2月电力及电机拖动练习题（含参考答案）

2月电力及电机拖动练习题（含参考答案）一、选择题（每题2分，共40分）1.三相异步电动机的额定功率是指（）A.输入的有功功率B.输出的有功功率C.输入的视在功率D.输出的视在功率2.直流电动机的电磁转矩与电枢电流的关系是（）A.成正比B.成反比C.平方关系D.无关3.对于三相变压器，额定电压是指（）A.线电压B.相电压C.绕组电压D.以上都不对4.异步电动机启动时，定子绕组通过的电流是额定电流的（）A.1-2倍B.3-5倍C.5-7倍D.7-9倍5.直流发电机中，换向器的作用是（）A.把直流电流变成交流电流B.把交流电流变成直流电流C.改变电流方向D.以上都不对6.三相异步电动机的转速n与同步转速n₀的关系是（）A.n>n₀B.n=n₀C.n<n₀D.不确定7.变压器的空载损耗主要是（）A.铜损耗B.铁损耗C.机械损耗D.附加损耗8.直流电动机调速时，降低电枢电压的调速方法属于（）A.恒转矩调速B.恒功率调速C.变转矩调速D.以上都不对9.三相异步电动机的转子转速越低，转子电动势（）A.越小B.越大C.不变D.不确定10.变压器的变比是指（）A.原副边电压之比B.原副边电流之比C.原副边匝数之比D.以上都对11.直流电动机的额定电流是指（）A.电枢电流B.励磁电流C.总电流D.以上都不对12.三相异步电动机的功率因数（）A.总是滞后的B.总是超前的C.可能滞后也可能超前D.不确定13.变压器的负载损耗主要是（）A.铜损耗B.铁损耗C.机械损耗D.附加损耗14.直流电动机的电磁转矩方向与（）有关A.电枢电流方向B.主磁场方向C.电枢电流和主磁场方向D.以上都不对15.三相异步电动机的启动转矩与（）成正比A.定子电压的平方B.定子电压C.转子电阻D.以上都不对16.变压器的空载电流主要是（）A.有功电流B.无功电流C.有功和无功电流D.以上都不对17.直流发电机的输出电压与（）有关A.电枢转速B.励磁电流C.负载电流D.以上都对18.三相异步电动机的定子绕组通入三相交流电后，产生的磁场是（）A.恒定磁场B.旋转磁场C.脉动磁场D.以上都不对19.直流电动机的制动方法中，能耗制动属于（）A.机械制动B.电气制动C.液压制动D.以上都不对20.三相异步电动机的过载能力是指（）A.最大转矩与额定转矩之比B.额定转矩与最大转矩之比C.启动转矩与额定转矩之比D.以上都不对二、填空题（每题2分，共30分）1.三相异步电动机的同步转速n₀与电源频率f和极对数p的关系是2.直流电动机的电磁转矩公式是3.变压器的基本工作原理是4.三相异步电动机的转差率s的计算公式是5.直流发电机的电磁转矩是转矩，直流电动机的电磁转矩是转矩。6.变压器的原副边电压与匝数的关系是7.三相异步电动机的转子绕组有和两种形式。8.直流电动机的调速方法有、和三9.变压器的空载电流约为额定电流的10.三相异步电动机的最大转矩与转子电阻（有关/无关），启动转矩与转子电阻（有关/无关）。11.直流发电机的电枢电动势公式是12.变压器的负载运行时，原副边电流与匝数的关系是13.三相异步电动机的定子绕组通入三相交流电后，旋转磁场的转向由决14.直流电动机的电枢反应会使发生畸变，导致降低。15.变压器的效率公式是三、简答题（每题5分，共20分）1.简述三相异步电动机的工作原理。2.简述直流电动机的电枢反应及其影响。3.简述变压器的空载运行和负载运行的特点。4.简述三相异步电动机的启动方法及其适用场合。四、计算题（每题15分，共30分）1.一台三相变压器，原边额定电压U₁ₙ=10kV，原边额定电流I₁ₙ=57.7A，变比k=10，求副边额定电压U₂ₙ和副边额定电流I₂ₙ。2.一台三相异步电动机，额定功率Pₙ=10kW，额定电压Uₙ=380V，额定电流Iₙ=20A，额定转速nₙ=1450r/min，电源频率f=50Hz，求同步转速n₀、转差率sₙ、额定转矩Tₙ。参考答案一、选择题1.B解析：三相异步电动机的额定功率是指电动机在额定工作状态下输出的机械功率，即输出的有功功率。2.A解析：直流电动机的电磁转矩T=KₜΦIₐ，当主磁通Φ不变时，电磁转矩与电枢电流Iₐ成正比。3.A解析：三相变压器的额定电压指的是原副边的线电压，即绕组端点之间的电压。4.C解析：异步电动机启动时，转子尚未转动，转差率s=1，转子电动势最大，转子电流最大，导致定子绕组通过的电流是额定电流的5-7倍。5.B解析：直流发电机的电枢绕组中产生的是交流电动势，通过换向器可以将交流电流变成直流电流输出。6.C解析：三相异步电动机的工作原理基于电磁感应，转子必须与旋转磁场保持一定的转差才能产生电磁转矩，因此转子转速n总是小于同步转速n₀。7.B解析：变压器空载运行时，原边电流很小，铜损耗可以忽略不计，主要损耗是铁损耗，包括磁滞损耗和涡流损耗。8.A解析：降低电枢电压调速时，电动机的最大转矩Tₘ与电压的平方成正比，而额定转矩Tₙ=9550Pₙ/nₙ，在调速过程中，电枢电流不变时，电磁转矩T=KₜΦIₐ不变，属于恒转矩调速。9.B解析：三相异步电动机的转子电动势E₂=sE₂₀，其中E₂₀是转子静止时的电动势，s是转差率，转子转速越低，转差率s越大，转子电动势E₂越大。10.C解析：变压器的变比k是指原副边匝数之比，在空载时，变比近似等于原副边电压之比，负载时，变比近似等于原副边电流的反比。11.A解析：直流电动机的额定电流是指电动机在额定工作状态下电枢绕组通过的电流，励磁电流是单独的电流，总电流是电枢电流与励磁电流之和（他励电动机）。12.A解析：三相异步电动机是感性负载，定子绕组需要从电网吸收感性无功电流来建立磁场，因此功率因数总是滞后的。13.A解析：变压器负载运行时，原副边绕组都有电流通过，绕组的电阻会产生铜损耗，这是负载损耗的主要部分，铁损耗基本不变。14.C解析：直流电动机的电磁转矩方向由左手定则判断，与电枢电流方向和主磁场方向都有关，改变其中一个方向，电磁转矩方向就会改变。15.A解析：三相异步电动机的启动转矩Tₛ=KU₁²R₂/(R₂²+(X₂₀)²)，因此启动转矩与定子电压的平方成正比。16.B解析：变压器空载电流主要是用来建立磁场的无功电流，有功电流很小，主要用于补偿铁损耗。17.D解析：直流发电机的输出电压U=Eₐ-IₐRₐ，而Eₐ=KₑΦn，因此输出电压与电枢转速n、励磁电流I_f（决定Φ）和负载电流Iₐ都有关。18.B解析：三相异步电动机的定子绕组通入三相交流电后，会产生一个以同步转速旋转的旋转磁场，这是电动机工作的基础。19.B解析：能耗制动是通过在电枢绕组中通入直流电流，产生制动转矩，属于电气制动的一种，不需要机械装置。20.A解析：三相异步电动机的过载能力是指最大转矩Tₘ与额定转矩Tₙ之比，反映了电动机承受短时过载的能力。二、填空题1.n₀=60f/p解析：同步转速由电源频率和极对数决定，公式为n₀=60f/p，单位为r/min。2.T=KₜΦIₐ解析：Kₜ是转矩常数，Φ是主磁通，Iₐ是电枢电流，电磁转矩与主磁通和电枢电流的乘积成正比。3.电磁感应解析：变压器通过原副边绕组的互感作用，利用电磁感应原理实现能量的传递。4.s=(n₀-n)/n₀解析：转差率是转子转速与同步转速的差值与同步转速的比值，反映了转子与旋转磁场的相对速度。5.制动，驱动解析：直流发电机中，电磁转矩与电枢旋转方向相反，阻碍旋转，是制动转矩；直流电动机中，电磁转矩与电枢旋转方向相同，驱动电枢旋转，是驱动转矩。6.U₁/U₂=N₁/N₂=k解析：变压器空载时，原副边电压与匝数成正比，变比k=N₁/N₂。7.笼型，绕线型解析：笼型转子结构简单，维护方便；绕线型转子可以通过外接电阻启动和调速。8.降低电枢电压调速，减弱磁通调速，改变电枢回路电阻调速解析：降低电枢电压调速属于恒转矩调速，减弱磁通调速属于恒功率调速，改变电枢回路电阻调速属于变转矩调速。9.2%-10%解析：变压器的空载电流很小，一般为额定电流的2%-10%，容量越大，空载电流比例越小。10.无关，有关解析：最大转矩Tₘ=KU₁²/(2X₂₀)，与转子电阻无关；启动转矩Tₛ=KU₁²R₂/(R₂²+(X₂₀)²)，与转子电阻有关。11.Eₐ=KₑΦn解析：Kₑ是电动势常数，Φ是主磁通，n是电枢转速，电枢电动势与主磁通和电枢转速的乘积成正比。12.I₁/I₂=N₂/N₁=1/k解析：变压器负载运行时，原副边磁动势平衡，原副边电流与匝数成反比。13.电源相序解析：旋转磁场的转向由电源相序决定，改变电源相序可以改变旋转磁场的转向，从而改变电动机的转向。14.气隙磁场，端电压解析：电枢反应会使气隙磁场发生畸变，产生去磁或增磁作用，导致端电压降低（发电机）或转速变化（电动机）。15.η=P₂/P₁×100%解析：P₂是输出功率，P₁是输入功率，变压器的效率是输出功率与输入功率的比值，通常用百分比表示。三、简答题1.三相异步电动机的工作原理：当三相异步电动机的定子绕组通入三相交流电时，会产生一个以同步转速n₀旋转的旋转磁场。转子绕组在旋转磁场中切割磁感线，产生感应电动势和感应电流。转子电流在旋转磁场中受到电磁力的作用，形成电磁转矩，驱动转子旋转。由于转子转速n总是小于同步转速n₀（否则转子绕组不会切割磁感线，不会产生感应电流和电磁转矩），因此称为异步电动机。转差率s=(n₀-n)/n₀是异步电动机运行的重要参数，反映了转子与旋转磁场的相对速度。2.直流电动机的电枢反应及其影响：直流电动机的电枢电流产生的磁场对主磁场的影响称为电枢反应。电枢反应的影响主要有：（1）使气隙磁场发生畸变：电枢磁场与主磁场叠加后，气隙磁场不再是均匀的正弦分布，而是发生了畸变，导致磁极下的磁场分布不均匀。（2）产生去磁作用：当电枢电流较大时，电枢反应会使主磁场的有效值减小，产生去磁作用，导致电枢电动势降低，转速升高（电动机）或输出电压降低（发电机）。（3）影响换向：气隙磁场畸变会使换向器上的火花增大，影响换向性能，严重时会导致换向困难。3.变压器的空载运行和负载运行的特点：（1）空载运行特点：原边电流很小，称为空载电流I₀，约为额定电流的2%-10%，主要用于建立磁场。副边电流为0，副边电压等于副边感应电动势。空载损耗主要是铁损耗，包括磁滞损耗和涡流损耗，铜损耗可以忽略不计。原边电压近似等于原边感应电动势，U₁≈E₁=4.44fN₁Φₘ。（2）负载运行特点：副边有电流I₂输出，输出功率P₂=U₂I₂cosφ₂。原边电流I₁由空载电流I₀和负载分量I₁L组成，I₁L与副边电流I₂的关系为I₁LN₁=I₂N₂，即I₁L=I₂/k。负载损耗主要是铜损耗，与负载电流的平方成正比，铁损耗基本不变。原边电压U₁=E₁-I₁(R₁+jX₁)，副边电压U₂=E₂-I₂(R₂+jX₂)，电压调整率与负载电流和负载功率因数有关。4.三相异步电动机的启动方法及其适用场合：（1）直接启动：方法：直接将电动机接入额定电压的电源启动。特点：启动电流大（为额定电流的5-7倍），启动转矩大。适用场合：容量较小（一般小于10kW）的电动机，或电源容量较大，能够承受启动电流的冲击。（2）降压启动：星-三角（Y-Δ）启动：方法：启动时定子绕组接成星形，降低定子电压，启动后切换成三角形。特点：启动电流为直接启动的1/3，启动转矩为直接启动的1/3。适用场合：正常运行时定子绕组接成三角形的电动机，容量较大，电源容量不足以直接启动。自耦变压器降压启动：方法：通过自耦变压器降低定子电压，启动后切换到额定电压。特点：可以根据需要选择不同的抽头，调整启动电流和启动转矩，启动电流和启动转矩为直接启动的1/k²（k为变比）。适用场合：容量较大的电动机，需要较大启动转矩的场合。定子串电阻或电抗器降压启动：方法：启动时在定子绕组中串联电阻或电抗器，降低定子电压，启动后切除。特点：启动电流减小，但启动转矩也减小，电阻会产生损耗。适用场合：容量较大，启动转矩要求不高的电动机。（3）绕线式异步电动机启动：方法：在转子绕组中串联外接电阻，降低转子电流，从而减小定子启动电流，同时提高启动转矩。启动后逐渐切除外接电阻。特点：启动电流小，启动转矩大，可以通过调整外接电阻调整启动特性。适用场合：容量较大，要求启动转矩大的场合，如起重机、卷扬机等。四、计算题1.解：已知U₁ₙ=10kV，I₁ₙ=57.7A，k=10。根据变压器变比公式k=U₁ₙ/U₂ₙ=N₁/N₂，可得：U₂ₙ=U₁ₙ/k=10kV/10=1kV。根据原副边电流与匝数的关系I₁ₙ/I₂ₙ=N₂/N₁=1/k，可得：I₂ₙ=I₁ₙ×k=57.7A×10=577A。答：副边额定电压U₂ₙ=1kV，