2025年電力及電機(jī)拖動(dòng)測(cè)試題含參考答案一、選擇題（每題2分，共20分）1.電力拖動(dòng)系統(tǒng)的基本組成不包括以下哪一項(xiàng)？（）A.電動(dòng)機(jī)B.傳動(dòng)機(jī)構(gòu)C.變壓器D.控制設(shè)備答案：C2.某電力拖動(dòng)系統(tǒng)中，負(fù)載轉(zhuǎn)矩為50N·m，電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩為70N·m，系統(tǒng)飛輪矩GD2=40N·m2，則系統(tǒng)的角加速度α為（）（取g=10m/s2）A.5rad/s2B.10rad/s2C.15rad/s2D.20rad/s2答案：A解析：由動(dòng)力學(xué)方程T-TL=(GD2/375)·(dn/dt)，角加速度α=(dω/dt)=(2π/60)(dn/dt)，代入得dn/dt=(T-TL)×375/GD2=(20×375)/40=187.5r/min2，α=(2π/60)×187.5≈19.63rad/s2（近似為20，但實(shí)際計(jì)算應(yīng)為（T-TL）=20N·m，GD2=40N·m2，α=(375(T-TL))/(GD2×(2π/60))？不，正確公式應(yīng)為T(mén)-TL=J·dω/dt，J=GD2/(4g)=40/(4×10)=1kg·m2，dω/dt=(T-TL)/J=20/1=20rad/s2，但選項(xiàng)中無(wú)20，可能題目中GD2單位為N·m2時(shí)，J=GD2/(4g)=40/(4×10)=1kg·m2，故α=20/1=20rad/s2，可能題目選項(xiàng)有誤，正確應(yīng)為D，但原題可能設(shè)計(jì)為A，需核對(duì)。實(shí)際正確計(jì)算應(yīng)為：T-TL=Jα，J=GD2/(4g)=40/(4×10)=1kg·m2，α=(70-50)/1=20rad/s2，故正確答案為D（可能題目選項(xiàng)錯(cuò)誤，此處以正確計(jì)算為準(zhǔn)）。3.他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組與電樞繞組的連接方式為（）A.串聯(lián)B.并聯(lián)C.勵(lì)磁繞組由獨(dú)立電源供電D.部分串聯(lián)部分并聯(lián)答案：C4.三相異步電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)差率s的范圍通常為（）A.0.01~0.05B.0.1~0.2C.0.5~1D.1~2答案：A5.同步電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速的關(guān)系為（）A.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速略低于同步轉(zhuǎn)速B.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速等于同步轉(zhuǎn)速C.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速略高于同步轉(zhuǎn)速D.無(wú)固定關(guān)系答案：B6.直流電動(dòng)機(jī)電樞回路串電阻調(diào)速時(shí)，若負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，電樞電流將（）A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小答案：C（因T=CTΦIa，Φ不變，T不變則Ia不變）7.三相異步電動(dòng)機(jī)采用Y-Δ降壓?jiǎn)?dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流為直接啟動(dòng)的（）A.1/√3倍B.1/3倍C.√3倍D.3倍答案：B（Y啟動(dòng)時(shí)每相電壓為Δ的1/√3，電流為1/√3，總電流為Δ啟動(dòng)的1/3）8.電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件是（）A.電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性與負(fù)載特性有交點(diǎn)B.在交點(diǎn)處，電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性斜率大于負(fù)載特性斜率（絕對(duì)值）C.在交點(diǎn)處，電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性斜率小于負(fù)載特性斜率（絕對(duì)值）D.電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩答案：C（穩(wěn)定條件：交點(diǎn)存在，且dT/dn<dTL/dn）9.繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器啟動(dòng)時(shí)，隨著轉(zhuǎn)速升高，頻敏變阻器的等效阻抗（）A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小答案：B（頻敏變阻器阻抗隨轉(zhuǎn)子頻率降低而減?。?0.同步發(fā)電機(jī)與大電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流可以改變（）A.有功功率B.無(wú)功功率C.轉(zhuǎn)速D.頻率答案：B二、填空題（每空1分，共20分）1.電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基本方程為_(kāi)_________，其中T為_(kāi)_________，TL為_(kāi)_________，GD2為_(kāi)_________。答案：T-TL=(GD2/375)(dn/dt)；電磁轉(zhuǎn)矩；負(fù)載轉(zhuǎn)矩；飛輪矩2.直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式為_(kāi)_________，電磁轉(zhuǎn)矩公式為_(kāi)_________（符號(hào)含義需明確）。答案：Ea=CeΦn；T=CTΦIa（Ce為電動(dòng)勢(shì)常數(shù)，Φ為每極磁通，n為轉(zhuǎn)速；CT為轉(zhuǎn)矩常數(shù)，Ia為電樞電流）3.三相異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速n1=__________，轉(zhuǎn)差率s=__________。答案：60f1/p；(n1-n)/n14.他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有__________、__________、__________。答案：電樞串電阻調(diào)速；降低電樞電壓調(diào)速；減弱勵(lì)磁磁通調(diào)速5.三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線分為_(kāi)_________區(qū)和__________區(qū)，其中__________區(qū)為穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)。答案：電動(dòng)；制動(dòng)；電動(dòng)6.同步電機(jī)的功角特性表達(dá)式為P=__________，其中δ為_(kāi)_________。答案：(mE0U)/(Xs)sinδ；功角（轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)與端電壓的夾角）7.調(diào)速系統(tǒng)的兩個(gè)靜態(tài)指標(biāo)是__________和__________，其定義分別為_(kāi)_________和__________。答案：靜差率s；調(diào)速范圍D；s=(n0-nN)/n0×100%；D=nmax/nmin三、判斷題（每題1分，共10分，正確打√，錯(cuò)誤打×）1.電力拖動(dòng)系統(tǒng)中，飛輪矩GD2越大，系統(tǒng)慣性越小。（）答案：×（GD2越大，慣性越大）2.他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)降低電樞電壓調(diào)速時(shí)，轉(zhuǎn)速只能低于額定轉(zhuǎn)速。（）答案：√（電壓降低，轉(zhuǎn)速降低；弱磁調(diào)速可高于額定轉(zhuǎn)速）3.三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率s=0時(shí)，電機(jī)處于理想空載狀態(tài)。（）答案：√（s=0時(shí)n=n1，無(wú)轉(zhuǎn)子電流，電磁轉(zhuǎn)矩為0）4.同步電動(dòng)機(jī)不能自行啟動(dòng)，需借助輔助啟動(dòng)裝置。（）答案：√（轉(zhuǎn)子為直流勵(lì)磁，無(wú)法與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步）5.繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速時(shí)，電阻越大，機(jī)械特性越硬。（）答案：×（串電阻后機(jī)械特性變軟）6.直流電動(dòng)機(jī)的電樞反應(yīng)會(huì)使氣隙磁場(chǎng)發(fā)生畸變，并可能導(dǎo)致?lián)Q向惡化。（）答案：√7.三相異步電動(dòng)機(jī)采用變頻調(diào)速時(shí)，若保持U/f恒定，可近似保持氣隙磁通不變。（）答案：√8.同步發(fā)電機(jī)的短路比越大，靜態(tài)穩(wěn)定性越好。（）答案：√（短路比大，同步電抗小，穩(wěn)定性好）9.電力拖動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載特性分為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、恒功率負(fù)載和通風(fēng)機(jī)類(lèi)負(fù)載。（）答案：√10.異步電動(dòng)機(jī)的最大電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子電阻無(wú)關(guān)，但臨界轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)子電阻成正比。（）答案：√（Tmax=kmU12/(2f1(X1σ+X2σ'))，sm=R2'/(√(R12+(X1σ+X2σ')2))，近似為sm≈R2'/(X1σ+X2σ')）四、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述直流電機(jī)電樞反應(yīng)的定義及其對(duì)電機(jī)運(yùn)行的影響。答案：電樞反應(yīng)是指電樞電流產(chǎn)生的電樞磁場(chǎng)對(duì)主磁場(chǎng)的影響。影響包括：（1）使氣隙磁場(chǎng)發(fā)生畸變，電樞表面一側(cè)磁場(chǎng)增強(qiáng)，另一側(cè)減弱；（2）若磁路飽和，會(huì)導(dǎo)致氣隙合成磁通略有減?。ㄈゴ抛饔茫唬?）電樞反應(yīng)會(huì)使物理中性線偏移，可能導(dǎo)致?lián)Q向時(shí)產(chǎn)生火花，影響換向性能。2.三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)的常用方法有哪些？各有何特點(diǎn)？答案：常用方法：（1）定子串電阻/電抗啟動(dòng)：通過(guò)串電阻降低啟動(dòng)電壓，減小啟動(dòng)電流；但電阻耗能大，適用于小容量電機(jī)。（2）自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)：通過(guò)自耦變壓器降低定子電壓，啟動(dòng)電流和轉(zhuǎn)矩按變比平方減小；設(shè)備體積大，成本高。（3）變頻軟啟動(dòng)：通過(guò)變頻器逐步升高頻率和電壓，實(shí)現(xiàn)平滑啟動(dòng)；啟動(dòng)電流小，轉(zhuǎn)矩大，可頻繁啟動(dòng)，適用于大容量電機(jī)。3.電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件是什么？如何通過(guò)機(jī)械特性曲線判斷？答案：穩(wěn)定運(yùn)行條件：（1）電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與負(fù)載的機(jī)械特性有交點(diǎn)（T=T_L）；（2）在交點(diǎn)處，電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的斜率小于負(fù)載機(jī)械特性的斜率（dT/dn<dT_L/dn）。從曲線看，交點(diǎn)需位于電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的下降段（如異步電機(jī)的電動(dòng)區(qū)），且負(fù)載特性若為上升型（如通風(fēng)機(jī)負(fù)載），則交點(diǎn)需滿(mǎn)足上述斜率關(guān)系。4.簡(jiǎn)述異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的基本原理及主要特點(diǎn)。答案：原理：異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速n1=60f1/p，通過(guò)改變電源頻率f1可改變n1，從而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n=(1-s)n1。若保持U1/f1≈常數(shù)，可維持氣隙磁通Φm基本不變，保證電機(jī)效率和功率因數(shù)。特點(diǎn)：（1）調(diào)速范圍寬（可達(dá)10:1以上）；（2）調(diào)速平滑，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速；（3）效率高（無(wú)附加損耗）；（4）需配備變頻器，成本較高；（5）適用于籠型和繞線式異步電動(dòng)機(jī)。5.同步電動(dòng)機(jī)為何需要?jiǎng)?lì)磁系統(tǒng)？欠勵(lì)和過(guò)勵(lì)運(yùn)行時(shí)，電機(jī)的無(wú)功特性如何？答案：同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子需要直流勵(lì)磁產(chǎn)生固定磁場(chǎng)，與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)行。欠勵(lì)運(yùn)行時(shí)（勵(lì)磁電流不足），電機(jī)從電網(wǎng)吸收感性無(wú)功（相當(dāng)于感性負(fù)載）；過(guò)勵(lì)運(yùn)行時(shí)（勵(lì)磁電流過(guò)大），電機(jī)向電網(wǎng)發(fā)出感性無(wú)功（相當(dāng)于容性負(fù)載），可用于改善電網(wǎng)功率因數(shù)。五、計(jì)算題（共20分）1.（6分）某他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)額定數(shù)據(jù)：PN=15kW，UN=220V，IN=78A，nN=1500r/min，Ra=0.2Ω。求：（1）額定運(yùn)行時(shí)的電樞電動(dòng)勢(shì)EaN；（2）額定電磁轉(zhuǎn)矩TN；（3）額定效率ηN。解：（1）電樞電動(dòng)勢(shì)EaN=UN-IaN×Ra=220-78×0.2=220-15.6=204.4V（2）電磁功率Pem=EaN×IaN=204.4×78=15943.2W≈15.94kW額定電磁轉(zhuǎn)矩TN=9550×Pem/nN=9550×15.94/1500≈101.5N·m（3）輸入功率P1=UN×IN=220×78=17160W=17.16kW效率ηN=PN/P1×100%=15/17.16×100%≈87.4%2.（7分）一臺(tái)三相四極異步電動(dòng)機(jī)，額定數(shù)據(jù)：PN=30kW，UN=380V（Δ接法），f1=50Hz，nN=1440r/min，ηN=90%，cosφN=0.85。求：（1）額定轉(zhuǎn)差率sN；（2）額定電流IN；（3）額定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)子電流頻率f2N。解：（1）同步轉(zhuǎn)速n1=60f1/p=60×50/2=1500r/min轉(zhuǎn)差率sN=(n1-nN)/n1=(1500-1440)/1500=0.04（2）輸入功率P1=PN/ηN=30/0.9≈33.33kW額定電流IN=P1/(√3UNcosφN)=33330/(√3×380×0.85)≈33330/(559.4)≈59.6A（3）轉(zhuǎn)子電流頻率f2N=sNf1=0.04×50=2Hz3.（7分）某電力拖動(dòng)系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性為n=1000-50T（n單位r/min，T單位N·m），負(fù)載特性為T(mén)L=0.02n2（TL單位N·m）。求：（1）系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)（n,T）；（2）判斷該運(yùn)行點(diǎn)是否穩(wěn)定。解：（1）穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)T=TL，代入得：n=1000-50×0.02n2=1000-n2即n2+n-1000=0解得n=[-1±√(1+4000)]/2=[-1±63.246]/2（取正值）n=(62.246)/2≈31.12r/min（舍去，因機(jī)械特性應(yīng)為n隨T增大而減小，可能負(fù)載特性應(yīng)為T(mén)L=0.02n，假設(shè)題目筆誤，若TL=0.02n，則：n=1000-50×0.02n=1000-n解得2n=1000，n=500r/min，T=TL=0.02×500=10N·m）（注：原題負(fù)載特性可能為T(mén)L=0.02n，否則計(jì)算結(jié)果不合理，此處按TL=0.02n修正）（2）機(jī)械特性斜率dn/dT=-50，負(fù)載特性斜率dn/dTL=1/0.02=50，故dT/dn=-1/50，dTL/dn=0.02，比較絕對(duì)值：|dT/dn|=1/50=0.02，|dTL/dn|=0.02，兩者相等，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)不穩(wěn)定；若負(fù)載特性為T(mén)L=0.02n2，則dTL/dn=0.04n，在n=31.12r/min時(shí)，dTL/dn=0.04×31.12≈1.245，而dT/dn=(dn/dT)?1=(-1/50)?1=-50，|dT/dn|=50>|dTL/dn|=1.245，不滿(mǎn)足穩(wěn)定條件（需dT/dn<dTL/dn），故不穩(wěn)定。（注：若按原題TL=0.02n2，正確解法應(yīng)為：聯(lián)立n=1000-50T和T=0.02n2，得n=1000-50×0.02n2=1000-n2，即n2+n-1000=0，解得n≈31.12r/min，T=0.02×(31.12)2≈19.36N·m；機(jī)械特性斜率dT/dn=(1000-n)/50的導(dǎo)數(shù)為dT/dn=-1/50=-0.02，負(fù)載特性斜率dTL/dn=0.04n≈1.245，此時(shí)dT/dn=-0.02<dTL/dn=1.245（均為斜率，需比較符號(hào)：穩(wěn)定條件要求在交點(diǎn)處，當(dāng)轉(zhuǎn)速擾動(dòng)Δn>0時(shí)，T<TL，系統(tǒng)減速；Δn<0時(shí)，T>TL，系統(tǒng)加速。機(jī)械特性T=(1000-n)/50，負(fù)載