电机学题库

一、 填空题

1、变压器油的作用：①加强绝缘；②通过对流作用而加强散热。 2、三相变压器的额定容量是指三相总视在功率。

3、变压器的空载电流有两个作用：①建立空载时的磁场；②从电网吸收有功功率补偿空载时变压器内部的有功功率损耗。

4、变压器二次侧绕组接上负载，二次侧磁动势F2对主磁场有去磁作用 5、变压器的磁动势平衡方程式表示一、二次侧电路的相互影响关系，说明了能量的传递关系。 6、当把变压器低压侧各物理量折算到高压侧时，凡单位是V的物理量折算值等于原值乘以变比k，凡单位为A的物理量折算值等于原值除以变比k，凡单位为Ω的物理量折算值等于原值乘以变比k2。

7、为了让各物理量的标么值简单，在电机中，通常取各物理量的额定值作为基准。 8、电力变压器一般采用改变高压绕组匝数的办法来调节二次侧电压。 9、变压器主要存在两种损耗，即铁损耗和铜损耗。

10、 三相变压器Y，yn0接法，表示高、低侧绕组相电动势为同相位。

11、 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。 12、 变压器的电压变换率，一般位5％。

13、 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____。 14、 变压器的突然短路电流的影响主要有①受到强大电磁力的作用；②绕组过热。

15、 变压器在最不利的情况下空载投入，其励磁涌流iom急剧增大，可达额定电流的5～8倍。

16、 P对极的电机，相带的排列为一对极情况的P次重复。 17、 交流电机的双层绕组分为双层叠绕组和双层波绕组。

18、 交流绕组采用短距绕组主要考虑同时削弱5、7次谐电动势。 19、 交流绕组采用分布绕组可以削弱谐波电动势，一般选q＝2。 20、 一个基波脉振磁动势波可分解为两个转速相同、幅值相等、转向相反的旋转磁动势波。 21、 若要改变三相交流电机定子旋转磁动势的转向，只要改变三相交流电流的相序。 22、 在对称运行的三相交流电机中，合成磁动势中，不存在3及3的倍数的奇次谐波磁动势。

23、 对称三相绕组通入对称三相电流时，其合成磁动势包含v＝6k+1次谐波，其中k＝1，2，3??。

24、 一般汽轮发电机的转子长度L和定子内径D之比为2～6.5。 25、 汽轮发电机的定子绕组一般采用三相双层叠绕组。 26、 大型汽轮发电机转子装置的阻尼绕组的作用，主要是在同步发电机短路或者不对称运行时，利用感应电流来削弱负序旋转磁场的作用，以及同步发电机发生振荡时起阻尼的作用，使振荡减弱。

27、 水轮发电机的转子长度L和定子内径D之比为0.125～0.07。

28、 同步发电机对称负载运行时，电枢磁动势将对主极磁场基波产生影响，这种现象称之为电枢反应。

29、 当三相同步发电机是阻感性负载时（即0o<φ<90o）,负载电流I既有交轴分量Ig，也有直轴分量Id，Ig和Id分别生成交轴电枢反应和直轴电枢反应。

30、 当三相同步发电机时阻感性负载时，要维持发电机的转速（或频率）不变，必须随着有功负载的变化，调节原动机的输入功率；要为此发电机的端电压不变，必须随着无功负载的变化，调节转子的励磁电流。

31、 同步电抗表征同步发电机在对称稳态运行时，电枢反应磁场和漏磁场对各相电路影响

的一个综合参数。

32、 同步电抗的大小直接影响同步发电机端电压随负载变化的程度和运行的稳定性。 33、 对于凸极同步发电机，直轴磁阻比交轴磁阻小得多，对于隐极发电机，直轴磁阻和交轴磁阻相同。

34、 对于凸极同步发电机的磁路，可以采用所谓的双反应理论，将电枢反应磁动势Fa分解成直轴分量Fad和交轴分量Faq。

35、 空载特性指同步发电机空载并保持额定转速不变，空载电压U0与励磁电流If的关系。 36、 短路特性指同步发电机保持额定转速下，定子三相绕组的出线端持续稳定短路时，定子相电流I与励磁电流If的关系。

37、 零功率因数负载特性系指同步发电机保持额定转速不变，定子电枢电流I＝IN（线电感负载）时，发电机端电压U与励磁电流If的关系曲线。

38、 电压变化率是指同步发电机在保持同步转速和额定励磁电流下，从额定负载（I＝IN，cosφ=cosφN）变到空载时，端电压变化与额定电压的比值，用百分数表示，即△U＝（E0－UN）/UN×100％。

39、 现代的同步发电机大多数装有快速自动调压装置，对于汽轮发电机，△U＝30％～48％，对于水轮发电机，△U＝18％～30％。（均为cosφ＝0.8（滞后）时的数据）。 40、 对于并列运行在无穷大容量的电力系统的发电机，在励磁电流不变的情况下，功率角δ愈大，则磁拉力愈大，相应的电磁转矩和电磁功率愈大。 41、 三相同步发电机静态稳定的条件为dPM/dδ>0。

42、 三相同步发电机静态过载能力的倍数（系数）Km＝1/sinδN。 43、 功率角δ＝90o，电磁功率为最大电磁功率PM max。

44、 为了维持三相同步发电机的稳运行，对于不同的有功功率输出，励磁电流就有不同的最小限值，输出的有功功率愈大，最小励磁电流的限值也就愈大。 45、 三相同步发电机，在相同的励磁电流时，比较三种稳态短路电流值的大小，即Ik1：Ik2：Ik3＝3：√3：1。

46、 三相同步发电机出现振荡现象，有时会导致发电机失去同步。

47、 三相同步发电机受到较大干扰后，经过短暂的振荡恢复并保持稳定的同步运行，称之为发电机的动态稳定，否则为动态不稳定。

48、 三相同步发电机振荡失步时，采取恢复同步的措施后，仍不能抑制住振荡时，在两分钟之内将发电机与系统解列。

49、 三相同步发电机出线端发生三相突然短路，最大冲击电流可达额定电流的20倍左右。 50、 国家标准规定，同步发电机必须能承受空载电压等于105％额定电压下三相突然短路电流的冲击。

51、 三相同步发电机出线端发生三相不对称短路，其中一相的电压可达到额定电压的两倍左右。

52、 三相同步发电机出线端发生三相突然短路，当交流分量在半个周期内与直流分量同方向时，突然短路电流将达到最大值。

53、 定子短路电流的交流分量可分为三个部分，即超瞬变分量、瞬变分量和稳态分量。 54、 三相同步发电机出线端突然短路，最大冲击电流为k√2E0/x``d，其中冲击系数K＝1.8～1.9。

55、 过励运行的调相机可以看作时电力系统的一个容性无功负荷。

56、 专门用来改善电网功率因数的空载运行的同步电动机称为同步调相机。 57、 调相机的转子装有鼠笼绕组，作异步起动之用。

58、 调相机实质上就是同步电动机的空载运行，其损耗由电网供给。

59、 在恒速大功率拖动的场合，同步电动机的经济性能和技术性能均比异步电动机优越。 60、 改变励磁电流的大小可以调节同步电动机输入电网无功功率的大小和性质。

61、 同步电动机最突出的优点时可以改变电动机的功率因数。

62、 一般转子外冷的其轮电机无励磁运行时可担负50％～60％额定功率，水内冷转子的发电机无励磁运行时可担负40％～50％额定功率。 63、 水轮发电机不允许无励磁运行。

64、 通常，对水轮发电机，励磁系统的强励倍数K值不小于1.8，对于汽轮发电机，此K值不小于2。

65、 目前单机容量在300MVA以上的发电机励磁系统中，主励磁机采用旋转电枢式结构。 66、 三次谐波励磁系统在单机运行的小容量同步发电机中应用较为普遍。 67、 直流电机的换向极是用来改善直流电机的换向。

68、 直流电机的励磁方式可分为他励、并励、串励和复励。

69、 并励直流发电机自励建立电压的三个条件之一是电机的铁芯必须要有剩磁。 70、 直流电压机具有良好的起动性能和调速性能。

71、 直流电动机在额定电压下直接起动，起动电流可达额定电流的10～20倍，因此，直流电动机一般不能全压直接起动。

72、 异步电动机运行的必要条件是转子转速与旋转磁场之间存在差异，“异步”之名，由此而来。

73、 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___

1K2A___________。异步电机恒转矩变频调速时，____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。

74、 三相异步电动机的转差率S＝（n1－n）/n1，是异步电动机的一个重要物理量，一般三相异步电动机在额定负载运行时，额定转差率SN＝0.01～0.06。

75、 在三相异步电动机中，不管转子的转速如何，定子磁动势和转子磁动势总保持相对静止。

76、 三相异步电动机的最大电磁转矩Mmax与外加电压的平方成正比，但Mma对应的临界转差率Sm与外加电压U1无关。

77、 三相异步电机的起动转矩与外加电压U1平方成正比，腰增加起动转矩，可在转子回路中串入电阻。

78、 对于一般鼠笼式电动机，IS/IN＝4～7，Mst/MN＝0.9～1.3。

79、 三相鼠笼式电动机的起动方法，主要有直接起动和降压起动两种。

80、 三相异步电动机的调速方案（方法）为变极调速、改变转差率调速和变频调速。 81、 单机异步电动机因单相绕组产生的是脉动磁场，故其起动转矩Mst＝0。

82、 单相异步电动机在定子上加设辅助绕组，从而产生旋转磁场，按旋转磁场获得的方式不同，可分为分相电动机和罩极电动机。

1、简述变压器的工作原理，为何能改变电压？

变压器工作的理论依据是电磁感应原理。有两个绕组绕，当一次测绕组接到交流电源时，一次测绕组中流过交流电流，并在铁芯中产生交变磁通Φm，。铁芯中的磁通同时交链一、二次侧绕组，根据电磁感应定律，将在二次侧绕组中感应出相同频率的电动势，当二次侧接上负载时，就会产生二次电流，实现了电能的传递。

变比的定义是一、二次侧电动势之比，对于单相变压器，其变比公式为k＝E1/E2＝N1/N2≈U1/U2，由于变压器一、二次侧绕组匝数不相等，即N1≠N2，从而，一、二次侧的电压也不相等，也就是说电压发生了改变。

2、变压器分接开关的作用时什么？

变压器分接开关的作用是通过调节变压器一次侧绕组的匝数，来改变二次侧的电压。

3、为什么改变变压器的变比能调压，若想提高一台降压配电变压器的二次电压，当调整高压侧的分接开关时，应使高压侧的绕组的匝数增加还是减少，为什么？

根据公式k=N1/N2=U1/U2，由公式可以看出，当调节变压器的变比时，即调整变压器一、二次侧的绕组匝数时，变压器的电压随之改变，从而达到调压的效果。

因为=N1/N2=U1/U2，所以U2＝U1 N2/N1，因此要想降低二次侧电压，即减小U2，因为 U1没有办法控

制，只能增加高压侧绕组的匝数。

4、试用磁动势平衡关系分析为什么变压器一次侧电流随二次侧电流的变化而变化？

磁动势平衡方程表示一、二次侧电路的相互影响关系，说明了能量的传递关系，电流形式的磁动势平衡方程式为：I1＝I0＋（－I2/k）＝I0＋I1L，当变压器空载运行即I2＝0时，二次侧没有功率输出和功率损耗，此时，I1＝I0，说明变压器一次侧从电源吸取不大的空载电流，用于建立空载磁场和提供空载损耗所需的电能。变压器负载运行即I2≠0时，二次侧电流I2的增减必然引起一次侧电流I1相应的增减。

5、为什么三相组式变压器不允许采用Y，y0连接？而三相芯式变压器可以采用Y，y0连接？ 在组式变压器中，各相磁路彼此独立。三次谐波磁通Ф3可以在各自的铁心内形成闭合磁路，由于铁心的磁阻很小，故Ф3较大，它将会在绕组中感应出较大的三次谐波电动势e3使得相电动势e会形成幅值较高的的尖顶波。它会对变压器绝缘材料构成很大的威胁，特别是对高压大容量变压器的威胁更大，因此三相组式变压器不允许采用Y，y0连接。 三相芯式变压器的三相铁心磁路是相互关联的。三次谐波磁通Ф3不能沿铁芯闭合，只能穿出铁心，经由变压器油和油箱壁等形成闭合回路。由于磁路的磁阻很大，从而它的数值并不大，所感应的电动势e3的幅值也不大。所以变压器的主磁通及相电动势都接近正炫波。因此三相芯式变压器可以采用Y，y0连接。

6、一台Y，d连接的三相变压器，由于不慎将三角形的一相绕组反接，将产生什么后果？在接线时如何防止这种错误？

反接后，三角形的三相电压相加不等于零，会在绕组中产生环流，从而发热，将变压器烧毁。 接线时，应分清电感的同名端和异名端。

7、变压器的并联运行的理想情况是什么？为此要满足哪些并联运行的条件？

变压器并联运行的理想情况是：空载时，彼此之间没有循环电流，每台变压器和单独空载运行一样；负载时，各变压器按照其额定容量成比例地分担负载；负载时，各台变压器同一相的负载电流同相位，这样在总的负载电流一定时，各变压器分担的电流最小。并联运行变压器必须具备以下三个条件：1）、变压器变比应相等。2）、短路阻抗相同。3）、接线组别相同。当变比和短路阻抗不同时会产生环流，影响变压器的出力；当接线组别不同时，变压器会发生短路故障。 8、变压器的空载电流很小，但空载合闸电流可能很大，为什么？

变压器空载运行时，因为没有负载，空载电流很小，只占额定电流的2％～10％。空载投入时，产生的磁通可以分解稳态分量和自由分量。如果投入瞬间的初相角等于-90o，使得自由分量和稳态分量的磁通都达到最大值，那么瞬态时铁心中的磁通会很大，使铁心高度饱和，并使瞬态激磁电流达到正常值的80~100倍（额定电流的4～6倍）。

9、交流绕组为什么么采用短路绕组，分布绕组？

采用短路绕组，分布绕组的目的是用来削弱谐波电动势，抑制高次谐波。 10、试说明三相异步电动机的基本工作原理。

三相异步电动机是根据电磁感应原理做成的。在定子上通入交变电流，它会在气隙中产生交变的磁场。当转子和该旋转磁场间有相对转动，在转子中就会产生感应电动势和电流，该电流与气隙磁场相互作用，就会产生电磁转矩，使转子转动起来。

11、什么是转差率，为什么三相异步电动机不能在转差率S＝0时正常工作？ 转差率是用来表示转速差的一个重要物理量，即s＝（n1－n）/n1。

当转差率S＝0时，n1－n＝0，即异步电动机转子转速n与定子旋转磁场转速n1之间不存在转速

差，转子就不能切割磁感应线，无法产生感应电动势，电流和电磁转矩都等于零，所以电动机不工作。

12、一台三相异步电动机，带额定负载运行且负载不变，Km＝2，现若因故障，电网电压降至80％UN，问此时电动机能否继续运行？为什么？

可以继续运行，因为过载能力为2，也就是说最大转矩是额定转矩的两倍。而最大转矩与电压的平方成正比，当电压降至80%UN时，最大转矩减小为原来的0.64倍，但是还是额定转矩的1.28倍，所以可以运行。

13、为什么异步电动机轻载时，电压低对电机的运行有利，而带额定负载时，电压过低会引起电机发热甚至烧坏电机？

铁耗的大小与电压有关，轻载时降低电压可以减少铁耗。在额定负载时，铁芯已经接近饱和，如果降低电压，就会增加电流，从而使铁芯饱和。这样会使电机发热甚至烧坏电机。

14、同步发电机是如何工作的？它的频率、磁极对数合同步转速之间有什么关系？试求下列电机的磁极数。

1）汽轮发电机f＝50Hz，n＝3000r/min； 2）水轮发电机f＝50Hz，n＝187.5r/min。 同步发电机是根据电磁感应原理做成的， 在转子上面有励磁绕组，当转子在原动机的带动下转动时，就会在空间产生旋转的电磁场（励磁绕组必须有电流通过），从而在定子绕组中产生感应电动势，当接上负载时，就会产生电流，输出功率。

∵f＝pn/60∴p＝60f/n汽轮发电机：p=60f/n＝60×50÷3000＝1水轮发电机：p=60f/n＝60×50÷187.5＝16

15、试分析下列集中情况对同步电抗的影响：①定子绕组匝数增加；②铁芯链合程度增加；③气隙加大。（一些公式），从公式可知：定子绕组匝数增加，同步电抗增加； 铁芯链合程度增加，因为铁芯的磁阻小于气隙，同步电抗增加； 气隙加大，磁阻变大，使得漏阻抗变小，从而同步电抗减小。

16、同步发电机并联运行时应满足哪些条件，如不满足并联条件，运行并列有何后果？

同步电机并联运行的条件：①待并发电机端点压UF与系统电压U大小相等，即UF＝U；②待并发电机断电压的相位与电力系统电压的相位相同；③待并发电机的频率fF与电力系统频率f相等，即fF＝f；④待并发电机的相序与电力系统相序相同。

若待并发电机端点压UF与系统电压U大小不相等，则断路器两端存在着电压差，在电压差的作用下，发电机与电力系统所组成的回路中将产生冲击电流，该电流将对发电机的定子绕组产生巨大的电磁力。

若待并发电机断电压的相位与电力系统电压的相位不相同，由于相位不同也会产生电压差，短路器合闸时也将产生冲击电流，巨大的电磁力将损坏电机。

若待并发电机的频率fF与电力系统频率f不相等，由于频率不同，UF合U两个相量的旋转角速度也不相等，两相量之间出现了相对运动。两相量之间相位差将在0～360o之间变化，电压差将在0～2UN之间变化，这个变化的电压称为拍振电压，在拍振电压的作用下，将产生大小和相位都不断变化的拍振电流，，拍振电流滞后电压差90o,拍振电流的有功分量和转子磁场相互作用所产

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