(完整版)电机学考试试题(附答案)

(完整版)电机学考试试题(附答案)一、选择题（每题2分，共20分）1.变压器的变比k定义为（）。A.一次侧与二次侧相电压之比B.一次侧与二次侧线电流之比C.二次侧与一次侧线电压之比D.一次侧与二次侧线电压之比2.变压器的励磁电抗Xm越大，说明（）。A.铁芯导磁性能越好，空载电流越小B.铁芯导磁性能越差，空载电流越大C.铁芯饱和程度越高，空载电流越小D.铁芯损耗越大，空载电流越大3.三相异步电机启动瞬间（转子静止），其转差率s为（）。A.0B.0.01~0.05C.1D.大于14.直流电机电枢反应的主要影响是（）。A.仅使主磁场增强B.仅使主磁场削弱C.使气隙磁场畸变并可能削弱主磁场D.对主磁场无影响5.同步电机的功角δ是指（）。A.转子磁极轴线与定子等效磁极轴线的夹角B.励磁电动势E0与端电压U的夹角C.电枢电流I与端电压U的夹角D.转子机械角度与电气角度的差值6.变压器的效率达到最大值时，（）。A.铜耗大于铁耗B.铜耗等于铁耗C.铜耗小于铁耗D.铁耗为零7.三相异步电机运行时，转子电流的频率f2=（）。A.f1（电源频率）B.sf1（s为转差率）C.(1-s)f1D.2f18.直流电机的电枢电动势计算公式为（）。A.Ea=CeΦnB.Ea=CTΦIaC.Ea=U-IaRaD.Ea=P/(Iaη)9.同步电机的短路比Kc越大，说明（）。A.直轴同步电抗Xd越大，静态稳定性越差B.直轴同步电抗Xd越小，静态稳定性越好C.交轴同步电抗Xq越大，动态响应越快D.交轴同步电抗Xq越小，过载能力越弱10.变压器并联运行的最基本条件是（）。A.变比相等、连接组别相同、阻抗标幺值相等B.容量相等、变比相等、连接组别相同C.短路阻抗相等、变比相等、连接组别相同D.连接组别相同、变比相等、空载电流相等二、填空题（每空2分，共20分）1.变压器空载试验时，输入功率主要消耗于______。2.三相异步电机的额定转差率一般为______。3.直流电机电枢绕组的作用是______和______。4.同步电机按转子结构分为______和______两种类型。5.变压器短路试验通常在______侧加压，目的是______。6.异步电机的气隙比同步电机气隙______（填“大”或“小”），原因是______。7.直流电机的电磁转矩公式为______。三、简答题（每题8分，共40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？交轴电枢反应和直轴电枢反应各有什么影响？3.三相异步电机常用的启动方法有哪些？说明笼型异步电机降压启动的优缺点。4.同步电机“失步”的原因是什么？失步后会产生什么后果？5.变压器并联运行时，若连接组别不同会出现什么问题？为什么？四、计算题（每题10分，共20分）1.一台三相变压器，额定容量SN=100kVA，额定电压U1N/U2N=10kV/0.4kV，Yd11连接。空载试验（低压侧加压）：U0=400V，I0=9.37A，P0=600W；短路试验（高压侧加压）：Uk=450V，Ik=5.77A，Pk=1900W。试计算：（1）变压器的变比k（线电压比）；（2）低压侧励磁阻抗Z0（相值）；（3）高压侧短路阻抗Zk（相值）。2.一台三相四极异步电机，额定频率f1=50Hz，额定转速nN=1440r/min，额定输入功率P1N=10kW，定子铜耗pCu1=500W，铁耗pFe=300W，机械损耗pΩ=100W，附加损耗pΔ=50W。试计算：（1）额定转差率sN；（2）电磁功率Pem；（3）转子铜耗pCu2；（4）输出功率P2；（5）额定效率ηN。答案一、选择题1.D2.A3.C4.C5.B6.B7.B8.A9.B10.A二、填空题1.铁芯损耗（铁耗）2.0.01~0.053.感应电动势；通过电流产生电磁转矩4.凸极式；隐极式5.高压；限制试验电流（或降低试验电压）6.小；减小励磁电流，提高功率因数7.T=CTΦIa（或T=9.55EaIa/n）三、简答题1.空载试验目的：测量变压器的铁耗pFe和励磁参数（励磁电阻Rm、励磁电抗Xm）。试验方法：低压侧开路，高压侧加额定电压（或低压侧加压，高压侧开路），测量电压、电流和功率。短路试验目的：测量变压器的铜耗pCu（额定电流下的损耗）和短路参数（短路电阻Rk、短路电抗Xk）。试验方法：低压侧短路，高压侧加低电压使电流达到额定值，测量电压、电流和功率。2.电枢反应：电枢电流产生的磁场对主磁场的影响。交轴电枢反应影响：使气隙磁场畸变（前极端磁通密度增加，后极端减少），物理中性线偏移（发电机顺转向偏移，电动机逆转向偏移）；若磁路饱和，会产生去磁效应。直轴电枢反应影响：发电机中，直轴电枢磁动势起去磁作用；电动机中，直轴电枢磁动势起增磁作用（或反之，取决于电流方向）。3.常用启动方法：笼型异步电机（直接启动、降压启动如星-三角启动、自耦变压器启动、软启动器启动）；绕线转子异步电机（转子串电阻启动、串频敏变阻器启动）。笼型电机降压启动优点：减小启动电流，降低对电网的冲击；缺点：启动转矩与电压平方成正比，降压会导致启动转矩显著降低，仅适用于轻载或空载启动。4.失步原因：同步电机的电磁功率最大值（Pmax=mEU/Xd）小于负载功率，当负载突然增加或励磁电流过小（E0降低）时，功角δ超过90°，电机无法保持同步。后果：电机转速逐渐下降，转子与旋转磁场出现相对运动，定子电流剧增，可能烧毁绕组；同时功率因数恶化，电网电压波动。5.连接组别不同时，变压器二次侧线电压的相位差不为0（如Yd11与Yy0组别的变压器并联时，相位差30°），会在二次侧绕组间产生很大的环流（可达额定电流的几倍甚至几十倍），导致绕组过热损坏。原因是并联运行要求二次侧线电压大小相等、相位相同，连接组别不同会破坏这一条件，产生巨大的电位差，引发环流。四、计算题1.（1）变比k=U1N线/U2N线=10000/400=25（Yd11连接，高压侧Y接，相电压U1φ=10000/√3；低压侧d接，相电压U2φ=400，故k=U1φ/U2φ=(10000/√3)/400≈14.43，但题目要求线电压比，故k=10000/400=25）。（2）低压侧为三角形连接，相电压U0φ=U0=400V，相电流I0φ=I0/√3=9.37/√3≈5.41A。励磁阻抗Z0=U0φ/I0φ=400/5.41≈73.9Ω；励磁电阻Rm=P0/(3I0φ²)=600/(3×5.41²)≈600/(3×29.27)≈600/87.8≈6.83Ω；励磁电抗Xm=√(Z0²-Rm²)=√(73.9²-6.83²)≈√(5461-46.6)=√5414≈73.6Ω。（3）高压侧为Y连接，相电压Ukφ=Uk/√3=450/√3≈259.8V，相电流Ikφ=Ik=5.77A（Y接时线电流=相电流）。短路阻抗Zk=Ukφ/Ikφ=259.8/5.77≈45Ω；短路电阻Rk=Pk/(3Ikφ²)=1900/(3×5.77²)=1900/(3×33.3)=1900/99.9≈19Ω；短路电抗Xk=√(Zk²-Rk²)=√(45²-19²)=√(2025-361)=√1664≈40.8Ω。2.（1）同步转速n1=60f1/p=60×50/2=1500r/min，额定转差率sN=(n1-nN)/n1=(1500-1440)/1500=0.04。（2）电磁功率Pem=P1N-pCu1-p