电机学期末考试试卷大全(附答案)

共 3 页 第 1页 考考试试卷卷 （ A 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_0.50.6_之间。当 _可变损耗等于不变损耗_（或_ kN p p 0 ）_时，变压器效率达最大。 3.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 共 3 页 第 2页 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 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_ f n f n 1 1 1 _。 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_ A K 2 1 _。 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。 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大 共 3 页 第 3页 小和性质？（用公式表示） （8 分） 4.画出异步电机 Ts 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） 变压器线电压（V）短路电流（A）三相功率（kW） I33413014 II30012412 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） 共 3 页 第 4页 附：参考答案 二、 简答题 1.答： Yd7: C y BAC ZXY cba xz B A a y b z c x ab E AB E X Y Dd4: C X BAC ZXY cba xyz B Z AY a y b zc x ab E AB E or： 共 3 页 第 5页 c y C Y XY ABC Z abc xyz B X A Z a z b x ab E AB E 2. 答： 双层短距绕组可以等效为两个相位相差短距角的单层绕组，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： 0 a i，tIisin mb ，tIisin mc 以 b 相绕组轴线为参考轴，则： b 相磁动势基波xtFxtfcossin),( m1b1 c 相磁动势基波) 3 2 cos(sin),( m1c1 xtFxtf（2 分） 合成磁动势基波 txF xtF xtFxtF fff sin) 6 cos(3 3 sin) 3 sin(sin2 ) 3 2 cos(sincossin m1 m1 m1m1 c1b11 合成磁动势为脉动磁动势，幅值为一相磁动势幅值的3倍。 4. 答： 异步电机的 T - s 曲线 共 3 页 第 6页 电磁制动状态 T - 1 0 + 发电机状态 电动机状态 s A B sK b b b a a a 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=0sK的区域为稳定运行区域，s=sK1 的区域为不稳定运行区域。 解释： （1） s=0sK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=0sK区域内，电动机可稳定运行。 （2） s=sK1 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=sK1 区 域内，电动机不能稳定运行。 5. 答： 变压器T形等效电路 r1x1 2 U 1 I2 I 2 r 2 x m r m x mI 21 EE 1 U 共 3 页 第 7页 异步电动机T形等效电路 r1x1 1 I2 I 2 r 2 x m r m x mI 21 EE 1 U s s r 1 2 （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)(46.137 103 . 63 101500 3 3 3 2NI NI IN2 A U S I 低压侧阻抗基值)(46.26 46.137 3/103 . 6 3 I2N I2N 2bI I U Z 短路阻抗)(48 . 1 1303 334 3 KI KI KI I U Z 短路电阻)(28 . 0 1303 1014 3 2 3 2 KI KI KI I p r 短路电抗)(45 . 1 28 . 0 48 . 1 222 KI 2 KIKI rZx 短路阻抗标幺值056 . 0 46.26 48 . 1 2bI KI *KI Z Z Z 短路电阻标幺值011 . 0 46.26 28 . 0 2bI KI *KI Z r r 短路电抗标幺值055 . 0 46.26 45 . 1 2bI KI *KI Z x x 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。 共 3 页 第 8页 高压侧额定相电流)(37.79 103 . 63 101500 3 3 3 1NII NII II1N A U S I 高压侧阻抗基值)(38.79 37.79 103 . 6 3 II1N II1N 1bII I U Z 短路阻抗)(19 . 4 3/124 300 KII KII KII I U Z 短路电阻)(78 . 0 )3/124(3 1012 3 2 3 2 KII KII KII I p r 短路电抗)(12. 478. 019. 4 222 KII 2 KIIKII rZx 短路阻抗标幺值053 . 0 38.79 19 . 4 bII1 KII *KII Z Z Z 短路电阻标幺值0098 . 0 38.79 78 . 0 bII1 KII *KII Z r r 短路电抗标幺值052 . 0 18.79 12 . 4 bII1 KII *KII Z x x （2） 已知功率因数 9 . 0cos 则有 4359 . 0 sin 略去励磁电流后等效电路参数 0208 . 0 0098. 0011 . 0 *KII*KI*K rrr 107 . 0 052 . 0 055 . 0 *KII*KI*K xxx 0208 . 0 *K*a ru，107. 0 *K*r xu 则电压调整率 %54 . 6 %100)4358 . 0 107 . 0 9 . 00208 . 0 ( %100)sincos( *r*a uuU 2.解： （1） 同步转速 min)/ r (1500 2 506060 1 p f n 0 kW,2 . 2 FeCu2Cu1 ppp 则电磁功率 )kW( 9 . 1556 . 21 . 12 . 2150 mecadCu1NM pppPP 总的机械功率)kW( 7 . 1532 . 2 9 . 155 Cu2Mi pPP 由 Mi )1 (PsP 得转差率s=0.0141 则转速n=(1-s)n1=1479(r/min) （2）已求电磁功率)kW( 9 . 155 M P 共 3 页 第 9页 电机学课程试卷电机学课程试卷 7 7 一、填空：一、填空： 1 1一台直流电动机，一台直流电动机，P PN N=10KW,U=10KW,UN N=220V,=220V, = =0 0. .8686，n nN N=980r/min=980r/min，则额定电，则额定电 流为，额定输出转矩为。流为，额定输出转矩为。 2 2电机铁心采用电机铁心采用 0.350.35 或或 0.50.5mmmm 的硅钢片的硅钢片，其目的是其目的是 。 2 2YYYYn n联结的三相心式变压器，其负载时相电势的波形为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。，这是因为。 4 4变压器的空载损耗主要是损耗，短路损耗主要是变压器的空载损耗主要是损耗，短路损耗主要是 损耗。损耗。 5 5选择交流绕组节距时，主要考虑同时削弱选择交流绕组节距时，主要考虑同时削弱 5 5 次和次和 7 7 次谐波电动势，故次谐波电动势，故 通常采用通常采用 y y1 1= =。 6.6. 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 =20=20 0 0，现 ，现 因外线发生故障，电网电压降为因外线发生故障，电网电压降为 60%*U60%*UN N，为使角，为使角 保持在小于保持在小于 2525 0 0 范围范围 内，应加大励磁，使内，应加大励磁，使 E E0 0 * *为： 为：E E0 0 * */E /E0 0。 二、选择题：二、选择题： 1 1下列关于直流电动机说法错误的是：下列关于直流电动机说法错误的是：（） A A 串励电动机不允许空载或轻载运行串励电动机不允许空载或轻载运行 B B 并励电动机不允许励磁回路开路并励电动机不允许励磁回路开路 C 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 D 其它条件不变，仅降低他励电动机电枢端电压，其转速下降其它条件不变，仅降低他励电动机电枢端电压，其转速下降 电磁转矩)mN( 9 . 992 14792 10 7 . 15360 2 60 3 ii n PP T （3）1126 . 0 1500 14799 . 01500 1 1 n nn s 由 s rr s r 22 得6.99 2 r = r 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 kW2 . 2 Cu2 p 调速后的转子铜耗为 22 222 3(7.997.99 2.217.58 Cu pI r3Ir )kW 班次学号：姓名： 共 3 页 第 10页 2 2在两相对称绕组中分别通入在两相对称绕组中分别通入 i i1 1=I=Im msinwt,isinwt,i2 2=I=Im msin(wt+sin(wt+120120 0 0) )，则此时产 ，则此时产 生的磁场生的磁场 A A圆形旋转磁场圆形旋转磁场B B椭圆形旋转磁场椭圆形旋转磁场 C C脉振磁场脉振磁场D D 无法确定无法确定 3.3. 三相变压器额定电压为三相变压器额定电压为 220/110V,Yy12220/110V,Yy12，在高压侧作短路实验测得短在高压侧作短路实验测得短 路阻抗标幺值为路阻抗标幺值为 0.060.06，若在低压侧作短路实验，测得短路阻抗标幺值，若在低压侧作短路实验，测得短路阻抗标幺值 为（为（） A A0.060.06B B0.030.03 C C0.120.12，D D0.240.24 4 4一台一台 50HZ50HZ、380V380V 感应电动机，若运行于感应电动机，若运行于 60HZ60HZ、380V380V 电网上，当输出电网上，当输出 功率保持不变时，则同步转速及电机实际转速将：功率保持不变时，则同步转速及电机实际转速将： A A增大增大 , ,减小减小B B 增大增大 , ,增大增大C C 减小减小, ,减小减小D D 减小减小, , 增大增大 5 5绕线式感应电动机转子回路串电阻起动时，其特点为绕线式感应电动机转子回路串电阻起动时，其特点为： （） A AIstIst , , TstTst B BIstIst , , TstTst C CIstIst , , TstTst D DIstIst , , TstTst 6 6三相变压器组不宜采用三相变压器组不宜采用 Y,yY,y 联接组，主要是为了避免联接组，主要是为了避免( () ) A A 线电势波形放生畸变；线电势波形放生畸变； B B 相电势波形发生畸变；相电势波形发生畸变； C C 损耗增大；损耗增大；D D 有效材料的消耗增大。有效材料的消耗增大。 7 7 铁心叠片越厚其损耗铁心叠片越厚其损耗 A A越大越大B B越小越小C C 不变不变 8 8感应电动机运行时感应电动机运行时，定子电流的频率为定子电流的频率为 f f1 1, ,转差率为转差率为 s,s,则转子电流的频则转子电流的频 率为：率为：A A f f1 1B B f f1 1/ /s sC Csfsf1 1 D D （1-1- s s）f f1 1 三、简答题三、简答题: : 1 1 确 定 如 下 联 结 的 变 压 器 联 结 组 确 定 如 下 联 结 的 变 压 器 联 结 组 , , 并 画 出 其 相 量 图 。并 画 出 其 相 量 图 。 共 3 页 第 11页 ABC XY Z AX E ABC XYZ AX E BY E CZ E . .a a. .b b . .c c x x z z y y 2.2. 三相感应电动机的调速方法有哪些？三相感应电动机的调速方法有哪些？ 3 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？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：五某变电所有两台变压器，数据如下： 第一台：第一台：S SN N=3200=3200KV.A,KV.A, U U1N 1N/U /U2N 2N=35/6.3KV, =35/6.3KV, u uK K=6.9=6.9% %； 第二台：第二台：S SN N=5600=5600KV.A,KV.A, U U1N 1N/U /U2N 2N=35/6.3KV, =35/6.3KV, u uK K=7.5=7.5% %。 （1 1）当两台变压器并联运行时当两台变压器并联运行时，输出的总负载为输出的总负载为 80008000 KV.AKV.A 时时，求每台变求每台变 . . a x bcyz. 共 3 页 第 12页 压器所分担的负载大小。压器所分担的负载大小。 （2 2）若使每台变压器均不过载，输出的最大总负载为多少？）若使每台变压器均不过载，输出的最大总负载为多少？ 六一台三相比之六一台三相比之 4 4 极感应电动机额定功率为极感应电动机额定功率为 2020KW,UKW,UN N=380V,=380V,N N=88%,=88%, COSCOS N N=0.85,=0.85,定子为三角形联结定子为三角形联结，在额定电压下直接起动时在额定电压下直接起动时，起动电流为起动电流为 额定电流的额定电流的 7 7 倍，试求用变比倍，试求用变比 K KA A= =3的自耦变压器降压起动时，起动的自耦变压器降压起动时，起动 电流是多少？电流是多少？ 七七 一台汽轮发电机一台汽轮发电机， S SN N= =3131250KVA,U250KVA,UN N=10.5KV,=10.5KV, Y Y 形联结形联结， COSCOSN N=0.8=0.8（ 滞后滞后） ， 定子每相同步电抗定子每相同步电抗 X Xt t=7.0=7.0 , ,定子电阻略去不计，定子电阻略去不计， 此发电机并联运行此发电机并联运行 于无穷大电网，试求：于无穷大电网，试求： （1 1）当发电机在额定状态下运行时，功率角）当发电机在额定状态下运行时，功率角 、电磁功率、电磁功率 P Pem em、 、比比 整步功率整步功率 P Psyn syn及静态过载倍数 及静态过载倍数 k kM M各为多少？各为多少？ （2 2）若维持上述励磁电流不变若维持上述励磁电流不变，但输出有功功率减半但输出有功功率减半，功率角功率角 、 电磁功率电磁功率 P Pem em及 及 coscos 将变为多少？将变为多少？ 课程试卷课程试卷 7 7 答案答案 一一、填空：、填空： 1 1. . 5252.85A.85A97.44N.m97.44N.m 2 2. . 提高磁路的磁导率提高磁路的磁导率, ,降低电机的铁耗降低电机的铁耗; ; 3 3. .接近正弦波接近正弦波，三次谐波磁通不能沿闭合铁心闭合三次谐波磁通不能沿闭合铁心闭合，只能沿油或空气及油只能沿油或空气及油 箱壁闭合箱壁闭合，磁阻大磁阻大，故三次谐波磁通小故三次谐波磁通小，且负载时副方且负载时副方 Y YO O联接联接，使副方可感应使副方可感应、 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。正弦波，故相电势接近正弦波。 4.4.铁，铜铁，铜; ; 5.5. 5/65/6； 6 6、E E0 0 * */E /E0 01.351.35 二、选择：二、选择： 1 1. .C;C;2 2. . B;B;3 3. . A;A;4 4. . B;B;5 5. . C C ; ;6 6. . B;B;7 7. . A;A;8 8. .C C 三、简答三、简答: : 1 1. . Dy1Dy1； 2 2、变极、变频、变压、转子回路串电阻（绕线式电机）变极、变频、变压、转子回路串电阻（绕线式电机）; ; 3 3、汽轮发电机由汽轮机拖动汽轮发电机由汽轮机拖动，汽轮机是高速原动机汽轮机是高速原动机，因此汽轮发电机普遍做成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 共 3 页 第 13页 应力考虑应力考虑，也要求做成细长形也要求做成细长形，这样铜线利用率高这样铜线利用率高。水轮发电机由水轮机拖动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够空间安排磁机，因此水轮发电机必需做成矮胖形 五五、 （1 1）S1=3065KVAS1=3065KVA，S2=4935KVAS2=4935KVA； （2 2）S S 总总=8352KVA=8352KVA 六、六、I IN N=20*1000/(=20*1000/(3*380*0.88*0.85)=40.63A*380*0.88*0.85)=40.63A I IST ST 线线=7/3 =7/3 * * I IN N=7/3*40=7/3*40.63=94.8.63=94.8A A 七七、 （1 1）35.935.9 0 0,25000KW,34500KW/ ,25000KW,34500KW/弧度，弧度，1 1.705.705 (2)(2) 17.0617.06 0 0,12500KW,40720KW/ ,12500KW,40720KW/弧度，弧度，0 0.447.447 共 3 页 第 14页 华南理工大学试卷 电机学试题 (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 共 3 页 第 15页 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 是基波磁场转速的倍 C 等于基波磁场转速D 是基波磁场转速的 1/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=2，R2=1.5，Rm=4，x1=3，x2 =4.25，xm=60。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 16页 二、填空题 1激磁 2功率和磁动势 3不变损耗等于可变损耗（或铁耗等于铜耗也算对） 4157.48A、1818.18A 5 6 变极调速、变频调速和变转差率调速 7 电枢漏抗压降和电枢等效磁动势 8 原动机的输入功率 9 去磁直轴磁动势 10异步起动和牵入同步 三、选择题 1 C， 2 C， 3 D， 4 D，5 C， 6A， 7 C， 8A， 9 B， 10 D 四、问答题 1相量图见书 33 页图 2-16（2 分） ；基本方程式为（2 分） ： 运行特性有外特性和效率特性，主要性能指标有电压调整率和额定效率。 （2 分） 2 感应电动机频率归算的物理含义用一个静止的电阻为 的等效转子去代替电阻为 的实际旋转的转 子， 等效转子将与实际转子具有同样的转子磁动势 (同空间转速、 同幅值、 同空间相位) （2 分） 。 代 表与转子所产生的机械功率项对应的等效电阻， 消耗在此电阻中的功率 就代表实际电机中所产生的 总机械功率（1 分） 。因此不能用电感或电容代替（1 分） 。 3对称负载时电枢磁动势基波对主极磁场基波的影响称为电枢反应（1 分） ，其性质与负载的性质和 大小有关（1 分） ，主要决定于电枢磁动势与主极磁动势的空间相对位置（1 分） 。有交磁、去磁和助 磁三种典型电枢反应性质（1 分） 。一般情况下是交磁和去磁共存（1 分） 。 4 单相绕组通以正弦电流产生脉振磁动势， 三相绕组通以对称三相正弦电流产生旋转磁动势 （2 分） 。 单相绕组的磁动势表达式为（2 分）三相绕组的磁动势表达式为（1 分） 5 凸极同步发电机的功角特性表达式为 （2 分） 曲线见书 p209 图 6-45（1 分） 。静态稳定性的判断用整步功率系数 （1 分） 当 Psyn0 时稳定，区域为 090 ；当 Psyn90 ；当 Psyn=0 时为稳定极限， 此时=90（1 分） 。转子无励磁绕组时能够产生电磁转矩，因为凸极电机的 XdXq，附加电磁功率不 为零。 （1 分） 6都是利用电磁感应作用传递能量（2 分） ，变压器是从原边传到副边，输出电功率，是静止的， 磁 场为脉振磁场（1 分） ；感应电机是从定子传到转子，输出机械功率，是旋转的，磁场为旋转磁场（1 分） 。 五、计算题 1额定转差率（1 分） 定子电流（2 分） 转子电流（2 分） 功率因数cos1=cos36.284=0.806095（1 分） 输入功率P1=mU1I1cos1=32206.984420.806095=3715.87 （1 分） 2每极每相槽数为（1 分） 距为 节距为 绕组排列图为（4 分） 感应电动势为（1 分） 每相串联匝数为 每槽占电角度为 分布因数为（1 分） 短距因数为 绕组因数为 共 3 页 第 17页 气隙每极的磁通为（1 分） * * 华南理工大学试卷电机学试题 (电气工程及其自动化 01 级) 班级： 电气工程 01（）班 顺序号姓名分数总 评分 考试时间：2003 年 11 月 27 日 注意：考题与答卷一并交上，否则无分。 （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.直流电机的励磁绕组和电枢绕组中的电流都是直流的。（ ）2 直流电动机电枢绕组 中的电流方向同感应的反电势方向是一致的。 （ ）3 直流发电机的换向器起整流作用；直流电 动机的换向器起逆变作用。( )4 自励是电动机的一种励磁方 式。（ ）5 在直流电机中，以虚槽计算时，电枢绕组的合成节距 等于换向器节距。 （ ）6 单叠绕组同一磁极下的元件串联构成一条支路；单波绕组相同极性磁极 下的所有元件串联构成一条支路。（ ）7 直流电机的电负荷是指 电枢绕组中流过的电流的大小，单位是安培。 ()8 在考虑饱和时，直流电机的交轴电枢反应具 有去磁作用。（ ）9 当电刷沿转子旋转的方向移动时，将出现直轴电枢反应磁势。 对于发电机，该磁势是去磁性质的；对于电动机，该磁势是助磁性质的。（ ）10在直 流电动机的电磁功率中，包含电枢电阻的损耗。（ ）11直流发电机的外特性 是指转速为额定值、励磁电流为额定值（或励磁回路电阻为固定）时，输出电压与输出电流之间的 关系。并励发电机具有硬的外特性；而他励发电机则具有拐弯的外特性。 （ ）12并励电动机在轻 载时，可能出现“飞车”现象。（ ）13变压器空载接入电网时，存在很大的冲击 电流。当考虑铁芯饱和时，这一冲击电流比不考虑饱和时为小。（ ） 14在 ABC 坐标系中，同步电机的电压方程式为系数随时间变化的微分方程。（ ） 15在 dq0 坐标系中，同步电机的 d（q）轴电压是由电阻压降、自身磁链变化引起的感应电势、以 及切割对方轴的磁链所引起的运动电势 3 部分组成的。 （ ） 二、填空题（本题共 15 分，每空 1 分） 1在没有阻尼绕组的同步电机中，忽然短路电流远大于稳态短路电流的原因在于：在短路瞬间， 励 磁绕组阻碍电枢反应磁通通过转子主磁路，电枢反应磁通只能沿 闭合，因此磁阻 大、电抗小，电流大。2在有阻尼绕组的同步电机中，忽然短路电流又远大于没有阻尼绕组时 的忽然短路电流,其原因在于：在短路瞬间，除了励磁绕组的阻碍作用以外,也对电枢反 应磁通起阻碍作用,从而使电枢反应的磁阻更大、电抗更小，电流更大。3同步电机忽然短路时,定 子绕组的短路电流可以分为：周期性的、周期性的、周期性 的，以及衰减的非周期分量、二次谐波分量等。4同步电机忽然短路时,在定子绕组 的短路电流中：同励磁绕组的非周期稳态励磁电流 If0相对应；和励磁 绕组的非周期电流衰减分量对应，时间常数为 Td；和直轴阻尼绕组的非周期电流衰 减分量相对应，时间常数为 Td；则同励磁绕组中的周期性衰减电流相对应，时间 常数同为定子绕组的时间常数 Ta。5MT0 变换同 dq0 变换的差别在于：dq0 变换的 d、q 轴相对转 子是；而 MT0 变换是将 M 轴取得同一致。6变压器的过电压现 象包括：和。7在研究雷击引起的变压器大气过电压时，需要考 虑的影响，其原因在于雷电波冲击时间短，等效高频电源。 8空载的同步电机单相（设为 A 相）对中点稳态短路时，A 相电流的三个相序分量相等，都等于 A 相稳态短路电流的。 三、单选题（每题只有一个答案是正确的，请将正确答案的标号填入括号里，每小题 2 分，共 12 分） 共 3 页 第 18页 1. 直流电动机接成并励方式时，电动机的输入电流 I、电枢电流 Ia和励磁电流 If三者之间的关系 为。（） AI=If+IaBIa=I+IfCIa=I=IfDIf=I+Ia2. 一台正在运行的并励 电动机，其转速为 1450 转/分，现将其停下，用改变励磁绕组的极性来改变电机的转向（其他条件 不变） ，则此时反转的转速将。 （ ）A大于 1450 转/分B小于 1450 转 /分 C等于 1450 转/分D无法判断 3. 一台串励电动机和一台并励电动机，额定电流与额定转矩相等，若起动时它们的电流也相等， 则 串励电动机的起动转矩并励电动机的起动转矩。（）A等于B大 于C小于D小于或等于 4.在直流并励发电机自励建压过程中， 发现接在电枢两端的电压表的读数有减小现象， 最后为零， 这说明。（） A励磁回路电阻太小B励磁回路电阻太大C没有剩磁或剩磁太 弱D电枢绕组与励磁绕组建立的磁场极性相反 5.同步电机的直轴瞬态电抗直轴同 步电抗。（）A大于或等于B大于C小 于D小于或等于 6.同步电机三相突然短路 时，。（）A三相短路电流的稳态值中，除了 周期性分量外，还含有非周期性分量B三相短路电流的每相瞬态电流中一定都含有非周期分 量C三相短路电流的每相瞬态电流中不含有非周期分量D三相短路电流的每相瞬态 电流中不一定都含有非周期分量 四、多选题 （请将所有正确答案的标号填入括号里，每小题 3 分，共 18 分） 1. 负载时直流电机的气隙磁场包括。（） A定子绕组电流产生的主磁场B定子绕组电流产生的漏磁场 C电枢绕组电流产生 漏磁场D电枢绕组电流产生电枢反应磁场 2. 直流电动机调速的方法包括。（） A改变电动机电压的极性B调节电枢电压的大小 C调节电枢电路中串联的 可变电阻D调节励磁电路中串联的可变电阻 3. 并励直流电机的损耗包括。（） A定子绕组和转子绕组的铜耗B定子铁心的铁耗 C机械损耗和杂散损 耗D转子铁心的铁耗 4. 并励直流发电机，转速升高时，保持励磁电流不变，发电机所带负载电阻也保持不变， 则。（） A励磁回路电阻增加B发电机输出电压增加 C发电机电枢电流增 加D定子绕组的铜耗增加 5. 在相坐标表示的三相感应电机的磁链方程中，是常数。（） A定子绕组和转子绕组的自感 B三相定子绕组之间的互感 C三相转子绕组之间的互感 D定子绕组与转子绕组之间的互感 6. 同步发电机单相短路（另外两相开路）稳态时，。（） A定子短路电流含有基波分量和一系