电机学试题 打印版

变 压 器

一、判断题

1、变压器的电压调整率越大，说明输出的电压越稳定。（ × ）(调整率大说明电压变化大) 2、与普通变压器一样，当电流互感器副边短路时，将会产生很大的短路电流。（ × ）（电流互感器不能开路运行，电压互感器不能短路运行）

3、自耦变压器的原边从电源吸收的电功率，除一小部分损耗在内部外，其余的全部经原、副边线圈之间的电磁感应传递到负载上。（ × ）（自耦变压器视在功率由感应功率和传导功率组成） 4、将联接组别为Y，y0的三相变压器副边出线端标志由a、b、c依次改为c、a、b，则其联接组别变成Y，y8。（ × ）（Y，y4）

5、变压器并联运行的必要条件是各变压器的变比必须相同，否则将在变压器中产生很大的环流。（ √ ）（条件：变比相同，联结组别号相同，短路阻抗的标幺值阻抗角相同） 6、正常运行时，电流互感器副边近似于短路状态，而电压互感器副边相当于开路。（ √ ） 7、与同容量的双绕组变压器相比，自耦变压器的线圈容量比双绕组变压器线圈容量要小些。（ √ ） 8、Y，d1联接组别的变压器，原、副绕组对应的相电压的相位差是30°。（ × ）（线电压） 9、将联接组别为Y，d11的三相变压器副边出线端标志由a、b、c依次改为b、c、a，则其联接组别变成Y，d3。（ × ）（Y,d7）

10、电流互感器铁心中的磁通基本上是一个常量，与副边电流大小无关。（ √ ）

11、额定电压为10000/400 V的三相变压器，D，y1接法，那么该变压器的变比为43.3。（√ ） 12、当变压器的副边电流增加时，由于副绕组的去磁作用，使铁心中的磁通减少。（ × ）(副边电流增加时原边电流也会相应增)

二、填空题

1、联接组别为Y，d3的三相变压器，其高压边相电压超前低压边相电压 120°电角度。

2、变压器副边电流的大小和性质决定于 负载的大小和性质 ，原边电流决定于 副边电流 。 3、自耦变压器的低压绕组是 高压绕组 的一部分，其原边和副边既有 磁 的联系，又有 电 的联系。

4、某单相电力变压器，已知变比k=2，在高压边做短路试验时，测得的短路阻抗的标么值为0.06，若在低压边做短路试验时，测得的短路阻抗的标么值为 0.06 。

5、将联接组别为Y，d11的三相变压器副边出线端标志a、b、c依次改为b、c、a，其联接组别变为 Y，d7 。

6、自耦变压器的额定容量由 电磁容量 和 传导容量 组成。

7、额定电压为220/110V单相变压器，在AX端加220V交流电压，将X与x相连接，当A、a为同极性端时，A、a之间的电压为 110 V；当A、a为为异极性端时，A、a之间的电压为 330 V。 8、变压器励磁阻抗的大小与磁路的 饱和程度 有关，它不是一个常数。 9、当变压器带 容 性负载时，有可能使电压变化率为零。

10、三相变压器副绕组采用三角形接法时，若一相绕组接反，则副边三相电动势相量和等于 相电势的2倍 。

三、问答题

1、三相变压器原、副边联接图如图所示。试画出相量图，并判断联接组别。

ACBAC B

bcacab

答：（a）Y，y2

B&Eab&EABabCc

A&Eab

B （b）D，y11

b&Eab&EAB&Eabc

ACa

2、变压器励磁阻抗与铁心的饱和程度有关，为什么我们却把它当作常数，每一台变压器都给定一个确定值？

答：由U?E1?4.44fW1?m，当电源电压一定时，铁心中主磁通为常数，则反映主磁通大小的励磁阻抗也为常数，所以当某台变压器绕组匝数一定、频率一定时，励磁阻抗为定值。

3、变压器原、副边绕组之间没有电路的直接联系，为什么负载运行时，副方电流增加或减少的同时，原方电流也跟着增加或减少？

答：副方电流变化时，力图产生磁势变化影响主磁通，由于电源电压不变，则主磁通近似不变，为此原方电流必须变化，以产生磁势抵消副方磁势的影响，维持主磁通不变，即满足磁势平衡。所以原方电流随着副方电流的变化而变化。

4、自耦变压器的计算容量为什么小于变压器的额定容量？原、副边的功率是如何传递的？

答：因为自耦变压器原副绕组既有磁联系，又有电联系，公共绕组的电流是原、副方电流之差，则绕组计算容量是额定容量的(1?1KA)倍。

5、三相变压器连接如图（a）、（b）所示，画出相量图并确定联接组别。

ABCABCcabbca(a)(b)

答：（a）D，d0

B&EABZb&EabXCxYAazyc

（b）D，y3

BZa&Eabb&EABYAXCc

6、为什么变压器的空载损耗可以近似看成铁耗，短路损耗可以近似看成铜耗？

答：空载时，因空载电流很小，则铜耗可忽略；但电压为额定值，则磁通为额定，故铁耗较大。所以空载损耗近似看成铁耗。

短路时，因短路电压很低，则磁通很低，铁耗较小；但短路电流为额定值，故铜耗较大。所以短路损耗近似看成铜耗。

7、试分析变压器原绕组匝数比设计值少时，铁心的饱和程度、励磁电流的大小、铁耗、变比的变化。若副绕组匝数比设计值少时，上述各量将如何变化？

答：若原绕组匝数减少时，因电压不变，故铁心磁通增大，其饱和程度增大，但励磁电流将增加。由因铁心磁密增大，故铁耗增大；另外，变比将减小。

若副绕组匝数减少时，铁心饱和程度不变，励磁电流不变，铁耗不变，变比增加。

8、一台变压器在额定短路电流的情况下，高压侧和低压侧所测量的短路参数相同吗？若用标么值来表示高低压侧的短路参数相同吗？ 答：不相同。 相同。

&Eab

9、变压器并联运行的条件有哪些？哪个条件需严格遵守而不得有误？ 答：（1）变比相等。

（2）联接组别相同。

（3）短路阻抗标么值相等。

其中，联接组别相同必须严格遵守。 四、计算题

1、一台三相变压器SN?5600KVA,U1N/U2N?10/6.3KV,Y,d11连接，在高压侧做短路试验，所测数据为：UK?550V,IK?323.3A,pK?18000W。已知额定电压下的空载损耗p0?6800W，试求：①变压器短路参数的标么值（忽略温度影响）。②满载及cos?2?0.8（超前）时副方电压变化率及效率。③cos?2?0.8（超前）产生最大效率时的负载系数。 解：（1）ZK?UKIKZ2K?550/323.33?0.982?rK?PKIK?2?18000/3323.322?0.057?

xK?ZK?0.055*?r2K?0.98??Z1N?*U1NI1NU1NSN?(10000/3)325600?10/3?17.857?

rK?0.0032???(rKcos?2?xKsin?2)**2xK?0.0549

（2）

?U*?1?(0.0032?0.8?0.0549?0.6)??0.03??3%??(1?P0??PKN2

?(1???SNcos?2?P0??PKN6800?1800032)?100%

)?100%?99.45V00?10?0.8?6800?18000 （3）?max?P0PKN?680018000?0.615

2、某三相变压器的技术数据为：SN?5600KVA,U1N/U2N?6000/400V,Y,d11接法，在原边做短路试验，当短路电流为额定值时，测得UK?280V,pK?56KW，空载试验测得p0?18KW。试求：①短路电阻、短路电抗和短路阻抗的标么值。②额定负载且cos?2?0.8（滞后）时的电压调整率和效率。

I1N?SN3U1NU1N?I1N???5600?103解：（1）

Z1N?3?60003?538.86A

?6000/538.8632?6.43? rK?PKI1N256?103?538.86?0.064?rK?*rKZ1N?0.01

ZK?UKI1N2?280/3538.862?0.3?ZK?*ZKZ1N?0.047

xK??U*ZK?rK?*0.3?0.06422?0.293xK?*xKZ1N?0.046

（2）

???(rKcos?2?xKsin?2)?1?(0.01?0.8?0.046?0.6)?0.035?3.5%*

??(1?P0??PK2

?(1???SNcos?2?P0??PK18?565600?0.8?18?562)?100%

)?100%?98.4%3、设有两台变压器并联运行，第一台的容量为1000KVA，第二台的容量为2000KVA，在不允许任何一台变压器过载的情况下，试就下列两种情况求变压器组可能供给的最大负载？（1）当第一台变压器的短路电压为第二台变压器短路电压的90%时，即设uk??0.9uk??；（2）当第二台变压器的短路电压为第一台变压器短路电压的90%时，即设uk???0.9uk?。 解：（1）

I?*I??*?Zk??Zk?**?uk??uk??10.9 令 I?*?1 ， 则 I?*??0.9

故最大输出容量：S?S??S???1?1000?0.9?2000?2800KVA （2）

I?*I??*?uk??uk??0.9 令 I???1 ， 则 I??0.9

** 故最大输出容量：S?S??S???0.9?1000?1?2000?2900KVA

4、一台三相变压器SN?5600KVA,U1N/U2N?35/6.3KV,Y,d11连接，在高压侧做短路试验，所测数据为：UK?2610V,IK?92.3A,pK?53KW。当电源电压为额定值时，副方满载，测得副边电压恰好为额定值，求：（1）短路参数的标么值；（2）此时负载的性质及功率因数角的大小（不计温度影响）。

I1N?SN3U1NU1N?I1N???56003?3535?103?92.3A解：（1）

Z1N?

?218.93?3?92.3 I1NP?I1N?92.3A ZK?PKPIKP22UKPIKP??26103?92.332?16.326?ZK?*ZKZ1N?16.326218.93?0.075

rK?53?103?92.32?2.074?rK?*rKZ1N?2.074218.93*?0.009

16.194218.93 xK?ZK?rK?16.3262?2.0742?16.194xK?xKZ1N??0.074

** （2）?U*???(rKcos?2?xKsin?2)?0

?tg?2??rk**xk??0.0090.074??0.1216?2??6.93?

cos?2?0.993 （容性负载）

5、两台变压器并联运行，均为Y，d11接法，U1N/U2N?35/10.5KV,SN??1250KVA，

ZK??0.06;SN???2000KVA,ZK???0.07**。试求：（1）总输出为3250 KVA时，每台变压器的负载是

多少？（2）在两台变压器均不过载的情况下，并联组的最大输出为多少？利用率是多少？ 解：（1）每相总负载电流： IP?3250?10333?10.5?10?103.17A

每相副方额定电流： IN1?1250?10333?10.5?102000?103?39.68A

IN2?3?10.5?103?63.49A

***?I2?ZK?? 即有， 并联时： I1*?ZK?IP2?IP1**?Z??ZK???K?IN2 ?IN1

?I?I?IP1P2?P 解方程得： IP1?43.5A

IP2?59.67A

S???1SN??43.539.68?1250?1370.3KVA?2000?1879.7

S????2SN???（2）当I?1时，I?*1*259.6763.49KVAZK1ZK2**?I1?*0.060.07?1?0.857

故 S???0.857?2000?1714.3KVA

总输出容量： S?S??S???1250?1714.3?2964.3KVA 利用率：

SSN?2964.31250?2000?91.21%

直 流 电 机

一、判断题

1、若无剩磁，则并励直流发电机就不能建立直流电压。（ √ ）

2、他励直流电动机拖动负载运行，只要负载转矩不超过额定转矩，无论采用哪种调速方法，电动机均可以长期运行而不致过热损坏。 （ × ）（调速方法：改变磁极磁通，改变电枢电压，电枢串电阻）

3、并励直流发电机由于其励磁电流由发电机本身供给，因此发电机输出功率总小于输入功率，而对他励直流发电机由于励磁电流由另外的电源供给，因此输出功率可以等于输入功率。（他励发电机还有机械损耗，和铜铁耗） （ × ）

4、直流发电机电枢导体的电势与电刷间电势一样都是直流电势，只不过大小不同而已。（×） 5、无论是在发电机还是电动机中，电磁转矩的方向总是和电机的转向相反。（ × ）（发电机相反，电动机相同）

6、他励直流电动机采用降低电源电压调速，额定运行时，不论转速高低，电枢电流均为额定值。（ √ ）（电流与转矩相关）

7、直流发电机在电枢绕组中产生的是交流电动势，只是由于加装了换向器和电刷装臵，才输出直流电动势。（ √ ）

8、直流电动机输入的电功率，扣除空载损耗后，即为电动机输出的机械功率。（ × ）（还有短路损耗）

9、他励直流电动机拖动负载优秀，只要转矩不超过额定转矩，无论采用哪一种调速方法，电动机均可以长期运行，而不至于过热损坏。（ × ）（减小磁通增大电流过热）

二、填空题

1、电磁转矩对直流电动机而言是 拖动 转矩，对发电机而言则是 制动 转矩；电磁转矩的大小无论是电动机还是发电机都等于 电磁功率 和 角速度 之比。

2、在直流发电机中电刷间的电动势是 直流 电势，导体中的电动势是 交流 电势，两者的性质不同。

3、在直流发电机中，电磁转矩的方向与电机的转向 相反 ，因此电磁转矩为 制动转矩 。

4、直流电动机电枢回路串电阻调速时，转速随电枢回路电阻的增加而 降低 ，机械特性将会 变软 。

5、直流电动机起动瞬间转速为零， 反电势 也为零，而电枢电阻又很小，所以起动电流很大，不

能 直接 起动。

三、问答题

1、一台并励直流电动机在正转时为某一转速，如将它停车，仅改变励磁电流的方向后重新起动运行，发现此时转速与原来不一样，为什么？

答：当电刷不在几何中性线上时，电枢磁场分为直轴和交轴两个分量。当电枢反向时，直轴电枢磁场的方向将改变（如由去磁变为增磁），这样使磁通发生变化，在拖动恒转矩负载时，转速也将发生变化（变磁调速）。

2、并励直流电动机在运行时，若励磁回路断线，试分析在空载和额定负载时会发生什么现象？ 答：励磁断线后，相当于极度弱磁（只有剩磁通）。 n由TM?CT?Ia，堵转电流IK?堵转转矩TK?CT?IK。

UNRa?常数，

?3?2?1?1??2??3当磁通减小时，堵转转矩减小，同时理想空载转速上升。

T如图可见，空载时，可能“飞车”；额定负载时，可能停车。 TTT3、换向极的作用是什么？装在哪里？其绕组如何励磁？极性如何安排？

答：换向极的作用是改善换向，减小火花。

换向极装在两主磁极之间（即几何中性线上），其绕组与电枢绕组串联，其极性与交轴电枢磁场极性相反。

4、在直流电机中，E>U还是E

答：不正确。因为在直流电机中电势与磁通和转速成正比，由电压方程式，对直流发电机E?U；

MK3K2K1对直流电动机E?U。而在同步电机中，E0只与励磁电流有关，调节If既可使E0?U，又可使

E0?U。

5、如果并励直流发电机不能自励，无法建立电压，若采用了下列措施后就能自励了，为什么？（1）改变原动机的转向；（2）提高原动机的转速。 答：（1）当励磁磁场与剩磁方向相反时，将无法建立电压。若改变原动机转向，则励磁磁场将反向，使其与剩磁方向相同，则建立电压。

（2）当励磁回路总电阻大于临界电阻时，将无法建立电压。若提高原动机转速，可使临界电阻提高，即空载特性斜率增加，则满足电压建立条件。

6、一台并励直流发电机，额定运行时情况正常，当转速降为nN时，电枢电压为零，试分析原因。

21答：在额定运行时，发电机满足自励条件。当转速降低时，空载特性曲线对应的临界电阻降低了，即发电机不能满足励磁回路总电阻要小于临界电阻的自励条件，故电枢电压为零。

7、在直流电机中主磁通既交链电枢绕组又交链励磁绕组，为什么只在电枢绕组中有感应电势，在励磁绕组中不感应电势？

答：励磁绕组与磁通无相对运动，且主磁通也不变化。

8、一台直流电动机在额定情况下调速，若负载转矩不变，试问下列情况下额定转速和电枢电流将如何变化？（1）励磁电流减少10%，端电压和电枢电阻不变；（2）电枢电压下降10%，励磁电流和

电枢电阻不变。 答：（1）弱磁调速，转速升高，电流增大。 （2）降压调速，转速降低，电流不变。

四、计算题

1、一台他励直流电动机额定数据为：PN?96KW,UN?440V,IN?255A,If?5A，

nN?1550r/min，电枢回路总电阻Ra?0.078?。试求：①额定负载时电枢电势和电磁转矩。②额

?IaNRa?440?255?0.078?420.11V定输出转矩和空载转矩。③理想空载转速和实际空载转速。

EaN?UN解：①PM?EaNIaN?420.11?255?107128WTM?9500PNnN

PMnN?9550?107.1281550?660N?m②

TN?9550?9550?961550?591.5N?m

T0?TM?TN?660?591.5?68.5N?mCe?N?EaNnNN??420.111550440?0.2715③n0?UCe?N0.2715Ra2N?1620.8r/min0.0789.55?(0.2715)2

?68.5?1613r/min??n0?n0CeCT??T0?1620.8?2、有一台并励直流发电机，其额定功率为23KW，额定电压为230V，额定转速为1500r/min，电枢总电阻0.1Ω，忽略电枢反应的影响，并假定磁路不饱和。现将这台电机改为并励电动机运行，接于220V的直流电源上，运行时维持电枢电流为原额定值不变，求电动机的转速、电磁转矩、电磁功率。

解：（1）作发电机运行时：IN? （2）作电动机运行时：

n?nN????INRa)/(Ce??)(UN(UNPNUN?23?102303?100A

?INRa)/(Ce?N)?230220???INRaUNUN??UN?INRaUN

220?100?0.1230?100?0.1?0.915 n??0.915?1500?1372.2r/min

??UN??INRa?220?100?0.1?210V Ea??Ea?IN?210?100?21KW PM

??9550 TM?PMn??9550?211372.2?146.2N?m

3、一台并励直流电动机的额定数据如下：PN?7.2KW,UN?110V,IfN?2A，

nN?900r/min，如果电机带额定负载转矩不变，要使电动机转速降到400 ?N?0.85,Ra?0.08?，

r/min，应在电枢回路中串入多大的电阻？电动机的额定电磁功率和电磁转矩各等于多少？ 解：IN?UPN?NUN?N7.2?1030.85?110?77AIaN?IN?IfN?75A

Ce?N??IaNRanN?110?75?0.08900?0.116CT?N?9.55Ce?N

?n?UN?(Ra?R?)IaNCe?N

?R??UN?Ce?NnIaN?110?0.116?40075?0.08?0.77?

EaN?UN?IaNRa?110?75?0.08?104V

PM?EaNIaN?104?75?7800W

TM?9550PMnN?9550?7.8900?82.77N?m

4、一台他励直流电动机的额定数据如下：PN?29KW,UN?440V,IN?76.2A，nN?1050r/min，

Ra?0.393?。试计算下列两种情况下，拖动额定恒转矩负载时，主磁通从额定值减少了

15%以后，

电动机的转速是如何变化的。（1）电枢回路不串电阻，电源电压为额定值；（2）电枢回路串入2.5

Ω，电源电压为额定值。 解：Ce?N?UN?INRanN?440?76.2?0.3931050?0.39

?TN?常数

?EaEaN?IaIN???N??NN?10.85?? ?Ia76.20.85?89.65A

（1）

n?nN???N??UU?Ra?Ia?INRa??N???440?89.65?0.393440?76.2?0.393?10.85?1.16

n??1219r/min

n??（2）

nN???EaEaN??N???UN?(Ra?Rt)?N?Ia?UN?INRa???10.85?0.518

440?89.65?(0.393?2.5)440?76.2?0.393 n???544r/min

异 步 电 动 机

一、判断题

1、绕线式三相异步电动机如果将三相转子绕组中的任意两相与起动电阻的接线对调，则电动机将反转。（ × ）（对调转子不会影响转向）

2、电动机拖动的负载越重，电流则越大，因此只要是空载，三相异步电动机便可直接起动。（ × ）（启动电流大）

3、单相电容运转异步电动机，因其工作绕组和起动绕组中的电流是同相位的，故称为单相电动机。（ × ）（单相电源供电）

4、只要供电线路允许，三相异步电动机直接起动，就可采用直接起动方法来起动电动机，与电机容量大小无关。（ √ ）

5、由转矩特性可知，产生最大转矩的临界转差率与外加电压无关，因此当外加电压变化，电动机额定转矩时的转差率也将保持不变。（ × ）

6、双层叠绕组如采用整距，产生的电磁效果就和单层绕组完全相同，失去了双层绕组的优点，因此，在实际生产的电机中没有采用双层整距绕组的。（ √ ）

7、在拆换异步电动机定子绕组时，若每相匝数都减少了，运行时若电压不变，电机的主磁通和励磁电流都增加。（ × ）

8、深槽式和双鼠笼式三相异步电动机起动时由于集肤效应而增大了转子电阻，因而具有较高的起动转矩。（ √ ）

9、异步电动机空载运行时，转子功率因数高，定子的功率因数也高。（ × ） 10、单层链式绕组尽管是短距绕组，但它的短距系数等于1。（ √ ）

11、当在三相对称绕组中通入三相基波对称电流，则其三相合成旋转磁势中没有谐波磁势。（ × ）

二、填空题

1、由机械特性分析可知，异步电动机的最大转矩与转子回路电阻的大小 无关 ，而与定子绕组所加电压的 平方成正比 。

2、拖动恒转矩负载的三相异步电动机采用U1/f1?常数的控制方式时，降低频率后电动机的过载能力 不变 ，电动机电流 不变 ，电动机转速降的大小 不变 。

3、拖动反抗性恒转矩负载运行于正向电动状态的三相异步电动机，对调定子绕组任意两个出线端后，电动机的运行状态经 两相反接制动 和 反向起动 ，最后稳定运行于 反向电动 状态。 4、三相异步电动机负载增大时，转速将会 下降 ，转速电流将会 增加 ，转子旋转磁场切割定子绕组的速度将会 不变 。

5、一台空载运行的三相异步电动机，当电源的频率降低，电压不变时，电动机的励磁电流将 增大 ，电动机的转速将 下降 。

6、在三相对称绕组中通入三相对称电流时，将产生旋转磁场，该磁场的 幅值 不变，转向取决于 三相电流相序 ，总是从 电流超前 的一相转向 电流滞后 的一相。

7、三相异步电动机起动转矩的大小与所带负载的大小 无关 。

8、异步电动机的电磁转矩是由 转子电流 和 旋转磁场 相互作用而产生的，由于转子电路有电感，所以还与 转子功率因数 有关。

9、一台定子绕组为Y接法的三相鼠笼式异步电动机，如果把定子每相绕组的半相绕组反接，通入相序不变的三相对称电流，电动机的极数则为 p/2 ，同步转速为 2n1 ，转向则 变反 。

10、三相绕组式异步电动机拖动恒转矩负载运行时，若转子回路串电阻调速，那么运行在不同转速上，电动机转子的功率因数将 不变 。 11、一台三相绕线式异步电动机拖动起重机的主钩提升重物，重物升到一定高度以后需要停在空中，若不使用机械抱闸装臵，那么可以采用的一种方法是 转子串阻 。 12、一个三相单层链式绕组，已知y1?56?,q?2,??30?，则其短距系数为 1 ，分布系数为

0.966 。

三、问答题

1、有一台三相绕线式异步电动机，今将它的定子绕组短路，转子通入频率为50Hz的三相对称交流电流，产生的合成基波旋转磁势相对于转子以同步转速n1沿顺时针方向旋转，问此时转子的转向如何？为什么？

答：转子将逆时针方向旋转。

转子旋转磁场切割定子绕组，在定子绕组中感应电势和电流，并产生电磁转矩，力图拖动定子也沿顺时针方向旋转。因定子固定不动，所以作用与反作用力，电磁转矩将使转子逆时针方向旋转。 2、一台三相异步电动机接于工频电网工作时，每相感应电势为350V，定子绕组每相串联匝数312匝，绕组系数等于0.96，问每极磁通是多少？ 答：?1?E14.44f1W1KW1?3504.44?50?312?0.96?5.26?10?3wb

3、三相异步电动机的电磁转矩与电源电压大小有什么关系？若电源电压降低，在额定负载转矩下，电机的转速、定子电流、转子电流和主磁通将如何变化？ 答：电磁转矩与电压平方成正比。

U1?????I2??I1??

?n???s可见，电压降低，使转速下降，定、转子电流上升，主磁通下降。

4、试比较单相交流绕组和对称三相交流绕组产生的基波磁势各有什么特点（幅值大小、幅值位臵、极对数、任意瞬间的分布情况等）。 答：单相交流绕组产生的基波磁势： 幅值大小：F1?0.9W1KW1pIcos?t

幅值位臵：固定不动 极对数：p

分布波形：正弦波

三相交流绕组产生的基波磁势：

幅值大小：F1?1.35W1KW1pI

幅值位臵：随时间移动 极对数：p

分布波形：正弦波

5、已知三相异步电动机的电磁转矩与转子电流成正比，为什么电动机在额定电压下起动时，起动电流很大而起动转矩却并不大？

答：由T?CT?I2cos?2，虽然起动时，I2很大，但因起动时转差s较大，则转子电抗x2s较大，故起动转子功率因数很低，所以起动转矩并不大。 四、计算题

1、一台绕线式三相异步电动机带动一桥式起重机主钩，其技术数据如下：PN?60KW，

UN?380V,nN?577r/min,IN?133A,?M?2.9,E2N?253V,I2N?160A。试求：①若要求电

动机以100 r/min的转速下放重物，转子回路应串入多大电阻？②若电动机不断电，欲使重物停在空中，则应如何处理？为什么？ 解：（1）

nsN?r2?n1?nNn1sNE2N3I2N??600?577600?0.038n1A0.038?2533?160

?0.035?sm?sN(?M??M?1)2.9?1)?0.2136?1.1667

22

?0.038?(2.9?sB?n1?nn1??0CTM600?100600?100B?r2sNr2?R?sB?R??(sBsN?1)?r2?(1.16670.038?1)?0.035?1.04?

（2）sC?1??(R?sCsN?1)?r2?(10.038?1)?0.035?0.886?

在转子回路串入0.886欧的电阻，即可使重物停在空中，此时电磁转矩等于负载转矩，特性如图。 2、一台绕线式三相异步电动机的数据为：PN?5KW，UN?380V,nN?960r/min，

IN?14.9A,?M?2.3,E2N?164V,I2N?20.6A，定子绕组为Y接法，该电动机拖动额定恒转矩负

载，要求制动时制动转矩为1.8TN，现采用反接制动，求每相串入的制动电阻值。

解：sN?n1?nNn1?1000?9601000?0.04r2?sNE2N3I2N?0.04?1643?20.6?0.184?

sm?sN(?M??2?1)?0.1748M TZ??1.8TN??s?( sm??MTNTZ?(Tmax???MTNs??2?sN?1.96

2.31.8??4.063 ()?1)??0.9451.8?2.32??MTNTZ?smsm?smsm)?1)?1.96?(2??4.063时，R??( 当sm?1)?r2?(4.0630.17480.9450.1748?1)?0.184?4.09?

??0.945时，R??( 当sm?1)?r2?(?1)?0.184?0.81?

563、有一个三相双层叠绕组，磁极数2p?4，定子槽数Z?24，第一节距y1??，支路数a?1，

试求：①基波绕组系数。②若该绕组改为三相单层链式绕组，基波绕组系数又为多少？ 解：（1）??Z2p?244?6q?Z2pm?244?3?2

??sinKq1?q?sinq?2p?360?Zsin??2?360?24?30?Ky1?sin(y1??90?)?sin(56?90?)?0.966

2?30?2?0.96630?2KW1?Ky1?Kq1?0.933

?22?sin（2）KW1?Kq1?0.966 （Ky1?1）

4、有一个三相单层绕组，已知Z?24,2p?4，试求基波绕组系数。若每极每相槽数q??，求基波绕组系数。 解：q?Z2pm?244?3?2??2?30?p?360?Z?2?360?24?30?

sinq?2sin? Kq1?q?sin?22?sin2?0.96630?2Ky1?1KW1?Ky1?Kq1?0.966

若q???q??60?或q???3

1故 Kq1?sin30?q??2?2?0.955?KW1?Ky1?Kq1?0.955

65、一台三相异步电动机，额定数据如下：PN?60KW，UN?380V,nN?1440r/min，IN?130A，Y接法。已知该电动机轴上的额定转矩为电磁转矩的96%，定、转子铜耗相等，铁耗是总损耗的23%，求：（1）电动机的各种损耗pFe,p??ps,pcu1,pcu2。（2）P2,PM和P1。（3）额定运行时的?N及cos?N。 解：（1）TN?9550TN96%PNnN?9550?601440?397.92N?m

TM??414.5N?mT0?TM?TN?16.58N?m

PM?TM?n19550?414.5?15009550?65.1KW

pS?p??n1?nn1T0?n9550??16.58?14409550?2.5KW

s?1500?14401500?0.04

pcu1?pcu2?sPM?0.04?65.1?2.604KW p??(1?s)PM?(1?0.04)?65.1?62.496KW

?p?pcu1?pFe?pcu2?p??pS?2pcu2?23%?p?p??pS 故 ?p?2?2.604?2.50.77?10KW?pFe?23%?p?2.3KW

（2）P2?PN?60KWPM?65.1KW

P1?PM?pcu1?pFe?65.1?2.604?2.3?70KW （3）?N?PNP1?100%?6070?100%?85.7%

cos?N?P13UNIN?70?1033?380?130?0.818

6、一台三相两极异步电动机，额定功率为10KW，效率为50Hz，在额定运行情况下，定子铜耗360W，转子铜耗239W，铁耗330W，机械损耗340W，忽略附加损耗，求此时的电磁功率、电磁转矩、输出

转矩、输入功率和转速。

解：PM?P2?p??pFe?10?103?340?330?10670W

s?pcu2PM?23910670?0.0224n1?3000r/min

n?(1?s)n1?2932.8r/min TM?9550PMn1?9550?10.673000?34N?m

T2?9550P2n?9550?102932.8?32.6N?m

P1?PM?pcu1?pFe?10670?360?239?11269W

7、一台三相异步电动机接于工频电网工作时每相感应电势为350V，定子绕组每相串联匝数312匝，绕组系数等于0.96，问每极磁通是多少？ 解：??E14.44fW1KW1?3504.44?50?312?0.96?5.26?10?3Wb

8、有一台额定功率为5.5KW、频率为50Hz的三相六极异步电动机，在额定运行的情况下，

pcu1?341W,pcu2?237W,pFe?168W,p??45W,ps?29W。求：在额定运行的情况下，电动

机的转差率、转速、电磁功率、电磁转矩、效率及输出转矩各是多少？ 解：

P1?P2?pcu1?pFe?pcu2?p??pS?5500?341?168?237?45?29?6320W

PM?P1?pcu1?pFe?6320?341?168?5811W

s?pcu2PM?2375811?0.041

因p?3，则n?(1?s)n1?(1?0.041)?1000?959r/min

TM?9550P2P1PMn?9550?5.811959?57.87N?m

???100%?5.56.32?100%?87%

T2?9550P2n?9550?5.5959?54.77N?m

同 步 电 机

一、判断题

1、同步发电机转子励磁绕组流过直流电，同步运行时，转子上没有铁耗。（ √ ） 2、同步发电机在欠励运行状态时，除向电网输出有功功率外，还向电网输出容性的无功功率。（ √ ） 3、同步发电机的负载增加，电机的电流增加，电机的转速将下降。（ × ）

4、并联于无穷大电网的同步发电机若励磁电流不变，改变原动机输入的功率，则发电机的有功功率、无功功率和功率角均变化。（ √ ）

二、填空题

1、同步发电机与无穷大电网并联运行，若调节原动机输入的功率。则输出的有功功率和无功功率均 变化 ；当只调节励磁电流时，只有 无功 功率变化， 有功 功率不变。

2、在同步电机中，若??90?，则电枢反应起 直轴去磁 作用；若??0?，则电枢反应起 交轴 作用。

3、对转速较高的同步发电机应采用 隐极 式转子，转速较低的应采用 凸极 式转子。

4、当同步发电机的励磁电流大于正常励磁时，发电机除向电网发出有功功率外，还向电网发出 感性 的无功功率。

5、同步发电机流过转子励磁绕组的电流为 直流 电，转子不转时产生的磁场为 恒定电流 磁场，转子旋转时则为 旋转 磁场。

6、隐极式和凸极式同步发电机均与无穷大电网连接，运行于某一稳定状态，若两台电机突然同时失去励磁，则 隐极式 同步发电机的电磁功率为零。

7、同步电机按结构分类，可分为 旋转磁极 式和 旋转电枢 式。

&xjIdd三、问答题 &E01、画出凸极式同步发电机过励时的相量图。 答：如右图。

&xjIq2、当同步发电机与无穷大电网并联运行以及单独运行时，

输出的有功功率和功率因数由什么条件决定？分析发电机与无穷大电网并联时，在过激和欠激情况下无功功率的性&xjIqq质。 &U??答：功率因数由励磁电流大小决定（并网）；单独运行由负

&?I载决定。并网电压不变，过励时发出感性无功功率，欠励

时发出容性无功功率。单独运行时，电压随负载而变。

并网时，过励情况下发出感性无功功率；欠励情况下，发出容性无功功率。 3、当运行中的同步发电机突然失去励磁时，哪种形式的同步发电机的电磁功率为零？哪种不为零？若不为零，则电磁功率的表达式如何？

答：若失去励磁时，隐极式同步发电机电磁功率为零，凸极式同步发电机电磁功率不为零。 PM?mU22(1xq?1xd)sin2?

四、计算题

1、一台凸极式三相同步发电机，已知额定相电压UN?230V，额定相电流IN?9.06A，额定功率

因数cos?N?0.8（滞后），定子绕组Y接法，不计电阻，如果电机在额定状态下运行，并已知其相

xq。 电势E0?400V,??60?，试求：Id,Iq,xd，解：

Id?Isin??9.06sin60??7.85AIq?Icos??9.06cos60??4.53A

??36.87???????60??36.87??23.13?

E0?Ucos?Id?400?230?cos23.13?7.85?19.9?

?24?

E0?Ucos??Idxdxd??Iqxq?Usin?xq?Usin?Iq230?sin23.13?4.532、一台凸极式三相同步发电机，其直轴和交轴同步电抗的标么值分别为1.0和0.6，不计电阻。试计算当发电机运行在额定情况下且cos??0.8（滞后）时，①每相励磁电势、直轴电流、交轴电流的标么值。②画出相量图。 解：（1）??tg**?1Usin??IxqUcos?***?tg?10.6?0.60.8&xjIdd?56.3?

&xjIq&E0

Id?Isin??0.832I*q?Icos??0.555*

&xjIqq ??36.87???????19.43?

??*?cos19.43??0.832?1?1.775 E0*?U*cos??Id*xd?&U&I （2）如右图

3、一台汽轮三相同步发电机与无穷大电网并联运行，已知UN?400V，xs?1.2?，Y接法，不计电阻。当发电机输出功率为80KW时，cos??1。若保持励磁电流不变，减少输出功率到20KW时，试求此时：（1）功率角?；（2）功率因数cos?；（3）电枢电流I；（4）发电机输出的有功功率、无功功率及其性质。

解：（1）当P2?80KW时，相量图如右图。因??0，故???

??tg?1I?xSU?tg?1115.47?1.2400/3?30.96?

&E0jI&xS&U???I&

式中，I?PN3UNcos?3?80?1033?400?1?115.47A

E0?Ucos??400/cos30.96??269.39V

??&E0&?xjIS&U当P2??20KW时，相量图如右图。

?P2??PM?mE0UxSsin??

??&?I3????arcsin20?10?1.23?269.39?400/3?7.386?

(2)cos???P2?3UNI??20?10323?400?41.7?0.692???46.22?

(3)由余弦定理： (I?xS)2?E02?U2?2E0Ucos?? 故：

I??269.392?(400/3)?2?269.39?400?cos7.386?/23/1.2

?41.72A （4）P2??20KW

??3UNI?sin???3?400?41.72?sin46.22??20868var （感性） Q24、一台汽轮三相同步发电机与无穷大电网并联运行，已知UN?380V，IN?69.5A，定子绕组Y接法，空载相电势E0?270V，cos?N?0.8（滞后），xs?1.2?，不计电阻。若减小励磁电流使相电势E0?250V，保持原动机输入功率不变，试求：（1）改变励磁电流前发电机输出的有功功率和无功功率；（2）改变励磁电流后发电机输出的有功功率、无功功率及定子电流。 解：（1）P2?3UNINcos?N?3?380?69.5?0.8?36594.8W Q2?3UNINsin?N?3?380?69.5?0.6?27446.1var （2）P2??P2?36594.8Ｗ ?ra?0P2?xS?UPmE0?P2?PM?m?UPE0xSsin?

故 sin??

?36594.8?1.23?250?220?0.266??15.4?

由相量图：??arctgE0?Ucos?Usin??arctg250?220?cos15.4?220?0.266cos???0.953

?33?

???????33??15.4??17.6? ?Icos??I?cos???I??Icos?cos???69.5?0.80.953?58.3A

??3UNI?sin???3?380?58.3?sin17.6??11602.5var Q25、一台隐极式三相同步发电机，定子绕组为Y接，PN?25000KW，UN?10.5KV，IN?1720A，

nN?3000r/min，每相同步电抗xs?2.3?，不计电阻。试求：（1）I?IN,cos??0.8（滞后）时

的E0；（2）I?IN,cos??0.8（超前）时的E0。 解：UNP?UN3?10.53?6.0622KV2 INP?IN?1720A

2 （1）

E0??(Ucos?)?(Usin??Ixs)2

2(6062.2?0.8)?(6062.2?0.6?1720?2.3)(Ucos?)?(Usin??Ixs)222?9010V （2）

E0??

2(6062.2?0.8)?(1720?2.3?6062.2?0.6)?4860V电机试题

一、填空

1. 一台四极直流发电机采用单叠绕组，若取下一支或相邻的两支电刷，其电流和功率 减小 ，而电刷电压 不变 。

2. 并励直流电动机，当电源反接时，其中Ia的方向 反向 ，转速方向 不变 。

3. 一台串励直流电动机与一台并励直流电动机，都在满载下运行，它们的额定功率和额定 电流都相等，若它们的负载转矩同样增加0.5，则可知： 串励 电动机转速下降得多，而 并励 电动机的电流增加得多。

4. 直流电动机调速时，在励磁回路中增加调节电阻，可使转速 升高 ，而在电枢回路中增加调节电阻，可使转速 降低 。

5. 串励直流电动机在电源反接时，电枢电流方向 反向 ，磁通方向 反向 ，转速n的方 向 不变 。

6. 一台变压器，原设计的频率为50HZ，现将它接到60HZ的电网上运行，额定电压不变，励磁电流将 减小 ，铁耗将 减小 。

7. 三相变压器组不宜采用Y,y联接组，主要是为了避免 电压波形畸变 。 8. 通过 空载 和 短路 实验可求取变压器的参数。

9. 变压器的一次和二次绕组中有一部分是公共绕组的变压器是 自耦变压器 。

10. 三相合成磁动势中的五次空间磁势谐波，在气隙空间以 1/5 基波旋转磁动势的转速旋转，转向与基波转向 相反 ，在定子绕组中，感应电势的频率为 5f1 ，要消除它定子绕组节距y1=

45? 。

11. 单相绕组的基波磁势是 脉振磁势 ，它可以分解成大小 相等 ，转向 相反 ，转 速 相等 的两个旋转磁势。

12. 三相异步电机转速为n，定子旋转磁场的转速为n1，当n?n1时为 电动机 运行状态；当n?n1时为 发电机 运行状态；当n与n1反向时为 电磁制动 运行状态。 13. 绕线式异步电动机转子串入适当的电阻，会使起动电流 减小 ，起动转矩 增大 。 14. 同步电动机在过励时从电网吸收 容性 无功功率 ，产生直轴 增磁 电枢反应；

同步发电机在过励时向电网输出 感性 无功功率，产生直轴 去磁 电枢反应。 15. 凸极同步发电机与电网并联，如将发电机励磁电流减为零，此时发电机电磁转矩为

mU(21Xq?1Xd)sin2? 。

二、选择 1. 一台并励直流发电机希望改变电枢两端正负极性，采用的方法是A 。 Ａ：改变原动机的转向 Ｂ：改变励磁绕组的接法 Ｃ：既改变原动机的转向又改变励磁绕组的接法 2.

在直流电机中，公式Ea?Ce?nФ和T?CT?Ia中Φ指的是 A ：

A：每极合成磁通 B：所有磁极的总磁通 C：主磁通每极磁通 D：以上都不是 3. 直流电动机在串电阻调速过程中，若负载转矩保持不变，则 A 保持不变 A：输入功率 B：输出功率 C：电磁功率 D：电机的效率 4. 一台并励直流电动机将单叠绕组改接为单波绕组，保持其支路电流不变，电磁转矩将 C 。

A：变大 B：不变 C：变小 5. 若并励直流发电机转速上升20％，则空载时发电机的端电压U0将 B 。 A：升高20％ B：升高大于20％ C：升高小于20％ D：不变 6.

直流电动机的额定功率指 B 。

A:转轴上吸收的机械功率 B:转轴上输出的机械功率 C:电枢端口吸收的电功率 D:电枢端口输出的电功率

7. 一台三相电力变压器SN=560KVA，U1NU2N =10000/400(v), D,y接法，负载时忽略励磁电流，低压边相电流为808.3A时，则高压边的相电流为 C 。 A： 808.3A B: 56A

C: 18.67A D: 32.33A

8. 一台变比为Ｋ＝10的变压器，从低压侧作空载实验，求得副边的励磁阻抗标么值为16，那末原边的励磁阻抗标么值是 A 。

Ａ：16 Ｂ：1600 Ｃ：0.16

9. 电压与频率都增加5℅时，穿过铁芯线圈的主磁通 C 。

A 增加 B 减少 C 基本不变 10. 联接组号不同的变压器不能并联运行，是因为 B 。 A:电压变化率太大 B:空载环流太大

C:负载时激磁电流太大 D:不同联接组号的变压器变比不同 11. 为使变压器的效率最大，设计变压器时应使铁耗 C 铜耗。 A：大于 B：小于 C：等于

12. 一台 50HZ的变压器接到60HZ的电网上，外时电压的大小不变，激磁电流将 B 。 A:增加 B:减小 C:不变

13. 交流绕组采用短距与分布后，基波电势与谐波电势 A 。

A：都减小 B：不变 C：基波电势不变，谐波电势减小 14. 交流电机定、转子的极对数要求 B 。

A：不等； B：相等； C：不可确定。 15. 国产额定转速为1450r/min的三相异步电动机为（ B ）极电机。 A:2 B:4 C:6 D:8

16. 三相异步电动机等效电路中的附加电阻

(1?s)sR2? 上所消耗的电功率应等于（ D ）：

A:输出功率P2 B:输入功率P1 C:电磁功率PM D:总机械功率P?

17. 如果有一台三相异步电动机运行在转差率为s?0.25，此时通过气隙传递的功率有（ A ）。

A:25%的转子铜耗 B:75%是转子铜耗

C:75%是输出功率 D:75%是全机械功率。

18. 三相异步电动机气隙增大，其他条件不变，则空载电流（ A ）。 A: 增大 B: 减小 C: 不变 D: 不能确定

19. 同步发电机稳态运行时，若所带负载为感性cos??0.8，则其电枢反应的性质为（ C ）。 A: 交轴电枢反应 B: 直轴去磁电枢反应 C: 直轴去磁与交轴电枢反应 D: 直轴增磁与交轴电枢反应 20. 同步补偿机的作用是（ B ）。

A: 补偿电网电力不足 B: 改善电网功率因数

C: 作为用户的备用电源 D: 作为同步发电机的励磁电源 三、判断

1. 直流电机主磁通既链着电枢绕组又链着励磁绕组，因此这两个绕组中都存在着感应电 势。( × )

2. 他励直流电动机在固有特性上弱磁调速，只要负载不变，电动机转速升高。( √ ) 3. 直流发电机中的电刷间感应电势和导体中的感应电势均为直流电势。( × )

4. 并励直流电电机不可轻载运行。( × )

5. 起动直流电动机时，励磁回路应与电枢回路同时接入电源。( × ) 6. 变压器负载运行时副边电压变化率随着负载电流增加而增加 。( √ ) 7. 变压器空载运行时，电源输入的功率只是无功功率 。( × ) 8. 变压器负载成容性，负载增加时，副边电压将降低。( × )

9. 变压器负载运行时，原边和副边电流标么值相等 。( × )（原边有空载电流） 10. 三相对称交流绕组中无三及三的倍数次谐波电势。( × ) 11. 交流绕组的绕组系数均小于1。( √ )

12. 三相绕线式感应电动机在转子回路中串电阻可增大起动转矩，所串电阻越大，起动转 矩就越大。( × )

13. 当三相感应电动机转子绕组短接并堵转时，轴上的输出功率为零，则定子边输入功率 亦为零 。( × )

14. 三相感应电动机的功率因数cos?1总是滞后的。( √ )

15. 三相感应电动机的起动电流很大，所以其起动转矩也很大。( × ) 16. 定、转子磁动势相对静止是一切电机能正常运行的必要条件。( √ ) 17. 同步发电机的功率因数总是滞后的。( × )

18. 改变同步发电机的励磁电流，只能调节无功功率。( × )

19. 凸极同步电机中直轴电枢反应电抗大于交轴电枢反应电抗。( √ )

20. 与直流电机相同，在同步电机中，E?U还是E?U是判断电机作为发电机还是电动 机运行的依据之一。( × ) 四、问答 1.

电枢反应的性质由什么决定？交轴电枢反应对每极磁通量有什么影响？直轴电枢反应

的性质由什么决定？

答: 电枢反应的性质由电刷位臵决定，电刷在几何中性线上时电枢反应是交轴性质的，它主要改变气隙磁场的分布形状，磁路不饱和时每极磁通量不变，磁路饱和时则还一定的去磁作用，使每极磁通量减小。

电刷偏离几何中性线时将产生两种电枢反应：交轴电枢反应和直轴电枢反应。当电刷

在发电机中顺着电枢旋转方向偏离、在电动机中逆转向偏离时，直轴电枢反应是去磁的， 反之则是助磁的。 2.

他励直流发电机由空载到额定负载，端电压为什么会下降？并励发电机与他励发电机

相比，哪个电压变化率大？

答: 他励直流发电机由空载到额定负载，电枢电流Ia由0增加到额定值IaN电枢回路电阻压降IaRa增加，且电枢反应的去磁作用使主磁通?下降，从而使感应电动势E下降。由公式U?E?IaRa可知，端电压U随Ia的增加而下降。

对于并励发电机，除上面两个原因外，端电压下降，引起励磁电流If下降，使得?下降和E下降，所以并励发电机的电压变化率比他励发电机电压变化率要大些。

3. 一台并励发电机，在额定转速下，将磁场调节电阻放在某位臵时，电机能自励。后来

原动机转速降低了磁场调节电阻不变，电机不能自励，为什么？

答: 对应于不同的转速有不同的空载曲线，因而临界电阻也不同。电机转速降低，临界电阻减小，当临界电阻小于励磁回路电阻时，电机便不能自励。

4. 一台50Hz的单相变压器，如接在直流电源上，其电压大小和铭牌电压一样，试问此时 会出现什么现象？副边开路或短路对原边电流的大小有无影响？

答：因是直流电，变压器无自感和感应电势，所以加压后压降全由电阻产生，因而电流很大，为如副边开路或短路，对原边电流均无影响，因为?不变。 5. 变压器原、副方额定电压的含义是什么？

答：变压器一次额定电压U1N是指规定加到一次侧的电压，二次额定电压U2N是指变压器一次侧加额定电压，二次侧空载时的端电压。

6. 采用绕组分布短距改善电动势波形时，每根导体中的感应电动势是否也相应得到改善?

答：采用绕组分布短距改善电动势波形，是通过使线圈间或线圈边间的电动势相位差发生变化而实现的，每根导体中的感应电动势波形并没有改善。

7. 普通笼型感应电动机在额定电压下起动时，为什么起动电流很大，而起动转矩并不大？

答: 起动时n?0，s?1，旋转磁场以同步速度切割转子，在短路的转子绕组中感应很大的电动势

?s很和电流，引起与它平衡的定子电流的负载分量急剧增加，以致定子电流很大；起动时s?1，R2U1N。

r1小，电动机的等效阻抗很小，所以起动电流很大。由于Tem?CT?mI2cos?2，当s?1、f2?f1时，使转子功率因数角?2?arctanX2?R2接近90?，cos?2很小，I2cos?2并不大；另外，因起动电流很大，

定子绕组漏抗压降大，使感应电动势E1减小，与之成正比的?m也减小。起动时，?m减小，I2cos?2并不大，使得起动转矩并不大。

8. 一台笼型感应电动机，原来转子是插铜条的，后因损坏改为铸铝的。如输出同样转矩，电动机的Ist、Tst、Tmax、sm、n、?有什么变化？

答: 转子由铜条改为铝条后，相当于转子回路电阻增大，使得电动机起动电流减小、起动转 矩增大，最大转矩不变，临界转差率sm增大。在负载转矩不变的情况下，s增大，转速下降， 效率降低。

9. 什么是同步电机的功角特性？?角有什么意义？

答： 当电网电压U和频率f恒定，参数Xd和Xq为常数、励磁电动势E0不变时，同步电机的电磁

&与U&的夹角?，?称为功率角，P?f(?)为同步电机的功角特性。 功率只决定于E0em由于电机的漏阻抗远小于同步电抗，从空间上看，功率角?可近似认为时主磁极轴线与气隙合成磁

&与电压U&之间的夹角。 场轴线之间的夹角；从时间上，功率角?励磁电动势E010. 同步电机的气隙磁场，在空载时是如何激励的？在负载时是如何激励的？

答：空载时，定子绕组中没有电流，气隙磁场是由转子绕组中的直流电流激励的。负载后， 定子三相电流产生旋转磁动势，其基波以同步速度旋转，与转子相对静止。气隙磁场是由 转子绕组中直流电流和定子绕组中三相交流电流共同激励产生的。 五、计算 1.

一台并励直流发电机数据如下：PN?46kW，nN?1000r/min，UN?230V，极对数

，一对电刷压降2?Ub?2V，励磁回路电阻Rf?30?，把此发电机当

p?2，电枢电阻ra?0.03?电动机运行，所加电源电压UN?220V，保持电枢电流为发电机额定运行时的电枢电流。试求： （1）此时电动机转速为多少（假定磁路不饱和）？ （2）发电机额定运行时的电磁转矩为多少？ （3）电动机运行时的电磁转矩为多少？ 解： （1）作发电机运行时，额定电流

IN?PNUN?46?102303A?200A

励磁电流

IfF?UNRf?23030A?7.67A

额定电枢电流

IaN?IN?IfF?(200?7.67)A?207.7A

CE?F?UN?IaNra?2?UbnN

?今作电动机运行

IfD230?207.7?0.03?21000?0.2382?UN//Rf?22030A?7.33A

CE?D?IIfDfFCE?F?7.337.67?0.2382?0.2276

电动机转速

n?UN?raIaN?2?UbCE?D

? (2) 发电机额定电磁转矩

220?0.03?207.7?20.2276r/min?930.4r/minTemF?CT?FIaN?9.55CE?FIaN

?9.55?0.2382?207.7N?m?472.5N?m （3）电动机电磁转矩

TemD?CT?DIaN?9.55CE?DIaN

?9.55?0.2276?207.7N?m?451.5N?m

2. 一台四极、82kw、230伏、970r/min的并励直流发电机，在75度时电枢回路电阻ra?0.0259?，并励绕组每极有78.5匝，四极串励绕组总电阻rf?22.8?，额定负载时，并励回路串入3.5欧的调节电阻，电刷压降为2伏，基本铁耗及机械损耗PFe?Pmec?2.3kW，附加损耗Pad?0.005PN，试求额定负载时发电机的输入功率，电磁功率，电磁转矩和效率。 解： 电机的额定电流

IN＝

PNUN?82000230?356.5A

励磁绕组中通过的电流

If?UNrj?rf?2303.5?22.8?8.75A

电枢电流Ia为

Ia＝IN+If＝356.5+8.75＝365.25 A

电机中电枢绕组感应电势

E?UN?Iara?2

额定负载时，发电机的输入功率 P1?Pem?PFe?Pmec?Pad

?230?365.25?0.0259?2?241.46V 所以在

?241.46?365.25?0.001?2.3?0.005?82?90.89kW

电机的电磁功率

?3Pem?EIa?241.46?365.25?10?88.19kW

电机的电磁转矩

Mem88.19?103???866 （N〃m）

2??970?60Pem发电机的效率

??PNP1?8290.89?90.3%

3.一台单相变压器50KVA、7200/480V、60Hz。其空载和短路实验数据如下

名称 （伏）（安） （ W） 加在

试求：（1）短路参数及其标么值； （2）空载和满载时的铜耗和铁耗；

（3）额定负载电流、功率因数Cos?2?0.9滞后时的电压变化率、副边电压及效率。（注：电压变化率按近似公式计算）

解： I1N?SN?6.944A

U1N边 边 I2N?SN?104.167A

U2N(1) 短路参数 Zk?Uk?Ik1577?22.42?

615Pk??12.55? r?kI2 xk?Z2k?rk?18.58?

2k49其阻抗基值 Z1N?U1N?I1N72006.944?1036.87?

Zk所以 Z??0.0216 k?Z1N

?rk?rkZ1NxkZ1N?0.0121

?xk??0.0179

(2)

空载时铁耗 PFe?P0?245 w

I1NIk2)Pk 满载铜耗 PkN?(6.9442?()?615?605.2w

7(3)

额定负载电流时 I2?I2N?104.167A

根据电压变化率近似公式

?u?r?Cos?2?x?Sin?2得 kk?u?0.0121?0.9?0.0179?1?0.81?1.87%

此时副方电压 U2?U2N?(1?1.87%)?471.02V

所以 P2?U2I2NCos?2?471?104.167?0.9?44158.64w

P1?P2?P0?PkN?44158.64?245?605.2?45008.64w

??P2P1?100%?98.11%

4.三相变压器的额定值为SN＝1800kVA，U1N/U2N＝6300/3150V，Y，d11联结，空载损耗P0＝6.6kw，短路损耗Pk＝21.2kw，求 （1） （2）

解：(1) ??1?当输出电流I2＝I2N，Cos?m2＝0.8时的效率；

效率最大时的负载系数?。

PSCos??PkP?0N2k?P

0 ?1?(2) 当Pcu＝PFe时发生?所以??6.6?21.21800?0.8?6.6?21.22?98.1%

max、?PK?P

0PP

0K?6.621.2?0.558

5. 两台变压器并联运行均为Y，d11联结标号，U1N/U2N＝35/10.5KV，第一台1250kVA，Uk1＝6.5％，第二台2000kVA，Uk1＝6％，试求：

(1)总输出为3250kVA时，每台变压器的负载是多少？

(2)在两台变压器均不过载的情况下，并联组的最大输出为多少？此时并联组的利用率达到多少？ 解：(1)S1???S2II?1?2?ZZ?S2?S1?0.060.065?0.923

?所以 S??3153.75S1?S2?0.923S2?S?N1SS

2N2?S?2?3250?

32503153.75?1.03所以 S2? S1?0.923?

S?2?0.951

所以 S2?1.03?2000?2060 kVA

S1?0.951?1250?1188.75kVA

?(2)两台变压器均不过载，则第二台满载，S2?1

Smax?S1?SN2?0.923?1250?2000?3153.8 kVA

并联组利用率：

SSN1max?S?N23153.83250?0.9704

6. 有一台三相异步电动机，2P=2，n1=3000转/分，Z=60，每相串联总匝数N=20，fN=50赫，每极气隙基波磁通?1=1.505韦，求：

（1）基波电动势频率、整距时基波的绕组系数和相电动势；

（2）如要消除5次谐波，节距y应选多大，此时的基波电动势为多大？ 解：(1)基波电动势频率 f?pn60?1?300060?50HZ

极距 ??Z2p?602?30

每极每相槽数

q?Z2pm?602?3?10

槽距角 ?1?p?360?Z?1?360?Z?6?

整距绕组基波短距系数 Ky1?1 基波分布系数

sinq?12sin?10?6?26?2?0.9553

Kq1?qsin?1210?sin基波绕组系数

Kw1?Ky1Kq1?1?0.9553?0.9553 基波相电动势

E?1?4.44fNKw1?1 (2) 取 y???1???5?15?4.44?50?20?0.9553?1.505 ?6383.5V45???

用空间电角度表示节距

?1?y?1?45?180??144?

基波短距系数 Ky1?sin基波相电动势 E?1?122?4.44fNKy1Kq1?1 ?6070.7?sin144??0.951

?4.44?50?20?0.951?0.9553?1.505

7. 一台三相异步电动机，PN?7.5W，额定电压UN?380V，定子?接法，频率为50Hz。额定负载运行时，定子铜耗为474W，铁耗为231W，机械损耗45W，附加损耗37.5W，已知nN?960r/min，

cos?N?0.824，试计算转子电流频率、转子铜耗、定子电流和电机效率。

n1?nn1?1000?9601000?0.04

解： 转差率 s?转子电流频率 f2?sf1?0.04?50Hz?2Hz

全机械功率 P??P2?(p??pad)?(7500?45037.5)W?7583W

电磁功率 Pem?P?1?s?75831?0.04W?7898W

转子铜耗 pCu2?sPem?0.04?7898W?316W

定子输入功率 P1?Pem?pCu1?pFe?(7898?474?231)W?8603W 定子线电流 I1?P2P1P13UNcos?1?8603.43?380?0.824A?15.86A

电动机效率 ???75008603?87.17%

8. 一台三相绕线式异步电机，PN＝7.5kw，nN＝1430r/m，r2＝0.06欧。今将此电机用在起重装臵上，加在电机轴上的转矩为额定值，要求电机以500r/m的转速将重物降落。问此时在转子回路中每相应串入多大电阻。

9. 有一台PN?25000kW，UN?10.5kV，Y联接，cos??0.8（滞后）的汽轮发电机，Xs*?2.13，

&与I&的夹角?。 电枢电阻略去不计。试求额定负载下励磁电动势E0及E0解：

E0?*(Ucos?)?(Usin??IXs)*0*2***2?0.8?(0.6?1?2.13)22?2.845

?1?0.554?1?sin36.87cos36.87??故 E0?E10.53?2.845?10.530.8kV?17.25kVtan??IX?Usin?NUcos?N?1.4425

因 cos??Ucos?E0*?2.845?0.281

得 ??73.67?

10. 有一台PN＝72500kw，UN＝10.5kV，Y接，Cos?N?0.8 滞后的水轮发电机，参数为：x?d?1，

??xq?0.554，忽略电枢电阻。试求额定负载下发电机励磁电势E0和E0?的夹角。 与U??1??36.870 ?*?1，则I 解：先以U为参考，U*??*?U?*?jI?*x??1?j0.554??36.870?1.404?18.40 所以EqQ?与U?E0的夹角??18.40

再以E0为参考向量，则??????55.270

?*?1??18.40?0.949?j0.316U?

?*?Cos??0.57?*??jSin???j0.822 IIdq

所以

??????E?U?jIx?jIqxq?0.949?j0.316?0.822?j0.57?0.554?1.771?0?d??d 故

?E0?E0?UN3?1.771?10.53?10.74 kV

变压器

1．一台单相变压器的额定数据为：1000KVA、66/6.3KV、50Hz。在高压侧做短路实验，数据如下：

US?3240V，IS?15.15A，pS?14000W；测得额定电压时的空载损耗p0?5000W。试求：（1）

短路参数及其标幺值；（2）额定负载且功率因数cos?2?0.8（滞后）和cos?2?0.8（超前）时的电压变化率及效率（忽略温度的影响）。

2．一台三相变压器额定数据为：SN?5600KVA，U1N/U2N?10/6.3KV，Y，d11接法；已知空载损耗p0?6800W。在高压侧做短路实验，所测数据为：UK?550V，IK?323.3A，pK?18000W。试求：（1）短路参数zk、xk、rk的标幺值；（2）满载且cos?2?0.8（滞后）时副边电压变化率和效率？（忽略温度的影响）

1．变压器副边电流的大小和性质取决于 ，原边电流取决于 。

2．将联接组别为Y，y8的变压器每相副绕组的始、末端标志互相调换，重新连接成星形，则其联接组别为 。

3．联接组别为Y，d3的三相变压器，其高压边相电压超前低压边相电压 度。

1．变压器并联运行的条件有哪些？哪个条件需要严格遵守而不得有误？

2．试分析变压器原绕组匝数比设计值少时，铁芯的饱和程度、励磁电流的大小、铁耗、变比的变化。若副绕组匝数比设计值少时，上述各量将如何变化？

1．将联接组别为Y，d11的三相变压器副边出线端标志由a、b、c依次改为b、c、a，则联接组别

变成Y，d3。 （ ）

2．变压器的电压变化率越大，说明其输出电压越不稳定。 （ ）

3．电流互感器铁芯中的磁通基本是一个常量，与副边电流大小无关。 （ ）

4．额定电压为10000/400 V的三相变压器，D，y1接法，那么该变压器的变比为43.3。 （ ） 5．当变压器的副边电流增加时，由于副绕组的去磁作用，使铁芯中的磁通减少。 （ ）

控制电机 一、问答题

1．什么是交流伺服电动机的自转现象？采用什么措施来克服自转？

2．自整角机的失调角是指什么角度？当失调角?=0时，力矩式自整角机的发送机与接收机处于怎样的位臵？而控制式自整角机的发送机与接收机处于怎样的位臵？

3．步进电机的步距角由哪些因素决定？某台步进电机的步距角为1.5?/3.0?是什么意思？ 4．旋转变压器一次侧补偿的条件是什么？采取哪一种补偿方法更有效？

二、填空题

1．步进电动机是一种将 转换成 的机电元件。

三、简算题

1．步距角为1.5?/0.7?5的反应式三相六极步进电机的转子由多少个齿？若电源脉冲频率

f?2000Hz，求步进电机的转速是多少？

感应电机 一、问答题

1．已知三相异步电动机的电磁转矩与转子电流成正比，为什么电动机在额定电压下起动时，起动电流很大而起动转矩却不大？

二、填空题

1．拖动恒转矩负载的三相异步电动机，采用U1/f1?C调速，降低频率后，电动机的过载能

力 ，电动机的电流 ，转速降的大小 。

2．拖动反抗性恒转矩负载运行于正向电动状态的三相异步电动机，若对调定子绕组任意两出线端

后，电动机的运行状态经 和 ，最后稳定运行于 状态。

3．绕线式异步电动机转子串入适当的电阻，会使起动电流 ，起动转矩 。 4．在三相对称绕组中通入三相对称电流时，将产生旋转磁场，该磁场的大小 ，转向取决于 。

三、填空题 1．电动机所带的负载越重，起动电流越大，因此只要是空载，三相异步电动机均可以直接起动。 （ ） 2．深槽式和双鼠笼式三相异步电动机起动时，由于集肤效应而增大了转子电阻，因而具有较高的起动转矩。 （ ）

3．异步电动机空载运行时，转子功率因数高，定子的功率因数也高。 （ ） 单层链式绕组尽管是短距绕组，但它的短距系数等于1。 （ ）

4．当在三相对称绕组中通入三相基波对称电流，则其三相合成旋转磁势中没有谐波磁势。 （ ）

四、简答题

1．三相单层链式绕组，已知定子槽数Q?24，2p?4，每相串联匝数N?100，每极磁通

??0.0172Wb，频率f?50Hz，求该绕组的绕组系数和每相电势。

五、计算题

1．有一台三相异步电动机，额定数据如下：PN?60KW，IN?130A，nN?1440r/min，UN?380V，Y接法。已知该电动机轴上的额定转矩为电磁转矩的96%，定、转子铜耗相等，铁耗是总损耗的23%，求：（1）电动机的各种损耗pFe、pad?pmec、pcu1、pcu2；（2）P2、Pe和P1；（3）额定运行时的?N和cos?N。

PN?260KW，nN?722r/min，?M?2.13，2．一台三相8极异步电动机的额定数据为：UN?380V，

（1）产生最大转矩的转差率；（2）s?0.02f?50Hz。试求：和s?0.04时的电磁转矩。

同步电机 一、填空题

1．当同步发电机的励磁电流大于正常励磁时，发电机除向电网发出有功功率外，还向电网发出 的无功功率。

二、问答题 1．当运行中的同步发电机突然失去励磁时，哪种形式的同步发电机的电磁功率为零？哪种不为零？若不为零，则附加电磁功率的表达式如何？

三、判断题

1．同步电机转子励磁绕组流过直流电，同步运行时转子上无铁耗。（ ）

2．并联于无穷大电网的同步发电机若励磁电流不变，改变原动机输入的功率，则发电机的有功功率、无功功率和功率角均变化。（ ）

3．同步发电机的负载增加，电机的电流增加，电机的转速稍有下降。（ ）

四、计算题

1．一台汽轮三相同步发电机与无穷大电网并联运行，已知UN?400Ｖ，xS?1.2?，Y接法，不计电阻。当发电机输出功率为80KW时，cos??1。若保持励磁电流不变，减少输出功率到20KW时，试求此时：（1）功率角?；（2）功率因数cos?；（3）电枢电流I；（4）发电机输出的有功功率、无功功率及其性质。

2．一台凸极式三相同步发电机，定子绕组Y接法，额定相电压UN?230V、额定相电流IN?9.06A、，如果电机在额定状态下运行，并已知励磁相电势E0?410Vcos??0.8（滞后）

计电阻压降，试求：Id、Iq、xd、xq；画出相量图。

直流电机

一、问答题

1．一台并励发电机在额定转速下，发电机能自励。后来原动机转速降低了，电机不能自励，为什么？

2．一台他励直流电动机在电动机状态下运行，若励磁绕组突然断线，试分析下面两种情况下会产生什么后果：（1）空载或轻载；（2）额定负载。 （简述原因）

3．在直流电机中主磁通既交链电枢绕组又交链励磁绕组，为什么只在电枢绕组中有感应电势，在励磁绕组中不感应电势？

二、填空题

1．判断一台电机是发电机还是电动机运行，对直流电机来说是根据 ，对异步电机来说是根据 ，对同步电机来说是根据 。 2．

三、判断题

1．直流发电机在电枢绕组中产生的是交流电动势，只是由于加装了换向器和电刷装臵，才能输出直流电动势。 （ ）

2．直流电动机输入的电功率，扣除空载损耗后，即为电动机输出的机械功率。 （ ）

3．他励直流电动机拖动负载运行，只要转矩不超过额定转矩，无论采用哪一种调速方法，电动机均可以长期运行而不致热损坏。 （ ）

四、计算题

1．一台他励直流电动机的额定数据为：PN?15KW，UN?440V，IN?76.2A，nN?1510r/min，

Ra?0.811?，?0?60?，如不

，励磁功率730W，驱动额定恒转矩负载运行。若电枢回路突然串入2.2?的电阻时，

试问：（1）串电阻瞬间的电动势和电磁转矩是多少？（2）稳定运行后电动机的电枢电流和转速为多少？（3）稳定运行后电磁功率是多少？

2．一台他励直流电动机的额定数据为：PN?29KW，UN?440V，IN?76.2A，nN?1050r/min，

Ra?0.393?，若电枢电压为额定电压，计算下列两种情况下，拖动额定恒转矩负载时主磁通从额

定值减少了15%后，电动机的转速各为多少。（1）电枢回路不串电阻；（2）电枢回路串入电阻

Rpa?2.5?。

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