《电机与变压器》期末试题及答案

《电机与变压器》期末试题及答案一、单项选择题（本大题共20小题，每小题2分，共40分）1.一台三相变压器的额定数据为：=100kVA，A.9.16AB.15.9AC.25AD.144.3A2.变压器空载运行时，其功率因数cosφA.接近于1B.很低，通常小于0.2C.约为0.5D.等于03.变压器负载运行时，副边电压随负载电流变化的特性曲线称为（）。A.外特性B.空载特性C.负载特性D.调节特性4.若并网运行的同步发电机处于“过励”状态，则它将向电网输送（）。A.滞后的无功功率B.超前的无功功率C.有功功率D.纯有功功率5.一台三相异步电动机，其极对数p=2，电源频率f=A.1500r/minB.3000r/minC.1000r/minD.750r/min6.三相异步电动机的电磁转矩与（）成正比。A.转差率sB.转差率s的平方C.气隙磁通与转子电流有功分量的乘积D.定子电压的平方7.深槽型和双笼型异步电动机是为了利用（）效应来改善启动性能的。A.趋肤B.电磁感应C.磁滞D.涡流8.直流发电机中，换向器的主要作用是（）。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.降低电刷磨损9.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，电动机的转速将（）。A.升高B.降低C.不变D.先升高后降低10.一台变压器的变比k=A.1B.10C.100D.视阻抗而定11.三相变压器的连接组别为Dyn11，其中“11”表示原、副边线电压的相位差为（）。A.B.C.D.12.异步电动机运行时，如果电源电压下降，则电动机的最大电磁转矩将（）。A.成正比下降B.成平方反比下降C.成平方比例下降D.基本不变13.同步电动机接在电网上运行，若调节励磁电流使cosφA.过励B.欠励C.正常励磁D.过励或欠励均有可能14.直流电动机的电枢反应导致（）。A.气隙磁场畸变B.电枢电动势增大C.电磁转矩减小D.换向改善15.下列哪种调速方式属于恒转矩调速？（）A.他励直流电动机改变电枢电压调速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.绕线式异步电动机转子串电阻调速16.变压器做空载试验时，为了安全和方便，通常将（）。A.高压侧开路，低压侧加额定电压B.低压侧开路，高压侧加额定电压C.高压侧短路，低压侧加电压D.低压侧短路，高压侧加电压17.绕线式三相异步电动机转子串电阻调速属于（）。A.恒转矩调速B.恒功率调速C.通风机负载调速D.效率最高的调速18.同步电机的“V”形曲线是指（）之间的关系曲线。A.转速与转矩B.定子电流I与励磁电流C.电压与电流D.功率因数与励磁电流19.一台4极、50Hz的三相异步电动机额定转差率=0.04A.1500r/minB.1440r/minC.2880r/minD.960r/min20.在直流电动机中，=Φn和T=Φ，若负载转矩不变，电枢端电压下降，则电枢电流A.减小，n减小B.不变，n减小C.增大，n减小D.增大，n增大二、多项选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30分。多选、少选、错选均不得分）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.短路阻抗角相等E.容量相等2.下列关于三相异步电动机启动特性的描述，正确的有（）。A.启动电流大，通常为额定电流的4-7倍B.启动转矩大C.启动时功率因数低D.频繁启动需要考虑绕组发热E.启动转矩与电压平方成正比3.直流电动机的调速方法有（）。A.改变电枢回路串接电阻B.改变电枢端电压C.改变励磁电流（弱磁）D.改变电源频率E.改变极对数4.同步发电机并网的条件是（）。A.发电机电压与电网电压幅值相等B.发电机频率与电网频率相等C.发电机电压相位与电网电压相位一致D.发电机相序与电网相序相同E.发电机阻抗与电网阻抗匹配5.变压器损耗包括（）。A.铁耗（不变损耗）B.铜耗（可变损耗）C.机械损耗D.附加损耗E.励磁损耗6.异步电动机转子电阻增大时，对电机性能的影响有（）。A.最大转矩数值减小B.最大转矩数值不变C.临界转差率增大D.启动转矩可能增大E.启动电流减小7.造成直流电动机换向不良的原因可能有（）。A.电枢反应B.机械振动C.电刷位置不对D.负载电流过大E.换向极磁场强弱不合适8.同步电动机与异步电动机相比，其优点在于（）。A.转速恒定，与负载大小无关B.功率因数可调C.效率通常较高D.运行稳定性好E.启动转矩大9.下列属于变压器冷却方式的有（）。A.油浸自冷B.油浸风冷C.强迫油循环风冷D.水内冷E.氢冷10.电机绕组绝缘等级通常分为（）。A.A级B.E级C.B级D.F级E.H级三、填空题（本大题共20空，每空1分，共20分）1.变压器空载损耗主要由________损耗组成，近似等于铁耗；而短路损耗主要由________损耗组成，近似等于铜耗。2.一台三相变压器的额定容量为，额定电压为，额定电流为，则它们之间的关系式为=________××（对于三相）。3.直流电动机的电磁功率与电磁转矩T和角速度Ω的关系是=________。4.三相异步电动机定子绕组通入三相对称交流电流后，在气隙中产生________磁场，其转速=________5.异步电动机转差率s的计算公式为s=________；当电机处于发电机运行状态时，6.同步电机的电枢反应性质取决于________和________的空间相对位置。7.他励直流电动机的机械特性方程为n=T，其中称为________转速，表示机械特性的________。8.变压器短路阻抗越小，其电压调整率________，短路电流________。9.深槽异步电动机启动时，由于趋肤效应，转子有效电阻________，从而产生较大的启动转矩。10.同步电动机若不能________，则无法产生同步电磁转矩，通常采用异步启动法。11.电机铭牌上的温升是指电机允许的________与环境温度之差。12.一台4极、50Hz的异步电动机，额定转速为1455r/min，则其额定转差率为________，转子电流频率为________Hz。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.变压器不仅能改变电压，还能改变频率、相位和功率因数。（）2.直流并励发电机建立电压的条件之一是励磁绕组并联到电枢两端的极性要正确，即剩磁方向与励磁电流产生的磁场方向一致。（）3.异步电动机的功率因数总是滞后的。（）4.同步电动机在欠励状态下运行，容易从电网吸收感性无功功率，相当于电网的一个感性负载。（）5.变压器负载运行时，原边电流包含两个分量：一个是励磁分量，一个是负载分量。（）6.直流电动机电枢串电阻调速，由于机械特性变软，所以在静差率要求较高的场合不宜单独使用。（）7.三相异步电动机转子电路的频率与定子频率相等。（）8.变压器的变比k=9.同步发电机突然短路时，短路电流的冲击峰值很大，是因为电枢反应磁通突然改变路径，致使电抗减小。（）10.绕线式异步电动机转子串入电抗器启动，可以改善功率因数，但会减小启动转矩。（）五、简答题（本大题共6小题，每小题5分，共30分）1.简述变压器空载试验和短路试验的目的，以及分别在哪一侧进行试验比较合适，为什么？2.试分析三相异步电动机当电源电压降低时，对电动机的启动电流、启动转矩、最大转矩及过载能力有何影响？3.什么是直流电机的电枢反应？它对电机运行有何影响？4.同步电动机为什么没有启动转矩？通常采用什么方法启动？5.简述他励直流电动机的三种调速方法（改变电枢电压、改变电枢电阻、改变磁通）的主要特点（如调速范围、平滑性、经济性等）。6.为什么变压器并联运行时要求短路阻抗标幺值相等？若不相等会有什么后果？六、计算与分析题（本大题共5小题，共50分）1.（10分）一台单相变压器，额定容量=10kVA，额定电压/=380/220V，短路试验在高压侧进行测得：=40V，=26.3A(1)励磁阻抗（折算到高压侧）和短路阻抗；(2)阻抗电压%；(3)当变压器带额定负载，负载功率因数cos=0.8（滞后）时的电压调整率2.（10分）一台三相异步电动机，额定功率=28kW，额定电压=380V，额定转速=950r/min，额定功率因数(1)电机的极对数p和同步转速；(2)额定运行时的转差率；(3)额定运行时的电磁转矩（忽略机械损耗和附加损耗）；(4)电机产生的最大电磁转矩。3.（10分）一台他励直流电动机，额定数据为：=7.5kW，=220V，=41A，=1500(1)电动机的理想空载转速；(2)额定运行时的反电动势；(3)的值；(4)需要在电枢回路中串入的电阻。4.（10分）某工厂有一台三相异步电动机，其定子绕组为三角形连接，由于启动电流过大，现采用Y-Δ降压启动。已知电动机在额定电压下直接启动时，启动电流=6，启动转矩=(1)采用Y-Δ启动时的启动电流（倍数）；(2)采用Y-Δ启动时的启动转矩（倍数）；(3)若负载转矩=0.5，判断该电机能否采用Y-Δ5.（10分）两台变压器并联运行，数据如下：变压器A：=1000kVA变压器B：=1000kVA(1)若总负载为2000kVA(2)在任何一台变压器均不过载的情况下，求该变压器组能输出的最大总容量。(提示：并联运行时负载分配与短路阻抗标幺值成反比)参考答案一、单项选择题1.A[解析：==2.B[解析：空载电流主要是励磁电流，包含无功分量，故功率因数很低]3.A4.A[解析：过励状态，励磁电流大于正常励磁，发出感性无功功率（即向电网输送滞后无功，或从电网吸收超前无功，习惯称输出滞后无功）]5.A[解析：==6.C7.A8.A9.A[解析：Φ↓10.C[解析：变比k=10，阻抗折算相差11.C[解析：11代表11×=，即高压侧超前低压侧12.C[解析：∝]13.C14.A15.A[解析：降压调速属于恒转矩调速；弱磁调速属于恒功率调速]16.A17.A18.B19.B[解析：=(20.C[解析：T=Φ，不变，Φ不变，故不变；n=，U↓→n↓。注：若为并励电机，U↓→Φ↓，则需增大，但通常他励调速题设磁通不变。若为并励且磁通随电压下降，则会上升。此处按他励或磁通不变处理，若为一般并励且考虑磁路饱和，情况复杂。标准答案通常按他励分析：U↓,n↓。若题目特指他励，不变。但选项中有C“增大”，若为并励，磁通减小，为了维持转矩，电流必须增大。题目未指明他励，但第9题已涉及他励。一般若不指明，直流电机特性分析常基于他励或并励。对于并励：U修正第20题解析：标准教材中，对于并励电动机，端电压下降，磁通下降。由于机械惯性，转速瞬间不变，下降，导致急剧增加（尽管Φ下降，但下降幅度更大）。电磁转矩T=Φ增加，电机加速。随着n上升，上升，回落，最终平衡在新的转速。实际上，并励电动机电压下降，转速会下降（因为影响相对较大，或者磁通下降导致在同一负载下转速特性变软）。但关于电流：最终稳态时，不变，Φ减小了，所以必须增大。故选C。二、多项选择题1.ABC2.ACDE[解析：普通鼠笼异步电机启动转矩并不大，通常小于]3.ABC4.ABCD5.ABD[解析：励磁损耗包含在铁耗中]6.BCD[解析：最大转矩与转子电阻无关；临界转差率与转子电阻成正比]7.ABCDE8.ABCD[解析：同步电机启动转矩为0，这是缺点]9.ABCDE10.ABCDE三、填空题1.涡流和磁滞；铜（短路）2.3.T4.旋转；605.(−n6.空载电势（或主磁势）；电枢磁势7.理想空载；硬度8.越小；越大9.增大10.自行启动（或产生自转转矩）11.温度12.0.03；1.5[解析：s=(1500四、判断题1.×[解析：变压器不能改变频率]2.√3.√4.�x[解析：欠励时，减小，电枢反应呈去磁性质（助磁），电机从电网吸收感性无功（滞后），相当于感性负载。等等，欠励时，I滞后于U，吸收感性无功。通常说“欠励运行吸收感性无功”。题目说“相当于电网的一个感性负载”，这是正确的。因为感性负载就是吸收感性无功。修正：应为√。欠励：<U，I˙滞后U再次确认第4题：欠励时，同步电机从电网吸取感性无功功率，对电网而言，它相当于一个感性负载（如电感线圈）。所以是对的。5.√6.√7.×[解析：=s8.×[解析：变比关系是近似相等，空载时较准，负载时由于漏阻抗压降，/不再严格等于变比]9.√10.√五、简答题1.答：空载试验：目的是测定变压器的变比k、励磁阻抗=+j（即铁耗参数和励磁电流）。通常在低压侧进行。因为低压侧电压较低，操作安全，且所需的励磁电流数值容易测量（如果在高压侧加压，电流太小不易准确读表）。短路试验：目的是测定变压器的短路阻抗=+j（即铜耗参数和短路电压）。通常在高压侧进行。因为高压侧的额定电流较小，所需的试验设备容量较小（电流表量程小），且为了安全，短路电流应控制在额定电流附近，高压侧电流值较小更易控制。2.答：启动电流：启动电流与电压成正比，电压降低，启动电流减小。启动转矩：启动转矩与电压的平方成正比，电压降低，启动转矩急剧减小。最大转矩：最大转矩与电压的平方成正比，电压降低，最大转矩减小。过载能力：过载能力=/3.答：定义：直流电机负载运行时，电枢绕组中的电流产生电枢磁势，电枢磁势对励磁磁势（主磁场）产生影响，使气隙磁场发生畸变，这种作用称为电枢反应。影响：1.使气隙磁场发生畸变（物理中性线偏移）。2.在磁路饱和时，有去磁作用，使每极磁通略有减小。3.畸变的磁场使得换向器上的片间电压分布不均，不利于换向，甚至可能产生环火。4.答：原因：同步电动机只有在定子旋转磁场和转子磁场相对静止时才能产生恒定的电磁转矩。启动时，转子静止，通入直流电励磁后产生静止磁场，定子旋转磁场扫过转子磁场，产生快速交变的转矩，平均转矩为零，故无法自行启动。启动方法：常采用异步启动法。即在转子极靴上装有启动绕组（类似鼠笼绕组）。启动时，励磁绕组不通电（或串电阻闭合），利用启动绕组产生的异步转矩将转子加速到接近同步转速，然后再给励磁绕组通入直流电，依靠同步转矩将转子牵入同步。5.答：改变电枢电压调速：调速范围宽，平滑性好（无级调速），机械特性硬度不变（稳定性好），但需要可调直流电源，投资较大。改变电枢回路电阻调速：方法简单，投资少，但调速范围有限，机械特性变软，稳定性差，且是有级调速，效率低（电阻消耗功率）。改变磁通（弱磁）调速：只能在额定转速以上调速，平滑性好，控制功率小（励磁电流小），但调速范围受机械强度和换向条件限制，通常配合降压调速使用。6.答：原因：为了保证各台变压器能够合理分担负载，避免某台变压器过载而另一台变压器欠载，导致容量利用率不足。后果：若短路阻抗标幺值不相等，则阻抗标幺值小的变压器将分担较多的负载（负载系数大），容易先达到满载甚至过载；而阻抗标幺值大的变压器分担负载少，处于欠载状态。这样整个变压器组的总输出容量将小于各台变压器容量之和，设备利用率降低。六、计算与分析题1.解：(1)求参数：由空载试验（低压侧）：===变比k折算到高压侧：===由短路试验（高压侧）：==