电机学试卷

电机学(专升本)-学习指南

一、选择与填空题

1．某台直流单叠绕组的他励电动机，额定运行时的IN?120A，并知该电机为6极，则此时该电机绕组中每条支路电流为（ ）A。

（a）20； （b）60； （d）10； （d）40。 2．某并励直流电动机，曾维修后及时做负载试验，发现电动机的转速很高，其原因是（ ）。

（a）交轴电枢反应的去磁作用； （b）直轴电枢磁势的增磁作用； （c）直轴电枢反应的去磁作用； （d）换向器与电刷接触不好。 3．直流发电机通过主磁通感应的电势应存在于（ ）。

（a）电枢绕组； （b）电枢和励磁绕组； （c）励磁绕组； （d）不存在。

4．变压器负载运行时，若增大负载电流，则变压器的铁耗将（ ）。 （a）增大； （b）不变； （c）减小。

5．一台单相变压器的额定电压为220V/110V，当一次侧电压为250V时，变压器等效电路中的激磁电抗将（ ）。

（a）增大； （b）不变； （c）减小。

6．交流三相绕组中，当采用双层短距绕组，欲同时削弱定子绕组中的5次和7次谐波电势，则采用线圈跨距为（ ）时能达到效果。

465（a）y1??； （b）y1??； （c）y1??。

5767．若有一台三相异步电动机运行在转差率s=0.038，则此时通过空气隙传递的功率有（ ）。

（a）3.8%是电磁功率； （b）3.8%是转子铜耗； （c）3.8%是机械功率； （d）3.8%是电功率。 8．某三相异步电动机，f=50Hz，nN=730r/min，则该电动机的极对数是 对， 同步速是 r/min。

9．三相异步电机空载时基波主磁通的大小主要取决于（ ）

（a）气隙大小； （b）电源电压； （c）电机铁心材质. 10．三相同步发电机的电枢反应电抗Xa是有（ ）引起的。 （a）三相合成的基波旋转磁场； （b）单项谐波旋转磁场； （c）基波漏磁场； （d）漏磁通。

11．当励磁电流为1.5A时，同步电动机的功率因数为1；若其他条件不变，而将励磁电流减小到1.0A，则电动机的功率因素将会（ ）： （a）超前； （b）滞后； （c）不变。

12．同步发电机可分为隐极机和凸极机两类，汽轮发电机机属于其中的 ，水轮发电机属于其中的 。

13．某台直流双叠绕组的他励直流电动机IN?120A，并知该电机为6极，则额定时每个支路的电流应为（ ）A。

（a）20； （b）60； （c）10； （d）40。 14．某并励直流电动机空载运行时，若不慎将励磁回路断开，电机转速将（ ）。 （a）升到某一高值后稳定运行； （b）减速后停转； （c）增加到不允许的值即“飞车”； （d）原速运行。

15．为了得到最大的直流电势，直流电机电刷的位置必须在 16．一台变压器进行空载试验，当高压侧加额定电压或低压侧加额定电压分别进行测量，所得空载损耗（ ）。

（a）前者大； （b）后者大； （c）相等。 17．单相变压器磁路饱和时，主磁通?和励磁电流i0的波形（ ）。 （a）不能同是正弦波； （b）同是正弦波； （c）同是平顶波； （d）同是尖顶波。 18．交流合成磁势幅值公式Fp1?m1IN(0.911Kw1)中的电流I1为（ ）。 2p（a）某一相电流的幅值；（b）某一相电流的有效值；（c）某一线电流有效值。 19．如果某三相异步电动机在运行中电源电压下降到85%UN，而此时的负载转矩不变，则定子绕组每相电流I1值将（ ）。

（a）不变； （b）减小； （c）增大。

20．基波脉振磁势可以分解为两个幅值 、转向 、转速相同的 圆形旋转磁势。

21．若在修理异步电动机的定子三相绕组时，将每相串联匝数减小了，则气隙中主磁通幅值大小将（ ）。

（a）增大； （b）不变； （c）减小； （d）无关。

22．某台隐极转子同步发电机，其同步电抗每相值Xs=1?，如果接每相阻抗为ZL=（1-3j）?的三相对称负载，则电枢反应的性质为（ ）： （a）直轴去磁兼交磁； （b）纯增磁；

（c）纯去磁； （d）直轴增磁兼交磁。

23．一台交流同步发电机，10极，转子磁极以1200r/min旋转，那么定子绕组中感应电势的基波频率为（ ）

（a）50Hz； （b）200Hz； （c）120Hz； （d）100Hz 24．三相同步发电机中的零序电流本身流过三相绕组时（）：

（a）只能产生漏磁通； （b）只能产生主磁通； （c）前两者都有 25．若要改变并励直流发电机的电枢两端的正负极性，则不应采用的方法应为（ ）。

（a）改变励磁绕组的接线； （b）改变电枢绕组接线； （c）改变原动机的转向； （d）即改变原动机转向又改变励磁绕组接线。 26．普通直流电机电枢绕组为单叠绕组时，其并联支路数（ ）。

（a）等于极对数； （b）等于极数； （c）与极数无关。 27．若并励直流发电机转速升高15%，则发电机的空载电压将升高（）。 （a）15%； （b）>15%； （c）<15%； （d）不变。 28．变压器负载运行时，若增大负载电流，则变压器的铜耗将（ ）。 （a）增大； （b）不变； （c）减小。 29．变压器的空载电流大小与（ ）无关。

（a）电源电压和频率； （b）铁心结构；

（c）一次侧绕组匝数； （d）二次侧绕组匝数。 30．某一台三角形接线的交流电机的定子对称三相绕组，当电机运行时有一相绕组断线时，产生的基波磁势性质是（ ）磁势。

（a）椭圆形旋转； （b）脉振； （c）圆形旋转。 31．异步电动机的功率因数（ ）。

（a）总是滞后； （b）总是超前；

（c）负载小时超前； （d）负载大时滞后。

32．根据三相异步电动机转子的结构不同可以分为 和 两类。

33．某三相绕线式异步电动机，当转子绕组中串入调速电阻后，当负载转矩为恒值，则调速后的转速值和转子电流值分别为（ ） （a）增大，减小； （b）减小，增大； （c）近似不变，减小； （d）减小，近似不变

34．并网后的三相同步电动机运行时，如已知每相空载电势E0小于电网每相电压，则此时发电机运行状态为（ ）：

（a）欠励； （b）过励； （c）纯电阻负载

'35．用不等式比较同步发电机的直轴同步电抗Xd，直轴瞬变电抗Xd和直轴超瞬''变电抗Xd的大小

36．某三相同步发电机单机运行，供以电阻、电感性负载运行，保持励磁电流不变和负载功率因素恒定，当负载（即电枢电流）增大时，则发电机的端电压（ ） （a）不变； （b）降低； （c）增加； （d）不能确定

二、简答题（4×5=20分）

1．并励直流发电机在负载运行时，它的端电压大小受哪些因素影响？

2．为什么变压器稳态短路试验时所测得的损耗，可以认为基本上等于变压器绕组的铜损耗？

3．异步电机的运行状态有哪几种？并写出相应转差率的范围 4．简述同步发电机的工作原理。

5．如果分别要使他励、并励、复励直流发电机的电枢间的正负极性互换，应采取什么方法？

6．在变压器等效电路中，Rm和Xm所表示的物理意义是什么？

7．单相交流绕组与三相交流绕组分别产生什么种类的磁势？试简述这两种磁势的在时空分布上的区别。

8．并联在电网上运行的同步发电机在过励状态发出什么性质的无功功率？同步电机在过励状态吸收什么性质的无功功率？

9．如在并励电动机的励磁回路中接入熔断丝是否合理？可能出现什么后果？

10．简述使用电流互感器与电压互感器时各自应该注意的问题。

11．简述削弱高次谐波的方法。 12．同步电机在对称负载下稳定运行时，电枢电流产生的磁场是否会在励磁绕组中感应电势？为什么？ 三、计算题（56分）

1．一台并励直流发电机，已知PN?67kW,UN?230V,nN?960r/min,IN?291A,电枢电阻Ra?0.02?71?us,?2V额定时励磁电流If?5.1A2铁,芯损耗试求满载时的电磁功率、电磁转矩和效率。 PFe?77W9机械摩擦损耗,Pm?883W。

2．有一单相变压器，主要额定数据为：SN?1000kVA，U1N/U2N?66kV/6.6kV；当变压器空载试验（电源接低压侧）时，U02?6.6kV,I02?19.1A,PkW；0?7.49而稳态短路试验（电源接高压侧）时，UK?3.24kV,Ik?15.15A,PkN?9.3kW。试求：

（1）变压器折算到高压边的励磁阻抗Zm和短路阻抗Zk； （2）cos?2?0.8（滞后）时该变压器的最大效率?max。

3．有一台三相异步电动机，PN=17.2kW，f=50Hz，2p=4, UN=380V, IN=33.8A,定子绕组为Y联接，额定运行时的各项损耗分别为PCu1=784W，(1) 额定运行时的电磁转矩T；(2) 额PCu2=888W,PFe=350W, pm?p=280W,试求：

定运行时的输出转矩TN；(3) 额定转速nN。

4．有一台三相同步发电机，PN=2500kW，Y接法，cos?N?0.8（滞UN?10.5kV，后），作单机运行。已知同步电抗Xs=7.52?，电枢电阻不计。每相的励磁磁势

E0?7520V。求下列几种负载下的电枢电流，并说明电枢反应的性质。 （1）相值为7.52?的三相平衡纯电阻负载； （2）相值为7.52?的三相平衡纯电感负载； （3）相值为15.04?的三相平衡纯电容负载；

5．一台并励电动机额定数据如下：PN?17kW,UN?220V,nN?3000r/min,

IN?88.9A,电枢回路总电阻Ra?0.0896?,励磁回路的电阻Rf?181.5?。若忽略 电枢反应的影响，试求：

（1）电动机的额定输出转矩；（2）在额定负载时的电磁转矩； （3）额定负载时的效率；（4）在理想空载（Ia?0）时的转速。

6．有一台单相变压器，SN?100kVA,U1N/U2N?6000V/230V,f?50Hz。原、副边参数分别为R1?4.32?,R2?0.006?,X1??8.9?,X2??0.013?。

**试求：（1）短路电阻RK，短路电抗Xk的标幺值及阻抗电压uK；

（2）在额定负载下，cos?2?1,cos?2?0.8（滞后）及cos?2?0.8（超前）这三种情况下的电压调整率?U。

7．有一台三相4极感应电动机，转子绕线式。PN=155kW，转子每相电阻

R2=0.012?,已知额定运行时的PCu2=2.21kW，Pm=2.64kW，P=0.31kW，试求：(1) 额定时的nN 和电磁转矩T ；(2)若电磁转矩保持不变，而将转速下降到

'1300r/min，应该在转子每相绕组中串入多大电阻Rtj，此时的转子铜耗PCu2=?

8．有一台三相凸极同步发电机，电枢绕组Y接法，每相额定电压UpN=230V,额定相电流IpN=9.06A, cos?N=0.8(滞后）。已知该机运行于额定状态，每相励磁电

势E0=410V，内功率因数角??60，不计电阻压降，试求：Id，Iq，Xd，Xq各为多少?

9．一台直流并励电动机，PN?7.5kW,UN?110V,nN?1500r/min,IN?82.2A,电枢回路总电阻Rf?46.7?，若忽略电枢反应的影响，试求：（1）电动机电枢电流（2）假如负载转矩不随转速而改变，现将电机的主磁通减少Ia?60A时的转速；

15%，求达到稳定状态时的电流及转速。

10．一台单相自耦变压器，其额定电压为U1N/U2N?220kV/180kV,I2?400A。试求：

AaI1I2U1cIbcaZLU2Xbx

（1） 变压器的各部分电流；

（2） 电磁容量Sdc和传导容量Scd分别占额定容量的百分比。

11．有一台三相交流电机，2p?6，定子为双层绕组，Z1?54槽，y=7槽，Y联接，支路数a=1，每一个线圈的匝数是10匝。今在绕组中通入频率为50Hz，有效值为10A的对称的三相电流。试求： （1）基波旋转磁势的幅值； （2）基波旋转磁势的转速。

12．一台隐极三相同步发电机并联于无限大电网运行，额定运行时的功角??30，若因故障电网电压降为0.8UN,假定电网频率仍不变，求：

（1）若保持输出有功功率及励磁不变，此时发电机能否继续稳定运行，功角?为多少？

（2）在（1）的情况下，若采用加大励磁的方法，使E0增大到原来的1.6倍，这

时的功角?为多大？

参考答案

一、选择与填空题(12×2=24分) 1．（a） 2．（c） 3．（a） 4．（b） 5．（c） 6．（c） 7．(b) 8．4，750 9．（b） 10．（a）11．（b）12．隐极机、凸极机 13．（c） 14．（c） 15．与几何中性处的导体相接触的位置 16．（c） 17．（a） 18．（b） 19．（c） 20．相同，相反 21．（a） 22．（d） 23．(d) 24．（a） 25．（d） 26．（b） 27．（b） 28．（a） 29．（d） 30．（a） 30．(a)

'''32．鼠笼式，绕线式 33．（d） 34．（a） 35．Xd>Xd>Xd 36．（b）

二、简答题（4×5=20分）

1．答：影响端电压的因素是：负载大小的变化，负载增大后电枢反应的强弱，电机内阻即Ra的大小，励磁电流的变化等因素。

2．答：因为变压器短路试验时总的损耗?p?pFe?pCu，而铁损耗PFe?U2，而

2此时的电压U?UK，UK?(510)UN很小而略去；铜损耗PCu?I，此时的电流

I?IN。故短路试验时所测损耗基本上等于变压器绕组的铜损耗。

3．答：有三种，分别是 （1）电动机运行，0

4．答：同步发电机的转子励磁绕组通入直流电流产生磁场，由原动机拖动旋转，在空间形成一个旋转磁场，使得定子电枢上的三相对称绕组被转子磁场切割，感应出三相交变电势，接上负载后，就会输出三相交流电流。 5．答：.

（1）对他励式电机，需改变转向即可；

（2）对并励直流发电机，停机后，改接励磁绕组接线，并将原动机转向变反拖动直流发电机；

（3）对于复励式直流发电机，转向改变，改接并励绕组接线，再改变串励绕组接线。

26．答：Rm代表了变压器铁心损耗的存在，计算时pFe?m1I0Rm，Xm代表了主磁

通对电路的电磁效用，反映了变压器铁心的导磁性能，Xm是主磁通引起的电抗；

7．答：单相交流绕组产生的磁势为脉振磁势，三相交流绕组产生的磁势为旋转磁势。（1分）

脉振磁势在空间的位置是固定的，而大小随时间变化；（2分） 旋转磁势的幅值不变，但在空间随时间而旋转。（2分） 8．答：分别是感性无功；容性无功

9．答：励磁回路接入熔断丝是绝对不允许的。因为万一熔断丝因故断开时，电动机往往会产生“飞车”事故。If?0时磁通很小很小，只有一点剩磁磁通，据转速公式，n易上升到危险的高值。

10．答：使用电压互感器时，二次侧绝对不能短路，二次侧连同铁心必须必可靠接地；使用电流互感器时，二次侧绝不能开路，二次侧还要可靠接地。 11．答：（1）采用三相连接，可消除三次谐波线电势； （2）采用短距绕组； （3）采用分布绕组；

（4）对于同步机，改善电机磁极本身的分布，使磁场分布呈正弦波。 （任意给出三点即给5分）

12．答：不会。因为在稳定运行时，电枢电流产生的磁场与励磁绕组的旋转方向相同、速度相同，两者没有相对运动，所以不会感应电势。

三、计算题（56分） 1．答：

求 PM 因Ia?IN?If?291?5.12?296.12A

Ea?UN?IaRa?2?Us?230?296.12?0.0271?2?1?240.02V 则 PM?EaIa?240.0?2296.?12（2） 求T T? 07k1.WPM71075??707.01Nm ?2??960/60（3） 求 ?N （设略去P?） ?N?PNP2N6700067000????92.113% PPM?PFe?Pm?P?71075?779?883727371N2．答： （1）求Zm、Zk

zm2?Rm2?U026600??345.55?I0219.1P07490??20.531?2I0219.12

Xm2?345.552?20.5312?344.94?

变比 k?66?10 6.6所以Zm?(20.531?j344.94)K2?2053.1?j34494?34555?86.594o?

zK?RK?UK3240??231.86? IK15.159300?40.519? 215.15XK?213.862?40.5192?209.99?

所以 Zk?40.519?j209.99?213.86?79.079o?

（1） 求cos?2?0.8时的?max 不变损耗=可变损耗时产生?max时的负载系

数

???max?P07.49??0.89743带入下式 PKN9.3?SNcos?20.89743?1000.0?0.8??97.956%

?SNcos?2?2P0717.942?2?7.493．答：

(1) 求T

因为 PM?pCu2?(pm?p)?p2?880?280?17200?18.360kW 所以 T?PM18360??116.88Nm ?12??150060(2) 求TN，以为取TN要用转子转速，则先求nN，根据公式知：

sN?pCu2880??0.04793 PM18360nN?n1(1?sN)?1500?(1?0.04793)?1428.1r/min

2?nN2??1428.1??149.55rad 6060P17200?115.01Nm 所以 TN?N??149.55??(3) 求nN

由上知，已求出nN=1428.1r/min。 4．答：

（1）当ZL?RL=7.52?时，

Ia?7250?0?707.07??45A,

7.52?j7.52即??45，电枢反应性质为直轴去磁兼交磁作用。 （2）当ZL?jXL=j7.52?时，

Ia?7250?0?500??90A,

j7.52?j7.52即??90，电枢反应性质为直轴去磁作用。 （3）当ZL??jXc??j15.04?时，

Ia?7250?0?1000?90A

?j15.04?j7.52即???90，电枢反应性质为直轴增磁作用。 5．答：

因在这里需要求取T、?oL以及电枢外串电阻时的n，几乎都要用到Ce?故在所求问题（2）时可先求Ce?

PN1700?060??54.11N3m ?2??3000（2）求T 因在并励直流电动机中

220?87.688A Ia?IN?If?88.9?181.5（1）求T2N T2N?此题中 Ce??UN?IaRa220?87.6?880.0896??0.0707 14nN300060Ce? 2?注意到同一台电机的Ce?和CT?之间的关系为：CT??则 T?CT?Ia?注也可用T?6060Ce?Ia??0.070714?87.688?59.213Nm 2?2?PM求取 ?

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