历年电机试卷及答案

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。（错）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。（错）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。（对）4．自励是电动机的一种励磁方式。（错）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。（对）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。（对）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。（错）8．在考虑饱和时，直流电机的交轴电枢反应具有去磁作用。（对）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。（对）10．在直流电动机的电磁功率中，包含电枢电阻的损耗。（错）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。（错）12．并励电动机在轻载时，可能出现“飞车”现象。（错）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。（错）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（对）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。（对）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I错0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，时间常数为对d'；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，时间常数为对d；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对a。5．M对0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M对0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。电机学Ｉ试题（华南理工大学电力学院２００５．６）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（kE=4.44错Nw1）；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（１．５）倍。9.同步旋转磁场的转速n（转每分钟）、极对数p、电流频率错之间的关系为n=（６０ｆ/ｐ）。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对型等效电路，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=（ｓＰｅｍ）；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２。（）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B。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=B。A2B4C6D8四、简答题（15分）1.写出变压器的基本方程式（电压、磁势等）答：2.画出异步电机的对型等效电路、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IN＝15.15A，U1N/U2N＝6600/6300V，错＝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。答：Zk=Uk/Ik=3240/15.15=213.861()Rk=Pk/Ik2=7490/15.152=32.633()Xk=sqr(Zk2–RK2)=sqr(213.861^2-32.633^2)=211.357()R1=R’2=Rk/2=32.633/2=16.616()X1X’2Xk/2=211.357/2=105.678()k=6600/6300=1.04762R2=R’2/k2=16.616/1.047622=15.140()X2X’2k105.678/1.047622=96.289()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。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=(1