电机与变压器试题及答案

电机与变压器试题及答案一、单项选择题（本大题共15小题，每小题2分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）1.一台三相变压器的联结组别为Y,yn0，其中“yn”表示低压绕组为星形连接且（）。A.有中性点引出B.无中性点引出C.经电抗器接地D.经电阻接地2.在直流电机中，电枢绕组中的感应电动势是（）。A.直流电动势B.正弦交流电动势C.脉动直流电动势D.非正弦交流电动势3.变压器空载运行时，从电源吸收的功率主要消耗在（）。A.一次绕组铜耗B.二次绕组铜耗C.铁芯损耗D.附加损耗4.三相异步电动机定子通入三相交流电后，在气隙中产生（）。A.旋转磁场B.脉振磁场C.恒定磁场D.行波磁场5.深槽型和双笼型异步电动机是为了利用（）效应来改善起动性能的。A.趋肤B.电磁感应C.磁滞D.涡流6.一台并励直流发电机，正转时能正常发电，若保持励磁电流方向不变而改为反转，则该电机将（）。A.正常发电B.不能发电C.发出反向电压D.烧毁7.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8.变压器短路阻抗越大，其（）。A.电压变化率越大，短路电流越小B.电压变化率越小，短路电流越小C.电压变化率越大，短路电流越大D.电压变化率越小，短路电流越大9.异步电动机的电磁转矩与转差率的关系曲线中，最大转矩对应的转差率称为（）。A.额定转差率B.临界转差率C.理想空载转差率D.堵转转差率10.在直流电机中，换向极的作用是改善换向，换向极绕组应与（）。A.电枢绕组串联B.电枢绕组并联C.励磁绕组串联D.励磁绕组并联11.三相变压器并联运行时，若变比不相等，则会在变压器之间产生（）。A.环流B.过电压C.欠电压D.谐波12.同步电动机在欠励状态下运行时，将从电网吸收（）。A.感性无功功率B.容性无功功率C.纯有功功率D.有功和容性无功功率13.异步电动机采用变频调速时，若保持恒转矩调速，则应遵循（）。A.E1/f1=常数B.U1/f1=常数C.U1=常数D.f1=常数14.变压器油在变压器中主要起（）作用。A.绝缘和冷却B.仅绝缘C.仅冷却D.润滑15.一台4极三相异步电动机，接在50Hz的电源上，若转差率为0.04，则转子转速为（）r/min。A.1500B.1440C.30D.28.8二、多项选择题（本大题共5小题，每小题3分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有两项或两项以上是符合题目要求的）1.下列关于变压器励磁电抗的描述，正确的有（）。A.与磁路饱和程度有关B.是一个常数C.磁路越饱和，越小D.表征了铁芯的导磁性能2.直流电动机的调速方法包括（）。A.改变电枢回路电阻B.改变电枢端电压C.改变励磁磁通D.改变电源频率3.三相异步电动机运行时，转子转速n总是（）。A.大于同步转速B.小于同步转速C.等于同步转速D.04.同步发电机投入电网并联运行时，若不满足电压相等条件，则（）。A.产生无功功率环流B.产生有功功率冲击C.导致发电机过热或振荡D.无法建立同步5.下列哪些因素会导致异步电动机最大转矩减小？（）A.电源电压降低B.电源频率升高C.定子绕组电阻增加D.转子绕组电阻增加三、填空题（本大题共15小题，每小题2分，共30分）1.变压器运行时，其效率最高的条件是__________损耗等于__________损耗。2.直流电机电刷放置的原则是：电刷应放置在__________上，以保证被电刷短路的元件感应电动势最小。3.三相异步电动机的电磁功率、机械功率和转子铜耗之间的关系为：=__________+__________。4.同步发电机的功角特性中，功角δ既是__________和__________之间的时间相位差，也是转子磁场轴线与合成磁场轴线之间的空间夹角。5.变压器联结组别Y,d11表示高压侧为星形连接，低压侧为三角形连接，低压侧线电压__________高压侧线电压30度。6.异步电动机降压起动常用的方法有__________起动、__________起动和自耦变压器降压起动。7.并励直流电动机若励磁绕组断开，则电枢电流将__________，转速将__________，可能导致“飞车”事故。8.同步调相机实际上就是一台__________运行的同步电动机，它专门向电网输送或吸收__________功率。9.变压器的短路试验通常在__________侧进行，目的是测定__________和短路阻抗。10.一台6极、50Hz的三相异步电动机，其同步转速为__________r/min。11.在直流发电机中，电磁转矩的方向与电枢旋转方向__________，因此它是__________转矩。12.异步电动机从空载到满载，转差率__________，功率因数__________。13.双绕组变压器中，额定容量等于__________侧额定容量与__________侧额定容量之和的一半（对于单相变压器而言，通常指高压侧容量）。14.同步发电机调节__________可以改变输出的有功功率，调节__________可以改变输出的无功功率。15.漏磁通在电机和变压器中起作用较小，但其路径主要由__________组成，因此对应的漏电抗可视为__________。四、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分）1.简述变压器空载试验和短路试验的目的，以及试验数据的测定方法。2.为什么直流电动机起动时必须串入起动电阻或采用降压起动？3.试比较三相异步电动机与同步电动机在转子结构、转速特性及功率因数方面的主要区别。4.简述三相变压器并联运行的理想条件。如果不满足变比相等条件会产生什么后果？5.什么是异步电动机的“最大转矩”和“起动转矩”？它们对电机运行有何意义？转子电阻对这两个参数有何影响？五、计算与分析题（本大题共4小题，共75分）1.（本题20分）一台单相变压器，额定容量=10

kVA，额定电压/=380/220

V。在低压侧做空载试验测得数据为：=220

V，=2.6

A(1)计算归算到高压侧的励磁参数、、和短路参数、、（忽略温度换算）。(2)计算当变压器在额定负载、负载功率因数cos=0.8（滞后）时的电压变化率ΔU2.（本题18分）一台并励直流电动机，额定数据如下：=7.5

kW，=220

V，=41.1

A，(1)计算额定运行时的电枢电流和感应电动势。(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，将励磁磁通减弱至额定值的80%，求稳定后的转速。3.（本题18分）一台三相异步电动机，额定功率=4

kW，额定电压=380

V，额定转速(1)该电动机的额定转差率和临界转差率。(2)该电动机的电磁转矩实用公式T=(3)若负载电阻增加，导致转速下降到n=1300r/min4.（本题19分）一台凸极同步发电机，三相星形连接，额定数据为：=8750

kVA，=10.5

kV，cos=(1)计算额定运行时的电枢电流和功率角δ。(2)计算此时的空载电动势。(3)若保持有功功率不变，将励磁电流减小（使减小），发电机的功率因数会如何变化？简要说明。参考答案与解析一、单项选择题1.A解析：在变压器联结组别表示法中，小写字母表示低压侧，yn表示星形连接且有中性点引出（n代表neutral）。2.B解析：直流电机电枢绕组在旋转切割磁场时，导体内部感应的是交流电动势，通过换向器和电刷的配合作用，才在电刷两端输出直流电动势。3.C解析：空载运行时，二次侧开路，无电流，因此二次侧铜耗为0；一次侧电流很小（励磁电流），一次侧铜耗可忽略不计。主要损耗为铁芯中的磁滞和涡流损耗，即铁耗。4.A解析：三相对称绕组通入三相对称交流电流，会在气隙中产生幅值不变、以同步转速旋转的旋转磁场。5.A解析：深槽型和双笼型转子利用起动时转子频率较高（=s6.B解析：并励直流发电机自励建压条件之一是电枢旋转方向必须正确，以使剩磁产生的电压方向与励磁电流方向一致，形成正反馈。若反转，电压极性改变，无法满足自励条件，故不能正常发电。7.D解析：虽然电压、频率、相位、相序都需要满足，但相序错误是绝对不允许的，会导致巨大的冲击电流和损坏电机，这是最关键且不可逆的条件。8.A解析：短路阻抗越大，负载电流引起的内部压降越大，电压变化率越大；发生短路时，短路电流=U/9.B解析：转矩-转差率曲线上转矩最大值对应的转差率称为临界转差率，它是稳定运行区和不稳定运行区的分界点。10.A解析：换向极绕组产生的磁势应抵消电枢反应磁势并产生换向电动势，其电流必须随电枢电流变化，故应与电枢绕组串联。11.A解析：若变比不相等，二次侧电压不等，并联后会在变压器绕组之间产生闭合回路的环流。12.A解析：同步电动机采用“欠励”运行时，励磁电流小于正常励磁，电动势较小，电机处于欠励状态，此时需从电网吸收感性无功功率（相当于感性负载）。13.B解析：恒转矩调速要求气隙磁通保持恒定。在忽略定子漏阻抗压降时，≈=4.44，故需保持14.A解析：变压器油既是绝缘介质，也是冷却介质，通过对流和辐射将热量散发出去。15.B解析：同步转速=60f/二、多项选择题1.A,C,D解析：励磁电抗对应于主磁通，由于铁芯存在磁饱和现象，磁阻随饱和程度增加而增加，导致减小，故不是常数。它表征了铁芯的导磁性能。2.A,B,C解析：直流电动机调速公式n=(U)/(Φ3.B,D解析：异步电动机作为电动机运行时，转速n必须小于同步转速，且大于0，即0<n4.A,C解析：电压不相等主要产生无功性质的环流，导致变压器绕组过热或损耗增加，严重时可能损坏设备。5.A,B解析：最大转矩∝，故电压降低导致最大转矩减小。最大转矩近似与频率平方成反比，频率升高导致最大转矩减小。定子电阻增加会略微减小最大转矩，但影响不如电压显著；转子电阻增加不影响最大转矩，只影响临界转差率。注：通常最显著的是电压和频率。严格来说，根据公式≈，仅与电压和电抗（频率）有关。但在实际应用中，选项A、B是主要因素。若必须选两个，选A、B。三、填空题1.可变（或负载）；不变（或铁）解析：效率最高条件是=，即铁耗等于铜耗。2.主极中心线（几何中性线）解析：对于端部对称的绕组，电刷应安放在主极中心线下，此时被换向的元件处于几何中性线，感应电动势最小，换向最好。3.；解析：电磁功率转化为机械功率和转子铜耗。4.空载电动势；端电压U˙解析：功角δ是时间相量与−U˙的夹角，也是空间矢量与的夹角。5.超前（或滞后）解析：Y,d11表示低压侧线电压超前高压侧线电压30度（11点位置）。6.星形-三角形（Y-Δ）；延边三角形解析：常见的降压起动方式。7.急剧增大；急剧上升解析：并励电动机励磁断开，主磁通仅剩剩磁（很小），转速公式n∝8.空载（或带轻负载）；无功解析：同步调相机轴上不带机械负载，专门调节无功。9.高压；短路参数解析：高压侧电流小，便于测量和施加电压。10.1000解析：=6011.相反；制动解析：发电机中，电磁转矩阻碍转子旋转，是制动性质。12.增大；增大解析：随负载增加，转差率增加以产生更大电磁转矩；功率因数通常随负载增加而提高，接近额定负载时最高。13.高压；低压解析：变压器额定容量通常指高压侧容量（也是输入容量），对于双绕组，==14.原动机输入功率（或调速器）；励磁电流解析：有功靠原动机调节，无功靠励磁调节。15.空气（或非导磁材料）；常数解析：漏磁通路径主要为空气，磁阻线性，故漏电抗基本为常数。四、简答题1.答：(1)空载试验：目的：测定变压器的励磁阻抗=+j、铁耗e和变比方法：在低压侧施加额定电压，高压侧开路。测量输入电压、电流和功率。计算≈/，≈/，=。(2)短路试验：目的：测定变压器的短路阻抗=+j、铜耗方法：在高压侧施加电压，将低压侧短路。调节电压使电流达到额定值，测量输入电压、电流和功率。计算=/，=/，=。2.答：直流电动机起动瞬间，转速n=0，反电动势=Φn=(1)换向困难，产生强烈火花，甚至烧坏换向器；(2)产生过大的电磁转矩，损坏电机转轴及传动机构；(3)造成电网电压波动。因此，必须串入起动电阻限制电流，或采用降压起动降低起动电压。3.答：(1)转子结构：异步电动机转子分为笼型和绕线型，无独立励磁绕组；同步电动机转子装有直流励磁绕组（凸极或隐极）。(2)转速特性：异步电动机转速n随负载变化而变化，且永远小于同步转速；同步电动机转速严格等于同步转速n=60(3)功率因数：异步电动机功率因数滞后，且随负载变化较大（轻载时低）；同步电动机功率因数可通过调节励磁电流改变，可滞后、也可超前，可改善电网功率因数。4.答：理想条件：(1)变比相等，即一、二次侧额定电压相同；(2)联结组别相同，即一、二次侧电压相位相同；(3)短路阻抗（短路电压）标幺值相等，且阻抗角相同。后果：若变比不相等，由于二次侧电压不等，并联后会在两台变压器绕组之间产生环流。该环流仅由变比差和短路阻抗决定，不随负载变化，它占据了变压器容量，可能导致变压器过热，甚至烧毁绕组。5.答：最大转矩：异步电动机能产生的电磁转矩极限值。当负载转矩超过此值，电机将带不动负载而停转（堵转）。起动转矩：电动机接通电源瞬间（n=0意义：决定了电机的过载能力；决定了电机的起动能力。影响：增大转子回路电阻，会增大临界转差率。在一定范围内，增大会增大起动转矩（当<1时）；但的变化不影响最大转矩的大小（仅改变其对应的转速）。五、计算与分析题1.解：(1)计算参数变比k从空载试验（低压侧）计算励磁参数：===归算到高压侧：===从短路试验（高压侧）计算短路参数：===(2)