电机学期末试题及答案2

电机学 试题（华南理工大学电力学院）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 。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）PW。二者同Pem的关系为pcu2= ；PW = 。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cosj、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Y0。 。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。 （ ）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cosj=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；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。A 1AB 2/3AC 1.5A D 3A13一台三相感应电动机，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IN15.15A，U1N/U2N6600/6300V，f50Hz，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= R2、X1s=X2s，求R1、X1s、R2、X2s。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=0.012W。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。（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）。7. 一相绕组的感应电动势计算公式为（kFE=4.44fNw1）；其中的匝数N是指（每相串联匝数）。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：（哪相电流达到最大值，旋转磁势的轴线就转到同该相绕组轴线重合）；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（转子绕组电流的基波磁势对气隙磁场的影响）。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（ 频率）和（绕组）归算。13. 感应电机做堵转试验时，转子电流的频率为（定子电流频率）。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）PW。二者同Pem的关系为pcu2=（）；PW =（(1-s)Pem）。15. 同步电机的电枢反应是指（ 电枢电流的磁势对主极磁场的影响）。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，（端电压同励磁电流）之间的关系。17. 功角的含义是：从电路（电压）角度看，它是（励磁反电势与端电压）之间的夹角；从磁场角度看，它是（主极励磁磁场同气隙合成磁场）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cosj、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Y0。 （ ）。19. 同步发电机机投入并网的条件为：1)相序相同；2)（ 频率相同）；3)（对应相的电压相等、且相位相同）。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。 （ ）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cosj=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，建立主磁通的激磁磁动势是 C 。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 C 。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 D 。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 D 。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 C 。 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 。 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 。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 B 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 D 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D。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。A 增大为380/220倍B 不变 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；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B。A 1AB 2/3A C 1.5AD 3A13一台三相感应电动机，其空载转速为730转/分钟，则其极数2p= B 。A2B4 C6 D8四、简答题（15分）1. 写出变压器的基本方程式（电压、磁势等）答：2. 画出异步电机的T型等效电路、并标明各参数。答：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IN15.15A，U1N/U2N6600/6300V，f50Hz，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= R2、X1s=X2s，求R1、X1s、R2、X2s。答：Zk=Uk/Ik=3240/15.15= 213.861 (W)Rk=Pk / Ik2 = 7490/15.152 = 32.633(W)Xk=sqr(Zk2 RK2) = sqr(213.8612-32.6332)= 211.357(W)R1= R2= Rk/2 = 32.633/2 = 16.616(W)X1s=X2s = Xk/2 = 211.357/2 = 105.678(W)k=6600/6300= 1.04762R2= R2/k2= 16.616/1.047622 =15.140(W)X2s=X2s /k2 = 105.678/1.047622 = 96.289(W)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=0.012W。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。答：因为感应电机的电磁转矩是 的函数，当电压、频率等条件不变时，保持 为常数，则电磁转矩恒定。因此让 和s成正比变化，就可以进行恒转矩调速：同步转速：ns=1500rpm1450rpm时：转差率s1=(ns-n)/ns=(1500-1450)/1500=1/301050rpm时：转差率s2=(ns-n)/ns=(1500-1050)/1500=0.3Radd = 8R2 = 80.012=0.096（W）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答：不计电枢电阻时，同步电机的电磁功率为PemUIcos由凸极同步发电机的相量图可知 ，故PemUIcos(0q) = mUI(cos0cosq +sin0sinq) = mU(Iqcosq+Idsinq)由相量图可知