电机学期末考试试卷大全（附答案）

考 试 卷（ A 卷）

课程名称 电机学 考试学期 07-08/3 得分 适用专业 电气工程及其自动化 考试形式 开卷闭卷半开卷 考试时间长度 120分钟 一、 填空题：（35分） 1. 在国际单位制中，磁场强度单位是___A/m___________。电磁感应定律的物理意义是，当闭合的线圈中磁通发生变化时，线圈中的产生的感应电流所产生的磁场___阻碍_______原来磁通的变化。一个线圈产生的磁通所经过路径的磁阻越大，说明该线圈的电感就越______小________。 2. 变压器损耗包括绕组铜耗和___铁耗_______，后者又包括涡流和磁滞损耗。电力变压器最大效率通常设计在负载系数为___0.5~0.6____之间。当___可变损耗等于不变损耗_（或_??p0）___时，变压器效率达最大。 pkN3. 由于铁心饱和特性，施加正弦电压时变压器激磁电流波形通常为______尖顶______波，而铁心的磁滞特性使之为___不对称尖顶___波。 4. 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。 5. 三相变压器组不能接成Yy的原因是励磁绕组中需要的___三次谐波___________电流不能流通，使磁通近似为____平顶波__________波，会在绕组中电动势波形严重畸变，产生___过电压________危害线圈绝缘。 6. 三相变压器组的零序阻抗比三相铁心式变压器的零序阻抗____大_________。 7. 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____。 8. 交流电机绕组的短距和分布既可以改善磁动势波形，也可以改善__电势____________波形。设电机定子为双层绕组，极距为12槽，为同时削弱

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5次和7次谐波，绕组的节距应取____10__________槽。单层绕组的短距系数为____1.0_________。 9. 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，当它的幅值最小时，速度最_____大_______。 10. 设异步电动机磁场基波频率为f1，同步速为n1，转速为n，则气隙中的ν次谐波磁场在定子绕组上的感应电势频率为____ f1_________，在转子绕组上感应电势频率为___f1??f1nn1___________。 11. 异步电动机频率归算后转子回路将增加一项附加电阻，其上的电功率代表转子的__总的机械功率______功率，该电阻称为__模拟______电阻。 12. 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_______。 13. 异步电机转子结构有鼠笼式和___绕线________式两种。利用变比为KA的自耦变压器对鼠笼异步电机进行降压起动时，电网提供的电流与电机直接起动时的电流之比为___1___________。异步电机恒转矩变频调速2KA时，____定子电压_______与定子电流频率之比应保持不变，目的是为了保持___磁通_______不变。 二、 简答题：（35分） 1. 画出Yd7和Dd4三相变压器绕组连接图，并作出相应的电动势矢量图。（8分） 2. 为什么采用短距可以削弱双层绕组电动势的谐波。（4分） 3. 三相对称绕组连成星形接法，接入三相对称电压，形成旋转磁场的性质如何（幅值、旋转速度）？若绕组有一相断线，试问此时合成磁动势的

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大小和性质？（用公式表示）（8分） 4. 画出异步电机T－s曲线，标明起动点、临界转差率点。指出电动机工作时稳定与不稳定运行区域，并给出解释。（9分） 5. 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。（6分） 三、 计算题：（30分） 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Zk，rk，xk的标幺值；（8分） （2） 额定负载时，功率因数为0.9滞后时总的电压变化率。（7分） 变压器 I II 线电压（V） 334 300 短路电流（A） 三相功率（kW） 130 14 124 12 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；（4分） （2） 额定运行时的电磁功率和电磁转矩；（5分） （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？调速后的转子铜耗是多少？（6分）

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附：参考答案 二、 简答题 1. 答： Yd7: A B C B EAB Xb Yc ZX a c x A a y y z x b z ??Y C Eab Dd4: A B C B Z ?EAB Xc Ya Zb A Y a y Eab z x y c x b z ?C X or：

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A B C B X EAB X c Y a Z b A Z a z ?Eab z x y c y b x ?C Y 2. 答： 双层短距绕组可以等效为两个相位相差短距角β的单层绕组，其双层短距绕组的基波和谐波电势为两个单层绕组相应电势的矢量和，其数值分别小于其代数和，其减小系数为短距因数，谐波的短距因数要小于基波的短距因数。因此，通过短距，牺牲一点基波来达到更多地抑制谐波的作用。 3. 答： 三相对称绕组连成星形接法，接入三相对称电压，形成旋转磁场，基波合成磁动势是一个圆形旋转磁动势，其幅值不变，为一相脉动磁动势幅值的3/2倍，旋转速度为60f/p。 若有一相断线，如a相，则： ia?0，ib?Imsin?t，ic??Imsin?t 以b相绕组轴线为参考轴，则： b相磁动势基波 fb1(t,x)?Fm1sin?tcosx c相磁动势基波 fc1(t,x)??Fm1sin?tcos(x?合成磁动势基波 2?) （2分） 3f1?fb1?fc1 ?Fm1sin?tcosx?[?Fm1sin?tcos(x? ??2Fm1sin?tsin(x?)sin33 ?3Fm1cos(x? 4. 答： 异步电机的T - s曲线 2?)]3 ???6)sin?t合成磁动势为脉动磁动势，幅值为一相磁动势幅值的3倍。

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B b〞 A + ∞ s b’ b a’ a a〞 sK 0 T 1 - ∞ 电动机状态 电磁制动状态 发电机状态 图中，A点为起动点（n=0, s=1）；B点为临界转差率点（最大转矩点）。 s=0~sK的区域为稳定运行区域，s=sK~1的区域为不稳定运行区域。 解释： （1） s=0~sK区域：设电机原来稳定运行在图中的a点。此时，若发生扰动使TL突然增大，则电机转速下降，电动机运行在a’点；当扰动因素消除后，电动机加速从而恢复到原来运行点a；若扰动使TL突然减小，则电机转速上升，电动机运行在a〞点，当扰动因素消除后，电动机减速从而亦可恢复到原来运行点a。可见，在 s=0~sK区域内，电动机可稳定运行。 （2） s=sK~1区域：设电机原来稳定运行在图中的b点。此时，若发生扰动使TL突然增大，则电机转速下降，转差率s将增加，电动机运行在b’点，此时电磁转矩T将减小，则电机将继续减速，直至停止；若发生扰动使TL突然减小，则电机转速上升，转差率s将减小，电动机运行在b〞点，此时电磁转矩T将增大，则电机将继续加速，直至稳定运行区相应的平衡点。可见，在s=sK~1区域内，电动机不能稳定运行。 5. 答： I1r1 x1 ?I?2r2??x2??U1?Imxm?rmE1?E?2?U2?变压器T形等效电路

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I1r1 x1 ?I?2r2??x2??U1?Imxm?rmE1?E?2??1?s?r2????s?异步电动机T形等效电路 （1） 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。 （2） 不同点：（答出其一即可） ? 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。 ? 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。 ? 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。 ? 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。 三、 1. 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 I2N?I?低压侧阻抗基值 Z2bI?短路阻抗 ZKISNI3U2NI1500?103??137.46(A) 33?6.3?10U2N?II2N?IU?KI3IKI6.3?103/3??26.46(?) 137.46334??1.48(?) 3?130pKI14?103短路电阻 rKI?2??0.28(?) 3IKI3?130222xKI?ZKI?rKI?1.482?0.282?1.45(?) Z1.48?0.056 短路阻抗标幺值 ZKI*?KI?Z2bI26.46r0.28?0.011 短路电阻标幺值 rKI*?KI?Z2bI26.46x1.45?0.055 短路电抗标幺值 xKI*?KI?Z2bI26.46短路电抗 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。

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SNII1500?103高压侧额定相电流 I1N?II???79.37(A) 33U1NII3?6.3?10U1N?II6.3?103高压侧阻抗基值 Z1bII???79.38(?) I1N?II79.37U300?4.19(?) 短路阻抗 ZKII?KII?IKII124/3pKII12?103短路电阻 rKII?2??0.78(?) 23IKII3?(124/3)短路电抗 xKII22?ZKII?rKII?4.192?0.782?4.12(?) 短路阻抗标幺值 ZKII*?短路电阻标幺值 rKII*?短路电抗标幺值 xKII* （2） ZKII4.19??0.053 Z1bII79.38rKII0.78??0.0098 Z1bII79.38x4.12?KII??0.052 Z1bII79.18已知功率因数 cos??0.9 则有 sin??0.4359 略去励磁电流后等效电路参数 rK*?rKI*?rKII*?0.011?0.0098?0.0208 xK*?xKI*?xKII*?0.055?0.052?0.107 ua*?rK*?0.0208，ur*?xK*?0.107 则电压调整率 ?U?(ua*cos??ur*sin?)?100% ?(0.0208?0.9?0.107?0.4358)?100% ?6.54% 2. 解： （1） 同步转速 n1?60f60?50??1500(r/min) p2pCu1?pCu2?2.2kW, pFe?0 则电磁功率 PM?PN?pCu1?pad?pmec ?150?2.2?1.1?2.6?155.9(kW)总的机械功率 Pi?PM?pCu2?155.9?2.2?153.7(kW) 由 Pi?(1?s)PM 得转差率 s=0.0141 则转速 n=(1-s)n1=1479(r/min) （2） 已求电磁功率 PM?155.9(kW)

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Pi60Pi60?153.7?103???992.9(N?m) 电磁转矩 T??2?n2??1479 （3） s??n1?n?1500?0.9?1479??0.1126 n11500?r?r??r?由 2?2 ss?r?=6.99 得 Δ'r2即串入的电阻阻值约是原转子电阻的6.99倍。 负载转矩不变，接入调速电阻后转子电流不变。调速后转子绕组铜耗仍有pCu2?2.2kW 调速后的转子铜耗为 ?2r???3I2?2(7.99r2?)?7.99?2.2?17.58kW pCu??3I2

《电机学》课程试卷7

一、填空：

1．一台直流电动机，PN=10KW,UN=220V,?=0.86，nN=980r/min，则额定电流为＿＿＿＿＿＿，额定输出转矩为＿＿＿＿＿＿＿。

2．电机铁心采用0.35或0.5mm的硅钢片，其目的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

2．YYn联结的三相心式变压器，其负载时相电势的波形为＿＿＿＿＿＿＿

＿＿，这是因为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

4．变压器的空载损耗主要是＿＿＿＿损耗，短路损耗主要是＿＿＿＿＿

损耗。

5．选择交流绕组节距时，主要考虑同时削弱5次和7次谐波电动势，故通常采用y1=＿＿＿＿＿＿。

6. 一台隐极同步发电机并联于无穷大电网，额定负载时功率角?=200，现因外线发生故障，电网电压降为60%*UN，为使角?保持在小于250范围内，应加大励磁，使E0为：E0/E0＿＿＿＿＿＿＿。 二、选择题：

1．下列关于直流电动机说法错误的是： （ ） A 串励电动机不允许空载或轻载运行 B 并励电动机不允许励磁回路开路

C 同时改变直流电动机的励磁及电枢电流方向可改变其转向 D 其它条件不变，仅降低他励电动机电枢端电压，其转速下降

*

*

班次 学号： 姓名：

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2．在两相对称绕组中分别通入i1=Imsinwt,i2=Imsin(wt+1200)，则此时产生的磁场

A 圆形旋转磁场 B 椭圆形旋转磁场 C 脉振磁场 D 无法确定

3. 三相变压器额定电压为220/110V,Yy12，在高压侧作短路实验测得短路阻抗标幺值为0.06，若在低压侧作短路实验，测得短路阻抗标幺值为（ ）

A 0.06 B 0.03 C 0.12， D 0.24

4．一台50HZ、380V感应电动机，若运行于60HZ、380V电网上，当输出 A 增大 ,减小 B 增大 ,增大 C减小,减小 D减小, 增大 5．绕线式感应电动机转子回路串电阻起动时，其特点为：（ ） A Ist ↑, Tst ↓ B Ist ↑, Tst ↑

C Ist ↓, Tst ↑ D Ist ↓, Tst ↓

6．三相变压器组不宜采用Y,y联接组，主要是为了避免 ( ) A 线电势波形放生畸变； 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。

7铁心叠片越厚其损耗

A 越大 B 越小 C 不变 8．感应电动机运行时，定子电流的频率为f1,转差率为s,则转子电流的频

率为： A f1 B f1/s C sf1 D （1- s）f1 三、简答题:

1．确定如下联结的变压器联结组,并画出其相量图。

功率保持不变时，则同步转速及电机实际转速将：

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A x a . b y . . B c z . C ?EAXX A Y B ?EBYZ C ?ECZ?EAXX Y Z

x

y

z

. a . b . c

2. 三相感应电动机的调速方法有哪些？

3．什么是同步电机？它的转速由什么决定？同步电机和异步电机的根本

区别是什么？汽轮发电机和水轮发电机的主要结构特点是什么？为什么前者总做成细长形状，而后者总做成矮胖形状？

五．某变电所有两台变压器，数据如下：

第一台：SN=3200KV.A, U1N/U2N=35/6.3KV, uK=6.9%； 第二台：SN=5600KV.A, U1N/U2N=35/6.3KV, uK=7.5%。 （1）当两台变压器并联运行时，输出的总负载为8000 KV.A时，求每台变

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压器所分担的负载大小。

（2）若使每台变压器均不过载，输出的最大总负载为多少？

六．一台三相比之4极感应电动机额定功率为20KW,UN=380V,ηN=88%, COS

ΦN=0.85,定子为三角形联结，在额定电压下直接起动时，起动电流为

额定电流的7倍，试求用变比KA=3的自耦变压器降压起动时，起动电流是多少？

七．一台汽轮发电机，SN=31250KVA,UN=10.5KV, Y形联结，COSΦN=0.8（滞后），

定子每相同步电抗Xt=7.0?,定子电阻略去不计， 此发电机并联运行于无穷大电网，试求：

（1）当发电机在额定状态下运行时，功率角?、电磁功率Pem、比整步功率Psyn及静态过载倍数kM各为多少？

（2）若维持上述励磁电流不变，但输出有功功率减半，功率角?、电磁功率Pem及cos? 将变为多少？

课程试卷7答案 一、填空：

1. 52.85A 97.44N.m

2. 提高磁路的磁导率,降低电机的铁耗;

3.接近正弦波， 三次谐波磁通不能沿闭合铁心闭合，只能沿油或空气及油箱壁闭合，磁阻大，故三次谐波磁通小，且负载时副方YO联接，使副方可感应、流通较小的三次谐波电流，此电流也会对三次谐波磁通有所削弱，使磁通接近正弦波，故相电势接近正弦波。

4.铁，铜; 5. 5/6τ； 6、E0*/E0>1.35 二、选择：

1.C; 2. B; 3. A; 4. B; 5. C ; 6. B; 7. A; 8.C 三、简答: 1. Dy1；

2、变极、变频、变压、转子回路串电阻（绕线式电机）;

3、汽轮发电机由汽轮机拖动，汽轮机是高速原动机，因此汽轮发电机普遍做成二极机，极数少，直径无需做大便有足够空间安排磁机，同时从旋转件的机械

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应力考虑，也要求做成细长形，这样铜线利用率高。水轮发电机由水轮机拖动，水轮机是低速原动机，要得到较高的频率，因此极数多，直径必需做大才有足够空间安排磁机，因此水轮发电机必需做成矮胖形 五、（1）S1=3065KVA，S2=4935KVA； （2）S总=8352KVA

六、IN=20*1000/(3*380*0.88*0.85)=40.63A

IST线=7/3 * IN=7/3*40.63=94.8A

七、（1）35.90,25000KW,34500KW/弧度，1.705

(2) 17.06,12500KW,40720KW/弧度，0.447

0

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华南理工大学试卷 《电机学Ⅰ》试题

(电气工程及其自动化01级)

班级： 学号 姓名 分数 考试时间：2003.7.11 命题教师：

说明：本试卷满分为90分,另外10分由实验老师评分。

一、 判断题（正确的，请在后面括号里写“是”，错误的，请在后面括号里写“否”。本题共15分，每题1分）

1. 变压器一次侧接额定电压，二次侧从空载到负载时，负载时主磁通比空载时主磁通大。（ ） 2．如果变压器二次侧绕组与一次侧绕组的匝数比为k=N1/N2，二次绕组归算到一次侧时，电动势和电压要乘以k倍，电流乘以1/k倍，阻抗乘以k2倍。 （ ）

3．考虑磁路的饱和时，如果变压器主磁通为正弦波，则产生主磁通激磁电流也是正弦波。（ ） 4．三相变压器高压绕组和低压绕组的连接为Y/d时，总共可得到1、3、5、7、9、11六个奇数组号。 （ ）

5．三相单层绕组中，为了使绕组端部尽可能短，每极每相槽数q=2时，采用链式绕组；q=3时，采用交叉式绕组；q=4时，采用同心式绕组。 （ ）

6．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……等一序列的奇数次高次谐波旋转磁动势。 （ ）

7．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。 （ ）

8．只要电源电压不变，感应电动机的铁耗基本不变。 （ ）

9．当感应电机定子接电源而转子短路堵住不转时，电机的电磁功率、输出功率和电磁转矩均为零。 （ ）

10．绕线型感应电动机转子绕组串电阻可以增大起动转矩，笼型感应电动机定子绕组串电阻也可以增大起动转矩。 （ ）

11．感应电动机恒转矩变频调速时基本上要求电源电压随频率正比变化。 （ ）

12．若同步电机定子合成磁场超前于转子主磁场，此时转子输入机械功率，定子绕组向电网或负载输出电功率，电机作发电机运行。 （ ）

13．隐极同步发电机的同步电抗是表征对称稳态运行时电枢反应效应的参数。（ ） 14．凸极同步电机直轴同步电抗的饱和值等于短路比的倒数，即Xd(饱和)=1/kc。 （ ）

15．通常同步电动机在过励状态下运行，以便从电网吸收超前电流，改善电网的功率因数。（）

二、 填空题（本题共10分，每题1分）

1．变压器空载运行时，空载电流就是 电流。

2．变压器绕组的归算，实质是在保持 为不变的条件下，对绕组的电压、电流所进行的一种线性变换。

3．当 时，变压器的效率达到最大值。

4．一台单相变压器，SN=20000kVA,U1N/U2N=127kV/11kV,一次和二次绕组的额定电流分别为 、 。

5．如果采用短距绕组消除ν次高次谐波，则绕组的节距y1应该为 。 6．感应电动机的三种调速方法分别为 。

7．同步发电机的零功率因数负载特性和空载特性之间相差一个由 组成的直角三角形，此三角形称为特性三角形。

8．同步发电机与无穷大电网并联运行时，调节 可以调节发电机发出的有功功率。 9．同步发电机短路时，电枢反应的性质为 。

10．同步电动机在异步起动过程中包括 两个阶段。

三、 选择题（请将正确答案的标号填入后面的括号里。本题共20分，每题2分） 1．变压器在负载运行时，作用在铁心上用以建立主磁通的激磁磁动势是 。 （ ）

A 一次绕组产生的磁动势 B 二次绕组产生的磁动势

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C 一次和二次绕组产生的合成磁动势 D 以上都不对

2．一台三相电力变压器，二次侧带对称负载运行时的端电压恰好等于变压器二次侧的空载电压，则该负载一定是 。 （ ）

A 纯电阻负载 B 电感性负载 C 电容性负载 D 无法判断

3．两台容量不同、变比和连接组别相同的三相电力变压器并联运行，则 。 （ ）

A 变压器所分担的容量与其额定容量之比与其短路阻抗成正比 B 变压器所分担的容量与其额定容量之比与其短路阻抗成反比

C 变压器所分担的容量与其额定容量之比与其短路阻抗标幺值成正比 D 变压器所分担的容量与其额定容量之比与其短路阻抗标幺值成反比 4．由定子对称三相绕组产生的次空间谐波磁动势，旋转速度 。 （ ）

A 等于零 B 是基波磁场转速的ν倍

C 等于基波磁场转速 D是基波磁场转速的1/ν倍

5．要消除三相绕组中的齿谐波磁动势，一般可以采用 。 （ ） A 短距绕组 B 分布绕组 C 斜槽 D 无法消除

6．笼型感应电动机降压起动与直接起动时相比， 。 （ ）

A 起动电流和起动转矩均减小了 B 起动电流减小了，起动转矩增加了 C 起动电流和起动转矩均增加了 D 起动电流增加了，起动转矩减小了

7．感应电动机运行时，在空间上定子绕组产生的旋转磁场转速 转子绕组产生的旋转磁场的转速。

A 大于 B 小于 C 等于 D 可能大于也可能小于

8．同步电机中， 与电磁转矩的产生及能量的转换直接相关。 （ ）

A 定子交轴电枢磁动势 B 定子直轴电枢磁动势

C 定子绕组产生磁动势幅值 D 定子绕组产生的漏磁通

9．同步电机与无穷大电网并联运行，有功功率一定，调节励磁时，在 情况下同步电机的电枢电流最小。 （ ）

A 过励 B 正常励磁 C 欠励 D 励磁电流最小

10．凸极同步电机负载运行时，电枢绕组产生的气隙电动势 是由 产生的。 （ ）

A 转子主极磁动势和直轴电枢磁动势共同 B 转子主极磁动势和交轴电枢磁动势共同 C交轴电枢磁动势和直轴电枢磁动势共同

D 转子主极磁动势、交轴电枢磁动势和直轴电枢磁动势共同 四、 问答题 (共30分)

1．试画出变压器感性负载运行时的相量图，列出折算后的基本方程式(电阻和电抗分开写)，试述变压器有那些运行特性和主要性能指标。 (6分)

2．感应电动机频率归算的物理含义是什么？代表什么意义？能否用电感或电容代替？ (4分)

3．什么叫电枢反应？电枢反应的性质是由什么决定的？有哪几种性质的电枢反应？一般情况下的

电枢反应是什么性质的？ (5分) 4．单相绕组通以正弦电流与三相绕组通以对称三相正弦电流所产生的磁动势有什么区别？试列出它们的磁动势表达式，对三相绕组只列基波的。 (5分)

5．试写出凸极同步发电机的功角特性表达式并画出曲线图。怎样判断静态稳定性？试指出静态稳定区的范围。凸极同步发电机的转子无励磁绕组时能否产生电磁转矩？为什么？ (6分)

6．为什么说感应电机的工作原理与变压器的工作原理类似？试分析二者的异同？ (4分) 五、 计算题（保留5位有效数字，共15分）

1．一台三相笼型感应电动机，额定功率3 kw，额定电压380 v，额定转速为957转/分，定子绕组为Y 型，参数为：R1=2Ω，R2’=1.5Ω，Rm=4Ω，x1σ=3Ω，x2σ’ =4.25Ω，xm=60Ω。试用T型等效电路求在额定转速时的定子电流、转子电流、功率因数和输入功率。 (7分)

2．一台三相六极同步电动机，定子槽数Q=36，支路数a=3，试排出双层叠式短距绕组展开图（只排一相即可）。当绕组接成D接，每个线圈绕15匝，外加电压为380V，频率为50Hz时，气隙每极的磁通有多大？（感应电动势与外加电压比值为0.9。） (8分)

注意：考题与答卷一并交上，否则无分。

《电机学（I）》试题参考答案

一、判断题

1 否， 2 否，3 否，4 是，5 是，6 否，7 是，8 是，9 否，10 否，11 否，12 否，13 否，14 否，15 是

共3页 第15页

A C

汽轮发电机转子为凸极结构 汽轮发电机转子半径大

B D

水轮发电机转速快 水轮发电机转子体积大

D 减小

11．单相变压器U1N /U2N=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 3A

12．单相变压器U1N /U2N=220/110V，一次侧加220V时，空载电流为１Ａ；今将一次、二次侧绕组顺极性串联，外施330V电压，则空载电流为 B

A 1A A

2

B

B 2/3A C 1.5A

6

D

8

13．一台三相感应电动机，其空载转速为730转/分钟，则其极数2p= B 。

4 C

四、简答题（15分）

1. 写出变压器的基本方程式（电压、磁势等） 答：

2. 画出异步电机的T型等效电路、并标明各参数。 答：

3. 画出凸极同步发电机的相量图（滞后功率因数时），并标明各相量、角度。 五、计算（14分）

1. 单相变压器IN＝15.15A，U1N/U2N＝6600/6300V，f＝50Hz，短路试验在高压侧进行（绕组温度已经为75℃）：UK=3240V、Ik=15.15A、Pk=7490W。忽略励磁支路，假定R1= R’2、X1??X’2?，求R1、X1?、R2、X2?。

答：Zk=Uk/Ik=3240/15.15= 213.861 (?)

Rk=Pk / Ik2 = 7490/15.152 = 32.633(?)

Xk=sqr(Zk2 – RK2) = sqr(213.861^2-32.633^2)= 211.357(?) R1= R’2= Rk/2 = 32.633/2 = 16.616(?) X1??X’2????Xk/2 = 211.357/2 = 105.678(?) k=6600/6300= 1.04762

R2= R’2/k2= 16.616/1.047622 =15.140(?) X2??X’2???k????105.678/1.047622 = 96.289(?)

2. 一台3相4极的绕线式感应电动机，nN=1450r/min，转子每相电阻R2=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：ns=1500rpm

1450rpm时：转差率s1=(ns-n)/ns=(1500-1450)/1500=1/30 1050rpm时：转差率s2=(ns-n)/ns=(1500-1050)/1500=0.3 Radd = 8R2 = 8×0.012=0.096（?）

忽略电枢绕组的电阻，推导凸极同步发电机的功角特性表达式 答：不计电枢电阻时，同步电机的电磁功率为

Pe≈mUIcosφ

由凸极同步发电机的相量图可知 ，故

Pe≈mUIcos(ψ0–?) = mUI(cosψ0cos??+sinψ0sin?) = mU(Iqcos?+Idsin?)

由相量图可知

，

六、推导题（8分）

共3页 第26页

解出Id，Iq，代入式功率表达式，整理得

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电机学 试题（评分标准）

一、填空（25分）

本题考核学生的基本概念，共２５空，每空一分。每空的评分标准如下： （１）得１分：回答同参考答案一致；或基本一致；或表述的意义基本相同。 （２）酌情给分：回答同参考答案在某种程度上一致。 （３）０分：无回答；回答不相关；回答相反或根本错误。 二、正确的打“√”；错误的打“?”（25分）

本题考核学生的电机学基本常识，每小题一分。各小题评分标准如下： （１）１分：回答同参考答案完全一致； （２）０分：回答同参考答案不同；无回答； （３）第７小题只要有回答，则得一分。 三、单选题（13分）

本题综合考核学生电机学各方面知识，每小题一分。各小题评分标准如下： （１）１分：回答同参考答案完全一致； （２）０分：回答同参考答案不同；无回答。 四、简答题（15分）

本题考核学生对电机学（Ｉ）的三大部分：变压器、感应电机、同步电机之核心知识的掌握情况。本大题共３小题，每小题５分。评分标准如下： 1. 写出变压器的基本方程式（电压、磁势等） （１）５分：正确列出５个方程；

（２）存在正负符号错误的，每错扣０．５分，最多扣１分；

（３）少写归算符号”’”的，每错扣０．５分，最多扣１分（二次侧电压方程式全部在二次侧列出算

正确）；

（４）方程少一项的，该方程不得分。

2. 画出异步电机的T型等效电路、并标明各参数。

（１）５分：正确（或本质上正确）画出了Ｔ型等效电路的； （２）转子支路电阻未分为两部分的，扣１分；

（３）转子支路电阻虽分为两部分，但电阻未标注大小、或标错大小的扣０．５分； （４）无励磁支路的，或励磁支路位置错误的，扣２分。

3. 画出凸极同步发电机的相量图（滞后功率因数时），并标明各相量、角度。

（１）５分：正确画出了相量Ｅｑ的；或者未画出Ｅｑ，但进行了Ｉｄ、Ｉｑ分解，因而画出了正

确的相量图的；

（２）相量图存在其它明显错误的，酌情给分。 五、计算（14分） 第1小题.

评分标准：

（１）７分：计算思路正确，计算公式列写正确、完全的；

共3页 第27页

（２）扣２分：R2、X2?计算时，采用乘以k?的；或者未计算R2、X2?的； （３）其它必要之公式列写错误的，每处扣０．５分（错误较少时）； （４）其它必要之公式列写正确的，每处得１分（错误较多时）。 第２小题.

评分标准：按以下评分点评分（最高不超过７分）

（１）５分：指明感应电机的电磁转矩是的函数，让和s成正比变化，就可以进行恒转调速的；

（２）１分：明确同步转速为１５００ｒｐｍ的；

（３）１分：正确求得s1，s2的；或正确列出了其计算公式的； （４）１分：正确列出了R’2/(R’2+R’add)=s1/s2公式的； （５）１分：正确列出了R’2/(R’2+R’add)= R2/(R2+Radd)公式的。 六、推导题（8分）

评分标准：

（１）８分：思路正确，并推导到（或接近推导到）正确结果的； （２）其它情况按以下评分点计分：

（３）１分：列出了外功率因数计算公式的； （４）２分：明确提出依据相量图进行推导的； （５）２分：进行了和差化积三角变换的； （６）２分：列写出了Ｉｄ、Ｉｑ方程的； （７）１分：进行Ｉｄ、Ｉｑ求解的。

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电机学II 试题

华南理工大学电力学院电力系2005年11月17日

姓名 班级 学号（指班内序

号） 成绩

说明： 1. 第一、二、三题答案必须直接答在试题相应位置（其它地方无效）；

2. 四大题答在答题纸上；

3. 不得自带草稿纸；

4．答题前必须在每页（包括答题纸和草稿纸）右下角写上自己的名字，才可拆开试卷。

5．交卷时，拆开的试卷、答题纸必须订回原位，遗失责任自负；草稿纸也要一同交上。

一、 判断题（正确的打“V”，错误的打“X”。每题１分，共25分） 1. 增加支路串联元件数可以减小直流电机的反电势脉动。（ ） 2. 直流电机的电刷随转子电枢一起旋转。（ ） 3. 直流电机应采用尽可能接近整距的绕组。（ ） 4. 直流电机单波绕组的合成节距等于+1或－1。（ ）

共3页 第28页

5. 直流电机单波绕组的并联支路对数等于极对数。（ ） 6. 电刷放在几何中性线上时，电枢反应只有直轴分量。（ ） 7. 考虑饱和时，交轴电枢反应有助磁作用。（ ） 8. 直流电机的反电势正比于电枢绕组的电流。（ ） 9. 直流电机的电刷压降随负载变化而有很大的变化。（ ） 10. 平复励发电机的电压变化率比较大。（ ） 11. 并励电动机的机械特性比较软。（ ） 12. 串励电动机在轻载时会发生飞车现象。（ ） 13. 降低励磁时，直流电动机的速度也相应降低。（ ） 14. 三相变压器组的正序、负序、零序的激磁阻抗相等。（ ）

15. 三相心式变压器的零序激磁阻抗远大于正序、负序激磁阻抗。（ ） 16. 三相变压器带单相负载时，零序电流远大于正序、负序电流。（ ） 17. 三相变压器组不应该接成Y,yn联结来带单相负载。（）

18. 在感应电动机的正序、负序两个等效电路中，激磁支路的阻抗是相等的。（ ） 19. 三相感应电机正常运行中，Ａ相断线并继续稳定运行，则Ａ相端电压为0。（ ） 20. 同步发电机的负序等效电路类似一个转差率为２的感应电机。（ ）

21. 对电机进行动态分析时，需要列写电机的运动方程。电机的运动方程是一组相量方程。（） 22. 从数学上讲，电机中的坐标变换，往往是对一组三相的物理量，进行重新线性组合，得到一

组新的物理量。（）

23. 同步电机Park（派克）方程中，d、q轴电压方程中的各有一个运动电势，二者具有不同的正

负符号。（ ）

24. 感应电机动态分析时，采用MT0变换。它是将dq0变换中的d轴固定同转子磁链一起旋转，

作为T轴；而将超前T轴90度电角度的轴线，作为M轴。（ ） 25. 变压器绕组所受的电磁力，同短路电流的平方成正比。（ ）

二、 填空题（每空1分，共15分）

1. 在列写电机磁链方程时，采用电动机定则时，正向的电流产生（ ）向的磁链。 2. 对于直流发电机，电刷顺着转子旋转方向移动，电枢反应的直轴分量起（ ）磁作用。 3. 从大小上看，他励直流发电机的短路电流（ ），并励直流发电机的短路电流

（ ）。

4. ABC坐标系到dq0坐标系的变换，就是把定子A、B、C三相绕组轴线上的三相物理量进行

线性组合，得到固定在转子上的d、q轴线上的物理量（外加一个0轴上的物理量）。在具体操作上，就是将A、B、C三相的物理量，投影到d轴（或ｑ轴）并相加，取其（ ）倍，作为d轴（或q轴）的物理量；将A、B、C三相的物理量直接相加，取其（ ）倍，作为零轴物理量。

5. 同步电机动态分析时，定子标幺值的三个自由选择的物理量基准分别是

（ ）。

6. 在dq0坐标系中，列写同步电机标幺值的动态方程时，为了使定、转子间互感的标幺值可

逆，在定、转子容量标幺值的选择上，应该满足

（ ），用公式表示即（ ）。

7. 在同步电机动态分析中，转子电流的标幺值往往采用所谓Xad基准，它是

指： （

共3页 第29页

）。

8. 无阻尼绕组的同步发电机，发生忽然三相对称短路时，转子励磁绕组的电流包括：稳定的

直流分量；瞬变衰减的直流分量，其时间常数为（ ）；衰减的周期分量，其时间常数为（ ）。

9. 同步电机忽然短路时，励磁绕组具有屏蔽电枢反应磁通进入主极磁路的作用，等效于电枢

反应电抗的减小，这时的直轴电抗称为（ ）。当存在直轴阻尼绕组时，阻尼绕组同样具有屏蔽电枢反应磁通进入主极磁路的作用，因此等效的电枢反应电抗更小，同时考虑阻尼绕组和励磁绕组作用时的直轴电抗，称为（ ）。 10.变压器过电压可分为（ ）、大气过电压等两种。

三、 多项选择题（勾出正确答案，编号填入括号，共30分） 1. 关于凸极同步发电机短路，正确的论述有（ ）。

(A) 正序阻抗是固定的； (B) 不对称短路时，负序阻抗本质上是周期变化的； (C) 忽然短路电流大于稳定短路电流； (D) 对称短路时，电流为直轴去磁；

2. 在感应电动机的正序、负序两个等效电路中，负序等效电路中的转差率s-同正序等效电路

中的转差率s+的关系为（ ）。

(A) s->s+ (B) s-

(C) 对称分量变换、120变换具有相同的变换矩阵； (D) MT0变换专用于同步电机分析。

4. dq0坐标系到ABC坐标系的变换，就是先将d、q轴的物理量，投影到A相（或B相或C

相）并相加，再（- ），作为A相（或B相或C相）的物理量。

(A) 直接加上0轴的物理量； (B) 加上0轴的物理量的1/3；

(C) 加上0轴的物理量的2/3； (D) 加上0轴的物理量在该相的投影。

5. 感应电机多为隐极，关于其有关电感的论述，正确的有

（ ）。

(A) 定子两相间的互感不随时间变化； (B) 定子自感不随时间变化； (C) 转子两相间的互感不随时间变化； (D) 转子自感不随时间变化； (E) 定、转子之间任何两相的互感不随时间变化。

6. 对于凸极同步电机，关于其有关电感的论述，正确的有

（ ）。

(A) 定子两相之间的互感是时变的； (B) 定子自感是时变的； (C) 定、转子间的互感是时变的； (D) 转子自感是时变的；

共3页 第30页

3、直流电机题 （1）电枢电流为：

PN?UNIN?NIaN?IN?PNUN?N? 7500?82.15110?0.83额定时电势：

EaN?U?IaNRa?110?82.15?0.15?97.68

V ………….3分

对他励直流电动机，由于负载转矩降低为原来一半，根据T?CT?Ia，则Ia也降低为原来一半，即：

Ia'?0.5?IaN?0.5?82.15?41.08

A ………….4分

E'a?U?I'aRa?110?41.08?0.15?103.84 V

根据Ea?Ce?n，则

'Ea103.84n??n??980?1041.8EaN97.68'

r/min ………….4分

哈工大2008年秋季学

班、学号 姓 名 期

电机学I

题 号 分 数 评卷人 一 二 试题

平时及 作业 总分

三 四 试卷 成绩 本题得分

共3页 第46页

一．填空题（共10分，每小题2分）

1、变压器空载实验选择在_______压侧进行，原因是_______ 。短路实验选择在 压侧进行，原因是 。

2、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 ；归算前后的二次侧磁势之比是 。 3

、

并

励

直流

发

电

机

自励

的

三

个

条件

是 ； ； 。

4、一台直流发电机，其电势和端电压的大小关系是 。

5、三相感应电动机转子转速为n，定子旋转磁场的转速为nS, 极对数为p，则定子电流的交变频率为 _ ；转子电流的交变频率为 _____ 。

本题得分 二．单项选择题（共20分，每小题2分）

1、两相对称绕组通以两相对称电流，将产生（ ）；三相感应电机通以三相对称电流，若一相绕组断线（绕组无中线），将产生（ ）。

第1页 （共6页）

共3页 第47页

试 题：电机学 班号： 姓名：

(1) 圆形旋转磁场(2) 脉振磁场 (3) 椭圆形旋转磁场

2、一台额定条件下工作在 220V50Hz 的单相变压器，错接在220V60Hz的交流电源上，则额定负载时的主磁通会（ ）：

(1) 变大 (2) 变小

3、直流电动机电枢绕组导体中电流为（ ）；定子励磁绕组中电流为（

）： (1) 直流电流 (2) 交流电流 (3) 尖顶波形

4、在双笼感应电动机中，两个笼的作用分别为( )。

(1) 上笼为启动笼，下笼为工作笼 (2) 下笼为启动笼，上笼为工作笼

5、一台变压器在工作时，额定电压调整率有可能为零，这时的负载性质可能是( )。

(1) 电阻性负载 (2) 电阻电容性负载(3) 电感性负载

6、改变三相感应电动机转向的方法是( )。

(1) 改变电源频率 (2) 改变电源电压

(3) 改变定子绕组中电流的相序 (4) 改变电机的极数

(4) 电阻电感性负载

(3) 几乎不变

第2页 （共

6页）

共3页 第48页

试 题：电机学 班号： 姓名：

7、一台四极单叠绕组直流发电机出现一个元件断线时，下列哪一项保持不变（ ）。

(1) 额定负载时的线电流 (2) 空载电势 (3) 电机绕组总电阻

8、变压器变比是指（ ）。

(1) 一次、二次侧绕组匝数之比 (2) 一次、二次侧绕组功率之比 (3) 一次、二次侧绕组电流之比

9、当采用短距绕组同时削弱定子绕组中的五次和七次谐波磁势，下列那一种绕组是

我们应该选用的( )。

(1) 绕组跨距为（4/5）τ (2) 绕组跨距为（6/7）τ (3) 绕组跨距为（5/6）τ

10、下列方法中不属于单相感应电机启动方法的是( )。

(1) 变频启动 (2) 裂相启动 (3) 罩极启动

本题得分 三．简答题（共20分，每小题5分）

1、变压器用硅钢片进行铁心叠压时出现了较大间隙，若一次侧额定电压不变，

问该台变压器下列物理量各将发生怎样变化，结合公式简要说明变化原因。(1)变压器主磁通；(2)一次侧空载电流。 第

3

共3页 第49页

页 （共6页）

试 题：电机学 班号： 姓名：

2、如图所示直流发电机电刷放置在几何中性线时，（1）请在下图中标明电枢电流的方向，（2）画出交轴磁势和交轴电枢反应磁场的马鞍型磁密分布曲线。

3、画出完整的三相感应电机T型等效电路图，并指出在等效电路中表明铜损、铁损以及总机械功率的各参数。

4、利用Te?s曲线，说明增加感应电机的转子电阻可以增大启动转矩的原因。 第（共6页）

试 题：电机学 班号： 姓名：

4页

共3页 第50页

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