电机学期末考试试卷大全(附答案)

共3页第1页考试卷（A卷）课程名称电机学考试学期07-08/3得分适用专业电气 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 及其自动化考试形式开卷闭卷半开卷考试时间长度120分钟一、填空题：（35分）1.在国际单位制中，磁场强度单位是___A/m___________。电磁感应定律的物理意义是，当闭合的线圈中磁通发生变化时，线圈中的产生的感应电流所产生的磁场___阻碍_______原来磁通的变化。一个线圈产生的磁通所经过路径的磁阻越大，说明该线圈的电感就越______小________。2.变压器损耗包括绕组铜耗和___铁耗_______，后者又包括涡流和磁滞损耗。电力变压器最大效率通常设计在负载系数为___0.5~0.6____之间。当___可变损耗等于不变损耗_（或_kNpp0）___时，变压器效率达最大。3.由于铁心饱和特性，施加正弦电压时变压器激磁电流波形通常为______尖顶______波，而铁心的磁滞特性使之为___不对称尖顶___波。4.并联运行的变压器必须有相同的电压等级，且属于相同的___连接组___________。各变压器的负载分配与该变压器的额定容量成正比，与__短路电压（标幺值）___成反比。___短路电压（标幺值）____小的变压器先达到满载。5.三相变压器组不能接成Yy的原因是励磁绕组中需要的___三次谐波___________电流不能流通，使磁通近似为____平顶波__________波，会在绕组中电动势波形严重畸变，产生___过电压________危害线圈绝缘。6.三相变压器组的零序阻抗比三相铁心式变压器的零序阻抗____大_________。7.电压互感器二次侧不允许___短路_________，而电流互感器二次侧不允许____开路____。8.交流电机绕组的短距和分布既可以改善磁动势波形，也可以改善__电势____________波形。设电机定子为双层绕组，极距为12槽，为同时削弱共3页第2页5次和7次谐波，绕组的节距应取____10__________槽。单层绕组的短距系数为____1.0_________。9.脉振磁动势可以分解为两个__圆形旋转________磁动势，它们的旋转方向相反，幅值是脉振磁动势的____1/2（一半）_________。三相不对称电流流过三相对称绕组产生__椭圆形_________磁动势，当它的幅值最小时，速度最_____大_______。10.设异步电动机磁场基波频率为f1，同步速为n1，转速为n，则气隙中的ν次谐波磁场在定子绕组上的感应电势频率为____f1_________，在转子绕组上感应电势频率为___fnfn111___________。11.异步电动机频率归算后转子回路将增加一项附加电阻，其上的电功率代表转子的__总的机械功率______功率，该电阻称为__模拟______电阻。12.异步电动机的电源电压降低10％，电机的过载能力降低到____80%__________，临界转差率___不变_______，负载不变时，电机的转速将___降低_______。13.异步电机转子结构有鼠笼式和___绕线________式两种。利用变比为KA的自耦变压器对鼠笼异步电机进行降压起动时，电网提供的电流与电机直接起动时的电流之比为___AK21___________。异步电机恒转矩变频调速时，____定子电压_______与定子电流频率之比应保持不变，目的是为了保持___磁通_______不变。二、简答题：（35分）1.画出Yd7和Dd4三相变压器绕组连接图，并作出相应的电动势矢量图。（8分）2.为什么采用短距可以削弱双层绕组电动势的谐波。（4分）3.三相对称绕组连成星形接法，接入三相对称电压，形成旋转磁场的性质如何（幅值、旋转速度）？若绕组有一相断线，试问此时合成磁动势的大共3页第3页小和性质？（用公式表示）（8分）4.画出异步电机T－s曲线，标明起动点、临界转差率点。指出电动机工作时稳定与不稳定运行区域，并给出解释。（9分）5.画出变压器和异步电动机负载时的等效电路，从能量转换的角度说明它们的异同点。（6分）三、计算题：（30分）1.两台三相变压器串联运行，容量均为1500kVA，两次降压后，供一负载，两台变压器均为Dy连接，第I台额定电压为66/6.3kV，第II台额定电压为6.3/0.4kV，当两台变压器在6.3kV侧做短路试验，数据如下，试求：（1）每台变压器的短路阻抗Zk，rk，xk的标幺值；（8分）（2）额定负载时，功率因数为0.9滞后时总的电压变化率。（7分）变压器线电压（V）短路电流（A）三相功率（kW）I33413014II300124122.一台三相四极异步电动机，150kW，50Hz，380V，Y接法，额定负载时pcu2=2.2kW，pmec=2.6kW，附加损耗pad=1.1kW。试求：（1）额定运行时的转速、转差率；（4分）（2）额定运行时的电磁功率和电磁转矩；（5分）（3）如额定运行时，保持负载转矩不变，在转子绕组中串入电阻使电机的转速降低10％，问串入的电阻阻值是原转子电阻的多少倍？调速后的转子铜耗是多少？（6分）共3页第4页附：参考答案二、简答题1.答：Yd7:CyBACZXYcbaxzBAaybzcxabEABEXYDd4:CXBACZXYcbaxyzBZAYaybzcxabEABEor：共3页第5页cyCYXYABCZabcxyzBXAZazbxabEABE2.答：双层短距绕组可以等效为两个相位相差短距角β的单层绕组，其双层短距绕组的基波和谐波电势为两个单层绕组相应电势的矢量和，其数值分别小于其代数和，其减小系数为短距因数，谐波的短距因数要小于基波的短距因数。因此，通过短距，牺牲一点基波来达到更多地抑制谐波的作用。3.答：三相对称绕组连成星形接法，接入三相对称电压，形成旋转磁场，基波合成磁动势是一个圆形旋转磁动势，其幅值不变，为一相脉动磁动势幅值的3/2倍，旋转速度为60f/p。若有一相断线，如a相，则：0ai，tIisinmb，tIisinmc以b相绕组轴线为参考轴，则：b相磁动势基波xtFxtfcossin),(m1b1c相磁动势基波)32cos(sin),(m1c1xtFxtf（2分）合成磁动势基波txFxtFxtFxtFfffsin)6cos(33sin)3sin(sin2)]32cos(sin[cossinm1m1m1m1c1b11合成磁动势为脉动磁动势，幅值为一相磁动势幅值的3倍。4.答：异步电机的T-s曲线共3页第6页电磁制动状态T-∞10+∞发电机状态电动机状态sABsKbb’b〞aa’a〞图中，A点为起动点（n=0,s=1）；B点为临界转差率点（最大转矩点）。s=0~sK的区域为稳定运行区域，s=sK~1的区域为不稳定运行区域。解释：（1）s=0~sK区域：设电机原来稳定运行在图中的a点。此时，若发生扰动使TL突然增大，则电机转速下降，电动机运行在a’点；当扰动因素消除后，电动机加速从而恢复到原来运行点a；若扰动使TL突然减小，则电机转速上升，电动机运行在a〞点，当扰动因素消除后，电动机减速从而亦可恢复到原来运行点a。可见，在s=0~sK区域内，电动机可稳定运行。（2）s=sK~1区域：设电机原来稳定运行在图中的b点。此时，若发生扰动使TL突然增大，则电机转速下降，转差率s将增加，电动机运行在b’点，此时电磁转矩T将减小，则电机将继续减速，直至停止；若发生扰动使TL突然减小，则电机转速上升，转差率s将减小，电动机运行在b〞点，此时电磁转矩T将增大，则电机将继续加速，直至稳定运行区相应的平衡点。可见，在s=sK~1区域内，电动机不能稳定运行。5.答：变压器T形等效电路r1x12U1I2I2r2xmrmxmI21EE1U共3页第7页异步电动机T形等效电路r1x11I2I2r2xmrmxmI21EE1Ussr12（1）相同点：变压器和异步电动机能量转换都是利用了电磁感应定律的基本原理；能量传递都是以磁场作为媒介，两侧都无直接电的联系。（2）不同点：（答出其一即可）前者实现不同电压的电能变换；后者实现电能到机械能的转换，气隙是其能量转换的场所。前者主磁场为铁心中的磁场，是静止交变脉动磁场；后者的主磁场为气隙磁场，是旋转磁场。前者磁路中无气隙，激磁电流较小；而后者有气隙，激磁电流较大。前者等效电路中的负载是实际存在的；而后者等效电路中的负载电阻是模拟的。三、1.解：（1）对于第I台变压器，短路试验在低压侧进行，低压侧y形连接，相电流等于线电流为130A，线电压为334V。低压侧额定相电流)(46.137103.631015003332NINIIN2AUSI低压侧阻抗基值)(46.2646.1373/103.63I2NI2N2bIIUZ短路阻抗)(48.113033343KIKIKIIUZ短路电阻)(28.0130310143232KIKIKIIpr短路电抗)(45.128.048.1222KI2KIKIrZx短路阻抗标幺值056.046.2648.12bIKI*KIZZZ短路电阻标幺值011.046.2628.02bIKI*KIZrr短路电抗标幺值055.046.2645.12bIKI*KIZxx对于第II台变压器,短路试验在高压侧进行，高压侧△形连接，相电压等于线电压为300V，线电流为124A。共3页第8页高压侧额定相电流)(37.79103.631015003331NIINIIII1NAUSI高压侧阻抗基值)(38.7937.79103.63II1NII1N1bIIIUZ短路阻抗)(19.43/124300KIIKIIKIIIUZ短路电阻)(78.0)3/124(310123232KIIKIIKIIIpr短路电抗)(12.478.019.4222KII2KIIKIIrZx短路阻抗标幺值053.038.7919.4bII1KII*KIIZZZ短路电阻标幺值0098.038.7978.0bII1KII*KIIZrr短路电抗标幺值052.018.7912.4bII1KII*KIIZxx（2）已知功率因数9.0cos则有4359.0sin略去励磁电流后等效电路参数0208.00098.0011.0*KII*KI*Krrr107.0052.0055.0*KII*KI*Kxxx0208.0*K*aru，107.0*K*rxu则电压调整率%54.6%100)4358.0107.09.00208.0(%100)sincos(*r*auuU2.解：（1）同步转速min)/r(150025060601pfn0kW,2.2FeCu2Cu1ppp则电磁功率)kW(9.1556.21.12.2150mecadCu1NMpppPP总的机械功率)kW(7.1532.29.155Cu2MipPP由Mi)1(PsP得转差率s=0.0141则转速n=(1-s)n1=1479(r/min)（2）已求电磁功率)kW(9.155MP共3页第9页《电机学》课程试卷7一、填空：1．一台直流电动机，PN=10KW,UN=220V,=0.86，nN=980r/min，则额定电流为＿＿＿＿＿＿，额定输出转矩为＿＿＿＿＿＿＿。2．电机铁心采用0.35或0.5mm的硅钢片，其目的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。2．YYn联结的三相心式变压器，其负载时相电势的波形为＿＿＿＿＿＿＿＿＿，这是因为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。4．变压器的空载损耗主要是＿＿＿＿损耗，短路损耗主要是＿＿＿＿＿损耗。5．选择交流绕组节距时，主要考虑同时削弱5次和7次谐波电动势，故通常采用y1=＿＿＿＿＿＿。6.一台隐极同步发电机并联于无穷大电网，额定负载时功率角=200，现因外线发生故障，电网电压降为60%*UN，为使角保持在小于250范围内，应加大励磁，使E0*为：E0*/E0＿＿＿＿＿＿＿。二、选择题：1．下列关于直流电动机说法错误的是：（）A串励电动机不允许空载或轻载运行B并励电动机不允许励磁回路开路C同时改变直流电动机的励磁及电枢电流方向可改变其转向D其它条件不变，仅降低他励电动机电枢端电压，其转速下降电磁转矩)mN(9.99214792107.153602603iinPPT（3）1126.0150014799.0150011nnns由srrsr22得6.99Δ'2r=r即串入的电阻阻值约是原转子电阻的6.99倍。负载转矩不变，接入调速电阻后转子电流不变。调速后转子绕组铜耗仍有kW2.2Cu2p调速后的转子铜耗为222223(7.997.992.217.58CupIr3Ir)kW班次学号：姓名：共3页第10页2．在两相对称绕组中分别通入i1=Imsinwt,i2=Imsin(wt+1200)，则此时产生的磁场A圆形旋转磁场B椭圆形旋转磁场C脉振磁场D无法确定3.三相变压器额定电压为220/110V,Yy12，在高压侧作短路实验测得短路阻抗标幺值为0.06，若在低压侧作短路实验，测得短路阻抗标幺值为（）A0.06B0.03C0.12，D0.244．一台50HZ、380V感应电动机，若运行于60HZ、380V电网上，当输出功率保持不变时，则同步转速及电机实际转速将：A增大,减小B增大,增大C减小,减小D减小,增大5．绕线式感应电动机转子回路串电阻起动时，其特点为：（）AIst↑,Tst↓BIst↑,Tst↑CIst↓,Tst↑DIst↓,Tst↓6．三相变压器组不宜采用Y,y联接组，主要是为了避免()A线电势波形放生畸变；B相电势波形发生畸变；C损耗增大；D有效材料的消耗增大。7铁心叠片越厚其损耗A越大B越小C不变8．感应电动机运行时，定子电流的频率为f1,转差率为s,则转子电流的频率为：Af1Bf1/sCsf1D（1-s）f1三、简答题:1．确定如下联结的变压器联结组,并画出其相量图。共3页第11页ABCXYZAXEABCXYZAXEBYECZE.a.b.cxzy2.三相感应电动机的调速方法有哪些？3．什么是同步电机？它的转速由什么决定？同步电机和异步电机的根本区别是什么？汽轮发电机和水轮发电机的主要结构特点是什么？为什么前者总做成细长形状，而后者总做成矮胖形状？五．某变电所有两台变压器，数据如下：第一台：SN=3200KV.A,U1N/U2N=35/6.3KV,uK=6.9%；第二台：SN=5600KV.A,U1N/U2N=35/6.3KV,uK=7.5%。（1）当两台变压器并联运行时，输出的总负载为8000KV.A时，求每台变...axbcyz.共3页第12页压器所分担的负载大小。（2）若使每台变压器均不过载，输出的最大总负载为多少？六．一台三相比之4极感应电动机额定功率为20KW,UN=380V,ηN=88%,COSΦN=0.85,定子为三角形联结，在额定电压下直接起动时，起动电流为额定电流的7倍，试求用变比KA=3的自耦变压器降压起动时，起动电流是多少？七．一台汽轮发电机，SN=31250KVA,UN=10.5KV,Y形联结，COSΦN=0.8（滞后），定子每相同步电抗Xt=7.0,定子电阻略去不计，此发电机并联运行于无穷大电网，试求：（1）当发电机在额定状态下运行时，功率角、电磁功率Pem、比整步功率Psyn及静态过载倍数kM各为多少？（2）若维持上述励磁电流不变，但输出有功功率减半，功率角、电磁功率Pem及cos将变为多少？课程试卷7答案一、填空：1.52.85A97.44N.m2.提高磁路的磁导率,降低电机的铁耗;3.接近正弦波，三次谐波磁通不能沿闭合铁心闭合，只能沿油或空气及油箱壁闭合，磁阻大，故三次谐波磁通小，且负载时副方YO联接，使副方可感应、流通较小的三次谐波电流，此电流也会对三次谐波磁通有所削弱，使磁通接近正弦波，故相电势接近正弦波。4.铁，铜;5.5/6τ；6、E0*/E0>1.35二、选择：1.C;2.B;3.A;4.B;5.C;6.B;7.A;8.C三、简答:1.Dy1；2、变极、变频、变压、转子回路串电阻（绕线式电机）;3、汽轮发电机由汽轮机拖动，汽轮机是高速原动机，因此汽轮发电机普遍做成二极机，极数少，直径无需做大便有足够空间安排磁机，同时从旋转件的机械共3页第13页应力考虑，也要求做成细长形，这样铜线利用率高。水轮发电机由水轮机拖动，水轮机是低速原动机，要得到较高的频率，因此极数多，直径必需做大才有足够空间安排磁机，因此水轮发电机必需做成矮胖形五、（1）S1=3065KVA，S2=4935KVA；（2）S总=8352KVA六、IN=20*1000/(3*380*0.88*0.85)=40.63AIST线=7/3*IN=7/3*40.63=94.8A七、（1）35.90,25000KW,34500KW/弧度，1.705(2)17.060,12500KW,40720KW/弧度，0.447共3页第14页华南理工大学试卷《电机学Ⅰ》试题(电气工程及其自动化01级)班级：学号姓名分数考试时间：2003.7.11命题教师：说明：本试卷满分为90分,另外10分由实验老师评分。一、判断题（正确的，请在后面括号里写“是”，错误的，请在后面括号里写“否”。本题共15分，每题1分）1.变压器一次侧接额定电压，二次侧从空载到负载时，负载时主磁通比空载时主磁通大。（）2．如果变压器二次侧绕组与一次侧绕组的匝数比为k=N1/N2，二次绕组归算到一次侧时，电动势和电压要乘以k倍，电流乘以1/k倍，阻抗乘以k2倍。（）3．考虑磁路的饱和时，如果变压器主磁通为正弦波，则产生主磁通激磁电流也是正弦波。（）4．三相变压器高压绕组和低压绕组的连接为Y/d时，总共可得到1、3、5、7、9、11六个奇数组号。（）5．三相单层绕组中，为了使绕组端部尽可能短，每极每相槽数q=2时，采用链式绕组；q=3时，采用交叉式绕组；q=4时，采用同心式绕组。（）6．对称三相绕组通入对称三相电流时，除产生基波旋转磁动势外，还会产生3次、5次、7次、9次……等一序列的奇数次高次谐波旋转磁动势。（）7．对称三相绕组通入对称三相电流，当某相电流达到交流的最大值时，基波合成旋转磁动势波的幅值就将与该相绕组的轴线重合。（）8．只要电源电压不变，感应电动机的铁耗基本不变。（）9．当感应电机定子接电源而转子短路堵住不转时，电机的电磁功率、输出功率和电磁转矩均为零。（）10．绕线型感应电动机转子绕组串电阻可以增大起动转矩，笼型感应电动机定子绕组串电阻也可以增大起动转矩。（）11．感应电动机恒转矩变频调速时基本上要求电源电压随频率正比变化。（）12．若同步电机定子合成磁场超前于转子主磁场，此时转子输入机械功率，定子绕组向电网或负载输出电功率，电机作发电机运行。（）13．隐极同步发电机的同步电抗是表征对称稳态运行时电枢反应效应的参数。（）14．凸极同步电机直轴同步电抗的饱和值等于短路比的倒数，即Xd(饱和)=1/kc。（）15．通常同步电动机在过励状态下运行，以便从电网吸收超前电流，改善电网的功率因数。（）二、填空题（本题共10分，每题1分）1．变压器空载运行时，空载电流就是电流。2．变压器绕组的归算，实质是在保持为不变的条件下，对绕组的电压、电流所进行的一种线性变换。3．当时，变压器的效率达到最大值。4．一台单相变压器，SN=20000kVA,U1N/U2N=127kV/11kV,一次和二次绕组的额定电流分别为、。5．如果采用短距绕组消除ν次高次谐波，则绕组的节距y1应该为。6．感应电动机的三种调速方法分别为。7．同步发电机的零功率因数负载特性和空载特性之间相差一个由组成的直角三角形，此三角形称为特性三角形。8．同步发电机与无穷大电网并联运行时，调节可以调节发电机发出的有功功率。9．同步发电机短路时，电枢反应的性质为。10．同步电动机在异步起动过程中包括两个阶段。三、选择题（请将正确答案的标号填入后面的括号里。本题共20分，每题2分）1．变压器在负载运行时，作用在铁心上用以建立主磁通的激磁磁动势是。（）A一次绕组产生的磁动势B二次绕组产生的磁动势共3页第15页C一次和二次绕组产生的合成磁动势D以上都不对2．一台三相电力变压器，二次侧带对称负载运行时的端电压恰好等于变压器二次侧的空载电压，则该负载一定是。（）A纯电阻负载B电感性负载C电容性负载D无法判断3．两台容量不同、变比和连接组别相同的三相电力变压器并联运行，则。（）A变压器所分担的容量与其额定容量之比与其短路阻抗成正比B变压器所分担的容量与其额定容量之比与其短路阻抗成反比C变压器所分担的容量与其额定容量之比与其短路阻抗标幺值成正比D变压器所分担的容量与其额定容量之比与其短路阻抗标幺值成反比4．由定子对称三相绕组产生的次空间谐波磁动势，旋转速度。（）A等于零B是基波磁场转速的ν倍C等于基波磁场转速D是基波磁场转速的1/ν倍5．要消除三相绕组中的齿谐波磁动势，一般可以采用。（）A短距绕组B分布绕组C斜槽D无法消除6．笼型感应电动机降压起动与直接起动时相比，。（）A起动电流和起动转矩均减小了B起动电流减小了，起动转矩增加了C起动电流和起动转矩均增加了D起动电流增加了，起动转矩减小了7．感应电动机运行时，在空间上定子绕组产生的旋转磁场转速转子绕组产生的旋转磁场的转速。A大于B小于C等于D可能大于也可能小于8．同步电机中，与电磁转矩的产生及能量的转换直接相关。（）A定子交轴电枢磁动势B定子直轴电枢磁动势C定子绕组产生磁动势幅值D定子绕组产生的漏磁通9．同步电机与无穷大电网并联运行，有功功率一定，调节励磁时，在情况下同步电机的电枢电流最小。（）A过励B正常励磁C欠励D励磁电流最小10．凸极同步电机负载运行时，电枢绕组产生的气隙电动势是由产生的。（）A转子主极磁动势和直轴电枢磁动势共同B转子主极磁动势和交轴电枢磁动势共同C交轴电枢磁动势和直轴电枢磁动势共同D转子主极磁动势、交轴电枢磁动势和直轴电枢磁动势共同四、问答题(共30分)1．试画出变压器感性负载运行时的相量图，列出折算后的基本方程式(电阻和电抗分开写)，试述变压器有那些运行特性和主要性能指标。(6分)2．感应电动机频率归算的物理含义是什么？代表什么意义？能否用电感或电容代替？(4分)3．什么叫电枢反应？电枢反应的性质是由什么决定的？有哪几种性质的电枢反应？一般情况下的电枢反应是什么性质的？(5分)4．单相绕组通以正弦电流与三相绕组通以对称三相正弦电流所产生的磁动势有什么区别？试列出它们的磁动势表达式，对三相绕组只列基波的。(5分)5．试写出凸极同步发电机的功角特性表达式并画出曲线图。怎样判断静态稳定性？试指出静态稳定区的范围。凸极同步发电机的转子无励磁绕组时能否产生电磁转矩？为什么？(6分)6．为什么说感应电机的工作原理与变压器的工作原理类似？试分析二者的异同？(4分)五、计算题（保留5位有效数字，共15分）1．一台三相笼型感应电动机，额定功率3kw，额定电压380v，额定转速为957转/分，定子绕组为Y型，参数为：R1=2Ω，R2’=1.5Ω，Rm=4Ω，x1σ=3Ω，x2σ’=4.25Ω，xm=60Ω。试用T型等效电路求在额定转速时的定子电流、转子电流、功率因数和输入功率。(7分)2．一台三相六极同步电动机，定子槽数Q=36，支路数a=3，试排出双层叠式短距绕组展开图（只排一相即可）。当绕组接成D接，每个线圈绕15匝，外加电压为380V，频率为50Hz时，气隙每极的磁通有多大？（感应电动势与外加电压比值为0.9。）(8分)注意：考题与答卷一并交上，否则无分。《电机学（I）》试题参考答案一、判断题1否，2否，3否，4是，5是，6否，7是，8是，9否，10否，11否，12否，13否，14否，15是共3页第16页二、填空题1．激磁2．功率和磁动势3．不变损耗等于可变损耗（或铁耗等于铜耗也算对）4．157.48A、1818.18A5．6．变极调速、变频调速和变转差率调速7．电枢漏抗压降和电枢等效磁动势8．原动机的输入功率9．去磁直轴磁动势10．异步起动和牵入同步三、选择题1C，2C，3D，4D，5C，6A，7C，8A，9B，10D四、问答题1．相量图见书33页图2-16（2分）；基本方程式为（2分）：运行特性有外特性和效率特性，主要性能指标有电压调整率和额定效率。（2分）2．感应电动机频率归算的物理含义用一个静止的电阻为的等效转子去代替电阻为的实际旋转的转子，等效转子将与实际转子具有同样的转子磁动势(同空间转速、同幅值、同空间相位)（2分）。代表与转子所产生的机械功率项对应的等效电阻，消耗在此电阻中的功率就代表实际电机中所产生的总机械功率（1分）。因此不能用电感或电容代替（1分）。3．对称负载时电枢磁动势基波对主极磁场基波的影响称为电枢反应（1分），其性质与负载的性质和大小有关（1分），主要决定于电枢磁动势与主极磁动势的空间相对位置（1分）。有交磁、去磁和助磁三种典型电枢反应性质（1分）。一般情况下是交磁和去磁共存（1分）。4．单相绕组通以正弦电流产生脉振磁动势，三相绕组通以对称三相正弦电流产生旋转磁动势（2分）。单相绕组的磁动势表达式为（2分）三相绕组的磁动势表达式为（1分）5．凸极同步发电机的功角特性表达式为（2分）曲线见书p209图6-45（1分）。静态稳定性的判断用整步功率系数（1分）当Psyn>0时稳定，区域为0≤θ<90º；当Psyn<0时不稳定，区域为θ>90º；当Psyn=0时为稳定极限，此时θ=90º（1分）。转子无励磁绕组时能够产生电磁转矩，因为凸极电机的Xd≠Xq，附加电磁功率不为零。（1分）6．都是利用电磁感应作用传递能量（2分），变压器是从原边传到副边，输出电功率，是静止的，磁场为脉振磁场（1分）；感应电机是从定子传到转子，输出机械功率，是旋转的，磁场为旋转磁场（1分）。五、计算题1．额定转差率（1分）定子电流（2分）转子电流（2分）功率因数cosφ1=cos36.284º=0.806095（1分）输入功率P1=mU1I1cosφ1=3×220×6.98442×0.806095=3715.87（1分）2．每极每相槽数为（1分）距为节距为绕组排列图为（4分）感应电动势为（1分）每相串联匝数为每槽占电角度为分布因数为（1分）短距因数为绕组因数为共3页第17页气隙每极的磁通为（1分）**********************************************************************************************************华南理工大学试卷《电机学Ⅱ》试题(电气工程及其自动化01级)班级：电气工程01（）班顺序号姓名分数总评分考试时间：2003年11月27日注意：考题与答卷一并交上，否则无分。（说明：本试卷满分为90分,另外10分由实验老师评分。）一、判断题（正确的，请在后面括号里写“是”，错误的，请在后面括号里写“否”。本题共15分，每题1分）1.直流电机的励磁绕组和电枢绕组中的电流都是直流的。（）2．直流电动机电枢绕组中的电流方向同感应的反电势方向是一致的。（）3．直流发电机的换向器起整流作用；直流电动机的换向器起逆变作用。()4．自励是电动机的一种励磁方式。（）5．在直流电机中，以虚槽计算时，电枢绕组的合成节距等于换向器节距。（）6．单叠绕组同一磁极下的元件串联构成一条支路；单波绕组相同极性磁极下的所有元件串联构成一条支路。（）7．直流电机的电负荷是指电枢绕组中流过的电流的大小，单位是安培。()8．在考虑饱和时，直流电机的交轴电枢反应具有去磁作用。（）9．当电刷沿转子旋转的方向移动时，将出现直轴电枢反应磁势。对于发电机，该磁势是去磁性质的；对于电动机，该磁势是助磁性质的。（）10．在直流电动机的电磁功率中，包含电枢电阻的损耗。（）11．直流发电机的外特性是指转速为额定值、励磁电流为额定值（或励磁回路电阻为固定）时，输出电压与输出电流之间的关系。并励发电机具有硬的外特性；而他励发电机则具有拐弯的外特性。（）12．并励电动机在轻载时，可能出现“飞车”现象。（）13．变压器空载接入电网时，存在很大的冲击电流。当考虑铁芯饱和时，这一冲击电流比不考虑饱和时为小。（）14．在ABC坐标系中，同步电机的电压方程式为系数随时间变化的微分方程。（）15．在dq0坐标系中，同步电机的d（q）轴电压是由电阻压降、自身磁链变化引起的感应电势、以及切割对方轴的磁链所引起的运动电势3部分组成的。（）二、填空题（本题共15分，每空1分）1．在没有阻尼绕组的同步电机中，忽然短路电流远大于稳态短路电流的原因在于：在短路瞬间，励磁绕组阻碍电枢反应磁通通过转子主磁路，电枢反应磁通只能沿��闭合，因此磁阻大、电抗小，电流大。2．在有阻尼绕组的同步电机中，忽然短路电流又远大于没有阻尼绕组时的忽然短路电流,其原因在于：在短路瞬间，除了励磁绕组的阻碍作用以外,也对电枢反应磁通起阻碍作用,从而使电枢反应的磁阻更大、电抗更小，电流更大。3．同步电机忽然短路时,定子绕组的短路电流可以分为：周期性的、周期性的、周期性的，以及衰减的非周期分量、二次谐波分量等。4．同步电机忽然短路时,在定子绕组的短路电流中：同励磁绕组的非周期稳态励磁电流If0相对应；和励磁绕组的非周期电流衰减分量对应，时间常数为Td'；和直轴阻尼绕组的非周期电流衰减分量相对应，时间常数为Td"；则同励磁绕组中的周期性衰减电流相对应，时间常数同为定子绕组的时间常数Ta。5．MT0变换同dq0变换的差别在于：dq0变换的d、q轴相对转子是；而MT0变换是将M轴取得同一致。6．变压器的过电压现象包括：和。7．在研究雷击引起的变压器大气过电压时，需要考虑的影响，其原因在于雷电波冲击时间短，等效高频电源。8．空载的同步电机单相（设为A相）对中点稳态短路时，A相电流的三个相序分量相等，都等于A相稳态短路电流的。三、单选题（每题只有一个答案是正确的，请将正确答案的标号填入括号里，每小题2分，共12分）共3页第18页1.直流电动机接成并励方式时，电动机的输入电流I、电枢电流Ia和励磁电流If三者之间的关系为。（）AI=If+IaBIa=I+IfCIa=I=IfDIf=I+Ia2.一台正在运行的并励电动机，其转速为1450转/分，现将其停下，用改变励磁绕组的极性来改变电机的转向（其他条件不变），则此时反转的转速将。（）A大于1450转/分B小于1450转/分C等于1450转/分D无法判断3.一台串励电动机和一台并励电动机，额定电流与额定转矩相等，若起动时它们的电流也相等，则串励电动机的起动转矩并励电动机的起动转矩。（）A等于B大于C小于D小于或等于4.在直流并励发电机自励建压过程中，发现接在电枢两端的电压表的读数有减小现象，最后为零，这说明。（）A励磁回路电阻太小B励磁回路电阻太大C没有剩磁或剩磁太弱D电枢绕组与励磁绕组建立的磁场极性相反5.同步电机的直轴瞬态电抗直轴同步电抗。（）A大于或等于B大于C小于D小于或等于6.同步电机三相突然短路时，。（）A三相短路电流的稳态值中，除了周期性分量外，还含有非周期性分量B三相短路电流的每相瞬态电流中一定都含有非周期分量C三相短路电流的每相瞬态电流中不含有非周期分量D三相短路电流的每相瞬态电流中不一定都含有非周期分量四、多选题（请将所有正确答案的标号填入括号里，每小题3分，共18分）1.负载时直流电机的气隙磁场包括。（）A定子绕组电流产生的主磁场B定子绕组电流产生的漏磁场C电枢绕组电流产生漏磁场D电枢绕组电流产生电枢反应磁场2.直流电动机调速的方法包括。（）A改变电动机电压的极性B调节电枢电压的大小C调节电枢电路中串联的可变电阻D调节励磁电路中串联的可变电阻3.并励直流电机的损耗包括。（）A定子绕组和转子绕组的铜耗B定子铁心的铁耗C机械损耗和杂散损耗D转子铁心的铁耗4.并励直流发电机，转速升高时，保持励磁电流不变，发电机所带负载电阻也保持不变，则。（）A励磁回路电阻增加B发电机输出电压增加C发电机电枢电流增加D定子绕组的铜耗增加5.在相坐标表示的三相感应电机的磁链方程中，是常数。（）A定子绕组和转子绕组的自感B三相定子绕组之间的互感C三相转子绕组之间的互感D定子绕组与转子绕组之间的互感6.同步发电机单相短路（另外两相开路）稳态时，。（）A定子短路电流含有基波分量和一系列3次、5次…等奇次谐波B定子短路电流含有基波分量和除3的倍数次外的一系列奇次谐波C转子电流中含有直流励磁分量和一系列的偶次谐波D转子电流中含有直流励磁分量和除3的倍数次外的一系列奇次谐波五、综合题（第1、2、3题每题5分，第4题7分，第5题8分，共30分）1．试述对称分量法求解对称电机不对称运行的过程，并说明其优点何在？2．试写出派克方程，并说明它是什么方程，通过什么坐标变换得到的？3．试写出考虑饱和时直流电机的感应电动势和电磁转矩的表达式，并说明其物理含义。4.一台17kW、220V的并励直流电动机，电枢总电阻（包括电刷接触压降电阻）Ra=0.1Ω，在额定电压下电枢电流为100A，转速为1450r/min，并励绕组与一变阻器串联以限制励磁电流为4.3A，电动机带有恒转矩负载。当变阻器短路时，励磁电流为9A，稳态转速降到850r/min，机械损耗等不计，试计算（1）励磁绕组的电阻和变阻器的电阻（2）变阻器短路后，电枢电流的稳态值（3）负载转矩值5．有一台直流电机，电枢虚槽数Z=24，极数2p=6，试排列一单叠绕组。要求画出磁极、换向片和电刷及接法。画出电路图。共3页第19页*****************************************************************************答案一、断题（正确的，请在后面括号里写“是”，错误的，请在后面括号里写“否”。本题共15分，每题1分）（ｔ为对，ｆ为错）1.直流电机的励磁绕组和电枢绕组中的电流都是直流的。（f）2．直流电动机电枢绕组中的电流方向同感应的反电势方向是一致的。（f）3．直流发电机的换向器起整流作用；直流电动机的换向器起逆变作用。（t）4．自励是电动机的一种励磁方式。（f）5．在直流电机中，以虚槽计算时，电枢绕组的合成节距等于换向器节距。（t）6．单叠绕组同一磁极下的元件串联构成一条支路；单波绕组相同极性磁极下的所有元件串联构成一条支路。（t）7．直流电机的电负荷是指电枢绕组中流过的电流的大小，单位是安培。（f）8．在考虑饱和时，直流电机的交轴电枢反应具有去磁作用。（t）9．当电刷沿转子旋转的方向移动时，将出现直轴电枢反应磁势。对于发电机，该磁势是去磁性质的；对于电动机，该磁势是助磁性质的。（t）10．在直流电动机的电磁功率中，包含电枢电阻的损耗。（f）11．直流发电机的外特性是指转速为额定值、励磁电流为额定值（或励磁回路电阻为固定）时，输出电压与输出电流之间的关系。并励发电机具有硬的外特性；而他励发电机则具有拐弯的外特性。（f）12．并励电动机在轻载时，可能出现“飞车”现象。（f）13．变压器空载接入电网时，存在很大的冲击电流。当考虑铁芯饱和时，这一冲击电流比不考虑饱和时为小。（f）14．在ABC坐标系中，同步电机的电压方程式为系数随时间变化的微分方程。（t）15．在dq0坐标系中，同步电机的d（q）轴电压是由电阻压降、自身磁链变化引起的感应电势、以及切割对方轴的磁链所引起的运动电势3部分组成的。（t）二、填空题（本题共15分，每空1分）1．在没有阻尼绕组的同步电机中，忽然短路电流远大于稳态短路电流的原因在于：在短路瞬间，励磁绕组阻碍电枢反应磁通通过转子主磁路，电枢反应磁通只能沿��励磁绕组的漏磁路闭合，因此磁阻大、电抗小，电流大。2．在有阻尼绕组的同步电机中，忽然短路电流又远大于没有阻尼绕组时的忽然短路电流,其原因在于：在短路瞬间，除了励磁绕组的阻碍作用以外,阻尼绕组也对电枢反应磁通起阻碍作用,从而使电枢反应的磁阻更大、电抗更小，电流更大。3．同步电机忽然短路时,定子绕组的短路电流可以分为：周期性的稳态分量、周期性的瞬态分量、周期性的超瞬态分量，以及衰减的非周期分量、二次谐波分量等。4．同步电机忽然短路时,在定子绕组的短路电流中：周期性稳态分量同励磁绕组的非周期稳态励磁电流If0相对应；周期性瞬态分量和励磁绕组的非周期电流衰减分量对应，时间常数为Td'；周期性超瞬态分量和直轴阻尼绕组的非周期电流衰减分量相对应，时间常数为Td"；非周期衰减分量则同励磁绕组中的周期性衰减电流相对应，时间常数同为定子绕组的时间常数Ta。5．MT0变换同dq0变换的差别在于：dq0变换的d、q轴相对转子是固定不动的；而MT0变换是将M轴取得同转子磁链方向一致。6．变压器的过电压现象包括：操作过电压和大气过电压。7．在研究雷击引起的变压器大气过电压时，需要考虑各种电容的影响，其原因在于雷电波冲击时间短，等效高频电源。8．空载的同步电机单相（设为A相）对中点稳态短路时，A相电流的三个相序分量相等，都等于A相稳态短路电流的１／３。三、单选题（每题只有一个答案是正确的，请将正确答案的标号填入括号里，每小题2分，共12分）1.A2.C3.B4.D5.C6.D四、多选题（请将所有正确答案的标号填入括号里，每小题3分，共18分）1.A，D2.B，C，D3.A，C，D4.A，B，C，D5.A，B，C6.A，C五、综合题1.首先将不对称电压用对称分量变换式分解成正、负、零序分量，再将各序电压分别作用于电机，求出电流和转矩等量后，最后用对称分量变换式合成三相电流及转矩。通过对称分量变换可使各序方程解耦，使问题简化。2.派克方程为其中＝pθ它是电压方程，通过dq0坐标变换得到的。3.感应电动势表达式物理含义为，当电机造好后感应电动势正比于转速和每极磁通；电磁转矩的表达式共3页第20页物理含义为，当电机造好后电磁转矩正比于电枢电流和每极磁通4.（1）励磁电阻变阻器电阻（2）额定运行（接变阻器）时：电磁转矩：（Nm）变阻器短路后负载转矩不变、空载转矩不变，所以电磁转矩不变因此有：（1）根据有：解得：，代入（1）（A）说明：本题并没有指出磁通与励磁电流成正比（考虑了饱和），如果是用磁通与励磁电流成正比的观点求出的磁通，结果有出入。请适当扣分。（3）（Nm）说明：负载转矩不能等于电磁转矩，因为忽略机械损耗，但没有忽略铁耗，忽略机械损耗（因为机械摩擦损耗与转速有关）只能说明在两种情况下的电磁转矩相等，空载转矩也相等。所以空载转矩并不等于零。5.图略电机学Ｉ试题（华南理工大学电力学院２００５．６）姓名班级学号（指班内序号）成绩注意：1.一、二、三题答案必须直接写在试题相应位置；2.四、五、六题写在答题纸上；3.不得自带草稿纸；4．答题前必须在每页（包括答题纸和草稿纸）右下角写上自己的名字，才可拆开试卷。一、填空（25分）1.电机是装置。2.变压器绕组归算的原则是：在归算前后，不变；不变。3.变压器的效率在达到最大值。4.为了使电动势波形接近正弦波，三相变压器比较好的绕组联结方法为：。5.自耦变压器功率传递的特点为。6.短距因数的物理意义为。7.一相绕组的感应电动势 计算公式 六西格玛计算公式下载结构力学静力计算公式下载重复性计算公式下载六西格玛计算公式下载年假计算公式 为；其中的匝数N是指。8.对称三相绕组、通对称三相电流，产生的合成磁动势为圆形旋转磁动势。其旋转的规律为：；其幅值为单相磁动势的倍。9.同步旋转磁场的转速n（转每分钟）、极对数p、电流频率f之间的关系为n=。10.感应电机转子反应的物理意义为。11.为了获得感应电机的T型等效电路，需要对转子绕组进行和归算。13.感应电机做堵转试验时，转子电流的频率为。共3页第21页14.感应电动机传递到转子回路的电磁功率Pem，可以分割成转子铜耗pcu2、总机械功率（转换功率）P。二者同Pem的关系为pcu2=；P=。15.同步电机的电枢反应是指。16.同步发电机的空载特性是指：转子转速保持同步、电枢绕组开路时，之间的关系。17.功角的含义是：从电路（电压）角度看，它是之间的夹角；从磁场角度看，它是之间的夹角。18.对于凸极同步发电机，已知电枢电流I、电压U、功率因数cos、Xd、Xq，求取励磁电动势E0时，需要利用一个虚拟电动势EQ来求取I和E0的夹角0。。19.同步发电机机投入并网的条件为：1)相序相同；2)；3)。二、正确的打“√”；错误的打“”（25分）1.变压器一次侧接额定电压不变，则负载的主磁通比空载的主磁通略小。（）2．如果变压器一次侧绕组与二次侧绕组的匝数比为k=N1/N2，则一次侧归算到二次侧时，电动势和电压要乘以k倍，电流乘以1/k倍，阻抗乘以k2倍。（）3．考虑磁路的饱和时，如果变压器主磁通为正弦波，则产生主磁通励磁电流也是正弦波。（）4．三相变压器绕组采用Y，d连接时，共有1、3、5、7、9、11六个组号。（）5．对称三相绕组通入对称三相电流时，除产生基波旋转磁动势外，还会产生3次、5次、7次、9次……等一序列的奇数次高次谐波旋转磁动势。（）6．对称三相绕组通入对称三相电流，当某相电流达到交流的最大值时，基波合成旋转磁动势波的幅值就将与该相绕组的轴线重合。（）7．只要电源电压不变，感应电动机的铁耗就基本不变。（）8．当感应电动机的定子接电源、转子短路堵转时，电机的电磁功率、输出功率和电磁转矩均为零。（）9．对绕线型感应电动机，转子串电阻可以增大起动转矩；对笼型感应电动机，定子绕组串电阻可以增大起动转矩。（）10．对感应电动机，进行恒转矩变频调速，基本上要求电源电压随频率正比变化。（）11．若同步电机的气隙合成磁场超前于转子主磁场，则电机运行于发电机状态。（）12．对于隐极同步发电机，其同步电抗等于电枢反应电抗。（）13．通常同步发电机工作在过励状态，以便提供无功功率，改善电网的功率。（）14．变压器的额定容量单位为kW。（）15．考虑铁耗时，变压器的励磁电流同其产生的主磁通同相位。（）16．变压器的空载试验通常在高压侧加电压、测量。（）17．电角度＝机械角度×2p。（）18．双层叠绕组的最多并联之路数为２。（）共3页第22页19．正常空载运行的三相感应电动机，忽然一相断线，则必然停转。（）20．感应电动机的最大电磁转矩同转子电阻成正比。（）21．感应电动机的功率因数很高。（）22．同步发电机调节励磁就可以调节输出的有功。（）23．忽略电枢绕组电阻时，同步发电机的短路电流为纯直轴分量Id。（）24．忽略电枢绕组电阻、负载cos=0时，同步发电机的输出电流为纯交轴分量Iq。（）25．单层绕组可以靠短距来消弱谐波。（）三、单选题（13分）1．变压器在负载运行时，建立主磁通的励磁磁动势是。A一次绕组产生的磁动势B二次绕组产生的磁动势C一次和二次绕组产生的合成磁动势D以上都不对2．一台三相电力变压器，二次侧带对称负载，且输出电压恰好等于其二次侧的空载电压，则该负载一定是。A纯电阻负载B电感性负载C电容性负载D无法判断3．两台容量不同、变比和连接组别相同的三相变压器并联运行，则变压器所分担的容量之标幺值。A与短路阻抗成正比B与短路阻抗成反比C与短路阻抗标幺值成正比D与短路阻抗标幺值成反比4．由定子对称三相绕组产生的次空间谐波磁动势，旋转速度。A等于零B是基波磁场转速的倍C等于基波磁场转速D是基波磁场转速的倍5．要消除三相绕组中的齿谐波磁动势，一般可以采用。A短距绕组B分布绕组C斜槽D无法消除6．笼型感应电动机降压起动与直接起动时相比，。A起动电流、起动转矩均减小B起动电流减小、起动转矩增加C起动电流、起动转矩均增加D起动电流增加、起动转矩减小7．三相感应电动机对称运行时，定、转子绕组的两个旋转磁场的关系为。A始终同步B相对定子反向C相对定子同向、但不同步D有时同步、有时失步8．同步发电机并联运行，有功功率一定，则同步发电机的电枢电流最小。A过励时B正常励磁时C欠励时D励磁电流最小时9．凸极同步电机负载运行时，电枢绕组产生的气隙电动势是由产生的。A转子主极磁动势和直轴电枢磁动势共同B转子主极磁动势和交轴电枢磁动势共同C交轴电枢磁动势和直轴电枢磁动势共同D转子主极磁动势、交轴电枢磁动势和直轴电枢磁动势共同10．汽轮发电机与水轮发电机的差别为。A汽轮发电机转子为凸极结构B水轮发电机转速快C汽轮发电机转子半径大D水轮发电机转子体积大11．单相变压器U1N/U2N=220/110V，如果一次侧接380V，则主磁通将。A增大为380/220倍B不变共3页第23页C增大为380/110倍D减小12．单相变压器U1N/U2N=220/110V，一次侧加220V时，空载电流为１Ａ；今将一次、二次侧绕组顺极性串联，外施330V电压，则空载电流为。A1AB2/3AC1.5AD3A13．一台三相感应电动机，其空载转速为730转/分钟，则其极数2p=。A2B4C6D8四、简答题（15分）1.写出变压器的基本方程式（电压、磁势等）2.画出异步电机的T型等效电路、并标明各参数。3.画出凸极同步发电机的相量图（滞后功率因数时），并标明各相量、角度。五、计算（14分）1.单相变压器IN＝15.15A，U1N/U2N＝6600/6300V，f＝50Hz，短路试验在高压侧进行（绕组温度已经为75℃）：UK=3240V、Ik=15.15A、Pk=7490W。忽略励磁支路，假定R1=R’2、X1X’2，求R1、X1、R2、X2。2.一台3相4极的绕线式感应电动机，nN=1450r/min，转子每相电阻R2=0.012。设负载转矩保持为额定值不变，欲将转速从1450r/min降低到1050r/min，求转子回路应该串入的电阻。六、推导题（8分）忽略电枢绕组的电阻，推导凸极同步发电机的功角特性表达式（后附答题纸和草稿纸）****************************************************************************************************************************电机试题（参考答案）一、填空（25分）1.电机是（一种进行机电能量转换或将一种电压、电流等级转换成另外一种电压、电流等级的）装置。2.变压器绕组归算的原则是：在归算前后，（一、二次侧容量、功率）不变；（一、二次侧绕组磁势）不变。3.变压器的效率在（铁耗与铜耗相等时）达到最大值。4.为了使电动势波形接近正弦波，三相变压器比较好的绕组联结方法为：（一、二次侧至少有一方为三角形联结，或有一方为星形带中性点接地联结）。5.自耦变压器功率传递的特点为（一、二次侧既有直接的传导功率传递，又有间接的电磁感应功率传递）。6.短距因数的物理意义为（元件短距时的电势同元件整距时的电势的比值）