重庆大学电机学总习题集共73页文档

《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cosφ2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U1=330V，W1=700匝，为获得U2=220V，U3=11V，应使W2= 匝，W3= 匝。

若已知绕组W1开路，Ì3=10∠100A，忽略励磁电流，则Ì2= 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。

7．两台额定值相同的变压器，仅短路阻抗标幺值Z k不同，则Z k 越小，I k 。

8．为改变他励直流电动机的转向，可以改变。

9．交流电机p=12，在一相绕组中通入正弦交流电流，产生基波和三次谐波磁动势，则三次谐波电动势与基波电动势之比为，基波磁动势幅值和三次谐波磁动势幅值之比为。

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。

z图1三、（27分）一台三相电力变压器额定容量S=1000 kV A，额定电压U1N/U2N=10000/3300V，Y，d11连接组，每相短路阻抗Z k=0.015+j0.053，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=0.1Ω（包括了电刷回路的接触电阻），忽略M0，要求把转速降到1000r/min，计算：1、采用电枢串电阻调速需串入的电阻值；2、采用降低电源电压调速，电源电压应为多大。

第9章转子静止与转动时，转子边的电量和参数有何变化 答 当转子转动时，转子电流的有效值为σσ2222222jsx r E s jx r E I s s s+=+=转子电流的频率s f n nn pn n n p pn f 11111226060)(60=-=-==相应的转子绕组中的电动势为 22sE E s =，转子漏抗为σσ22sX s X =，和静止时相比，转子转动时的参数和转差率成正比。

感应电动机转速变化时，为什么定、转子磁势之间没有相对运动答 设定子旋转磁动势1F 相对于定子绕组的转速为1n ，因为转子旋转磁动势2F相对于转子绕组的转速为12sn n =。

由于转子本身相对于定子绕组有一转速n ，为此站在定子绕组上看转子旋转磁动势2F的转速为n n +2。

而111112n n n n nn n sn n n =+-=+=+，所以，感应电动机转速变化时，定、转子磁势之间没有相对运动。

当感应电机在发电及制动状态运行时，定、转子磁势之间也没有相对运动，试证 明之．答 设定子旋转磁动势1F 相对于定子绕组的转速为1n ，因为转子旋转磁动势2F相对于转子绕组的转速为12sn n =。

由于转子本身相对于定子绕组有一转速n，为此站在定子绕组上看转子旋转磁动势2F的转速为n n +2。

而111112n n n n nn n sn n n =+-=+=+，该式不论转差率为何值时均成立。

只不过当感应电机在发电状态运行时1n n >时，11n nn s -=为负，2F 的转向与定子旋转磁动势1F的转向相反；当感应电机在制动状态运行时，电动机转子的转向与的与定子旋转磁动势1F转向相反，s ＞1。

所以，当感应电机在发电及制动状态运行时，定、转子磁势之间也没有相对运动。

用等效静止的转子来代替实际旋转的转子，为什么不会影响定子边的各种量数定子边的电磁过程和功率传递关系会改变吗答 我们知道异步电动机定、转子之间没有电路上的联结，只有磁路的联系，这点和变压器的情况相类似。

绪论0—1．电机和变压器的磁路常采用什么材料制成，这种材料有那些主要特性？答：电机和变压器的磁路常采用硅钢片制成，它的导磁率高，损耗小，有饱和现象存在。

0—2．磁滞损耗和涡流损耗是什幺原因引起的？它们的大小与那些因素有关？答：磁滞损耗由于B交变时铁磁物质磁化不可逆，磁畴之间反复摩擦，消耗能量而产生的。

它与交变频率f成正比，与磁密幅值B m的α次方成正比。

涡流损耗是由于通过铁心的磁通ф发生变化时，在铁心中产生感应电势，再由于这个感应电势引起电流（涡流）而产生的电损耗。

它与交变频率f的平方和B m的平方成正比。

0—3．在图0—5中，当给线圈外加正弦电压u1时，线圈内为什么会感应出电势？当电流i1增加和减小时，分别算出感应电势的实际方向。

答：在W1中外加u1时在W1中产生交变电流i1，i1在W1中产生交变磁通ф，ф通过W2在W2中和W1中均产生感应电势е2和e1，当i1增加时e1从b到a，е2从d 到c，当i1减少时e1从a到b，е2从c 到d。

0—4．变压器电势、运动电势（速率电势）、自感电势和互感电势产生的原因有什么不同？其大小与那些因素有关？答：在线圈中，由于线圈交链的磁链（线圈与磁势相对静止）发生变化而产生的电势就叫变压器电势。

它与通过线圈的磁通的变化率成正比，与自身的匝数成正比。

由于导体与磁场发生相对运动切割磁力线而产生的感应电势叫做运动电势，它与切割磁力线的导体长度、磁强、切割速度有关。

由线圈自身的磁场与本身相交链的磁通发生改变而在本线圈内产生的感应电势叫自感电势，它与L有关。

互感电势是由相邻线圈中，由一个线圈引起的磁通变化，使邻近线圈中的磁通发生变化而引起的其它线圈中的感应电势。

它与两线圈的匝数、相隔距离、磁通（互感磁通）变化率等有关。

0—5．自感系数的大小与那些因素有关？有两个匝数相等的线圈，一个绕在闭合铁心上，一个绕在木质材料上，哪一个的自感系数大？哪一个的自感系数是常数？哪一个是变数？随什么因素变化？答：因为L＝ψ/i＝wФ/i＝Ф/F＝/R m，从上式可以推出L与成正比，与磁阻R m成反比。

电 机 学 习 题 集备注：作业时抄写题目，题与题之间空一行。

绪论和第一章：磁路1-1：简述右手螺旋法则，左手定则和右手定则，以及电磁感应定律。

1-2：简述什么是磁路、磁动势、磁路的基尔霍夫第二定律。

假定作用在某段磁路上的磁动势为HL ，该段磁路磁阻为Rm ，则通过该段磁路的磁通量是多少？1-3：电机中为什么要使用铁磁材料，直流磁路和交流磁路有什么区别？1-4：有一闭合磁路，由铁心和气隙组成。

铁心截面积24109m S -⨯=，磁路平均长度m l 3.0=，铁心磁导率05000μμ=Fe ；气隙长度m 0005.0=δ，气隙截面积按1.1S 计算。

套装在铁心上的励磁绕组500匝，问电流0.5A 时，磁路中磁通为多少？作用在铁心磁路和气隙上的磁动势分别为多少？70104-⨯=πμH/m 。

第二章：变压器2-1：简述变压器的组成。

变压器的最基本组成是什么？2-2：什么是变压器的额定容量、额定电压和额定电流？2-3：什么是变压器的主磁通？什么是变压器的漏磁通？主磁通的大小主要取决于哪些因素？2-4：单相变压器计算1）一台单相变压器，S N =20000kVA,U 1N /U 2N =127kV/11kV ，50Hz ，高压侧开路，在低压侧施加额定电压并进行测量，测得电流45.5A ，损耗47kW ，不计环境温度影响，计算变压器归算到高压侧的激磁阻抗参数(实际值)。

(k=11.5455,Rm=3026Ω,Xm=32083Ω)2）上述变压器，低压侧短路，在高压侧施加一电压使电流达到额定电流，进行测量，测得电压9.24kV ，损耗129kW ，不计环境温度影响，计算变压器归算到高压侧的短路阻抗参数(实际值)。

(I1N=157.48A,Rk= 5.202Ω,Xk=58.44Ω)3）上述变压器，利用简化等效电路计算该变压器满负荷时的负载阻抗大小，额定功率因数cos φ=0.8（按负载电流滞后电源电压计算）。

(Z 总=645.08Ω+j483.81Ω，Z L =639.8Ω+j425.4Ω)2-5：什么是时钟表示法，组号表达了变压器的什么性能？说明联结组别Yd11的含义。

重庆大学 电机学（1） 第4次课堂测验2012~2013学年 第一学期考试方式：闭卷 测验日期：2012.12.28 测验时间： 45 分钟一、 单项选择题（每小题2分，共20分）1．同步发电机的额定功率指额定状态下 B 。

A ．电枢端口输入的电功率；B ．电枢端口输出的电功率；C ．转轴上输入的机械功率；D ．转轴上输出的机械功率。

2．同步发电机带三相对称负载稳定运行时，转子励磁绕组 D 。

A ．感应低频电动势； B ．感应基频电动势； C ．感应直流电动势； D ．不感应电动势。

3．同步发电机稳态运行时，若所带负载性质为感性，则其电枢反应的性质为 C 。

A ．交磁电枢反应；B ．直轴去磁电枢反应；C ．直轴去磁与交磁电枢反应；D ．直轴增磁与交磁电枢反应。

4．同步电抗表征同步电机三相对称稳定运行时 C 。

A ．电枢反应磁场的一个综合参数； B ．气隙合成磁场的一个综合参数；C ．电枢反应磁场和电枢漏磁场的一个综合参数；D ．励磁磁场和励磁漏磁场的一个综合参数。

5．在对称稳态运行时，凸极同步发电机电抗大小的顺序排列为 D 。

A ．q aq d ad X X X X X >>>>σ； B ．σX X X X X q aq d ad >>>>； C ．σX X X X X ad d aq q >>>>； D ．σX X X X X aq q ad d >>>>。

6．判断同步发电机是过励磁运行状态的依据是 D 。

A ．0E •超前于U •； B ．0E •滞后于U •； C ．I •超前于U •； D ．I •滞后于U •。

7．一台并联于无穷大电网的同步发电机，若保持励磁电流不变，在cos 0.8ϕ=滞后的情况下，减小输出的有功功率，此时 A 。

A ．功率角减小，功率因数下降；B ．功率角增大，功率因数下降；C ．功率角减小，功率因数增加；D ．功率角增大，功率因数增加。

一、电机学共同问题1. 空载、负载磁场、漏磁场的产生：直流电机、变压器、异步电机、同步电机空载时的主磁场各是由什么产生的？ 直流电机、变压器、异步电机、同步电机负载时的合成磁场各是由什么产生的？ 漏磁场是如何产生的？何时有？何时无？2. 磁势平衡方程、电枢反应问题变压器、异步电机中，磁势平衡方程说明了什么？直流电机、同步电机中，电枢反应的物理意义是是什么？磁势平衡和电枢反应有何联系？3. 数学模型问题：I. 直流电机： u = E + I ×ra （+ 2∆U b ）（电动）E = u + I ×ra （+ 2∆U b ）（发电）E = C E Φ n C E = PN a /60/a T E = C M Φ I a C M = PN a /2π/a其中N a 上总导体数II. 变压器： 折算前11112222120121022/m LU E I Z U E I Z I I k I E kE E I ZU I Z ⎧=-+⎪=-⎪⎪+=⎪⎨=⎪⎪-=⎪⎪=⎩折算后11112222012121022'''''''''m LU E I Z U E I Z I I I E E E I Z U I Z ⎧=-+⎪=-⎪⎪=+⎪⎨=⎪⎪-=⎪⎪=⎩III. 异步电机：f 折算后()11112222σ012121m m //i e U E I ZE I R s jX I I I k E k E E I Z⎧=-+⎪=+⎪⎪=+⎨⎪=⎪⎪=-⎩ w 折算后()11112222σ1021210m /j U E I ZE I R s X I I I E E E I Z⎧=-+⎪''''=+⎪⎪'=-⎨⎪'=⎪⎪=-⎩未折算时 ()111122222201212221m m , , s s s s s e s U E I ZE I R jX X sXF F F E k E E sE E I Zσσσ⎧=-+⎪=+=⎪⎪=+⎨⎪==⎪⎪=-⎩IV . 同步电机：0()a d ad q aqa d d q qE U I R jX jI X jI X U IR jI X jI X σ=++++=+++（凸极机、双反应理论）0()a a a tE U I R jX jIX U IR jIX σ=+++=++（隐极机） 4. 等效电路：I.直流电动机：II. 变压器：III.异步动机：IV . 同步发电机：隐极机5.相量图及其绘制I．直流电机：（无）II．变压器：6．异步电机：IV．同步电机隐极机（不计饱和）直流电动势：60E a E E C n pN C a=Φ=（N a 为电枢总导体数、a 为并联支路对数）交流电动势： 14.44N E fNk =Φ（N 为每相串联匝数）直流磁动势：()/a a a aF x Ax A N i D π==（无移刷时的情况。

电机学习题课感应电机的稳态分析范镇南5-15增大转子电阻或漏抗对感应电机的起动电流、起动转矩和最大转矩有何影响?减小，增大，起动电流总阻抗时，发生以下情况：当增大转子电阻st k I Z R 2'不变所以无关，与知：max 2max 21121121211max)(4)(2T R T X X f pU m X X U m T S ''+±='+Ω±≈σσσσπ。

起动转矩先增加后减小的增加随着转子电阻曲线可知：由右边的2R s T -0T es1T L注意将下降时，，当所加电阻大于此值所串入的电阻为：最大转矩，此时，起动转矩至多可达到当转子回路串入电阻时st ei st T R k ck X c X R R 222121(max))(-'++=σσ减小此时增加不够多，下降很多，而增大很多，从而使）当转子电阻（保持不变不变时，下降，但两者乘积保持增加而）当（增大下降不多时，的增加很多而）当（的变化有三种可能：知：起动转矩由增加知：所以由增加。

所以增加减小，增大，起动电流总阻抗时，发生以下情况：当增大转子电阻st m st st st m st st m st st m T st m w m st st k T I R T I T I T I C T k N f E Z I U E X R R I Z R 222221111112222222cos 3cos 2cos 1cos 44.4,cos ψψψψψσσΦ'ΦΦΦ=ΦΦ=-=-'+''='下降知：由下降。

知：起动转矩由减小，增加，起动电流总阻抗当增大转子电抗时，max 21121121211max 221221122112212212211)(4)(2])()[(2])()[(T X X f pUm X X U m T T X X R c R f R pU m X X R c R R U m T I Z S st S st st k σσσσσσσσππ'+±='+Ω±≈'++'+'='++'+Ω'=5-18有一台50Hz 、380V 的的三相感应电动机,若运行在60Hz 、380V 的电源上,问电动机的最大转矩、起动转矩和起动电流有何变化?maxmaxmax 21121121211max 221221122112212212211212111111165)(4)(265])()[(2])()[()(605044.4T T T X X f pU m X X U m T T T T X X R c R f R pU m X X R c R R U m T I X X N f X Hz f Hz f U Nk f U S st stst S st st w m <''+±='+Ω±≈<''++'+'='++'+Ω'=∴'+Λ∝='=∴Φ=下降，且知：由由下降，且：起动转矩知：由下降增大知：由时：变为当频率由不变，且σσσσσσσσσσσσππ5-20 有一台笼形感应电机,P N =17kW,2p=4.U 1N =380V,Y 联结,电动机的参数为：X 1σ=0.55Ω,X 2σ′=0.75Ω,X m =18.5Ω,R m 略去不计,R 1=0.228Ω,R 2′=0.224Ω,铁耗p Fe =350W,机械损耗p Ω=250W,额定负载时的杂耗p Δ=0.5%P N 。