2025年电力及电机拖动考试模拟题与参考答案

2025年电力及电机拖动考试模拟题与参考答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.变压器空载运行时，原边电流的性质主要是（）。A.有功电流B.感性无功电流C.容性无功电流D.纯电阻电流2.直流电机电枢绕组元件中的感应电动势是（）。A.直流电动势B.交流电动势C.脉振电动势D.恒定电动势3.三相异步电动机的同步转速n₀与电源频率f、极对数p的关系为（）。A.n₀=60f/pB.n₀=60p/fC.n₀=120f/pD.n₀=120p/f4.他励直流电动机带恒转矩负载运行时，若电枢电压降低，则稳定后（）。A.转速降低，电枢电流增大B.转速降低，电枢电流不变C.转速不变，电枢电流减小D.转速升高，电枢电流减小5.变压器的电压调整率ΔU%是指（）。A.空载电压与负载电压之差与空载电压的百分比B.负载电压与空载电压之差与空载电压的百分比C.空载电压与负载电压之差与负载电压的百分比D.负载电压与空载电压之差与负载电压的百分比6.三相异步电动机电磁转矩的大小与（）成正比。A.定子电流的平方B.转子电流的平方C.气隙磁通与转子电流的有功分量的乘积D.气隙磁通与转子电流的无功分量的乘积7.同步电动机正常运行时，转子转速（）同步转速。A.略高于B.略低于C.等于D.不确定8.直流电机换向极的作用是（）。A.增强主磁场B.抵消电枢反应的去磁作用C.改善换向D.增大电磁转矩9.三相异步电动机铭牌标注“额定电压380V/220V，接法Y/Δ”，当电源电压为380V时，应采用（）。A.Y接法B.Δ接法C.两种接法均可D.无法确定10.变压器铁芯采用硅钢片叠压而成，主要目的是（）。A.减少铜损B.减少涡流损耗C.增加导磁性能D.降低成本二、填空题（每空1分，共20分）1.变压器的主要功能包括电压变换、______和______。2.直流电机的电枢绕组分为______和______两种基本形式，其中______绕组适用于大电流场合。3.三相异步电动机的转差率s定义为______与______的比值，额定运行时s一般约为______。4.同步电机按用途可分为______、______和______三类。5.他励直流电动机的机械特性表达式为n=______，当电枢回路串入电阻时，机械特性的斜率______（增大/减小）。6.变压器的效率η=______×100%，当______等于______时，效率达到最大值。7.三相异步电动机的电磁功率Pem与转子铜损pCu2的关系为pCu2=______，转子的总机械功率Pmec=______。三、简答题（每题6分，共30分）1.简述变压器空载试验和短路试验的目的及试验方法。2.直流电机电枢反应的定义是什么？电枢反应对电机运行有哪些影响？3.三相异步电动机为什么不能在同步转速下运行？当转子转速n>n₀时，电机处于什么运行状态？4.他励直流电动机常用的调速方法有哪几种？各调速方法的特点及适用场合是什么？5.同步电动机与异步电动机相比，主要优点是什么？为什么同步电动机需要异步启动？四、计算题（共30分）1.（8分）一台单相变压器，额定容量SN=10kVA，额定电压U1N/U2N=220V/110V，空载试验（低压侧）测得：U0=110V，I0=2A，P0=100W；短路试验（高压侧）测得：Uk=20V，Ik=45.45A，Pk=200W。试求：（1）变压器的变比k；（2）空载电流百分值I0%；（3）短路阻抗标幺值Zk；（4）额定负载且cosφ2=0.8（滞后）时的电压调整率ΔU%。2.（7分）一台他励直流电动机，额定数据：PN=10kW，UN=220V，IN=53.4A，nN=1500r/min，Ra=0.3Ω。试求：（1）额定运行时的反电动势EaN；（2）电枢回路串入Rc=0.5Ω电阻后，带额定负载运行时的转速n；（3）若保持电枢电流不变，将电枢电压降至180V，此时转速n'。3.（7分）一台三相四极异步电动机，额定数据：PN=10kW，UN=380V，IN=21.8A，nN=1450r/min，cosφN=0.87，定子铜损pCu1=560W，铁损pFe=350W，机械损耗pΩ=100W，附加损耗pΔ=50W。试求：（1）同步转速n₀；（2）额定转差率sN；（3）电磁功率Pem；（4）转子铜损pCu2；（5）输出转矩TN。4.（8分）一台同步发电机，额定容量SN=100kVA，额定电压UN=400V（Y接法），额定功率因数cosφN=0.8（滞后），同步电抗Xs=1.2Ω，忽略电枢电阻。试求：（1）额定电流IN；（2）额定运行时的空载电动势E0；（3）功角δ；（4）最大电磁功率Pem.max。参考答案一、单项选择题1.B2.B3.C4.B5.A6.C7.C8.C9.A10.B二、填空题1.电流变换；阻抗变换2.单叠；单波；单叠3.同步转速与转子转速之差；同步转速；0.02~0.064.发电机；电动机；补偿机5.(UN-IaRa)/CeΦ；增大6.(输出功率/输入功率)；铁损；铜损7.sPem；(1-s)Pem三、简答题1.空载试验目的：测量变压器的空载电流I0、空载损耗P0，计算励磁参数（励磁阻抗Zm、励磁电阻Rm、励磁电抗Xm）。试验方法：低压侧接电源，高压侧开路，调节电压至额定值，测量I0、P0及电压。短路试验目的：测量变压器的短路电压Uk、短路损耗Pk，计算短路参数（短路阻抗Zk、短路电阻Rk、短路电抗Xk）。试验方法：高压侧接电源，低压侧短路，调节电压使电流达到额定值，测量Uk、Pk及电流。2.电枢反应定义：电枢电流产生的磁场对主磁场的影响。影响：①气隙磁场畸变，使电枢表面磁感应强度分布不对称；②去磁作用（当磁路饱和时），导致每极磁通减少；③换向困难，可能产生火花。3.异步电动机运行时，转子导体与气隙磁场存在相对运动（转差），才能在转子导体中感应电动势和电流，产生电磁转矩。若n=n₀，转差s=0，转子电动势和电流为0，电磁转矩为0，无法驱动负载，故不能在同步转速运行。当n>n₀时，s<0，转子感应电动势和电流方向改变，电磁转矩与转速方向相反，电机处于发电运行状态。4.调速方法：①电枢串电阻调速：通过改变电枢回路串联电阻大小调节转速。特点：转速降低时机械特性变软，效率降低；适用于小范围调速、恒转矩负载。②降低电枢电压调速：通过改变电枢电压调节转速。特点：机械特性硬度不变，调速范围宽，效率高；需专用调压电源，适用于要求平滑调速的场合。③弱磁调速：通过减小励磁电流减弱磁通调速。特点：转速升高，机械特性变软，调速范围有限（一般不超过2:1）；适用于恒功率负载。5.主要优点：①功率因数可调，可改善电网功率因数；②转速恒定，与负载无关。需要异步启动的原因：同步电动机转子为直流励磁，若直接通入交流电，转子无法自行启动（平均转矩为0）；通过在转子磁极上加装笼型启动绕组，利用异步转矩启动，待转速接近同步转速时通入直流励磁，靠同步转矩牵入同步。四、计算题1.（1）变比k=U1N/U2N=220/110=2（2）I0%=(I0/I2N)×100%，I2N=SN/U2N=10000/110≈90.91A，故I0%=(2/90.91)×100≈2.2%（3）高压侧额定电流I1N=SN/U1N=10000/220≈45.45A，短路阻抗标幺值Zk=Uk/(U1N/√3)/(I1N/(I1N))=Uk/U1N=20/220≈0.0909（注：单相变压器直接Zk=Uk/Ik=20/45.45≈0.44Ω，标幺值Zk=Zk/(U1N/I1N)=0.44/(220/45.45)=0.44/4.84≈0.0909）（4）电压调整率ΔU%≈(Rkcosφ2+Xksinφ2)×100%。Rk=Pk/Ik²=200/(45.45)²≈0.0968Ω，Rk=Rk/(U1N/I1N)=0.0968/4.84≈0.02；Xk=√(Zk²-Rk²)=√(0.44²-0.0968²)≈0.429Ω，Xk=0.429/4.84≈0.0886；ΔU%=(0.02×0.8+0.0886×0.6)×100≈(0.016+0.0532)×100≈6.92%2.（1）反电动势EaN=UN-INRa=220-53.4×0.3≈220-16.02=203.98V（2）CeΦ=EaN/nN=203.98/1500≈0.136。串入Rc后，Ea=UN-IN(Ra+Rc)=220-53.4×(0.3+0.5)=220-42.72=177.28V，n=Ea/(CeΦ)=177.28/0.136≈1303.5r/min（3）电压降至180V时，Ea'=180-53.4×0.3=180-16.02=163.98V，n'=163.98/0.136≈1205.7r/min3.（1）四极电机p=2，n₀=60f/p=60×50/2=1500r/min（2）sN=(n₀-nN)/n₀=(1500-1450)/1500≈0.0333（3）电磁功率Pem=PN+pCu2+pΩ+pΔ。总机械功率Pmec=PN+pΩ+pΔ=10000+100+50=10150W，Pmec=(1-sN)Pem→Pem=Pmec/(1-sN)=10150/(1-0.0333)≈10500W（4）pCu2=sN×Pem=0.0333×10500≈350W（5）输出转矩TN=9550×PN/nN=9550×10/1450≈65.86N·m4.（1）额定电流IN=SN/(√3UN)=100000/(√3×400)≈144.34A（2）Y接法相电压U=UN/√3=400/√3≈230.94V，额定相电流I=IN=144.34A。E0=√[U²+(IXs)²+2UIXssinφ]（滞后时φ=arccos0.8=36.87°，sinφ=0.6）。IXs=144.34×1.2≈173.21V，E0=√[230.94²+173.21²+2×230.94×173.21×0.6]=√[53333.3+30000+48000]=√131333.3≈362.4V（或用相量法：U=230.94∠0°V，I=144.34∠-36.87°A，E0=U+jIXs=230.94+j144.34×1.2∠-36.87°=230.94+j173.21×(0.8-j