44709《电机学(第5版)》汤蕴璆(试卷2套)

试卷一
一、选择和填空题
1.原动机拖动直流并励发电机空载运行，正转时能够建立起稳定的端电压，
则反转时（）。

a.能够建立起与正转时极性相反的稳定端电压；
b.能够建立起与正转时极性相同的稳定端电压；
c.不能建立起稳定的端电压。

2.一台正向旋转的直流并励发电机接在直流电网上运行，若撤掉原动机，则
发电机将（）。

a.停转；
b. 作为电动机反向运转；
c. 作为电动机正向运转。

3.起动直流电动机时，电枢回路的起动电阻应调到阻值_______(选填：a.最
大；b.最小)的位置；励磁回路的调节电阻应调到阻值_________(选填：a.
最大；b.最小)的位置。

4.变压器负载运行时，若增大负载电流，则变压器的铁耗将________(a. 减
小；b.不变；c.增大)；变压器的铜耗将_________(a. 减小；b.不变；c.增大)。

5.假定某台变压器的额定电压、额定频率和铁心结构已经不可变更，今测试
发现其铁心过饱和，为了减小饱和程度。

应该（）。

a.减少一次侧绕组匝数；
b. 减少二次侧绕组匝数；
c. 增大一次侧绕组匝数；
d. 增大二次侧绕组匝数；
e. a或者b;
f. c或者d 。

6.异步电机作发电机运行时，转差率S的范围为_________________；作制动
运行时，异步电机转差率S的范围为_________________。

7.三相单层交流同心式绕组，总槽数24，极数2p＝2 <![endif]-->，其分布
系数为_________；短距系数为_________。

8.某台Y接法的交流电机的定子对称三相绕组，当电机运行时有一相绕组断
线，则此时的基波磁势性质是（）。

a.圆形旋转磁势；
b. 脉振磁势；
c. 椭圆形旋转磁势。

9. 与容量相当的鼠笼转子异步电动机相比较，绕线转子异步电动机的优势在于( )。

a. 工艺简单，成本低；
b. 坚固耐用，维护方便；
c. 可以给转子绕组中串入调节电阻，改善起动和调速性能。

10. 某台隐极转子同步发电机，其同步电抗每相值1s X =Ω，如果接每相阻抗为
(13)L Z j =-Ω的三相对称负载，则电枢反应的性质为（ ）。

a. 直轴去磁兼交磁； b. 纯增磁；
c. 纯去磁；
d. 直轴增磁兼交磁。

11. 三相同步发电机的直轴电枢反应电抗为ad X ，直轴同步电抗为d X ，则二者的大小关系为（ ）。

a. ad d X X >；
b. ad d X X =；
c. ad d X X <
12. 同步电动机最大的优点是___________________________；当电动机处于过励状态时，功率因数是________（a.滞后；b.超前）的。

13. 变比为a k 的自耦变压器与同容量的普通双绕组变压器相比较，二者绕组容量的比值为( )。

a. 1/a k ；
b. (11/)a k -；
c. 1 。

14. 48极的三相水轮同步发电机的转子转速为150r/min ，带三相对称负载运行，其定子电流的频率为__________Hz ；由电机定子三相绕组产生的旋转磁势的转速为_________r/min 。

15. Y,y 接法的三相组式变压器一次侧接额定电压，二次侧空载，则励磁电流为_____________波；主磁通为_____________波；一次侧相电势为___________波；二次侧线电势为_________波。

二、简答题(4520⨯=)
1. 画出凸极同步发电机稳态短路运行时的相量图，并分析其稳态短路电流不大的原因。

2. 定子绕组为∆接法的三相异步电动机采用Y-∆换接开关起动时，其起动电流与直接起动电流（线电流）的比值是多少，并给出推导过程。

3. 画出联结组别为Y,d9的三相变压器绕组接线图。

4. 简述直流电动机的工作原理。

三、计算题 （12+13+12+13=50）
1. 一台8极三相绕线式异步电动机，额定电压380V N U =，额定频率
50Hz f =，定、转子绕组均为Y 接法，等效电路参数为12
0.08R R '==Ω，12
0.06X X σσ'==Ω，电压变比e k 和电流变比i k 均等于1，试求：
(1) 最初起动电流st I 最初起动转矩st T 。

(2) 现欲使起动瞬间具有最大转矩，则应串入转子绕组的每相电阻值
p
R 为
多少？
(3) 转子串入电阻后的最初起动电流st I '和最初起动转矩st T '
分别为多少？
2. 某台单相变压器，额定容量100kVA N S =,额定电压12/6000/230V N N U U =，阻抗电压 5.5%K u =，额定电压时测得的空载损耗0600W p =，额定铜耗
2.1kW KN p =。

试求：
(1) cos 0.8ϕ=（超前）、额定负载时的电压调整率U ∆和效率η。

(2) cos 0.8ϕ= (滞后)时的最大效率max η
3. 有一台2极三相隐极同步发电机并联在电网上运行，额定容量
7500kVA N S =，额定电压3150V N U =，定子绕组为Y 接法，额定功率因数
cos 0.8ϕ=(滞后)，同步电抗 1.6s X =Ω,电阻压降忽略不计，试求：
(1) 额定运行时发电机的电枢电流a I 、每相励磁电势0E 和功角δ； (2) 保持有功功率不变，只改变励磁电流，将功率因数调节为cos 0.8ϕ'=(超
前)，求此时的电枢电流a I '、每相励磁电势0E '
和功角δ'。

4. 一台并励直流电动机，额定功率7.5kW N P =,额定电压110V N U =,额定转速1500r/min N n =，额定效率82.9%N η=,电枢回路总电阻0.1a R =Ω（包括电刷与换向器之间的接触电阻），励磁绕组本身电阻为47.6f R =Ω
，现给励
磁回路外串电阻
17.5ft R =Ω
调速，假定总的负载转矩保持不变，试求：
(1) 串入电阻瞬间的电枢电流a I 和转速n 分别为多少？
(2) 调速稳定后电动机的电枢电流a I '
和转速n '分别为多少？ （注：计算时假定磁路不饱和）
试卷一答案
一、 单选题与填空题（21530⨯=）
1. c ；
2. c ；
3. a ，b ；
4. b,c ；
5. c ；
6. s<0, s>1；
7. 0.9659,1；8 . a ； 9 . c ；10 d ；11 d>Xd ’>Xd’’；12 率因数可调 超前；13 b ；14 50Hz 120r/min 15 正弦，平顶，尖顶，正弦 三 1. 解：
（1
）
219.3931V
p U =
==
1096.9655A
st U I =
=
=
1606050
750r/min 4f n p ⨯=
==
222330.081096.9655288799.9940W M st P R I '==⨯⨯=
122750 3.141678.54rad/s 6060N n π⨯⨯Ω=
==
1288799.99403677.1071N m 78.54M st P T =
==Ω
（2）
令
0.080.0810.1442
P
m R R R R s '''++'+=
=
==
得，
0.14420.08p R =-=0.14420.080.0642p R '=-=Ω
/0.0642p p e i R R k k '==Ω
（3）
862.7524A
st
U I '==
=
()
()22
21
330.080.0642862.75244099.8500N m
78.54
p st
st
R R I T '''+⨯+⨯'===Ω
4.解：额定状态时，
7500110
79.9350A 1100.82947.6
N N a N N f P U I U R η=
-=-=⨯
1100.179.9350102.0065V aN a a E U R I =-=-⨯=
102.0065
0.06801500aN e E C n Φ=
==
（1）励磁回路串入电阻的瞬间，转速没来得及改变，而磁通量变为
46.7
0.727446.717.5
f f ft
R R R 'Φ=
Φ=
Φ=Φ
++
0.7274102.00650.7274=74.1995V a
aN E E '==⨯ 所以，励磁回路串入电阻的瞬间
1500r/min N n n ==
11074.1995358.005A 0.1N a a a U E I R '--=
==
（2）调速稳定后，由于转矩不变，所以
179.9350109.8914A 0.7274T a T a a
a T C I C I I I ''=Φ=ΦΦ'==⨯='Φ
1100.1109.891499.0109V a
N a a E U R I ''=-=-⨯=
99.01092001.7075r/min 0.06800.7274a e E n C ''=
=='Φ⨯
3.解：
（1）
1374.6435A
a I =
=
=
1818.6533V
U ==
=
1cos 0.836.8699ϕ-==︒
1
1sin 1818.65330.61374.6435 1.6
tg tg 66.1478cos 1818.65330.8a s U I X U ϕψϕ--+⨯+⨯===︒
⨯
0cos 1818.65330.83597.9209V cos cos66.1478U E ϕψ⨯=
==
66.147836.869929.2779δψϕ=-=-=︒ （2）
由于有功功率不变，而功率因数的数值相等，即
3cos 3cos 'M a a
P UI UI ϕϕ'==
所以
1374.6435A a
a I I '==
1'cos 0.836.8699ϕ-=-=-︒
1
1sin 1818.65330.61374.6435 1.6
tg tg 37.2971cos 1818.65330.8a s U I X U ϕψϕ--+-⨯+⨯===︒
⨯
0cos 1818.65330.81828.9315V cos cos 37.2971U E ϕψ⨯=
==
37.2971(36.8699)74.167δψϕ'''=-=--=︒ 2. 解：用标幺值计算。

00600
0.006100000
2100
0.021100000N KN KN N p p S p p S *
*
=
===
==
20.0210.021
1KN K
N p R I *
*
*===
0.055
0.05083
K k K Z u X **=====
(cos sin )1(0.0210.80.050830.6) 1.37%K K U R X βϕϕ**∆=+=⨯-⨯=-
0cos 0.8
96.735%cos 0.80.0060.021KN p p ϕηϕ**
=
==++++
（2）
令
0.5345
m
β===
则
max
cos0.53450.8
97.27%
cos20.53450.820.006
m
m
p
βϕ
η
βϕ*
⨯
===
+⨯+⨯
试卷二
一、选择或填空题（15⨯3 =45 分）
1.原动机拖动直流并励发电机空载运行，转速为750r/min时，端电压为65V。

欲使得端电压达到额定电压130V，应达到的转速可能为（）
a．1500 r/min; b. 大于1500 r/min； c. 大于750 r/min 而小于1500 r/min
2．某并励直流电动机空载运行时，若不慎将励磁回路断开，电机转速将（）
a.上升到较高的转速后稳定运行；
b. 减速到停
转；
c.上升到不允许的高速即“飞车”；
d. 保持原转速不变。

3.一台变压器原设计的额定频率为50Hz，若接到相同电压值的60Hz电网上运
行，则铁心中的磁通将( )
a．增加； b. 不变； c. 减少。

4. 满足并联运行条件的A 、B 两台变压器，额定容量分别为1000kVA AN S =，
1800kVA BN S =，假设其阻抗电压相等，现并联供给总负载2000kVA ，则各自分担的负载为_______kVA A S =，_______kVA B S = 。

5. 三相异步电动机拖动恒转矩负载运行，如果电源电压比额定电压下降30%，则电动机的主磁通将_________；定子电流将__________。

6. 三相异步电动机的电磁转矩的大小与下列哪个量成正比？( ) a. 总机械功率； b. 输出功率 ； c. 输入功率； d. 电磁功率
7. 当励磁电流为1.5A 时，同步电动机的功率因数为1；若其它条件不变，而将励磁电流减小到1.0A ，则电动机将会 ( )：
a.具有超前的功率因数；
b.具有滞后的功率因数；
c.功率因数不变。

8. 异步电动机的励磁电抗m X 与（ ）成正比。

a.N ；
b. 2N ; 。

（注：
N
为每相串联匝数）
9. 图示三相变压器的联结组别为_____________。

10. 直流电动机采取能耗制动时，电枢回路的制动电阻越大，则 ( )
a.制动时间越短；
b.制动时间越长；
c.制动时间与电枢回路电阻值无关。

11. 6极，36槽，线圈跨距为5槽的三相双层交流绕组，其短距系数为__________；分布系数为__________。

12. 用不等式比较同步发电机的直轴同步电抗d X ，直轴瞬变电抗d X '
和直轴超瞬变电抗d X ''
的大小___________________________。

13. 异步电动机其它参数不变，若气隙δ增加，电动机的功率因数cos ϕ将（ ）
a.增加；
b. 减小；
c. 不变。

14. 电机的体积和电机的电磁转矩的关系是（ ）
a.正比关系；
b. 反比关系；
c. 无关。

15. 电机铁心中的涡流损耗和铁心中磁场变化的频率f 之间的关系是( )
a.与2f 成正比；
b. 与 1.3
f 成正比； c. 与f 成正比。

二、计算题： （55分）
1. 一台三相变压器，额定容量1000kVA N S =额定电压12/6300/400V N N U U =，额定频率50Hz f =，Y,d 联结，额定电压时空载损耗0 4.9kW p =，空载电流标
幺值*
00.05I =；额定电流时测取短路损耗15kW KN p =，阻抗电压 5.5%k u =，试
求：
a. 变压器的标幺值参数；****
,,,m m K K R X R X
b. 额定运行，负载功率因数2cos 0.8ϕ=（滞后）时的电压调整率U ∆；
c. 负载功率因数2cos 0.8ϕ=（滞后）时变压器的最大效率max η。

2. 某台起重机由他励直流电动机拖动，电动机的额定功率11kW N P =，额定电压440V N U =，额定电流29.5A N I =，额定转速730r/min N n =，电枢回路总电阻（包括电刷与换向器的接触电阻） 1.05a R =Ω。

若采用能耗制动下放重物，要求下放时电动机转速为-200r/min ，试求：电枢回路应串入的制动电阻值R Z 。

3. 有一台三相异步电动机，额定功率11.0kW N P =，额定频率50Hz f =，极数24p =，额定电压380V N U =，额定电流12.6A N I =，定子绕组为∆接法。

额定运行时定子绕组铜耗1473W Cu p =，转子绕组铜耗2880W Cu p =，铁耗
233W Fe p =，机械损耗与其它损耗合计为p 0
=103W p p Ω∆+=，试求
a ． 额定运行时的电磁转矩T ；
b ． 额定转速N n ；
c ． 额定效率N η。

4. 有一台三相凸极同步发电机并联在电网上运行，额定数据为
8750kVA N S =，11kV N U =，定子绕组Y 接法，cos 0.8N ϕ=（滞后），同
步电抗18.2d X =Ω，9.6q X =Ω
,电枢绕组的电阻不计，求额定运行状态时，发电机的每相励磁电势0E 和功角N δ
试卷二答案
一、选择或填空题（15⨯3 =45 分） 1. c 2． c 3. b
4. 714.3 kVA A S =，128
5.7 kVA B S = 。

5.主磁通将 减小 ；定子电流将 增大 。

6. d
7. b
8. b
9. 图示变压器的联结组别为Y,d3。

10. a
11. 短距系数为0.9659；分布系数为0.9659。

12.
d d
d X X X '''>>。

13. b 14. a 15. b
二、计算题：（14+14+14+13 = 55） 1. [解] a. 直接用标幺值计算
*00 4.9
0.00491000N p p S =
==
**0*22
00.0049 1.960.05m
p R I === **011
200.05m Z I =
==
*19.9
m X ===
*15
0.0151000kN kN N p p S =
==
**
0.015
1KN
K
p R == *0.055K k Z u ==
*0.0529
K X ===
b.
**
22cos sin 0.0150.80.05290.6 4.374%K K U R X ϕϕ∆=+=⨯+⨯= c.
2max *
20cos 0.8
98.79%cos 20.820.0049p ϕηϕ===++⨯
2. [解]采用能耗制动时，由于重物转矩不变，磁通量不变（他励），所以，电流不变。

而电源电压被切掉，设应串入的制动电阻为
p
R ，则
()()0a a p N e a p N
E R R I C n R R I =++=Φ++
0.560308200 1.05 2.748729.5e p a N C n R R I -Φ⨯=
-=-=Ω
3. [解]21100010388011983W M N Cu P p p p p Ω∆=+++=++=
11221500 3.14
157rad/s 6060n π⨯⨯Ω=
==
a.
111983
76.325N m 157M N P T =
==Ω b.
2880
0.0734411983Cu N M p s P =
==
()1(1)10.0734415001390/min
N N n s n r =-=-⨯=
c.
211000
86.69%
11983233473N N M Fe Cu P P p p η=
==++++
4. [解]
6350.85V U =
=
=
459.2559A I =
=
=
sin 6350.850.69.6459.2559
arg arg 58.28cos 6350.850.8q a
U X I tg
tg
U ϕψϕ
+⨯+⨯===︒
⨯
58.28-36.87=21.41N δψϕ=-=︒
0cos 6350.85cos 21.4118.2sin 58.2813022.53V
d d a E U X I I δ=+=⨯︒+⨯︒=。