电机学试题答案

一、填空题:(30％,每空1分)1. 电机技术中磁性材料的铁损耗主要包括 磁滞损耗 、 涡流损耗 。

2. 电机和变压器常用的铁芯材料为 软磁材料 ，铁磁材料的磁导 远大于 非铁磁材料的磁导率。

3. 变压器的二次侧是通过 电磁感应 对一次侧产生作用的。

4. 要在变压器的中产生正弦波的磁通波形，所需要的励磁电流波形应该是 尖顶波 。

5. 在采用标幺制计算时，额定值的标幺值为 1 。

6. 在 不变损耗等于可变损耗(或铁耗等于铜耗) 的情况下，变压器的效率最高。

7. 一台变压器，原设计的频率为50HZ ，现将它接到60HZ 的电网上运行，额定电压不变，励磁电流将 减小 ，铁耗将 减小 。

8. 如将额定电压为220/110V 的变压器的低压侧误接到220V 电压，则励磁电流将 增大很多 ，变压器将 烧毁 。

9. 三相组式变压器的磁路系统特点是 各相磁路彼此独立，互不相关，各相主磁通以各自的铁芯为回路。

10. 三相芯式变压器的磁路系统特点是 各相磁路彼此相关，任一相必须通过另外两相方能闭合。

11. 既和一次侧绕组交链又和二次侧边绕组交链的磁通为 主磁通 ，仅和一侧绕组交链的磁通为漏磁通 。

12. 变压器的一次侧绕组接入交流电源后，将在铁芯磁路中产生交变的磁通，该磁通可分为主磁通和漏磁通两种。

13. 单相绕组的基波磁势是脉振磁势。

14. 交流绕组采用短距与分布后，基波电势与谐波电势都 减小 (填增大、减小或不变)。

15. 一台三相八极感应电动机的电网频率Hz 50，空载运行时转速为735转/分，此时转差率为0.02 ，转子电势的频率为 1Hz 。

16. 一台三相八极感应电动机的电网频率Hz 50，当转差率为0.04时，转子的转速为 720r/min ，转子的电势频率为 2Hz 。

17. 异步电动机电磁转矩参数表达式 M= 。

答:[]220121121122f 2pU m )()(x x r sr sr '+++''π18. 异步电动机最大电磁转矩表达式 =max M 。

答 :[]20212111211x x r r f 4pU m )('+++π19. 三相异步电机转速为n ，定子旋转磁场的转速为1n ，当1n n <时为 电动机 运行状态；当1n n >时为 发电机 运行状态；当n 与1n 反向时为 电磁制动 运行状态。

20. 异步电动机起动时，转差率=s 1 ，此时转子电流2I 的值很小，2cos ϕ 很小 ,主磁通比正常运行时要小一些，因此起动转矩 不大 。

21. 绕线型异步电动机转子串入适当的电阻，会使起动电流 减小，起动转矩 增大 。

22. 若异步电动机的漏抗增大，则其起动转矩 减小 ，其最大转矩 减小 。

23. 鼠笼式异步电动机的起动方法，主要有 直接起动 和 降压起动 。

24. 增加绕线式异步电动机起动转矩方法有 转子串适当的电阻 和 转子串频敏变阻器 。

25. 异步电动机的调速方法主要有 变极调速 、 改变转差率调速 和 变频调速 。

26. 异步电动机的制动方法主要有 能耗制动 、 回馈制动 、 电源反接制动 和正接反转制动。

27. 单相异步电动机按磁场获得的方式，可分为 分相 电动机和 罩极 电动机。

28. 单相异步电动机按交流电流“分相”的方法不同，可分为电容起动电机、 电容运转 电动机、电容起动运转 电动机和 电阻分相 电动机。

二、选择题: (10％,每题2分)1. 联接组号不同的变压器不能并联运行，是因为 。

A:电压变化率太大； B:空载环流太大；C:负载时励磁电流太大； D:不同联接组号的变压器变比不同。

答：B2. 三相变压器组不宜采用Y,y 联接组，主要是为了避免 。

A ：线电势波形发生畸变；B ：相电势波形发生畸变；C ：损耗增大；D ：有效材料的消耗增大。

答：B3.当采用绕组短距的方式同时削弱定子绕组中五次和七次谐波磁势时，应选绕组节距为 。

A ：τB ：4τ/5C ：6τ/7D ：5τ/6 答：D4.三相对称交流绕组的合成基波空间磁势幅值为F 1,绕组系数为 K w1，3次谐波绕组系数为K w3，则3次空间磁势波的合成幅值为 。

B ：0； B ：131/31w w k k F ； C ：131/w w k k F D ：13123w w k k F /5.绕线式三相感应电动机，转子串电阻起动时 。

A 起动转矩增大，起动电流增大；B 起动转矩增大，起动电流减小；C 起动转矩增大，起动电流不变；D 起动转矩减小，起动电流增大。

答 B6.三相异步电动机等值电路中的附加电阻'-21r ss )(上所消耗的电功率应等于 。

A 输出功率2P ； B 输入功率1P ； C 电磁功率em P ； D 总机械功率ΩP 。

答 D7.国产额定转速为min /1450r 的三相感应电动机为 极电机。

A 2；B 4；C 6；D 8。

答 B8.国产额定转速为min /960r 的感应电动机为 电机。

A 2极； B 4极； C 6极； D 8极。

答 C9.三相异步电动机气隙增大，其他条件不变，则空载电流 。

A 增大 ； B 减小 ； C 不变 ； D 不能确定。

答 A10．三相感应电动机电磁转矩的大小和 成正比 A 电磁功率 ； B 输出功率 ； C 输入功率 ； D 全机械功率 。

答 A三、简答题: (20％,每题4分)1. 三相变压器理想并联运行的条件有哪些?答：（1）空载时并联的变压器之间无环流；（2）负载时能按照各台变压器的容量合理地分担负载；（3）负载时各变压器分担的电流应为同相。

(1.)并联运行的变压器应满足哪些条件?答：（1）各变压器的额定电压与电压比应相等；（2）各变压器的连接组号应相同；（3）各变压器的短路阻抗的标幺值要相等，阻抗角要相同。

2.感应电动机等效电路中的ss -1()'2R 代表什么含义？ 能否用电抗或电容代替﹖为什么？ 答 '21R s s -代表与转子所产生的机械功率相对应的等效电阻，消耗在此电阻中的功率2'22111R ss I m -将代表实际电机中所产生的全（总）机械功率；不能；因为电抗、电容消耗无功功率，而电机转子所产生的全（总）机械功率为有功功率。

(2.)说明三相异步电动机等效电路中，参数'',,,,,2211x r x r x r m m 以及'21r ss -各代表什 么意答 定子绕组电阻；定子绕组漏抗，表征定子绕组漏磁效应；励磁电阻，表征铁心损耗；励磁电抗，表征铁心磁化性能；归算到定子侧的转子绕组电阻；归算到定子侧的转子绕组漏抗；代表与转子所产生的机械功率相对应的等效电阻。

3.异步电动机的转子有哪两种类型，各有何特点?答：一种为绕线型转子，转子绕组像定子绕组一样为三相对称绕组，可以联结成星形或三角形。

绕组的三根引出线接到装在转子一端轴上的三个集电环上，用一套三相电刷引出来，可以自行短路，也可以接三相电阻。

串电阻是为了改善起动特性或为了调节转速．另一种为鼠笼型转于。

转子绕组与定子绕组大不相同，在转子铁心上也有槽，各槽里都有一根导条，在铁心两端有两个端环，分别把所有导条伸出槽外的部分都联结起来，形成了短路回路，所以又称短路绕组。

(3.)分析转差率s 对感应电动机效率的影响。

答 空载到额定转差时，定子铁耗与机耗很小，可看成不变损耗，而定子、转子铜耗则与定、转子电流的平方成正比，是随负载变化的损耗，因此，电动机的效率也随负载而变化。

当负载从零开始增加时，s 逐渐增加，总损耗增加缓慢，效率上升很快。

由于2I p Cu ∝，当负载超过一定值，急剧增加，降低，故此时η随2P 或s 增加而降低。

4.为什么相同容量的异步电机的空载电流比变压器的大很多？答 变压器的主磁路全部用导磁性能良好的硅钢片构成，异步电机的主磁路除了用硅钢片构成的定、转子铁心外，还有空气隙。

气隙的长度尽管很小，但磁阻很大，使得异步电机主磁路的磁阻比相应的变压器大，异步电机空载电流标么值为5.0~2.0，变压器空载电流的标么值为 1.0~02.0。

(4.)异步电机中，主磁通和漏磁通的性质和作用有什么不同？答 主磁通通过气隙沿铁心闭合，与定、转子绕组同时交链，它是实现能量转换的媒介，它占总磁通的绝大部分。

主磁通可以由定子电流单独产生。

也可以由定、转子电流共同产生。

主磁通路径的磁导率随饱和程度而变化，与之对应的励磁电抗不是常数。

除主磁通以外的磁通统称为漏磁通，它包括槽漏磁通。

端部漏磁通和谐波漏磁通。

仅与定子交链的称为定子漏磁通，仅与转子交链的称为转子漏磁通。

漏磁通在数量上只占总磁通的很小的一部分，没有传递能量作用。

漏磁通路径的磁导率为常数，与之对应的定子漏电抗、转子漏电抗是常数。

5.说明三相异步电动机转子绕组折算和频率折算的意义，折算是在什么条件下进行的？答 转子绕组折算就是用新绕组替换原绕组。

为了导出等值电路，用一个与定子绕组的相相数、匝数和绕组因数相同的等效绕组替换实际转子绕组，折算前后转子绕组的磁动势和各种功率及损耗不变，因而从定子边看转子，一切未变。

频率折算即用静止的转子替换旋转的转子，折算条件也是磁动势和各种功率及损耗不变。

为此，只要将转子电阻2r '换成s r 2'。

(5.)异步电动机运行时，定子电流的频率是多少？由定子电流产生的旋转磁动势以什么速度切割定子和转子？由转子电流产生的旋转磁动势基波以什么速度切割定子和转子？两个基波磁动势的相对运动速度多大？答 定子电流的频率为1f ，转子电流的频率为12sf f =，定子磁动势以1n 速度切割定子，以（n n -1）速度即1sn 速度切割转子；转子磁动势也以1n 速度切割定子，以1sn 速度切割转子。

定、转子基波磁动势同步旋转，相对静止。

四、作图题: (20％,第1、2小题5分，第3小题10分) 1. 画出异步电动机T 形等值电路。

2.根据时钟表示法，判断下图的连接组别。

连接组别：Y，d13.一台双层叠绕组相数m＝3，极数2p＝4，槽数Z＝24，每相支路数2a＝1的电机，节矩y1=5τ/6。

试画出A相绕组展开图。

解:五、计算题: (20％,每题10分) 1. 一台三相变压器，SN＝5600KVA ，kV UUNN 3.61021=，Y/∆－11连接，变压器空载基短路实验数求：计算变压器参数的实际值和标么值。

解：A US INNN32.3231035600311=⨯==A US INNN25133635600322..=⨯==所以 6800031.214310056001000P P S N -*===⨯⨯ 01442.02.5134.7200===*I I I N16300630020===*U U UN1800033.21431056001000Pk P k SN -*===⨯⨯ AX002.132.3233241===*I I INkk055.0100005501===*U U U Nkk则： 31.2143100 5.84220.014420P r m I *-⨯*===* 34.6901442.010===***IU Z m10.6922=-=***r Zx m mm33.2143100.003201221.002P k r k I k*-⨯*===* 05489.0002.1055.0===***IU Zk k k0548.022=-=***r Zxk kk因Ω===857.17311111IU IU ZNN N N Nφφ所以Ω=⨯=⨯=*2.1238857.1734.691Z Z Z N m m Ω=⨯=⨯=*3.104857.1784.51Z r r N m m Ω=⨯=⨯=*9.1233857.171.691Zx x Nm mΩ=⨯=⨯=*98.0857.1705489.01Z Z Z N k kΩ=⨯=⨯=*0572.0857.17003201.01Z r rN k k Ω=⨯=⨯=*979.0857.170548.01Z x xN k k(1.)设有一台125MVA ，50 Hz ，110/10KV ，Y 0/∆－11的三相变压器，空载电流02.0*0=I ，空载损耗P 0＝133kw ，短路电压（阻抗电压u k ＝10。