方向______，因此它是阻碍电枢旋转的制动转矩。 3.直流发电机的效率反映了其______的能力，效率越高，说明电能转换过程中的损耗越小。 4.转矩平衡方程式中，______是原动机提供的驱动转矩，用于维持电枢稳定旋转。 5.他励直流发电机的外特性曲线是在______和电枢转速不变的条件下绘制的。 6.电枢反应会使直流发电机的主磁场发生______，同时产生去磁作用，影响电枢感应电动势。 7.直流发电机运行时，空载损耗包括______和铁损两部分，这部分损耗不随负载变化而变化。 8.直流发电机的输出功率等于端电压与______的乘积，这是外部电路实际消耗的功率。 9.他励直流发电机与并励直流发电机的主要区别在于______的供电方式不同。 10.电枢感应电动势的大小与主磁通和电枢______成正比，这是直流发电机的基本特性。 二、判断题 1.直流发电机的电枢是定子部件，磁极是转子部件。（ ） 2.电枢感应电动势的产生必须具备两个条件：磁场和电枢的旋转运动。（ ） 3.电磁转矩在直流发电机中是驱动电枢旋转的动力转矩。（ ） 4.直流发电机的效率是输出功率与输入功率的比值，因此效率不可能大于1。（ ） 5.他励直流发电机的励磁电流不受电枢端电压变化的影响。（ ） 6.电枢反应只会使直流发电机的主磁场发生畸变，不会产生去磁作用。（ ） 7.直流发电机空载运行时，电枢电流为零，因此电磁转矩也为零。（ ） 8.并励直流发电机的外特性曲线比他励直流发电机的外特性曲线下降更平缓。（ ） 9.直流发电机的输出功率等于电磁功率减去电枢铜损。（ ） 10.转矩平衡方程式T₁=Tₑₘ+T₀适用于直流发电机的任何运行状态。（ ） 三、选择题 1.直流发电机能产生感应电动势的核心部件是（ ） A. 磁极 B. 电枢 C. 换向器 D. 电刷 2.电枢感应电动势的产生是基于（ ）原理 A. 电磁力 B. 电磁感应 C. 欧姆定律 D. 楞次定律 3.直流发电机中，提供磁场的部件主要是（ ） A. 电枢绕组 B. 磁极 C. 换向器 D. 机座 4.下列部件中，能将电枢绕组产生的交流电转换为直流电的是（ ） A. 电枢 B. 磁极 C. 换向器 D. 电刷架 5.直流发电机运行时，电枢旋转的动力来源于（ ） A. 电磁转矩 B. 原动机 C. 电磁力 D. 负载 6.电磁转矩对直流发电机电枢旋转的作用是（ ） A. 驱动电枢旋转 B. 阻碍电枢旋转 C. 不影响旋转 D. 有时驱动有时阻碍 7.下列关于电磁功率的说法，正确的是（ ） A. 电磁功率是原动机输入的总功率 B. 电磁功率是发电机输出给负载的功率 C. 电磁功率是电枢感应电动势与电枢电流共同决定的功率 D. 电磁功率等于空载损耗功率 8.直流发电机的效率是指（ ）的比值 A. 输入功率与输出功率 B. 输出功率与输入功率 C. 电磁功率与输入功率 D. 输出功率与电磁功率 9.直流发电机运行时，若负载增大，其电枢电流通常会（ ） A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 先减小后增大 10.转矩平衡方程式中，空载损耗转矩主要来源于（ ） A. 电枢铜损 B. 机械摩擦和铁损 C. 负载消耗 D. 电磁感应 11.他励直流发电机的励磁电流由（ ）提供 A. 电枢自身 B. 外部独立电源 C. 负载 D. 换向器 12.下列哪种直流发电机的励磁电流与电枢电流无关（ ） A. 并励直流发电机 B. 串励直流发电机 C. 他励直流发电机 D. 复励直流发电机 13.直流发电机外特性曲线反映的是（ ）之间的关系 A. 转速与电动势 B. 端电压与负载电流 C. 电磁转矩与转速 D. 效率与负载电流 14.他励直流发电机负载电流增大时，端电压下降的原因不包括（ ） A. 电枢电阻压降 B. 电枢反应去磁作用 C. 励磁电流减小 D. 铁芯损耗增大 15.直流发电机中，电枢反应的主要影响是（ ） A. 增大励磁电流 B. 使磁场发生畸变并产生去磁作用 C. 提高电枢转速 D. 减小电枢电阻 16.下列关于电枢反应的说法，错误的是（ ） A. 电枢反应与电枢电流大小有关 B. 电枢反应会影响电枢感应电动势 C. 电枢反应会增大电磁转矩 D. 电枢反应可通过补偿绕组削弱 17.直流发电机的效率达到最大值时，通常（ ） A. 负载电流最大 B. 负载电流为额定电流的一部分 C. 空载运行 D. 励磁电流最大 18.直流发电机运行时，若突然失去励磁电流，其电枢感应电动势会（ ） A. 迅速增大 B. 保持不变 C. 迅速减小 D. 先增大后减小 19.下列部件中，不属于直流发电机转子部分的是（ ） A. 电枢铁芯 B. 电枢绕组 C. 换向器 D. 磁极 20.直流发电机中，电刷的主要作用是（ ） A. 产生磁场 B. 固定电枢 C. 引出或引入电流 D. 减小机械摩擦 21.电磁转矩的大小与下列哪个因素无关（ ） A. 电枢电流 B. 主磁通 C. 电枢转速 D. 电机结构参数 22.直流发电机的输入功率主要消耗在（ ） A. 输出给负载 B. 电磁功率转换和空载损耗 C. 电刷接触损耗 D. 励磁绕组损耗 23.他励直流发电机若想提高电枢感应电动势，在不改变电机结构的情况下，可采取的措施是（ ） A. 减小负载电流 B. 增大励磁电流 C. 减小电枢电阻 D. 增大电刷接触电阻 24.直流发电机运行时，电枢铁芯产生的损耗属于（ ） A. 铜损 B. 铁损 C. 机械损耗 D. 附加损耗 25.下列哪种情况会导致直流发电机效率降低（ ） A. 负载电流接近效率最高时的电流 B. 电枢电阻减小 C. 机械摩擦增大 D. 励磁电流稳定 四、简答题 1.电枢反应对直流发电机的运行有哪些主要影响？ 2.简述直流发电机效率的变化规律，并说明效率最高的条件。 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 $