第四章 三相变压器练习题
填空题
（1）三相变压器组的磁路系统特点是 。
（2）三相心式变压器的磁路系统特点是 。
（3）三相变压器组不宜采用Y,y 联接组，主要是为了避免 。 （4）为使电压波形不发生畸变，三相变压器应使一侧绕组 。
（5）大容量Y/y 联接的变压器，在铁心柱上另加一套接成形的附加绕组，是为了 。
（6）变压器的联接组别采用时钟法表示，其中组别号中的数字为钟点数，每个钟点表示原、副边绕组对应线电势相位差为 。 （7）单相变压器只有两种联接组，分别是 和 。
（8）三相变压器理想并联运行的条件是 ， ， 。
（9）并联运行的变压器应满足 ， ， 的要求。
（10）变比不同的变压器不能并联运行，是因为 。
（11）两台变压器并联运行时，其负荷与短路阻抗 。
（12） 不同的变压器绝对不允许并联运行。
（14）短路阻抗标幺值不等的变压器不能并联运行，是因为 。
（15）一台Y/Δ-11和一台Δ/Y -11联接的三相变压器 并联运行。
（16）一台0/12Y Y -和一台0/8Y Y -的三相变压器，变比相等，经改接后 并联运行。
（1）各相主磁通有各自的铁心磁路
（2）各相磁路彼此相关
（3）变压器在磁路饱和情况下的相电动势波形畸变，
（4）接成Δ
（5）防止相电动势波形发生畸变，
（6）30°的整数倍，
（7）Ii0，Ii6
（8）各变压器变比相等:各变压器联结组标号相同;各并联变压器的短路电压标幺值相等，短路阻抗角也相等。
（9）变压器一、二次额定电压的误差不大于0.5%；变压器联结组标号相同；各并联变压器的短路阻抗标幺值相差不超过10%
（10）产生环流使变压器烧毁
（11）标幺值成反比分配
（12）组别
（14）负载分配不合理，不能发挥并联运行的容量水平
（15）能
（16）能
选择题
（1）三相心式变压器各相磁阻 。
A ．相等
B ．不相等，中间相磁阻小
C ．不相等，中间相磁阻大
（2）要得到正弦波形的感应电势，则对应的磁通波形应为 。
A ．正弦波
B ．平顶波
C ．尖顶波
（3）Y/y 联接的三相变压器，线电势波形为 。
A．正弦波B．平顶波C．尖顶波
（1）B（2）A（3）C
问答题
1．变压器的原、副边绕组如图4-1联接，试画出它们的相量图，并判别绕组联接组别。
（a）（b）（c）（d）
图4-1 变压器绕组联接图
2．试画出联接组别分别为Y/Y-2、Y/Δ-5、Δ/Y-1的三相变压器绕组的接线。
3．三次谐波电流与变压器绕组的联接方式有无关系？
4．为什么变压器的激磁电流中需要有三次谐波分量，如果激磁电流中的三次谐波分量不能流通，对绕组中感应电动势波形有何影响？
答:因为磁路具有饱和特性，只有尖顶波电流才能产生正弦波磁通，因此激磁电流需要有三次谐波分量(只有这样，电流才是尖顶波)。
如果没有三次谐波电流分量，主磁通将是平顶波,其中含有较大的三次谐波分量，该三次谐波磁通将在绕组中产生三次谐波电动势，三次谐波电动势与基波电动势叠加使相电动势呈尖顶波形，绕组承受过电压，从而危及绕组的绝缘。
5．Y/Δ联接的三相变压器，其三次谐波电动势能在Δ中形成环流，而基波电动势能否在Δ中形成环流，为什么？
6．用三台单相变压器联接成Y/Δ的三相组式变压器，由于不慎将Δ侧的一相绕组头和尾接错，原边接入三相对称电压，试问会产生什么后果？
7．一台Y/联接的三相变压器，原边加额定电压空载运行，此时将副边的三角形打开一角测量开口处的电压，再将三角形闭合测量其中的电流。试问当此三相变压器是组式或心式时，所测得的数据有无不同？为什么？
8．为什么希望三相变压器一侧绕组接法为Δ？
答：三相变压器的一次绕组中只要有一侧接成Δ，就能保证即使在磁路饱和情况下相电动势波形接近正弦波。
计算题
某工厂由于生产发展，用电量由500kV A增加到800kV A，原有一台变压器S N =560kV A, U 1N/U2N＝6000/400V，联结，U k＝4.5％。现有三台变压器可供选用，它们的数据是：
变压器1：320kV A，6300/400V，U k＝4％，联结；
变压器2：240kV A，6300/400V，U k＝4.5％，联结；
变压器3：320kV A，6300/440V，U k＝4％，联结；
（1）试计算说明，在不使变压器过载的情况下，选用那一台投入并联比较适合？
（2）如果负载增加，需选两台变比相等的变压器与原变压器并联运行，能负担的最大负载是多少？哪台变压器最先达到满载？
电机学第3章测试题 一、填空题 1.转矩折算的原则是折算前后（）不变,飞轮转矩折算的原则是折算前后（）不变。 2.位能性负载的机械特性位于（）象限；反抗性负载的机械特性位于（）象限。 3.常见的生产机械负载特性有（）负载、（）负载和通风机负载。 4.直流电动机的起动方法有直接起动、（）起动和（）起动。 5.直流电动机调速的技术指标主要有（）、（）、调速的平滑性和调速时的允许输出。 6.直流电动机属于恒转矩调速方式是（）调速和（）调速，属于恒功率调速方式（）调速。 7.他励直流电动机拖动恒转矩负载进行串电阻调速，调速前、后的电枢电流（）。 8.他励直流电动机电气制动的方法有（）制动、（）制动和（）制动。 9.倒拉反接制动运行适用于（）负载，实现方法是电枢回路中串（）。 10.当他励直流电动机的转速超过（）转速时，出现回馈制动。 二、简答题 1.写出电力拖动系统的运动方程式，并说明电力拖动系统稳定运行的条件是什么？ 2.为什么直流电动机一般不能直接起动？此时可采用什么起动方法？ 3.直流电动机的调速方法有哪几种？各有什么特点？ 4.什么是静差率？它与那些因素有关？ 三、计算题 1.一台并励直流电动机，U N=220V，I N=80A，R a=0.1Ω，额定运行时，励磁回路电阻R f =110Ω，额定效率ηN=85%，求：（1）额定输出功率；（2）总损耗；（3）电枢回路铜损耗。 2.他励直流电动机数据为：P N=10kw，U N=110V，I N=112A，n N=750r/min，Ra=0.1Ω，带反抗性负载运行于额定状态，为使电动机停车采用反接制动，要求最大制动电流为2.2 I N，求：（1）应串电阻值是多少？（2）制动到n=0时不切断电源，电机能否反转？若能反转求出稳态转速。 3.一台他励直流电动机P N = 17Kw，U N = 220V，I N = 92.5A，Ra=0.16Ω，n N = 1000r/min。电动机允许最大电流Imax=1.8I N，电动机拖动负载T L=0.8T N电动运行，分别求：（1）采用能耗制动停车；（2）采用反接制动停车时，电枢回路应串入多大电阻？ 4.他励直流电动机，P N=4kw，U N=220V，I N=22.3A，n N=1000r/min，Ra=0.91Ω，运行于额定状态，为使电动机停车，采用电压反接制动，串入电枢回路的电阻为9Ω，求：（1）制动开始瞬间电动机的电磁转矩；（2）n=0时电动机的电磁转矩；（3）如果负载为反抗性负载，在制动到n=0时不切断电源，电机能否反转？
第二章 变压器 一、填空： 1. ★★一台单相变压器额定电压为380V/220V ，额定频率为50HZ ，如果误将低压侧接到380V 上，则此时m Φ ,0I ,m Z ,Fe p 。（增加，减少或不变） 答：m Φ增大，0I 增大，m Z 减小，Fe p 增大。 2. ★一台额定频率为50Hz 的电力变压器接于60Hz ，电压为此变压器的6/5倍额定电压的电 网上运行，此时变压器磁路饱和程度 ，励磁电流 ，励磁电抗 ， 漏电抗 。 答：饱和程度不变，励磁电流不变，励磁电抗增大，漏电抗增大。 3. 三相变压器理想并联运行的条件是（1） ， （2） ，（3） 。 答：（1）空载时并联的变压器之间无环流；（2）负载时能按照各台变压器的容量合理地分担 负载；（3）负载时各变压器分担的电流应为同相。 4. ★如将变压器误接到等电压的直流电源上时，由于E= ，U= ，空 载电流将 ，空载损耗将 。 答：E 近似等于U ，U 等于IR ，空载电流很大，空载损耗很大。 5. ★变压器空载运行时功率因数很低，其原因为 。 答：激磁回路的无功损耗比有功损耗大很多，空载时主要由激磁回路消耗功率。 6. ★一台变压器，原设计的频率为50Hz ，现将它接到60Hz 的电网上运行，额定电压不变， 励磁电流将 ，铁耗将 。 答：减小，减小。 7. 变压器的副端是通过 对原端进行作用的。 答：磁动势平衡和电磁感应作用。 8. 引起变压器电压变化率变化的原因是 。 答：负载电流的变化。 9. ★如将额定电压为220/110V 的变压器的低压边误接到220V 电压，则激磁电流 将 ，变压器将 。 答：增大很多倍，烧毁。 10. 联接组号不同的变压器不能并联运行，是因为 。 答：若连接，将在变压器之间构成的回路中引起极大的环流，把变压器烧毁。 11. ★★三相变压器组不宜采用Y,y 联接组，主要是为了避免 。 答：电压波形畸变。 12. 变压器副边的额定电压指 。 答：原边为额定电压时副边的空载电压。 13. ★★为使电压波形不发生畸变，三相变压器应使一侧绕组 。 答：采用d 接。 14. 通过 和 实验可求取变压器的参数。 答：空载和短路。 15. 变压器的结构参数包括 ， ， ， ， 。
电机学试题及答案 Revised as of 23 November 2020
《电机学（1）》模拟试题 一：填空题（每空3分，共45分） 1．一台变压器加额定电压时，主磁通为φ，空载电流为I0，励磁阻抗为Z m，现将电源的频率从50Hz改变为60Hz，其它情况不变，并假定磁路线性，则现在的磁通φ‘= φ，空载电流I’0= I0，励磁阻抗Z’m= Z m。 2．某变压器带感性负载运行时，若负载电流相同，则cosφ 2 越小，副边电压变化率越，效率越。 3．一台单相变压器，铁芯柱上有三个绕组，已知U 1=330V，W 1 =700匝，为获得 U 2=220V，U 3 =11V，应使W 2 = 匝，W 3 = 匝。若已知绕组W 1 开路， ì 3=10∠100A，忽略励磁电流，则ì 2 = A。 4．拖动恒转矩负载运行的并励直流电动机，若减弱磁通，电枢电流 将。 5．交流电机绕阻高次谐波电势，如5次和7次谐波，可以通过 的方法大大削弱。 6．三相同步电机，定子上A、B两导体空间相隔200机械角度，该电机接于50Hz三相交流电源，同步转速为750r/min，则A、B两导体的空间电角度为。 二、（8分） 图1所示为三相变压器接线图，画出电动势向量图，并确定其连接组别。
三、（27分） 一台三相电力变压器额定容量S=1000 kVA，额定电压U1N/U2N=10000/3300V，Y，d11连接组，每相短路阻抗Z k=+，该变压器原边接额定电压，副边带Δ接对称负载，每项负载阻抗Z L=50+j85Ω，计算： （1）变压器原边线电流； （2）副边线电流； （3）副边线电压； （4）电压调整率 四、（10分） 一台他励直流电动机，P N=22KW，I N=115A，U N=220V，n N=1500r/min电枢回 路总电阻R a=Ω（包括了电刷回路的接触电阻），忽略M0，要求把转速降到
第三章思考题 3-3 什么叫相带相带属性如何确定在三相电机绕组中为什么常采用60°相带而不用120°相带 【答】 相带是指把每极下的电枢表面根据相数划分，每相占一等分。我们称每一等分为一相带。由于60°相带绕组的合成电动势比120°相带的大，故除了单绕组变极电机外，一般都用60°相带绕组。 3-6 为什么极相组A 和极相组X 串联时必须反接如果正接将引起什么后果 【答】 因极相组A 的电势与极相组X 的电势反相，反接后，两者电势相减，得到更高的电势。若正接将引起电势为0的后果。 3-8 交流绕组的感应电动势公式是如何导出的它与变压器的电动势公式有何类似和不同之处 【答】 设气隙中的主极磁场为正弦分布，即αsin 1B b =，式中1B 为气隙密度的基波幅值；设0=t 时，导体位于极间、将要进入N 极的位置，转子旋转的角频率为?，则导体中的感应电动势为t E lv B blv e ?αsin 2sin 111===；p 对极的电机一个极下的磁通量为 l B lB p D p DlB d p DlB p d D l B d D bl p τπ ππαααααπ ππ 1110 1 010 12 22sin 22sin 2=??== = ?==Φ? ??电机，感应电动势的频率60pn f =，转子的线速度f pn p D n D v τππ2602260===，故导体电动势的有效 值为11111122222222 2Φ=??? ??= == =f l B f l fB f l B v l B E πτππττ；在考虑短距和分布后，整个 线 圈 组 的 合 成 电 动 势 () ()()()11111111111222Φ=Φ=Φ==w c d p c d p c d c q k qN f k k qN f k k fN q k qE E πππ；对于双层绕 组，每相绕组有p 2个极相组，设并联支路数为a ，如果一相绕组的总串联匝数表示为，c qN a p N 2= ，则相电动势为1111112222Φ=Φ?? ? ??==w w c q ph fNk k qN a p f K a p E ππ，对于单层绕组，每相绕组总共有p 个极相组，则每相绕组的总串联匝数为c qN a p N =。而变压器一 次绕组中感应电动势的有效值m fN E Φ=π21，它们的区别主要在于，交流绕组通过短距和分布时，使合成磁动势打了折扣，体现为绕组的基波绕组因数1w k 。 3-9 试述分布因数、节距因数和绕组因数的物理意义。它们是大于1、小于1，还是等于1，为什么 【答】 分布因数是衡量每极每相的导体分布在每个槽中与集中分布在一个槽电动势或磁动势所打的折扣。节距因数表示线圈短距后电动势或磁动势对比于整距时应打的折扣。绕组因数是既考虑短距又考虑分布时，整个线圈组的合成电动势或磁动势所打的折扣。因分布绕组所产生的电动势或磁动势不能超过集中绕组产生的电动势或磁动势，因此分布因
一、单项选择题 1、一台变比为k ＝１０的变压器，从低压侧作空载实验，求得副边的励磁阻抗标幺值为１６，那么原边的励磁阻抗标幺值是（ ）。 （Ａ）１６； （Ｂ）１６００； （Ｃ）０.１６。 2、三相变压器二次侧的额定电压是指原边加额定电压时二次侧的（ ）电压。 A 空载线 B 空载相 C 额定负载时的线 3、某三相交流电机定子槽数为36，极对数为3，双层短距分布绕组相邻两槽内导体基波电动势的相位差α为（ ）。 （A ）15°； （B ）30°； （C ）45°； （D ）60°。 4、单相绕组的基波磁势是（ ）。 (A) 恒定磁势； （B ）脉振磁势； （C ）旋转磁势。 5、同步发电机稳态运行时，若所带负载为感性80.cos =?，则其电枢反应的性质为（ ）。 （A ）交轴电枢反应； （B ）直轴去磁电枢反应； （C ）直轴去磁与交轴电枢反应； （D ）直轴增磁与交轴电枢反应。 二、填空题 1、变压器主要结构部件是（ ）和（ ）。 2、一台单相变压器，低压侧加100V ，高压侧开路时，测得A I 20=，W P 200=；当高压侧加400V ，低压侧开路，测得=0I （ ）A ，=0P （ ）W 。 3、交流电机的电角度与机械角度的关系是（ ）。 4、同步发电机电枢反应的性质取决于（ ）时间向量的相位差。 5、同步发电机外功率因素角?定义为（ ）之间的夹角，内功率因素角0ψ为（ ）之间的夹角。 6、同步发电机内功率因素角?=00ψ时，电枢反应的性质为（ ）电枢反应，此时电磁转矩将对转子产生（ ）作用。 三、名词解释 1、电角度 2、每极每相槽数 3、槽距角 4、分布因数 四、简述题
华南理工大学电机学第四章思考题
4-1 把一台三相感应电动机用原动机驱动，使其转速n 高于旋转磁场的转速 s n ，定子接到三相交流电源，试分析转子 导条中感应电动势和电流的方向。这时电磁转矩的方向和性质是怎样的？若把原动机去掉，电机的转速有何变化？为什么？ 【答】 感应电动机处于发电机状态，转 子感应电动势、转子有功电流的方向如图所示，应用右手定则判断。站在转子上观察时，电磁转矩e T 的方向与转子的转向相反，即电磁转矩e T 属于制动性质的转矩。若把原动机去掉，即把与制动性质电磁转矩e T 平衡的原动机的驱动转矩去掉，电动机将在电磁转矩e T 的作用下减速，回到电动机状态。 4-2 有一台三相绕线型感应电动机，若将其定子三相短路，转子中通入频率为 1f 的三相交流电流，问气隙旋转磁场相对于转子和相对于空间的转速及转子的转 向。 【答】 假设转子中频率为1f 的交流电流建立逆时针方向旋转的气隙旋转磁场，相对于转子的转速为p f n s 160=；若转子不转，根据左手定则，定子将受到逆时针方向的电磁转矩 e T ，由牛顿第三定律可知，定子不转时，转子为顺时针旋 转，设其转速为n ，则气隙旋转磁场相对于定子的转速为n n s -。 4-3 三相感应电动机的转速变化时，转子所生磁动势在空间的转速是否改变？为什么？
【答】 不变。因为转子所产生的磁动势2F 相对于转子的转速为 n sn p f s p f n s ?====1226060，而转子本身又以转速n 在旋转。因此，从定子侧 观看时，2F 在空间的转速应为()s s n n n n n n =+-=+?，即无论转子的实际转速是多少，转子磁动势和定子磁动势在空间的转速总是等于同步转速s n ，在空间保持相对静止。 4-4 频率归算时，用等效的静止转子去代替实际旋转的转子，这样做是否影响定子边的电流、功率因数、输入功率和电机的电磁功率？为什么？ 【答】 频率归算前后，转子电流的幅值及其阻抗角都没有变化，转子磁动势幅值的相位也不变，即两种情况下转子反应相同，那么定子的所有物理量以及电磁功率亦都保持不变。 4-5 三相感应电动机的定、转子电路其频率互不相同，在T 形等效电路中为什么能把它们画在一起？ 【答】 主要原因是进行了频率归算。即用一个静止的电阻为s R 2的等效转子先代替电阻为2R 的实际旋转的转子，等效转子和实际转子具有同样的转子磁动势，经过频率归算后，就定子而言，旋转的实际转子和等效的静止转子其效果完全相同。所以，虽然两者的频率不相同，却可在T 型等效电路中画在一起。 4-6 感应电动机等效电路中的'21R s s -代表什么?能否不用电阻而用一个电抗去代 替？为什么？ 【答】 '21R s s -是代表与归算到定子边的转子所产生的机械功率相对应的等效 电阻，从数量上看，s s R I m P i -=1''2 222等效代替了电机轴上的功率。转差率s 的大小代表电机的运行状态：电动机状态，10<-R s s ，0>i P ，代表电动
电机学考试试卷A卷 一、填空题（每空1分共40分） 1 构成电机主磁路的主要材料为，其磁导率远远真空的磁导 率，并且随磁路饱和程度的增加而。 2 一台额定频率为50Hz的变压器，接于60Hz、6/5倍变压器额定电压的电网上运行，则磁 路的饱和程度，激磁电流，激磁电抗，漏电抗，铁耗。（填增大、减小或不变） 3 一台三相变压器，额定电压为6000/380V，Y，d联接，其变比为；如果把原边 匝数减少10%，外加电压仍为6000V，此时变压器的副边开路相电压为（忽略漏阻抗压降）。 8 电流互感器副边绝对不允许，电压互感器副边绝对不允许。 9 一台三相同步发电机，极对数为2，定子总槽数为36，双层绕组，则每对极下每相绕组 包括 个线圈组，每个线圈组由个线圈串联组成，一相绕组的最大可能并联支路数为。 10 采用、分布绕组可以削弱绕组电动势与磁动势的高次谐波分量，改善其波形。 为了同时削弱5、7次谐波分量，对于双层绕组，应选取节距等于倍极距。 11 三相同步发电机，定子三相对称绕组流过三相对称电流，则其每相绕组产生的磁动势性 质为 磁动势，而三相绕组的基波合成磁动势性质为磁动势。 12 分析同步发电机电枢反应的性质，可以采用图。 13 从时间概念而言，同步电机功率角是。 14 同步发电机并网运行。若原动机不做调节而调节励磁电流，则同步发电机的输出有功功 率 、输出无功功率；若励磁电流不做调节而调节原动机则同步发电机输出有功功率、输出无功功率（填改变或不变）。 15 变压器的正序电抗负序电抗；同步电机的正序电抗负序电抗（填大于、
小于或等于）。 二、作图题（共30分） 1 做出单相变压器在副边短路情况下的“T ”型等效电路，标注其电阻、电抗参数，并说明 其物理意义。（10分） 2 指出下图所示三相变压器各相原副绕组同名端，并做相量图判断其联接组标号。（10分） 3 一台并联于无限大电网的隐极同步发电机，调节其励磁电流而原动机不做调节，做出此时 的电动势相量图并标明电枢电流和励磁电动势相量的末端变化轨迹（忽略电枢电阻与饱和）。 （5分） 4 一台凸极同步发电机，已知其X d *＝1、X q *＝0.8、U*=1、I*=1、功率因数角φ＝90o，做 出其电动势相量图，并标注d 、q 轴以及励磁电动势相量的具体数值（不考虑磁路的饱和并 忽略电枢电阻）。（5分） 三、计算题（共30分） 1 一台三相变压器， S N =25kV A ，U 1N /U 2N =6/0.4kV ，阻抗电压u k =4%，额定负载时的短路损 耗p kN =300W ， Y ，y0联接， (1) 求短路参数的有名值及标么值；（7分） (2) 负载电流为额定电流的0.6倍且负载为纯电阻性质，求此时的电压调整率。（3分） 2 两台额定电压相同的变压器并联运行，已知：S NI =3000kV A ，u KI =5%；S NII =3000kV A ， u KII =10%。 (1) 总负载为3000kV A 时，两台变压器的负载分别是多少？（2分） (2) 为了不使任一台变压器过载，两台变压器的最大总输出容量是多少。（3分） 3 一台三相交流凸极同步发电机，额定电流100A ，Y 接法，极对数p=3，双层绕组，每相绕 组串联匝数为100匝，同步转速1000转/分钟，基波绕组因数0.9456，三次谐波绕组因数 0.578，空载情况下气隙基波与三次谐波每极磁通量分别为1Φ=0.197Wb 、3Φ=0.003Wb ， 忽略其它高次谐波分量。 (1) 求基波感应电动势的频率；（1分） (2) 空载情况下，求每相绕组基波感应电动势与三次谐波感应电动势的有效值；（2分） (3) 在三相绕组通过三相对称额定电流情况下，求三相绕组合成基波与三次谐波磁动势 的幅值。（2分） 4 一台三相汽轮发电机数据如下，S N =31250kVA ，U N =10.5kV （Y 接），cos ΦN =0.8（滞后），
电机学（十五课本） 第二章 变压器 2-2、一台50Hz 的变压器接到60Hz 的电源上运行，若额定电压不变，问激磁电流、铁耗、漏抗会怎样变化？ 解：ΦfN E U N 444.=≈ ，50=f 时，N U N 5044450?= .Φ，60=f 时，N U N 6044460?=.Φ， 6 5 5060=ΦΦ。 磁通减小为原来的5/6，不考虑磁路饱和，磁通和激磁电流成正比，激磁电流减小； 铁耗变小： 507 05023 12502 31503 12 603160606565566 556Fe Fe m Fe m Fe Fe P P G B f C G B f C P .....?? ? ??=??? ???? ? ??=? ? ? ??? ? ? ??=≈ 漏磁回路磁阻不变，漏电感不变，漏抗变大。 2-14 有一台三相变压器，额定容量kVA S N 5000=，额定电压kV U U N N 361021.=，Y ，d 联结，试求：（1）一次、二次侧的额定电流；（2）一次、二次侧的额定相电压和相电流。 解：（1）一次、二次侧的额定电流： A U S I N N N 68.2881035000311=?==；A U S I N N N 23.4583 .635000 322=?== （2）一次、二次侧的额定相电压和相电流： 一次Y 连接：A I I N N 6828811.==φ；kV U U N N 773753 10 311.== =φ； 二次?连接：A I I N N 57264323458322..===φ；kV U U N N 3622.==φ； 2-16 一台单相变压器，其一次电压为220V ，50Hz ，一次绕组的匝数N 1=200匝，铁心的有效截面积2 4 1035m A -?=，不计漏磁。试求：（1）铁芯主磁通的幅值和磁通密度。（2）二次侧要得到100V 和36V 两种电压时，二次绕组的匝数。（3）如果一次绕组有%5±匝数的抽头，如图所示，二次绕组的电压是多少？ 解：（1）主磁通的幅值m Φ Wb fN U fN E m 311111095.42005044.4220 44.444.4-?=??=≈= Φ 磁通密度m B T A B m m 41.110 351095.44 3=??= = --Φ （2）二次绕组的匝数2N 2 1 2121N N E E U U = ≈
一、填空题 1．变压器中的磁通按照性质和作用的不同，分为__主磁通__和 漏磁通 ，其中__漏磁通___不参与变压器的能量传递。 2．他励直流电动机常用的调速方法有：_ 改变电枢回路里的串联电阻 ； 减小气隙磁通 ；改变电枢端电压U 。 3．鼠笼式异步电动机降压起动的方法有 定子串接电抗器起动 ； Y —起动 ； 自耦减压起动 。 4．三相同步电动机通过调节___励磁电流__可调节无功功率。 5．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_______。 6．直流电动机常用的调速方法有： 电枢 控制和 磁场 控制。 7．变压器负载运行时， 二 次电流的大小决定着 一 次电流的大小。 8．削弱齿谐波电动势的方法有 斜槽 、 分数槽（半闭口槽） 以及其它措施。 9．单相绕组的磁动势是 脉动 磁动势；对称三相绕组的磁动势为 旋转 磁动势。 10．三相感应电动机的调速方法有：改变转差率调速、 改变电压 调速、 变频 调速。 11．变压器空载实验选择在__低压侧_____压侧进行，原因是___安全和仪表选择方便 。短路实验选择在高压侧 压侧进行，原因是 安全和仪表选择方便 。 12．一台单相变压器一次、二次绕组匝数比为10，则将二次绕组进行归算后，归算前后的二次侧电阻之比为 1：100 ；归算前后的二次侧磁势之比是 1：1 。 13．并励直流发电机自励的三个条件是 有剩磁 、 剩磁与励磁方向相同（电枢和励磁绕组接法正确） 、 励磁电阻小于临界电阻 。 14．一台直流发电机，其电势和端电压的大小关系是 E>U 。 15．三相感应电动机转子转速为n ，定子旋转磁场的转速为n S , 极对数为p ，则定子电流的交变频率为 60s n p _ ；转子电流的交变频率为 ()60 s n n p 。 二、选择题 1、两相对称绕组通以两相对称电流，将产生（ A ）；三相感应电机通以三相对称电流，若一相绕组断线（绕组无中线），将产生脉振磁场。 A 圆形旋转磁场 B 脉振磁场 C 椭圆形旋转磁场 2、一台额定条件下工作在 220V50Hz 的单相变压器，错接在220V60Hz 的交流电源上，则额定负载时的主磁通会（ B ）： A 变大 B 变小 C 几乎不变 3、直流电动机定子励磁绕组中电流为（ A ）： A 直流电流 B 交流电流 C 尖顶波形
电机学题解 一．填空题（20分，每小题2分） 1. 变压器铁心在叠装时由于装配工艺不良，铁心间隙较大，主磁通将，励磁 电流将。 2. 一台单相变压器进行空载试验，在高压侧加额定电压测得的损耗和在低压侧加 额定电压测得的损耗______。 3. 三相变压器组不宜采用Y,y联接组，主要是为了避免。 4.不考虑铁心损耗时，当变压器的磁通随时间正弦变化时，磁路饱和的非线性性 质将导致激磁电流成为与磁通同相位的波。 5.变压器的绕组归算，实质上是在保持为不变量的条件下， 对绕组的电压、电流所进行的一种线性变换。 6. 直流电机的主磁路包括以下几段：电枢齿两个、电枢轭一段、主极铁心两个、定 子轭一段以及。 7.直流电机单叠绕组的并联支路对数为，单波绕组的并联支路对数。 8.直流电机的交轴电枢反应结果是：引起气隙磁场畸变；使物理中性线偏离几何中 性线一个角度；计及饱和时，对主磁场有。 9. 一台并励直流电动机拖动恒定的负载转矩，做额定运行时，如果将电源电压降低 了20℅，则稳定后电机的电枢电流为倍的额定电枢电流（假设磁路不饱和）。 10.一台串励直流电动机与一台并励直流电动机，都在满载下运行，它们的额定功 率和额定电流都相等，若它们的负载转矩同样增加1 N.m，则可知：电动 机转速下降得多，而电动机的电流增加得多。 1.不变，增加； 2.相等； 3.电压波形畸变； 4.尖顶波； 5.一次或二次侧磁动势； 6.两段气隙； 7. 2p，2；8.去磁作用；9. 1.25倍；10.串励，并励。 二．问答题（40分）
v U 110=的电源上运行时，问：励磁电流，铁耗，一、二次侧漏抗，负载能力如何变化？为什么？（8分） 答：由式m fN E U Φ=≈11144.4可知，前后两种情况主磁通相同。从磁路欧姆定律知，励 磁电流不变。主磁通未变，磁密不变，频率减小，则铁耗减小（3.12f B p m Fe ∝） 。一、二次侧的漏电抗随频率的减小成正比减小。另外，二次侧感应电动势比原来减少一倍，故负载能力减小一倍。 2.变压器在额定电压和额定频率的电源下空载运行时，当频率保持不变，电源电压增加到 1.1N U ，励磁电抗和铁耗如何变化，为什么？若变压器二次侧短路，励磁电抗和铁耗如何变化，为什么？（8分） .答：（1）此时主磁通增大，主磁路饱和程度增加，铁心磁导率减小，磁阻增大，由磁路欧姆定律知，励磁电流大大增加，反映在等效电路中就是励磁电抗减小。（2）二次侧短路，二次侧电流大大增加，由磁动势平衡知一次侧电流也大大增加，再从一次侧电压平衡方程式知，电压U 1不变，漏阻抗压降大大增加，则电动势E 1减小很多，主磁通随之减小，可知励磁电抗有所增加。 计算题（30分） 3.已知一台两极直流电机，主磁极不加励磁电流，只在电刷通以直流电流且电枢以一定的转速旋转，问电枢导体是否感应电动势、电刷两端的感应电动势为多少？为什么？（8分） 答：此时气隙磁密友电枢磁动势单独产生，而正、负电刷间导体电流的大小和方向不变，故气隙磁密相对于定子时静止的，旋转的电枢导体切割此气隙磁密而感应电动势。电刷两端的感应电动势为零，因正、负电刷间（支路间）导体感应电动势彼此抵消了。从辜承林教材 图2.35可清楚的知道这一点。 4.一台直流发电机，定子为6极，电枢绕组为单叠型式。正常运行时有三对电刷，如保持额定运行时转速及励磁电流不变，因故去掉一对电刷，忽略电枢反应的影响，试分析电机可能发出的最大功率。（8分） 答：单叠绕组的并联支路数为2p ，故原来有6条并联支路数，去掉相邻一对电刷后，支路数变为4条，其中三条是原来的，另一条由原来的三条支路串联而成。 正常运行时，a a a i ai I 62== ； 现在，a a a a I i i I 9 5313'= +=，a a I U P =。P I U P a a 95'max ==，此为电机可能发出的最大功率。
3.1答：直流发电机工作时总是朝一个方向转动，磁极固定不动，所以每个磁极下的导体中流 过的电流和电压方向恒定不变，当导体转到某一磁极下，导体经由换向片和电刷接触输出电能，又由于电刷和磁极相对静止，所以该磁极下的电刷上的电压极性恒定不变，故能发出直流电。 如果没有换向器，就不能把每个磁极下电枢上流过的方向不变的电流引出，电机不能发出直流电流。 3.2答：（1）直流电。电刷与磁极同时旋转，这样就能保证电刷与磁极相对静止，这样电刷引 出的还是与其对应磁极下的方向不变的电流，故发出直流电。 （2）交流电。电刷与电枢同时旋转，电刷与磁极发生相对运动，电刷在N极和S极下不停的变换，这就导致电枢一会儿引出的时N极下的方向不变的电流，一会儿引出的时S极下的方向不变的电流，由于N极和S极下导体中的电流方向相反，所以，电刷引出的是交流电。 3.3答：直流电动机电刷两端接入直流电，换向器与电刷交替接触，这样就保证了所有导体转 动时在每一个磁极下流过的电流方向不变，从而使得每一根导体产生的电磁转矩方向不变，电枢从而产生恒定转矩，拖动负载向一个方向转动。 3.5方向不变：①④⑤⑥ 方向交变：②③⑦ 3.6因为励磁绕组绕在电机的定子上，由其产生的励磁磁通与定子相对静止，所以不能产生感应电动势。而电枢绕组绕在转子上，转子与定子做相对运动，电枢绕组切割励磁磁力线，产生感应电动势。 3.7
3.8电枢的几何中性线：相邻两主极间的中心线称为电枢的几何中性线 换向器上的几何中性线：当元件轴线与主极轴线重合时，元件所接两片换向片间的中心线称为换向器上的几何中性线（电动势为零的元件所接的两换向片间的中心线称为换向器上的几何中性线）。 换向器上几何中性线由元件结构决定：对于对称元件，换向器上的几何中性线与主极轴线重合；对于非对称元件，换向器上的几何中性线偏离主极轴线一个角度，这个角度与元件不对成度相等； 在实际电机中的位置：电刷的中心线上。 3.9解：（2） 120 524i Z y p ε= ±== 1k y y == 21154y y y =-=-=- 绕组展开图如下所示：
4-1 把一台三相感应电动机用原动机驱动，使其转速n 高于旋转磁场的转速s n ，定子接到三相交流电源，试分析转子导条中感应电动势和电流的方向。这时电磁转矩的方向和性质是怎样的若把原动机去掉，电机的转速有何变化为什么 【答】 感应电动机处于发电机状态，转子感应电动势、转子有功电流的方向如图所示，应用右手定则判断。站在转子上观察时，电磁转矩e T 的方向与转子的转向相反，即电磁转矩e T 属于制动 性质的转矩。若把原动机去掉，即把与制动性质电磁转矩e T 平衡的原动机的驱动转矩去掉，电动机将在电磁转矩e T 的作用下减速，回到电动机状态。 4-2 有一台三相绕线型感应电动机，若将其定子三相短路，转子中通入频率为1f 的三相交流电流，问气隙旋转磁场相对于转子和相对于空间的转速及转子的转向。 【答】 假设转子中频率为1f 的交流电流建立逆时针方向旋转的气隙旋转磁场，相对于转子的转速为p f n s 160=；若转子不转，根据左手定则，定子将受到逆时针方向的电磁转矩e T ，由牛顿第三定律可知，定子不转时，转子为顺时针旋转，设其转速为n ，则气隙旋转磁场相对于定子的转速为n n s -。 4-3 三相感应电动机的转速变化时，转子所生磁动势在空间的转速是否改变为什么 【答】 不变。因为转子所产生的磁动势2F 相对于转子的转速为n sn p f s p f n s ?====1226060，而转子本身又以转速n 在旋转。因此，从定子侧观看时， 2F 在空间的转速应为()s s n n n n n n =+-=+?，即无论转子的实际转速是多少，转子磁动势 和定子磁动势在空间的转速总是等于同步转速s n ，在空间保持相对静止。 4-4 频率归算时，用等效的静止转子去代替实际旋转的转子，这样做是否影响定子边的电流、功率因数、输入功率和电机的电磁功率为什么 【答】 频率归算前后，转子电流的幅值及其阻抗角都没有变化，转子磁动势幅值的相位也不变，即两种情况下转子反应相同，那么定子的所有物理量以及电磁功率亦都保持不变。 4-5 三相感应电动机的定、转子电路其频率互不相同，在T 形等效电路中为什么能把它们画在一起
电机原理试题及答案（仅供参考） 一、填空(每空1分，共25分) 1. 单相异步电动机可分为________、________两大类型。 2. 6极异步电动机电源频率f=50Hz，额定转差率S N=，则额定转速为n N=_____、额定工作时， 将电源相序改变，则反接瞬时的转差率S=_____。 ~ 3. 同步补偿机实际上是一台_________的同步电动机，它接到电网上的目的就是为了 ___________。 4. 直流电机的励磁方式可分为＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿。 5. 有一台极数2P＝4，槽数Z＝24的三相单层链式绕组电机，它的极距τ＝＿＿＿、每极每 相槽数ｑ＝＿＿＿、槽距角α＝＿＿＿。 6、变压器空载运行时功率因数很______。 7．________型三相异步电动机可以把外接电阻串联到转子绕组回路中去。 … 8. 直流发电机电磁转矩的方向和电枢旋转方向________。 9. 直流电动机的起动方法有____________；______________。 10. 当电动机的转速超过_______时，出现回馈制动。 11. 三相异步电动机的过载能力是指_______________。 12 . 星形—三角形降压起动时，起动电流和起动转矩各降为直接起动时的______倍。 》 13. 三相异步电动机拖动恒转矩负载进行变频调速时，为了保证过载能力和主磁通不变，则 U1应随f1按______规律调节。 14、可用下列关系来判断直流电机的运行状态。当_________时为电动机状态，当________ 时为发电机状态。 15、单迭绕组极对数为P时，则并联支路数为_______。 二、判断正误(对在括号里打√、错则打×，每小题1分，共15分) 【 1.( ) 电动机的额定功率是指额定运行时从电源输入的电功率。 2.( ) 一台并励直流电动机，若改变电源极性，则电机转向也改变 3.( ) 三相异步电动机的旋转方向决定于定子绕组中通入的三相电流的相序。 4.( ) 与同容量的变压器相比较，异步电动机的空载电流小。 5.( ) Y-D降压起动适用于正常运行时定子绕组为星形联接的笼型异步电动机。 - 6. ( ) 变极调速时必须同时改变加在定子绕组上电源的相序。 7. ( ) 变频调速过程中按U1/f1=常数的控制方式进行控制，可以实现恒功率调速。 8. ( ) 异步电动机的功率小于时都允许直接起动。 9. ( ) 变压器的二次额定电压是指当一次侧加额定电压，二次侧开路时的空载电压值。 10.( ) 变压器在原边外加额定电压不变的条件下，副边电流大，导致原边电流也大，因 此变压器的主磁通也大。 >
第四章 交流绕组的共同问题 一、填空 1. 一台50Hz 的三相电机通以60 Hz 的三相对称电流，并保持电流有效值不变，此时三相 基波合成旋转磁势的幅值大小 ，转速 ，极数 。 答：不变，变大，不变。 2. ★单相绕组的基波磁势是 ，它可以分解成大小 ，转 向 ，转速 的两个旋转磁势。 答：脉振磁势，相等，相反，相等。 3. 有一个三相双层叠绕组，2p=4, Q=36, 支路数a=1，那么极距τ= 槽，每极每相槽 数q= ，槽距角α= ，分布因数1d k = ，18y =，节距因数1p k = ,绕组因数1w k = 。 答：9，3，20°，0.96，0.98，0.94 4. ★若消除相电势中ν次谐波，在采用短距方法中，节距1y = τ。 答：νν1- 5. ★三相对称绕组通过三相对称电流，顺时针相序（a-b-c-a ）,其中t i a ωsin 10=，当Ia=10A 时，三相基波合成磁势的幅值应位于 ；当Ia =-5A 时，其幅值位于 。 答：A 相绕组轴线处，B 相绕组轴线处。 6. ★将一台三相交流电机的三相绕组串联起来，通交流电，则合成磁势 为 。 答：脉振磁势。 7. ★对称交流绕组通以正弦交流电时，υ次谐波磁势的转速为 。 答：νs n 8. 三相合成磁动势中的五次空间磁势谐波，在气隙空间以 基波旋转磁动势的转 速旋转，转向与基波转向 ，在定子绕组中，感应电势的频率为 ， 要消除它定子绕组节距 1y = 。 答：1/5,相反，f 1,45τ 9. ★★设基波极距为τ，基波电势频率为f ，则同步电机转子磁极磁场的3次谐波极距 为 ；在电枢绕组中所感应的电势频率为 ；如3次谐波相电势有效值为E 3，则线电势有效值为 ；同步电机三相电枢绕组中一相单独流过电流时，所产生的3次谐波磁势表达式为 。三相绕组流过对称三相电流时3次谐波磁势幅值为 。 答：3τ，3f,0,3F cos3cos x t φπ ωτ,0 10. ★某三相两极电机中，有一个表达式为δ=F COS （5ωt+ 7θS ）的气隙磁势波，这表明： 产生该磁势波的电流频率为基波电流频率的 倍；该磁势的极对数为 ；在空间的转速为 ；在电枢绕组中所感应的电势的频率为 。 答：5，7p,s n 75，15f 二、选择填空
第二篇 变压器 一、填空： 1. 一台单相变压器额定电压为380V/220V ，额定频率为50HZ ，如果误将低压侧接到380V 上， 则此时m Φ ,0I ,m Z ,Fe p 。（增加，减少或不变） 答：m Φ增大，0I 增大，m Z 减小，Fe p 增大。 2. 一台额定频率为50Hz 的电力变压器接于60Hz ，电压为此变压器的6/5倍额定电压的电网上运行，此时变压器磁路饱和程度 ，励磁电流 ，励磁电抗 ，漏电抗 。 答：饱和程度不变，励磁电流不变，励磁电抗增大，漏电抗增大。 3. 三相变压器理想并联运行的条件是（1） ， （2） ，（3） 。 答：（1）空载时并联的变压器之间无环流；（2）负载时能按照各台变压器的容量合理地分担负载；（3）负载时各变压器分担的电流应为同相。 4. 变压器空载运行时功率因数很低，其原因为 。 答：激磁回路的无功损耗比有功损耗大很多，空载时主要由激磁回路消耗功率。 5. - 6. 一台变压器，原设计的频率为50Hz ，现将它接到60Hz 的电网上运行，额定电压不变，励 磁电流将 ，铁耗将 。 答：减小，减小。 7. 引起变压器电压变化率变化的原因是 。 答：负载电流的变化。 8. 如将额定电压为220/110V 的变压器的低压边误接到220V 电压，则激磁电流 将 ，变压器将 。 答：增大很多倍，烧毁。 9. 联接组号不同的变压器不能并联运行，是因为 。 答：若连接，将在变压器之间构成的回路中引起极大的环流，把变压器烧毁。 10. 变压器副边的额定电压指 。 答：原边为额定电压时副边的空载电压。 11. 《 12. 通过 和 实验可求取变压器的参数。 答：空载和短路。 13. 变压器的结构参数包括 ， ， ， ， 。 答：激磁电阻，激磁电抗，绕组电阻，漏电抗，变比。 14. 既和原边绕组交链又和副边绕组交链的磁通为 ，仅和一侧绕组交链的磁通 为 。 答：主磁通，漏磁通。 15. 变压器的一次和二次绕组中有一部分是公共绕组的变压器是 。 答：自耦变压器。 16. 并联运行的变压器应满足（1） ， （2） ，（3）
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 0 β= ）___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
第二章变压器 一、填空: 1. ★★一台单相变压器额定电压为380V/220V，额定频率为50HZ如果误将低压侧接到380V 上，则此时m_—I。,Z m——P Fe __________________ 。（增加，减少或不变） 答：m增大，I 0增大，Z m减小，P Fe增大。 2. ★一台额定频率为50Hz的电力变压器接于60Hz,电压为此变压器的6/5倍额定电压的电 网上运行，此时变压器磁路饱和程度________ ，励磁电流_________ ，励磁电抗__________ ，漏电抗___________ 。 答：饱和程度不变，励磁电流不变，励磁电抗增大，漏电抗增大。____ 3. 三相变压器理想并联运行的条件是（1）_________________________________________________ ， （2）_______________________________ ,（3）________________________________________ 。答：（1）空载时并联的变压器之间无环流；（2 ）负载时能按照各台变压器的容量合理地分担 负载；（3）负载时各变压器分担的电流应为同相。 4. ★如将变压器误接到等电压的直流电源上时，由于E= ___________ ，U= _________ ，空 载电流将_____________ ，空载损耗将____________ 。 答：E近似等于U, U等于IR，空载电流很大，空载损耗很大。 5. ★变压器空载运行时功率因数很低，其原因为 ___________________________________ 。 答：激磁回路的无功损耗比有功损耗大很多，空载时主要由激磁回路消耗功率。 6. ★一台变压器，原设计的频率为50Hz，现将它接到60Hz的电网上运行，额定电压不变， 励磁电流将_______ ，铁耗将 _____ 。 答：减小，减小。 7. 变压器的副端是通过__________________ 对原端进行作用的。 答：磁动势平衡和电磁感应作用。 8. 引起变压器电压变化率变化的原因是 _____________________ 。 答：负载电流的变化。 9. ★如将额定电压为220/110V 的变压器的低压边误接到220V电压，则激磁电流 将__________ ，变压器将 ____________ 。 答：增大很多倍，烧毁。 10. 联接组号不同的变压器不能并联运行，是因为 _____________ 。 答：若连接，将在变压器之间构成的回路中引起极大的环流，把变压器烧毁。 11. ★★三相变压器组不宜采用Y,y联接组，主要是为了避免____________ 。 答：电压波形畸变。 12. 变压器副边的额定电压指____________________________ 。 答：原边为额定电压时副边的空载电压。 13. ★★为使电压波形不发生畸变，三相变压器应使一侧绕组 _____________ 。 答：采用d接。 14. 通过_________ 和_________ 实验可求取变压器的参数。 答：空载和短路。