历年电机试卷及答案

1、历年电机试卷及答案华南理工大学试卷电机学II试题（电气工程及其自动化01级） TOC o 1-5 h z 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日一、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）（t为对，f为错）直流电机的励磁绕组和电枢绕组中的电流都是直流的。（错）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。 （错） 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。（对） 4自励是电动机的一种励磁方式。（错）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。（对

2、）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。（对）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。（错） 8在考虑饱和时，直流电机的交轴电枢反应具有去磁作用。（对）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。（对）10在直流电动机的电磁功率中，包含电枢电阻的损耗。（错）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。（错）12并

3、励电动机在轻载时，可能出现“飞车”现象。（错）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。（错）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（对） 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。 （对）二、填空题（本题共15分，每空1分）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 只能沿励磁绕组的漏磁路闭合，因此磁阻大、电抗小，电

4、流大。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,阻尼绕组 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 稳态分 量、周期性的 瞬态分量、周期性的 超瞬态分量，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：周期性稳态分量同励磁绕组的非周期稳态励磁电流I错0相对应；周期性瞬态分量和励磁绕组的非周期电流衰减分量对应，时间常数为对d；周期性超瞬态分量 和直轴 阻尼绕组的非周期电流衰减分量

5、相对应，时间常数为对d； 非周期衰减分 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 常数对a。5M对0变换同dq0变换的差别在于：dq0变换的d、q轴相对转子 是固定不动的；而M对0变换是将M轴取得同 转子磁链方向一致。6变压器的过电压现象包括：操作过电压 和 大气过电压。7在研究雷击引起的变压器大气过电压时，需要考虑 各种电容 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1/3。电机学试题（华南理工大学电力学院2 0 0 5 .6 ）一、填空（25分）电机是（

6、一种进行机电能量转换或将一种电压、电流等级转换成另外一种电 压、电流等级的）装置。变压器绕组归算的原则是：在归算前后，（一、二次侧容量、功率）不变;（一、二次侧绕组磁势）不变。变压器的效率在（铁耗与铜耗相等时）达到最大值。为了使电动势波形接近正弦波，三相变压器比较好的绕组联结方法为：（二、 二次侧至少有一方为三角形联结，或有一方为星形带中性点接地联结）。自耦变压器功率传递的特点为（一、二次侧既有直接的传导功率传递，又有 间接的电磁感应功率传递）。&短距因数的物理意义为（元件短距时的电势同元件整距时的电势的比值）。一相绕组的感应电动势计算公式为（k E=4.44错N ）；其中的匝数N是指W1（每

7、相串联匝数）。对称三相绕组、通对称三相电流，产生的合成磁动势为圆形旋转磁动势。其 旋转的规律为：（哪相电流达到最大值，旋转磁势的轴线就转到同该相绕组轴 线重合）；其幅值为单相磁动势的（丄）倍。同步旋转磁场的转速n （转每分钟）、极对数p、电流频率错之间的关系为 n= （60f/p）o感应电机转子反应的物理意义为（转子绕组电流的基波磁势对气隙磁场的影响）O为了获得感应电机的对型等效电路，需要对转子绕组进行（频率）和（绕 组）归算。感应电机做堵转试验时，转子电流的频率为（定子电流频率）o感应电动机传递到转子回路的电磁功率凡，可以分割成转子铜耗仇込总机 械功率（转换功率）尽二者同凡的关系为為2二（s

8、 Pem） ； =（l-S）Pem） o同步电机的电枢反应是指（电枢电流的磁势对主极磁场的影响）。同步发电机的空载特性是指：转子转速保持同步、电枢绕组开路时，（端 电压同励磁电流）之间的关系。功角的含义是：从电路（电压）角度看，它是（励磁反电势与端电压）之间的夹角；从磁场角度看，它是（主极励磁磁场同气隙合成磁场）之间的夹角。对于凸极同步发电机，已知电枢电流/、电压、功率因数cos/、无、尤， 求取励磁电动势丘时，需要利用一个虚拟电动势鸟来求取Z和E。的夹角匕。（）。同步发电机机投入并网的条件为：1）相序相同；2）（频率相同）；3）应相的电压相等、且相位相同）。二、正确的打“ V” ；错误的打X

9、”（25分）变压器一次侧接额定电压不变，则负载的主磁通比空载的主磁通略小。（“）如果变压器一次侧绕组与二次侧绕组的匝数比为扫则/皿，则一次侧归算到二 次侧时，电动势和电压要乘以&倍，电流乘以1/&倍，阻抗乘以&2倍。（X ）考虑磁路的饱和时，如果变压器主磁通为正弦波，则产生主磁通励磁电流也 是正弦波。（x ）三相变压器绕组采用Y, d连接时，共有1、3、5、7、9、11六个组号。（J ）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 TOC o 1-5 h z 次、5次、7次、9次等一序列的奇数次高次谐波旋转磁动势。（x ）对称三相绕组通入对称三相电流，当某相电流达到交流的

10、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。（V ）只要电源电压不变，感应电动机的铁耗就基本不变。（V/x）当感应电动机的定子接电源、转子短路堵转时，电机的电磁功率、输出功率和电磁转矩均为零。（x ）对绕线型感应电动机，转子串电阻可以增大起动转矩；对笼型感应电动机，定子绕组串电阻可以增大起动转矩。（X ）10对感应电动机，进行恒转矩变频调速，基本上要求电源电压随频率正比变化。(V)11若同步电机的气隙合成磁场超前于转子主磁场，则电机运行于发电机状态。 (x ) TOC o 1-5 h z 12对于隐极同步发电机，其同步电抗等于电枢反应电抗。(x )13 通常同步发电机工作在过

11、励状态，以便提供无功功率，改善电网的功率。 (V )14.变压器的额定容量单位为kW。(x )15考虑铁耗时，变压器的励磁电流同其产生的主磁通同相位。(x )16.变压器的空载试验通常在高压侧加电压、测量。(x )17电角度=机械角度X2po(x )18双层叠绕组的最多并联之路数为2。(x )19.正常空载运行的三相感应电动机，忽然一相断线，则必然停转。(x )20 感应电动机的最大电磁转矩同转子电阻成正比。(x )21 感应电动机的功率因数很高。(x )同步发电机调节励磁就可以调节输出的有功。(x ) 23忽略电枢绕组电阻时，同步发电机的短路电流为纯直轴分量I。d(V )24忽略电枢绕组电阻

12、、负载cos9=0时，同步发电机的输出电流为纯交轴分量 I (x )25单层绕组可以靠短距来消弱谐波。(x三、单选题(13分1变压器在负载运行时，建立主磁通的激磁磁动势是工。A 一次绕组产生的磁动势B二次绕组产生的磁动势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，且输出电压恰好等于其二次侧的 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变压器并联运行，则变压器所分 担的容量之标幺值_D。A与短路阻抗成正比B与短路阻抗成反比C与短路阻抗标幺值成正比D与短路阻抗标幺值成反比4由定子对称三

13、相绕组产生的次空间谐波磁动势，旋转速度_匚。A等于零B是基波磁场转速的倍C等于基波磁场转速D是基波磁场转速的倍5要消除三相绕组中的齿谐波磁动势，一般可以采用_J。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 。A起动电流、起动转矩均减小B起动电流减小、起动转矩增加C起动电流、起动转矩均增加D起动电流增加、起动转矩减小7三相感应电动机对称运行时，定、转子绕组的两个旋转磁场的关系为乜。 A始终同步B相对定子反向C相对定子同向、但不同步D有时同步、 有时失步8同步发电机并联运行，有功功率一定，则同步发电机的电枢电流最小。 A过励时 B正常励磁时 C欠励时D励磁电流

14、最小时9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D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10汽轮发电机与水轮发电机的差别为_。A汽轮发电机转子为凸极结构B水轮发电机转速快C汽轮发电机转子半径大D水轮发电机转子体积大11单相变压器Un/Un=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减小12单相变压器U /U =220/110V, 一次侧加220V时，空载电流为1A；今将1N 2N

15、一次、二次侧绕组顺极性串联，外施330V电压，则空载电流为_。A 1AB 2/3AC 1.5AD 3A13台三相感应电动机，其空载转速为730转/分钟，则其极数2p=旦。A 2B 4C 6D 8四、简答题(15分)写出变压器的基本方程式(电压、磁势等)答：画出异步电机的对型等效电路、并标明各参数。答：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)单相变压器I=1515A, U /U =6600/6300V,错=50Hz，短路试验在N1N 2N高压侧进行(绕组温度已经为75C)： U=3240V、I=1515A、P =7490W。忽略 TOC o 1-5

16、h z Kkk励磁支路，假定R= R、XX。，求R、X。、R、XaO答：Z =U/|=3240/15.15= 213.861 (Q)R=p7 12 = 7490/15.152 = 32. 633(Q)k kkX=sqr(Z2 - R2) = sqr(213862326332)= 211.357(Q)kkKR= R = R/2 = 32. 633/2 = 16.616(Q)2 k“、X CT=X CT= X/2 = 211.357/2 = 105.678( Q) k=6600/6300= 1.04762R= R /k2= 16. 616/1.047622 =15.140(Q)2XCT=XCT/k

17、2= 105. 678/1.047622 = 96. 289(Q)2： 台3相4极的绕线式感应电动机，n=1450r/min,转子每相电阻R=0012Q。设负载转矩保持为额定值不变，欲将转速从1450r/min降低到21050r/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：n=1500rpms1450rpm 时：转差率 s（n -n）/n =（1500-1450）/1500=1/301050rpm 时：转差率 s1=（nS-n）/nS=（1500-1050

18、）/1500=032ssR = 8R = 8X0.012=0.096 （0）六、推导题2（8分）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P mUI cos d由凸极同步发电机的相量图可知，故P mUIcos（-0） = mUI （cos cos 0 +sin sin 0）=e0“一0mU（I cos 0 +I sin 0）由相量图可知qd 解出I，I ,代入式功率表达式，整理得d q华南理工大学电力学院电力系2005年11月判断题（正确的打“ V”，错误的打“X”。每题1分，共25分）1.2.3.4.5.&7.&9.10.11.12.13.

19、14.15.16.17.18.增加支路串联元件数可以减小直流电机的反电势脉动。（V） 直流电机的电刷随转子电枢一起旋转。（X） 直流电机应采用尽可能接近整距的绕组。（V） 直流电机单波绕组的合成节距等于+1或一1。（ X） 直流电机单波绕组的并联支路对数等于极对数。（X） 电刷放在几何中性线上时，电枢反应只有直轴分量。（X） 考虑饱和时，交轴电枢反应有助磁作用。（X） 直流电机的反电势正比于电枢绕组的电流。（X） 直流电机的电刷压降随负载变化而有很大的变化。（X） 平复励发电机的电压变化率比较大。（X） 1.2.3.4.5.&7.&9.10.11.12.13.14.15.16.17.18.等的

20、。（V）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。（ X）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。（V）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。（X）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。（V）同步电机Park （派克）方程中，d、q轴电压方程中各有一个运动电 势，二者具有不同的正负符号。（V）感应电机动态分析时，采用M对0变换。它是将dqO变换中的d轴 固定同转子磁链一起旋转，作为对轴，而将超前对轴90度电角度的轴线， 作为M轴。（X）变压器绕组所受

21、的电磁力，同短路电流的平方成正比。（V）二、填空题（每空1分，共15分）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 （正）向的磁链。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（去）磁作用。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（小）。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（_2/）倍，作为d轴（或 q轴）的物理量；将A、B、C三相

22、的物理量直接相加，取其（/）倍， 作为零轴物理量。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（定子绕组相电压、相电流、时间或频率）。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（定 子绕组容量基准等于转子绕组容量基准），用公式表示即（3IbUb=21错U ）b 错 b ）。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：（转子励磁绕组中通转子基准电流，在定子绕组中产生的互感 磁链,恰好等于当定子绕组通大小为定子基准电流的直轴电流时，所产生的电枢反 应磁链）。无阻尼绕组的同

23、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（-对d ）；衰减的周期分量，其时间常数为（对 a）。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（丄轴瞬 态电基）。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(直轴超瞬态电抗)。变压器过电压可分为(遷作过电)、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)关于凸极同步发电机短路，正确

24、的论述有(ABCD )。正序阻抗是固定的；不对称短路时，负序阻抗本质上是周期变化的；忽然短路电流大于稳定短路电流；对称短路时，电流为直轴去磁；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(AD )。 + s s(B) s +-+s =s(D) s=2s + +关于对称分量变换、dqO、M对0、120变换，正确的说法有 (AC )。对称分量变换前后的物理量为相量；dqO变换为相量变换；对称分量变换、120变换具有相同的变换矩阵；M对0变换专用于同步电机分析。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

25、相)并相加，再(A )，作为A相(或B相或C相) 的物理量。直接加上0直接加上0轴的物理量;加上0轴的物理量的1/3；(C)加上(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(ABCD5.)。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；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；定、转子之间任何两相的互感不随时间变化。对于凸极同步电机，关于其有关电感的论述，正确的有(ABC )。 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；转子无

26、阻尼绕组的同步发电机，发生忽然三相对称短路时，关于 定子短路电流各分量，正确的论述有(ABDE )。存在稳定的周期分量；存在瞬态衰减的周期分量，时间常数为对；存在超瞬态衰减的周期分量，时间常数对d”；存在衰减的非周期分量，时间常数为对;存在衰减的二次谐波分量，时间常数为对。在单相变压器空载接入电网的瞬变过程中，正确的论述有(ABC )。主磁通、励磁电流都经历一个瞬变过程；主磁通由稳态分量和瞬变分量组成根据磁链不能突变原则，最坏情况下，最大主磁通可达稳态时的约2倍;因电感电路的电流不能突变，最坏情况下，最大电流可达稳态时的约2 倍。关于变压器空载接入电网，正确的论述有(AC )。小型变压器电阻较

27、大，电感小，时间常数小，瞬态时间短，可直接入网;小型变压器电阻较小，电感大，时间常数大，瞬态时间长，不可直接入 网；大型变压器电阻小，电感大，时间常数大，瞬态时间长，往往经电阻入 网，后再切除电阻；大型变压器电阻大，电感小，时间常数小，瞬态时间短，可直接入网。单相变压器空载，二次侧忽然短路时，正确的论述有(ACD )。短路电流经历一个瞬态过程；(B)主磁通经历一个瞬态过程；短路电流包括稳态短路电流分量和衰减的瞬态分量两个部分；因电感回路电流不能突变，最坏情况下，最大短路电流可达稳定短路电 流的约2倍。变压器忽然短路时，对漏磁场、绕组受的电磁力，正确论述有(AC。 漏磁场轴向分量大于径向分量；(B)电磁力轴向分量大于径向分量；(C)轴向电磁力的破坏作用大；(D)径向电磁力破坏作用大。12关于变压器承受大气过电压，正确的论述有(ABCD )。电压数值大，作用时间短，等效于给变压器施加高频高压；在动态分析时，主要考虑高压侧绕组的对地电容和匝间电容；在动态过程的初始阶段，绕组电感可以认为是开路