2025年专升本电机学模拟考卷（附答案）

2025年专升本电机学模拟考卷（附答案）考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、填空题（每空2分，共20分）1.磁感应强度在国际单位制中的单位是________，其物理意义是________。2.一段均匀磁路中，磁势与磁阻的比值等于该磁路段的________。3.直流电机电枢绕组中，电流方向随电枢旋转而周期性变化的元件称为________。4.三相异步电动机的转差率s定义为同步转速n_s与转子转速n的________之差与同步转速n_s的比值。5.变压器理想情况下，其铁芯中的损耗称为________损耗，绕组中的损耗称为________损耗。6.交流电势按正弦规律变化时，其最大值与有效值的关系为________。7.异步电动机的额定功率是指其________时的输出机械功率。8.同步电机空载运行时，气隙磁场主要由________产生。9.电机在运行时产生的热量主要通过________、________和________三种方式散发出去。10.串励直流电动机适用于需要________转矩特性的场合。二、选择题（每题3分，共30分）1.下列哪个物理量是标量？________A.磁感应强度B.磁通量C.磁场强度D.电势2.在直流电机的电枢电路中，下列哪个量是恒定的？________A.电枢电流B.电枢电势C.励磁电流D.端电压3.当三相异步电动机的定子绕组接入频率为f的交流电源时，其气隙磁场的同步转速n_s与f及电机极对数p的关系为？________A.n_s∝f/pB.n_s∝f·pC.n_s∝1/f·pD.n_s∝p/f4.一台变压器，原副边匝数比为10:1，接在220V交流电源上，副边空载电压为？________A.22VB.220VC.2200VD.22V5.异步电动机运行时，转子电路中的感应电势频率f_2与定子电源频率f_1的关系是？________A.f_2=f_1B.f_2>f_1C.f_2<f_1D.f_2=06.直流电机中，电枢反应通常会使气隙磁场发生？________A.只加强主磁场B.只削弱主磁场C.负序磁场分量D.无影响7.绕线式异步电动机采用转子串电阻启动的主要目的是？________A.提高功率因数B.减小启动电流，增大启动转矩C.降低运行效率D.延长电机寿命8.三相变压器铭牌上的“额定电压”是指？________A.原边额定电压，副边额定电压B.原边额定电流，副边额定电流C.原副边额定功率D.原副边额定频率9.下列哪种电机通常作发电机运行？________A.他励直流电机B.并励直流电机C.串励直流电机D.任何直流电机10.电机运行中，若铁芯温度过高，可能的原因是？________A.负载过大B.电源电压过高C.频率过低D.以上都是三、判断题（每题2分，共20分，正确的划“√”，错误的划“×”）1.磁通量是标量，其正负表示磁感线穿出或穿入闭合曲面的方向。（）2.直流电机的电枢反应会削弱主磁场。（）3.三相异步电动机的额定转速一定等于其同步转速。（）4.变压器可以改变直流电压。（）5.交流电势的有效值等于其最大值。（）6.异步电动机的额定功率是指其输入的电功率。（）7.同步电机运行时，其转差率s恒等于1。（）8.电机运行时的铜损耗是指铜损和铁损的总和。（）9.串励直流电动机的励磁绕组与电枢绕组串联。（）10.并励直流电动机的转速主要取决于电枢端电压。（）四、计算题（每题10分，共40分）1.一段磁路由长度为l1=0.3m、横截面积S1=50cm²的铸钢构成，中间有一空气隙，空气隙长度l0=0.2cm。已知磁路中的磁通量Φ=1.2×10^-3Wb。铸钢的磁导率μ_r1=3000，空气的磁导率μ_0=4π×10^-7H/m。求该磁路段的磁压降（绝对值）。2.一台他励直流电机，额定电压U_N=220V，额定电流I_N=50A，额定转速n_N=1500r/min，电枢回路总电阻R_a=0.4Ω。当电机在额定电压下运行，电枢电流I=40A时，求电机的转矩T（忽略电枢反应的影响，转矩常数K_T已知）。3.一台三相变压器，额定容量S_N=100kVA，额定电压U_1N/U_2N=6000V/230V，连接组别为Y/y。求空载运行时，原副边感应电势的额定值（有效值）E_1N和E_2N。4.一台三相四极异步电动机，额定功率P_N=40kW，额定电压U_N=380V（Y接），额定频率f_N=50Hz，额定负载时的转差率s_N=0.02。求额定负载运行时，电动机的转速n_N和转子感应电势频率f_2。五、简答题（每题10分，共20分）1.简述直流电机电枢反应的性质及其对电机性能的影响。2.为什么三相异步电动机的启动电流很大，但启动转矩不一定大？---试卷答案一、填空题1.特斯拉（T）；单位面积内垂直穿过该面积的磁通量2.磁通（φ）3.换向器4.差5.铁芯；铜6.E_m=E/√27.额定8.励磁绕组9.辐射；对流；传导10.增大二、选择题1.B2.C3.A4.A5.C6.C7.B8.A9.B10.D三、判断题1.√2.×3.×4.×5.×6.×7.×8.×9.√10.√四、计算题1.解析：先计算空气隙中的磁感应强度B_0=Φ/S_0=Φ/(μ_0*S_1)（假设磁通全部穿过空气隙，且横截面积不变）。B_0=(1.2×10^-3Wb)/(4π×10^-7H/m*50×10^-4m²)≈1.91T。空气隙的磁压降ΔF_0=B_0*l_0=1.91T*0.2×10^-2m≈0.038A·Wb(或0.038V)。铸钢段的磁感应强度B_1=Φ/S_1=1.2×10^-3Wb/50×10^-4m²=0.024T。铸钢段的磁压降ΔF_1=H_1*l_1=(B_1/μ_r1*μ_0)*l_1=(0.024T/3000*4π×10^-7H/m)*0.3m≈0.00096A·Wb(或0.00096V)。总磁压降ΔF=ΔF_0+ΔF_1≈0.038V+0.00096V≈0.03896V(或0.03896A·Wb)。答案：该磁路段的磁压降约为0.039A·Wb(或0.039V)。2.解析：首先计算额定负载时的电枢电势E_N=U_N-I_N*R_a=220V-50A*0.4Ω=200V。电势常数K_E=E_N/(2π*n_N/60)=200V/(2π*1500/60rad/s)≈16.76V·s/rad。忽略电枢反应，电势E=E_N*(1-s_N)=200V*(1-0.02)=196V。电枢电流I=40A时，电枢电势E'=K_E*ω_r=K_E*(2π*(n_N/(1-s_N)))。ω_r=(E'/K_E)=(196V/16.76V·s/rad)≈11.74rad/s。转子转速n=(1-s_N)*n_N=(1-0.02)*1500r/min=1470r/min。转子电势频率f_2=s_N*f_N=0.02*50Hz=1Hz。答案：额定负载运行时，电动机的转速n_N为1470r/min，转子感应电势频率f_2为1Hz。3.解析：额定运行时，原边漏抗电压和励磁电压可忽略，U_1N≈E_1N。E_1N=U_1N=6000V。变压器电压比E_1N/E_2N=N_1/N_2。E_2N=E_1N*(N_2/N_1)=U_1N*(U_2N/U_1N)=6000V*(230V/6000V)=230V。答案：空载运行时，原边感应电势额定值E_1N为6000V，副边感应电势额定值E_2N为230V。4.解析：同步转速n_s=60*f_N/p=60*50Hz/4=750r/min。转子感应电势频率f_2=s_N*f_N=0.02*50Hz=1Hz。转子转速n=n_s*(1-s_N)=750r/min*(1-0.02)=735r/min。答案：额定负载运行时，电动机的转速n_N为735r/min，转子感应电势频率f_2为1Hz。五、简答题1.解析：直流电机电枢反应是指电枢电流产生的磁场对主磁场（励磁磁场）产生影响的现象。性质：当电枢电流流过时，会在气隙中产生一个附加磁场，这个附加磁场会削弱或加强主磁场，并使主磁场发生畸变。对主磁场的影响：（1）去磁作用：当电枢导体电流方向与主磁场方向相同（例如，发电机运行在重载，电枢电流增大）时，电枢磁场与主磁场方向相反，削弱主磁场，导致电枢电势E下降。（2）增磁作用：当电枢导体电流方向与主磁场方向相反时，电枢磁场与主磁场方向相同，增强主磁场。对电刷下感应电势的影响：电枢反应使物理中性线（磁密为零处）沿旋转方向偏离几何中性线。这会导致电刷下的感应电势增加，严重时可能产生环火，损坏电机。对转矩的影响：电枢反应也会对转矩产生一定影响，尤其在负载变化时。2.解析：三相异步电动机启动瞬间，定子绕组加额定电压，此时转子尚未转动，转差率s≈1（或s=1），转子电路的阻抗角接近90度，呈现纯阻性或接近纯阻性。启动电流：定子绕组的阻抗（主要是电阻）在启动瞬间相对较小（特别是对鼠笼式电机），根据欧姆定律，启动电流I_st=U_N/|Z|会很大，通常达到额定电流的4到7倍。启动转矩：启动转矩T_st