清华电气考研面试题整理剖析

2字班到4字班电机学1、什么是直流电机直流电机是实现机械能和直流电能之间相互转换的旋转电机。直流电机本质上是交流电机，需要通过整流或逆变装置与外部电路相连接。常见的是采用机械换向方式的直流电机，它通过与电枢绕组一同旋转的换向器和静止的电刷来实现电枢绕组中交变的感应电动势、电流与电枢外部电路中直流电动势、电流间的换向。（实质是一台有换向装置的交流电机）2、同步机和异步机的区别同步电机定子交流电动势和交流电流的频率，在极对数一定的条件下，与转子转速保持严格的同步关系。同步电机主要用做发电机，也可以用作电动机，还可以用作同步调相机（同步补偿机）。同步电机可以通过调节励磁电流来调节无功功率，从而改善电网的功率因数。（同步电动机主要用于功率比较大而且不要求调速的场合。同步调相机实际上就是一台并联在电网上空转的同步电动机，向电网发出或者吸收无功功率，对电网无功功率进行调节。）异步电机是一种转速与电源频率没有固定比例关系的交流电机，其转速不等于同步转速，但只要定转子极对数相等，无论转子转速如何，定、转子磁动势都以同步转速相对于定子同向旋转，即二者总是相对静止。异步电机主要用作电动机，缺点是需要从电网吸收滞后的无功功率，功率因数总小于1。异步电机也可作为发电机，用于风力发电场和小型水电站。3、什么是电枢反应？直流电机是否有电枢反应？对于同步电机来说，电枢反应是指基波电枢磁动势对基波励磁磁动势的影响。直流电机也有电枢反应，是指电枢磁动势对励磁磁动势产生的气隙磁场的影响。4、异步机的转子有那几种折合方式？异步电机转子的折合算法主要包括频率折合和转子绕组折合，原则是保持转子基波磁动势不变，对定子侧等效。在进行这两种折合之前还有一个转子位置角的折合。5、电动机为什么会转？都是由于转子上的绕组受到了电磁力，产生拖动性电磁转矩而带动转子转动。具体来说，同步电机是由于定子绕组通入三相对称电流，产生旋转磁场，相当于旋转磁极，使得同步电动机转子磁极吸引而同步旋转。异步电动机是由于转子转速小于同步转速，转子与定子电流产生的旋转磁动势有相对运动，转子绕组切割磁感线，产生感应电动势，进而产生感应电流使得转子绕组受到安培力，产生电磁转矩，带动转子旋转。6、直流机和异步机分别有哪几种调速方式？异步电动机的调速方法：（1）改变转差率调速，包括调压调速、转子串接电阻调速（只用于绕线转子电动机）。（2）变极调速（只用于笼型异步电动机）。（3）变频调速（多用于笼型异步电动机）。（变频调速性能最好，但价格比较高）他励直流电动机的调速方法：（1）电枢串接电阻调速（只能从基速向下调）。（2）改变端电压调速（只能从基速向下调）。（3）改变磁通调速（从基速向上调，弱磁升速）。7、为什么我们要制定额定值，让系统和电机运行在额定状态下？制定额定值是为了便于各种电气设备和电机的设计制造及其使用。系统和电机只有运行在额定状态下才能取得最佳的技术性能和经济效果。8、有功的发出原理和计算方法以及无功的V形曲线。对于同步发电机来说有功的发出是由于功角的存在，功角是空载电动势是相电压之间的夹角，也可以看成是励磁磁动势与相电压等效合成磁动势之间的夹角。由于同步电机工作在发电状态时，功角大零，故励磁磁动势的等效磁极会吸引相电压等效合成磁动势的等效磁极，通过磁场的耦合作用将转子的机械能转换成电能输出。有功功率可以利用功角特性来进行计算。同步发电机无功的V形曲线是负载时电枢电流和励磁电流的关系曲线，特点：有功功率越大，V形曲线越高；每条V形曲线都有一个最低点；最低点是发电机运行工况的分界点，左边是欠励（超前），右边是过励（滞后）。V形曲线有助于工作人员了解发电机的运行工况，进而对发电机进行控制。9、变压器和异步机参数的测试方法？分别在变压器的哪一侧做？变压器的参数测试方法方法有短路试验和空载试验。短路试验通常在高压侧做，即在高压侧加压；空载通常在低压侧做，即在低压侧加额定电压。通过短路试验可以测得一次短路电流为额定值时的一次短路电流、电压和短路损耗，由这三个量可以算出变压器折合到一次侧的短路阻抗、短路电阻和短路电抗。通过空载试验可以测得对一次绕组施加额定电压时的一次电压、二次电压、一次电流和输入功率，即空载损耗，由这四个量可以算得变比、励磁阻抗、励磁电阻和励磁电抗。异步电机的参数测试方法有堵转试验（短路试验）和空载试验，均在定子侧加压。通过堵转试验可以测得定子电流为额定值时的定子电压和短路损耗，进而由这三个量可以算出折合到定子侧的短路阻抗、短路电阻和短路电抗。通过空载试验数据可以作出空载特性曲线（空载电压和空载损耗的关系曲线），进而可以求出机械损耗和铁耗，再利用额定电压下的试验数据和短路试验所得的漏电抗求得励磁电阻、励磁电抗和励磁阻抗。10、电机有几种运行方式？怎样判断电机是运行在哪种方式下？电机运行的方式主要有发电机和电动机两种方式。对于同步电机可以根据电磁功率或者功角的正负来判断其运行在哪种方式下。按发电机惯例，当电磁功率或者功角为正时同步电机为发电机，当电磁功率或者功角为负时同步电机为电动机。对于直流电机可以根据电磁功率的正负或者电枢电动势和电枢端电压的大小比较来判断其运行在哪种方式下。在发电机惯例下，当电磁功率为正时为发电机，当电磁功率为负时为电动机。当电枢电动势大于电枢端电压时为发电机，当电枢电动势小于电枢端电压时为电动机。11、电机中哪几种电机有阻尼绕组和补偿绕组，它们分别的作用。凸极同步电机有阻尼绕组，直流电机有补偿绕组。12、同步机的短路特性为什么是一条直线？因为短路的时候kakIFIF,，又由于这时电枢磁动势是直轴去磁的，故有kfafIFFFF11,，又因为短路时气隙磁动磁很小，磁路不饱和，可以看作线性的，故fkffI故IIF,1，即短路特性是一条直线。如果励磁电流不加限制地增大，那么当磁路出现饱和时，短路特性将不再是直线。13、我们怎么测同步机的短路电抗？为什么引入普梯尔电抗？和实际电抗有什么区别？通过测空载特性曲线和零功率因数负载特性曲线来求电枢绕组漏电抗。引入保梯电抗是为了与漏电抗区别开来。由于用时间相矢量图进行理论分析时并没有考虑到转子绕组的的漏磁情况，所以实际测得的零功率因数负载特性曲线，在电压较高时，比理论上的零功率因数曲线要低，使得测得的电抗比实际值大。14、直流电机启动的电阻设置的原因？看看电机学试验的相关内容。直流电机起起动时在电枢回路中串入电阻是为了限制起动电流。15、电机的功率流程，包括各种电机做发电和电动时功率的流向和损耗。同步电动机的功率流程：从电源输入的电功率，减去定子绕组的铜耗得到电磁功率；电磁功率再减去空载损耗得到电机轴上输出的机械功率。三相异步电动机的功率流程：交流电源输入的有功功率，减去定子铜耗，再减去定子铁铁耗，得到电磁功率；电磁功率减去转子铜耗得到机械功率；机械功率再减去机械损耗和附加损耗得到输出功率，即电动机转轴上能够输出给机械负载的机械功率。P238并励直流发电机的功率流程：输入的机械功率，减去空载损耗得到电磁功率；电磁功率减去电枢回路铜耗，再减去励磁回路铜耗得到发电机输出的电功率。并励直流电动机的功率流程：输入的电功率减去励磁回路铜，再减去电枢回路铜耗，得到电磁功率；电磁功率再减去空载损耗得到输出的机械功率。16、串励直流电机能否空载启动？P313还有并励和串励的区别？不能。因为串励电动机在轻载时，电磁转矩较小，电枢电流很小，气隙磁通值很小，转速就已经很高，如果理想空载的话，转速就会趋于无穷大，所以不允许空载启动，以防发生危险的飞车现象。并励和串励的区别主要是结构和机械特性的区别。并励的励磁绕组和电枢绕组并联，而串励的励磁绕组和电枢绕组串联。并励的机械特性是硬特性，转速随电磁转矩的增大变化很小；串励的机械特性是软特性，转速随电磁转矩的增加迅速下降。（机械特性是指转速和电磁转矩之间的关系。他励的机械特性是硬特性，复励电动机的机械特性介于并励和串励电动机特性之间，因而具有串励电动机起动性能好的优点，而没有空载转速极高的缺点。）17、同步电动机和异步电动机的选择原则在不需要调速的大功率场合或者要求改善功率因数的场合选择同步电动机，在需要调速并且对功率因数要求不高的场合选用异步电动机。18、双相异步电机如何运行？单相异步电机如何运行？19、变压器能变换什么物理量。可以变电压、变电流、变阻抗、变相位。20、凸极同步发电机突然失去励磁后会有什么变化还有凸极电磁功率，可以带小负载，但是重栽时会失步。21、变压器等效电路和实际的区别磁耦合关系变到电路问题，原副边等效22、异步机s=0什么意思？什么是异步机同步转速？异步机与同步机构造上区别？同步机分类？P121分别用于什么场合？永磁电机是同步还是异步？在实际运行中，异步机s=0的情况不可能发生，因为如果s=0则转速与同步转速相等，转子与旋转磁动磁相对静止，转子绕组不再切割磁感线，不再产生感应电流，也就不会再受安培力的作用而转动。在实际运行中，异步电动机空载时，由于转速非常接近同步转速，故s约等于0.异步机的同步转速是指电源的频率。异步机与同步机的构造区别主要在于转子上。同步机按转子结构分类分为凸极和隐极，凸极电机用于转速不高的场合，如水轮发电机；隐极电机主要用于转速较高的场合，如汽轮发电机。永磁电机是同步机（异步机的励磁由定子电流提供）。23、同步电动机与异步电动机相比较的优缺点同步电动机主要应用在一些功率比较大而且不要求调速的场合。优点是可以通过调节励磁电流来改善电网的功率因数，缺点是不能调速。异步电动机优点是可以调速，能够广泛应用于多种机械设备和家用电器。缺点是需要从电网吸收滞后的无功功率，难以经济地在较宽广的范围内平滑调速。24、一个同步发电机,接对称负载,转速恒定,定子侧功率因数和什么有关?接无限大电网和什么有关?跟电机的内阻抗和外加负载性质有关（内功率因数解，P134）；跟励磁电流与原动机转矩有关。25、同步发电机怎么调有功无功。调无功时有功怎么变化？同步发电机并联运行时，通过调节原动机的拖动转矩，进而改变发电机的输入功率来调节有功功率；通过调节励磁电流来调节无功功率。调节无功功率时，有功率不会发生变化，但调节有功功率时无功功率也将发生变化。26、变压器原理变压器的工作原理是电磁感应定律。27、异步电动机所带负载增大，转速、定子转子的相关参数怎么变化（感应电动势等）转速低，定子流增大，转子电流增大，电动势增大(22'211,EskEEEUeS，s增大)28、并联合闸四个基本条件并联合闸时发电机与电网电压应满足以下四个条件：（1）幅值相等，波形一致；（2）频率相等；（3）相位相同；（4）相序一致。29、直流电动机优点：直流电动机的优点：具有优良的调速性能，调速范围宽，精度高，平滑性好，且调节方便，还具有较强的过载能力和优良的起动、制动性能。（缺点：换向困难，维修量大，成本较高中。）30、异步电机能否发电,怎样启动？异步电机可以发电，用于风力发电场和小型水电站。异步电机要用于发电机时，可以先按异步电动机来起动，然后再依次通过减负载，降电压来使转速增大，直到大于同步转速。31、异步机的绕线分为哪几种方式？笼型绕组和绕线型绕组。32、什么条件下会产生旋转磁场？由于每个脉掁磁动势都可以分解为一个正转的旋转磁动势和一个反转的旋转磁动势，在大小和相差合适的情况下，两相及以上的脉振磁动势都可以合成得到旋转磁动势。33、鼠笼电机，三线绕组去掉一相后是否还能转？家里的电风扇是几相？可以，两相。34、变压器的等值电路有哪四个参数？怎样通过试验获得？短路电阻、短路电抗、励磁电阻、励磁电抗。短路电阻和短路电抗可以通过短路试验得到，励磁电阻和励磁电抗可以通过空载试验得到。（具体见10）35、同步电动机和负载相连，功率因数由什么决定？和无穷大电网连接，功率因数由什么决定？见2536、理想变压器原边接一个220V有效值的交流电源，串接一个10欧姆的电阻，问副边短路和开路下，原边电流各是多少？短路时是22A，开路时是0。37、电机（同步电机、异步电机）的电枢磁动势是如何产生的？电机带负载