大學課程《電機與拖動基礎》試題庫及答案第一部分 流電機一、填空題：1、并勵直流發電機自勵建壓的條件是 ; ; 磁；并聯在電樞兩端的勵磁繞組極性要正確，使勵磁電流產生的補充磁通方向與剩磁磁通方向相同；勵磁回路的總電阻必須小于臨界電阻)2、可用下列關系來判斷直流電機的運行狀態，當 時為電動機狀態，當 時為發電機狀態。（Ea〈U；Ea〉U）3、直流發電機的繞組常用的有 和 兩種形式，若要產生大電流，繞組常采用 繞組。（疊繞組；波繞組；疊）4直流發電機電磁轉矩的方向和電樞旋轉方向 直流電動機電磁轉矩的方向和電樞旋轉方向 （相反；相同）、單迭和單波繞組，極對數均為p時，并聯支路數分別是 ， 。（2p；2）6、直流電機的電磁轉矩是由 和 共同作用產生的。（每極氣隙磁通量；電樞電流）7、直流電機電樞反應的定義是 ，當電刷在幾何中線時，電動機產生 性質的電樞反應，其結果使 和 ，物理中性線朝 （電樞磁動勢對勵磁磁動勢的作用；交磁；氣隙磁場產生畸變；對主磁場起附加去磁作用）二、判斷題1、一臺并勵直流發電機，正轉能自勵，若反轉也能自勵。（ ）（F）2、一臺直流發電機，若把電樞固定，而電刷與磁極同時旋轉，則在電刷兩端仍能得到直流電壓。（ ）（T）3、一臺并勵直流電動機，若改變電源極性，則電機轉向也改變。（F）4、直流電動機的電磁轉矩是驅動性質的，因此穩定運行時，大的電磁轉矩對應的轉速就高。（ ）（F）三、選擇題1、直流發電機主磁極磁通產生感應電動勢存在于（ ）中。（1）（1）電樞繞組；（2）勵磁繞組；（3）電樞繞組和勵磁繞組2、直流發電機電刷在幾何中線上，如果磁路不飽和，這時電械反應是（ ）（3）助磁；（3）不去磁也不助磁。、如果并勵直流發電機的轉速上升20%，則空載時發電機的端電壓U0升高（ ）。（2）（1）20%；（2）20%；（3）20%。四、簡答題1、直流發電機的勵磁方式有哪幾種？（他勵；自勵（包括并勵，串勵和復勵））2、如何確定換向極的極性，換向極繞組為什么要與電樞繞組相串聯？（使換向極產生的磁通與電樞反應磁通方向相反。對于直流發電機而言，換向極性和電樞要進入的主磁極性相同；而對于直流電動機，則換向極極性和電樞要進入的主磁極極性相反。換向極繞組與電樞組相串聯的原因是：使隨著電樞磁場的變化，換向極磁場也隨之變化，即任何負載情況下都能抵消電樞反應的影響。）3、試比較他勵和并勵直流發電機的外特性有何不同？并說明影響曲線形狀的因素。（并勵直流發電機的外特性比他勵的軟。他勵：影響因素有兩個Ia，IaRaU隨著IaφEaU并勵：影響因素有三個隨著Ia，IaRaU隨著IaφEaU兩端電壓下降，磁通φEaU）矩方向是否變？旋轉方向是否改變？（電磁轉矩方向改變，電機旋轉方向不變。）五、計算題1、一臺并勵直流電動機,銘牌數據如下:PN=3.5kW，UN=220V，IN=20A，nN=1000r/min,電樞電阻Ra=1Ω，△Ub=1V，I0=2AIa=10A（不計雜散損耗）。

Rf

220A0.5A440

2URRI2 fUR

2202

Cuf fff

4401I00WW電樞銅損耗：P RI2R(II)22.25WCua aa a 0 f電刷接觸損耗：P 2UbI2211.5W3.0WCub a則：P PPP

P'P mec Fe 1

Cua Cub adIa10AIIaIf

10.5AP RI21102W100WCua aa輸出功率：21P1afb(ce)W效率：P210075.98%P1PN=6kW，UN=230V，nN=1450r/min，Ra=0.57Ω（包括電刷接觸電阻），勵磁轉矩。（2）額定負載時的效率。fIUffRf

220A1.3A177PRI2299Wf ffUINUN

6000A26.1A230IaINIf

27.4AP I2427.9WCua aa所以 Tem

Pem

6726.960

Nm44.3Nm1mceWP1Rf=57.5Ω，電樞電阻直流電源：運行時維持電樞電流為原額定值。求（1）n；（2）電磁功率；(3)電磁轉矩。

UNRf

230A4A57.7NI PNNUN

23103230

A100AIaINIf

104AP 21081.6WCua aaEaUNRaIa240.4VeCEae

0.1603nNEaUNRaIa209.6VC'220C2200.16030.1533e 230e 230nEaCe'

1367r/minIa21.798kW

Pem

21.798103

Nm152.27Nm第二部分 直流電動機的電力拖動一、填空題：1、他勵直流電動機的固有機械特性是指在 條件下， 和 的關系。（U=UN、φ=ΦN，電樞回路不串電阻；n；Tem2、直流電動機的起動方法有 電阻起動）

（降壓起動、電樞回路串3、如果不串聯制動電阻，反接制動瞬間的電樞電流大約是電動狀態運行時電樞電流的 倍。（2）4、當電動機的轉速超過 時，出現回饋制動。（理想空載轉速）5、拖動恒轉轉負載進行調速時，應采 調速方法，而拖動恒功率負載時應采用 調速方法。（降壓或電樞回路串電阻；弱磁）二、判斷題1、直流電動機的人為特性都比固有特性軟。（ ）（F）2、直流電動機串多級電阻起動。在起動過程中，每切除一級起動電阻，電樞電流都將突變。（ ）（T）3、提升位能負載時的工作點在第一象限內，而下放位能負載時的工作點在第四象限內。（ ）（T）4、他勵直流電動機的降壓調速屬于恒轉矩調速方式，因此只能拖動恒轉矩負載運行。（ ）（F）5、他勵直流電動機降壓或串電阻調速時，最大靜差率數值越大，調速范圍也越大。（ ）（T）三、選擇題1GD2（2）物理量；（3）系統儲能的大小，但它不是一個整體物理量。2、他勵直流電動機的人為特性與固有特性相比，其理想空載轉速和斜率均發生了變化，那么這條人為特性一定是：（3）（1）串電阻的人為特性；（2）降壓的人為特性；（3）弱磁的人為特性。3、直流電動機采用降低電源電壓的方法起動，其目的是：（2）（1）為了使起動過程平穩；（2）為了減小起動電流；（3）為了減小起動轉矩。（2）（1）能耗制動狀態；（2）反接制動狀態；（3）回饋制動狀態。I1I2，那么：（2）（1）I1<I2；（2）I1=I2；(3)I1>I2。四、簡答題：1、電力拖動系統穩定運行的條件是什么？（電動機的機械特性與負載的轉矩特性必須有交點，且在交點處，滿足dTemdTL）dn dn2、何謂電動機的充分利用？(所謂電動機的充分利用是指電動機無論在額定轉速下運行,還是調速過程中處于不同轉速下運行,其電樞電流都等于額定值。)五、計算題：一臺他勵直流電動機數據為：PN=7.5kW，UN=110V，IN=79.84A，nN=1500r/minRa=0.1014Ω，求：=ΦNIa=60A（2）U=UN15%，TN不變應串入多大電阻？解：（1）C UNRaIN

0.068ne NnNnUNRaIaCeN

1528r/min（2）TN不變時，Tem不變，即CTNINCTIaINIa

N0.85N

IN93.93AnUNRaIaCe

1738r/min（3）不計空載轉矩時，TemTL，故：T

38.2Nmnem NnNnUNCRaRBCC2e N eT NRB2.69第三部分 變壓器一、填空題：1、一臺接到電源頻率固定的變壓器，在忽略漏阻抗壓降條件下，其主磁通的大小決定于 路的 基本無關，其主磁通與勵磁電流成 關系。（外加電壓；材質和幾何尺寸；非線性）2、變壓器鐵心導磁性能越好，其勵磁電抗越 ，勵磁電流越 。（越大；越?。┐螅滂F損耗將 ，銅損耗將 變；增加）4、當變壓器負載（φ2>0°）一定，電源電壓下降，則空載電流I0 鐵損耗PFe 。（減??；減?。?00V，I0=2A；P0=20W400V，低壓側開路，測得I0= A，P0= （0.5；20）6、變壓器短路阻抗越大，其電壓變化率就 ，短路電流就 。（大；?。┳儔浩鞯刃щ娐分械膞m是對應于 電抗，rm是表示 電阻。（主磁通的；鐵心損耗的等效）8、兩臺變壓器并聯運行，第一臺先達滿載，說明第一臺變壓器短路阻抗標么值比第二臺 。（?。?、三相變壓器的聯結組別不僅與繞組的 和 有關，而且還與三相繞組的 有關。（繞向；首末端標記；聯結方式）10、變壓器空載運行時功率因數很低，這是由于 場所需無功遠大于供給鐵損耗和空載時銅損耗所需的有功功率）二、判斷題

也相等（ ）。（F）2變壓器在原邊外加額定電壓不變的條件下副邊電流大導致原邊電流也大因此變壓器的主要磁通也（ （F）3、變壓器的漏抗是個常數，而其勵磁電抗卻隨磁路的飽和而減少（ ）。（T）4、自耦變壓器由于存在傳導功率，因此其設計容量小于銘牌的額定容量（ ）。（T）5、使用電壓互感器時其二次側不允許短路，而使用電流互感器時二次側則不允許開路（ ）。（T）三、單項選擇題1、變壓器空載電流小的原因是：③①一次繞組匝數多，電阻很大；②一次繞組的漏抗很大；③變壓器的勵磁阻抗很大；④變壓器鐵心的電阻很大。2、變壓器空載損耗：④①全部為銅損耗；②全部為鐵損耗；③主要為銅損耗；④主要為鐵損耗3、一臺變壓器原邊接在額定電壓的電源上，當副邊帶純電組負載時，則從原邊輸入的功率：③①只包含有功功率；②只包含無功功率；③既有有功功率，又有無功功率；④為零。4、變壓器中，不考慮漏阻抗壓降和飽和的影響，若原邊電壓不變，鐵心不變，而將匝數增加，則勵磁電流：②①增加；②減少；③不變；④基本不變。5、一臺變壓器在（ ）時效率最高。③①β=1；②P0/PS=常數；③PCu=PFe；④S=SN四、簡答題1、為什么變壓器的空載損耗可近似看成鐵損耗，而短路損耗可近似看成為銅損耗？（空載時，電源電壓為額定值，鐵心中磁通密度達到正常運行的數值，鐵損耗也為正常運行時的數值。而此時二次繞組中的電流為零，沒有銅損耗，一次繞組中電流僅為勵磁電流，遠小于正常運行的數值，它產生的銅損耗相對于這時的鐵損耗可以忽略不計，因而空載損耗可近似看成為鐵損耗。短路試驗時，輸入功率為短路損耗。此時一次、二次繞組電流均為額定值，銅損耗也達到正常運行時的數值，而電壓大因此短路損耗可近似看成銅損耗。）2、電源頻率降低，其他各量不變，試分析變壓器鐵心飽和程度、勵磁電流、勵磁電抗、漏抗的變化情況。（據U14.44fN1mf降低時，）3、變壓器的原、副邊額定電壓都是如何定義的？

U1 V1

m(Bm增加，鐵心飽和程度增加，勵磁電流（原邊額定電壓是指規定加在一次側的電 電壓時，二次側的開路電壓。）

u1 v1

絕對嚴格？（變壓器聯運行條件是（1）各壓器、 二次側的定電壓別相即變相各變壓器的短路阻 抗（或短路電壓）標幺值相等，且短路阻抗角U1 V1 W1a也相等。五、作圖題1、畫相量圖判定組別：如右圖（a）所示Y,y4)2（b）所示Y,d11)六、計算題13300。3U1NSN解：（1）I3U1NSNSNISN

1.16A28.87A（2）U1NPU2NP

U1N33U2N33

5.774kV試求：滯后）時的二次端電壓和效率；（3）產生最大效率時的負cosφ2=0.8(φ2>0°)時的最大效率。解：（1）由空載試驗數據求勵磁參數mZ*m

115.38I*0I*P*R*01.42Im *2I0Z*2Z*2R*2m mm

15.31由短路試驗數據求短路參數S Z*U*S RRPS

S

0.018NZ*2R*2S SSZ*2R*2S SS（2）U(R*cosX*sin)100%4.24%S 2 S 2U2(1U)U2N383V

P2P 0 SN )100% Scos 0 SN )100% N 2 0 SNSN（3）mSNI2m

I2Nm

83.3A

mSN

2P0cos

)100%97.5%第四部分 交流電機的繞組、電動勢和磁動勢一、填空題：1、一個三相對稱交流繞組，2p=2，通入f=50Hz的三相對稱交流電流，其合成磁通勢為 磁通勢。(圓形旋轉)2、采用 繞組和 繞組可以有效地削弱諧波分量，同時使基波分量 增加)3、一個脈振磁通勢可以分解為兩個 和 相同，而 相反的旋轉磁通勢。(幅值;轉速;轉向)4、三相對稱繞組的構成原則是 ; 抗相等;空間位置對稱（互差120度電角度）)二、是非題

_;_ _。(各相繞組的結構相同;阻1、兩相對稱繞組，通入兩相對稱交流電流，其合成磁通勢為旋轉磁通勢。（ ）(T)2、改變電流相序，可以改變三相旋轉磁通勢的轉向。（ ）(T)第五部分 異步電動機一、填空題：1、當s在 范圍內，三相異步電機運行于電動機狀態，此時電磁轉矩性質為 ；在 范圍內運行于發電機狀態，此時電磁轉矩性質為 。（0～１；反電動勢；－∞～０；制動轉矩）、三相異步電動機根據轉子結構不同可分為 異步電動機）

和 繞線型勢相對于轉子的轉速為 r/min。（950；50；0）4、三相異步電動機的電磁轉矩是由 和 共同作用產生的。（主磁通；轉子電流的有功分量）5、一臺三相異步電動機帶恒轉矩負載運行，若電源電壓下降，則電動機的轉速 ，定子電流 最大轉矩 ，臨界轉差率 。（減??；增大；減?。徊蛔儯?、三相異步電動機電源電壓一定，當負載轉矩增加，則轉速 ，定子電流 。（減??；增加）7、三相異步電動機等效電路中的附加電阻是模擬 的等值電阻。（總機械功率）8、三相異步電動機在額定負載運行時，其轉差率s一般在 范圍內。（0.01～0.06）9、對于繞線轉子三相異步電動機，如果電源電壓一定，轉子回路電阻適當增大，則起動轉矩 ，最大轉矩 。（增大；不變）二、判斷題1、不管異步電機轉子是旋轉還是靜止，定、轉子磁通勢都是相對靜止的（ ）。（T）2、三相異步電動機轉子不動時，經由空氣隙傳遞到轉子側的電磁功率全部轉化為轉子銅損耗（ ）。（T）最大電磁轉矩Tm的大小與轉子電阻r2阻值無關（ ）。（T）機定子繞組和轉子繞組的相數不相等，而三相繞線轉子異步電動機的定、轉子相數則相等。（ ）（T）5、三相異步電機當轉子不動時，轉子繞組電流的頻率與定子電流的頻率相同（ ）。（T）三、選擇題1、三相異步電動機帶恒轉矩負載運行，如果電源電壓下降，當電動機穩定運行后，此時電動機的電磁轉矩：①①下降；②增大；③不變；④不定。2、三相異步電動機的空載電流比同容量變壓器大的原因：③①異步電動機是旋轉的；②異步電動機的損耗大；③異步電動機有氣隙；④異步電動機有漏抗。3、三相異步電動機空載時，氣隙磁通的大小主要取決于：①①電源電壓；②氣隙大小；③定、轉子鐵心材質；④定子繞組的漏阻抗。4、三相異步電動機能畫出像變壓器那樣的等效電路是由于：②①它們的定子或原邊電流都滯后于電源電壓；②氣隙磁場在定、轉子或主磁通在原、副邊都感應電動勢；③它們5、三相異步電動機在運行中，把定子兩相反接，則轉子的轉速會：②①升高；②下降一直到停轉；③②下降至零后再反向旋轉；④下降到某一穩定轉速。四、簡答題1、三相異步電動機空載運行時，電動機的功率因數為什么很低？ （I1I0I0I0aI0rI0aI0r為無功分量電流，用 I0aI0r，所以空載電流基本上是一無功性質的電流，因而電動機的功率因數很低。）1sR'2、異步電動機等效電路中的附加電阻s

2么？（異步電動機等效電路中的附加電阻代表總機械功率的一個虛擬電阻，用轉子電流在該電阻所消耗的功率1sR'I'2s 22

（包括軸上輸出的機械功率和機械損耗、附加損耗等。因輸出的機械功率和機械損耗等）3、異步電動機中的空氣隙為什么做得很?。浚ó惒诫妱訖C氣隙小的目的是為了減小其勵磁電流（空載電流），從而提高電動機功率因數。因異步電動機的勵磁電流，相應就能提高電機的功率因數。）五、計算題額定轉速；（2）空載轉矩；（3）轉軸上的輸出轉矩；（4）電磁轉矩。（2）

0

1.77Nm（3）T2

P2

65.59Nm（4）TemT2T067.36Nm150kW380V，1460r/min2.4，試求：（1）轉矩的實用表達式；（2）問電動機能否帶動額定負載起動。TN解：（1）

nN

981.2Nm2355Nm1460r/min，可判斷出同步轉速n1=1500r/min，則額定轉差率為N1

0.027ss(21)0.124m N m m轉子不串電阻的實用表達式為：Ts

2Tm sm

4710s 0.124sm s

0.124 s（2）電機開始起動時，s=1，T=Ts，代入實用表達式得：Ts

47101 0.124

575Nm0.124 1因為TsTN，故電動機不能拖動額定負載起動。第六部分 異步電動機的電力拖動一、填空題：、拖動恒轉矩負載運行的三相異步電動機，其轉差率s在 范圍內時，電動機都能穩定運行。(0sm)2、三相異步電動機的過載能力是指 。(Tm/TN)3、星形一三角形降壓起動時，起動電流和起動轉矩各降為直接起動時的 倍。(3)4、三相異步電動機進行能耗制動時，直流勵磁電流越大，則補始制動轉距越 。(大)5、三相異步電動機拖動恒轉矩負載進行變頻調速時，為了保證過載能力和主磁通不變，則U1應隨f1按 規律調節。(正比)二、判斷題1、由公式Tem=CTΦmI’2cosΦ2可知，電磁轉矩與轉子電流成正比，因為直接起動時的起動電流很大，所以起動轉矩也很大。（ ）(F)2、深槽式與雙籠型三相異步電動機，起動時由于集膚效應而增大了轉子電阻，因此具有較高的起動轉矩倍數。（ ）(T)3、三相繞線轉子異步電動機轉子回路串入電阻可以增大起動轉矩，串入電阻值越大，起動轉矩也越大。（ ）(F)(T)

4、三相繞線轉子異步電動機提升位能性恒轉矩負載，當轉子回路串接適當的電阻值時，重物將停在空中（ ）5、三相異步電動機的變極調速只能用在籠型轉子電動機上。（ ）(T)三、選擇題1、與固有機械特性相比，人為機械特性上的最大電磁轉矩減小，臨界轉差率沒變，則該人為機械特性是異步電動機的：（3）（1）定子串接電阻的人為機械特性；（2）轉子串接電阻的人為機械特性；（3）降低電壓的人為機械特性。2、一臺三相籠型異步電動機的數據為PN=20kW，UN=380V，λT=1.15，ki=6,定子繞組為三角形聯結。當拖動額12IN，最好的起動方法是：（1）（1）直接起動；（2）Y—△降壓起動；（3）自耦變壓器降壓起動。310%，這時電動機的電磁轉矩：（1）（1）Tem=TN;(2)Tem=0.81TN;(3)Tem=0.9TN。對稱電阻下放重物時，電動機運行狀態是：（3）（1）能耗制動運行；（2）反向回饋制動運行；（3）倒拉反轉運行。（3）YY。四、簡答題1、容量為幾個千瓦時，為什么直流電動機不能直接起動而三相籠型異步電動機卻可以直接起動？(IstUNRa，由于UNRaIst都將達到額定電流的十幾倍，甚至幾十倍，這是電動機本身所不能允許的，所以直流電動機不能直接起動。三相異步電動機在設計時通常允許直接瓦的三相異步電動機可以直接起動。)2、深槽與雙籠型異步電動機為什么起動轉矩大而效率并不低？子電阻增大所致。正常運行時集膚效應不顯著，轉子電阻減小為正常值。因此運行時效率仍較高。)五、計算題PN=40kW,UN=380V,nN=2930r/min,ηN=0.9,cosΦN=0.85，ki=5.5,kst=1.2，定子150AY—△降壓起動？4010334010333800.90.853UNNcosN3UNNcosN解：額定電流

A79.44AIstkIIN5.579.44A437AY-Δ降壓起動時

It

1I3st

1437A145.7A150A3T1T

1kT

st起動轉矩：

3st

stN 3 N N可見：（1）當TL0.25TN時，可以起動；（2）當TL0.5TN時，不能起動。第七部分 步電機一、填空題：1、同步發電機的短路特性為一 線，這是因為在短路時電機的磁路是 。(直;處于不飽和狀態)2、同步發電機正常情況下并車采用 ，事故狀態下并車采用 。(準同期法;自同期法)3、同步調相機又稱為 。實際上就是一臺 運行的同步 ，通常工作于 態。(同步補償機;空載;電動機;過勵)則電樞反應磁通勢Fad，可分解為Fad= ，Faq= 電樞反應的性質 ，Faq電樞反應的性質 二、判斷題1、凸極同步發電機由于其電磁功率中包括磁阻力功率，即使該電機失去勵磁，仍能穩定運行。（ ）(T)（ ）(T)并車，當其他條件已滿足，只有頻率不同時，調節發電機的轉速，使其頻率與電網頻率相等時，合上并聯開關，即可并車成功。（ ）(F)三、選擇題1、同步發電機帶容性負載時，其調整特性是一條 。（3）（1）上升的曲線；（2）水平直線；（3）下降的曲線2同步電機的V型曲在其欠時有一穩定區而對步電動的V形線這一不定區應在 區域。（3）（1）I1>If0；（2）I1=If0；（3）I1<If03、工作于過勵狀態的同步調相機，其電樞反應主要是 。（2）（1）交軸電樞反應；（2）去磁的直軸電樞反應；（3）增磁的直軸電樞反應四、簡答題試簡述功率角的雙重物理意義？(0和電壓間的夾角；FuF，即等于氣隙合成磁動勢。)五、計算題3滯后），xt=2.38Ω（不飽和值），不計電阻，當發電機運行在額定情況下時，試求：（1）E0；（2）δN；（3）電Pem；（4）λ。3解：UNPUN/

23100j2.3837.531.790278j75.86288.215.260V（1）NPE0NP

3E0P

N（2） 15.260N

mE0UNsinNXtN

3288.2231sin15.260kW22.087kW2.38

1

1sin15.260

3.822000kV·A，1200kW,cosΦ=0.65（滯后）,今欲新500kW，cosΦ=0.8（超前），η=95%的同步電動機，問當電動機滿載時，全廠的功率因數是多少？變壓器是否過載？解：該廠電力設備從電源取得的有功、無功及視在功率：S1

P1cos1

1200kVA0.65同步電動機從電源取得的功率：P500kW526.32kW2 0.95S2

P2cos2

526.32kVA657.9kVA0.8裝設同步電動機后的全廠負荷及功率因數：120)kWkWP2P2Q2

1726.3221008.252kVA1999.19kVAQc