电机与变压器期末试题及答案解析(2026版)

电机与变压器期末试题及答案解析(2026版)一、单项选择题（本大题共15小题，每小题2分，共30分）1.一台变压器原边电压为220V，副边电压为20V，如果原边绕组匝数为220匝，则副边绕组匝数为（）。A.20匝B.200匝C.2420匝D.22匝2.直流电机中，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3.三相异步电动机运行时，若转差率为0.05，则此时转子电流的频率与定子电流频率的关系是（）。A.相等B.转子频率是定子频率的0.05倍C.转子频率是定子频率的20倍D.无法确定4.变压器空载试验通常在（）侧进行。A.高压B.低压C.高压或低压均可D.中压5.在直流电动机中，电磁转矩的方向与电枢旋转方向的关系是（）。A.相同B.相反C.垂直D.无关6.一台三相变压器的连接组别为Y,yn0，这意味着原、副边线电压之间的相位差为（）。A.0°B.30°C.180°D.60°7.深槽式双鼠笼异步电动机利用（）原理来改善起动性能。A.集肤效应B.趋肤效应C.电磁感应D.磁滞效应8.同步发电机并网运行时，若只增加原动机的输入功率，而保持励磁电流不变，则发电机将（）。A.输出有功功率增加，功率角增大B.输出无功功率增加，功率角增大C.输出有功功率增加，功率角减小D.端电压升高9.直流发电机换向极的作用是（）。A.削弱主磁场B.产生换向电动势以改善换向C.补偿电枢反应去磁作用D.增加气隙磁通10.三相异步电动机的电磁转矩与（）成正比。A.转差率B.转差率的平方C.电压的平方D.电压11.变压器负载运行时，副边电压随负载电流增加而下降的主要原因是（）。A.原边漏阻抗压降B.副边漏阻抗压降C.铁芯损耗增加D.励磁电流增加12.他励直流电动机进行弱磁调速时，转速通常（）。A.上升B.下降C.不变D.先升后降13.同步电动机在欠励状态下运行时，其功率因数是（）。A.滞后B.超前C.1D.014.变压器短路阻抗越大，其（）。A.电压变化率越大，短路电流越大B.电压变化率越小，短路电流越小C.电压变化率越大，短路电流越小D.电压变化率越小，短路电流越大15.异步电动机采用Y-Δ降压起动时，起动转矩降为直接起动转矩的（）。A.1/3B.1/√3C.1/2D.1/√2二、多项选择题（本大题共5小题，每小题3分，共15分。多选、少选、错选均不得分）1.下列关于变压器损耗的叙述，正确的有（）。A.铁损耗与负载大小无关B.铜损耗与负载电流的平方成正比C.空载损耗主要是铜损耗D.短路损耗主要是铜损耗E.降低铁损耗可以通过提高磁通密度实现2.直流电动机的调速方法包括（）。A.改变电枢回路串联电阻B.改变电枢端电压C.改变励磁磁通D.改变电源频率E.改变极对数3.三相异步电动机运行时，气隙磁场由（）共同产生。A.定子磁动势B.转子磁动势C.永磁体磁动势D.换向极磁动势E.补偿绕组磁动势4.同步发电机与无穷大电网并联运行时，调节励磁电流可以改变（）。A.发电机的端电压B.发电机的输出有功功率C.发电机的输出无功功率D.发电机的功率因数E.发电机的转速5.下列关于电机绝缘等级的描述，属于常见的耐热等级有（）。A.A级（105℃）B.E级（120℃）C.B级（130℃）D.F级（155℃）E.H级（180℃）三、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.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为________，或者是被电刷短路的元件中的感应电动势________。2.一台4极、50Hz的三相异步电动机，其同步转速为________r/min；若额定转差率为0.04，则额定转速为________r/min。3.变压器的额定容量是指________侧的额定电压与额定电流的乘积，对于三相变压器，还应乘以________。4.异步电动机的等效电路中，附加电阻代表了________。5.同步电机的电枢反应性质取决于________和________的空间相对位置。6.直流电机中，电枢反应使气隙磁场发生畸变，物理中性线偏移几何中性线，对于电动机，物理中性线逆着电枢旋转方向偏移；对于发电机，物理中性线________电枢旋转方向偏移。7.若要使并励直流电动机反转，常采用的方法是改变________的接线极性。8.自耦变压器的特点是原、副边绕组之间不仅有________耦合，还有________联系。9.深槽和双笼型异步电动机起动时，由于集肤效应，转子有效电阻________，从而产生较大的起动转矩。10.测速发电机是一种将________信号转换为________信号的机电元件。四、简答题（本大题共4小题，每小题8分，共32分）1.简述三相变压器并联运行的理想条件，并说明如果不满足这些条件会产生什么后果？2.为什么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，功率因数会升高？3.试比较他励直流电动机和三相异步电动机在机械特性（转速与转矩关系）上的主要区别。4.什么是同步电机的“V”形曲线？欠励和过励时同步电机的无功功率性质有何不同？五、计算分析题（本大题共4小题，共53分）1.（本题12分）一台单相变压器，额定容量=10kVA，额定电压/=3800/220V。在低压侧做空载试验测得：=220V，=(1)求励磁参数、（归算到高压侧）；(2)求短路参数、（归算到高压侧）；(3)计算变压器额定负载且负载功率因数cos=0.8（滞后）时的电压变化率2.（本题13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.（本题14分）一台三相异步电动机，额定功率=28kW，额定电压=380V，额定频率=50Hz，额定转速=950r/min，额定功率因数cos=(1)求电动机的极对数p、额定转差率；(2)求额定运行时的转子铜耗和总机械功率；(3)求额定效率。4.（本题14分）一台三相凸极同步发电机，星形连接，额定数据为：=8750kVA，=10.5kV，cos=0.8（滞后），(1)计算额定电流；(2)利用凸极机电磁功率公式=sinδ+(3)简要说明该电机能否保持静态稳定运行。六、答案及解析一、单项选择题1.A解析：根据变压器电压变比公式k=/=2.B解析：直流电机电枢绕组虽然通过外部电源（或输出到外部）的是直流电，但在电机内部旋转时，由于换向器和电刷的作用，线圈内部感应的电动势和流过的电流实际上是交变的。3.B解析：转子电流频率=s。当s=0.054.B解析：为了安全和测量方便，空载试验通常在低压侧进行，将高压侧开路。因为低压侧电压较低，便于施加额定电压进行测量。5.A解析：在电动机中，电磁转矩是驱动转矩，方向与电枢旋转方向相同；在发电机中，电磁转矩是制动转矩，方向与旋转方向相反。6.A解析：Y,yn0连接组别表示原、副边线电压同相位，相位差为0°。7.A解析：深槽式和双鼠笼异步电动机利用转子导条的集肤效应，使起动时转子电阻增大，从而提高起动转矩，改善起动性能。8.AA：增加输入功率，即增加机械转矩，为了平衡转矩，电磁转矩必须增加，对于并网发电机，和U不变，电磁转矩增加意味着功角δ增大。B：无功功率主要由励磁电流决定。C：功角增大。D：并网运行时，端电压由电网决定，基本不变。9.B解析：换向极产生一个换向电动势，用以抵消换向元件中的电抗电动势，从而改善换向，减小火花。10.C解析：异步电动机的电磁转矩T∝11.B解析：变压器副边电压下降的主要原因是负载电流在副边漏阻抗上产生的压降，同时也受原边漏阻抗压降通过耦合传递过来的影响，但直接原因主要是副边漏阻抗压降。12.A解析：根据转速公式n=，减弱磁通Φ会使转速n13.A解析：同步电动机欠励时，励磁电流较小，由于电枢反应的去磁作用，电机从电网吸收滞后的无功功率（表现为感性负载），功率因数滞后。14.C解析：短路阻抗越大，负载时的内部压降越大，电压变化率越大；发生短路时，短路电流=U/15.A解析：Y接起动时相电压为线电压的1/，转矩与电压平方成正比，故起动转矩降为直接起动（Δ接）时的(二、多项选择题1.ABD解析：A正确，铁损耗即磁滞涡流损耗，主要取决于电压和频率；B正确，铜损耗=R2.ABC解析：直流电机调速方法主要有：改变电枢回路串电阻（降速）、改变电枢端电压（降速）、改变励磁磁通（弱磁升速）。变频和变极主要用于交流电机。3.AB解析：异步电机气隙磁场由定子磁动势和转子磁动势共同合成产生。4.CD解析：并网运行时，调节励磁电流主要改变无功功率和功率因数。有功功率由原动机输入决定，端电压由电网决定，转速由电网频率决定。5.ABCDE解析：这五项均为电机常见的绝缘耐热等级。三、填空题1.最大；最小解析：为了获得最大输出电压并避免换向火花。2.1500；1440解析：=60f/3.副边（或输出）；解析：对于三相变压器，=。4.总机械功率（或输出功率对应的机械功率）解析：在等效电路中，该电阻上消耗的电功率等于转子输出的总机械功率。5.电枢磁动势；励磁磁动势（主磁场）解析：电枢反应性质取决于这两个磁场的相对位置（即负载性质和内功率因数角）。6.顺着解析：发电机物理中性线顺着电枢旋转方向偏移。7.励磁绕组（或电枢绕组）解析：他励或并励电动机通常单独改变励磁绕组极性或电枢绕组极性来反转，不能同时改。8.磁；电解析：自耦变压器原副边共用一部分绕组，既有磁耦合又有直接电连接。9.增大解析：集肤效应使电流集中在导条表面，有效截面积减小，电阻增大。10.转速（或机械速度）；电压解析：测速发电机将转速转换为电压信号。四、简答题1.答：三相变压器并联运行的理想条件包括：(1)变比相等，即原、副边额定电压相同；(2)连接组别相同，即原、副边线电压相位差相同；(3)短路阻抗（短路电压）标幺值相等，且阻抗角相同。后果：(1)若变比不相等，会在并联绕组间产生环流，增加损耗，甚至烧毁变压器；(2)若连接组别不同，副边线电压相位差不为0，将产生巨大的电压差，导致数倍于额定电流的环流，严重损坏变压器，因此绝对不能并联；(3)若短路阻抗标幺值不相等，则负载分配不合理，阻抗小的变压器将过载，而阻抗大的变压器将欠载，变压器容量利用率降低。2.答：(1)功率因数滞后的原因：异步电动机需要从电网吸收感性无功电流来建立磁场，因此定子电流总是滞后于电网电压，功率因数总是滞后的。(2)空载时功率因数低的原因：空载时，电动机主要建立气隙磁场，需要的励磁电流较大（无功分量大），而定子电流很小（有功分量仅用于克服空载损耗），故功率因数很低（通常在0.2以下）。(3)负载增加功率因数升高的原因：随着负载增加，转子电流增加，为了磁势平衡，定子电流的有功分量随之增大，而无功的励磁分量基本不变，因此有功分量在总电流中占比增大，功率因数逐渐升高。一般在额定负载附近达到最大值。3.答：(1)特性硬度：他励直流电动机的机械特性是一条稍微下倾的直线，特性很硬（转速随转矩变化较小）；三相异步电动机的机械特性是一条非线性曲线，在临界转差率之前较硬，过了临界点后迅速下降。(2)起动转矩：他励直流电动机起动转矩较大且与电流成正比；异步电动机起动转矩较小，但可通过转子串电阻提高。(3)调速性能：直流电动机调速平滑、范围宽、控制简单；异步电动机调速相对复杂（需变频或变极），但在变频技术下已大幅改善。(4)稳定性：直流电动机在负载范围内稳定运行；异步电动机仅在不稳定区（s>）不能稳定运行，在稳定区（04.答：(1)V形曲线：指同步电机在电网电压U和频率f恒定，且输出有功功率P保持不变的条件下，定子电流I随励磁电流变化的关系曲线I=f(2)无功功率性质：欠励：励磁电流小于正常励磁电流，同步电机处于欠励状态。此时电机磁路不饱和，电枢反应表现为去磁作用，电机从电网吸收滞后的无功功率，相当于感性负载。过励：励磁电流大于正常励磁电流，同步电机处于过励状态。此时电机发出滞后无功功率（即吸收超前无功功率），相当于容性负载，常用于改善电网功率因数。五、计算分析题1.解：(1)计算励磁参数（归算到高压侧）：变比k低压侧励磁阻抗：===归算到高压侧：===(2)计算短路参数（归算到高压侧）：===(3)计算电压变化率：额定负载电流=归算到高压侧的额定电流=负载系数βcos=0.8电压变化率公式（近似公式）：Δ或者使用阻抗标幺值计算，这里直接用有名值：Δ==答：励磁参数≈4768Ω,≈257952.解：(1)计算额定输入电流、电枢电流和电磁转矩：额定输入功率=额定输入电流=额定励磁电流=额定电枢电流=电枢电动势=电磁功率=额定电磁转矩=(2)计算串电阻后的转速：保持负载转矩不变，即电磁转矩不变。对于并励电动机，Φ不变，故=Φ，所以保持不变。新的电枢电动势=根据n===答：≈53.48A，≈51.48A，3.解：(1)极对数和额定转差率：由于额定转速=950r/min，接近同步转速1000r/min故同步转速=1000r/min，极对数额定转差率==(2)转子铜耗和总机械功率：首先求电磁功率。输入功率=或者更准确的关系：=总机械功率=或者验证：=+修正功率流计算：输出功率=总机械功率=电磁功率=转子铜耗=或者==(3)额定效率：输入功率=额定效率=答