2026年电机与变压器考试题(附参考答案解析)

2026年电机与变压器考试题(附参考答案解析)一、单项选择题（本大题共20小题，每小题2分，共40分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）1.在变压器中，将电能从原边传递到副边依靠的是（）。A.电磁感应B.电流传导C.静电感应D.热传递2.一台单相变压器的额定电压为220/110V，若在高压侧加220V电压，低压侧开路，此时低压侧电压为（）。A.0VB.110VC.220VD.小于110V3.直流电机电枢绕组中的电流性质是（）。A.直流B.交流C.脉动直流D.恒定电流4.三相异步电动机转差率s的范围是（）。A.0<s≤1B.0≤s<1C.-1<s≤0D.s>15.变压器空载运行时，其功率因数cosφ通常（）。A.接近于1B.很低C.等于0D.为负值6.他励直流电动机在负载转矩不变时，在电枢回路中串入电阻，转速将（）。A.升高B.降低C.不变D.先升高后降低7.深槽型和双笼型异步电动机是为了改善（）。A.启动性能B.运行效率C.功率因数D.过载能力8.同步发电机并入电网的条件中，最为关键且必须严格遵守的是（）。A.电压幅值相等B.频率相等C.相位相同D.相序相同9.变压器的短路阻抗电压越小，其（）。A.电压变化率越大B.短路电流越小C.并联运行稳定性越差D.外特性越硬10.一台三相异步电动机，极对数p=2，电源频率f=50Hz，则其同步转速n1为（）。A.1500r/minB.3000r/minC.1000r/minD.750r/min11.直流发电机中，换向器的作用是（）。A.将交流电转换为直流电B.将直流电转换为交流电C.改善换向D.降低电枢反应12.异步电动机采用Y-Δ降压启动时，启动转矩降为直接启动转矩的（）。A.1/3B.1/√3C.1/2D.1/413.同步电动机的V形曲线是指（）。A.转速与负载转矩的关系曲线B.定子电流与励磁电流的关系曲线C.效率与输出功率的关系曲线D.转矩与功角的关系曲线14.变压器负载运行时，主磁通的大小主要取决于（）。A.负载阻抗B.负载电流C.电源电压和频率D.匝数比15.下列哪种电机具有恒速特性？（）A.直流伺服电机B.异步电动机C.同步电动机D.步进电机16.直流电动机的电磁制动方法不包括（）。A.反接制动B.能耗制动C.回馈制动D.机械抱闸制动（注：此为机械制动，非电磁）17.变压器连接组别Yy0中，"0"表示原、副边线电压的相位差为（）。A.0°B.30°C.60°D.180°18.三相异步电动机的电磁功率与转差率的关系为（）。A.=B.=C.=D.=19.增加同步电动机的励磁电流，使其处于过励状态，电动机将（）。A.吸收感性无功功率B.发出感性无功功率C.吸收容性无功功率D.功率因数变为滞后20.电机绝缘材料的使用寿命主要取决于（）。A.机械强度B.耐热等级C.导电性能D.吸湿性二、多项选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，有多项是符合题目要求的。全部选对得3分，部分选对得1分，有选错得0分）1.变压器并联运行的条件包括（）。A.变比相等B.连接组别相同C.短路阻抗标幺值相等D.容量相等2.直流电动机的调速方法有（）。A.改变电枢回路电阻B.改变电枢电压C.改变磁通D.改变电源频率3.三相异步电动机运行时，产生气隙旋转磁场的因素有（）。A.定子三相电流B.定子绕组结构C.转子电流D.转子转速4.同步发电机与无穷大电网并联运行时，调节原动机输入功率，将改变发电机的（）。A.有功功率B.无功功率C.功角D.功率因数5.下列关于变压器铁芯的描述，正确的有（）。A.铁芯通常采用硅钢片叠压而成B.铁芯的作用是构成磁路C.铁芯损耗包括涡流损耗和磁滞损耗D.为了减小涡流损耗，硅钢片表面涂有绝缘漆6.异步电动机降压启动的常用方法有（）。A.定子串电阻启动B.自耦变压器降压启动C.Y-Δ启动D.变频启动7.直流电机电枢反应的影响包括（）。A.使气隙磁场发生畸变B.产生去磁作用C.增大换向火花D.增加电机损耗8.同步电动机无法自行启动的原因是（）。A.没有启动转矩B.转子有惯性C.定子磁场旋转太快D.转子磁场静止不动9.影响异步电动机最大转矩的因素有（）。A.电源电压B.电源频率C.定子电阻D.漏电抗10.电机发热和冷却的规律遵循牛顿散热定律，其温升曲线呈现（）。A.指数规律上升B.指数规律下降C.线性上升D.最终趋于稳定三、填空题（本大题共15空，每空2分，共30分）1.变压器空载试验时，为了安全和方便，通常在__________侧加压，测量数据用于计算__________参数。2.直流电动机的电磁转矩公式为T=________，其中为转矩常数。3.三相异步电动机的额定功率是指轴上输出的__________功率。4.同步发电机的功角δ既是__________和__________之间的空间夹角，也是空载电势和端电压之间的时间相位角。5.变压器油的作用是__________和__________。6.异步电动机转差率s=0时，电机处于__________状态；s=1时，电机处于__________状态。7.一台4极、50Hz的三相异步电动机，额定转差率为0.04，其额定转速为__________r/min。8.直流电机电刷放置的原则是：空载时，正负电刷间的感应电动势__________。9.同步电机若要改善电网功率因数，通常使其运行在__________励状态。10.电机损耗可分为恒定损耗、可变损耗和__________。11.变压器短路试验测得的损耗主要是__________。12.异步电动机的电磁转矩与电源电压的__________次方成正比。四、判断题（本大题共10小题，每小题1分，共10分。正确的打“√”，错误的打“×”）1.变压器不仅能变换电压，还能变换电流、阻抗和相位。（）2.直流并励电动机的励磁绕组断开时，电机转速会急剧下降，甚至停转。（）3.异步电动机的转子转速总是大于同步转速。（）4.同步发电机并入电网后，若只增加励磁电流，则发电机只发出无功功率。（）5.变压器的效率随负载变化而变化，当可变损耗等于不变损耗时效率最高。（）6.直流电机的换向极绕组总是与电枢绕组串联。（）7.深槽式异步电动机在启动时由于集肤效应，转子电阻增大。（）8.同步电动机的转速随负载转矩的增加而略有下降。（）9.电机温升越高，其使用寿命越短。（）10.三相异步电动机实现反接制动时，需要串入限流电阻以防止电流过大。（）五、简答题（本大题共4小题，每小题10分，共40分）1.简述变压器空载运行时的物理过程，并画出对应的等效电路图（文字描述电路构成）。2.试比较他励直流电动机和三相异步电动机机械特性的主要区别。3.为什么三相同步电动机通常采用异步启动法？简述其启动过程。4.简述变压器并联运行时，若变比不相等或短路阻抗标幺值不相等，会对系统产生什么影响？六、计算分析题（本大题共4小题，共90分）1.（20分）一台单相变压器，额定容量=10

kVA，额定电压/=380/110

V，短路试验数据：=20

V，=(1)励磁阻抗、电阻、电抗（归算到高压侧）；(2)短路阻抗、电阻、电抗；(3)当副边接负载=10+j5Ω时，计算原边电流、副边电压2.（25分）一台他励直流电动机，额定数据为：=7.5

kW，=220

V，=41

A，(1)求电动机的固有机械特性方程；(2)若电枢回路串入电阻=1.5(3)若将电源电压降低至110

V(4)若将磁通减弱至额定磁通的80%3.（25分）一台三相鼠笼式异步电动机，额定功率=45

kW，极对数p=2，额定电压=380

V，额定频率=50

Hz，额定转速=1475r/min，定子铜耗(1)额定转差率；(2)总机械功率；(3)电磁功率和电磁转矩；(4)额定效率；(5)若忽略机械损耗和附加损耗，求最大转矩对应的临界转差率（已知过载能力=2.0）。4.（20分）一台三相凸极同步发电机，星形连接，额定数据为：=8750

kVA，=10.5

kV，cos=(1)计算发电机的额定功率角；(2)计算空载电动势；(3)若保持励磁电流不变，将有功功率输出减半，求此时的功率角和功率因数cos。参考答案及解析一、单项选择题1.A。解析：变压器是利用电磁感应原理，将一种电压等级的交流电能转换为另一种电压等级的交流电能的静止电器。2.B。解析：根据变压器变比k=/=3.B。解析：直流电机电枢旋转时，电枢导体切割磁场产生感应电动势，由于电枢在旋转，导体交替处于N极和S极下，感应电动势方向是交变的，因此电枢绕组内部流过的是交流电，通过换向器和电刷在外部变为直流。4.B。解析：异步电动机作为电动机运行时，转速n在0到之间，转差率s=(−n)/，范围为05.B。解析：空载运行时，变压器主要从电网吸收无功功率来建立磁场，有功功率仅为铁芯损耗，因此功率因数很低，通常在0.1-0.2之间。6.B。解析：他励直流电动机机械特性方程n=T。串入电阻后，转速降Δn增大，对于恒转矩负载，转速7.A。解析：深槽型和双笼型利用集肤效应，使启动时转子电阻增大，从而增大启动转矩，减小启动电流；运行时集肤效应减弱，电阻减小，效率较高。8.D。解析：相序不同绝对禁止并联，否则会产生巨大的环流，损坏电机。电压、频率、相位可以通过调节。9.D。解析：短路阻抗电压%=/×100%10.A。解析：同步转速=6011.A。解析：在直流发电机中，电枢绕组感应的是交流电，通过换向器和电刷的整流作用，在电刷端输出直流电。12.A。解析：Y接启动时相电压为Δ接的1/，线电流为1/313.B。解析：V形曲线是指在保持有功功率恒定的条件下，定子电流I随励磁电流变化的关系曲线。14.C。解析：根据公式≈=4.44f，当电源电压和频率f不变时，主磁通15.C。解析：同步电动机的转速n=16.D。解析：机械抱闸制动属于机械制动，不是利用电磁原理进行的电气制动。17.A。解析：Yy0表示原副边均为星形连接，且原副边线电压同相位（时钟序数为0），即相位差为0°。18.D。解析：=s19.B。解析：同步电动机过励时，功率因数超前，从电网看，电机相当于一个电容，发出感性无功功率（即吸收容性无功）。选项B描述“发出感性无功”是正确的工程术语。20.B。解析：电机绝缘材料的老化主要受热的影响，耐热等级（如A、E、B、F、H级）决定了其最高允许工作温度，直接影响寿命。二、多项选择题1.ABC。解析：理想并联条件是变比相等、组别相同、短路阻抗标幺值相等。容量相等不是必须条件，但容量比不宜过大（一般不超3:1），否则利用率低。2.ABC。解析：直流电动机调速方法：电枢串电阻（降速）、降压（降速）、弱磁（升速）。变频不适用于直流电机。3.AB。解析：气隙旋转磁场由定子三相电流在定子绕组中产生，转子电流产生的是转子磁场，且转子转速不等于同步转速，不直接参与建立同步旋转的气隙主磁场（虽然影响合成磁场）。4.AC。解析：调节原动机输入功率，改变功角δ，从而改变输出的有功功率P。无功功率Q主要由励磁电流决定。5.ABCD。解析：硅钢片叠压是为了减小涡流损耗和磁滞损耗；铁芯是磁路的一部分；涂绝缘漆也是为了减小涡流。6.ABC。解析：定子串电阻、自耦变压器、Y-Δ启动均属于降压启动。变频启动属于调速技术范畴，虽然也可启动，但通常单独分类。7.ABC。解析：电枢反应使气隙磁场畸变（物理中性线偏移），且由于去磁作用（或助磁，取决于电机状态及有无补偿绕组）影响主磁通，换向元件中的感应电势导致换向火花。8.ABC。解析：同步电机只有在同步旋转时才有恒定转矩，启动时定子磁场以同步速旋转，转子静止，平均转矩为零，无法自行启动。9.ABD。解析：最大转矩∝(10.ABD。解析：根据温升曲线τ=三、填空题1.低压；励磁。解析：空载试验电流小，为了安全和仪表量程，一般在低压侧加压。2.Φ。3.机械。4.转子主极轴线；定子等效合成磁极轴线。5.绝缘（冷却）；散热。6.理想空载（或同步）；堵转（或启动）。7.1440。解析：=15008.最大。9.过。10.附加损耗。11.铜耗（负载损耗）。12.2。四、判断题1.√。解析：变压器是四端网络，可变换电压、电流、阻抗及相位。2.×。解析：并励电动机励磁绕组断开，主磁通Φ→0（仅有剩磁），转速3.×。解析：异步电动机作为电动机运行时，转速n略小于同步转速。4.√。解析：并网后，若只增加励磁（过励），功角δ略减，有功基本不变，主要改变无功，发出感性无功。5.√。解析：效率极值点条件为可变损耗（铜耗）等于不变损耗（铁耗+机械损耗）。6.√。解析：换向极绕组必须与电枢绕组串联，以保证其产生的换向电动势与电枢电流成正比，抵消电抗电动势。7.√。解析：启动时转差率大，频率高，集肤效应显著，导条有效截面积减小，电阻增大。8.×。解析：同步电动机具有绝对硬的机械特性，负载增加时，转速保持不变，只是功角增大。9.√。解析：根据“8度定律”，A级绝缘每超过8度，寿命减半。10.√。解析：反接制动时，转差率s>五、简答题1.答：变压器原边接交流电源，原边绕组中流过空载电流。产生空载磁动势=，该磁动势建立交变磁场。大部分磁通沿铁芯闭合，同时交链原、副边绕组，称为主磁通Φ；少部分磁通仅交链原边绕组，沿空气或非磁性介质闭合，称为原边漏磁通。主磁通Φ在原边绕组感应电动势，在副边绕组感应电动势。漏磁通在原边感应漏电动势。等效电路构成：由原边漏阻抗=+j串联，后接励磁阻抗2.答：(1)特性形状：他励直流电动机的机械特性(n−T)为一条略微下倾的直线，属于硬特性；三相异步电动机的机械特性为一条非线性曲线，在(2)调速性能：直流电动机调速平滑性好，范围宽，动态性能好；异步电动机调速相对复杂（早期），虽然变频调速性能优异，但固有特性不如直流易控。(3)启动特性：直流电动机启动转矩大且可控；异步电动机启动电流大但启动转矩相对较小。(4)转速特性：直流电动机转速随负载增加而线性下降；异步电动机转速随负载增加而略有下降（转差率增大）。3.答：同步电动机只有在同步转速下才能产生恒定的电磁转矩。启动时，定子旋转磁场以同步速旋转，转子静止，受惯性作用无法立即加速到同步速，平均转矩为零，因此无法自行启动。启动过程：(1)在同步电动机转子极靴上装有启动绕组（类似鼠笼绕组）。(2)启动时，将励磁绕组通过电阻短接（防止感应高压击穿绝缘），定子接通三相电源。(3)利用启动绕组产生的异步转矩，使转子作为异步电动机启动并加速。(4)当转速上升到接近同步转速（约95%）时，将直流励磁电流通入励磁绕组。(5)利用定子旋转磁场与转子恒定磁场之间的“牵入同步”转矩，将转子拉入同步运行。4.答：(1)变比不相等：将在变压器绕组间产生环流。这是因为二次侧电压不同，导致电压差作用于回路阻抗产生环流。该环流增加了变压器的损耗和发热，限制了变压器的输出容量。(2)短路阻抗标幺值不相等：将导致负载分配不合理。根据并联运行负载分配公式，各变压器承担的负载电流与短路阻抗标幺值成反比。阻抗小的变压器将承担过载，阻抗大的变压器将欠载，使得系统总容量得不到充分利用，且易导致过载变压器过热。六、计算分析题1.解：变比k=额定电流=/(1)励磁参数（归算到高压侧）：空载试验在低压侧，先计算低压侧参数：===归算到高压侧：===(2)短路参数（高压侧测量）：===通常假设==/2(3)负载运行计算：负载阻抗归算到高压侧：==总阻抗：=+模||原边电流：=/副边电流归算值：=（忽略励磁电流，因负载阻抗相对励磁阻抗较小）。副边电压归算值：=|实际副边电压：=/效率计算：输出功率==损耗：铜耗==铁耗==总损耗ΣP效率η=2.解：(1)固有机械特性方程：=(=9.55=/方程：n=(2)串电阻调速：负载转矩