2025年電力及電機(jī)拖動(dòng)習(xí)題庫(kù)及答案一、直流電機(jī)部分1.選擇題：他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流由（）提供。A.電樞回路B.獨(dú)立直流電源C.定子繞組D.轉(zhuǎn)子繞組答案：B2.填空題：直流電機(jī)電樞反應(yīng)的結(jié)果是使氣隙磁場(chǎng)（），并可能引起（）。答案：畸變；換向惡化3.簡(jiǎn)答題：簡(jiǎn)述他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的三種調(diào)速方法及其特點(diǎn)。答案：（1）電樞串電阻調(diào)速：通過(guò)在電樞回路串入電阻降低轉(zhuǎn)速，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，調(diào)速范圍小，效率低；（2）減弱勵(lì)磁磁通調(diào)速：通過(guò)減小勵(lì)磁電流減弱磁通，使轉(zhuǎn)速升高，屬于恒功率調(diào)速，調(diào)速范圍有限（一般不超過(guò)2:1）；（3）改變電樞電壓調(diào)速：通過(guò)調(diào)節(jié)電樞電壓（需專用電源）實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍大、平滑性好、效率高，是理想的調(diào)速方法。4.計(jì)算題：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，電樞電阻Ra=0.3Ω。求：（1）額定運(yùn)行時(shí)的電樞電動(dòng)勢(shì)EN；（2）額定電磁轉(zhuǎn)矩TN；（3）若電樞電壓降至180V（磁通不變），負(fù)載轉(zhuǎn)矩為0.8TN時(shí)的轉(zhuǎn)速n。解答：（1）電樞電動(dòng)勢(shì)EN=UN-IaRa（額定運(yùn)行時(shí)Ia=IN）EN=220-53.4×0.3=220-16.02=203.98V（2）電磁轉(zhuǎn)矩TN=9.55×(PN/nN)=9.55×(10×103/1500)=63.67N·m（3）磁通不變時(shí)，CeΦ=EN/nN=203.98/1500≈0.136負(fù)載轉(zhuǎn)矩0.8TN時(shí)，電樞電流Ia'=0.8IN=0.8×53.4=42.72A電樞電動(dòng)勢(shì)E'=U'-Ia'Ra=180-42.72×0.3=180-12.816=167.184V轉(zhuǎn)速n=E'/(CeΦ)=167.184/0.136≈1230r/min二、變壓器部分1.選擇題：變壓器的主要功能是（）。A.變壓、變流、變阻抗B.產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)C.轉(zhuǎn)換直流電能D.提高功率因數(shù)答案：A2.填空題：變壓器空載運(yùn)行時(shí)，一次側(cè)電流主要用于建立（），稱為（）電流。答案：主磁通；勵(lì)磁3.簡(jiǎn)答題：變壓器的空載試驗(yàn)和短路試驗(yàn)分別在高壓側(cè)還是低壓側(cè)進(jìn)行？目的是什么？答案：空載試驗(yàn)通常在低壓側(cè)進(jìn)行（高壓側(cè)開(kāi)路），測(cè)量空載電流和空載損耗，用于計(jì)算勵(lì)磁參數(shù)（勵(lì)磁電抗、勵(lì)磁電阻）；短路試驗(yàn)通常在高壓側(cè)進(jìn)行（低壓側(cè)短路），測(cè)量短路電壓和短路損耗，用于計(jì)算短路參數(shù)（短路電抗、短路電阻）。4.計(jì)算題：一臺(tái)單相變壓器，SN=50kVA，U1N/U2N=10kV/0.4kV，R1=4Ω，X1=15Ω，R2=0.004Ω，X2=0.015Ω（已歸算到一次側(cè)）。求：（1）變比k；（2）一次側(cè)、二次側(cè)額定電流I1N、I2N；（3）短路阻抗Zk及額定負(fù)載（cosφ2=0.8滯后）時(shí)的電壓調(diào)整率ΔU%。解答：（1）變比k=U1N/U2N=10000/400=25（2）I1N=SN/U1N=50×103/10000=5AI2N=SN/U2N=50×103/400=125A（3）短路阻抗Zk=√[(R1+R2')2+(X1+X2')2]（題目中R2、X2已歸算到一次側(cè)，故Rk=R1+R2=4+0.004=4.004Ω，Xk=15+0.015=15.015Ω）Zk=√(4.0042+15.0152)≈√(16.03+225.45)=√241.48≈15.54Ω電壓調(diào)整率ΔU%=[(RkI1Ncosφ2+XkI1Nsinφ2)/U1N]×100%sinφ2=√(1-0.82)=0.6ΔU%=[(4.004×5×0.8+15.015×5×0.6)/10000]×100%=[(16.016+45.045)/10000]×100%=(61.061/10000)×100%≈0.61%三、三相異步電動(dòng)機(jī)部分1.選擇題：三相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n1與（）無(wú)關(guān)。A.電源頻率fB.極對(duì)數(shù)pC.轉(zhuǎn)差率sD.定子繞組結(jié)構(gòu)答案：C2.填空題：異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率s=(n1-n)/n1，當(dāng)電機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，s的范圍是（）；當(dāng)處于發(fā)電狀態(tài)時(shí)，s的范圍是（）。答案：0<s<1；s<03.簡(jiǎn)答題：籠型異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)電流很大，但啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩并不大，原因是什么？答案：直接啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n=0，轉(zhuǎn)差率s=1，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流很大，定子電流也很大（約為額定電流的5-7倍）；但此時(shí)轉(zhuǎn)子功率因數(shù)cosφ2很低（轉(zhuǎn)子頻率f2=sf1=f1，轉(zhuǎn)子電抗X2=2πf2L2很大），導(dǎo)致電磁轉(zhuǎn)矩T=KTΦmI2cosφ2并不大，甚至可能小于額定轉(zhuǎn)矩。4.計(jì)算題：一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，PN=30kW，UN=380V，IN=57.5A，nN=1470r/min，p=2，f1=20Hz（注：實(shí)際應(yīng)為50Hz，此處假設(shè)為20Hz便于計(jì)算），定子繞組Y聯(lián)結(jié)，Ra=0.2Ω，X1σ=0.5Ω，R2'=0.15Ω，X2σ'=0.6Ω，忽略勵(lì)磁電流。求：（1）同步轉(zhuǎn)速n1；（2）額定轉(zhuǎn)差率sN；（3）額定電磁轉(zhuǎn)矩TN；（4）最大電磁轉(zhuǎn)矩Tm及對(duì)應(yīng)的臨界轉(zhuǎn)差率sm。解答：（1）同步轉(zhuǎn)速n1=60f1/p=60×20/2=600r/min（注：實(shí)際50Hz時(shí)n1=1500r/min，此處按題目假設(shè)）（2）額定轉(zhuǎn)差率sN=(n1-nN)/n1=(600-1470)/600？（明顯矛盾，應(yīng)為題目f1錯(cuò)誤，假設(shè)f1=50Hz，則n1=1500r/min，sN=(1500-1470)/1500=0.02）修正后（f1=50Hz）：（1）n1=1500r/min（2）sN=(1500-1470)/1500=0.02（3）額定電磁轉(zhuǎn)矩TN=9.55×PN/nN=9.55×30×103/1470≈194.8N·m（4）最大電磁轉(zhuǎn)矩Tm=(1.5-2.2)TN（經(jīng)驗(yàn)值），或用公式計(jì)算：Tm=(3U12)/(2ω1[R1+√(R12+(X1σ+X2σ')2)])（忽略R1時(shí)）U1=UN/√3=380/√3≈220Vω1=2πn1/60=2π×1500/60=50πrad/sTm=(3×2202)/(2×50π×[√(0.22+(0.5+0.6)2)])（精確計(jì)算需考慮R1）更簡(jiǎn)單公式：Tm=(k×U12)/(2[R1+√(R12+(X1σ+X2σ')2)])，通常取k=1，但實(shí)際工程中常用Tm=(λm×TN)，λm為過(guò)載倍數(shù)（一般1.8-2.5），假設(shè)λm=2，則Tm=2×194.8≈389.6N·m臨界轉(zhuǎn)差率sm=R2'/√(R12+(X1σ+X2σ')2)=0.15/√(0.22+1.12)=0.15/√(0.04+1.21)=0.15/√1.25≈0.15/1.118≈0.134四、同步電機(jī)部分1.選擇題：同步發(fā)電機(jī)的功角δ是（）之間的夾角。A.定子電壓與定子電流B.轉(zhuǎn)子磁極軸線與氣隙合成磁場(chǎng)軸線C.勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)與端電壓D.電樞磁動(dòng)勢(shì)與勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)答案：C2.填空題：同步電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速（）同步轉(zhuǎn)速；若僅勵(lì)磁電流過(guò)勵(lì)，可向電網(wǎng)輸出（）無(wú)功。答案：等于；感性3.簡(jiǎn)答題：為什么同步電機(jī)的效率通常比異步電機(jī)高？答案：同步電機(jī)轉(zhuǎn)子無(wú)感應(yīng)電流（直流勵(lì)磁或永磁），無(wú)轉(zhuǎn)子銅損耗；而異步電機(jī)轉(zhuǎn)子存在轉(zhuǎn)差率，轉(zhuǎn)子繞組有感應(yīng)電流，產(chǎn)生轉(zhuǎn)子銅損耗（約占總損耗的20%-30%），因此同步電機(jī)效率更高。4.計(jì)算題：一臺(tái)隱極同步發(fā)電機(jī)，UN=6.3kV（Y聯(lián)結(jié)），IN=572A，cosφN=0.8（滯后），Xs=6Ω（同步電抗），忽略電樞電阻。求：（1）額定勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)EqN；（2）額定功角δN；（3）最大電磁功率Pmax。解答：（1）相電壓U=UN/√3=6300/√3≈3637V額定電流I=IN=572A（Y聯(lián)結(jié)線電流=相電流）功率因數(shù)角φ=arccos0.8=36.87°（滯后），故I的相量為I∠-36.87°勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)Eq=U+jIXs（隱極機(jī)）IXs=572×6=3432VjIXs的相量為3432∠90°U的相量為3637∠0°Eq的實(shí)部=3637+3432×sin(-36.87°)=3637-3432×0.6=3637-2059.2=1577.8V（錯(cuò)誤，應(yīng)為U+jIXs的矢量和：正確計(jì)算：Eq=U+jIXs=3637∠0°+j572×6∠-36.87°=3637+3432∠(90°-36.87°)=3637+3432∠53.13°=3637+3432×(cos53.13°+jsin53.13°)=3637+3432×0.6+j3432×0.8=3637+2059.2+j2745.6=5696.2+j2745.6Eq的幅值=√(5696.22+2745.62)≈√(32456000+7538000)=√39994000≈6324V（2）功角δ=arctan(2745.6/5696.2)≈25.8°（3）最大電磁功率Pmax=3×U×Eq/(Xs)=3×3637×6324/6≈3×3637×1054≈11,530,000W≈11.53MW五、電力拖動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)1.選擇題：電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件是（）。A.電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性與負(fù)載特性有交點(diǎn)，且交點(diǎn)處電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性斜率小于負(fù)載特性斜率B.電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩C.轉(zhuǎn)速恒定D.電動(dòng)機(jī)電流等于額定電流答案：A2.填空題：電力拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程為（），其中GD2稱為（）。答案：Td-TL=(GD2/375)(dn/dt)；飛輪矩3.簡(jiǎn)答題：簡(jiǎn)述恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的特點(diǎn)，并舉例說(shuō)明。答案：恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的轉(zhuǎn)矩大小與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)（TL=常數(shù)），分為反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載（方向與運(yùn)動(dòng)方向相反，如機(jī)床切削）和位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載（方向恒定，如提升機(jī)重物）。4.計(jì)算題：某電力拖動(dòng)系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速nN=1500r/min，飛輪矩GD2=20N·m2，負(fù)載轉(zhuǎn)矩T