电机试题库(含答案1107)

电机学试题库2014.11
一、判断题（正确的，请在后面括号里写“√”，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。

（√）
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。

（√）
8、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。

（√）
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。

（√）
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。

（√ ）
15、如果变压器一次侧绕组与二次侧绕组的匝数比为k=N1/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Y，d连接时，共有1、3、5、7、9、11六个组号。

（√ ）
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。

（√ ）
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。

（√ ）
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×2p。

（⨯）
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，
X代表定子漏电抗。

σ1
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φ；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； Y—∆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__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
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=（ｓＰｅｍ）；P W =（(1-s)P em）。

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（一半）_。

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：P N = 17KW ， U N =220V, n N = 1500 r / min,ηN = 0 .83。

则I N = 93.1A ，T 2 N = 108.2 N.m ，及额定负载时的P 1 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：,180KVA S e =
V U U e e 400/3000/21=,进行空载试验时，测得V U 4000=，A I 5.130=，W P 8100=，等
值电路中变压器的参数m r = 4.44 、m x = 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：1n 不变 ，
m S 变大 ，m ax T 不变 , st T 增大 ,稳定后电机的转速n 减小 。

30、三相异步电动机Z H f 501=，min /1470r n N =，额定运行时的KW P cu 12=，则极对数=P 2 ；额定运行时转差率=e S 2% ，转子回路的频率=2f 1 Z H ，电磁功率=M P 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
B 改变电源电压
C 改变定子绕组中电流的相序
D 改变电机的极数 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ΔU =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 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 ）
A.减小
B.不变
C.增大
D.不确定
6、变压器一次侧阻抗为1Z ，二次侧阻抗为2Z ，变比为12()a a N N =，则折算到二次侧的等效阻抗为( A )
A.212
1Z Z a
+ B.2211Z a
Z +
C.212Z Z a +
D.221Z a Z +
7、三相变压器一次侧的额定电流为( A )
A. 113N N N
I U =
B. 113N N N
I U =
C. 11N N N S I U =
D. 113N N N
S
I U =
8、一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 )
A. 不相等
B. 相等
C. 折算后相等
D. 基本相等 9、直流电机的电枢绕组采用单叠绕组时，并联支路数( A )
A. 2a =2p
B. 2a =0.5p
C. 2a =p
D. 2a =4p 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 ηN
B.U N I N /ηN
C.U N I N
D.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 ＜U
D. E a ＝U
12、U N 、I N 、ηN 、cos ϕN 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 )
cos N N N N I ϕη B. cos N N N I ϕ C. N N I D. N N N I η
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 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 。

A 2
B 4
C 6
D 8
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<s<1，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。

8、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。

a x Y
B
b
y
Z
C
c
z
E
E
A B C
a b c
Yy0
9、如图所示的三相变压器的接线图，画出矢量图，试确定其连接组别
E
E
A B C
a b c
Yd1
10、画出变压器和异步电动机负载时的等效电路，从能量转换的角度说明它们的异同点。

变压器T形等效电路
1
•
I2
•
'I
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66/6.3kV ，第II 台额定电压为6.3/0.4kV ，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 )(46.13710
3.6310150033
3
2NI NI I N 2A U S I =⨯⨯⨯==ϕ 低压侧阻抗基值 )(46.2646.1373/103.63I 2N I
2N 2bI Ω=⨯==ϕϕI U Z
短路阻抗 )(48.1130
33343KI
KI
KI
Ω=⨯==I U Z 短路电阻 )(28.0130
3101432
3
2KI KI KI Ω=⨯⨯==I p r 短路电抗 )(45.128.048.1222
KI 2KI KI Ω=-=-=r Z x
异步电动机T 形等效电路
1
•
I 2
•
'I
短路阻抗标幺值 056.046.2648
.12bI KI *KI ===
Z Z Z 短路电阻标幺值 011.046.2628
.02bI KI *KI ==
=Z r r 短路电抗标幺值 055.046
.2645
.12bI KI *KI ==
=Z x x 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 )(37.79103.6310150033
3
1NII NII II 1N A U S I =⨯⨯⨯==ϕ 高压侧阻抗基值 )(38.7937.79103.63
II 1N II 1N 1bII Ω=⨯==ϕϕI U Z
短路阻抗 )(19.43
/124300
KII KII KII Ω==
=I U Z 短路电阻 )(78.0)3/124(3101232
3
2KII KII KII Ω=⨯⨯==I p r 短路电抗 )(12.478.019.4222KII 2KII KII Ω=-=-=r Z x
短路阻抗标幺值 053.038
.7919.4bII 1KII *KII ===Z Z Z 短路电阻标幺值 0098.038.7978
.0bII 1KII *KII ===Z r r 短路电抗标幺值 052.018
.7912.4bII 1KII *
KII ===Z x x
（2）已知功率因数 9.0cos =θ
则有 4359.0sin =θ 略去励磁电流后等效电路参数
0208.00098.0011.0*KII *KI *K =+=+=r r r 107.0052.0055.0*KII *KI *K =+=+=x x x 0208.0*K *a ==r u ，107.0*K *r ==x u
则电压调整率
%
54.6 %100)4358.0107.09.00208.0( %
100)sin cos (*r *a =⨯⨯+⨯=⨯+=∆θθu u U 2、一台三相四极异步电动机，150kW ，50Hz ，380V ，Y 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？ 解：（1）同步转速
min)/r (15002
5060601=⨯==p f n
0 kW,2.2Fe Cu2Cu1===p p p
则电磁功率
)
kW (9.1556.21.12.2150 mec
ad Cu1N M =+++=+++=p p p P P
总的机械功率 )kW (7.1532.29.155Cu2M i =-=-=p P P 由 M i )1(P s P -= 得转差率 s =0.0141
则转速 n =(1-s )n 1=1479(r/min)
（2） 已求电磁功率 )kW (9.155M =P
电磁转矩 )m N (9.9921479
2107.153602603
i i ⋅=⨯⨯⨯==
Ω=ππn P P T
（3） 1126.0150014799.0150011=⨯-='-=
'n n n s 由 s r r s r ''
+'='∆22
得 6.99'Δ
'2
r =r
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+j5Ω，每相负载阻抗Z l =0.3+j0.1Ω，求该变压器一次侧加额定电压时：计算一、二次侧电流I 1和I 2；
)
(1.72677.163.43)
(05.293)
(77.16)
5.1875.562()58.1(10000
)(5.1875.562)1.03.0(3.433
.433
/40010000
12211112221A kI I I A I I A j j Z Z U I j j Z k Z U U k L
k L L N N =⨯======+++=
'+=
Ω+=+=='==
=
φφφφφφ
φ解：
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Ra =0.1Ω,励磁回路电阻R f =220Ω，忽略电枢反应的影响。

试求额定运行时的： （1）电磁功率P M ； （2）电磁转矩T ；
M N n P T W I E P V R I U E A I I I A R U I N MN aN aN MN a aN N aN fN N aN f N fN •=⨯===⨯===⨯-=-==-=-====
(45.603000
18990
55.955
.9)2()(1899090211)(2111.090220)
(90191)(1220
220
)1(解：
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R 2=0.012Ω。

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s 1=(n s -n)/n s =(1500-1450)/1500=1/30 1050rpm 时：转差率s 2=(n s -n)/n s =(1500-1050)/1500=0.3
R add = 8R 2 = 8×0.012=0.096（Ω）
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I a=15A ，电枢回路总电阻R a=0.7Ω。

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：
a a a R I E U += （3分）
则：V R I U E a a a 5.209=-= （3分） (2)由于励磁电流和转矩未变，则：
a T I C T Φ= a a a R I E U +=, （3分）
则：V R I U E a a a 5.1897.015200=⨯-=-= （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U 1N /U 2N =380/220V ，一次绕组漏阻抗z 1=（0.14+j0.22）Ω，二次绕组漏阻抗z2=（0.035+j0.055）Ω，励磁阻抗zm=（30+j310）Ω，负载阻抗zL=（4+j3）Ω。

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。

解：（1）“T”形等效电路
U 1
X z L ''''
（2）
73.12203802N 1N ===U U k A 32.26A 380
101031N N 1N =⨯==U S I A 45.45A 22010103
2N N 2N
=⨯==U S I 二次侧折算到一次侧的参数为
Ω︒∠=Ω+='+'+⎪⎭⎫ ⎝⎛'+'+=436.3990.14)4665.9j 51.11(L
2m L 2m 1z z z z z z z z 取参考相量为380∠0°V ，则所求各电流为
A 436.3950.25436.399.14038011︒-∠=︒
∠︒∠==z U I V 317.068.3731
111︒-∠=-=-z I U E A 447.3767.24L
212︒-∠='+'-='-z z E I A 789.8420.1m
1m ︒-∠=-=z E I 即一次电流I 1=25.50A ，二次电流I 2=k I 2´=42.68A ，励磁电流I m=1.20A ，二次电压U 2=I 2|z L|=213.40V 。