电机学试题答案005.docx
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电机学试题答案005
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。
（否）
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。
（否）
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。
（否）
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。
（ 是）
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。
（ 是）
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。
（ 否）
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。
（ 是）
8．只要电源电压不变，感应电动机的铁耗基本不变。
（ 是）
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。
（ 否）
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。
（ 否）
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。
（ 否）
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。
（否 ）
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。
（否 ）
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。
（ 否）
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。
（是）
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 励磁 电流。
2．变压器绕组的归算，实质是在保持 功率和磁动势 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 不变损耗等于可变损耗 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变极调速，变频调速，变转差率调速 。
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 电枢漏抗压降和电枢等效磁动势 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 原动机的输入功率 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 。
（ 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 。
如是感性，带负载后电压一定小于空载电压（空载电压就是额定电压），只有带容性负载时才有可能。
（ 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电力变压器并联运行，则 。
（ D）
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 。
（ D）
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 。
（ 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
C7．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
A8．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
B9．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
D10．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
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、1818.18A
5．
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
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
气隙每极的磁通为（1分）
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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）
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 。
（ ）
A I=If+Ia B Ia=I+If C Ia=I=If D If=I+Ia 2. 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
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