电机学试题康翔讲解版.docx

这份试题的答案全部来自网上和课本，再加上本人的猜测，如有错误，后果自负，如有雷同，不关我事咯！

一、判断题
1直流电动机串多级电阻起动。在起动过程中，每切除一级起动电阻，电枢电流都将突变。( X )
解：P316
电枢回路串多级电阻起动是为了限制起动电流，在起动过程中，每切除一级起动电阻， 就相当于调小接入的电阻，使电枢电流增加（电磁转矩增大） ，直到起动完成将电阻全部切除。
2.三相异步电动机转子不动时，经、由空气隙传递到转子侧的电磁功率全部转化为转子铜损耗（ √ ）
解：P247 15-4-1
三相异步电动机堵转时，主磁通Φ约减至额定运行时的一半，因此铁耗 PFe约减为额定运行时的1∕4，而定子电流和转子电流分别增大为额定时的5—7倍，定子铜耗和转子铜耗增大至额定时的几十倍，机械损耗Pm=0,附加损耗Pad较小。所以此时的主要损耗是定子铜耗和转子铜耗。
3.深槽式与双笼型三相异步电动机，起动时由于集肤效应而增大了转子电阻，因此距又较高的起动转矩倍数。（√ ）
解：P255
这两种笼型异动电动机的共同原理是：启动时，利用集肤效应使转子电阻自动增大，来增大堵转转矩并减小堵转电流。
4.直流电动机的电磁转矩是驱动性质的，因此稳定运行时，大的电磁转矩对应的转速就高。（ X ）
解：P295
T=CTΦIa 与转速无关。
5.三相绕线转子异步电动机提升位能性恒转矩负载，当转子回路串接适当的电阻时，重物将停在空中。（√ ）
解：P313
二、填空题
1.单机运行中的同步发电机感应电动势的频率由 频率 决定。
解：P163 9-1
保持转速n1不变，负载功率因数cosφ不变，定子端电压U，负载电流I和励磁电流If三者之间保持一个不变，另外两个量之间的关系就是同步发电机单机对称稳态运行的特性。
2.感应电动机变频调速时，当电源电压U1和频率f1满足 时，为恒转矩调速，满足 时，为恒功率调速。
解：P261
变频调速的相关内容
3.一台三相绕线式感应电动机，拖动恒定转矩负载运行（忽略空载转矩），当在转子三相绕组中串入一定的电阻R之后，电机的转速n 降低 ，定子电流I1 不变 ,效率η 降低 。
解：P260
负载转矩TL不变时，在转子三相绕组中串入一定的电阻R，可使转速n降低，转差率s增大。串入一定的电阻R前后，T型等效电路中的转子回路的功率因数也不变，因电磁功率Pem不变，根据公式Pem=m2E2I2cosφ2 和T=CTΦmI2cosφ2可知，主磁通Φm和定.转子电流I1.I2都不变，输入功率P1也不变。因为转差率s增大，所以机械功率Pm和输出功率P2减小，而转子铜耗PCu2=sPem增大，所以这种调速方法的效率降低。
4.双笼型感应电动机上笼电阻 大 ，下笼电阻 小 。
解：P256
起动时上笼的电阻大限制了起动电流，又叫起动笼。正常运行时，转子的频率很低，转子电流主要集中到电阻小的下笼中，又称为工作笼。
5.有一台三相四极36槽交流电机，第一节距y1=8，则节距因数kp1= ，分布因数kd1= 绕组因数kpd1=
解：P87-P90
极距：Гp=定子槽数/(2×极对数)=Q/2P=36/2×2=9
节距： y=y1/Гp=8/9
节距因数：Kp1=sin（y×0.5∏）=sin(8/9×0.5∏)= 0.985
每极每相槽数：q=定子槽数/(2×极对数×电机相数)
=Q/2Pm=36/(2×2×3)=3
槽距角：α=(极对数×3600)/ 定子槽数=(P×3600)/Q
(2×3600)/36=200
基波分布因数：Kd1=sin(q×α/2)/q ×sin(α/2)
=sin(3×200/2)/3×sin(200/2)= 0.96
基波绕组因数：Kdp1=Kp1×Kd1=0.946

6变压器的激磁参数由 空载 试验测取，短路参数由 短路 试验测取。
解：P36 –P38
7.直流电机的电枢反应是指 电枢磁场对主极磁场的影响 其结果是 气隙磁场发生畸变 和 呈去磁作用
解：P290
8.三相感应电动机在运行时有一相断线， 能 继续运行（能或否）？当电机停转之后， 否 再起动。
解：
9.当降低感应电动机的电压时，感应电动机的最大转矩 降低 。产生最大转矩的临界转差率 不变 ，起动转矩 降低 。
解：P292
在频率和参数一定时，最大转矩Tm与电压U12成正比。
最大转矩Tm转子电阻R2无关，但临界转差率Sm却与R2´成正比。
在频率和参数一定时，起动转距（堵转转矩）Ts与电压U12成正比。
10.一台三相笼型转子异步电动机，正常运行时，定子绕组为三角形连接，若采用Y/D降压起动，则起动电流变为D起动电流的 1/3 倍，Y起动转矩变为D起动转矩的 1/3 倍。
解：P254
三相笼型异步电动机常用起动方法的比较。
11.感应电动机经过转子绕组折算和 频率 的折算，得到等效电路。
解：P225
12.变压器并联运行的条件是：(1) 联结组标号相同 (2)额定电压及变比相等 (3) 短路阻抗标幺值相等
解：P313
13.在交流绕组中，为削弱感应电动势中的5次和7次谐波，可采用 短距绕组 来实现；为削弱齿谐波电动势，可采用 斜槽 来实现。
解：P95
14.直流电动机的调速方法为：(1) 调压 (2) 调磁 (3) 调电枢回路电阻
解：P313
15.直流电机中换向绕组与电枢绕组相 串 联。
解：P294 19-3-2
直流电机换向极绕组与电枢绕组相串联，使换向极产生的磁通与电枢反应磁通方向相反。
三、选择题
1.一台隐极式同步发电机，当励磁绕组匝数增加时，发电机的同步电抗（ B ）；当电机的气隙加大时，发电机的同步电抗（ C ）；当电枢绕组匝数增加时，发电机的同步电抗（ A ）
A.增加 B.不变 C.减少
解：P143 8-3-4
同步电抗包括电枢反应电抗和电枢漏电抗，电枢反应电抗与角频率，绕组有效匝数的平方以及气隙磁通所经过的磁路的磁导成正比。
励磁绕组匝数增加时,对同步电抗没有影响。
电机的气隙加大时，气隙磁通所经过的磁路的磁导减小，电枢反应电抗减小，同步电抗随之减小。
电枢绕组匝数增加时，同步电抗与之成平方关系增加。
2三相堆成绕组中，通入三相不对称交流电流其合成磁势为（ C ）；单相绕组中通入单相交流电流其磁势为( B )；两相对称绕组（空间互差90度）中，通入两相对称交流电流（时间互差90度）其合成磁势为（ A ）。
A.圆形旋转磁势 B.脉振磁势 C.椭圆形旋转磁势
解：P115
3.三相感应电动机带恒转矩负载运行，如电源电压下降，电机的转速（ A ），定子电流（ C ）。
A.下降 B.不变 C.上升
解：P242
三相异步电动机拖运恒转矩负载运行中,若降低电压,则电动机转速也降低.
从机械特性曲线可见力矩随电压降低而降低.恒转矩负载运行时.稳定运行点
由A点降到B点又降到C点

端电压过低将引起负载电流分量增大的数值大于激磁电流分量减少的数值。因此，定子电流增加，功率损耗加大，定子绕组过热，时间过长甚至会烧毁电动机。当电源电压过高时，同样会使定子电流增加，导致定子绕组过热而超过允许范围。
4.一台四极感应电动机，额定转速为1440转/分，此时转子旋转磁势相对定子旋转磁势的转速为（ C ），定子旋转磁势相对于转子的转速为（ C ）.
A.0转/分 B.1500转/分 C.60转/分
解：磁场旋转的转速n1=60f1/p=60×50/2=1500 转/分
则转子旋转磁势相对定子旋转磁势的转速为：n1–n=1500–1440=60转/分
5.变压器一次绕组接额定电压，二次绕组的输出电压高于额定电压，其负载性质是（ B ）。
A.纯阻负载 B.容性负载 C.感应负载
解：变压器本身有电阻和漏电抗，称之为短路阻抗。
当变压器带上感性负载和纯阻性负载时，变压器线圈必然会产生一个压降，使得出口端电压降低。当带上容性负载时，由于电流与电压的相位关系，会使得出口端电压升高。

6一台并励直流电动机若改变电源极性，则电机的转向（ B ）。
A.改变 B.不变 C.不一定
解：换向极绕组与电枢绕组相串联，使换向极产生的磁通与电枢反应磁通方向相反。对于直流发电机而言，换向极性和电枢要进入的主磁极性相同；而对于直流电动机，则换向极极性和电枢要进入的主磁极极性相反。
换向极绕组与电枢组相串联的原因是：使随着电枢磁场的变化，换向极磁场也随之变化，即任何负载情况下都能抵消电枢反应的影响。
7.单迭和单波绕组，极对数均为p时，并联支路分别是（ B ），（ C ）。
A.2p B. p C.1
解：P302
单迭绕组的并联支路数对数a等于极对数p，而单波绕组a=1。
8.一台变压器若将其原边外加电压U1和频率f1同时提高10%，其铁心损耗（ A ）,激励电流（ C ），励磁电抗（B ）
A.升高 B.降低 C.不变
解：P46 2-5 2-7
当变压器一次侧电压提高时,铁芯中的磁通密度就会增加,由于制做铁芯的硅钢片是铁磁材料,它的磁化曲线是非线性的,它的磁导率也不是固定不变而是随磁场强度变化而变化的,所以这时励磁电流和铁芯损耗都会大幅增加,而励磁电阻和励磁电抗都会大幅减小.

9.直流电机换向时，若换向原件内的合成电动势为0，则换向为（ B ）。
A.延迟换向 B.直线换向 C.超越换向
解：P292
换向的电磁理论简介
10.感应电动机的转差率为s>1时，电机运行于（ C ）状态。
A.发电机 B.电动机 C.电磁制动
解：P222
异步电机的三种状态:
发电机S>0； 电动机：1>S>0；电磁制动S>1；

11一台同步发电机额定负载时增加励磁电流，则电磁功率（ C ），功率角（ B ）。
A.上升 B.下降 C.不变
解：P190
保持负载不变，即负载转矩不变，忽略空载损耗，则电磁转矩T不变，所以电磁功率Pem不变；增加励磁电流，功率因数为超前性的，所以功率角下降。
12.同步电动机的负载减少时，其转速（ C ）,功率角（ B ）。
A.上升 B.下降 C.不变
解：P192 11-1-3
同步电动机的转速由电源频率决定，只要处于稳定运行范围内
只减少机械负载不会使电动机的转速发生变化，但是功率角和电磁转矩将减小。
13.变压器的空载损耗（ D ）,短路损耗（ C ）。
A.全部为铜耗 B.全部为铁耗 C主要为铜耗 D.主要为铁耗
解: P47 2-16
变压器空载试验在低压侧进行，短路试验在高压侧进行。空载试验时电流很小，铜损耗很小，可以忽略，而磁通较大，故可以认为空载损耗近似是铁耗；短路试验时，电压很低，主磁通很小，铁损耗很小，所以短路损耗近似为是铜耗。

14.一台并励直流发电机，空载运行于某一电压下，如将其转速升高10%则发电机的端电压将（ C ）。
A.升高10% B.不变 C.升高>10% D升高<10%
解：P303 19-16
因为If和Ia不变，所以Φ不变。
因为转速n升高10%，所以Ea增大10%。
因为Φ和Ia不变，所以T不变。
因为U=Ea-IaR , 所以端电压U升高略超过10%。

四、问答题
1. 什么叫恒功率调速？什么叫恒转矩调速？
解： 恒功率调速是指功率不变速度变大，具体是功率不变力由大变小。速度增加直到v=p/f为最大速度。
恒转矩调速是指在全部调速范围内，电动机输出转矩的最大允许值不变的调速方法

2. 异步电动机等效电路中的附加电阻R2（1-s）/s的物理意义是什么？能否用电抗或电容代替这个附加电阻？为什么？
解：异步电动机等效电路中的附加电阻代表总机械功率的一个虚拟电阻，用转子电流在该电阻所消耗的功率来代替总机械功率（包括轴上输出的机械功率和机械损耗、附加损耗等）。因输出的机械功率和机械损耗等均属有功性质。因此， 从电路角度来模拟的话，只能用有功元件电阻，而不能用无功元件电抗或电容代替这个附加电阻。

五、计算题
1.一台直流他励电动机，其额定数据如下：Pn=2.2KW,Un=Uf=110V,nN=1500r/min, ηn=0.8,Ra=0.4Ω
Rf=82.7Ω试求
① 额定电枢电流IAn
② 额定励磁电流IfN
③ 励磁功率Pf
④ 额定转矩TN
⑤ 额定电流时的反电动势
⑥ 直接启动时的起动电流
⑦ 如果要是起动电流不超过额定电流的2倍，求起动电阻为多少欧？此时启动转矩又为多少？
解：①PN=UNIaNηN 2200=110*IaN*0.8 IaN=25A
② Uf= RfIfN IfN=110/82.7 =1.33A
③ Pf= UfIfN=146.3W
④额定转矩TN=9.55 PN/ nN=14Nm
⑤ 额定电流时的反电势EN=UN-INRa=110V-0.4*25=100V
⑥ 直接启动时的启动电流Ist=UN/Ra=110/0.4=275A
⑦ 启动电阻 2IN> UN/ (Ra+Rst) Rst>1.68Ω
启动转矩 Keφ=(UN-INRa)/nN=0.066
Ia= UN/(Ra+Rst) T=KtIaφ=52.9A =9.55*0.066*52.9=33.34Nm

3. 一台隐极同步发电机带三相对称负载，cosΦ=1，此时端电压U=Un，电枢电流I=Io，若知知该电机的Xo=10.15，Xa=0.85，忽略定子电阻，用时间向量图求空载电动势EΦ、Ψ及θ

3.已知一台三相一部电动机，额定功率为150kW，额定电压为380V，额定转速为1460r/min，过载倍数为2.4，试求：（1）转矩的实用表达式；(2)问电动机能否带动额定负载起动
解：（1）TN =9550×PN/nN= 981.2N.m
Tm=rm×TN=2355 N.m
根据额定转速为1460r/min，可判断出同步转速 n1 =1500 r/min，则额定转差率为
SN=(n1-nN)/n1=0.027
Sm= SN×(rm+根号（rm×rm-1)=0.124
转子不串电阻的实用表达式为：
T=2Tm/(s/sm+sm/s)=4710/(s/0.124+0.124/s)

（2）电机开始起动时，s=1，T=Ts，代入实用表达式得：
Ts=4710/(1/0.124+0.124/1)=575N.m
因为Ts<TN ，故电动机不能拖动额定负载起动。
(注，r为角速度单位拉米嘎）