44709《电机学(第5版)》汤蕴璆(试卷2套)

试卷一

一、选择和填空题

1.原动机拖动直流并励发电机空载运行，正转时能够建立起稳定的端电压，

则反转时（）。

a.能够建立起与正转时极性相反的稳定端电压；

b.能够建立起与正转时极性相同的稳定端电压；

c.不能建立起稳定的端电压。

2.一台正向旋转的直流并励发电机接在直流电网上运行，若撤掉原动机，则

发电机将（）。

a.停转；

b. 作为电动机反向运转；

c. 作为电动机正向运转。

3.起动直流电动机时，电枢回路的起动电阻应调到阻值_______(选填：a.最

大；b.最小)的位置；励磁回路的调节电阻应调到阻值_________(选填：a.

最大；b.最小)的位置。

4.变压器负载运行时，若增大负载电流，则变压器的铁耗将________(a. 减

小；b.不变；c.增大)；变压器的铜耗将_________(a. 减小；b.不变；c.增大)。

5.假定某台变压器的额定电压、额定频率和铁心结构已经不可变更，今测试

发现其铁心过饱和，为了减小饱和程度。应该（）。

a.减少一次侧绕组匝数；

b. 减少二次侧绕组匝数；

c. 增大一次侧绕组匝数；

d. 增大二次侧绕组匝数；

e. a或者b;

f. c或者d 。

6.异步电机作发电机运行时，转差率S的范围为_________________；作制动

运行时，异步电机转差率S的范围为_________________。

7.三相单层交流同心式绕组，总槽数24，极数2p＝2 ，其分布

系数为_________；短距系数为_________。

8.某台Y接法的交流电机的定子对称三相绕组，当电机运行时有一相绕组断

线，则此时的基波磁势性质是（）。

a.圆形旋转磁势；

b. 脉振磁势；

c. 椭圆形旋转磁势。

9. 与容量相当的鼠笼转子异步电动机相比较，绕线转子异步电动机的优势在于( )。

a. 工艺简单，成本低；

b. 坚固耐用，维护方便；

c. 可以给转子绕组中串入调节电阻，改善起动和调速性能。 10. 某台隐极转子同步发电机，其同步电抗每相值1s X =Ω，如果接每相阻抗为

(13)L Z j =-Ω的三相对称负载，则电枢反应的性质为（ ）。 a. 直轴去磁兼交磁； b. 纯增磁；

c. 纯去磁；

d. 直轴增磁兼交磁。

11. 三相同步发电机的直轴电枢反应电抗为ad X ，直轴同步电抗为d X ，则二者的大小关系为（ ）。

a. ad d X X >；

b. ad d X X =；

c. ad d X X <

12. 同步电动机最大的优点是___________________________；当电动机处于过励状态时，功率因数是________（a.滞后；b.超前）的。 13. 变比为a k 的自耦变压器与同容量的普通双绕组变压器相比较，二者绕组容量的比值为( )。

a. 1/a k ；

b. (11/)a k -；

c. 1 。 14. 48极的三相水轮同步发电机的转子转速为150r/min ，带三相对称负载运行，其定子电流的频率为__________Hz ；由电机定子三相绕组产生的旋转磁势的转速为_________r/min 。 15. Y,y 接法的三相组式变压器一次侧接额定电压，二次侧空载，则励磁电流为_____________波；主磁通为_____________波；一次侧相电势为___________波；二次侧线电势为_________波。

二、简答题(4520?=)

1. 画出凸极同步发电机稳态短路运行时的相量图，并分析其稳态短路电流不大的原因。

2. 定子绕组为?接法的三相异步电动机采用Y-?换接开关起动时，其起动电流与直接起动电流（线电流）的比值是多少，并给出推导过程。

3. 画出联结组别为Y,d9的三相变压器绕组接线图。

4. 简述直流电动机的工作原理。

三、计算题 （12+13+12+13=50）

1. 一台8极三相绕线式异步电动机，额定电压380V N U =，额定频率

50Hz f =，定、转子绕组均为Y 接法，等效电路参数为12

0.08R R '==Ω，12

0.06X X σσ'==Ω，电压变比e k 和电流变比i k 均等于1，试求：

(1) 最初起动电流st I 最初起动转矩st T 。

(2) 现欲使起动瞬间具有最大转矩，则应串入转子绕组的每相电阻值

p

R 为

多少？

(3) 转子串入电阻后的最初起动电流st I '和最初起动转矩st T '

分别为多少？

2. 某台单相变压器，额定容量100kVA N S =,额定电压12/6000/230V N N U U =，阻抗电压 5.5%K u =，额定电压时测得的空载损耗0600W p =，额定铜耗

2.1kW KN p =。试求：

(1) cos 0.8?=（超前）、额定负载时的电压调整率U ?和效率η。 (2) cos 0.8?= (滞后)时的最大效率max η

3. 有一台2极三相隐极同步发电机并联在电网上运行，额定容量

7500kVA N S =，额定电压3150V N U =，定子绕组为Y 接法，额定功率因数

cos 0.8?=(滞后)，同步电抗 1.6s X =Ω,电阻压降忽略不计，试求：

(1) 额定运行时发电机的电枢电流a I 、每相励磁电势0E 和功角δ； (2) 保持有功功率不变，只改变励磁电流，将功率因数调节为cos 0.8?'=(超

前)，求此时的电枢电流a I '、每相励磁电势0E '

和功角δ'。

4. 一台并励直流电动机，额定功率7.5kW N P =,额定电压110V N U =,额定转速1500r/min N n =，额定效率82.9%N η=,电枢回路总电阻0.1a R =Ω（包括电刷与换向器之间的接触电阻），励磁绕组本身电阻为47.6f R =Ω

，现给励

磁回路外串电阻

17.5ft R =Ω

调速，假定总的负载转矩保持不变，试求：

(1) 串入电阻瞬间的电枢电流a I 和转速n 分别为多少？

(2) 调速稳定后电动机的电枢电流a I '

和转速n '分别为多少？ （注：计算时假定磁路不饱和）

试卷一答案

一、 单选题与填空题（21530?=）

1. c ；

2. c ；

3. a ，b ；

4. b,c ；

5. c ；

6. s<0, s>1；

7. 0.9659,1；8 . a ； 9 . c ；10 d ；11 d>Xd ’>Xd’’；12 率因数可调 超前；13 b ；14 50Hz 120r/min 15 正弦，平顶，尖顶，正弦 三 1. 解：

（1

）

219.3931V

p U =

==

1096.9655A

st U I =

=

=

1606050

750r/min 4f n p ?=

==

222330.081096.9655288799.9940W M st P R I '==??=

122750 3.141678.54rad/s 6060N n π??Ω=

==

1288799.99403677.1071N m 78.54M st P T =

==Ω

（2）

令

0.080.0810.1442

P

m R R R R s '''++'+=

=

==

得，

0.14420.08p R =-=0.14420.080.0642p R '=-=Ω

/0.0642p p e i R R k k '==Ω

（3）

862.7524A

st

U I '==

=

()

()22

21

330.080.0642862.75244099.8500N m

78.54

p st

st

R R I T '''+?+?'===Ω

4.解：额定状态时，

7500110

79.9350A 1100.82947.6

N N a N N f P U I U R η=

-=-=?

1100.179.9350102.0065V aN a a E U R I =-=-?=

102.0065

0.06801500aN e E C n Φ=

==

（1）励磁回路串入电阻的瞬间，转速没来得及改变，而磁通量变为

46.7

0.727446.717.5

f f ft

R R R 'Φ=

Φ=

Φ=Φ

++

0.7274102.00650.7274=74.1995V a

aN E E '==? 所以，励磁回路串入电阻的瞬间

1500r/min N n n ==

11074.1995358.005A 0.1N a a a U E I R '--=

==

（2）调速稳定后，由于转矩不变，所以

179.9350109.8914A 0.7274T a T a a

a T C I C I I I ''=Φ=ΦΦ'==?='Φ

1100.1109.891499.0109V a

N a a E U R I ''=-=-?=

99.01092001.7075r/min 0.06800.7274a e E n C ''=

=='Φ?

3.解：

（1）

1374.6435A

a I =

=

=

1818.6533V

U ==

=

1cos 0.836.8699?-==?

1

1sin 1818.65330.61374.6435 1.6

tg tg 66.1478cos 1818.65330.8a s U I X U ?ψ?--+?+?===?

?

0cos 1818.65330.83597.9209V cos cos66.1478U E ?ψ?=

==

66.147836.869929.2779δψ?=-=-=? （2）

由于有功功率不变，而功率因数的数值相等，即

3cos 3cos 'M a a

P UI UI ??'==

所以

1374.6435A a

a I I '==

1'cos 0.836.8699?-=-=-?

1

1sin 1818.65330.61374.6435 1.6

tg tg 37.2971cos 1818.65330.8a s U I X U ?ψ?--+-?+?===?

?

0cos 1818.65330.81828.9315V cos cos 37.2971U E ?ψ?=

==

37.2971(36.8699)74.167δψ?'''=-=--=? 2. 解：用标幺值计算。

00600

0.006100000

2100

0.021100000N KN KN N p p S p p S *

*

=

===

==

20.0210.021

1KN K

N p R I *

*

*===

0.055

0.05083

K k K Z u X **=====

(cos sin )1(0.0210.80.050830.6) 1.37%K K U R X β??**?=+=?-?=-

0cos 0.8

96.735%cos 0.80.0060.021KN p p ?η?**

=

==++++

（2）

令

0.5345

m

β===

则

max

cos0.53450.8

97.27%

cos20.53450.820.006

m

m

p

β?

η

β?*

?

===

+?+?

试卷二

一、选择或填空题（15?3 =45 分）

1.原动机拖动直流并励发电机空载运行，转速为750r/min时，端电压为65V。

欲使得端电压达到额定电压130V，应达到的转速可能为（）

a．1500 r/min; b. 大于1500 r/min； c. 大于750 r/min 而小于1500 r/min

2．某并励直流电动机空载运行时，若不慎将励磁回路断开，电机转速将（）

a.上升到较高的转速后稳定运行；

b. 减速到停

转；

c.上升到不允许的高速即“飞车”；

d. 保持原转速不变。

3.一台变压器原设计的额定频率为50Hz，若接到相同电压值的60Hz电网上运

行，则铁心中的磁通将( )

a．增加； b. 不变； c. 减少。

4. 满足并联运行条件的A 、B 两台变压器，额定容量分别为1000kVA AN S =，

1800kVA BN S =，假设其阻抗电压相等，现并联供给总负载2000kVA ，则各自分担的负载为_______kVA A S =，_______kVA B S = 。

5. 三相异步电动机拖动恒转矩负载运行，如果电源电压比额定电压下降30%，则电动机的主磁通将_________；定子电流将__________。

6. 三相异步电动机的电磁转矩的大小与下列哪个量成正比？( ) a. 总机械功率； b. 输出功率 ； c. 输入功率； d. 电磁功率

7. 当励磁电流为1.5A 时，同步电动机的功率因数为1；若其它条件不变，而将励磁电流减小到1.0A ，则电动机将会 ( )：

a.具有超前的功率因数；

b.具有滞后的功率因数；

c.功率因数不变。

8. 异步电动机的励磁电抗m X 与（ ）成正比。

a.N ；

b. 2N ; 。 （注：

N

为每相串联匝数）

9. 图示三相变压器的联结组别为_____________。

10. 直流电动机采取能耗制动时，电枢回路的制动电阻越大，则 ( )

a.制动时间越短；

b.制动时间越长；

c.制动时间与电枢回路电阻值无关。

11. 6极，36槽，线圈跨距为5槽的三相双层交流绕组，其短距系数为__________；分布系数为__________。

12. 用不等式比较同步发电机的直轴同步电抗d X ，直轴瞬变电抗d X '

和直轴超瞬变电抗d X ''

的大小___________________________。

13. 异步电动机其它参数不变，若气隙δ增加，电动机的功率因数cos ?将（ ）

a.增加；

b. 减小；

c. 不变。

14. 电机的体积和电机的电磁转矩的关系是（ ）

a.正比关系；

b. 反比关系；

c. 无关。

15. 电机铁心中的涡流损耗和铁心中磁场变化的频率f 之间的关系是( )

a.与2f 成正比；

b. 与 1.3

f 成正比； c. 与f 成正比。

二、计算题： （55分）

1. 一台三相变压器，额定容量1000kVA N S =额定电压12/6300/400V N N U U =，额定频率50Hz f =，Y,d 联结，额定电压时空载损耗0 4.9kW p =，空载电流标

幺值*

00.05I =；额定电流时测取短路损耗15kW KN p =，阻抗电压 5.5%k u =，试

求：

a. 变压器的标幺值参数；****

,,,m m K K R X R X

b. 额定运行，负载功率因数2cos 0.8?=（滞后）时的电压调整率U ?；

c. 负载功率因数2cos 0.8?=（滞后）时变压器的最大效率max η。

2. 某台起重机由他励直流电动机拖动，电动机的额定功率11kW N P =，额定电压440V N U =，额定电流29.5A N I =，额定转速730r/min N n =，电枢回路总电阻（包括电刷与换向器的接触电阻） 1.05a R =Ω。若采用能耗制动下放重物，要求下放时电动机转速为-200r/min ，试求：电枢回路应串入的制动电阻值R Z 。

3. 有一台三相异步电动机，额定功率11.0kW N P =，额定频率50Hz f =，极数24p =，额定电压380V N U =，额定电流12.6A N I =，定子绕组为?接法。额定运行时定子绕组铜耗1473W Cu p =，转子绕组铜耗2880W Cu p =，铁耗

233W Fe p =，机械损耗与其它损耗合计为p 0

=103W p p Ω?+=，试求

a ． 额定运行时的电磁转矩T ；

b ． 额定转速N n ；

c ． 额定效率N η。

4. 有一台三相凸极同步发电机并联在电网上运行，额定数据为

8750kVA N S =，11kV N U =，定子绕组Y 接法，cos 0.8N ?=（滞后），同

步电抗18.2d X =Ω，9.6q X =Ω

,电枢绕组的电阻不计，求额定运行状态时，发电机的每相励磁电势0E 和功角N δ

试卷二答案

一、选择或填空题（15?3 =45 分） 1. c 2． c 3. b

4. 714.3 kVA A S =，128

5.7 kVA B S = 。 5.主磁通将 减小 ；定子电流将 增大 。

6. d

7. b

8. b

9. 图示变压器的联结组别为Y,d3

。

10. a

11. 短距系数为0.9659；分布系数为0.9659。

12.

d d

d X X X '''>>。

13. b 14. a 15. b

二、计算题：（14+14+14+13 = 55） 1. [解] a. 直接用标幺值计算

*00 4.9

0.00491000N p p S =

==

**0*22

00.0049 1.960.05m

p R I === **011

200.05m Z I =

==

*19.9

m X ===

*15

0.0151000kN kN N p p S =

==

**

0.015

1KN

K

p R == *0.055K k Z u ==

*0.0529

K X ===

b.

**

22cos sin 0.0150.80.05290.6 4.374%K K U R X ???=+=?+?= c.

2max *

20cos 0.8

98.79%cos 20.820.0049p ?η?===++?

2. [解]采用能耗制动时，由于重物转矩不变，磁通量不变（他励），所以，电流不变。而电源电压被切掉，设应串入的制动电阻为

p

R ，则

()()0a a p N e a p N

E R R I C n R R I =++=Φ++

0.560308200 1.05 2.748729.5e p a N C n R R I -Φ?=

-=-=Ω

3. [解]21100010388011983W M N Cu P p p p p Ω?=+++=++=

11221500 3.14

157rad/s 6060n π??Ω=

==

a.

111983

76.325N m 157M N P T =

==Ω b.

2880

0.0734411983Cu N M p s P =

==

()1(1)10.0734415001390/min

N N n s n r =-=-?=

c.

211000

86.69%

11983233473N N M Fe Cu P P p p η=

==++++

4. [解]

6350.85V U =

=

=

459.2559A I =

=

=

sin 6350.850.69.6459.2559

arg arg 58.28cos 6350.850.8q a

U X I tg

tg

U ?ψ?

+?+?===?

?

58.28-36.87=21.41N δψ?=-=?

0cos 6350.85cos 21.4118.2sin 58.2813022.53V

d d a E U X I I δ=+=??+??=