电机学试题题库

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一、填空题

1.变压器油的功能：①加强绝缘；②通过对流增强散热。2.三相变压器的额

定容量是指三相视在总功率。

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.变压器二次侧绕组与负载相连，二次侧磁动势F2对主磁场有退磁作用。5.变压

器的磁动势平衡方程代表了一次侧和二次侧电路之间的相互影响关系，并解释了

能量传递关系。6.将变压器低压侧的每个物理量转换为高压侧时，以V为单位的

物理量转换值等于原始值乘以变比K,以a为单位的物理量的转换值等于原始值

除以转换比K,其中单位为3。物理量的转换值等于原始值乘以转换比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,ynO接线方式表示高低压侧绕组的相电动势同相。

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，电流互感器二次侧不允许开路。14.变压器突

然短路电流主要受以下因素影响：①强电磁力；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iom急剧增大，可达额定电

流的5〜8倍。

16.P对于极性相反的电机，在一对极的情况下，相带的排列为P个重复。17.交

流电机的双层绕组分为双层叠层绕组和双层波形绕组。

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=2o20、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。21、若要改变三

相交流电机定子旋转磁动势的转向，只要改变三相交流电流的相序。22、在对称

运行的三相交流电机中，合成磁动势中，不存在3及3的倍数的奇次谐波磁动势。

23.当对称三相绕组与对称三相电流连接时，合成磁动势包括v=6K+一次谐波，其

中k=l,2,3°??=

24、一般汽轮发电机的转子长度I和定子内径d之比为2〜6.5。25、汽轮发电机

的定子绕组一般采用三相双层叠绕组。26、大型汽轮发电机转子装置的阻尼绕组

的作用，主要是在同步发电机短路或者不对称运行时，利用感应电流来削弱负序

旋转磁场的作用，以及同步发电机发生振荡时起阻尼的作用，使振荡减弱。

27.水轮发电机转子长度L与定子内径D之比为0.125~0.07。

28、同步发电机对称负载运行时，电枢磁动势将对主极磁场基波产生影响，这种

现象称之为电枢反应。

29.当三相同步发电机为电阻感性负载（即0。）时

30、当三相同步发电机时阻感性负载时，要维持发电机的转速（或频率）不变,

必须随着有功负载的变化,调节原动机的输入功率；要为此发电机的端电压不变,

必须随着无功负载的变化，调节转子的励磁电流。

31.同步电抗表示在对称稳态运行期间，电枢反应磁场和漏磁场对同步发电机各

相电路的影响

的一个综合参数。

32.同步电抗的大小直接影响同步发电机端电压随负载的变化程度和运行的稳定

性。33.对于凸极同步发电机，直轴磁阻比交轴磁阻小得多。对于隐极发电机，

直轴磁阻与交轴磁阻相同。

34、对于凸极同步发电机的磁路，可以采用所谓的双反应理论，将电枢反应磁动

势fa分解成直轴分量fad和交轴分量faq。

35.空载特性是指同步发电机在空载和恒定额定转速下的空载电压U0与励磁电

流if之间的关系。36.短路特性是指同步发电机保持额定转速，定子三相绕组出

线端连续稳定短路时，定子相电流I与励磁电流之间的关系。

37、零功率因数负载特性系指同步发电机保持额定转速不变，定子电枢电流i=

in（线电感负载）时，发电机端电压u与励磁电流if的关系曲线。

38.电压变化率是指同步发电机在保持同步转速和额定励磁电流4）=COS4）n的条件

下，从额定负载（l=in,COS）到空载时的电压变化率，终端电压变化与额定电

压的比率表示为百分比，即：o0u=（EOUN）/UNxlOO%

39、现代的同步发电机大多数装有快速自动调压装置，对于汽轮发电机，加=

30%〜48%,对于水轮发电机，0u=18%~3O%o（均为cos6=0.8（滞后）时

的数据）。40、对于并列运行在无穷大容量的电力系统的发电机，在励磁电流不

变的情况下，功率角b愈大，则磁拉力愈大，相应的电磁转矩和电磁功率愈大。

41、三相同步发电机静态稳定的条件为dpm/d6>0o

42.三相同步发电机静态过载能力倍数（系数）km=l/sin6n.43o功率角6=90o,

电磁功率为最大电磁功率pmmaxo

44、为了维持三相同步发电机的稳运行，对于不同的有功功率输出，励磁电流就

有不同的最小限值，输出的有功功率愈大，最小励磁电流的限值也就愈大。45、

三相同步发电机，在相同的励磁电流时，比较三种稳态短路电流值的大小，即ikl：

ik2：ik3=3：V3：1。

46.三相同步发电机振荡，有时会导致发电机失去同步。

47、三相同步发电机受到较大干扰后，经过短暂的振荡恢复并保持稳定的同步运

行，称之为发电机的动态稳定，否则为动态不稳定。

48.如果三相同步发电机出现失步振荡，如果采取措施恢复同步后仍无法抑制振

荡，则应在两分钟内将发电机与系统断开。

49、三相同步发电机出线端发生三相突然短路，最大冲击电流可达额定电流的

20倍左右。50、国家标准规定，同步发电机必须能承受空载电压等于105%额定

电压下三相突然短路电流的冲击。

51.三相同步发电机出口端发生三相不对称短路，一相电压可达额定电压的两倍

左右。

52、三相同步发电机出线端发生三相突然短路，当交流分量在半个周期内与直流

分量同方向时，突然短路电流将达到最大值。

53.定子短路电流的交流分量可分为三部分：超暂态分量、暂态分量和稳态分量。

54.三相同步发电机出线端突然短路，最大冲击电流为kV2eO/X''d,其中冲量系

数k=1.8-1.9o

55、过励运行的调相机可以看作时电力系统的一个容性无功负荷。

56.专门用于空载运行以提高电网功率因数的同步电动机称为同步电容器。57.冷

凝器的转子配有鼠笼式绕组，用于异步启动。

58、调相机实质上就是同步电动机的空载运行，其损耗由电网供给。

59.在恒速大功率驱动场合，同步电动机的经济技术性能优于异步电动机。60.改

变励磁电流的大小可以调整同步电机输入电网的无功功率的大小和性质。

61、同步电动机最突出的优点时可以改变电动机的功率因数。

62.一般转子外冷的车轮电机在无励磁运行时可承受50%~60%的额定功率，水内

冷转子的发电机在无励磁运行时可承受40%~50%的额定功率。63.水轮发电机不

允许在没有励磁的情况下运行。

64、通常，对水轮发电机，励磁系统的强励倍数k值不小于1.8,对于汽轮发电

机，此k值不小于2。

65.目前，在单机容量大于300mva的发电机励磁系统中，主励磁机采用旋转电枢

结构。66.三次谐波励磁系统广泛用于单机运行的小容量同步发电机。67.直流电

机的换向极用于改善直流电机的换向。

68、直流电机的励磁方式可分为他励、并励、串励和复励。

69.建立并联直流发电机自励电压的三个条件之一是电机的铁芯必须具有剩磁。

70.直流压力机具有良好的启动性能和调速性能。

71、直流电动机在额定电压下直接起动，起动电流可达额定电流的10〜20倍，

因此，直流电动机一般不能全压直接起动。

72.异步电动机运行的必要条件是转子速度和旋转磁场之间的差异，这源于“异步"

的名称。

73、异步电机转子结构有鼠笼式和绕线式两种。利用变比为ka的自耦变压器

对鼠笼异步电机进行降压起动时，电网提供的电流与电机直接起动时的电流之比

为

lk2a

之比应保持不变，目的是为了保持磁通不变。

74.三相异步电动机的转差率S=(Nl-N)/N1是异步电动机的一个重要物理量。

一般情况下，三相异步电动机在额定负载下运行时，额定转差率Sn=0.01~0.06。

75、在三相异步电动机中，不管转子的转速如何，定子磁动势和转子磁动势总保

持相对静止。

76.三相异步电动机的最大电磁转矩mmax与施加电压的平方成正比，但与MMA

对应的临界转差SM与施加电压U1无关。

77、三相异步电机的起动转矩与外加电压ul平方成正比，腰增加起动转矩，可

在转子回路中串入电阻。

78.对于普通鼠笼式电机，is/in=4~7,MST/Mn=0.9~1.3o

79、三相鼠笼式电动机的起动方法，主要有直接起动和降压起动两种。

80.三相异步电动机的调速方案(方法)为变极调速、变转差调速和变频调速。

81.由于单相异步电动机的单相绕组产生脉动磁场，其起动转矩MST=0o

82、单相异步电动机在定子上加设辅助绕组，从而产生旋转磁场，按旋转磁场获

得的方式不同，可分为分相电动机和罩极电动机。

1.简要描述变压器的工作原理，为什么可以改变电压？

变压器工作的理论依据是电磁感应原理。有两个绕组绕，当一次测绕组接到交流

电源时，一次测绕组中流过交流电流，并在铁芯中产生交变磁通力m,。铁芯中

的磁通同时交链一、二次侧绕组，根据电磁感应定律，将在二次侧绕组中感应出

相同频率的电动势，当二次侧接上负载时，就会产生二次电流，实现了电能的传

递。

变比的定义是一次侧和二次侧的电动势之比。对于单相变压器，变比公式为

k=El/E2=Nl/N2=Ul/U2o因为变压器一次侧和二次侧的绕组匝数不相等，即N1H

N2时，一次侧和二次侧的电压不相等，即电压发生了变化。

2、变压器分接开关的作用时什么？

变压器分接开关的功能是通过调整变压器一次侧绕组的匝数来改变二次侧的电

压。

3、为什么改变变压器的变比能调压，若想提高一台降压配电变压器的二次电压，

当调整高压侧的分接开关时，应使高压侧的绕组的匝数增加还是减少，为什么？

根据公式k=Nl/N2=Ul/U2可以看出，当变压器的变比调整时，即当变压器一次

侧和二次侧的绕组匝数调整时，变压器的电压会相应变化，从而达到调压的效果。

因为=nl/n2=ul/u2,所以u2=uln2/nl,因此要想降低二次侧电压,即减小u2,

因为ul没有办法控

高压侧绕组的匝数只能增加。

4、试用磁动势平衡关系分析为什么变压器一次侧电流随二次侧电流的变化而变

化？

磁动势平衡方程代表了一次侧电路和二次侧电路之间的相互影响关系，并解释了

能量传递关系。电流形式的磁动势平衡方程为：11=10+(-12/k)=IO+ilL当变压

器空载运行时，即12=0,二次侧无功率输出和功率损耗。此时，11=10,表明变压

器的一次侧从电源中吸收少量空载电流，用于建立空载磁场并提供空载损耗所需

的电能。当变压器在负载下运行时，即12x0时，二次侧电流12的增大或减小必

然导致一次侧电流II的相应增大或减小。

5、为什么三相组式变压器不允许采用y,y0连接？而三相芯式变压器可以采用

y,y0连接？在组式变压器中，各相磁路彼此独立。三次谐波磁通63可以在各

自的铁心内形成闭合磁路，由于铁心的磁阻很小，故4>3较大，它将会在绕组中

感应出较大的三次谐波电动势e3使得相电动势e会形成幅值较高的的尖顶波。

它会对变压器绝缘材料构成很大的威胁，特别是对高压大容量变压器的威胁更大,

因此三相组式变压器不允许采用y,yO连接。三相芯式变压器的三相铁心磁路是

相互关联的。三次谐波磁通。3不能沿铁芯闭合，只能穿出铁心，经由变压器油

和油箱壁等形成闭合回路。由于磁路的磁阻很大，从而它的数值并不大，所感应

的电动势e3的幅值也不大。所以变压器的主磁通及相电动势都接近正炫波。因

此三相芯式变压器可以采用y,yO连接。

6.由于三角形单相绕组的意外反向连接，由Y和D连接的三相变压器会产生什么

后果？布线时如何防止这种错误？

反接后，三角形的三相电压相加不等于零，会在绕组中产生环流，从而发热，将

变压器烧毁。接线时，应分清电感的同名端和异名端。

7.变压器并联运行的理想情况是什么？为此，应满足哪些并联运行条件？

变压器并联运行的理想情况是：空载时，彼此之间没有循环电流，每台变压器和

单独空载运行一样；负载时，各变压器按照其额定容量成比例地分担负载；负载

时，各台变压器同一相的负载电流同相位，这样在总的负载电流一定时，各变压

器分担的电流最小。并联运行变压器必须具备以下三个条件：1）、变压器变比

应相等。2）、短路阻抗相同。3）、接线组别相同。当变比和短路阻抗不同时会

产生环流，影响变压器的出力；当接线组别不同时，变压器会发生短路故障。8、

变压器的空载电流很小，但空载合闸电流可能很大，为什么？

变压器空载运行时，由于空载，空载电流很小，仅占额定电流的2%~10%。空载

输入时，产生的磁通可以分解稳态分量和自由分量。如果输入瞬间的初始相位角

等于-90o,使自由分量和稳态分量的磁通量达到最大值，则在暂态过程中铁芯中

的磁通量会很大，使铁芯高度饱和，使暂态励磁电流达到正常值的80〜100倍（额

定电流的4〜6倍）。

9、交流绕组为什么么采用短路绕组，分布绕组？

短路绕组和分布式绕组用于削弱谐波电动势和抑制高次谐波。10.试着解释三相

异步电动机的基本工作原理。

三相异步电动机是根据电磁感应原理做成的。在定子上通入交变电流，它会在气

隙中产生交变的磁场。当转子和该旋转磁场间有相对转动，在转子中就会产生感

应电动势和电流，该电流与气隙磁场相互作用，就会产生电磁转矩，使转子转动

起来。

11.滑移率是多少？为什么转差率s=0时三相异步电动机不能正常工作？滑移率

是用来表示速度差的一个重要物理量，即$=（Nl-N）/Nlo

当转差率s=0时，nl—n=0,即异步电动机转子转速n与定子旋转磁场转速nl

之间不存在转速

差，转子不能切断磁感应线并产生感应电动势。电流和电磁转矩等于零，因此电

机不工作。

12、一台三相异步电动机，带额定负载运行且负载不变，km=2,现若因故障，

电网电压降至80%un,问此时电动机能否继续运行？为什么？

由于过载能力为2,即最大扭矩是额定扭矩的两倍，因此可以继续运行。最大扭

矩与电压的平方成正比。当电压降至80%UN时，最大扭矩降低到原来的0.64倍，

但仍然是额定扭矩的1.28倍，因此可以运行。

13、为什么异步电动机轻载时，电压低对电机的运行有利，而带额定负载时，电

压过低会引起电机发热甚至烧坏电机？

铁损与电压有关。轻载时降低电压可以降低铁损。在额定负载下，铁芯接近饱和。

如果电压降低，电流将增加，使铁芯饱和。这会使电机发热，甚至烧毁电机。

14、同步发电机是如何工作的？它的频率、磁极对数合同步转速之间有什么关系？

试求下列电机的磁极数。

1）汽轮发电机f=50Hz,n=3000r/min；2）水轮发电机f=50Hz,n=187.5R/min。

同步发电机根据电磁感应原理制造。转子上有一个励磁绕组。当转子在原动机驱

动下旋转时，会在空间中产生旋转电磁场（励磁绕组必须有电流通过），从而在

定子绕组中产生感应电动势。当负载连接时，它将产生电流和输出功率。

Bf=pn/60[3p=60f/n汽轮发电机：p=60f/n=60x50+3000=l水轮发电机