电机试题库

电机学试题库2014.11
一、判断题（正确的，请在后面括号里写V”，错误的，请在后面括号里写X”）。

1、直流电机的电刷随转子电枢一起旋转。

（X）
2、直流电机应采用尽可能接近整距的绕组。

（话
3、直流电机单波绕组的并联支路对数等于极对数。

（X）
4、电刷放在几何中性线上时，电枢反应只有直轴分量。

（X）
5、考虑饱和时，交轴电枢反应有助磁作用。

（X）
6、直流电机的反电势正比于电枢绕组的电流。

（X）
7、串励电动机在轻载时会发生飞车现象。

（话
&降低励磁时，直流电动机的速度也相应降低。

（X）
9、直流电机励磁绕组和电枢绕组中的电流都是直流。

（X ）
10、直流电动机电枢绕组中的电流方向同感应的反电势方向是一致的。

（X ）
11、直流发电机的换向器起整流作用；直流电动机的换向器起逆变作用。

（V）
12、在直流电动机的电磁功率中，包含电枢电阻的损耗。

（X）
13、三相变压器组不应该接成Y,yn联结来带单相负载。

（V
14、变压器一次侧接额定电压不变，则负载的主磁通比空载的主磁通略小。

（V）
15、如果变压器一次侧绕组与二次侧绕组的匝数比为k=N〃N2，则一次侧归算到二次侧时，电动势和电压要乘以k倍，电流乘以1/k倍，阻抗乘以k2倍。

（）
16、考虑磁路的饱和，如果变压器主磁通为正弦波，则产生主磁通励磁电流也是正弦波。

（）
17、三相变压器绕组采用丫，d连接时，共有1、3、5、7、9、11六个组号。

（V）
18、对称三相绕组通入对称三相电流时，除产生基波旋转磁动势外，还会产生3次、5 次、7次、9次……等一系列的奇数次高次谐波旋转磁动势。

（）
19、对称三相绕组通入对称三相电流，当某相电流达到交流的最大值时，基波合成旋转
磁动势波的幅值就将与该相绕组的轴线重合。

（V）
20、对绕线型感应电动机，转子串电阻可以增大起动转矩；对笼型感应电动机，定子绕
组串电阻可以增大起动转矩。

（）
21、对感应电动机，进行恒转矩变频调速，基本上要求电源电压随频率正比变化。

（V）
22、变压器的额定容量单位为kW。

（）
23、变压器的空载试验通常在高压侧加电压、测量。

（）
24、电角度=机械角度&p。

（）
25、双层叠绕组的最多并联之路数为2。

（）
二、填空题
1、当降低感应电动机的电压时，感应电动机的最大转矩减小，产生最大转矩的临界
转差率不变，起动转矩减小
2、感应电动机经过转子绕组折算和频率的折算，得到等效电路。

3、感应电动机的等效电路中R M代表励磁电阻，—代表定子漏电抗。

4、变压器中的磁通按照性质和作用的不同，分为主磁通和漏磁通，其中漏磁通不参与变压器的能量传递。

5、他励直流电动机常用的调速方法有：改变电枢回路里的串联电阻；减小气隙磁通©;改变电枢端电压U。

6、鼠笼式异步电动机降压起动的方法有定子串接电抗器起动；丫一）起动
；
自耦减压起动。

7、三相同步电动机通过调节励磁电流__可调节无功功率。

8异步电动机的电源电压降低10%，电机的过载能力降低到_80%_临界转差率_不变, 负载不变时，电机的转速将降低 ________ 。

9、变压器负载运行时，二次电流的大小决定着一次电流的大小。

10、单相绕组的磁动势是脉动磁动势：对称三相绕组的磁动势为旋转磁动势。

11、变压器空载实验选择在一低压侧—压侧进行。

短路实验选择在高压侧压侧进行。

12、一台单相变压器一次、二次绕组匝数比为10，则将二次绕组进行归算后，归算前后
的二次侧电阻之比为1: 100 ;归算前后的二次侧磁势之比是1: 1 。

13、并励直流发电机自励的三个条件是有剩磁、剩磁与励磁方向相同（电枢和励
磁绕组接法正确）、励磁电阻小于临界电阻。

14、三相感应电动机转子转速为n,定子旋转磁场的转速为n s,极对数为p,则定子电
15、变压器的效率在（铁耗与铜耗相等时）达到最大值。

16、同步旋转磁场的转速n（转每分钟）、极对数p、电流频率f之间的关系为n=
（60f/p）。

17、感应电动机传递到转子回路的电磁功率P em，可以分割成转子铜耗P cu2、总机械功率（转换功率）P W。

二者同P em 的关系为P cu2= （sP em）；P W = （（1-S）P em）o
18、并联运行的变压器必须有相同的电压等级，且属于相同的连接组。

各变压器的负载分配与该变压器的额定容量成正比，与短路电压（标幺值）—成反
比。

短路电压（标幺值）小的变压器先达到满载。

19、电压互感器二次侧不允许短路____ ，而电流互感器二次侧不允许开路。

20、脉振磁动势可以分解为两个圆形旋转磁动势，它们的旋转方向相反，幅值是脉
振磁动势的___1/2 （—半）。

三相不对称电流流过三相对称绕组产生椭圆形—磁动势。

21、在直流发电机中，换向器起整流作用；在直流电动机中，换向器起逆变作用。

22、直流电机主磁路未饱和时，励磁磁通势主要消耗在空气隙部分。

23、直流电机单叠绕组的支路对数等于主磁极对数，单波绕组的支路对数等于_1_。

24、 通过改变 励磁电流 的方向,继而改变主磁通的方向,即可改变他励直流电动 机旋转方
向。

25、 他励直流电动机的电磁功率指 由电功率率转化为机械功 的功率。

26、 某他励直流电动机的额定数据为：F N = 17KW U N =220V, n N = 1500 r / min, N =
0.83 则 I N =
93.1A
,2 N = 108.2 N.m ，及额定负载时的 F i N = 20.5KW 。

27、 直流电动机常用的启动方法有
电枢回路串电阻
、 降低电源电压 ，
弱磁调速调速方法是从基速向上调。

28、 变压器的空载试验一般在
高压 侧进行，若一台单相变压器: S e=180KVA,
U ie /U 2^3000/400V ,进行空载试验时，测得 U o=4OOV , l °=13.5A , P g -810W ，等 值电路中变
压器的参数 r m = 4.44 、x m = 222。

29、 绕线式异步电动机，转子回路串一适当电阻，则以下参数变化情况： n i 不变 ， S m
变大 ，T m a X 不变,增大,稳定后电机的转速n 减小 。

30、 三相异步电动机fi =50H Z ， n N =1470r/min ，额定运行时的P c u 2 =1KW ，则极对 数P = 2 ;额定运行时转差率S e = 2% ，转子回路的频率f ? = 1 H Z ，电磁功率P M = 50 KW 。

三、单选题
1、改变三相感应电动机转向的方法是（C
A 改变电源频率
C 改变定子绕组中电流的相序
2、 直流电机电刷处在几何中性线上，当磁路不饱和时的电枢反应是 （ A ）
A.交轴电枢反应
B.直轴去磁
C.交磁和直轴去磁
D.直轴加磁
3、 若他励直流发电机额定点时转速升高 20%，则空载时发电机的端电压将升高（A ）
A.小于 20%
B.20%
C.大于 20%
D.40%
4、 欲使变压器的△ U=0，那么负载性质应为（D ）
A.电阻电感性负载
B.纯电阻负载
C.纯感性负载
D.电阻电容性负载
）。

B 改变电源电压 D 改变电机的极数
5、变压器制造时，硅钢片接缝变大，那么此台变压器的励磁电流将（ C ） D.不确定
变比为a （a 二汕..2），则折算到二次侧
A.减小
B.不变 C 增大 &变压器一次侧阻抗为Z 1，二次侧阻抗为 乙， 的
等效阻抗为（A ）
A.
—2 Z 1
Z 2
B. Z
1 ~
2 Z
2
a
a
7、三相变压器一次侧的额定电流为 C.a 2
Z 1 乙
D. Z 1 a 2 Z 2
A l = S
N
B |
I
1N I
1N
(A
P N
S N
C. I 1N
D.
1
1N
_ S N
3U
台单相变压器进行短路试验，在高压侧达到额定电流测得的损耗和在低压侧达到 额定电流测得的损耗（B ）
9、直流电机的电枢绕组采用单叠绕组时，并联支路数 （A ） 12、U N 、I N 、n 、COS ^N 分别是三相异步电动机额定线电压，线电流、效率和功率因数,
则三相异步电动机额定功率 P N 为（ A ）
A. 3U N I N COS N N
B. \3U N I N COS N
C. -3U N I N
D. \3U N I N N
13、 一台三相异步电动机运行在 S =0.02时，则由定子通过气隙传递给转子的功率中有
（D ）
A.2%是电磁功率
B.2%是机械功率
C.2%是机械损耗
D.2%是转子铜耗
14、 当绕线式异步电动机的电源频率和端电压不变，仅在转子回路中串入电阻时，最大 转距
T m 和临界转差率S m 将（C ）
A. T m 和S m 均保持不变
B. T m 减小，S m 不变
C. T m 不变，S m 增大
D. T m 和S m 均增大 15、变压器在负载运行时，建立主磁通的激磁磁动势是 _C 。

A 一次绕组产生的磁动势
B 二次绕组产生的磁动势
C 一次和二次绕组产生的合成磁动势
D 以上都不对
16、两台容量不同、变比和连接组别相同的三相变压器并联运行，则变压器所分担的容 量之
标幺值_D 。

A 与短路阻抗成正比
B 与短路阻抗成反比
C 与短路阻抗标幺值成正比
D 与短路阻抗标幺值成反比
17、 由定子对称三相绕组产生的
V 次谐波磁动势，旋转速度
D 。

A 等于零
B 是基波磁场转速的V 倍
C 等于基波磁场转速
D 是基波磁场转速的
V 倍
18、 笼型感应电动机降压起动与直接起动时相比，
A 。

A 起动电流、起动转矩均减小
B 起动电流减小、起动转矩增加
C 起动电流、起动转矩均增加
D 起动电流增加、起动转矩减小
19、 单相变压器 U 1N /U 2N =220/110V ,如果一次侧接380V ，则主磁通将 A 。

A.不相等
B.相等
C.折算后相等
D.基本相等 A. 2a=2p B. 2a=0.5p
C.2a=p
10、并励直流发电机的额定输出功率 P N 等于（ C )
A.U N I N n
B.U N I N / n
C.U N I N 11、直流电机运行在电动机状态时，其
-(
C )
A. E a > U
B. E a = 0
C.E a V U
D.2a=4p
D.U N I N
D. E a = U
A增大为380/220倍B不变C增大为380/110倍D减小20、一台三相感应电动机，其空载转速为730转/分钟，则其极数2p= _B_。

四、简答题
1、试简述抑制谐波电动势中一般高次谐波的方法。

答：主要采用短距绕组、分布绕组和改善主极磁场分布的方法。

2、试简述增大绕线式感应电机转子电阻对下列参数的影响：起动电流，起动转矩，最大
转矩，额定转速，额定效率。

答：起动电流减小、起动转矩增大、最大转矩不变、额定转速下降、额定效率降低。

3、三相异步电机运行状态的判别依据是什么？
答：0<sv1，电动机状态；s<0,发电机状态；s>1，电磁制动状态。

4、画出变压器的“ T”形等效电路图，并标明变压器的参数、电压和电流。

答：
5、同步发电机的基本特性。

答：空载特性、短路特性、负载特性、外特性、调整特性；
6、三相异步电动机的性能指标。

答：效率、功率因数、堵转转矩、堵转电流、过载能力；
7、三相异步电动机的调速方法。

答：改变定子电压调速；转子回路串接电阻调速；变极调速；变频调速。

&如图1所示的三相变压器的接线图，根据接线图，试确定其连接组别
r m
E i 二 E 2
x
m
变压器
T 形等效电路
9、如图所示的三相变压器的接线图, B C
YyO
画出矢量图，试确定其连接组别
E A Ydl
10、画出变压器和异步电动机负载时的等效电
从能量转换的角度说明它们的异同点。

r i x i
r 2
X 2
U 2
X Y Z E a ： b c E ab x y z
t
E B | E AB
E C
• •
I 1 I 2
相同点：变压器和异步电动机能量转换都是利用了电磁感应定律的基本原理；能量 传递都是以磁场作为媒介，两侧都无直接电的联系。

不同点：（答出其一即可）
（1） 前者实现不同电压的电能变换；后者实现电能到机械能的转换，气隙是其能量 转换的场所。

（2） 前者主磁场为铁心中的磁场，是静止交变脉动磁场；后者的主磁场为气隙磁场, 是旋转磁场。

（3） 前者磁路中无气隙，激磁电流较小；而后者有气隙，激磁电流较大。

（4） 前者等效电路中的负载是实际存在的；而后者等效电路中的负载电阻是模拟的。

五、计算题：
1、两台三相变压器串联运行，容量均为 1500kVA,两次降压后，供一负载，两台变压
器均为Dy 连接，第I 台额定电压为6663kV ，第II 台额定电压为630.4kV ，当两台变压 器在6.3kV 侧做短路试验，数据如下，试求：
（1） 每台变压器的短路阻抗Z
k
，r
k
，X
k
的标幺值；
（2） 额定负载时，功率因数为0.9滞后时总的电压变化率
解:
（1）
对于第I 台变压器，短路试验在低压侧进行，低压侧 y 形连接，相电流 等于线电流为130A ， 线电压为334V 。

低压侧额定相电流 S NI 1500汉103 —~、
I 2N I 3 -
137・46
(A)
低压侧阻抗基值 R 5N 申 6.3"03
/佝 2646(八、
Z 「2N 厂 137.46 怦46(
)
短路阻抗 Z KI = U K |
= 334 =1.48(「)
v'3I KI 斗3 "30
短路电阻
「KI
=卫牛二吐卫2 =0.28(")
3I Ki 3 1302
短路电抗
X KI = ..z Ki -r K2 二 1.482 -0.282
=1.45(")
短路阻抗标幺值 Z Ki *
Z KI
1.48
0.056 Z 2bi 26.46 短路电阻标幺值 r Ki * =
r Ki 0.28
0.011
Z 2bi 26.46 短路电抗标幺值
x Ki * =
x
Ki 1.45
=0.055
Z 2bi 26.46
对于第II 台变压器,短路试验在高压侧进行，高压侧△形连接，相电压等于线电压 为300V ,线电流为124A 。

高压侧额定相电流 S N “ =
1500 10
3
=79.37（A ）
3U 1Nii 3 6.3 103
高压侧阻抗基值 Z 1bii 二 U 1N
"
=
6.3 10
= 79.38（⑴
1N ii
79.37
短路阻抗 Z KII 二 U KI
= 300
=4.19（⑴
I KII 124/、3 短路电阻 p Kii 12 103 r Kii K21 2 =0.78（「）
3I KII 3 （124/ ..3）2
短路电抗 X KH 二 Z K H - rK” =、4.
19
? _ O.78? = 4.12
（⑴
短路阻抗标幺值 Z K 卄 Z K |1
4.19
0.053 Z 79.38 短路电阻标幺值 r KII *
r KI1
0.78
0.0098
Z
79.38 短路电抗标幺值
X KII * 二 X K I1
二 4.12
0.052
Z 1 bii 79.18
(2)已知功率因数 则有 COST - 0.9
sin v - 0.4359
略去励磁电流后等效电路参数
r K * 二 r K i* r K ,i* =0.011 0.0098 = 0.0208 x K * =x K i* X K II * =0.055 0.052 =0.107 u a * = r K * = 0.0208， u r * 二 x K * =0.107
则电压调整率
AU =(u a * cos8+u r * sin8)心00%
= (0.0208 0.9 0.107 0.4358) 100%
二 6.54%
2、一台三相四极异步电动机，150kW , 50Hz, 380V ，丫接法，额定负载时pcu2=2.2kW, pmec=2.6kW ，附加损耗 pad=1.1kW 。

试求： (1) 额定运行时的转速、转差率； (2) 额定运行时的电磁功率和电磁转矩； (3)
如额
定运行时，保持负载转矩不变，在转子绕组中串入电阻使电机的转速降低10%，
问串入的电阻阻值是原转子电阻的多少倍? P cul = P cu2 = 2.2 kW , p Fe = 0
则电磁功率P M
出'P cu1 ' Pad P mec =150 2.2 1.1 2.6 =155.9(kW) 总的机械功率 R 二 P M -P CU 2 =155.9
_2.2 =153.7(kW)
由 R =(1 s) F M
得转差率 s=0.0141
则转速 n=(1-s) n 1=1479(r/mi n)
15000.9 1479 0.1126
1 500 空 a r ；
s s F
R = 6.99
即串入的电阻阻值约是原转子电阻的 6.99倍
3、一台三相变压器，S N =600KVA 50Hz, Dy 联结，U 1N /U 2N =10000/400V ,每相短路阻抗 Z k =1.8+j5，每相负载阻抗Z=0.3+j0.1 ,0求该变压器一次侧加额定电压时：计算一、二
次侧电流11和12；
4、一台并励直流电动机 P N =17KW, U N =220V, n N =3000转/分，I N =91A ，电枢回路总电阻 R E =0.1\励磁回路电阻R=220「，忽略电枢反应的影响。

试求额定运行时的：
(1) 电磁功率P M ； 解: (1)同步转速 60 f 门丄= P 60 50 =1500(r/min) 2
(2) 已求电磁功率 电磁转矩 P M -155.9(kW)
60R 2■:n 60 153.7 103 2 二 14 7 9
= 9 9 29(N m)
(3) 解: Z L
I 1 '■ , U 1N 10000
k 43.3
U 2N 400 /、3
= k 2Z L =43.32(0.3 j0.1) =562.5 j187.5(「)
10000 (1 .8 j5) (562.5 j187.5) 一16.77(人)
Z k Z L 11 = .311 = 29.05(A)
12 =丨2 二 kJ =43.3 16.77 = 726.1(A)
(2)电磁转矩T;
解：1)l fN 二业二型=1(A)
R f 220
I aN =I N - I fN =91 -1 =90(A)
E aN 二U N -l aN R a =220 -90 0.1 =211(V)
P MN = E aN I aN =211 90 =18990 (W)
(2)T =9.55业=9.55 18990=60.45(N «M
n N3000
5、一台3相4极的绕线式感应电动机，n N=1450r/min，转子每相电阻2=0.012」。

设负载转矩保持为额定值不变，欲将转速从1450r/min降低到1050r/min，求转子回路应该串入的电阻。

答：因为感应电机的电磁转矩是的函数，当电压、频率等条件不变时，保持为常数，则电磁转矩恒定。

因此让和s成正比变化，就可以进行恒转矩调速：
同步转速：n s=1500rpm
1450rpm 时：转差率S1=(n s-n)/n s=(1500-1450)/1500=1/30
1050rpm 时：转差率s2=(n s-n)/n s=(1500-1050)/1500=0.3
R add = 8R2 = 8X 0.012=0.096 C1)
6、有一他励直流电动机接在额定电压为220V的电网上额定运行时，电动机的额定电枢电流Ia=15A，电枢回路总电阻Ra=0.7 Q试求：
(1)电动机额定运行时的反电动势；
(2)若因某种原因，使电网电压下降至200V,但励磁电流和负载转矩均未发生变化，求在达到新平衡点后电动机的反电动势。

解：
(1)额定运行时，电路方程为：
U 二 E a l a R a ( 3 分)
则：E a =U -I a R a = 209.5V ( 3 分)
⑵由于励磁电流和转矩未变，贝U：
T 二Wl a U ,= Ea I a R a ( 3 分)
则：E a 二U -I a R a =200 -15 0.7 =189.5^ (6 分)
7、一台单相变压器，其额定参数为：额定容量S N=10kVA额定频率f N=50Hz,额定电压
U1N/U2N=380/220V，一次绕组漏阻抗乙=(0.14+j0.22) Q，二次绕组漏阻抗z2=
(0.035+j0.055) Q,励磁阻抗zm= (30+j310) Q ,负载阻抗zL= (4+j3) Q。

试求:
(1)画出“T形等效电路；
(2)计算当一次侧加额定电压时，一、二次侧的实际电流、励磁电流以及二次侧的电压。

二次侧折算到一次侧的参数为
(* 冷
Z m Z 2 - Z L
z = z 「一:: ------ : =(11.51 j9.4665)l ； -14.90. 39.436 11
Z m ' Z 2 - Z L
取参考相量为380Z 0° V ,则所求各电流为
泻 十 -1忆1 =373.68/ -0.317 V
・・ -E
-丨2 — =24.67 -37.447 A
Z 2 Z L
- -E
I m 1 =1.20 -84.789 A
Z m
即一次电流 I 仁25.50A ,二次电流 I2=k I2 ' =42.68A ,励磁电流 Im=1.20A ,二次电压 U2=l2|zL|=213.40V 。

(2)
U 1N U 2N 380 220
=1.73
1 1N S N
U 1N 10 103
380
A = 26.32A 1 2N S N
U 2N
10 103 220 A =45.45A
I 1 U 1 380 0
149 39.436
= 25.50/ -39.436 A
解：（1） “ T ”等效电。