之前李保来老师出过十道有关电机基础知识的题目，作为一个小游戏让大家玩了一把。这十道题看似简单，但却能大概考察出各位同学对电机知识的掌握程度，每道题目背后都涉及到一个乃至多个基本概念和知识点，从游戏答题的结果看，全部答对的还真不太多。有的朋友反映，希望能对这十道题目进行一个全面的详细讲解，后来在一次微信直播的技术分享会上李老师详细讲解了这十道题目，同时还现场回答了大家提出的其他问题，现将那次分享会对应每道题目的讲解内容整理如下，没有参加那次分享会的朋友在这里也可以重温当时的盛况：
问题1：一系列转速相同电密磁密相等，线性几何尺寸成比例，几何形状相似的电机，其功率与长度因次的（ ）次方成正比？解析：D。举例如下：1kW电机的长宽高都翻倍，即所有几何尺寸翻倍，体积就变为原来的8倍，原来重量是1kg，现在则为8kg，功率则变为16kW，即8倍的材料换来的功率是16倍。这也是为什么追求单机容量越大越好，单机容量越大，用同样的材料换来的功率越大，单机容量越大，单位功率所消耗的材料越少。同样电机大了后单位功率的运行成本也会降低，因此对于大电机来说，各个国家都追求电机越大越好。当然大到一定程度也会受到限制，因为功率的增大，要么电压高，要么电流大。电压高了后，绝缘材料的耐压等级要相应提高，这就考验绝缘材料的生产和技术水平；电流大了后，考验绝缘和耐温，电流大了发热会比较大考验冷却技术；尺寸大了后，同样转速下离心力比较大。这么几个限制就限制了电机的单机功率不能无限增大，而单机容量能做到多大某种程度代表了电机制造水平的高低，因为这里即涉及到绝缘材料，也涉及到了铜硅钢等金属材料，还涉及机械加工能力。问题2：所谓理想模型是指为了简化分析而做出忽略某些次要因素的假设而得到的模型，那么通常所说的理想变压器原副边电压之比等于原副边匝数之比。这个关系是在（ ）假设情况下得到的?A. 忽略铜耗 B. 忽略铁耗 C.忽略漏阻抗 D. 认为铁芯磁导率无穷大解析：C。如下图，原副边的电压是原副边的感应电势加原副边的漏阻抗压降。感应电势与匝数成正比。问题3：上题中，理想变压器的原副边电流之比等于原副边匝数之反比，这种关系是在（ ）假设情况下得到的？A. 忽略铜耗 B. 忽略铁耗 C.忽略漏阻抗 D. 认为铁芯磁导率无穷大解析：D。如上图原边电流等于励磁电流加抵消副边磁势的电流。忽略励磁电流其实就是认为铁芯的磁导率是无穷大时。变压器磁路无气隙，所以变压器的激磁电流比较小，可以忽略。问题4：一台成熟的电机产品，其额定电压为220V。有客户需要订购一台同功率、同转速、性能相同的同类电机，只是额定电压变为110V。则在该成熟产品上如何修改设计才能满足客户要求？D. 匝数减半，铜截面（或并绕根数）加倍，其他不变问题5：一台永磁同步电动机，空载接到频率一定的交流电源上，从0逐步升高电源电压，则电压的空载电流会（ ）A. 逐步升高 B. 逐步减小 C. 先升高后减小 D. 先减小后升高大解析：D。如下图，该电机三相绕组空载直接接到一个频率一定的电源上，则该永磁电机转速是固定的，则电机反电势也是固定的，随着电压逐渐减小，去磁电流逐渐减小，当电压近似等于空载反电势时电流减小到最小，随着电压升高，电流变为增磁性质，所以电流又逐步升高。问题6：一台新设计的异步电动机，样机试制完成后试验发现功率因数偏低，则下面改进措施最有效的是（ ）A. 适当增大气隙 B.适当减小气隙 C.适当减小铜截面 D. 适当增大铜截面解析：B。异步电机的励磁电流（空载电流、无功电流）主要取决于气隙，因为铁的导磁性能是空气的几千倍，气隙越大，功率因数越小。问题7：旋转电动机外形尺寸大，则一定说明它的（ ）？A. 功率大 B.电压高 C. 转速高 D. 转矩大解析：D。其他情况也可能会使电机体积大，但“一定说明”的是转矩大。问题8：一台永磁同步电机，电枢三相绕组短路，用原动机拖动其旋转，则随着转速的升高，短电流（ ）？A. 升高，但转速升高到一定程度就基本维持恒定不变了解析：A。短路电流如下图所示，E0是空载反电势，Xd是直轴电抗，E0与Xd是与转速成正比的，随着转速的增大，分子成比例增大，分子多出一个电阻，当转速比较低时，电阻影响比较大，但当速度提高到一定程度时，电阻就可以忽略不计了。问题9：一台异步电动机，带恒定转矩运行时，电枢绕组因过热而烧毁，可能的原因有（ ）A. 电压过高 B. 电压过低 C.某相绕组匝间短路 D. 某相绕组匝间开路解析：多选题答案是ABCD。电压高与电压低都会引起绕组发热，开路相当于缺相运行。电压高时，磁通增大，励磁电流会大，尤其注意电机饱和情况下，因此会使总电流增大，绕组发热烧毁。电压低了后，励磁分量会减小，但电机的转差率会增大，转子电流会增大，进而定子电流的负载分量会比较大，所以有个最佳的电压使得电机电流最小。额定电压下把电流设计的最低，电机的综合运行性能最好。问题10：思考题，如图，一台永磁同步电动机静止不转时，两底脚所受支承力均等于电机重力的一半，即F1=F2=1/2/mg，假设这台电机转子旋转方向为顺时针，则其额定运行（P不等于0）时，两底脚所受的支承力的情况分别为（ ）？A. F1＞F2 B. F1＜F2 C. F1=F2 D.不一定解析：A。电动机输出转矩与转速方向相同，转子受到定子顺时针方向的力，则定子受到转子逆时针方向的力。如果是发电机，转矩与转速方向相反，则选B。因此校核底脚设计不能仅考虑重力，要考虑运行转矩，甚至突然短路等故障下的最大转矩底脚受力的情况
