电机学

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大连理工大学网络教育学院
2019年秋《电机学》
期末考试复习题
☆注意事项：本复习题满分共：200分。

一、单项选择题
1、电枢绕组是由若干绝缘导线构成的线圈组成的，每个线圈按一定的规律焊接到（）上而相连成一个整体。

A．电刷 B．主磁极
C．换向器 D．轴承
2、他励直流发电机转速升高20%，此时空载端电压升高（）。

A．10% B．20%
C．40% D．80%
3、对于三相变压器，额定电流指的是（）。

A．线电流 B．相电流
C．负载电流 D．二次绕组的电流
4、对于变压器运行分析的三种工具，（）能更直观、形象地反映出各个物理量的相对大小和相位关系，有利于定性分析变压器的运行情况。

A．基本方程式 B．等效电路
C．相量图 D．标幺值
5、旋转磁场每一磁极在定子内圆所占的距离称为（）。

A．极距 B．节距
C．相带 D．线圈
6、同步发电机的电磁功率为（）。

A．输出的有功功率与电枢铜损耗之和 B．输入的有功功率与电枢铜损耗之和
C．电枢铁损耗与电枢铜损耗之和 D．空载损耗与机械损耗之和
7、发电机并联运行的目的就是要向电网输出（）。

A．有功功率 B．无功功率
C．有功功率和无功功率 D．机械功率
8、控制电机的主要任务是（）控制信号。

A．转换 B．传递
C．转换和传递 D．输出
9、旋转变压器是一种用于测量和传输（）信号的精密控制微电机。

A．功率 B．转角
C．电压 D．电流
10、一台起动转矩倍数为1.8的三相笼型异步电动机，在采用Y— 降压起动时，能起动的最大负载转矩应小于（）。

A．1.8T N B．0.3T N
C．0.9T N D．0.6T N
1． C 2． B 3． A 4． C 5． A
6． A 7． C 8． C 9． B 10． D
二、判断题
1、发电机是将电功率转换为机械功率。

（）
A．正确B．错误
2、直流发电机的结构与直流电动机的结构完全相同。

（）
A．正确B．错误
3、定子是电机中固定不动的部件。

（）
A．正确B．错误
4、换向器的作用是把电枢内部的直流电用机械换接的方法转换成交流电。

（）
A．正确B．错误
5、变压器工作时，二次电流的大小由一次电流的大小决定。

（）
A．正确B．错误
6、对于三相变压器，空载实验测得的电压和电流都是线值。

（）
A．正确B．错误
7、三相异步电机的转子绕组是一个对称的三相绕组。

（）
A．正确B．错误
8、双层绕组每槽内有两个线圈边，在绕组展开图中，每个槽都画两条线，用实线表示上层边，用虚线表示下层边。

（）
A．正确B．错误
9、同步电机空载运行时，电枢电流一定为零。

（）
A．正确B．错误
10、升降运动系统中，对于同一重物，在提升和下放时折算到电动机轴上的负载转矩是相同的。

（）A．正确B．错误
1． B 2． B 3． A 4． B 5． B
6． A 7． B 8． A 9． B 10． B
三、填空题
1、变压器空载运行时，一、二次绕组的________之比近似等于一、二次绕组的电压之比。

2、同步电机的定子由定子铁心、________、机座、端盖等部件组成。

3、变压器的运行特性主要有外特性、________。

4、直流电机的主磁极的作用是产生________。

5、异步电动机的转子绕组有绕线型和________两种。

1．感应电动势
2．定子绕组（电枢绕组）
3．效率特性
4．气隙磁场
5．笼型
四、名词解释
1、伺服驱动系统：伺服驱动系统是一种以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统，例如数控机床等。

2、同步补偿机：所谓同步补偿机就是一种专门用于改善电网功率因数、不带任何机械负载的同步电动机，也称为同步调相机。

五、简答题
1、他励直流发电机和并励直流发电机相比较，短路电流谁大？
答：他励直流发电机的短路电流远远大于并励直流发电机。

因为他励直流发电机的励磁与电枢电压无关，发生短路时，电枢电流达到最大值；而并励直流发电机的励磁由电枢电压产生，发生短路时，励磁电流为零，故短路电流由剩磁产生的感应电动势决定，其值较小。

2、绕线转子异步电动机为什么不用减压起动？
答：绕线转子异步电动机转子回路串电阻起动具有起动转矩大，起动电流小的优点，如串联的电阻合适，可以使电机的起动转矩达最大转矩；而减压起动则使起动转矩随电压的平方而降低，不能用于重载起动的场合。

所以，绕线转子异步电动机不用减压起动。

3、变压器的效率与哪些因素有关？额定效率是否就是最大效率？什么情况下才能达到最大效率？
答：变压器的效率与负载的功率因数和大小有关。

当负载的功率因数一定时，其效率取决于负载的大小，额定负载时的效率称为额定效率。

但额定效率不一定是最大效率。

由效率公式求一阶导数得到：当变压器的铜损耗（可变损耗）等于铁损耗（不变损耗）时，效率达到最大值。

4、如何用转差率s 来区分三相异步电动机的各种运行状态？
答：根据转差率s 的正负和大小，异步电机可分为电动机、发电机和电磁制动3种状态。

当01s <<时，电机处于电动状态；
当0s <时，电机处于发电机状态；
当1s >时，电机处于电磁制动状态。

六、解答题
1、一台绕线转子三相异步电动机带恒转矩负载运行，当转子回路不串电阻时，1445/min n r =，若在转子回路中每相串入一个大小等于20.5R 的电阻，这时电机的转速降为多少？
解：由于电机带恒转矩负载运行，所以在转子回路串电阻前后电机的电磁转矩保持不变。

根据电磁转矩计算公式可知，只有当22s R R R s s +=='常数时，电磁转矩才能保持不变。

所以，串电阻前后转差率之比为：
22 1.5s R R s s R '+==
转子未串电阻时电机的转差率为：
11150014450.03671500n n s n --=
==
转子串电阻后电机的转差率为
1.5 1.50.03670.055s s '==⨯=
电动机的转速变为：
1(1)1500(10.055)/min 1417.5/min n n s r r ''=-=⨯-=
2、一台他励直流电动机参数为：22,220,115,1500/min,0.125N N N N a P kW U V I A n r R =====Ω，现拖动恒转矩负载在额定工作点稳定运行，要使电动机转速降为1000/min r ，需要在电枢电路中串联多大的调速电阻？
解：由题意可知： 2200.1251150.1371500
N a N E N N U R I C n --⨯Φ=== 由于拖动恒转矩负载，且磁通不变，根据e T a L T C I T C =Φ==可知，调速前后电枢电流不变，故转速降为1000/min r 时，应串联的电阻值为 2200.13710000.1250.6115N e N c a N U C n R R I -Φ-⨯⎛⎫=-=-Ω=Ω ⎪⎝⎭
3、设三相变压器高、低压绕组每相的匝数比为12N k N =
，若该变压器分别采用Yy 、Yd 、Dy 和Dd 4种联结方式时，试求高、低压绕组空载线电压的比值。

解：Yy 联结时的线电压比为
111222
L P L P U U N k U U N ==== Yd 联结时的线电压比为
1222
L L P U U === Dy 联结时的线电压比为
12L L U U === Dd 联结时的线电压比为
111222
L P L P U U N k U U N === 4、一台他励直流电动机，已知其额定值为 2.2,160,975/min,73.5%N N N N P kW U V n r η====， 1.498a R =Ω。

忽略电枢反应，试求转速为1100/min r 时的电枢电流，并分析电机的运行状态是电动机还是发电机？
解：由已知额定值可得额定电枢电流为 32.21018.710.735160
N aN N N P I A A U η⨯===⨯ 160 1.49818.710.13536975N a aN E N N U R I C n --⨯Φ=
== 则转速为1100/min r 时的电动势和电枢电流分别为
0.135361100148.9E N E C n V V =Φ=⨯= 160148.97.411.498
N a a U E I A A R --=== 由于电枢电压（160V ）高于电动势（148.9V ），故电机在1100/min r 运行时为电动机状态。

5、一台并励直流电动机，已知其额定值为37,440,95.4,N N aN P kW U V I A ===1500/min,N n r = 0.29a R =Ω，励磁功率1200f P W =,空载损耗01935P W =。

试求：
（1） 电动机的额定电流和额定效率；
（2） 额定运行时的电磁功率和输出转矩；
解：(1) 额定电枢铜损耗为：220.2995.42639.34Cua a aN P R I W W ==⨯=
电动机的额定输入功率为：
310(37102639.3412001935)42774.34N N Cua f P P P P P W W =+++=⨯+++= 电动机的额定电流和额定效率为： 142774.3497.21440
N N N P I A A U === 3
13710100%100%86.5%42774.34N N N
P P η⨯=⨯=⨯= (2) 额定运行时的电磁功率和输出转矩为
30(37101935)38935eN N P P P W W =+=⨯+=
3
37109.559.55235.61500
N N N P T N m N m n ⨯==⨯⋅=⋅ 6、额定频率为50Hz 的同步发电机，若磁极对数2p =，其额定转速N n 为多少？额定转速为
100/min N n r =，其磁极对数p 为多少？若额定容量16500N S kV A =⋅,额定电压为 6.6N U kV =，额定功率因数为cos 0.8N ϕ=，则其额定电流和额定运行时输出的有功功率和无功功率分别为多少？ 解：（1）当磁极对数2p =时，同步发电机的额定转速N n 为 606050/min 1500/min 2
N N f n r r P ⨯=== 3分 （2）当额定转速为100/min N n r =，其磁极对数p 为
60605030100
N N f p n ⨯=== 3分 额定运行时的额定电流和额定功率为
3
1443.42N I A A === 2分 cos 165000.813200N N N P S kW kW ϕ==⨯= 2分
sin 16500var 9900var N N N Q S k ϕ=== 3分
七、计算题
1、一台Y280S-4型三相异步电动机，额定功率75N P kW =,额定电压380N U V =（三角形联结），稳定转速1480/min N n r =，最大转矩倍数 2.2m k =，电动机带额定负载运行，若采用调压调速，将定子电压调到0.8N U U =,求电动机的转速变为多少。

解：电动机的额定转差率为
11150014800.01331500N N n n s n --=
== 临界转差率为
(0.0133(2.20.0553m N m s s k ==⨯+= 由于调压调速时最大转矩m T 与端电压平方成正比变化，而临界转差率不变，因此，当将定子电压调到0.8N U U =时，最大转矩与临界转差率分别变为
20.8()0.640.64 1.408N m m m m N N N
U T T T k T T U '==== 0.0553m
m s s '== 所以，调压后电动机的转差率变为
(0.0553(1.4080.0230m m N T s s T ''==⨯= 转速变为
1(1)1500(10.0230)/min 1465/min n n s r r =-=⨯-=。