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电机学习题

第一章磁路

1-1从物理意义上说明变压器为什么能变压，而不能变频率？

1-2试从物理意义上分析，若减少变压器一次侧线圈匝数（二次线圈匝数不变）二次线圈的电压将如何变化？

1-3变压器一次线圈若接在直流电源上，二次线圈会有稳定直流电压吗？

为什么？

1-4变压器铁芯的作用是什么，为什么它要用0.35毫米厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片迭成？

1-5变压器有哪些主要部件，它们的主要作用是什么？

1-6变压器原、副方和额定电压的含义是什么？

1-7有一台D-50/10单相变压器，

，试求变压器原、副线圈的额定电流？

1-8有一台SSP-125000/220三相电力变压器，YN，d接线，

，求①变压器额定电压和额定电流；②变压器原、副线圈的额定电流和额定电流。

第二章变压器

2-1为什么要把变压器的磁通分成主磁通和漏磁通？

它们之间有哪些主要区别？

并指出空载和负载时激励各磁通的磁动势？

2-2变压器的空载电流的性质和作用如何？

它与哪些因素有关？

2-3变压器空载运行时，是否要从电网取得功率？

这些功率属于什么性质？

起什么作用？

为什么小负荷用户使用大容量变压器无论对电网和用户均不利？

2-4为了得到正弦形的感应电动势，当铁芯饱和和不饱和时，空载电流各呈什么波形，为什么？

2-5一台220/110伏的单相变压器，试分析当高压侧加额定电压220伏时，空载电流I0呈什么波形？

加110伏时载电流I0呈什么波形，若把110伏加在低压侧，I0又呈什么波形?

2-6试述变压器激磁电抗和漏抗的物理意义。

它们分别对应什么磁通，对已制成的变压器，它们是否是常数？

当电源电压降到额定值的一半时，它们如何变化？

我们希望这两个电抗大好还是小好，为什么？

这两个电抗谁大谁小，为什么？

2—7变压器空载运行时，原线圈加额定电压，这时原线圈电阻r1很小，为什么空载电流I0不大？

如将它接在同电压（仍为额定值）的直流电源上，会如何？

2—8一台380/220伏的单相变压器，如不慎将380伏加在二次线圈上，会产生什么现象？

2—9一台220/110伏的变压器，变比

，能否一次线圈用2匝，二次线圈用1匝，为什么？

2-10变压器制造时：

①迭片松散，片数不足；②接缝增大；③片间绝缘损伤，部对变压器性能有何影响？

2-11变压器在制造时，一次侧线圈匝数较原设计时少，试分析对变压器铁心饱和程度、激磁电流、激磁电抗、铁损、变比等有何影响？

2—12如将铭牌为60赫的变压器，接到50赫的电网上运行，试分析对主磁通、激磁电流、铁损、漏抗及电压变化率有何影响？

2-13变压器运行时由于电源电压降低，试分析对变压器铁心饱和程度、激磁电流、激磁阻抗、铁损和铜损有何影响？

2-14两台单相变压器，

，原方匝数相同，空载电流

，今将两台变压器原线圈顺向串联接于440V电源上，问两台变压器二次侧的空载电压是否相等，为什么？

2-15变压器负载时，一、二次线圈中各有哪些电动势或电压降，它们产生的原因是什么？

写出它们的表达式，并写出电动势平衡方程？

2-16变压器铁心中的磁动势，在空载和负载时比较，有哪些不同？

2-17试绘出变压器“T”形、近似和简化等效电路，说明各参数的意义，并说明各等效电路的使用场合。

2-18当一次电源电压不变，用变压器简化相量图说明在感性和容性负载时，对二次电压的影响？

容性负载时，二次端电压与空载时相比，是否一定增加？

2-19变压器二次侧接电阻、电感和电容负载时，从一次侧输入的无功功率有何不同，为什么？

2—20空载试验时希望在哪侧进行？

将电源加在低压侧或高压侧所测得的空载功率、空载电流、空载电流百分数及激磁阻抗是否相等？

如试验时，电源电压达不到额定电压，问能否将空载功率和空载电流换算到对应额定电压时的值，为什么？

2-21短路试验时希望在哪侧进行？

将电源加在低压侧或高压侧所测得的短路功率、短路电流、短路电压百分数及短路阻抗是否相等？

如试验时，电流达不到额定值对短路试验就测的、应求的哪些量有影响，哪些量无影响？

如何将非额定电流时测得UK、PK流换算到对应额定电流IN时的值？

2—22当电源电压、频率一定时，试比较变压器空载、满载（

）和短路三种情况下下述各量的大小（需计及漏阻抗压降）：

2-23为什么变压器的空载损耗可以近似看成铁损，短路损耗可近似看成铜损？

负载时变压器真正的铁耗和铜耗与空载损耗和短路损耗有无差别，为什么？

2-24变压器电源电压不变，负载（

）电流增大，一次电流如何变，二次电压如何变化？

当二次电压过低时，如何调节分接头？

2-25有一台单相变压器，额定容量为5千伏安，高、低压侧均有两个线圈组成，原方每个线圈额定电压均为U1N=1100伏，副方均为U2N=110伏，用这台变压器进行不同的连接，问可得到几种不同的变化？

每种连接原、副边的额定电流为多少？

2-26一台单相变压器，SN=20000kVA，

，fN=50赫，线圈为铜线。

空载试验（低压侧）：

U0=11kV、I0=45.4A、P0=47W；

短路试验（高压侧）：

Uk=9.24kV、Ik=157.5A、Pk=129W；试求（试验时温度为150C）：

（1）折算到高压侧的“T”形等效电路各参数的欧姆值及标么值（假定

）；

（2）短路电压及各分量的百分值和标么值；

（3）在额定负载，

、

和

时的电压变化率和二次端电压，并对结果进行讨论。

（4）在额定负载，

时的效率；

（5）当

时的最大效率。

2-27一台单相变压器，SN=1000kVA，

，fN=50赫，

空载试验（低压侧）：

U0=6300kV、I0=19.1A、P0=5000W；

短路试验（高压侧）：

Uk=3240kV、Ik=15.15A、Pk=14000W；试计算：

1．用标么值计算“T”形等效电路参数；

2．短路电压及各分量的标么值勤和百分值；

3．满载且

时的电压变化率及效率；

4．当

时的最大效率。

2-28、有一台S-100/6.3三相电力变压器，

，Y，yn（Y/Y0）接线，铭牌数据如下：

I0%=7%P0=600Wuk%=4.5%PkN=2250W

试求：

1。

画出以高压侧为基准的近似等效电路，用标么值计算其参数，并标于图中；2。

当变压器原边接额定电压，副边接三相对称负载运行，每相负载阻抗

，计算变压器一、二次侧电流、二次端电压及输入的有功功率及此时变压器的铁损耗及激磁功率。

2-29一台三相变压器，SN=5600kVA，

，Y，d（Y/Δ）接线，从短路试验（高压侧）得：

U1k=2610V、Ik=92.3A、Pk=53kW；当U1=U1N时I2=I2N，测得电压恰为额定值U2=U2N。

求此时负载的性质及功率因数角

的大小（不考虑温度换算）。

2-30三相心式变压器和三相组式变压器相比，具有会什么优点？

在测取三相心式变压器空载电流时，为何中间一相电流小于旁边两相？

2-31单相变压器的组别（极性）有何意义，如何用时钟法来表示？

2-32三相变压器的组别有何意义，如何用时钟法来表示？

2-33三相变压器有哪些标准组别，并用位形图判别之。

2-34试用位形图判别

2-35D，Y（Δ/Y）、Y，d（Y/Δ）、Y,y（Y/Y）、和D，d（Δ/Δ）接线的三相变压器，其变比K与两侧线电压呈何关系？

2-36试画出Y，y2（y/Y-2）、Y,d5（Y/Δ-5）、D,y1（Δ/Y-1）三相变压器的接线。

2-37为什么说变压器的激磁电流中需要有一个三次谐波分量，如果激磁电流中的三次谐波分量不能流通，对线圈中感应电动机势波形有何影响？

2-38Y/Δ接线的三相变压器，三次谐波电动势能在Δ中形成环流，而基波电动势能否在Δ中形成环流，为什么？

2-39试分析为什么三相组式变压器不能采用Y/Y0接线，而小容量的三相心式变压器却可以？

2-40变压器并联运行的理想条件是什么？

试分析当某一条件不满足时的变压器运行情况。

2-41一台Y，d11（Y/Δ-11）和一台D,y11（Δ/Y-11）连接的三相变压器能否并联运行，为什么？

2-42如图4-22所示，欲从35千伏母线上接一台35/3千伏的变压器B，问该变压器就是哪一种连接组别？

2-43有四组组别相同的单相变压器，数据如下：

（1）、100KVA，3000/230V，UkI=155V，IKI=34.5A，PKI=1000W；

（2）、100KVA，3000/230V，UkII=201V，IKII=30.5A，PKII=1300W；

（3）、200KVA，3000/230V，UkIII=138V，IKIII=61.2A，PKIII=1580W；

（4）、300KVA，3000/230V，UkIV=172V，IKIV=96.2A，PKIV=3100W；问哪两台变压器并联最理想？

2-44试说明为什么三相组式变压器不能采用Y，yn（Y/Y0）接线，而三相小容量心式变压器却可采用？

2-45试分析Y，yn（Y/Y0）接线的三相变压器，在不对称运行时产生中性点位移的原因？

2-46变压器短路阻抗大小与短路电流大小有何关系，为什么大容量变压器把短路阻抗设计得小一点？

2-47变压器在什么情况下发生短路，线圈中不存在瞬变分量，而又在哪种情况下突然短路，其瞬变分量的初值最大，经过多久出现冲击电流，大致为额定电流的多少倍？

2-48有一台60000千伏安，220/11千伏，Y，d（Y/Δ）接线的三相变压器，

，求：

（1）高压侧稳态短路电流值及为额定电流的倍数；

（2）在最不得的情况发生突然短路，最大的短路电流是多少？

2-49试分别分析短路试验和突然短路时变压器铁心的饱和情况？

2-50变压器空载电流很小，为什么空载合闸时会很大（即出现激磁涌流）？

为什么激磁涌流的衰减较突然短路电流要慢？

2-51将额定电压为10KV的变压器，空载合闸到3KV的交流电源上，问空载合闸电流比额定电流大还是小，能否产生激磁涌流，为什么？

2-52试分析比较变压器突然短路和空载合闸两种瞬变过程的相同和不同之处,画出它们电流变化曲线？

第三章直流电机的稳态运行

3-1直流发电机是如何发出直流电的？

如果没有换向器，直流发电机能否发出直流电？

3-2“直流电机实质上是一台装有换向装置的交流电机”，你怎样理解这句话？

3-3试判断下列情况，电刷两端电压的性质：

（1）磁极固定，电刷与电枢同时旋转；

（2）电枢固定，电刷与磁极同时旋转。

3-4直流电机有哪些激磁方式？

各有何特点？

不同的激磁方式下，负载电流、电枢电流与激磁电流有何关系？

3-5直流电机由哪些主要部件组成？

其作用如何？

3-6一台Z2型直流电动机，额定功率为PN=160千瓦，额定电压UN=220伏，额定效率ηN=90%，额定转速nN=1500转/分，求该电机的额定电流？

3-7一台Z2型直流发电机，额定功率为PN=145千瓦，额定电压UN=230伏，额定转速nN=1450转/分，求该发电机的额定电流？

3-8一台四极直流电机，采用单迭绕组，问：

1若取下一只或相邻两只电刷，电机是否可以工作？

2若只用相对两只电刷，是否可以工作？

3若有一磁极失去励磁将产生什么后果？

3-9直流发电机和直流电动机的电枢电动势的性质有何区别，它们是怎样产生的？

直流发电机和直流电动机的电磁转矩的性质有何区别，它们又是怎样产生的？

3-10直流电机的电枢电动势和电磁转矩的大小取决于哪些物理量，这些量的物理意义如何？

3-11把一以他激发电机的转速提高20%，空载电压会提高多少（激磁电阻保持不变）？

若是一台并激发电机，则电压升高得多还是少（激磁电阻保持不变）？

3-12何谓电枢反应？

电枢反应对气隙磁场有何影响？

公式

和

中的

应是什么磁通？

3-13直流电发电机和直流电动机的电枢反应有哪些共同点？

有哪些主要区别？

3-14换向元件在换向过程中可能出现哪些电动势？

是什么原因引起的？

对换向各有什么影响？

3-15造成换向不良的主要电磁原因是什么？

采取什么措施来改善换向？

3-16换向磁极的作用是什么？

它装在哪里？

它的绕组如何激磁？

3-17一台四极直流发电机，单迭绕组，每极磁通为

马，电枢总导体数为152根，转速为1200转/分，求电机的空载电动势？

3-18一台四极直流电动机，

转/分，Z=36槽，每槽导体数为6，每极磁通为

马，单迭绕组，问电枢电流为800安时，能产生多大的电磁转矩？

3-19试比较直流发电机和直流电动机的电动势、功率和转矩平衡关系？

3-20.判断直流电机运行状态的依据是什么？

何时为发电机状态？

何时为电动机状态？

3-21试述并激直流发电机的自激过程和自激条件？

3-22在实际应用中，如果并激直流发电机不能自激建压，试分析可能产生的原因，怎样检查，应采取哪些措施？

3-23并激直流发电机正转能自激，反转能否自激？

为什么？

如果反接励磁绕组，电机并以额定转速反转，这种情况能否自激建压？

3-24试解释他激和并激发电机的外特性为什么是一条下倾的曲线？

3-25并激直流电动机的起动电流取决于什么？

正常工作时的电枢电流又决定于什么？

3-26并激直流电动机起动时，常把串接于激磁回路的磁场变阻器短接，为什么？

若在起动时，激磁回路串入较大电阻，会产生什么现象？

3-27并激直流电动机在运行时励磁回路突然断线，问电机有剩磁的情况下会有什么时候后果？

若在起动时就断线，又会出现什么后果？

3-28一台并励直流发电机，励磁回路电阻

负载电阻

，电枢回路电阻

，端电压U=220V。

试求：

（1）励磁电流

和负载电流I；

（2）电枢电流

和电动势

（忽略电刷电阻压降）；

（3）输出功率

和电磁功率

。

3-29一台并励直流发电机，

，电枢回路电阻

，一对电刷压降

，励磁回路电阻

，求额定时的电磁功率和电磁转矩？

3-30一台并励直流电动机，

，电枢回路总电阻

，励磁回路电阻

，忽略电枢反应的影响，求：

（1）电动机的额定输出转矩？

（2）额定负载时的电磁转矩；

（3）额定负载时的效率；

（4）在理想空载时（

）的转速；

（5）当电枢回路中串入一电阻R=0.15Ω时，在额定转矩下的转速。

3-31一台并励直流电动机，

，额定运行时，电枢回路总电阻

，励磁回路电阻

，

，附加损耗占额定功率1%，额定负载时的效率

，求：

（1）额定输入功率；

（2）额定输出功率；（3）总损耗；（4）电枢回路铜损耗；（5）励磁回路铜损耗；（6）电刷接触电阻损耗；（7）附加损耗；（8）机械损耗和铁损耗之和。

第四章交流电机绕组、电动势及磁动势

4-1三相异步电动机为什么会转，怎样改变它的极性？

4-2为什么异步电动机的转速一定小于同步转速？

若转子电流和转子电动势之间有相位差，这里所有转子导体上的电磁力的方向是否都和转向相同，画图分析说明。

4-3试述“同步”和“异步”的含义？

4-4何谓异步电动机的转差率？

在什么情况下转差率为正，什么情况为负，什么情况下转差率小于1或大于1？

如何根据转差率的不同来区别各种不同运行状态？

4-5假如一台接到电网的异步电动机用其它原动机带着旋转，使其转速高于旋转磁场的转速，如图5-9所示，试画出转子导体中感应电动势、电流和相序的方向。

这时转子有功电流和定子旋转磁场作用产生的转矩方向如何？

如把原动机去掉，情况又会怎样？

4-6三相异步电动机在正常运行时，它的定子绕组往往可以接成星形或角形。

试问在什么情况下采用这种或那种接法？

采用这两种连接方法时，电动机的额定值（功率、相电压、线电压、相电流、线电流、效率、功率因数、转速等）有无改变？

4-7在绕线式异步电动机中，如果将定子三相绕组短接，并且通过滑环向转子三相绕组通入三相电流（如4-10所示）转子旋转磁场若为顺时针方向，这时电动机能转吗？

转向如何？

4-8假如一台星形接法的异步电动机，在运行中突然切断三相电流，并同时将任意两相定子绕组立即接入直流电源，这时异步电动机的工作状况如何，试用图分析之。

4-9一台三相异步电动机，PN=4.5千瓦，Y/Δ接线，380/220伏，

，

转/分，试求：

（1）接成Y形或Δ形时的定子额定电流；

（2）同步转速

及定子磁极对数P；

（3）带额定负载时转差率

；

4-10一台八极异步电动机，电源频率f=50赫，额定转差率

=0.04，试求：

1．额定转速

；

2．在额定工作时，将电源相序改变，求反接瞬时的转差率。

4-11有一台交流电机，Z=36，2P=4，y=7，2a=2，试会出：

（1）槽电势星形图，并标出600相带分相情况；

（2）三相双层迭绕组展开图。

4-12凸极同步发电机和隐极同步发电机空载时，气隙磁场沿圆周分布波形与哪些因素有关？

4-13试述短距系数和分布系数的物理意义，为什么这两系数总是小于或等于1？

4-14在交流发电机定子槽的导体中感应电动势的频率、波形、大小与哪些因素有关？

这些因素中哪些是由构造决定的，哪些是由运行条件决定的？

4-15总结交流发电机定子电枢绕组相电动势的频率、波形和大小与哪些因素有关？

这些因素中哪些是由构造决定的，哪些是由运行条件决定的？

4-16试从物理和数学意义上分析，为什么短距和分布绕组能削弱或消除高次谐波电动势？

4-17同步发电机电枢绕组为什么一般不接成△形，而变压器却希望有一侧接成△接线呢？

4-18额定转速为每分钟3000转的同步发电机，若将转速调整到3060转/分运行，其它情况不变，问定子绕组三相电动势大小、波形、频率及各相电动势相位差有何改变？

4-19一台4极，Z=36的三相交流电机，采用双层迭绕组，并联支路数2a=1，

，每个线圈匝数NC=20，每极气隙磁通

=7.5×10-3韦，试求每相绕组的感应电动势？

4-20有一台三相异步电动机，2P=2，n=3000转/分，Z=60，每相串联总匝数N=20，fN=50赫，每极气隙基波磁通

=1.505韦，求：

（1）基波电动势频率、整距时基波的绕组系数和相电动势；

（2）如要消除5次谐波，节距y应选多大，此时的基波电动势为多大？

4-21总结交流电机单相磁动势的性质、它的幅值大小、幅值位置、脉动频率各与哪些因素有关？

这些因素中哪些是由构造决定的，哪些是由运行条件决定的？

4-22总结交流电机三相合成基波圆形旋转磁动势的性质、它的幅值大小、幅值空间位置、转向和转速各与哪些因素有关？

这些因素中哪些是由构造决定的，哪些是由运行条件决定的？

4-23一台50Hz的交流电机，今通入60Hz的三相对称交流电流，设电流大小不变，问此时基波合成磁动势的幅值大小、转速和转向将如何变化？

4-24一交流电机如图6-17，当在不动的转子上的单相绕组中通入50Hz交流电流后，将在定子绕组中感应电动势。

如果将定子三相绕组短接，问此时绕组中通过的电流产生的合成磁动势是脉动还是旋转的，为什么？

4-25试分析图6-18情况下是否会产生旋转磁动势，转向是顺时针还是逆时针？

4-26若在对称的两相绕组中通入对称的两相交流电流

，试用数学分析法和物理图解法分析其合成磁动势的性质？

4-27一台三相异步电动机，2P=6，Z=36，定子双层迭绕组，

，每相串联匝数N=72，当通入三相对称电流，每相电流有效值为20A时，试求基波三相合成磁动势的幅值和转速？

4-28有一三相对称交流绕组，通入下列三相交流电流：

（1）

（2）

（3）

定性分析其合成磁动势的性质（包括转向）。

第五章感应电动机的稳态运行

5-1异步电动机的气隙为什么要尽可能地小？

它与同容量变压器相比，为什么空载电流较大？

5-2异步电动机在起动和空载运行时，为什么时候功率因数很低？

当满载运行时，功率因数会提高？

5-3当异步电动机运行时，定子电动势的频率是多少？

转子电动势的频率为多少？

由定子电流的产生的旋转磁动势以什么速度截切定子，又以什么速度截切转子？

由转子电流的产生的旋转磁动势以什么速度截切转子，又以什么速度截切定子？

，它与定子旋转磁动势的相对速度是多少？

5-4说明异步电动机轴机械负载增加时，定、转子各物理量的变化过程怎样？

5-5为什么说异步电动机的功率因数总是滞后的，而变压器呢？

5-6异步电动机等效电路中的附加电阻

的物理意义是什么？

能否用电感或电容来代替,为什么？

5-7异步电动机的电磁转矩与哪些因数有关，哪些是运行因素，哪些是结构因素？

5-8异步电动机带额定负载运行时，且负载转矩不变，若电源电压下降过多，对电动机的Tmax、Tst、Φ1、I1、I2、s及η有何影响？

5-9漏抗的大小对异步电动机的运行性能，包括起动转矩、最大转矩、功率因数有何影响，为什么？

5-10通常的绕线式异步电动机如果：

（1）转子电阻增加；

（2）转子漏抗增加；（3）定子电压大小不变，而频率由50Hz变为60Hz，各对最大转矩和起动转矩有何影响？

5-11一台鼠笼异步电动机，原来转子是铜条，后因损坏改成铸铝，如输出同样功率，在通常情况下，sN、cos

、η1、I1N、sm、Tmax、Tst有何变化？

5-12一台50Hz380伏的异步电动机若运行于60Hz、380伏的电网上，设输出功率保持不变，问下列各量是增大还是减小：

1）激磁电抗、激磁电流和电动机的功率因数；

2）同步转速和额定电流时的电机转速；

3）最大转矩和产生最大转矩时的转差率；

4）起动转矩；

5）电机效率。

5-13增大异步电动机的气隙对空载电流、漏抗、最大转矩和起动转矩有何影响？

5-14一台六极异步电动机，额定功率PN=28千瓦，UN=380伏，f1=50Hz，nN=950转/分，额定负载时，

，pcu1+pFe=2.2千瓦，pmec=1.1千瓦，pad=0，计算在额定时的sN、pcu2、ηN、I1和f2。

5-15一台4极异步电动机，额定功率PN=5。

5千瓦，f1=50Hz，在某运行情况下，自定子方面输入的功率为6.32千瓦，pcu1=341瓦，pcu2=237.5瓦，pFe=167.5瓦，pmec=45瓦，pad=29瓦，试绘出该电机的功率流程图，标明电磁功率、总机械功率和输出功率的大小，并计算在该运行情况下的效率、转差率、转速及空载转矩、输出转矩和电磁转矩。

5-16普通鼠笼异步电动机在额定电压下起动，为什么起动电流很大，而起动转矩却不大？

5-17在应用降压起动来限制异步电动机起动电流时，起动转矩受到什么影响，比较各种降压的起动方法，着重指出起动电流倍数年和起动转矩倍数间的关系。

5-18绕线式异步电动机在转子回路中串电阻起动时，为什么既能降低起动电流，又能增大起动转矩？

5-19绕线式异步电动机在起动和运行时，如将它的三相转子绕组接成Y形短接，或接成△形短接，问对起动性能和运行性能有无影响，为什么？

5-20一台鼠笼异步电动机原来转子导条是铜的，后因损坏改成铝条，在其它条件不变情况下，对起动性能有何影响？

最大电磁转矩是否改变？

若负载转矩不变，其转差率将如何变化？

5-21深槽和双鼠笼异步电动机在额定电压下起动，起动电流较小而起动转矩较大，为什么？

5-22双鼠笼异步电动机两笼之

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