当前位置：文档库 › 电机学期末测验试卷大全(附答案)

电机学期末测验试卷大全(附答案)

————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：

考试卷（ A 卷）

课程名称电机学考试学期 07-08/3 得分

适用专业电气工程及其自动化考试形式开卷闭卷半开卷考试时间长度 120分钟

一、填空题：（35分）

1. 在国际单位制中，磁场强度单位是___A/m ___________。电磁感应定律的

物理意义是，当闭合的线圈中磁通发生变化时，线圈中的产生的感应电

流所产生的磁场___阻碍_______原来磁通的变化。一个线圈产生的磁通

所经过路径的磁阻越大，说明该线圈的电感就越______小________。

2. 变压器损耗包括绕组铜耗和___铁耗_______，后者又包括涡流和磁滞损

耗。电力变压器最大效率通常设计在负载系数为___0.5~0.6____之间。当

___可变损耗等于不变损耗_（或_kN

p p 0β=）___时，变压器效率达最大。 3. 由于铁心饱和特性，施加正弦电压时变压器激磁电流波形通常为______

尖顶______波，而铁心的磁滞特性使之为___不对称尖顶___波。

4. 并联运行的变压器必须有相同的电压等级，且属于相同的___连接组

___________。各变压器的负载分配与该变压器的额定容量成正比，与__

短路电压（标幺值）___成反比。___短路电压（标幺值）____小的变压

器先达到满载。

5. 三相变压器组不能接成Yy 的原因是励磁绕组中需要的___三次谐波

___________电流不能流通，使磁通近似为____平顶波__________波，会

在绕组中电动势波形严重畸变，产生___过电压________危害线圈绝缘。

6. 三相变压器组的零序阻抗比三相铁心式变压器的零序阻抗____大

_________。

7. 电压互感器二次侧不允许___短路_________，而电流互感器二次侧不允

许____开路____。

8. 交流电机绕组的短距和分布既可以改善磁动势波形，也可以改善__电势

____________波形。设电机定子为双层绕组，极距为12槽，为同时削弱

5次和7次谐波，绕组的节距应取____10__________槽。单层绕组的短距

系数为____1.0_________。

9. 脉振磁动势可以分解为两个__圆形旋转________磁动势，它们的旋转方

向相反，幅值是脉振磁动势的____1/2（一半）_________。三相不对称电

流流过三相对称绕组产生__椭圆形_________磁动势，当它的幅值最小

时，速度最_____大_______。

10. 设异步电动机磁场基波频率为f 1，同步速为n 1，转速为n ，则气隙中的ν

次谐波磁场在定子绕组上的感应电势频率为____ f 1_________，在转子绕

组上感应电势频率为___f n f n 111ν-___________。

11. 异步电动机频率归算后转子回路将增加一项附加电阻，其上的电功率代

表转子的__总的机械功率______功率，该电阻称为__模拟______电阻。

12. 异步电动机的电源电压降低10％，电机的过载能力降低到

____80%__________，临界转差率___不变_______，负载不变时，电机的

转速将___降低_______。

13. 异步电机转子结构有鼠笼式和___绕线________式两种。利用变比为K A

的自耦变压器对鼠笼异步电机进行降压起动时，电网提供的电流与电机

直接起动时的电流之比为___A

K 21___________。异步电机恒转矩变频调速时，____定子电压_______与定子电流频率之比应保持不变，目的是为了

保持___磁通_______不变。

二、简答题：（35分）

1. 画出Yd7和Dd4三相变压器绕组连接图，并作出相应的电动势矢量图。

（8分）

2. 为什么采用短距可以削弱双层绕组电动势的谐波。（4分）

3. 三相对称绕组连成星形接法，接入三相对称电压，形成旋转磁场的性质

如何（幅值、旋转速度）？若绕组有一相断线，试问此时合成磁动势的

大小和性质？（用公式表示）（8分）

4.画出异步电机T－s曲线，标明起动点、临界转差率点。指出电动机工作

时稳定与不稳定运行区域，并给出解释。（9分）

5.画出变压器和异步电动机负载时的等效电路，从能量转换的角度说明它

们的异同点。（6分）

三、计算题：（30分）

1.两台三相变压器串联运行，容量均为1500kV A，两次降压后，供一负载，

两台变压器均为Dy连接，第I台额定电压为66/6.3kV，第II台额定电压为6.3/0.4kV，当两台变压器在6.3kV侧做短路试验，数据如下，试求：（1）每台变压器的短路阻抗Z k，r k，x k的标幺值；（8分）

（2）额定负载时，功率因数为0.9滞后时总的电压变化率。（7分）

变压器线电压（V）短路电流（A）三相功率（kW）

I 334 130 14

II 300 124 12

2.一台三相四极异步电动机，150kW，50Hz，380V，Y接法，额定负载时

pcu2=2.2kW，pmec=2.6kW，附加损耗pad=1.1kW。试求：

（1）额定运行时的转速、转差率；（4分）

（2）额定运行时的电磁功率和电磁转矩；（5分）

（3）如额定运行时，保持负载转矩不变，在转子绕组中串入电阻使电机的转速降低10％，问串入的电阻阻值是原转子电阻的多少倍？调速

后的转子铜耗是多少？（6分）

附：参考答案

二、简答题

1.答：

Yd7:

Dd4: or：

C y

A C

Xy Y

b a

a y

b z

c x

C X

A C

Xy Y

c b

x y

B Z

A Y

a y

b z

c x

2. 答：

双层短距绕组可以等效为两个相位相差短距角β的单层绕组，其双层短距绕组的基波

和谐波电势为两个单层绕组相应电势的矢量和，其数值分别小于其代数和，其减小系数为

短距因数，谐波的短距因数要小于基波的短距因数。因此，通过短距，牺牲一点基波来达

到更多地抑制谐波的作用。

3. 答：

三相对称绕组连成星形接法，接入三相对称电压，形成旋转磁场，基波合成磁动势是

一个圆形旋转磁动势，其幅值不变，为一相脉动磁动势幅值的3/2倍，旋转速度为60f/p 。

若有一相断线，如a 相，则：

0a =i ，t I i ωsin m b =，t I i ωsin m c -=

以b 相绕组轴线为参考轴，则：

b 相磁动势基波 x t F x t f cos sin ),(m1b1ω=

c 相磁动势基波 )3

2cos(sin ),(m1c1πω-

-=x t F x t f （2分）合成磁动势基波 t x F x t F x t F x t F f f f ωπππωπωωsin )6cos(3 3sin )3sin(sin 2 )]32cos(sin [cos sin m1m1m1m1c1

b11+

-=-

-+=+= 合成磁动势为脉动磁动势，幅值为一相磁动势幅值的3倍。

4. 答：

异步电机的T - s 曲线 c y C Y

Y A B C

Z a b

c x y

z B X

A Z

a z

b x ab ?E

AB ?

图中，A 点为起动点（n =0, s =1）；B 点为临界转差率点（最大转矩点）。

s =0~s K 的区域为稳定运行区域，s =s K ~1的区域为不稳定运行区域。

解释：

（1） s =0~s K 区域：设电机原来稳定运行在图中的a 点。此时，若发生扰动使T L 突

然增大，则电机转速下降，电动机运行在a ’点；当扰动因素消除后，电动机加

速从而恢复到原来运行点a ；若扰动使T L 突然减小，则电机转速上升，电动机

运行在a 〞点，当扰动因素消除后，电动机减速从而亦可恢复到原来运行点a 。

可见，在 s =0~s K 区域内，电动机可稳定运行。

（2） s =s K ~1区域：设电机原来稳定运行在图中的b 点。此时，若发生扰动使T L 突

然增大，则电机转速下降，转差率s 将增加，电动机运行在b ’点，此时电磁转

矩T 将减小，则电机将继续减速，直至停止；若发生扰动使T L 突然减小，则

电机转速上升，转差率s 将减小，电动机运行在b 〞点，此时电磁转矩T 将增

大，则电机将继续加速，直至稳定运行区相应的平衡点。可见，在s =s K ~1区

域内，电动机不能稳定运行。

5. 答：

电磁制

1 0 + 发电机电动机s A B s b b b a a a

变压器T 形r 1

x 1 2?

U 1?I 2?

'I 2r '2x 'm

r m x m I ?21??'=E E 1?U

（1）相同点：变压器和异步电动机能量转换都是利用了电磁感应定律的基本原理；能量传递都是以

磁场作为媒介，两侧都无直接电的联系。

（2）不同点：（答出其一即可）

? 前者实现不同电压的电能变换；后者实现电能到机械能的转换，气隙是其能量转

换的场所。

? 前者主磁场为铁心中的磁场，是静止交变脉动磁场；后者的主磁场为气隙磁场，

是旋转磁场。

? 前者磁路中无气隙，激磁电流较小；而后者有气隙，激磁电流较大。

? 前者等效电路中的负载是实际存在的；而后者等效电路中的负载电阻是模拟的。

三、

1. 解：

（1）对于第I 台变压器，短路试验在低压侧进行，低压侧y 形连接，相电流等于线电流

为130A ，线电压为334V 。

低压侧额定相电流 )(46.137103.631015003332NI NI I N 2A U S I =???==

? 低压侧阻抗基值 )(46.2646.1373/103.63I 2N I 2N 2bI Ω=?==

??I U Z 短路阻抗 )(48.1130

33343KI KI

KI Ω=?==I U Z 短路电阻 )(28.01303101432

2KI KI KI Ω=??==I p r 短路电抗 )(45.128.048.1222KI 2KI KI Ω=-=-=r Z x

短路阻抗标幺值 056.046

.2648.12bI KI *KI ===Z Z Z 短路电阻标幺值 011.046

.2628.02bI KI *KI ===Z r r 短路电抗标幺值 055.046

.2645.12bI KI *KI ===Z x x 对于第II 台变压器,短路试验在高压侧进行，高压侧△形连接，相电压等于线电压为

300V ，线电流为124A 。

异步电动机T r 1

x 1 1?I 2?

'I 2r '2x 'm

r m x m I ?21??'=E E 1?U ??

? ??-'s s r 12

高压侧额定相电流 )(37.7910

3.63101500333

1NII NII II 1N A U S I =???==? 高压侧阻抗基值 )(38.7937

.79103.63

II 1N II 1N 1bII Ω=?==??I U Z 短路阻抗 )(19.43

/124300KII KII KII Ω===I U Z 短路电阻 )(78.0)

3/124(31012323

2KII KII KII Ω=??==I p r 短路电抗 )(12.478.019.4222KII 2KII KII Ω=-=-=r Z x

短路阻抗标幺值 053.038.7919.4bII 1KII *KII ===

Z Z Z 短路电阻标幺值 0098.038.7978.0bII 1KII *KII ===

Z r r 短路电抗标幺值 052.018

.7912.4bII 1KII *

KII ===Z x x

（2）已知功率因数 9.0cos =θ

则有 4359.0sin =θ

略去励磁电流后等效电路参数

0208.00098.0011.0*KII *KI *K =+=+=r r r

107.0052.0055.0*KII *KI *K =+=+=x x x

0208.0*K *a ==r u ，107.0*K *r ==x u

则电压调整率

54.6 %100)4358.0107.09.00208.0( %

100)sin cos (*r *a =??+?=?+=?θθu u U

2. 解：

（1）同步转速

min)/r (15002

5060601=?==p f n 0 kW,2.2Fe Cu2Cu1===p p p

则电磁功率 )

kW (9.1556.21.12.2150 mec

ad Cu1N M =+++=+++=p p p P P 总的机械功率 )kW (7.1532.29.155Cu2M i =-=-=p P P

由 M i )1(P s P -=

得转差率 s =0.0141

则转速 n =(1-s )n 1=1479(r/min)

（2）已求电磁功率 )kW (9.155M =P

《电机学》课程试卷7

一、填空：

1．一台直流电动机，P N =10KW,U N =220V,η=0.86，n N =980r/min ，则额

定电流为＿＿＿＿＿＿，额定输出转矩为＿＿＿＿＿＿＿。

2．电机铁心采用0.35或0.5mm 的硅钢片，其目的是＿＿＿＿＿＿＿

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 2．YY n 联结的三相心式变压器，其负载时相电势的波形为＿＿＿＿＿＿＿＿

＿，这是因为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 4．变压器的空载损耗主要是＿＿＿＿损耗，短路损耗主要是＿＿＿＿＿损耗。

5．选择交流绕组节距时，主要考虑同时削弱5次和7次谐波电动势，故通常采用y 1=＿＿＿＿＿＿。 6. 一台隐极同步发电机并联于无穷大电网，额定负载时功率角θ=200，现因外线发生故障，电网电压降为60%*U N ，为使角θ保持在小于250范围内，应加大励磁，使E 0*为：E 0*/E 0＿＿＿＿＿＿＿。二、选择题： 1．下列关于直流电动机说法错误的是：（） A 串励电动机不允许空载或轻载运行 B 并励电动机不允许励磁回路开路 C 同时改变直流电动机的励磁及电枢电流方向可改变其转向 D 其它条件不变，仅降低他励电动机电枢端电压，其转速下降 2．在两相对称绕组中分别通入i 1=I m sinwt,i 2=I m sin(wt+1200)，则此电磁转矩 )m N (9.9921479

2107.153602603

i i ?=???==Ω=ππn P P T

（3） 1126.01500

14799.0150011=?-='-='n n n s 由 s r r s r '

'+'='?22 得 6.99'Δ

r =r 即串入的电阻阻值约是原转子电阻的6.99倍。

负载转矩不变，接入调速电阻后转子电流不变。调速后转子绕组铜耗仍有

kW 2.2Cu2=p

调速后的转子铜耗为

222

223(7.997.99 2.217.58Cu p I r 3I r )kW ??''''===?=

班次学号：姓名：

时产生的磁场

A 圆形旋转磁场

B 椭圆形旋转磁场

C 脉振磁场

D 无法确定

3. 三相变压器额定电压为220/110V,Yy12，在高压侧作短路实验

测得短路阻抗标幺值为0.06，若在低压侧作短路实验，测得短路

阻抗标幺值为（）

A 0.06

B 0.03

C 0.12，

D 0.24

4．一台50HZ、380V感应电动机，若运行于60HZ、380V电网上，当输出功率保持不变时，则同步转速及电机实际转速将：

A 增大 ,减小

B 增大 ,增大 C减小,减小 D减小, 增大

5．绕线式感应电动机转子回路串电阻起动时，其特点为：（）

A Ist ↑, Tst ↓

B Ist ↑, Tst ↑

C Ist ↓, Tst ↑

D Ist ↓, Tst ↓

6．三相变压器组不宜采用Y,y联接组，主要是为了避免 ( )

A 线电势波形放生畸变；

B 相电势波形发生畸变；

C 损耗增大；

D 有效材料的消耗增大。

7铁心叠片越厚其损耗

A 越大

B 越小

C 不变

8．感应电动机运行时，定子电流的频率为f

,转差率为s,则转子电流

的频率为： A f

1 B f

/s C

1 D （1- s）f

三、简答题:

1．确定如下联结的变压器联结组,并画出其相量图。

2. 三相感应电动机的调速方法有哪些？

3．什么是同步电机？它的转速由什么决定？同步电机和异步电机的

根本区别是什么？汽轮发电机和水轮发电机的主要结构特点是

什么？为什么前者总做成细长形状，而后者总做成矮胖形状？

五．某变电所有两台变压器，数据如下：

第一台：S N =3200KV.A, U 1N /U 2N =35/6.3KV, u K =6.9%；

第二台：S N =5600KV.A, U 1N /U 2N =35/6.3KV, u K =7.5%。

（1）当两台变压器并联运行时，输出的总负载为8000 KV.A 时，求每A B C

Y Z AX E A B

C X Y Z

E BY E CZ E . a . b . c

x z

y . . . a

x b c y z .

台变压器所分担的负载大小。

（2）若使每台变压器均不过载，输出的最大总负载为多少？

六．一台三相比之4极感应电动机额定功率为20KW,U

N =380V,η

=88%,

COSΦ

=0.85,定子为三角形联结，在额定电压下直接起动时，起动

电流为额定电流的7倍，试求用变比K

=3的自耦变压器降压起动时，起动电流是多少？

七．一台汽轮发电机，S

N =31250KVA,U

=10.5KV, Y形联结，COSΦ

=0.8（滞

后），定子每相同步电抗X

=7.0Ω,定子电阻略去不计，此发电机并联运行于无穷大电网，试求：

（1）当发电机在额定状态下运行时，功率角θ、电磁功

率P

em 、比整步功率P

syn

及静态过载倍数k

各为多少？

（2）若维持上述励磁电流不变，但输出有功功率减半，

功率角θ、电磁功率P

及cos?将变为多少？

课程试卷7答案

一、填空：

1. 5

2.85A 97.44N.m

2. 提高磁路的磁导率,降低电机的铁耗;

3.接近正弦波，三次谐波磁通不能沿闭合铁心闭合，只能沿油或空气及油

箱壁闭合，磁阻大，故三次谐波磁通小，且负载时副方Y

联接，使副方可感应、流通较小的三次谐波电流，此电流也会对三次谐波磁通有所削弱，使磁通接近正弦波，故相电势接近正弦波。

4.铁，铜;

5. 5/6τ；

6、E

0*/E

>1.35

二、选择：

1.C;

2. B;

3. A;

4. B;

5. C ;

6. B;

7. A;

8.C

三、简答:

1. Dy1；

2、变极、变频、变压、转子回路串电阻（绕线式电机）;

3、汽轮发电机由汽轮机拖动，汽轮机是高速原动机，因此汽轮发电机普遍做成二极机，极数少，直径无需做大便有足够空间安排磁机，同时从旋转件的机械

应力考虑，也要求做成细长形，这样铜线利用率高。水轮发电机由水轮机拖动，水轮机是低速原动机，要得到较高的频率，因此极数多，直径必需做大才有足够空间安排磁机，因此水轮发电机必需做成矮胖形

五、（1）S1=3065KVA，S2=4935KVA；

（2）S总=8352KVA

六、I

=20*1000/(3*380*0.88*0.85)=40.63A

ST线=7/3 * I

=7/3*40.63=94.8A

七、（1）35.90,25000KW,34500KW/弧度，1.705

(2) 17.060,12500KW,40720KW/弧度，0.447

华南理工大学试卷

《电机学Ⅰ》试题

(电气工程及其自动化01级)

班级：学号姓名分数考试时间：2003.7.11 命题教师：

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. 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。（）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。（）

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。（）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。（）

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。（）

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。（）

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。（）

8．只要电源电压不变，感应电动机的铁耗基本不变。（）

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。（）

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。（）

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。（）

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。（）

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。（）

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X d(饱和)=1/k c。（）

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。（）

二、填空题（本题共10分，每题1分）

1．变压器空载运行时，空载电流就是电流。

2．变压器绕组的归算，实质是在保持为不变的条件下，对绕组的电压、电流所进行的一种线性变换。

3．当时，变压器的效率达到最大值。

4．一台单相变压器，S N=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。

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

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。（）

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。（）

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。（）

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。（）

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。（）

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

7．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

8．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

9．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

10．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3 kw，额定电压380 v，额定转速为957转/分，定子绕组为Y 型，参数为：R1=2Ω，R2’=1.5Ω，R m=4Ω，x1σ=3Ω，x2σ’ =4.25Ω，x m=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

1 否，

2 否，

3 否，

4 是，

5 是，

6 否，

7 是，

8 是，

9 否，10 否，11 否，12 否，13 否，14 否，15 是

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）

4．157.48 A、1818.18 A

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

1 C，

2 C，

3 D，

4 D，

5 C，

6 A，

7 C，

8 A，

9 B，10 D

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P syn>0时稳定，区域为0≤θ<90o；当P syn<0时不稳定，区域为θ>90o；当P syn=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X d≠X q，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）

********************************************************** ************************************************

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I f0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T d'；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T d"；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T a。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I a和励磁电流I f三者之间的关系为。（）

A I=I f+I a

B I a=I+I f

C I a=I=I f

D I f=I+I a 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，并说明其优点何在？

2．试写出派克方程，并说明它是什么方程，通过什么坐标变换得到的？

3．试写出考虑饱和时直流电机的感应电动势和电磁转矩的表达式，并说明其物理含义。 4. 一台17 kW、220 V的并励直流电动机，电枢总电阻（包括电刷接触压降电阻）R a=0.1Ω，在额定电压下电枢电流为100 A，转速为1450 r/min，并励绕组与一变阻器串联以限制励磁电流为4.3 A，电动机带有恒转矩负载。当变阻器短路时，励磁电流为9 A，稳态转速降到850 r/min，机械损耗等不计，试计算

（1）励磁绕组的电阻和变阻器的电阻（2）变阻器短路后，电枢电流的稳态值（3）负载转矩值

5．有一台直流电机，电枢虚槽数Z=24，极数2p=6，试排列一单叠绕组。要求画出磁极、换向片和电刷及接法。画出电路图。