《电机与变压器学生用书》答案

第一章三相交流异步电动机

§1-1三相异步电动机的结构和参数

一、填空题

1.电动机发电机交流电机直流电机

2.交流电能机械能

3.同步电动机异步电动机

4.潮湿多尘易受风雨侵蚀有腐蚀性气体

5.E120B130F155H180

6.电动机在额定负载范围内，允许长期连续不停使用，但不允许多次断续重复

使用

7.定子转子端盖轴承轴承盖风扇风扇罩接线盒吊环

8.定子绕组主磁通磁路

9.三个互相独立120°

10.定子铁芯定子绕组

11.铝铸铁钢板

12.旋转转子铁芯转子绕组转轴将磁场能转化为转子绕组上的电动势

能，并最终转化为机械能

13.斜槽转子绕组

14.切割定子绕组产生的旋转磁场，产生感应电动势和感应电流，并在旋转磁

场作用下产生电磁转矩，从而使转子转动鼠笼绕线

15.鼠笼绕线转子铁芯转子绕组端环转子风叶转轴转子铁芯

转子绕组集电环转轴

16.电动机在额定工作状态下运行时，转轴上输出的机械功率

17.电动机在额定电压下定子绕组采用的连接方式三角形星形

二、选择题

l.B2.C3.B4.A5.B6.A

三、判断题

1W2.43.x4.x5.x6.47.V8.x

四、问答题

2

1.答：

1-鼠笼型转子2-定子绕组3-前端盖4-传动带轮

5-散热筋6-定子铁芯7-轴承8-风扇

9-风扇罩10-后端盖11-外壳12-吊环

13-铭牌14.轴承盖15.转轴16-机座17.接线盒

2.答：

（1）按照相数不同，定子绕组可分为单相绕组、两相绕组和三相绕组。

（2）按照槽中绕组数量的不同，定子绕组可分为单层绕组、双层绕组和单双

层混合绕组。

（3）按照绕组连接方式的不同，单层绕组又可分为同心式绕组、交叉式绕组

和链式绕组，双层绕组乂可分为叠绕组和波绕组。

3.答：

（1）按转子结构型式不同，三相异步电动机可分为鼠笼式和绕线式。

（2）按尺寸不同，三相异步电动机可分为大型、中型和小型。

（3）按防护等级不同，三相异步电动机可分为开启式、防护式、封闭式和防

爆式。

（4）按冷却方式不同，三相异步电动机可分为自冷式、自扇冷式、他扇冷式

和管道通风式等。

（5）按安装型式不同，三相异步电动机可分为卧式安装、立式安装等。

（6）按绝缘等级不同，三相异步电动机可分为E级、B级、F级和H级等。

（7）按工作制不同，三相异步电动机可分为连续工作制、间歇工作制和断续

周期工作制等。

4.答：

中、小型电动机，额定功率为0.55i90kW,外壳防护等级为IP44或IP23,B

级绝缘，主要用于无特殊要求的机械设备。

§1-2三相异步电动机的工作原理和机械特性

一、填空题

1.旋转磁场

3

2.三相交流电流旋转磁场

3.异步

4.同步转速磁极对数频率/?i=60/i/p

5.转速差转差率V<

二、选择题

I.B2.A3.C4.A

三、判断题

1J2.x3.4

四、问答题

1.答：

(1)三相定子绕组必须对称，即每相定子绕组在定子铁芯空间上互差120。电

角度。

(2)通入三相定子绕组的三相交流电流必须对称，即三相电流大小相笔、频

率相同、相位互差120%

2.答：

在三相异步电动机的定子绕组中通入三相交流电流，就会在电动机内部产生

一个旋转磁场。旋转磁场与转子绕组做相对运动，转子绕组切割旋转磁场的磁感线

产生感应电动势，从而在转子绕组中产生感应电流。转子绕组中的感应电流与旋转

磁场相互作用，产生电磁转矩，使电动机转子顺着旋转磁场的旋转方向转动，拖动

机械负载工作。

3.答：

(1)在电动机启动瞬间，片0、5=1,转子绕组切割磁感线的相对速度最大，

所以产生的感应电动势和感应电流最大，反映在定子绕组上，电动机的启动电流就

很大，一般可达4—7倍额定电流。

(2)电动机空载运行时，转速接近同步转速，这时s很小，一般在0.005左

右，转子绕组中的感应电动势、感应电流也较小；反映在定子绕组上，电动机的空

载电流也较小，一般为额定电流的20%〜35%。

(3)电动机在额定状态下运行，电动机转速为额定转速，对应的转差率为额

定转差率，一般在0.01〜0.07范围内，通常为0.05左右。

4

§1-3三相异步电动机的启动

一、填空题

1.结构特点电网容量负载大小性质转动惯性启动是否频繁

2.三相交流电源稳定转速

3.01大电流4〜7

4.启动转矩30%〜50%

5.直接启动降压启动

6.额定电压全压启动

7.定子绕组额定电压转速额定电压

8.定子绕组串电阻星形一三角形（Y—△）自耦变压器

9.简单较低体积增大电能较小

10.Y1/V31/3

I1.A鼠笼

12.转子绕组回路串电阻转子绕组回路串频敏变阻器

13.减小功率因素增大

二、选择题

l.B2.C3.A4.B5.C6.A

三、判断题

1.x2.43.44.x5.x6.x

四、问答题

1.答：

（1）电动机应保证有足够大的启动转矩，使启动时间尽量缩短。

（2）在保证电动机具有足够的启动转矩的前提下，启动电流应尽可能小。

（3）电动机转速应尽可能平滑上升，以减小,对电动机及负载的冲击。

（4）电动机的启动设备应尽量简单、经济、可靠，维护方便。

2.答：

（1）大电流在线路上产生很大的电压降，影响同一线路上其他电动机或负载

的正常工作，如导致日光灯熄灭、电磁铁自动释放，使其他电动机的转矩减小，转

速降低，甚至造成堵转，

5

（2）对于需要频繁启动的电动机，大电流容易造成绕组过热，绝缘老化，从

而缩短电动机的使用寿命。

3.答:

W

V

-

O

L1

三相异步电动机定子绕组的接法

a）星形接法b）三角形接法

4.答：

由于三相异步电动机的电磁转矩与电源电压有效值的平方成正比，所以降压

启动也不可避免地减小了电动机的启动转矩，故降压启动只适用于空载或轻载启

z九

5.答：

自耦变压器降压启动的优点是启动转矩和启动电流可以调节，使用灵活，可适

用于不同的负载；缺点是启动设备体积大，价格较高。自耦变压器降压启动通常用

于既不允许大电流冲击，又要求启动转矩较大的场合，主要应用于较大功率的三相

异步电动机的启动。

§1-4三相异步电动机的调速

一、填空题

1.调速

2.电源频率定子绕组磁极对数变极

6

3.同步转速多速电动机

4.反比低高

5.Y/YYA/YY

6.平滑性鼠笼调速

7.电源频率电源频率平滑无级

8.恒转矩变压变频调速

9.定子绕组回路串电抗器晶闸管交流调压线路

二、选择题

LA2.C3.B4.A5.C6.B

三、判断题

1W2.x3W4.45.x6.X

四、问答题

1.答：

三相异步电动机转速公式：

60/；

〃=〃1。一5斤---（1-5）

P

（1）改变电动机的磁极对数P，即变极调速。

（2）改变电动机电源的频率力，即变频调速。

（3）改变电动机的转差率s,即变转差率调速。

2.答：

双速电动机接线盒内的接线示意图如图所示。

LolLO2LQ3

---

---

oOO

uOlYO1WO1

U2V2W2

L1L3

L2

无论是Y/YY接法亦是接法的双速电动机，为保证变极前后双速电动

机的旋转方向不变，应改变接到双速电动机上的三相交流电源相序。其主要原因

是旋转磁场的磁极对数不同，空间电角度也发生了变化。

7

3.答：

（1）节能。变频调速可以通过精确控制电动机的转速，减少能源消耗，实

现高效节能。

（2）调速范I韦|宽。变频调速可以实现较大的调速范I韦I，满足不同工作场合下

的速度需求。

（3）控制精度高。变频调速的控制性能可以达到甚至超过高精度直流伺服电

动机的控制性能。

（4）正、反转容易实现。变频调速可以很容易地实现电动机的正、反转。

（5）适用于各种工作环境。变频调速装置和电动机可以分离，适用于各种工

作环境。

（6）电源要求低。电源的容量只需为电动机额定功率的1.5倍，且电源的功

率因素对电动机功率的影响较小。

4.答:

改变三相异步电动机的电源电压和转子绕组回路电阻，都可以改变电动机的

转差率，前者适用于三相鼠笼式异步电动机的调速，后者适用于三相绕线式异步电

动机的调速。

§1-5三相异步电动机的制动

一、填空题

1.生产效率安全性

2.机械制动电气制动

3.机械装置电磁抱闸电磁离合器

4.通电型断电型

5.电磁感应电磁力压紧力摩擦力

6.高频动作

7.相反迅速停止

8.反接制动能耗制动再生发电制动

9.直接启动制动电阻电抗器转子绕组回路

10.精确控制

8

11.断开直流电源惯性转动静止磁场制动转矩

12.同步转速下放平稳下降

二、选择题

LA2.C3.C4.B5.A6.B

三、判断题

1.X2.43.X4.4

四、问答题

1.答：

当电动机通电启动时，同时给电磁抱闸的电磁线圈通电，电磁铁的动铁芯被

吸引与静铁芯合拢，同时克服弹簧的作用，迫使杠杆向外张开，闸瓦与闸轮松

开，闸轮可自由转动，电动机正常运转。当断开电动机电源时，电磁抱闸的电磁

线圈也同时断电，动铁芯与静铁芯无吸引力，在弹簧的作用下，闸瓦将闸轮紧紧

抱住，电动机迅速停止转动。由于电动机和电磁抱闸的电磁铁共用一个电源和控

制线路，同时通、断电，因此只要电动机不通电，闸瓦总是将闸轮紧紧抱住，电

动机总是被制动。电磁线圈连接必须可靠，不能安装熔断器。

2.答：

一种是保持转子旋转方向不变，通过定子绕组两相电源反接使定子旋转磁场

的旋转方向改变，这种制动方法称为电源反接制动；另一种是保持定子旋转磁场

的旋转方向不变，通过位能负载的作用使转子反转，这种制动方法称为倒拉反接

制动。

3.答：

选择电动机能耗制动方式时，需要评估电动机的特性和要求，确保能够实现

所需的制动需求。对于无制动的电动机，通常需要使用能耗制动来实现快速制

动；对于制动较弱的电动机，需要使用能耗制动来提高制动效果；对于大功率电

动机，则需要使用能耗制动来回收电能并减少热效应，从而提高效率和减少能源

消耗。

4.答：

三相异步电动机正常运行时，电动机转速〃低于同步转速〃I。如果由于某种

原因，电动机转速〃超过同步转速山，上半部分转子绕组切割磁感线的方向将变

为向右，产生的感应电动势和感应电流方向是进入纸面，对应的电磁力方向向

9

左，同理下半部分转子绕组产生的电磁力向右。这样，电磁转矩方向为逆时针方

向，与电动机的旋转方向相反，电动机进入制动状态。此时电动机转速超过了同

步转速，电动机处于发电状态，定子绕组中的电流方向改变，电动机将机械能转

化为电能回馈给电网，因此这种制动方法称为再生发电制动。

§1-6三相异步电动机的运维和检修

一、填空题

1.电流大小温度高低转动响声的差异

2.发热±5%

3.电流

4.运行温度环境温度发热状况

5.机座不带电

6.绕组绝缘绝缘漆

7.进风口出风口

8.先外后里先机后电先听后检

9.长期停用的电动机受潮电动机绕组接线错误长期过我运行或过压运行

未经过烘干处理绝缘老化而损坏

二、选择题

LB2.A3.C4.C5.B6.A

三、判断题

1.X2.43.44.x5.4

四、问答题

1.答：

主要检查电动机的润滑系统、外观、温度、噪声、振动等是否异常，检查通

风冷却系统、滑动摩擦状况和紧固情况，并做好记录。

2.答：

故障原因：（1）熔丝熔断；（2）电源线或绕组断线；（3）开关或启动设

备接触不良；（4）定子与转子相擦；（5）轴承损坏或被异物卡住；（6）定子

铁芯或其他零件松动；（7）负载过重或负载被卡死；（8）电源电压过低；

（9）机座破裂；（10）定子绕组接线错误；（11）定子绕组断路或短路。

检修方法：（1）更换熔丝；（2）查出断线史并修复；（3）修复开关或启

动设备；（4）找出相擦原因，校正转轴；（5）清洗轴承，检查或更换轴承；

（6）将定子铁芯或其他零件复位，重新焊牢或紧固；（7）减轻负载，检查负载

和传动装置；（8）调整电源电压；（9）修复机座或更换电动机；（10）检杳定

子绕组首、尾端，正确接线；（11）找出定子绕组断路或短路处，重新接好。

3.答：

主要检查电动机的装配质量。检查电动机的外观是否完好，各紧固件是否紧

固牢靠，引出线端的标记和连接是否正确，转子转动是否灵活，转轴转动时的径

向偏摆（若有）是否在允许范围内。对于绕线式异步电动机，还应检查电刷、电

刷架、集电环的装配质量，电刷与集电环接触是否良好等。

1

第二章单相交流异步电动机

§2-1单相异步电动机的结构和参数

一、填空题

1.小型三相鼠笼式异步电动机定子转子启动元件

2.定子铁芯定子绕组转轴机座转子风扇电容器接线盒

3.定子铁芯定子绕组机座

4.主绕组工作绕组副绕组启动绕组

5.铸铁铸铝钢板固定定子铁芯，并借助两端端盖与转子形成一个整体,

使转轴上输出机械能开启式防护式封闭式

6.转子铁芯转子绕组转轴

7.转子铁芯转子绕组端环转子风叶转轴

8.鼠笼型电枢型

9.启动力矩自行启动启动元件离心开关电容器启动继电器

10.吸合70%〜85%触点分离

11.电解正、负极性

12.结构简单制造方便成本低运行噪声小启动性能和运行性能较差

启动转矩、效率和功率都较小未罩部分向被罩剖分旋转

13.额定功率额定电压额定电流额定转速绝缘等级工作制防护等

级

二、选择题

l.C2.A3.B4.B5.A6.C

三、判断题

1N2.x3.74W5.x6.4

四、问答题

1.答：

单相异步电动机主要由定子、转子、附件和启动元件等组成。

（1）定子部分的作用是接入单相交流电，在定子、转子及气隙中产生一个旋

转磁场，将电能转化为磁场能。

（2）转子部分的作用是通过转子绕组切割旋转磁场，产生电磁转矩，拖动机

1

械负载工作。

（3）启动元件的作用是使电动机能自行启动运转。

2.答：

单相异步电动机的型号由产品代号、机座代号、特征代号和特殊环境代号等4

个部分组成，并按下列顺序排列：

①-②-③-④

@—产品代号，由汉语拼音字母组成。

②一机座代号，以机座中心高度（mm）表示。

③一特征代号，表示电动机的铁芯长度和磁极数。

④一特殊环境代号，表示产品适用的环境，一般不标注。

3.答：

（1）电阻启动单相异步电动机：价格较低，启动电流较大，但启动转矩不大：

多用于小型鼓风机、研磨机、搅拌机、小型钻床、医疗器械、电冰箱等。

（2）电容运转单相异步电动机：无启动装置，结构简单，价格较低，使用维

护方便，堵转电流小，有较高的效率和功率因数，但启动转矩较小，选择电容器时，

要考虑有较好的运行性能；多用于电扇、排气扇、电冰箱、洗衣机、空调器、复印

机、吸尘器等。

（3）电容启动单和异步电动机：价格稍贵，启动电流及启动转矩均较大；多

用于小型水泵、冷冻机、小型空压机、空调压缩机、电冰箱、洗衣机等重载启动的

电气设备。

（4）双值电容单相异步电动机：价格较贵，启动电流、启动转矩较大，效率

和功率因数较高；多用于电冰箱、水泵、小型机床等。

§2-2单相异步电动机的工作原理和机械特性

一、填空题

1.旋转磁场

2.不能自行启动启动

3.外力电磁转矩

4.稍低过我能力效率功率因数

二、选择题

LB2.C

三、判断题

1.X2.x

四、问答题

1.答：

当单相异步电动机工作绕组通入单相交流电时，就会在绕组轴线方向上产生

一个交变磁场，这个磁场的大小和方向随时间做正弦规律变化，但在空间方位上是

固定的，因此称为单相扰动磁场。

2.答：

单相异步电动机的机械特性曲线，具有如下特点：

(1)当〃=0时，Ti=T),合成转矩7=0。

(2)当〃>0时，F>0o

(3)当〃vo时，r<0o

§2-3单相异步电动机的运行

一、填空题

1.定子铁芯两套绕组90。

2.启动绕组

3.电容器定子绕组与电源

4.串联电容器不串联电容器位置旋转磁场转子

5.定子绕组电源工作绕组启动绕组反转

6.未罩部分被罩部分电源的接线转向

7.变频调速变极调速调压调速

8.自耦变压器调速串电抗器调速串电容潜调速定子绕组抽头调速双

向品闸管调速

9.电抗器定子绕组电压降低于电源电压

10.双向晶闸管双向晶闸管的控制角电压

11.功率转速负载

二、选择题

LA2.B3.A4.C5.A6.B7.B

三、判断题

1W2.43.x4.x5.46.47.x

四、问答题

1.答：

如果将单相异步电动机的工作绕组、启动绕组同时接单相交流电源，当交流电

流变化一个周期时，合成磁场的磁极在空间转过一圈，即两相电流产生的合成磁场

是一个旋转磁场。单相异步电动机在旋转磁场的作用下产生启动转矩，在启动转矩

的带动下，转子顺着旋转磁场的旋转方向开始转动。单相异步电动机转子转动以后,

启动绕组就失去作用，如果此时将启动绕组的电源断开，工作绕组中电流产生的磁

场为脉动磁场，脉动磁场就会在转子上产生一个与旋转磁场旋转方向一致的电磁

转矩，拖动转子继续按原来的旋转方向转动下去，在电动机转轴上输出机械能。

2.答：

电容启动单相异步电动机的正、反转原理

a）启动绕组接电容器，电动机正转b）工作绕组接电容器，电动机反转

在电容运转单相异步电动机和电容启动单相异步电动机中，旋转磁场的旋转

方向由串联电容器的绕组转向不串联电容器的绕组。电容器的位置改变后，旋转磁

场和转子的旋转方向也随之改变。

3.答：

调压调速具有两个特点：一是电源电压只能从额定电压往下调，因此电动机转

速也只能从额定转速往低调；二是由于单相异步电动机的电磁转矩与电源电压有

1

效值的平方成正比，因此电源电压降低时，电动机的转矩大幅减小、转速大幅降低，

故这种调速方法只能用于转矩随转速降低而减小的负载（称为风机型负载），如风

扇、鼓风机等。

4.答：

转页扇电动机具有可恢复式热保护器，可实现超温断电、降温续开功能，保护

电动机免受温度异常的损害，避免电动机在低电压、过负载情况下烧坏而造成损失。

§2-4单相异步电动机的运维和检修

一、填空题

1.望闻听切

2.工作绕组启动绕组首端和尾端

3.电容量额定电压电解

4.启动元件离心开关电容器

5.启动绕组回路电流表失灵而未断开

6.启动情况功率损耗调速情况

7.不能启动能启动

8.电气故障机械故障外内

二、选择题

LB2.A3.C4.C5.A6.B

三、判断题

2.x3.x4.、5.46.x

四、问答题

1.答：

电容器的常见故障主要包括电容器电容量不足、漏电、失效、短路等。

当电容器电容量不足、漏电时，电动机会出现带负载时不能启动，但空载时能

启动的故障；当电容器失效时，电动机不能启动，但此时如果用手拨动转轴，电动

机便能沿手动的方向转起来；当电容器短路时，电动机两绕组通过同相电流，电动

机发出很大的嗡嗡声，发热很快，即使用手拨动转轴，电动机也不能启动。

2.答:

1

离心开关断路的原因主要包括触点簧片过热失效，触点烧坏脱落，弹簧失效或

无足够张力使触点吸合，机械机构卡死，动、静触点接触不良，接线松动或断开，

触点绝缘板断裂使触点不能吸合等。

3.答：

(1)外观检查。

(2)绝缘电阻检测。

(3)绕组电阻检测。

(4)空载试运行。

(5)温升检测。

(6)听音辨故障。

(7)振动检测。

(8)定期维护与保养。

通过以上八种方法的综合运用，我们可以全面评估单相异步电动机的质显。

1

第三章直流电动机

§3-1直流电动机的结构和参数

一、填空题

1.直流电能机械能机械能直流电能

2.励磁绕组励磁磁通势主磁场

3.主磁场电枢电磁转矩

4.主磁场主磁极铁芯主磁极绕组（励磁绕组）

5.换向磁场换向性能

6.电刷换向器火花

7.移动换向器主磁极数

8.电磁转矩能量转化电枢铁芯电枢绕组换向器转轴

9.直流电流交变电流

10.调速启动范围宽无级调速过载能力无级快速

11.励磁绕组电枢绕组直流电源

12.机械

二、选择题

1.A2.C3.B4.B5.A

三、判断题

1.x2.73.44.x5.4

四、问答题

1.答：

电刷装置的作用是使旋转的换向器与固定的电刷保持滑动接触，从而使旋转

的电枢与固定不动的外电路相连，引入或引出直流电压和直流电流。

2.答：

机座的作用有两个：一是固定主磁极、换向极、端盖等零部件，起支撑和固定

作用，要求具有一定的机械强度；二是作为磁路的一部分，构成磁极之间磁的通路

（机座中磁通通过的部分称为磁规），要求具有较好的导磁性能。

3.答：

按照励磁方式的不司，直流电动机可分为两大类，一类由永磁体作为主磁极产

生主磁场，另一类利用给励磁绕组(主磁极绕组)通入直流电而产生主磁场。后一

类根据励磁绕组与电枢绕组连接方式的不同，又可分为他励、并励、串励、复励直

流电动机。

4.答：

永磁直流电动机具有以下特点：

(1)永磁直流电动机由永磁体提供固定磁通，不需要外部的励磁电源。

(2)永磁直流电动机没有励磁绕组及相关的功率损耗，效率较高。

(2)永磁体所需空间比励磁绕组所需空间小，永磁直流电动机的尺寸较小。

5.答：

国产直流电动机的型号一般由汉语拼音字母和阿拉伯数字组成，主要包括四

个部分：第一部分用字母表示产品代号，第二部分用数字表示设计序号，第三部分

用数字表示机座代号，第四部分用数字表示电枢铁芯长度代号。

§3-2直流电动机的原理和机械特性

一、填空题

1.励磁电枢气隙磁场

2.电刷电枢绕组气隙磁场电磁转矩机械能

3.电刷换向片电枢绕组电源正、负极

4.换向器电刷直流电流交变电流恒定方向

5.电枢机械直流电发电机

6.电枢电压励磁电流电枢电阻转速电磁转矩

7.负载转矩外接电阻降低大多

8.负载转矩电枢电压等于

9.无限大飞车空载轻载

10.主磁场电枢磁场

二、选择题

l.C2.B3.C4.A5.C

三、判断题

1J2.x3.44.45.x

1'

四、问答题

1.答：

当直流电动机接入直流电源时，借助于电刷和换向器的作用，直流电动机电枢

绕组中流过方向交变的电流，从而使电枢产生方向恒定的电磁转矩，确保直流电动

机朝一个方向连续旋转，

2.答：

如果在减小励磁电流的过程中，发生励磁电流等于零的情况，则主磁通也等于

零，电动机转速将趋于无穷大。主磁通等于零，将不会产生电磁力和电磁转矩，由

于阻力矩的作用，电动机转速将逐步降低，但是由于电动机磁路中存在数值很小的

剩磁，所以，他励直流电动机转速将升高到电动机机械强度所不允许的数值。因此,

直流电动机在运行过程中，不允许出现励磁回路断开而导致励磁电流为零的情况。

3.答：

表3-2」并励直流电动机与串励直流电动机比较

项目并励直流电动机串励直流电动机

励磁绕组匝数较多，导线较细，励磁绕组匝数较少，导线较粗，

励磁绕组构造

电,阻值较大电阻值较小

励磁绕组和电枢绕组并联，励磁励磁绕组和电枢绕组串联，励磁

励磁绕组和电枢

绕组承受的电压较高，流过的电流绕组承受的电压较低，流过的电流

绕组连接方法

较小较大

具有软的机械特性，负载转矩较

具有硬的机械特性，负载转矩增

小时，电动机转速较高，负载转矩

机械特性大时，电动转速降低不多，具有恒

增大时，转速迅速降低，具有恒功

转速特性

率特性

适用于负载变化时要求转速比较适用于恒功率负载和速度变化大

应用范围

稳定的场合的负载

可以空载或轻载运行，主磁通很空载或轻载时转速很高，会造成

使用注意事项小时可能造成飞车，励磁绕组不允换向困难或离心力过大而使电枢绕

许开路组损坏，不允许空载或轻载启动

2'

§3-3直流电动机的运行

一、填空题

1.磁场励磁电流

2.电枢绕组回路串变阻器降低电枢电压

3.简单较小较多启动不频繁

4.很少平滑直流电源较大频繁启动

5.主磁场电枢电流方向方向不会改变

6.机械负载电枢绕组回路串电阻改变励磁磁通改变电枢电压

7.额定状态磁路减弱励磁弱磁调速以上过高飞车

8.磁场电磁转矩旋转

9.生产机械自身惯性动能电能制动回路

10.外力（重物）相反倒拉反接制动慢速下放重物

11.回馈下坡快速下放重物

二、选择题

LA2.C3.A4.B5.B

三、判断题

172.x3.44.x5.x6.4

四、问答题

1.答：

直流电动机启动的基本要求如下：

（1）具有足够的启动转矩，启动转矩一般为额定转矩的2〜2.5倍，以便快速

启动，缩短启动时间。

（2）二是启动电流不能过大，应在一定的范围内，一般规定启动电流不应超

过额定电流的2〜2.5倍。

（3）启动设备安全、可靠、经济。

2.答：

除了额定功率很小的直流电动机，一般的直流电动机是不允许全压启动的。这

是因为电枢电阻很小，直流电动机直接加额定电压启动，启动电流将很大，通常可

达额定电流的10〜20倍。这样大的启动电流将带来以下后果：

2

（1）电动机电刷与换向器之间产生强烈的火花而导致电刷与换向器表面烧损。

（2）由于电磁转矩与电枢电流成正比，所以电动机的启动转矩非常大，会产

生机械冲击，损坏机械传动机构。

（3）大的启动电流还会使电网电压波动，将影响同一电网上其他用电设备的

正常运行。

3.答:

改变电枢电压调速的特点如下：

（1）机械特性曲线的斜率不变，调速的稳定性好。

（2）电枢电压可连续变化，调速的平滑性好，可实现无级调速，调速范围宽。

（3）工作电压不允许超过额定电压，电枢电，玉只能由额定电压往下调节，即

转速只能由额定转速向下调节。调速过程中允许的输出转矩不变，属于恒转矩调速

方式。

（4）所需设备的投入较大，但电能损耗小，效率高，还可用于直流电动机的

降压启动。

4.答：

直流电动机处于电动工作状态时，电磁转矩方向与旋转方向相同。制动时，保

持励磁电流不变即励磁磁通不变，将电枢两端从电源立即切换到制动电阻上。由于

惯性，电动机将继续按原来的方向旋转。因磁通方向不变，产生的感应电动势反

方向也不变。止匕时，电动机凭惯性处于发电机运行状态，电枢电流的方向及其产生

的电磁转矩方向都发生了变化，电磁转矩方向与旋转方向相反，将惯性旋转的动能

转化为电能并消耗在制动回路中，使电动机迅速停止。

§3-4直流电动机的运维和检修

一、填空题

1.运行监视维护换向火花转速电流温升

2.500

3.一内部换向器线圈连接线引出线

4.电刷换向器电刷换向器80

5.刺耳杂音损坏有外物侵入清洗和检查

2

二、选择题

LB2.A3.C4.C5.A

三、判断题

1.X2.43.44.4

四、问答题

1.答：

(1)根据负载大小正确选择直流电动机的功率。

(2)根据负载转速正确选择直流电动机的转速。

(3)根据负载特点正确选择直流电动机的结构形式。

2.答：

(1)电源电路不通。

(2)启动时负载过大或传动机构卡死。

(3)励磁回路断路。

(4)启动电流太小。

3.答：

(1)使用压缩空气吹净附着于直流电动机内部的灰尘，并检查轴承润滑油脂

是否洁净、适量。

(2)用柔软、干燥而无绒毛的抹布擦拭换向器表面，并检查其是否光洁，如

有油污，可蘸少许汽油擦拭干净。

(3)检查电刷压力是否正常(电刷间压力差应不超过10%),刷握的固定是

否可靠，电刷在刷握内是否太紧或太松，电刷与换向器的接触是否良好。

(4)检查刷杆座上是否标有电刷位置的记号，

(5)用手转动电枢，检查电枢是否阻塞，在转动时是否有撞击或摩擦声。

(6)检查直流电动机接地装置是否良好。

(7)使用500V兆欧表测量绕组对机座的绝缘电阻，如果绝缘电阻不符合要

求，必须进行干燥处理，

(8)检查直流电动机引出线与励磁调节变阻器、启动设备等的连接是否正确,

接触是否良好。

4.答：

(1)故障原因

2

1）电刷与换向器接触不良；2）电刷因磨损而过短；3）电刷压力不当；4）电

动机过载；5）换向器表面不干净；6）换向极绕组接反；7）电枢绕组断路或短路。

（2）检修方法

1）清洁电刷和换向器，使接触良好：2）更换电刷；3）调整电刷压力；4）减

小负载；5）清洗换向器；6）检查换向极绕组极性后，改正接法；7）修复电枢绕

组。

2

第四章特种电机

§4-1步进电动机

一、填空题

1.检测放大执行校正计算控制电机

2.电脉冲角位移线位移

3.一个角度前进一步角位移线位移电脉冲数量电脉冲频率脉冲

电动机

4.反应式永磁式混合式

5.永磁式高转矩反应式高精度结构设计

6.两相单四拍两相双四拍两相单双八拍

7.脉冲频率无级调速较宽

8.A1B1fB1A2fA2B2-B2A1

9.步距角

10.步进电动机步进驱动器控制器

二、选择题

l.C.2.A3.A4.B5.B

三、判断题

1J2.x3.x4.45.x

四、问答题

1.答：

反应式、永磁式和混合式步进电动机性能的比较

项目反应式步进电动机永磁式步进电动机混合式步进电动机

设计结构简单中等复杂

步距角1.2°3。〜30。1.2°

微步细分只能整步运转整步、半步或微步整步、半步或微步

低速时力矩大，高速时力

高速时力矩减小不低速时力矩大，高速时力矩减小明显

旋转力矩

明显矩减小明显（其他条件相同的情况

下，同一速度下的力短最

2

大）

运转时只产生吸引运转时既产生吸引转矩，运转时既产生吸引转矩，

转矩

转矩又产生排斥转矩又产生排斥转矩

噪声小（使用微步细分后

噪声噪声大噪声小

效果更好）

温升高（需要散热

发热温升低温升低

片）

硅钢片（没有永磁铁氧体、软铁硼等永磁材

转子材料钦铁硼等永磁材料

材料）料

转子外表面为多齿

转子表面转子外表面光滑、无齿转子外表面为多齿结构

结构

价格中等便宜较贵

2.答:

相是指步进电动机定子绕组的相数。

“单”是指步进电动机每次只有一相绕组通电。

“双”是指步进电动机每次有两相绕组通电。

“拍”是指步进电动机定子绕组从一种通电状态切换到另一种通电状态。

3.答：

步进电动机的步距角&与定子相数〃八转子齿数z和通电方式c的关系为

_360

"mxzxc

式中，ft一步距角；

m---定子相数；

z—转子齿数；

C——通电方式，采用单相轮流通电或双相轮流通电时c=l,采用单、双轮

流通电时c=2o

由步进电动机的步距角公式可知，定子相数越多，步距角越小；转子齿数越多,

步距角越小；采用的通电方式拍数越多，步距角越小。

4.答：

（1）步进电动机的体积和质量。

2

（2）步进电动机的功率、控制电压和驱动电流。

（3）步进电动机的步距角。

（4）环境温度、湿度等。

（5）根据加速转矩和负载转矩确定步进电动机的转矩。

§4-2伺服电动机

一、填空题

1.执行电动机控制电压信号角速度或角位移

2.交流直流

3.无刷可靠性高散热好转动惯量小能工作于高压状态

4.交流伺服电动机反馈装置伺服驱动器控制器

5.转子绕组电阻

6.励磁绕组控制绕组对称最高

7.幅值相位转矩转速

8.幅值控制相位控制幅相控制

9.直流主磁极电枢换向器电刷装置

10.电枢控制励磁控制

二、选择题

LA2.C3.A4.B5.C

三、判断题

1W2.X3.X4W5.4

四、问答题

1.答：

如果交流伺服电动机只有励磁绕组接到交流电源上，控制绕组未接入交流控

制信号，电动机内部的气隙磁场为脉动磁场，电动机不能产生启动转矩，转子保持

静止状态。

如果励磁绕组接到交流电源上，同时将控制绕组接入交流控制信号，当两相绕

组中流过的交流电流大小相等而相位互差90。时，在气隙中产生的合成磁场为一个

圆形旋转磁场，其幅值和转速都恒定。如果两个绕组中流过的交流电流大小不相等

2

或相位差不为90。时，气隙中的合成磁场为一个幅值和转速都不恒定的椭圆形旋转

磁场。无论如何，只要将控制绕组接入交流控制信号，在气隙中就会产生旋转磁场。

产生旋转磁场后，转子绕组切割旋转磁场的磁感线，从而产生感应电动势和感应电

流，此感应电流与旋转磁场相互作用而产生电磁转矩，使转子随着旋转磁场的旋转

方向而转动。在负载恒定的情况下，电动机的转速会随着交流控制信号的大小而变

化。

当正常运转的交流伺服电动机的交流控制信号等于零时，电动机会立即停止

转动。当交流控制信号的相位改变180。时，电动机就会改变转向。

2.答：

为使正常运转的交流伺服电动机在去除交流控制信号后能够立即自动停转，

消除“自转”现象，应设法使电磁转矩变成制动转矩，在其作用下，电动机转速迅速

下降到零，因此须增大电动机转子绕组电阻。

3.答：

一是电动机具有较大的后动转矩，使得转子能够迅速旦灵敏地响应交流控制

信号；二是电动机运行范围宽广且平稳，噪声低；三是电动机一旦失去交流控制信

号，会立即停止转动，无自转现象。

4.答：

从伺服电动机的应用情况看，直流伺服电动机能在大范围内实现精密的速度

控制和位置控制，因此，在系统性能要求高的场合多使用直流伺服电动机。

与直流伺服电动机相比，交流伺服电动机具有无刷、可靠性高、散热好、转动

惯量小、能工作于高压状态等优点。近年来，交流同服电动机逐渐得到广泛使用，

有取代直流伺服电动机的趋势。

*§4-3直线电动机

一、填空题

1.电能直线运动中间机构径向

2.三相异步定子初级转子次级

3.初级次级不同初级次级初级次级

4.栅型鼠笼型实心金属板

2

5.短长较小较小

6.旋转直线成本体积

7.大功率因数效率

二、选择题

l.B2.A3.C

三、判断题

1J2.x3.7

四、问答题

1.答：

为了保证在所需的行程范围内，初级与次级之间的耦合能保持不变，在实际应

用时，通常将初级和次级制造成不同的长度，既可以初级短、次级长，也可以初级

长、次级短。由于短初级在制造成本和运行费用上均比短次级低得多，因此，除了

特殊场合，一般均采用短初级。

2.答：

与三相异步电动机相比，圆盘型直线电动机具有以卜.优点：转矩与旋转速度可

以通过移动初级在圆盘上的径向位置来调节；无需经过齿轮减速器就能得到较低

的转速，因此振动很小，噪声低。

3.答:

1■初级2.次级3.行波磁场

直线电动机初级的三相绕组通入对称三相交流电流后，会产生气隙磁场。由于

这个气隙磁场是平移的，而不是旋转的，因此称为行波磁场。

直线电动机产生行波磁场后，次级导体会切割行波磁场的磁感线，产生感应电

动势和感应电流，次级导体中的感应电流与行波磁场相互作用而产生电磁推力，在

这个电磁推力的作用下，如果初级是固定不动的，则次级就顺着行波磁场的运动方

向做直线运动。

*§4-4永磁电动机

一、填空题

1.励磁绕组工作磁场永磁材料工作磁场

2

2.永磁发电机永磁电动机永磁同步电动机永磁直流电动机永磁有刷

直流电动机永磁无刷直流电动机

3.剩磁

4.永磁体磁钢导磁体

5.稳磁去磁突然短路稳磁空气稳磁

6.三相异步定子铁芯定子绕组机座永磁体磁极永磁体磁极转子

铁芯鼠笼型转子绕组

7.电动机本体电子换向器位置传感器

8.相反磁极电枢

9.转子磁极定子绕组电子换向器励磁磁场

10.逆变器控制器位置传感器顺序时间

二、选择题

l.B2.A3.B4.C5.A

三、判断题

1.72.x3.x4.45.4

四、问答题

1.答：

永磁同步电动机不能直接接入三相交流电源进行启动，因为转子转动惯量大，

旋转磁场的转速太高，静止的转子根本无法跟随旋转磁场启动。

永磁同步电动机的电源可以利用变频器提供，启动时变频器输出频率从0开

始连续上升到工作频率，电动机转速则跟随变频器输出频率同步上升，改变变频器

输出频率即可改变电动机的转速。

永磁同步电动机利用变频器启动大大增加了成本，在不需要调速的场合，可使

用工相交流电源进行启动。但是在直接接入二相交流电源前，需要在永磁体转子上

加装鼠笼型转子绕组，这样在定子绕组接通三相交流电源建立旋转磁场时，就会在

转子的鼠笼型转子绕组中产生感应电流，转子就会像异步电动机一样旋转启动，这

就是异步启动永磁同步电动机。

2.答：

永磁直流无刷电动机转子的结构包括内、外两种型式。

内转子型的转子转动惯量小，定子绕组安装在电动机的外侧，散热性能好，因

3'

此适用于频繁启动的场合。

外转子型的转子转动惯量大，对恒速运行有利，但启动、停转时间长。外转子

型的磁极可做得大些，容易实现多磁极结构，此外还可以制成轴向厚度小的电动机。

从特性上看，外转子型容易实现低转速、大转矩。

在电动自行车驱动中常常采用外转子型，将永磁直流无刷电动机安装在轮毂

内，直接驱动车辆。

3.答：

逆变器将直流电转换为交流电，向永磁直流无刷电动机电枢绕组供电。与一般

逆变器不同，永磁直流无刷电动机逆变器的输出频率不是独立调节的，而受控于转

子位置信号，属于自控式逆变器。由于采用自控式逆变器，电动机输入电流的频率

与电动机转速始终保持司步，这是永磁直流无刷电动机的重要优点之一。

4.答：

永磁直流无刷电动机利用电子换向器和位置传感器来代替直流电动机的电刷

和换向器，使这种电动机既具有直流电动机的控制性能特性，又具有交流电动机结

构简单、运行可靠、维护方便的优点；电动机转速不再受换向的限制，若采用高速

轴承，还可以在高达每分钟几十万转的转速中运行。缺点是输出功率小，响应速度

慢，保护电路复杂等。

3

第五章变压器

§5-1变压器的分类和基本结构

一、填空题

1.电磁感应高低频率输电用电

2.电压变换电流变换阻抗变换隔离

3.变换电压传输电能

4.三相

5.干式

6.闭合铁芯绕组磁路系统主磁通绕组电路部分

7.漆包圆铜线扁铜线扁铝线

二、选择题

LA2.C3.B4,B

三、判断题

1W2.X3.4

四、问答题

1.答:

单相变压器常用于单相交流电路中起隔离、电压变换、阻抗变换、相位变换作

用等或组成三相变压器，

2.答：

仪用变压器又称仪用互感器，是保证电能系统安全运行的重要设备，其二次电

压或电流提供给测量仪表或继电保护自动装置，使二次侧的设备与高压隔离，保证

设备和人身安全。

3.答：

接电源的绕组称为一次绕组，也称原绕组、原边或初级绕组；接负载的绕组称

为二次绕组，也称副绕组、副边或次级绕组。

按绕组所接电压的高低，绕组可分别命名为高压绕组和低压绕组。

§5-2变压器的工作原理

一、填空题

3

1.电路磁路能量

2.电源电压电源频率匝数

3.><

4.额定电压负载

5.一次绕组二次绕组

6.反比例匝数

7.电压电流阻抗

8.铜损耗铁损耗基本铜损耗附加铜损耗基本铁损耗附加铁损耗

9.铁损耗1/41/3一半效率

二、选择题

LB2.A3.B4.C

三、判断题

1J2.x3.44.，

四、问答题

1.答：

变压器的运行原理是电磁感应原理。当交流电压从变压器的一次绕组两端输

入时，一次绕组中就会有交流电流流过，进而产生交变磁场。这个交变磁场中的磁

感线大部分会通过铁芯形成回路。变化的磁感线穿过二次绕组，并在二次绕组两端

产生感应电动势，从而输出交流电压。