第7卷 直流电机（上）——结构、原理与发电机 山东省（春季高考）《电机与变压器》（高教版·第5版） 单元过关卷

山东省（春季高考）考纲百套卷 第7卷 直流电机（上）——结构、原理与发电机 单元过关卷《变压器与电动机》电气技术类 时间：60分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题3分，共60分） 1. 下列绕组中，嵌放在小槽内的是（ ） A. 控制绕组 B. 去磁绕组 C. 换向绕组 D. 补偿绕组主要部分 2. 电枢铁心冲片上的槽口用于（ ） A. 安装风扇 B. 固定换向器 C. 通风散热 D. 嵌放电枢绕组 3. 电枢铁心槽数的常见范围是（ ） A. 3~6 B. 7~16 C. 17~20 D. 21~25 4. 直流电机与交流电机相比，主要劣势是（ ） A. 调速性能差 B. 启动转矩小 C. 维护成本高 D. 效率低下 5. 直流电机中，实现机械能与电能转换的核心部件是（ ） A. 主磁极 B. 换向器 C. 电枢绕组 D. 机座 6. 直流电机气隙的作用是（ ） A. 增强磁场强度 B. 固定换向器位置 C. 冷却电枢绕组 D. 确定主磁路磁阻 7. 主磁极铁心采用钢板叠压而非整块钢，主要是为了（ ） A. 降低成本 B. 减小涡流损耗 C. 增强机械强度 D. 提高导磁率 8. 右手定则用于判断什么方向（ ） A. 电磁力方向 B. 电流方向 C. 感应电动势方向 D. 磁场方向 9. 直流电机温升限度主要取决于（ ） A. 电源电压波动 B. 绝缘材料等级 C. 电枢电阻大小 D. 负载类型 10. 直流电机型号“ZCF”代表（ ） A. 永磁直流调速发电机 B. 直流牵引电动机 C. 大功率他励直流测速发电机 D. 无槽直流电动机 11. 直流电机的铭牌上，“1GG6286-0NG40-1VV1-Z”通常指的是（ ） A. 电机的型号 B. 电机的额定功率 C. 电机的额定电压 D. 电机的额定电流 12. 他励直流电机的励磁电流由什么提供（ ） A. 电枢回路电源 B. 机械能转换 C. 交流发电机 D. 独立直流电源 13. 直流电机电枢反应削弱主磁场的主要原因是（ ） A. 电枢磁场的方向与主磁场方向完全相反 B. 电枢磁场在主磁极磁路中产生的磁动势与励磁磁动势方向相反 C. 电枢电流增大了励磁绕组的电阻 D. 电枢反应使气隙增大 14. 差复励电机的磁通如何叠加（ ） A. 相减 B. 相加 C. 无关 D. 随机变化 15. 磁化曲线反映哪两个量的关系（ ） A. 转速与转矩 B. 主磁通与励磁电流 C. 电压与电流 D. 功率与效率 16. 直流电机空载磁场的强度分布中，极间区域磁场弱的主要原因是（ ） A. 极间无励磁绕组 B. 极间气隙过大 C. 极间磁路长、磁阻大 D. 电枢铁心在极间无磁性 17. 直流电机的电枢反应中，交轴电枢反应会引起（ ） A. 气隙磁场的正弦波形畸变 B. 气隙磁场的平顶波形畸变 C. 气隙磁场的马鞍形畸变 D. 气隙磁场的三角波形畸变 18. 直流发电机的电动势平衡方程式是（ ） A. Ea=U+IaRa​ B. Ea=U−IaRa​ C. U=Ea+IaRa​ D. T=CtΦIa​ 19. 并励发电机空载特性曲线不从零点开始的原因是什么（ ） A. 电枢反应 B. 励磁绕组电阻过大 C. 主磁极剩磁 D. 机械损耗 20. 以下哪种电机类型不依赖于外部电源供电，而是通过机械能转换为电能（ ） A. 发电机 （Generator） B. 电动机 （Motor） C. 变压器 D. 以上都不是 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 主磁极的主要作用是产生附加磁通，改善电流换向。（ ） 22. 单叠绕组的并联支路数等于主磁极对数p。（ ） 23. 直流电机电枢绕组短路故障会导致电机转速急剧下降，甚至无法启动。（ ） 24. 直流电机的定子一定是永磁体，转子一定是线圈。（ ） 25. 他励电机的励磁电流由电机本身电枢供给，与外部电源无关。（ ） 26. 直流电机的额定功率，对发电机而言是输出的电功率，对电动机而言是轴上输出的机械功率。（ ） 27. 复励电机中，差复励电机的合成磁通为两励磁绕组磁通之和。（ ） 28. 气隙磁感应强度在极掌中心位置最强，向两侧逐渐减弱。（ ） 29. 直流电动机的电枢反应会使物理中性面逆着旋转方向偏移。（ ） 30. 直流发电机并励绕组的电流随负载变化而显著改变。（ ） 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 直流电机中的定子和转子分别有什么作用？ 32. 直流电机铭牌上的“额定电压”和“额定电流”分别指什么？ 33. 解释直流电机铭牌上的“序列号”的作用。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 简述直流电机的常见分类方式。 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 $ 山东省（春季高考）考纲百套卷 第7卷 直流电机（上）——结构、原理与发电机 单元过关卷《变压器与电动机》电气技术类 时间：60分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题3分，共60分） 1. 下列绕组中，嵌放在小槽内的是（ ） A. 控制绕组 B. 去磁绕组 C. 换向绕组 D. 补偿绕组主要部分 【答案】D 【解析】补偿绕组的主要部分嵌放在小槽内，控制绕组在大槽，换向绕组在中槽，去磁绕组在大槽轭部，故B正确。 2. 电枢铁心冲片上的槽口用于（ ） A. 安装风扇 B. 固定换向器 C. 通风散热 D. 嵌放电枢绕组 【答案】D 【解析】槽口提供绕组嵌入空间，玻璃丝带或钢丝带扎紧绕组端部，防止高速旋转时松动。 3. 电枢铁心槽数的常见范围是（ ） A. 3~6 B. 7~16 C. 17~20 D. 21~25 【答案】B 【解析】电枢铁心槽数的选择需要兼顾换向性能、加工难度和成本：槽数过少（如 3~6 槽）会导致换向火花大、转矩脉动严重，一般仅用于玩具级微型电机，不属于常规电机的常见范围。槽数过多（如 17 槽以上）会大幅增加加工复杂度和成本，同时槽绝缘占比增大，降低槽利用率。对于常见的直流电机（如汽车起动机、小型工业电机），电枢铁心槽数通常在 7~16 之间，既能保证较好的换向性能，又兼顾了加工与成本，是行业内的主流设计范围。 4. 直流电机与交流电机相比，主要劣势是（ ） A. 调速性能差 B. 启动转矩小 C. 维护成本高 D. 效率低下 【答案】C 【解析】电刷与换向器需定期更换，结构复杂导致维修频率高，长期运行成本显著高于交流电机。 5. 直流电机中，实现机械能与电能转换的核心部件是（ ） A. 主磁极 B. 换向器 C. 电枢绕组 D. 机座 【答案】C 【解析】电枢绕组在磁场中运动产生感应电动势（发电）或通入电流受电磁力产生转矩（电动），是能量转换的关键。 6. 直流电机气隙的作用是（ ） A. 增强磁场强度 B. 固定换向器位置 C. 冷却电枢绕组 D. 确定主磁路磁阻 【答案】D 【解析】气隙大小影响磁路磁阻，进而决定电机磁通密度与性能，设计时需精确控制。 7. 主磁极铁心采用钢板叠压而非整块钢，主要是为了（ ） A. 降低成本 B. 减小涡流损耗 C. 增强机械强度 D. 提高导磁率 【答案】B 【解析】叠压的钢板间相互绝缘，可阻断涡流路径，显著减小涡流在铁心中的能量损耗。 8. 右手定则用于判断什么方向（ ） A. 电磁力方向 B. 电流方向 C. 感应电动势方向 D. 磁场方向 【答案】C 【解析】右手定则通过拇指（运动方向）和四指（电动势方向）确定导体切割磁感线时的感应电动势方向。 9. 直流电机温升限度主要取决于（ ） A. 电源电压波动 B. 绝缘材料等级 C. 电枢电阻大小 D. 负载类型 【答案】B 【解析】温升限度由绝缘材料耐热等级决定（如F级绝缘最高允许155℃），确保电机长期安全运行。 10. 直流电机型号“ZCF”代表（ ） A. 永磁直流调速发电机 B. 直流牵引电动机 C. 大功率他励直流测速发电机 D. 无槽直流电动机 【答案】C 【解析】“ZCF”中“Z”为直流，“C”无特殊含义，“F”为发电机，对应大功率他励直流测速发电机；A是“ZYS”，C是“ZQ”，D是“ZW”。 11. 直流电机的铭牌上，“1GG6286-0NG40-1VV1-Z”通常指的是（ ） A. 电机的型号 B. 电机的额定功率 C. 电机的额定电压 D. 电机的额定电流 【答案】A 【解析】“1GG6286-0NG40-1VV1-Z”是由字母、数字及后缀组成的电机产品型号或订货号，用于表示电机的系列、结构、性能及配置等信息。额定功率、额定电压和额定电流通常分别以具体数值及相应单位标注，因此该编号通常指电机的型号，故选A。 12. 他励直流电机的励磁电流由什么提供（ ） A. 电枢回路电源 B. 机械能转换 C. 交流发电机 D. 独立直流电源 【答案】D 【解析】他励电机的励磁绕组由独立电源供电，与电枢电路无直接电连接，确保励磁电流稳定。 13. 直流电机电枢反应削弱主磁场的主要原因是（ ） A. 电枢磁场的方向与主磁场方向完全相反 B. 电枢磁场在主磁极磁路中产生的磁动势与励磁磁动势方向相反 C. 电枢电流增大了励磁绕组的电阻 D. 电枢反应使气隙增大 【答案】B 【解析】电枢磁场在主磁极对应的磁路区域，会产生一个与励磁磁动势方向相反的“去磁磁动势”，该磁动势会抵消部分励磁磁动势，导致主磁场强度削弱。 14. 差复励电机的磁通如何叠加（ ） A. 相减 B. 相加 C. 无关 D. 随机变化 【答案】A 【解析】差复励电机串励绕组磁通与并励绕组相反，总磁通为两者之差。 15. 磁化曲线反映哪两个量的关系（ ） A. 转速与转矩 B. 主磁通与励磁电流 C. 电压与电流 D. 功率与效率 【答案】B 【解析】磁化曲线描述主磁通随励磁电流变化的非线性关系，反映铁芯饱和特性。 16. 直流电机空载磁场的强度分布中，极间区域磁场弱的主要原因是（ ） A. 极间无励磁绕组 B. 极间气隙过大 C. 极间磁路长、磁阻大 D. 电枢铁心在极间无磁性 【答案】C 【解析】极间区域的磁路需绕过主磁极，路径长且需经过更多非磁性材料（如机座），磁阻远大于主磁极下方的磁路，故磁场强度弱，与是否有励磁绕组、电枢铁心磁性无关。 17. 直流电机的电枢反应中，交轴电枢反应会引起（ ） A. 气隙磁场的正弦波形畸变 B. 气隙磁场的平顶波形畸变 C. 气隙磁场的马鞍形畸变 D. 气隙磁场的三角波形畸变 【答案】C 【解析】电枢反应可分解为直轴电枢反应和交轴电枢反应。直轴电枢反应沿主磁场轴线，主要产生去磁或助磁作用，改变主磁通大小；交轴电枢反应垂直于主磁场轴线，主要使气隙磁场发生畸变，使气隙磁密波形呈马鞍形。因此本题将题干修正为“交轴电枢反应”后，正确答案为C。 18. 直流发电机的电动势平衡方程式是（ ） A. Ea=U+IaRa​ B. Ea=U−IaRa​ C. U=Ea+IaRa​ D. T=CtΦIa​ 【答案】A 【解析】电动势平衡方程反映内部压降与端电压的关系，Ea=U+IaRa。 19. 并励发电机空载特性曲线不从零点开始的原因是什么（ ） A. 电枢反应 B. 励磁绕组电阻过大 C. 主磁极剩磁 D. 机械损耗 【答案】C 【解析】剩磁导致空载特性曲线从剩磁电压点开始，而非零点。 20. 以下哪种电机类型不依赖于外部电源供电，而是通过机械能转换为电能（ ） A. 发电机 （Generator） B. 电动机 （Motor） C. 变压器 D. 以上都不是 【答案】A 【解析】发电机是一种将机械能转换为电能的电机类型，它不依赖于外部电源供电。 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21. 主磁极的主要作用是产生附加磁通，改善电流换向。（ ） 【答案】错误 【解析】主磁极的作用是产生主磁通，建立气隙主磁场；改善换向是换向磁极的功能。 22. 单叠绕组的并联支路数等于主磁极对数p。（ ） 【答案】错误 【解析】单叠绕组的并联支路数2a=2p（p磁极对数），即等于主磁极数，而非磁极对数。 23. 直流电机电枢绕组短路故障会导致电机转速急剧下降，甚至无法启动。（ ） 【答案】正确 【解析】短路绕组形成低阻抗回路，电枢电流激增，可能引发保护装置动作或烧毁绕组，导致停转。 24. 直流电机的定子一定是永磁体，转子一定是线圈。（ ） 【答案】错误 【解析】定子可由永磁体或励磁绕组（通电产生磁场）组成，转子通常是线圈，但并非“一定”，存在特殊结构（如无刷电机），故本题错误。 25. 他励电机的励磁电流由电机本身电枢供给，与外部电源无关。（ ） 【答案】错误 【解析】他励电机的励磁电流由独立的外部直流电源供电，与电枢电路无电连接，并非由电枢供给。 26. 直流电机的额定功率，对发电机而言是输出的电功率，对电动机而言是轴上输出的机械功率。（ ） 【答案】正确 【解析】额定功率的定义因电机类型而异，发电机侧重电功率输出，电动机侧重机械功率输出，符合铭牌参数的基本含义。 27. 复励电机中，差复励电机的合成磁通为两励磁绕组磁通之和。（ ） 【答案】错误 【解析】差复励电机的两励磁绕组磁通方向相反，合成磁通为两者之差；积复励电机的磁通才为两者之和。 28. 气隙磁感应强度在极掌中心位置最强，向两侧逐渐减弱。（ ） 【答案】正确 【解析】极掌中心气隙磁感线最密，磁感应强度呈平顶波分布。 29. 直流电动机的电枢反应会使物理中性面逆着旋转方向偏移。（ ） 【答案】正确 【解析】电动机电枢磁场使物理中性面逆旋转方向偏移β角。 30. 直流发电机并励绕组的电流随负载变化而显著改变。（ ） 【答案】错误 【解析】并励绕组与电枢并联，电压恒定，其电流仅取决于励磁电阻，负载变化时电流基本不变。 三、简答题（本大题共3小题，每题4分，共12分） 31. 直流电机中的定子和转子分别有什么作用？ 【答案】定子是直流电机中固定不动的部分，主要作用是产生磁场。它通常包括主磁极、换向极、机座和电刷装置。转子则是电机中旋转的部分，也称为电枢，其作用是感应电势并实现能量转换。转子包括电枢铁芯、电枢绕组和换向器。 【解析】定子是直流电机中固定不动的部分，主要作用是建立主磁场，并为换向提供必要的磁场条件，通常包括机座、主磁极、换向极、端盖以及电刷装置等。转子又称电枢，是电机中旋转的部分，通常包括电枢铁芯、电枢绕组和换向器。电枢绕组在发电机运行时切割磁感线并感应电势，在电动机运行时通入电流并产生电磁转矩，从而实现电能与机械能之间的转换。 32. 直流电机铭牌上的“额定电压”和“额定电流”分别指什么？ 【答案】额定电压是指电机在规定工作条件和额定运行状态下，电枢或电机端子上应施加的电压。额定电流是指电机在额定电压、额定转速及规定负载等额定工作条件下正常运行时的电流。额定电流不是允许承受的最大电流，长期超过该值可能导致绕组过热并损坏电机。 【解析】铭牌上的额定电压表示电机正常运行时应接入的规定电压，额定电流表示电机在额定工作条件下运行时的规定电流。额定电流是设计、选用导线和保护装置的重要依据，不等同于电机能够承受的最大电流；若长期超过额定电流，绕组发热会增加，可能造成绝缘老化或损坏。 33. 解释直流电机铭牌上的“序列号”的作用。 【答案】序列号是电机的唯一标识符，用于追踪和识别具体的电机产品。它对于售后服务、备件更换和产品历史记录查询非常重要。 【解析】序列号是制造商为某一台具体电机编制的唯一或基本唯一的识别编号，用于区别同型号的不同产品。通过序列号可以查询产品的生产批次、出厂信息、质量记录和维修历史，并可用于售后服务、保修确认、故障追踪及备件匹配。序列号与表示产品类别和规格的型号并不相同。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题8分，共8分） 34. 简述直流电机的常见分类方式。 【答案】直流电机可以根据励磁方式分类，主要有他励、并励、串励和复励电机。他励电机的励磁绕组由独立电源供电；并励电机的励磁绕组与电枢绕组并联；串励电机的励磁绕组与电枢绕组串联；复励电机则结合了并励和串励的特点。 【解析】直流电机可按不同标准进行分类，常见的是按励磁方式分类。按励磁绕组与电枢绕组的供电和连接关系，可分为他励、并励、串励和复励四类。他励电机的励磁绕组由独立电源供电；并励电机的励磁绕组与电枢绕组并联；串励电机的励磁绕组与电枢绕组串联；复励电机同时具有并励和串励两种励磁作用。按功能还可分为直流发电机和直流电动机，按结构或用途也可作进一步分类。 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 $