中南大学电机与电力拖动考试题及答案

一、选择题

1、变压器空载电流小的原因是：（C.）

A.一次绕组匝数多，电阻很大；    B.一次绕组的漏抗很大；

C.变压器的励磁阻抗很大；        D.变压器铁心的电阻很大。 

2、变压器空载损耗： （D.）

A.全部为铜损耗；    B.全部为铁损耗； 

C.主要为铜损耗；    D.主要为铁损耗 

3、一台变压器原边接在额定电压的电源上，当副边带纯电组负载时，则从原边输入的功率： （C.）

A.只包含有功功率；            B.只包含无功功率； 

C.既有有功功率，又有无功功率；    D.为零。

4、变压器中，不考虑漏阻抗压降和饱和的影响，若原边电压不变，铁心不变，而将匝数增加，则励磁电流：（B.）

A.增加；    B.减少；    C.不变；    D.基本不变。 

5、一台变压器在（ C. ）时效率最高。

A.β=1；    B.P0/PS=常数；    C.PCu=PFe；    D.S=SN

6、三相异步电动机带恒转矩负载运行，如果电源电压下降，当电动机稳定运行后，此时电动机的电磁转矩：（A.）

A.下降；    B.增大；    C.不变；    D.不定。 

7、三相异步电动机的空载电流比同容量变压器大的原因：（C.）

A.异步电动机是旋转的；    B.异步电动机的损耗大；

C.异步电动机有气隙；        D.异步电动机有漏抗。 

8、三相异步电动机空载时，气隙磁通的大小主要取决于：（A.）

A.电源电压；    B.气隙大小；    C.定、转子铁心材质；    D.定子绕组的漏阻抗。 

9、三相异步电动机能画出像变压器那样的等效电路是由于：（B.） 

A.它们的定子或原边电流都滞后于电源电压；    

B.气隙磁场在定、转子或主磁通在原、副边都感应电动势；

C.它们都有主磁通和漏磁通；

D.它们都由电网取得励磁电流。 

10、三相异步电动机在运行中，把定子两相反接，则转子的转速会：（C.）

A.升高；  B.下降一直到停转；  C.下降至零后再反向旋转；  D.下降到某一稳定转速。 

11、与固有机械特性相比，人为机械特性上的最大电磁转矩减小，临界转差率没变，则该人为机械特性是异步电动机的：（C）

A.定子串接电阻的人为机械特性；

B.转子串接电阻的人为机械特性；

C.降低电压的人为机械特性。 

12、 一台三相笼型异步电动机的数据为PN = 20kW，UN = 380V，λT=1.15，ki=6,定子绕组为三角形联结。当拖动额定负载转矩起动时，若供电变压器允许起动电流不超过12IN，最好的起动方法是：（A）

A.直接起动；        B.Y—△降压起动；        C.自耦变压器降压起动。 

13、一台三相异步电动机拖动额定转矩负载运行时，若电源电压下降10%，这时电动机的电磁转矩：（A）

A.Tem=TN;    B. Tem=0.81 TN;    C.Tem=0.9TN。 

14、三相绕线转子异步电动机拖动起重机的主钩，提升重物时电动机运行于正向电动状态，若在转子回路串接三相对称电阻下放重物时，电动机运行状态是：（C）

A.能耗制动运行；    B.反向回馈制动运行；        C.倒拉反转运行。 

15、三相异步电动机拖动恒转矩负载，当进行变极调速时，应采用的联结方式为：（A）

A.Y—YY；    B.△—YY；    C.正串Y—反串Y。 

16．一台三角形接法的交流电机接到三相电源时，有一相绕组断线，则电机内部产生的磁通势为（D） 

A.静止磁通势         B.脉振磁通势       C.圆形旋转磁势      D.椭圆形旋转磁通势 

17．三相异步电动机参数的测定过程中，需要根据曲线进行损耗分离，对应损耗为（B） 

A.铜损和铁损      B.铁损和机械损耗      C .机械损耗和附加损耗      D.附加损耗和铜损 

18.三相异步电动机由单相电源供电时，下面说法正确的是（D） 

A.转速出现飞车   B.旋转速度大约为三相供电时的一半   C.电磁转矩为零   D.起动转矩为零 

19.针对三相异步电动机变频调速，下面说法正确的是（ C ）

 A.属于恒转矩调速      B.属于恒功率调速    C.频率低时需电压补偿      D.转速正比于频率 

20、直流发电机电刷在几何中线上，如果磁路不饱和，这时电械反应是（C ）

A.去磁；    B.助磁；    C.不去磁也不助磁。 

21、他励直流电动机的人为特性与固有特性相比，其理想空载转速和斜率均发生了变化，那么这条人为特性一定是：（C）

A.串电阻的人为特性；     B.降压的人为特性；    C.弱磁的人为特性。 

22、他励直流电动机拖动恒转矩负载进行串电阻调速，设调速前、后的电枢电流分别为I1和I2，那么：（B）

A.I1I2。 

23、直流电机中，换向极绕组必须和（C）

A. 励磁绕组串联    B. 补偿绕组串联    C. 电枢绕组串联

24、直流电机中，电动机的额定功率是指（C）

A. 输入功率         B.     C. 输出的机械功率    D. 电磁功率

25、三相异步电动机(除风机负载外) 要保持稳定运行，则转差率S应该（A）

A、小于临界转差率     B、 等于临界转差率     C、 大于临界转差率

26、为了使异步电动机能采用Y-△降压启动，电动机在正常运行时必须是（B）

A、 Y接法         B、△接法         C、Y/△接法

27、单相变压器一次绕组的感应电动势E=4.44（A）。

A、fN1ΦN         B、IN1ΦN         C、I1N1U1

28、三相异步电动机在电动运行状态时，电机转子的转速始终（B）旋转磁场的转速。

A、高于         B、低于         C、等于

29、下列几个部件中，属于直流电动机旋转部件的是（B）

A. 主磁极    B. 电枢绕组    C. 电刷        D. 机座

30、如果并励直流发电机的转速上升20%，则空载时发电机的端电压U0升高（B）。

A.20%；    B.大于20%；        C.小于20%。

31、在仪表使用的电流互感器中，为确保安全，一般要注意电流互感器二次侧（A）

A. 可以开路    B. 可以短路    C. 不可以开路        D. 不可以短路

32、直流发电机主磁极磁通产生感应电动势存在于（A）中。 

A.电枢绕组；    B.励磁绕组；  C.电枢绕组和励磁绕组 

33、鼠笼型异步电动机降压起动方法一般有（C）

A. 转子串电阻起动    B. Y/△起动    C. 自耦变压器降压起动    D. 转子串频敏变阻器起动

34、双笼型异步电动机，为了确保电机起动和运行都能有较大的转矩，所以双笼安排在（D）

A．定子     B．励磁一侧 

C．转子     D．根据定子、转子或励磁一侧的具体情况而定。

二、填空题

1. 直流发电机中的电磁转矩方向与转子的旋转方向（相反），因此电磁转矩为（阻力）转矩；直流电动机中的电磁转矩方向与转子的旋转方向（相同），因此电磁转矩为（动力）转矩。 

3. 反接制动时，当电机转速接近于（0）时，应及时（切断电源），防止电机（反转）。

4、单相异步电动机定子绕组中产生的磁场是脉振磁势，可分解为正和反两部分。

5、 直流电机的基本结构包含（定子）（转子）两大部分，换向器安装在（ 转轴）上，电刷安装在（电刷装置）上。

6、在直流电机发电运行时，电磁转矩和电枢旋转方向（相反），电枢电势Ea和电枢电流Ia方向（相同）。在直流电机电动运行时，电磁转矩和电枢旋转方向（相同），电枢电势Ea和电枢电流Ia方向（相反）。

7、电动机额定功率 PN是指在额定状态下运行时，电动机的（轴上输出的机械）功率。

8、变压器是一种静止的电气设备，它利用（电磁感应）原理，将一种电压等级的交流

电变为（同）频率的另一种电压等级的交流电。

9、三相异步电动机电动运行时从电源吸收的功率（ 大于 ）（填“大于”或“小于”）从转轴上输出的功率。

10、切割磁力线是三相异步电动机产生转子（感应电流）和电磁转矩的必要条件。

11、三相异步电动机旋转磁场的方向由（ 电源的相序）决定，改变（  旋转磁场的方向 ）

就可改变三相异步电机的转向。

12、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 (增大)  ,I0 (增大)    ,Z m(减小),PFe (增大)。（增加，减少或不变）

13、三相异步电动机转子绕组的形式有两种，一种是( 鼠笼 )型绕组，另一种是( 绕线) 型绕组。

14、绕线型异步电动机的起动方法有两种，即 ( 转子回路串电阻 ) 起动和(转子回路串频敏变阻器) 起动。

15、 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)。

16、复励直流电机主磁极上两个励磁绕组，一个与电枢绕组( 串)联，一个与电枢绕组( 并 )联。

17、三相变压器并联运行时，要求并联运行的三相变压器的联接组别必须(相同 ) 。

18、直流电机的电磁转矩是由每极气隙磁通（）和电枢电流（）共同作用产生的。

19、并励直流电动机，当电源反接时，电枢电流方向（反向）转速方向（不变）。

20、在变压器一次和二次绕组之间只有（磁）的耦合，没有（电）的联系。

21、单相变压器的额定容量为

22、．变压器一次绕组的匝数N1与二次绕组匝数N2之比称为变压器的变压比K，即K=（）=（）=（）

23、当时，则，为（ 升 ）变压器，若，则，为（ 降 ）变压器。

24、变压器一次绕组电流的大小取决于二次绕组上的（ 电流 ）大小，即（ 负载 ）大小。

25、反接制动时，使旋转磁场反向转动与电动机的转动方向（ 相反 ）。

26、三相异步电动机是利用定子绕组中三相交流电产生的（ 旋转磁场 ）与转子绕组内的（ 转

子电流的有功分量 ）相互作用而旋转的。

27、当电网电源频率为f1，旋转磁场具有P对磁极时，旋转磁场的转速为（ 60f1/P ）  。

28、转速差与同步转速的比值称为（  转差率  ）。 

29．异步电动机中的定子绕组相当于变压器的（ 一次绕组 ） 。

30．变压器的作用是变（ 电压 ） 、变（ 电流 ）、变（ 阻抗 ）。 

31．在三相异步电动机的定子中布置有相隔（120°）电角度的对称三相绕组。 

32. 直流电动机有两种常用起动方法（电枢回路串电阻起动）（降压起动）。

33.拖动恒转转负载进行调速时，应采用（降压或电枢回路串电阻调速）方法，而拖动恒功率负载时应采用（弱磁）调速方法。 

34、变压器铁心导磁性能越好，其励磁电抗越（大），励磁电流越（小）。

35、一个脉振磁通势可以分解为两个（幅值）和（转速）相同，而（转向）相反的旋转磁通势。

36、星形一三角形降压起动时，起动电流和起动转矩各降为直接起动时的(3)倍。

37、他励直流电动机带额定负载转矩运行时，若增大电枢回路串接的电阻，重新稳定后，电枢电流将（不变），输入功率将（不变），输出功率将（下降）。

38、直流电动机拖动恒转矩负载进行调速时，应采用（降压）和（串电阻）调速方法；拖动恒功率负载进行调速时，应采用（恒转矩）调速方法。

39、变压器带负载运行时，若负载增大，其铁损耗将（不变），铜损耗将（增加）（忽略漏阻抗压降的影响）。

40、一台接到电源频率固定的变压器，在忽略漏阻抗压降条件下，其主磁通的大小决定于（外加电压）的大小，而与磁路的（材质和几何尺寸）基本无关，其主磁通与励磁电流成（非线性）关系。

41、一台三相异步电动机带恒转矩负载运行，若转子串接电阻，则电动机的转速（减小），定子电流（增大），最大转矩（不变），临界转差率（增大）。

三、简答题

1、直流电动机为什么不能直接起动？如果直接起动会引起什么样的后果？

答：起动瞬间转速n=0，反电动势Ea=CeΦn=0，最初起动电流。若直接起动，由于Ra很小，当直接起动时，起动电流可能增大到额定电流的十多倍使换向恶化，严重时产生火花导致电机过热；而且与电流成正比的转矩将损坏拖动系统的传动机构，所以不能直接起动。

2、三相异步电动机中的空气隙为什么必须做得很小？

答：异步电动机气隙小的目的是为了减小其励磁电流（空载电流），从而提高电动机功率因数。因异步电动机的励磁电流是由电网供给的，故气隙越小，电网供给的励磁电流就小。而励磁电流又属于感性无功性质，故减小励磁电流，相应就能提高电机的功率因数。

3、变压器一次绕组若接在直流电源上，二次侧会有稳定的直流电压吗，为什么？  

答：不会。因为直流电源加在变压器一次绕组上，将产生直流电流，在铁心中建立恒定磁通，恒定磁通不会在二次绕组中产生稳定的感应电动势。  

另外，如加上和额定交流电压相同的直流电压，由于电感对直流相当于短路，故此时只有绕组电阻电流，电流将很大，并将烧毁变压器。

4、三相异步电动机在什么情况下转差率s为下列数值：s＜0、s＞1和0＜s≤1。 

答：当s＜0时，三相异步电动机工作在发电机状态；当s＞1时，三相异步电动机工作在电磁制动状态；当0＜s≤1时，三相异步电动机工作在电动状态。

5、直流电机空载和负载运行时，气隙磁场各由什么磁动势建立？负载后电枢电动势应该用什么磁通进行计算？ 

答  空载时的气隙磁场由励磁磁动势建立，负载时气隙磁场由励磁磁动势和电枢磁动势共同建立。负载后电枢绕组的感应电动势应该用合成气隙磁场对应的主磁通进行计算。

6、将三相绕线式异步动机定子绕组接到三相电源上，转子三相绕组开路，试问这台电动机能否转动？为什么？ 

答：将三相绕线式异步动机定子绕组接到三相电源上，转子三相绕组开路，这台电动机不能转动。因为转子三相绕组开路，转子电流为零，电磁转矩为零，电动机没有起动转矩，所以不能起动。

7、如何确定换向极的极性,换向极绕组为什么要与电枢绕组相串联?  

答：使换向极产生的磁通与电枢反应磁通方向相反。对于直流发电机而言，换向极极性和电枢要进入的主磁极极性相同；而对于直流电动机，则换向极极性和电枢要进入的主磁极极性相反。换向极绕组与电枢绕组相串联的原因是：使随着电枢磁场的变化，换向极磁场也随之变化，即任何负载情况下都能抵消电枢反应的影响。

8、变压器的电源电压过高为什么会烧坏？ 

答：引起Φm过大，使变压器中用来产生磁通的励磁电流（即空载电流I0）大大增加而烧坏。

9、三相异步电动机为什么会转，怎样改变它的转向？ 

 答：三相交流电通入电动机定子绕组中，产生旋转磁场。由于旋转磁场和转子之间有相对运动,这样在转子的上产生感应电势,如果转子导体回路是闭合回路,这样在转子导体上就会产生电流,电流作用于磁场,就会产生电磁转矩,使转子拖动电机旋转。

只要调换三相电源中的两相相序就能使电动机改变方向。

10、为什么采用短距绕组可以改变电动势波形？

答：基波Ky=sin[y/ *90] 谐波 。对于v次谐波，其元件边电势电角度夹角为基波的V倍故短距对于基波电动势的影响很小，但对于高次谐波则很大，他可能会变小甚至为零，所以采用短距绕组可以改变电动势波形。

11、试画出三相变压器T型等效电路图

12、电力拖动系统稳定运行的条件是什么？

（电动机的机械特性与负载的转矩特性必须有交点，且在交点处，满足

） 

13、举例6种可以实现三相绕线式异步电动机调速的方法。 

答：1 变级调速 2 变频调速 3 降低定子电压调速 4 转子串电阻调速 5 串级调速 6 电磁转差离合器调速

14、为什么三相对称绕组中通入三相对称电流会产生圆形旋转磁场？

任意一相绕组通以交流电流时产生的是脉振磁场。但若以三相对称电流通入三相对称绕组，就会产生一个在空间旋转的磁场。若近似地认为磁场沿圆周作正弦形分布，并用磁场轴线处的空间矢量来代表，用矢量长度表示磁场振幅，则理论分析证明，三相对称绕组通以三相对称电流时，产生的是一个振幅不变的旋转磁场。这时矢量在旋转过程中它的末端轨迹为一圆形，故名圆形旋转磁场。

15、换向器和电刷的作用是什么？

答：直流电机的电刷是连接内电路和外电路的装置，换向器可以实现交、直流电动势电流的转换。

16、电流互感器的作用是什么？使用中应注意什么问题？

答：电流互感器的功能是将大电流按比例变换成标准小电流（5A或10A，均指额定值），以便实现测量仪表、保护设备及自动控制设备的标准化、小型化。

注意事项：电流互感器一次有电流通过时，二次绕组不得开路，否则二次产生高压，对产品性能和人身安全有影响。当电流互感器有绕阻不用时要短路。

17、画出三相异步电动机T型等效电路，并说明各符号的物理意义。

r1、r2，x1，x2转子、定子电阻、漏电抗，

r2(1-s)/s,rm＋xm模拟电阻,励磁阻抗

18、写出电力拖动系统运动方程式，分析其运行状态。

电力拖动系统运动方程式为： 当上式＞0为加速状态；＜0为减速状态；＝0时为匀速或停止状态。

19、直流电动机调速方法有几种？如果向下调采用什么方法，如果向上调采用什么方法？

答：他励直流电动机的调速方法有三种，即电枢回路串电阻调速、调压调速、弱磁调速。向下调为串电阻调速，调压调速，向上调为弱磁调速。

20、试证明三相对称绕组通过三相对称电流时在三相异步电动机气隙中产生旋转磁场。

21、引起变压器空载电流增大的原因有哪些？

答：1.矽钢片间绝缘不良

2.磁路中某部分矽钢片之间短路

3.穿芯螺栓或压板、上轭铁和其它部分绝缘损坏，形成短路

4.磁路中矽钢片松动出现气隙，增大磁阻

5.线圈有匝间或并联支路短路

6.各并联支路中的线匝数不相同

7.绕组安匝数取得不正确。

22、三相异步电动机直接起动，为什么起动电流大，而起动转矩并不大？

答：从三相异步电动机的等效电路来看，起动瞬间，附加电阻，相当于短路状态。起动电流为，由于定转子绕组的漏阻抗很小，故直接起动电流很大。从电磁转矩公式来看，虽然起动时很大，但起动时转子功率因数很低，加上起动时的，约为额定时的一半，所以起动转矩并不大。

四、计算题

1、有一台笼型异步电动机，，若变压器容量，问能否直接起动，为什么？

例题：有一台笼形异步电动机，，，如果变压器容量为560kVA，问能否直接起动？（4分）

解：判断电机能否直接起动的依据是满足公式：

， 

所以满足上面的公式，此电动机可以直接起动。

2、并励直流电动机的，，，，。若保持额定转矩不变，使转速下降到，求需要在电枢电路中串入电阻的阻值。

解：串入电阻前：    

串入电阻调速后：    因此  

由于额定转矩不变，，所以保持不变。

    所以  

3、已知一台三相异步电动机的额定数据如下：

   ，，，，起动电流与额定电流之比，，，额定电压比为，接法为Y/△，。

求磁极对数p        △联结和Y联结时的         

例题：已知一台三相异步电动机的额定数据如下：

=4.5KW,=950r/min,=84.5%,=0.8,起动电流与云额定电流之比/=5，=2，起动转距与额定转距之比/=1.4，额定电压220/380V，接法星/三角，=50Hz。求（1）磁极对数；（2）额定转差率；(3)额定转距；（4）三角形联结和星形联结时的额定电流；（5）起动电流；（6）起动转距。

解：（1）,   当时，当时，   

当时，而 ，  所以取，此时

（2）（3）

（4）三角形联结时

     星形联结时

（5）三角形联结时    

星形联结时   

（6）

4、一台三相变压器，SN=5000kVA，U1N/U2N=35/10.5kV，Y，d接法，求原、副方的额定电流。

解：

5、一台异步电动机，在某一负载下运行时，则得输入功率为，线电流为，求这时电动机的功率因数？若输出功率为，为效率是多少？

解：（1）额定输入功率：

（4）效率：

6、已知他励直流电动机的励磁电压和电枢电压为，，，，，求励磁电流        电枢电势       电磁转矩

解：励磁电流：

电枢电势：

电磁转矩：

7、一台单相变压器，，，求原副方额定电流。

8、一台三相感应电动机，，，，，，，试问：

   该电机极数是多少？额定负载下的转差率是多少？效率是多少？

例题：一台三相感应电动机，,

.试问:(1) 电动机的极数是多少?

(2)  额定负载下的转差率s是多少？额定负载下的效率是多少？（9分）

解：（1）电动机的极数：

（2）额定负载下的转差率：

（3）额定负载下的效率：

9、一台他励直流电动机，，，，

  若电枢回路不串电阻，直接起动，则起动电流为额定电流的几倍？若将起动电流为，求电枢回路应串入的电阻大小。

解：（1）

（2）

10、一台单相变压器，，，求一、二次额定电流。

11、一台三相异步电动机，，，△接法，，，，求：

额定转差率        额定电流          额定转矩

12、一台他励直流电动机，，，，，，若该电机最大允许制动电流,，电动运行，若采用能耗制动停车，电枢应串入多大电阻？

例题：一台他励直流电动机，PN = 17 kW，UN =110V，IN = 185 A，nN = 1000 r／min，Ra = 0.036 Ω。电动机最大允许电流为1.8IN，拖动TL = 0.8TN负载电动运行时进行制动。试求： (1) 若采用能耗制动停车，电枢回路应串入多大电阻? (2) 若采用反接制动停车，电枢回路应串入多大电阻? 

13、他励直流电动机，，，试问：

   直接起动时是的多少倍？

   若起动电流为，电枢回路应串入多大的电阻？

例题：一台他励直流电动机，，，，。若电枢回路不串电阻直接起动，则起动电流为额定电流的几倍？若将起动电流为，求电枢回路应串入的电阻大小。（9分）

解：（1）

（2）

14、一台绕线式异步电动机，，，，，，，，拖动反抗性恒转矩负载，，试求：转子回路串入电阻，电动机运行时的转速为多少？

      额定负载转矩不变，要求把转速降至，转子每相应串入多大的电阻？

      当电源反接制动瞬间初始制动转矩等于，电机转子应串多大电阻？稳定运行后电机的转速是多少？

例题：

15、一绕线式异步电动机，，，，过载倍数，，，若让电动机处于倒拉反转运行，下放位能性恒转矩负载，，下放时转速为，试计算此时转子每相应串入多大的电阻。