2011-2012年电机考试题型答案与评分

《电机学》－题型
一、选择题：只有一个答案正确（20分）
（1）下面哪一选项不属于三相异步电动机的调速方法（）
A变极调速B改变铁心调速
C 变频调速D调压调速
（2）对于他励直流电动机的起动，以下说法正确的是：（）
A 在起动中可以采取先高压再低压
B 一般采取直接起动
C 可以降压起动
D 由于串电阻起动要耗能，不能采用串电阻起动（3）转子转动的三相异步电动机用转子静止的三相异步电动机进行电路上的等效时，需频率归算，以下说法正确的是（）
A归算后的转子电流频率等于定子电流频率
B归算后的转子电流频率可能大于、小于或等于定子电流频率
C 归算后的转子电流频率大于定子电流频率
D 归算后的转子电流频率小于定子电流频率
(4) 关于变压器负载运行时的归算，以下说法错误的是（）
A应保持归算前后磁动势不变。

B归算前后无功功率不考虑
C 应保持归算前后电磁功率不变。

D 应保持归算前后有功功率与无功功率不变。

(5) 对于鼠笼式异步电动机的转子，以下说法错误的是（）
A其极数通常随定子极数任意改变 B 可为鼠笼式，也可为绕线式
C 其转子绕组通常已焊接死
D 通常不采取转子串电阻调速
(6) 异步电动机起动时定子绕组接成星型，起动后接成三角形，实为（）
A 接成星形时，每相电压大些
B 升压起动
C 接成三角形时，每相电压小些
D 降压起动
(7) 对于异步电动机调压调速，以下说法正确的是：（）
A 改变定子电压时，同步转速也变
B 定子电压越低特性越硬
C 改变定子电压时，最大转矩对应的转差率s也不变
D 最大转矩T和定子电压成正比
（8）除__选项外，以下选项都是直流电动机的调速方法：（）
A 电枢串电阻调速
B 弱磁调速
C 强磁调速
D 改变电源电压调速
（9）当异步电动机定子通以三相交流电，并使得转子以一定转速旋转（三相转子绕组回路有对称交流电流），以下说法错误的是：（）
A 转子电流产生的旋转磁场的转速（相对于定子）等于定子产生的旋转磁场的转速
B 转子电流产生的旋转磁场的转速（相对于定子）可能大于或小于定子产生的旋转磁场的转速
C 转子电流将产生旋转磁场
D 转子电流的频率通常不等于定子电流的频率
(10) 直流电动机改变电枢电压调速，其电压__ （）
A 绝对值通常应在额定电压范围以外
B 不能改变方向
C 绝对值通常应在额定电压范围内
D 可以任意大小
(11) 下图为三相异步电机的一相绕组接线图，该电机为____（）
A 8极
B 4极
C 2极
D 6极
（12）三相异步电动机的空气气隙中的一个固定点处，其磁场交变频率取决于（）
A 电源频率和极对数
B 转子转速
C 电源频率
D 极对数
(13) 改变直流电动机的__可以使其机械特性变软（）
A 改变电源频率
B 难以确定
C 电枢电压
D 转子串入电阻
(14) 对于变频调速，以下说法正确的是：（）
A 当极对数P一定时，转子转速与电源频率成反比
B 当极对数P一定时，转子转速与电源频率成正比
C 转子转速与电源频率无关
(15) 变压器的额定容量S N （）
A 是指无功额定容量。

B 是指最大输出功率。

C 可能包含有功成分与无功成分。

D 是指有功额定容量。

(16) 异步电动机的三相转子绕组回路都断开时，以下说法正确的是：（）
A 转子也会产生旋转磁场
B 肯定有电磁转矩
C 可能有电流D可能有感应电动势
（17）关于变压器理想并联运行的条件，以下说法错误的是：（）
A 空载时，各变压器相应的次级电压必须相等且同相位
B 在负载时，各变压器所分担的负载电流应该与它们的容量成正比
C空载时，各变压器相应的次级电压必须相等但可以不同相位
D 各变压器的负载电流都应同相位
(18) 对于异步电动机的变极调速，以下说法正确的是：（）
A 极数增加同步转速增加
B 只能是改变定子极数，转子极数不变
C 通常用于笼式电动机
D 由于笼式异步电动机的定子和转子极数必须同时改变，所以笼式电动机不能变极调速
(19) 同步发动机并网时，以下说法正确的是( )
A 只要求发动机的电压相序、电压相角与电网一样
B发动机的电压相序、电压相角、频率与电压幅值都应考虑
C 对发动机的频率不作要求D对发动机的电压幅值不作要求
(20) 为了维持同步发动机的转速不变，必须随着有功负载的变化调节_____ ( )
A 原动机的无功功率
B 励磁电流
C 原动机的输入功率
D发动机的电压相序和电压相角
二、判断题：错误的在括号内记“F”；正确的在括号内记“T”。

（20分）
（1）异步电动机的变极调速可以针对绕线型电机 （ ）
（2）异步电动机的变频调速是指通过改变转子电源频率来实现 （ ）
（3）他励直流电机的励磁线圈与定子线圈在电路上分开 （ ）
（4）变频调速是直流电动机的一种基本调速方法 （ ）
（5）异步电机的同步转速取决于转子产生的磁场转速 （ ）
（6）将机械功率转换为电功率的电机称为电动机 （ ）
（7）三相异步交流电机只有其中一相定子绕组通以交流电时，不会产生旋转磁场（ ）
（8）当异步电动机转子的转速与旋转磁场的转速相同时，具有最大电磁转矩（ ）
（9）变压器通过主磁通实现初级向次级的功率传递 （ ）
（10）交流电机的电枢指转子 （ ）
（11）他励直流电动机通过调节转子电压可以实现无极调速 （ ）
（12）直流电机的主磁路指磁力线经过的转子磁路 （ ）
（13）异步电动机转子上串电阻后机械特性不变 （ ）
（14）直流电动机的励磁线圈指定子线圈 （ ）
（15）异步电动机要起动必须在转子绕组上加外部电源 （ ）
（16）磁感应强度B 与磁场强度H 都是表征磁场性质的基本物理量 （ ）
（17）直流电机的电枢指定子和转子 （ ）
（18）当异步电动机转子的转速与旋转磁场的转速相同时，没有电磁转矩，但转子回路有感应电动势（ ）
(19) 他励直流电动机的直接起动电流S I 一般可达额定电流N I 的数十倍 （ ）
(20) 他励直流电动机的起动转矩S T 一般取额定转矩N T 的5倍左右，以便顺利启动 （ ）
三、结合三相异步电动机的结构及电磁关系简述三相异步电动机的工作原理。

（ 5分）
四、下图所示的曲线‘1’为某他励直流电动机的固有机械特性曲线，请分别绘出‘降压’、‘转子串电阻’和‘既降压转子又串电阻’所对应的机械特性曲线，并说明理由。

（10分）
n
0n N
U 1T
参考公式：（1）U=e
C N φn+a I （a R ＋R ）
，（2）T=T C N φa I 五、三相异步电动机，定子通以f 1=50Hz 的三相交流电，试分别计算：（10分）
（1）若极对数P ＝3，求同步转速n1（磁场旋转速度）的大小；
（2）若额定转速为n N =2850r/min ，求极对数P ；
（3）若转子电流频率f 2=10Hz ，极对数P ＝2，求转差率S 、转子转速n 的大小；
（4）若转差率S ＝－0.2，极对数P ＝2，求转子转速n 的大小及方向，并辨别电机的运行状态。

六、分析下图所示三相变压器的组别，要求有作图过程（10分）
七、某他励直流电动机额定功率N P ＝20KW ，额定电压N U = 220V ，额定电流N I =100A ，额定转速N n ＝1500r/min ，电枢回路总电阻a R =0.2欧， 忽略空载转矩0T ，电机带动额定负载运行时，要求把转速降到1200r/min ，计算：
（1）采用电枢串电阻调速需串入的电阻值R 为多大？
（2）采用降低电源电压调速需把电源电压降到多少?
（3）上述两种情况下，电动机输入功率与输出功率各是多少?（输入功率不计励磁回路的功率）
（10分）
参考公式：
（1） N U =e C N φN n +N I a R ，N U =e C N φn +N I (a R R +)，
理想空载转速0n ＝N U /e C N φ， a a N
R R n R n +∆=∆(R 为串入的电阻，n ∆＝0n －n ， N n ∆＝0n －N n ，此为电压不变而串电阻时的公式)。

（2）01n ＝n+N n ∆(01n 为降低电源电压后的理想空载转速)，
0110N n U U n =（1U 为降低后的电压）。

（3）输出转矩T=9550N P /N n ，输出功率P=T Ω(Ω为角速度)。

八、关于三相异步电动机的T 型等效电路与调速问题：（15分）
（1）画出转动三相异步电动机的T 型等效电路，请指出各元件的物理意义，并说明各虚框处所代表的功率。

（7分）
（2）设一台三相绕线型异步电动机，P N =120kW ，50Hz ，额定转速为n N =1470r/min ，铁芯损耗不计，在转子中接入调速电阻，把转速将至1200r/min ，若负载转矩保持不变，求调速电阻的大小及调速电阻的功率损耗。

（8分）
电机学题型（120分钟）
一、 选择题：只有一个答案正确（20分，每题1分）
（1）B （2）C (3)A (4)B (5)B (6)D (7)C (8)C (9)B (10)C (11)B (12)C (13)D (14)B (15)C
(16)D (17)C (18)C (19)B (20)C
二、判断题：错误的在括号内记“F ”；正确的在括号内记“T ”。

（ 20分）每题1分
（1）F （2）F (3)T (4)F (5)F (6)F (7)T (8)F (9)T (10)F (11)T (12)F (13)F (14)T (15)F (16)T
(17)F (18)T (19)T (20)F
三、结合三相异步电动机的结构及电磁关系简述三相异步电动机的工作原理。

（ 5分） 答案：1 .结构：定子转子―――2分；
2原理：――3分
交流旋转磁场的产生―――1分 .电流的产生――――1 转
矩的产
生――――――1分 四、下图所示的曲线‘1’为某他励直流电动机的固有机械特性曲线，请分别绘出‘降压’、‘转子串电阻’和‘既降压转子又串电阻’所对应的机械特性曲线，并说明理由。

（10分）
n
n N
U 123
4T
参考公式：（1）U=e
C N φn+a I （a R ＋R ），（2）T=T C N φa I 答：由U=e C N φn+a I （a R ＋R ）
，T=T C N φa I 推导，并说明改变电压对机械特性硬度不影响，电压大，转速高，串电阻机械特性变软，―――4分
曲线2：转子串电阻―――2分
曲线3：降压―――2分
曲线4：既降压转子又串电阻―――2分
五、三相异步电动机，定子通以f 1=50Hz 的三相交流电，试分别计算：（10分）
（1）若极对数P ＝3，求同步转速n1（磁场旋转速度）的大小；（2分）
答：P n 1=1f 60，n 1=1000 r/min
（2）若额定转速为n N =2850r/min ，求极对数P ；（2分）
答：n 1=3000 r/min ，P n 1=1f 60，P=1
（3）若转子电流频率f 2=10Hz ，极对数P ＝2，求转差率S 、转子转速n 的大小；（4分） 答：f 2=s f 1，s ＝0.2(2分);P n 1=1f 60,n 1=1500 r/min(1分);s= 11
n n n -，n =1200 r/min(1分)
（4）若转差率S ＝－0.2，极对数P ＝2，求转子转速n 的大小及方向，并辨别电机的运行状态。

（2分）
答：s= 11
n n n -，n =1800 r/min(1分);与磁场同向，发电机状态。

六、分析下图所示三相变压器的组别，要求有作图过程（10分）
A,B,C ，a ，b ，c ，AB ，ab ――――每向量1分，共8分；给出组别――――2分
七、某他励直流电动机额定功率N P ＝20KW ，额定电压N U = 220V ，额定电流N I =100A ，额定转速N n ＝1500r/min ，电枢回路总电阻a R =0.2欧， 忽略空载转矩0T ，电机带动额定
负载运行时，要求把转速降到1200r/min ，计算：
（1）采用电枢串电阻调速需串入的电阻值R 为多大？
（2）采用降低电源电压调速需把电源电压降到多少?
（3）上述两种情况下，电动机输入功率与输出功率各是多少?（输入功率不计励磁回路的功率）
（10分）
参考公式：
（1） N U =e C N φN n +N I a R ，N U =e C N φn +N I (a R R +)，
理想空载转速0n ＝N U /e
C N φ， a a N R R n R n +∆=∆(R 为串入的电阻，n ∆＝0n －n ， N n ∆＝0n －N n ，此为电压不变而串电阻时的公式)。

（2）01n ＝n+N n ∆(01n 为降低电源电压后的理想空载转速)，
0110N n U U n =（1U 为降低后的电压）。

（3）输出转矩T=9550N P /N n ，输出功率P=T Ω(Ω为角速度)。

答：由公式N U =e C N φN n +N I a R ，N U =e C N φn +N I (a R R +)推导e C N φ＝0.4R ――2
分。

由公式0n ＝N U /e
C N φ， a a N R R n R n +∆=∆推导R=0.7。

――2分。

由N U =e C N φN n +N I a R ，N U =e C N φn +N I (a R R +)，01n ＝n+N n ∆(01n 为降低电源
电压后的理想空载转速)，
0110N n U U n =，推得U=185V-―――3分 输出功率P=T Ω，得P=18KW （1分），电动机输入功率P1=UI=185*110=20KW （1分），P2＝U.U/R =22KW （1分）。

应有详细的推导。

八、关于三相异步电动机的T 型等效电路与调速问题：（15分）
（1）画出转动三相异步电动机的T 型等效电路，请指出各元件的物理意义，并说明各虚框处所代表的功率。

（7分）
（2）设一台三相绕线型异步电动机，P N =120kW ，50Hz ，额定转速为n N =1470r/min ，铁芯损耗不计，在转子中接入调速电阻，把转速将至1200r/min ，若负载转矩保持不变，求调速
电阻的大小及调速电阻的功率损耗。

（8分）
答案：（1）
（2分）
r1、r2，x1，x2转子、定子电阻、漏电抗，
r2(1-s)/s,r m ＋x m 模拟电阻,励磁阻抗―――2分
――3分
（2）额定转差率
11N N n n S n -==0.02（1分）；调速后的转差率11
n n S n -'=＝0.2（1分）； 调速电阻''2(1)s r r s
'=-＝10'2r （2分）； 调速后的电磁功率
P M =P 2+P Cu2= P Cu2/S N ，120＋P Cu2＝P Cu2/S N ，调速前转子铜耗P Cu2＝2.45（kw ）（2分）； 负载转矩保持不变时转子电流及转子功率因素不变，调速后绕组上转子铜耗不变，故调速电
阻铜耗为P Cu △='2'23I r ＝'2'223(10)I r ＝10×2.45＝24.5（kw ）（2分）。