《电机与变压器》期末试题有答案

《电机与变压器》期末试题有答案一、单项选择题（本大题共15小题，每小题2分，共30分。在每小题列出的四个备选项中，只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。）1.一台直流发电机在额定状态下运行，若保持励磁电流不变，将负载电阻减小，则端电压将（）。A.升高B.降低C.不变D.先升高后降低2.变压器空载试验时，所测得的损耗主要属于（）。A.铜耗B.铁耗C.附加损耗D.机械损耗3.三相异步电动机定子绕组接通三相电源后，若转子被堵住不动，则此时转差率为（）。A.0B.1C.大于1D.小于04.在直流电动机中，电磁转矩的方向与电枢旋转方向（）。A.相同B.相反C.垂直D.无关5.一台三相变压器的联结组别为Y,d11，则表示高压侧线电压滞后低压侧线电压（）。A.30°B.330°C.0°D.60°6.深槽式和双笼型异步电动机为了改善启动性能，利用了（）。A.集肤效应B.涡流效应C.磁滞效应D.趋肤效应与涡流的共同作用7.同步发电机并网运行时，若保持原动机输入功率不变，仅增大励磁电流，则发电机的（）。A.功率角减小，功率因数滞后B.功率角增大，功率因数超前C.功率角减小，功率因数超前D.输出有功功率增大8.他励直流电动机采用弱磁调速时，在负载转矩不变的情况下，电动机的转速（）。A.升高B.降低C.不变D.无法确定9.变压器短路阻抗的大小主要影响变压器的（）。A.效率B.空载损耗C.电压变化率和短路电流D.励磁电流10.一台4极、50Hz的三相异步电动机，其同步转速为（）r/min。A.3000B.1500C.1000D.75011.在直流电机中，换向极绕组应与（）串联。A.电枢绕组B.励磁绕组C.补偿绕组D.电枢绕组和励磁绕组12.三相异步电动机的电磁功率与转差率的关系是（）。A.=B.=C.=D.=13.同步电动机在欠励状态下运行时，通常从电网吸收（）。A.滞后无功功率B.超前无功功率C.有功功率D.既不吸收也不发出无功14.下列哪种调速方式属于恒转矩调速？（）A.他励直流电动机电枢串电阻调速B.他励直流电动机弱磁调速C.异步电动机变频调速（频率大于额定频率）D.异步电动机变极调速15.变压器负载运行时，副边电压的大小主要取决于（）。A.负载的大小和性质B.原边电压的大小C.变压器的变比D.铁芯的磁通量二、多项选择题（本大题共5小题，每小题3分，共15分。在每小题列出的五个备选项中，有两个或两个以上是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。多选、少选、错选均不得分。）1.下列关于直流电动机启动方法的描述，正确的有（）。A.直接启动适用于小容量电机B.电枢串电阻启动可以限制启动电流C.降压启动需要可调直流电源D.启动转矩与启动电流成正比E.启动过程中励磁磁通应保持最大2.三相变压器并联运行的条件包括（）。A.变比相等B.联结组别相同C.短路阻抗标幺值相等D.短路阻抗角相等E.容量相等3.三相异步电动机运行时，产生最大电磁转矩的条件是（）。A.转差率sB.转子电阻等于转子漏抗C.转子电阻等于定子漏抗D.临界转差率=E.电源电压为额定值4.同步发电机与大电网并联运行时，调节原动机的输入功率，将改变发电机的（）。A.有功功率输出B.无功功率输出C.功率角D.端电压E.功率因数5.下列措施中，能够改善直流电机换向的有（）。A.安装换向极B.选用合适的电刷C.移动电刷位置D.增加气隙E.减小电枢电流三、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分。请将答案填写在题中的横线上。）1.直流发电机电枢绕组中的感应电动势是__________性质的，而直流电动机电枢绕组中的感应电动势是__________性质的。2.变压器空载运行时，空载电流的主要作用是建立__________，其波形主要受铁芯__________的影响。3.一台三相异步电动机，额定功率为10kW，额定转速为1450r/min，过载能力为2.0，则其额定转矩为__________N·m，最大转矩为__________N·m。4.异步电动机的T型等效电路中，附加电阻的物理意义是代表__________功率。5.同步电机的电枢反应性质取决于__________和__________之间的夹角。6.他励直流电动机的机械特性方程为n=7.三相变压器的标准联结组别主要有__________、__________、Y,yn0和D,yn11等。8.深槽式异步电动机启动时，由于集肤效应，转子有效电阻__________，从而增大启动转矩。9.同步发电机投入并网运行时，必须满足的条件是：发电机电压与电网电压__________、__________、相位相同且频率相同。10.电机绕组绝缘等级通常分为A、E、B、F、H等级，其中H级绝缘允许的最高温度为__________℃。四、判断题（本大题共10小题，每小题1分，共10分。认为正确的，在题后的括号内打“√”；认为错误的，在题后的括号内打“×”。）1.直流电机并励绕组中的电流与电枢电流无关。（）2.变压器额定电压变化率的大小仅取决于负载电流的大小，与负载功率因数无关。（）3.三相异步电动机转子电路的频率总是与定子电路的频率相等。（）4.同步电机由于没有启动转矩，因此不能自行启动，必须采用异步启动法或其他辅助启动方法。（）5.他励直流电动机进行能耗制动时，电枢回路需串入适当的制动电阻，否则电流会过大。（）6.变压器的变比是指原边额定电压与副边额定电压之比。（）7.异步电动机的功率因数总是滞后的。（）8.增加直流电机气隙可以减小电枢反应的影响，但会增加励磁磁动势的消耗。（）9.同步调相机实际上就是一台空载运行的同步电动机，专门用于调节电网的无功功率。（）10.绕线式异步电动机转子串入电阻调速，属于恒转矩调速方式。（）五、简答题（本大题共4小题，每小题5分，共20分。）1.简述直流电动机电刷火花产生的主要原因及改善换向的方法。2.为什么三相异步电动机的功率因数总是滞后的？且在空载时功率因数很低，随着负载增加，功率因数逐渐增大？3.试比较变压器空载试验和短路试验的目的、接线方法及测量的数据。4.简述同步发电机V形曲线（励磁电流调节特性）的物理意义，并说明欠励、过励运行时发电机发出或吸收无功功率的情况。六、计算分析题（本大题共4小题，共55分。要求写出必要的计算过程、公式和文字说明。）1.（12分）一台单相变压器，额定容量=10kVA，额定电压/=3800/220V，额定频率f=50Hz。空载试验在低压侧进行，测得=220(1)求励磁参数、（归算到高压侧）；(2)求短路参数、；(3)计算变压器在额定负载运行，且负载功率因数cos=0.8（滞后）时的电压变化率ΔU2.（15分）一台并励直流电动机，额定数据如下：=10kW，=220V，=1500r/min，电枢回路总电阻(1)计算额定输入电流、额定电枢电流和额定电磁转矩；(2)若保持负载转矩不变，在电枢回路中串入电阻=0.5Ω，求稳定后的转速(3)若保持负载转矩不变，将电源电压下降至180V，求稳定后的转速（假设磁路不饱和）。3.（13分）一台三相异步电动机，定子绕组三角形联结，额定数据为：=28kW，=380V，=950r/min，=50Hz，cos=0.88，=0.9。已知参数：=(1)求极对数p、额定转差率和转子电流频率；(2)用简化等效电路（忽略励磁支路）计算额定运行时的电磁功率和电磁转矩；(3)计算最大电磁转矩及其对应的转差率。4.（15分）一台三相凸极同步发电机，星形联结，额定数据为：=8750kVA，=11kV，cos=(1)求额定电压U和额定电流I的相值；(2)计算功率角δ和励磁电动势；(3)若保持励磁电流不变，将有功功率输出减半，求此时的功率角和无功功率输出Q。以下是答案部分------------------------一、单项选择题1.B2.B3.B4.A5.B6.A7.C8.A9.C10.B11.A12.D13.A14.A15.A二、多项选择题1.ABCE2.ABC3.AD4.AC5.ABC三、填空题1.交流；交流2.主磁通；磁饱和（或磁化曲线的非线性）3.65.9；131.84.机械（或总机械）5.励磁磁动势；电枢磁动势6.不变；增大7.Y,yn0；D,yn118.增大9.幅值相等10.180四、判断题1.×（并励绕组电压与电枢电压并联，受电枢感应电动势影响，间接相关）2.×（与负载功率因数密切相关）3.×（转子频率=s，正常运行时s4.√5.√6.√7.√8.√9.√10.√五、简答题1.答：原因：(1)电磁原因：由于换向元件在换向过程中，电流发生变化，产生自感电动势和互感电动势（电抗电压），以及切割电枢反应磁通产生的切割电动势。这些电动势阻碍电流变化，导致换向延迟，在电刷下产生火花。(2)机械原因：如换向器表面不平、电刷压力不当、电刷材质不合适等。改善方法：(1)装设换向极：产生一个换向极磁动势，在换向元件中产生一个与电抗电压方向相反的电动势，以抵消电抗电压，改善换向。(2)移动电刷：对于无换向极的小型电机，通过适当移动电刷位置，利用主磁场产生换向电动势抵消电抗电压。(3)选用合适的电刷：增加接触电阻，限制附加换向电流。2.答：(1)功率因数滞后的原因：异步电动机所需的励磁电流是感性的，必须由电网提供无功功率来建立磁场。因此，无论负载大小，它总是从电网吸收滞后无功功率，功率因数总是滞后的。(2)空载时功率因数低的原因：空载时，电动机主要消耗励磁电流建立磁场，有功分量很小（仅用于克服摩擦和风阻），故功率因数很低（通常在0.2左右）。(3)负载增加时功率因数增大的原因：随着负载增加，转子电流和定子电流的有功分量增大，用于做机械功的有功功率增加。虽然无功分量也会略有增加，但有功分量增加幅度更大，导致功率因数逐渐提高。通常在额定负载附近达到最大值。3.答：(1)空载试验：目的：测定变压器的励磁阻抗=+j和铁耗接线方法：通常在低压侧施加额定电压，高压侧开路。电压表接在电源侧，电流表串联，功率表采用低功率因数功率表。测量数据：空载电压、空载电流、空载功率。(2)短路试验：目的：测定变压器的短路阻抗=+j和铜耗接线方法：通常在高压侧施加电压，低压侧短路。调节外加电压使电流达到额定值。测量数据：短路电压、短路电流、短路功率。4.答：V形曲线是指同步发电机并网运行时，保持输出有功功率P不变，改变励磁电流，定子电流I随之变化的关系曲线I=f物理意义：它反映了励磁电流对定子电流大小和性质（无功功率）的影响。欠励运行：励磁电流小于正常励磁值，励磁电动势较低，发电机处于欠励状态。此时电枢反应呈去磁性质，发电机从电网吸收滞后无功功率（即发出容性无功），功率因数超前。过励运行：励磁电流大于正常励磁值，励磁电动势较高，发电机处于过励状态。此时电枢反应呈助磁性质，发电机向电网发出（滞后）感性无功功率，功率因数滞后。通常同步发电机多运行在过励状态，以维持电网电压稳定。六、计算分析题1.解：(1)计算变比k：k从低压侧空载试验数据计算励磁参数（归算到低压侧）：===归算到高压侧的励磁参数：==(2)从高压侧短路试验数据计算短路参数：===(3)计算电压变化率ΔU%和效率额定电流==负载功率因数cos=0.8，电压变化率公式（近似计算）：Δ其中β===Δ计算效率：输出功率=总损耗ΣP输入功率=效率η2.解：(1)计算额定输入电流、额定电枢电流和额定电磁转矩：额定输入功率=额定输入电流=励磁电流=额定电枢电流=电势常数Φ和转矩常数Φ的关系：=ΦΦ额定电磁转矩=(2)电枢串入电阻=0.5Ω，求转速负载转矩不变，则电磁转矩不变。由于并励电机磁通Φ不变，故电枢电流保持不变。新的电枢回路总电阻=新的感应电动势=新转速n(3)电源电压下降至180V，求转速：假设磁路不饱和，磁通Φ与电压成正比。原磁通Φ∝=220=负载转矩不变，即=Φ故=新的感应电动势=由于n=，且为常数，=已知Φ==3.解：(1)极对数p、额定转差率和转子电流频率：同步转速=。由于=950r/min，最接近的同步转速为故=1000p额定转差率=转子电流频率=(2)计算额定运行时的电磁功率和电磁转矩：额定输入功率=额定定子电流=采用简化等效电路（忽略励磁支路），回路总阻抗：Z/Z归算到定子的转子电