2025年電力及電機(jī)拖動(dòng)模擬練習(xí)題（附答案）一、選擇題（每題2分，共20分）1.直流電機(jī)電樞繞組中的電流是（）A.直流電流B.交流電流C.脈動(dòng)直流電流D.以上都不對(duì)2.變壓器空載運(yùn)行時(shí)，原邊繞組的電流稱為空載電流，其主要作用是（）A.產(chǎn)生主磁通B.供給鐵損耗C.供給銅損耗D.以上都是3.三相異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速n?與電源頻率f、極對(duì)數(shù)p的關(guān)系為（）A.n?=60f/pB.n?=60p/fC.n?=120f/pD.n?=120p/f4.并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)自勵(lì)建壓的必要條件不包括（）A.主磁極有剩磁B.勵(lì)磁繞組與電樞繞組連接正確C.勵(lì)磁回路總電阻小于臨界電阻D.電樞繞組為疊繞組5.三相變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)“Y,d11”表示（）A.原邊星形聯(lián)結(jié)，副邊三角形聯(lián)結(jié)，副邊線電動(dòng)勢(shì)滯后原邊線電動(dòng)勢(shì)330°B.原邊三角形聯(lián)結(jié)，副邊星形聯(lián)結(jié)，副邊線電動(dòng)勢(shì)滯后原邊線電動(dòng)勢(shì)30°C.原邊星形聯(lián)結(jié)，副邊三角形聯(lián)結(jié)，副邊線電動(dòng)勢(shì)滯后原邊線電動(dòng)勢(shì)30°D.原邊三角形聯(lián)結(jié)，副邊星形聯(lián)結(jié)，副邊線電動(dòng)勢(shì)滯后原邊線電動(dòng)勢(shì)330°6.異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，若電源電壓下降10%，則其最大電磁轉(zhuǎn)矩將（）A.下降約10%B.下降約20%C.下降約40%D.基本不變7.他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線是指（）A.n=f(T)B.n=f(Ia)C.T=f(Ia)D.U=f(Ia)8.同步發(fā)電機(jī)的“同步”是指（）A.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子電流頻率同步B.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速同步C.定子電流頻率與轉(zhuǎn)子電流頻率同步D.定子電壓與轉(zhuǎn)子電壓同步9.電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程中，當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩T大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL時(shí)，系統(tǒng)處于（）A.加速狀態(tài)B.減速狀態(tài)C.勻速狀態(tài)D.制動(dòng)狀態(tài)10.變壓器的效率η最高時(shí)，其銅損耗pCu與鐵損耗pFe的關(guān)系是（）A.pCu>pFeB.pCu<pFeC.pCu=pFeD.無(wú)固定關(guān)系二、填空題（每空1分，共20分）1.直流電機(jī)的電樞反應(yīng)是指電樞電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)（）的影響，其結(jié)果會(huì)導(dǎo)致氣隙磁場(chǎng)（）和（）。2.變壓器的變比k定義為原邊（）與副邊（）的比值，對(duì)于單相變壓器，k=（）；對(duì)于三相變壓器，若原副邊均為星形聯(lián)結(jié)，則k=（）（用線電壓表示）。3.三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率s定義為（）與（）的比值，其正常運(yùn)行范圍為（）。4.他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有（）、（）和（）三種，其中（）調(diào)速會(huì)導(dǎo)致機(jī)械特性變軟。5.同步電機(jī)按運(yùn)行方式可分為（）、（）和（）三種，其轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分為（）和（）兩種類型。6.電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程表達(dá)式為（），其中GD2為（），dn/dt為（）。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共30分）1.簡(jiǎn)述并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)自勵(lì)建壓的條件及過(guò)程。2.三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組分為哪兩種類型？各有什么特點(diǎn)？3.變壓器的空載試驗(yàn)和短路試驗(yàn)分別可以測(cè)量哪些參數(shù)？試驗(yàn)時(shí)如何選擇電源側(cè)？4.他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng)與反接制動(dòng)各有什么特點(diǎn)？適用場(chǎng)景是什么？5.同步發(fā)電機(jī)的功角特性中，“功角”的物理意義是什么？功角θ=90°時(shí)對(duì)應(yīng)的電磁功率有何特點(diǎn)？6.電力拖動(dòng)系統(tǒng)中，為什么需要計(jì)算飛輪矩GD2？如何通過(guò)折算原則將多軸系統(tǒng)簡(jiǎn)化為單軸系統(tǒng)？四、計(jì)算題（每題10分，共30分）1.一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，額定數(shù)據(jù)為：PN=10kW，UN=220V，IN=53.4A，nN=1500r/min，電樞回路總電阻Ra=0.3Ω。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）若保持負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，電樞電壓降至180V，求穩(wěn)定后的轉(zhuǎn)速n。2.一臺(tái)三相變壓器，SN=500kVA，UN1/UN2=10kV/0.4kV，聯(lián)結(jié)組為Y,y0?？蛰d試驗(yàn)（低壓側(cè)）：U0=400V，I0=9.37A，p0=3.5kW；短路試驗(yàn)（高壓側(cè)）：Uk=450V，Ik=28.87A，pk=7.5kW。求：（1）變壓器的變比k；（2）空載損耗p0和短路損耗pk對(duì)應(yīng)的參數(shù)（勵(lì)磁電阻Rm、勵(lì)磁電抗Xm，短路電阻Rk、短路電抗Xk）；（3）當(dāng)負(fù)載系數(shù)β=0.8，功率因數(shù)cosφ=0.8（滯后）時(shí)的效率η。3.一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，PN=30kW，UN=380V，IN=57.5A，nN=1470r/min，p=2，f=50Hz，定子繞組Δ聯(lián)結(jié)。求：（1）同步轉(zhuǎn)速n?和額定轉(zhuǎn)差率sN；（2）額定電磁功率Pem和轉(zhuǎn)子銅損耗pCu2；（3）額定電磁轉(zhuǎn)矩TN和最大電磁轉(zhuǎn)矩Tm（設(shè)過(guò)載能力λ=2.2）。答案一、選擇題1.B（電樞繞組在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中切割磁感線，感應(yīng)電流為交流，經(jīng)換向器整流后輸出直流，但繞組內(nèi)部為交流）2.A（空載電流主要用于建立主磁通，鐵損和銅損是次要的）3.A（n?=60f/p，p為極對(duì)數(shù)）4.D（電樞繞組形式不影響自勵(lì)建壓，關(guān)鍵是剩磁、勵(lì)磁連接和電阻條件）5.C（Y,d11表示原邊星形，副邊三角形，相位差30°×11=330°，即副邊滯后原邊30°）6.B（最大轉(zhuǎn)矩與電壓平方成正比，電壓降10%，轉(zhuǎn)矩降約19%，近似20%）7.A（機(jī)械特性是轉(zhuǎn)速n與電磁轉(zhuǎn)矩T的關(guān)系）8.B（同步指轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速相同）9.A（T>TL時(shí)，加速度dn/dt>0，系統(tǒng)加速）10.C（效率最高時(shí)，銅損等于鐵損）二、填空題1.主磁場(chǎng)；畸變；去磁（或削弱）2.相電動(dòng)勢(shì)；相電動(dòng)勢(shì)；N1/N2；U1L/U2L（Y,y聯(lián)結(jié)時(shí)，線電壓比等于相電動(dòng)勢(shì)比）3.同步轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差；同步轉(zhuǎn)速；0.02~0.06（異步電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行轉(zhuǎn)差率）4.電樞串電阻；降低電樞電壓；弱磁；電樞串電阻（串電阻后特性斜率增大，特性變軟）5.發(fā)電機(jī)；電動(dòng)機(jī)；補(bǔ)償機(jī)；隱極式；凸極式6.T-TL=(GD2/375)(dn/dt)；飛輪矩（或轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的4g倍）；轉(zhuǎn)速變化率三、簡(jiǎn)答題1.自勵(lì)條件：①主磁極有剩磁；②勵(lì)磁繞組與電樞繞組連接正確（勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)與剩磁同向）；③勵(lì)磁回路總電阻小于臨界電阻。建壓過(guò)程：電樞旋轉(zhuǎn)切割剩磁產(chǎn)生剩磁電動(dòng)勢(shì)，勵(lì)磁繞組通過(guò)剩磁電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生勵(lì)磁電流，該電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)增強(qiáng)主磁通，電樞電動(dòng)勢(shì)增大，進(jìn)一步增大勵(lì)磁電流，直到勵(lì)磁回路電阻線與空載特性曲線交點(diǎn)穩(wěn)定，電壓建立。2.轉(zhuǎn)子繞組分為籠型和繞線型?；\型：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、維護(hù)方便，但調(diào)速性能差；繞線型：轉(zhuǎn)子外接電阻可改善啟動(dòng)和調(diào)速性能，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高。3.空載試驗(yàn)：測(cè)量空載電流I0、空載損耗p0，計(jì)算勵(lì)磁參數(shù)Rm=p0/3I02（三相）、Xm=√(Z02-Rm2)，Z0=U0/(√3I0)。試驗(yàn)在低壓側(cè)進(jìn)行，高壓側(cè)開(kāi)路。短路試驗(yàn)：測(cè)量短路電壓Uk、短路電流Ik、短路損耗pk，計(jì)算短路參數(shù)Rk=pk/(3Ik2)、Xk=√(Zk2-Rk2)，Zk=Uk/(√3Ik)。試驗(yàn)在高壓側(cè)進(jìn)行，低壓側(cè)短路。4.能耗制動(dòng)：將電樞脫離電源并接制動(dòng)電阻，利用慣性旋轉(zhuǎn)切割磁場(chǎng)產(chǎn)生制動(dòng)電流，電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)向相反。特點(diǎn)：制動(dòng)平穩(wěn)、能量消耗在電阻上，適用于準(zhǔn)確停車。反接制動(dòng)：改變電樞電壓極性或電源相序，使電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)向相反。特點(diǎn)：制動(dòng)力強(qiáng)、能量從電網(wǎng)吸收，適用于快速停車或反向，但需注意過(guò)電流。5.功角θ是定子主磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子主磁場(chǎng)之間的夾角（或氣隙合成磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的夾角）。θ=90°時(shí)，電磁功率達(dá)到最大值（即靜態(tài)穩(wěn)定極限），超過(guò)此角度同步電機(jī)將失步。6.GD2反映系統(tǒng)機(jī)械慣性，GD2越大，系統(tǒng)加速/減速越慢，需計(jì)算以分析動(dòng)態(tài)過(guò)程。折算原則：將多軸系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量按轉(zhuǎn)速比平方折算到電動(dòng)機(jī)軸，使折算后的單軸系統(tǒng)與原系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)等效。例如，負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL折算為TL'=TL×(nM/nL)，GD2折算為GD2'=GD2M+ΣGD2i×(nM/ni)2（ni為各軸轉(zhuǎn)速）。四、計(jì)算題1.（1）電樞電動(dòng)勢(shì)EaN=UN-INRa=220-53.4×0.3=220-16.02=203.98V≈204V（2）額定電磁功率Pem=EaN×IN=204×53.4≈10893.6W≈10.89kW額定電磁轉(zhuǎn)矩TN=9550×Pem/nN=9550×10.89/1500≈69.4N·m（3）負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，TN=TL=常數(shù)。他勵(lì)電機(jī)Φ不變，TL=CTΦIa=常數(shù)→Ia=常數(shù)=IN=53.4A新轉(zhuǎn)速n=(U'-IaRa)/(CeΦ)，而CeΦ=EaN/nN=204/1500=0.136V·min/rn=(180-53.4×0.3)/0.136=(180-16.02)/0.136=163.98/0.136≈1206r/min2.（1）變比k=U1L/U2L=10000/400=25（Y,y0聯(lián)結(jié)，線電壓比等于變比）（2）空載試驗(yàn)在低壓側(cè)（副邊），相電壓U0φ=400/√3≈230.94V，相電流I0φ=9.37A（Y聯(lián)結(jié)，線電流=相電流）勵(lì)磁阻抗Z0=U0φ/I0φ=230.94/9.37≈24.65Ω勵(lì)磁電阻Rm=p0/(3I0φ2)=3500/(3×9.372)=3500/(3×87.8)=3500/263.4≈13.29Ω勵(lì)磁電抗Xm=√(Z02-Rm2)=√(24.652-13.292)=√(607.6-176.6)=√431≈20.76Ω短路試驗(yàn)在高壓側(cè)（原邊），相電壓Ukφ=450/√3≈259.81V，相電流Ikφ=28.87A（Y聯(lián)結(jié)）短路阻抗Zk=Ukφ/Ikφ=259.81/28.87≈8.99Ω短路電阻Rk=pk/(3Ikφ2)=7500/(3×28.872)=7500/(3×833.5)=7500/2500.5≈3Ω短路電抗Xk=√(Zk2-Rk2)=√(8.992-32)=√(80.8-9)=√71.8≈8.47Ω（3）額定銅損pkN=pk=7.5kW（短路試驗(yàn)在額定電流下），鐵損p0=3.5kW負(fù)載系數(shù)β=0.8，負(fù)載銅損pCu=β2pkN=0.64×7.5=4.8kW輸出功率P2=βSNcosφ=0.8×500×0.8=320kW效率η=P2/(P2+p0+pCu)=320/(320+3.5+4.8)=320/328.3≈97.5%3.（1）極對(duì)數(shù)p=2，同步轉(zhuǎn)速n?=60f/p=60×50/2=1500r/min額定轉(zhuǎn)差率sN=(n?-nN)/n?=(1500-1470)/1500=30/1500=0.02（2）額定輸入功率P1≈√3UNINcosφ（題目未給cosφ，假設(shè)η=PN/P1，η≈0.9，則P1=30/0.9≈33.33kW）但更準(zhǔn)確的方法：電磁功率Pem=PN+pCu2+p