电机学变转差率调速
电机学复习试题和答案解析
电机学复习试题和答案解析⼀、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φ；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 ()60s 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。
电机学题库
一、填空题1、变压器油的作用：①加强绝缘；②通过对流作用而加强散热。
2、三相变压器的额定容量是指三相总视在功率。
3、变压器的空载电流有两个作用：①建立空载时的磁场；②从电网吸收有功功率补偿空载时变压器内部的有功功率损耗。
4、变压器二次侧绕组接上负载，二次侧磁动势F2对主磁场有去磁作用5、变压器的磁动势平衡方程式表示一、二次侧电路的相互影响关系，说明了能量的传递关系。
6、当把变压器低压侧各物理量折算到高压侧时，凡单位是V的物理量折算值等于原值乘以变比k，凡单位为A的物理量折算值等于原值除以变比k，凡单位为Ω的物理量折算值等于原值乘以变比k2。
7、为了让各物理量的标么值简单，在电机中，通常取各物理量的额定值作为基准。
8、电力变压器一般采用改变高压绕组匝数的办法来调节二次侧电压。
9、变压器主要存在两种损耗，即铁损耗和铜损耗。
10、三相变压器Y，yn0接法，表示高、低侧绕组相电动势为同相位。
11、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。
12、变压器的电压变换率，一般位5％。
13、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____。
14、变压器的突然短路电流的影响主要有①受到强大电磁力的作用；②绕组过热。
15、变压器在最不利的情况下空载投入，其励磁涌流i om急剧增大，可达额定电流的5～8倍。
16、P对极的电机，相带的排列为一对极情况的P次重复。
17、交流电机的双层绕组分为双层叠绕组和双层波绕组。
18、交流绕组采用短距绕组主要考虑同时削弱5、7次谐电动势。
19、交流绕组采用分布绕组可以削弱谐波电动势，一般选q＝2。
20、一个基波脉振磁动势波可分解为两个转速相同、幅值相等、转向相反的旋转磁动势波。
2020年智慧树知道网课《电机学》课后习题章节测试满分答案
第一章测试
1
【单选题】(10分)
单相变压器铁心叠片接缝增大，其他条件不变，则空载电流（）
A.
不变
B.
减小
C.
可能增大，也可能减小
D.
增大
2
【判断题】(10分)
由于铁芯中的磁通跟随励磁电流变化，因此，当电流随时间做正弦变化时，磁通也做正弦变化。
A.
对
B.
错
3
【判断题】(10分)
磁路断开后,磁通将无法闭合。
A.
对
B.
错
4
【判断题】(10分)
电路中有电流就有功率损耗；而在恒定磁通下，磁路中也有损耗。
A.
错
B.
对
5
【单选题】(10分)
磁路计算时，如果存在多个磁动势，则对（）磁路可应用叠加原理。
A.
视具体情况而定
B.
非线性
C.
所有的
D.
线性
6
【判断题】(10分)
电机和变压器常用的铁心材料为软磁材料。
A.
错
B.
对
7
【单选题】(10分)
如果把磁路和电路对比，磁动势比作电动势，磁阻比作电阻，那么应该把()比作电流。
A.
磁通量
B.
磁动势
C.
磁力线
D.
磁感应强度
8
【判断题】(10分)
在磁路中与电路中的电势源作用相同的物理量是磁动势。
A.
错
B.
对。
电机学试题
1《电机学》期末总复习1试卷一、填空题（ 每空1分，共20 分）1、当降低感应电动机的电压时，感应电动机的最大转矩 减小 ，产生最大转矩的临界转差率 不变 ，起动转矩 减小 。
2．同步发电机并联运行的条件是：(1) 波形相同 (2) 频率相同 (3) 幅值相同 (4) 相位相同 (5) 相序相同 3．并励直流电动机的调速方法为：1） 调压 ，2） 弱磁 ，3） 串电阻 。
4、感应电动机经过转子绕组折算和 频率 的折算，得到等效电路。
5、三相感应电动机在运行时有一相断线， 能 继续运行（能或否）？当电机停转之后， 否 再起动（能或否）。
6．当同步发电机并网运行时，其8.0cos =ϕ（滞后），电机运行于 过励状态 （过励状态、欠励状态、正常励磁状态、空载状态） 7．感应电动机的等效电路中R M 代表 励磁电阻 ，σ1X 代表 定子漏电抗。
8、双笼型感应电动机上笼（启动笼）电阻 大 （大或小），下笼（工作笼）电阻 小 （大或小）。
9、一台电容分相单相感应电动机如将电源电压反接，其电机的转向不变 ，对罩极式电动机如将电源电压反接，其电机的转向 相反。
二、选择题（每空2分，共20分） 1、感应电动机的转差率为0<s 时，电机运行于（ ）状态。
A 发电机 B 电动机 C 电磁制动2、三相凸极同步发电机的直轴同步电抗为Xd ，交轴同步电抗为Xq ，则两者的大小关系为（ ）。
A Xd>Xq B Xd=XqC Xd<Xq3、一台四极感应电动机，额定转速为1440转/分，定子旋转磁势相对于转子的转速为（ ）。
A 0转/分B 1500转/分 C 60转/分4、一台并网的同步发电机在保持有功输出不变，电网负载不变的情况下若增加励磁，则无功功率输出（ ），电网系统电压（ ）；若增加输入功率，则有功功率输出（ ），电网频率（ ）。
A 上升 B 下降 C 不变5、三相同步发电机单机运行，外接纯电阻性负载，则该电机的电枢反应性质是： A 纯交磁作用 B 增磁兼交磁 C 去磁兼交磁6、同步电机当转子主极轴线沿转向超前于合成磁场轴线时，作用于转子上的电磁转矩为（ A ）性质；当主极轴线沿转向滞后于合成磁场轴线时，作用于转子上的电磁转矩为（ B ）性质。
电机学试题答案
一、填空题:(30％,每空1分)1. 电机技术中磁性材料的铁损耗主要包括 磁滞损耗 、 涡流损耗 。
2. 电机和变压器常用的铁芯材料为 软磁材料 ，铁磁材料的磁导 远大于 非铁磁材料的磁导率。
3. 变压器的二次侧是通过 电磁感应 对一次侧产生作用的。
4. 要在变压器的中产生正弦波的磁通波形，所需要的励磁电流波形应该是 尖顶波 。
5. 在采用标幺制计算时，额定值的标幺值为 1 。
6. 在 不变损耗等于可变损耗(或铁耗等于铜耗) 的情况下，变压器的效率最高。
7. 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 减小 ，铁耗将 减小 。
8. 如将额定电压为220/110V 的变压器的低压侧误接到220V 电压，则励磁电流将 增大很多 ，变压器将 烧毁 。
9. 三相组式变压器的磁路系统特点是 各相磁路彼此独立，互不相关，各相主磁通以各自的铁芯为回路。
10. 三相芯式变压器的磁路系统特点是 各相磁路彼此相关，任一相必须通过另外两相方能闭合。
11. 既和一次侧绕组交链又和二次侧边绕组交链的磁通为 主磁通 ，仅和一侧绕组交链的磁通为漏磁通 。
12. 变压器的一次侧绕组接入交流电源后，将在铁芯磁路中产生交变的磁通，该磁通可分为主磁通和漏磁通两种。
13. 单相绕组的基波磁势是脉振磁势。
14. 交流绕组采用短距与分布后，基波电势与谐波电势都 减小 (填增大、减小或不变)。
15. 一台三相八极感应电动机的电网频率Hz 50，空载运行时转速为735转/分，此时转差率为0.02 ，转子电势的频率为 1Hz 。
16. 一台三相八极感应电动机的电网频率Hz 50，当转差率为0.04时，转子的转速为 720r/min ，转子的电势频率为 2Hz 。
17. 异步电动机电磁转矩参数表达式 M= 。
答:[]220121121122f 2pU m )()(x x r sr sr '+++''π18. 异步电动机最大电磁转矩表达式 =max M 。
改变转差率的调速方法
改变转差率（Slip）的调速方法通常是针对感应电动机的调速。
感应电动机的转差率可以通过改变电动机的输入电压、频率或者转矩来实现调速。
以下是常见的几种调速方法：
1. 调节输入电压：通过改变感应电动机的输入电压来实现调速。
降低电压会导致电动机的转速下降，增加电压则会提高电动机的转速。
这种方法简单直接，但需要考虑电动机的额定电压范围，以免损坏电动机。
2. 调节输入频率：通过改变感应电动机的输入频率来实现调速。
通常情况下，随着输入频率的增加，电动机的转速也会增加。
在一些特殊的调速系统中，可采用变频器来实现频率调节，从而实现电动机的调速。
3. 转矩控制：通过控制电动机的输出转矩来实现调速。
当负载增大时，降低电动机的输出转矩可以使其保持稳定的转速。
这通常通过某些专门的控制系统来实现。
4. 级联控制：将多个电动机连接在一起，通过主从电动机之间的协调工作来调整主电动机的转速，从而实现调速。
这些方法可以单独应用，也可以结合使用，具体选用哪种调速方法取
决于具体的应用场景和要求。
在实际应用中，还需要考虑到电动机的类型、控制系统的性能和成本等因素。
电机学期末考试试卷大全(附答案)
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_kNp 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。
电机学知识点总结
电机学知识点总结电机，作为现代工业和日常生活中不可或缺的设备，其背后的电机学知识体系庞大而复杂。
下面我们来对电机学的重要知识点进行一番梳理。
首先，电机的分类是我们需要了解的基础。
电机主要分为直流电机和交流电机两大类。
直流电机结构相对简单，调速性能好，常用于对调速要求较高的场合，比如早期的电车和一些工业生产中的调速系统。
交流电机则又包括异步电机和同步电机。
异步电机结构简单、价格低廉、运行可靠，在工农业生产中应用广泛，像常见的风机、水泵大多采用异步电机驱动。
同步电机的转速与电源频率严格同步，具有功率因数可调等优点，常用于大型发电厂以及需要高精度转速控制的场合。
电机的工作原理是电机学的核心内容之一。
直流电机是依靠通电导体在磁场中受到电磁力的作用而转动。
其电磁转矩的大小与电枢电流和磁通成正比。
对于交流电机，异步电机是基于电磁感应原理工作的，定子绕组中通以三相交流电产生旋转磁场，转子绕组中的导体在旋转磁场的作用下产生感应电流，从而受到电磁力使转子转动。
同步电机则是通过转子磁场与定子旋转磁场的相互作用实现同步运行。
在电机的结构方面，无论是直流电机还是交流电机，都由定子和转子两大部分组成。
定子是电机的固定部分，主要包括定子铁芯、定子绕组等。
转子是电机的旋转部分，其结构形式则因电机类型的不同而有所差异。
例如，直流电机的转子有电枢铁芯、电枢绕组和换向器等；异步电机的转子有鼠笼式和绕线式两种，鼠笼式转子结构简单，绕线式转子则可以通过外接电阻来调节转速。
电机的参数也是非常重要的知识点。
比如，直流电机的主要参数有电枢电阻、电枢电感、励磁电阻和励磁电感等。
这些参数对于分析电机的性能和设计控制系统都有着至关重要的作用。
交流电机的参数则包括定子电阻、定子电感、转子电阻、转子电感以及互感等。
电机的运行特性是我们关注的重点之一。
直流电机的运行特性包括转速特性、转矩特性和效率特性等。
通过对这些特性的分析，可以了解电机在不同负载下的性能表现。
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变转差率调速
由式（4-11-1）可知，保持同步转速不变，改变转差率s 可以改变电动机转速。
如前所述，感应电动机的电磁功率可分为两部分：一部分为机械功率，另一部分则为转差功率。
前述变极调速、变频调速都是设法改变同步转速以达到调速目的。
它们的共同特点是，无论调到高速或低速，转差功率仅由转子铜损耗构成，基本不变，故又称为转差功率不变型，其效率最高。
变转差率调速则不同，转差功率与转差率成正比地改变，根据转差功率是全部消耗掉了，还是能够回馈到电网，又可将其分成转差功率消耗型和转差功率回馈型。
转差功率消耗型有定子调压调速、绕线转子串电阻调速，由于全部转差功率都转换为热能消耗掉，故而效率最低；转差功率回馈型有串级调速与双馈调速，由于转差功率大部分能够回馈到电网，效率界于消耗型与不变型之间。
1.定子调压调速
从式（4-9-1）可知，在其它参数不变时，电动机的电磁转矩与定子电压平方成正比，故此改变电压时，感应电动机的e T —s 曲线将如图4-11-4所示。
由图4-11-4可知，若电机端电压从N 1U 降到N 17.0U ，则转速将从1n 降到2n ，从而实现调速。
这种调速方法适用于转子电阻比较大的笼型转子感应电动机，调速范围比较小，效率也比较低，但调压设备比变频设备便宜得多，因而在小功率的风机、水泵负载下也有应用。
2.转子串电阻调速
当转子串入电阻时，绕线型感应电动机的e T —s 曲线如图4-11-5线1变为2，临界转差率m s 向左移，对于图示的负载转矩，电动机的稳定运行点将从A 点变为B 点，相应的转差率从1s 增加到2s ，转速则从)1(1s s n -变为)1(2s s n -。
外串电阻的阻值越大，e T —s 曲线越向左移，转速越低。
这种调速方法的缺点是转子回路串入电阻后转差损耗增大，效率下降。
但这种调速法设备简单，可以平滑调速，而且转子电流可保持基本不变，因此在中小型绕线电动机中仍有应用。
图4-11-4感应电动机定子调压调速图4-11-5绕线转子串电阻调速
3.双馈调速
如前所述，虽然可用转子串电阻的方法调节绕线型感应电动机的转速，但有大量的能量消耗在转子电阻和外串电阻上，二者损耗功率之和为转差功率e sP ，电动机转速越低，s 越大，损耗越大，因此，速度较低时，效率很低。
随着电力电子技术的发展，出现了双馈调速系统，其原理示于图4-11-6中。
图4-11-6双馈调速原理图图4-11-7转子外加电压与转差电动势的关系
双馈调速是将定、转子三相绕组分别由两个独立的三相对称电源供电。
定子绕组接入工频电源，转子绕组接入频率、幅值、相位都可以按照要求进行调节的交流电源，即采用交-交变频器或交-直-交变频器给转子绕组供电，其中，必须保证在任何情况下转子外加电压的频率都要与转子感应电动势的频率保持一致。
如果转子外加电压2U ' 超前转差电动势2E s ' 某一角度θ，可以将2U ' 分解为超前2
E s ' ︒90的分量θsin 2U ' 和与2E s ' 同相的分量θcos 2U ' ，如图4-11-7所示。
设︒'='02j e E s E s ，θj e U U 2
2'=' ，转子电流为)
(2
222σ2222222ψθψ--''+''='+'+'='j j e Z U e Z E s X js R U E s I （4-11-5）式中σ22σ2X js R Z '+'='为转子漏阻抗，⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛''=2σ22arctan R X s ψ为转子的内功率因数角。
可见，双馈电机转子电流由两部分组成：一部分由转差电动势2E s ' 产生，即对应于转子短路的转子电流；另一部分由转子外加电压2
U ' 产生。
转子电流有功分量为)cos(cos 2222222P
ψθψ-''+''='Z U Z E s I （4-11-6）转子电流无功分量为)sin(sin 2222222Q ψθψ-''+''-='Z U Z E s I （4-11-7）
理想空载时，双馈电机的转子电流的有功分量应为零。
由式（14-21），令02P
='I ，可得理想空载时的转差率为
)tan sin (cos 2220ψθθ+''-=E U s （4-11-8）
由式（4-11-8）、（4-11-6）、（4-11-7）可见，改变2
U ' 的大小及相位角既能改变转速、转子电流有功分量，也能改变转子电流无功分量，从而达到既调节转速，又调节定子侧功率因数的目的。
如果转子外加电压2U 与转子感应电动势2
E s 反相位，转子电流和电磁转矩随之减小，
若负载转矩不变，转子减速，转差率增大，s
2E 增大，转子电流增加，直到转子电流和电磁转矩又恢复到原来数值，与负载转矩达成新的平衡，电机稳定运行于较低的转速上。
由于2
U 与2E s 反相位，即︒=180θ，由式（4-11-6）知，此种情况下220E U
s ''=，理想空载转速为s 22s 0s 01)1(n E U n s n n <⎪⎪⎭⎫ ⎝
⎛''-=-=（4-11-9）同理，如果2U 与2E s 同相位，将使转子转速增加。
此种情况下，︒=0θ，由式（4-11-6）知2
20E U s ''-
=，理想空载转速为s 22s 0s 01)1(n E U n s n n >⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛''+=-=（4-11-10）4.串级调速
串级调速的基本思路是把感应电动机转子感应电动势和转子外加电压都变为直流量，使原来随转差率而变化的变频率交流量转化为与频率无关的直流量，从而免去了对转差频率的检测、控制，主电路结构和控制系统都要简单得多。
在串级调速系统中利用半导体整流器将转子1sf 频率的交流变为直流，再经过逆变器将直流变为电网频率的交流电回馈给电网，如图4-11-8所示。
由于采用不控整流器整流，转差功率也仅仅是单方向地由转子侧送出，其作用与接入外串电阻相同，但这时送入整流器的能量并没有消耗掉，而是送回至电网，因而提高了系统的效率。
串级调速与双馈调速相比，系统结构简单，易于实现，分析、控制都方便，但串级调速只能低于同步转速调速（次同步调速），不能高于同步转速调速（超同步调速），不能控制无功，因此二者在相同调速范围和额定负载下，串级调速装置容量大一倍，功率因数也较低，因而往往推荐用于调速范围不太大的场合。
串级调速和双馈调速的调速装置均接于感应电动机转子侧，电力电子元件承受的电压较接于定子侧低。
另外，在转差率不太大的调速场合，所需调速装置的容量将小于电机的容量许多。
如转差率5.0≤s 时，所需调速装置的容量将近似为电机容量一半。
因此，串级调速和双馈调速在中大型高压感应电动机调速中得到较多的应用。
图4-11-8串级调速原理图。