山东理工大学电机学问答题 题库

变压器

三、问答题

1、三相变压器原、副边联接图如图所示。试画出相量图，并判断联接组别。

答：（a）Y，

y2

ab

（b）D，y11

E ?E ?2、变压器励磁阻抗与铁心的饱和程度有关，为什么我们却把它当作常数，每一台变压器都给定一个确定值？

答：由m fW E U φ1144.4=≈

，当电源电压一定时，铁心中主磁通为常数，则反映主磁通大小的励磁

阻抗也为常数，所以当某台变压器绕组匝数一定、频率一定时，励磁阻抗为定值。

3、变压器原、副边绕组之间没有电路的直接联系，为什么负载运行时，副方电流增加或减少的同时，原方电流也跟着增加或减少？

答：副方电流变化时，力图产生磁势变化影响主磁通，由于电源电压不变，则主磁通近似不变，为此原方电流必须变化，以产生磁势抵消副方磁势的影响，维持主磁通不变，即满足磁势平衡。所以原方电流随着副方电流的变化而变化。

4、自耦变压器的计算容量为什么小于变压器的额定容量？原、副边的功率是如何传递的？

答：因为自耦变压器原副绕组既有磁联系，又有电联系，公共绕组的电流是原、副方电流之差，则绕组计算容量是额定容量的)1

1(A

K ?

倍。5、三相变压器连接如图（a）、

（b）所示，画出相量图并确定联接组别。

(a )

(b )

答：（a）D，d0

（b）D，y3

6、为什么变压器的空载损耗可以近似看成铁耗，短路损耗可以近似看成铜耗？

答：空载时，因空载电流很小，则铜耗可忽略；但电压为额定值，则磁通为额定，故铁耗较大。所以空载损耗近似看成铁耗。

短路时，因短路电压很低，则磁通很低，铁耗较小；但短路电流为额定值，故铜耗较大。所以短路损耗近似看成铜耗。

7、试分析变压器原绕组匝数比设计值少时，铁心的饱和程度、励磁电流的大小、铁耗、变比的变化。若副绕组匝数比设计值少时，上述各量将如何变化？

答：若原绕组匝数减少时，因电压不变，故铁心磁通增大，其饱和程度增大，但励磁电流将增加。由因铁心磁密增大，故铁耗增大；另外，变比将减小。

若副绕组匝数减少时，铁心饱和程度不变，励磁电流不变，铁耗不变，变比增加。

8、一台变压器在额定短路电流的情况下，高压侧和低压侧所测量的短路参数相同吗？若用标么值来表示高低压侧的短路参数相同吗？答：不相同。相同。

9、变压器并联运行的条件有哪些？哪个条件需严格遵守而不得有误？答：（1）变比相等。

（2）联接组别相同。

（3）短路阻抗标么值相等。

其中，联接组别相同必须严格遵守。

直流电机

三、问答题

1、一台并励直流电动机在正转时为某一转速，如将它停车，仅改变励磁电流的方向后重新起动运行，发现此时转速与原来不一样，为什么？

答：当电刷不在几何中性线上时，电枢磁场分为直轴和交轴两个分量。当电枢反向时，直轴电枢磁场的方向将改变（如由去磁变为增磁），这样使磁通发生变化，在拖动恒转矩负载时，转速也将发生变化（变磁调速）。

2、并励直流电动机在运行时，若励磁回路断线，试分析在空载和额定负载时会发生什么现象？答：励磁断线后，相当于极度弱磁（只有剩磁通）。由a T M I C T φ=，堵转电流常数==a

N

K R U I ，堵转转矩K T K I C T φ=。

当磁通减小时，堵转转矩减小，同时理想空载转速上升。

如图可见，空载时，可能“飞车”；额定负载时，可能停车。3、换向极的作用是什么？装在哪里？其绕组如何励磁？极性如何安排？

答：换向极的作用是改善换向，减小火花。

换向极装在两主磁极之间（即几何中性线上），其绕组与电枢绕组串联，其极性与交轴电枢磁场极性相反。

4、在直流电机中，E>U 还是E

答：不正确。因为在直流电机中电势与磁通和转速成正比，由电压方程式，对直流发电机U E >；

对直流电动机U E <。而在同步电机中，0E 只与励磁电流有关，调节f I 既可使U E >0，又可使

U E <0

。

M

5、如果并励直流发电机不能自励，无法建立电压，若采用了下列措施后就能自励了，为什么？（1）改变原动机的转向；（2）提高原动机的转速。答：（1）当励磁磁场与剩磁方向相反时，将无法建立电压。若改变原动机转向，则励磁磁场将反向，使其与剩磁方向相同，则建立电压。

（2）当励磁回路总电阻大于临界电阻时，将无法建立电压。若提高原动机转速，可使临界电阻提高，即空载特性斜率增加，则满足电压建立条件。

6、一台并励直流发电机，额定运行时情况正常，当转速降为N n 2

1

时，电枢电压为零，试分析原因。

答：在额定运行时，发电机满足自励条件。当转速降低时，空载特性曲线对应的临界电阻降低了，即发电机不能满足励磁回路总电阻要小于临界电阻的自励条件，故电枢电压为零。

7、在直流电机中主磁通既交链电枢绕组又交链励磁绕组，为什么只在电枢绕组中有感应电势，在励磁绕组中不感应电势？

答：励磁绕组与磁通无相对运动，且主磁通也不变化。

8、一台直流电动机在额定情况下调速，若负载转矩不变，试问下列情况下额定转速和电枢电流将如何变化？（1）励磁电流减少10%，端电压和电枢电阻不变；（2）电枢电压下降10%，励磁电流和电枢电阻不变。答：（1）弱磁调速，转速升高，电流增大。（2）降压调速，转速降低，电流不变。

异步电动机三、问答题

1、有一台三相绕线式异步电动机，今将它的定子绕组短路，转子通入频率为50Hz 的三相对称交流电流，产生的合成基波旋转磁势相对于转子以同步转速n 1沿顺时针方向旋转，问此时转子的转向如何？为什么？

答：转子将逆时针方向旋转。

转子旋转磁场切割定子绕组，在定子绕组中感应电势和电流，并产生电磁转矩，力图拖动定子也沿顺时针方向旋转。因定子固定不动，所以作用与反作用力，电磁转矩将使转子逆时针方向旋转。2、一台三相异步电动机接于工频电网工作时，每相感应电势为350V，定子绕组每相串联匝数312匝，绕组系数等于0.96，问每极磁通是多少？答：wb

K W f E W 3111111026.596

.03125044.4350

44.4?×=×××==

φ3、三相异步电动机的电磁转矩与电源电压大小有什么关系？若电源电压降低，在额定负载转矩下，电机的转速、定子电流、转子电流和主磁通将如何变化？答：电磁转矩与电压平方成正比。

↓

↑↑

↑↓↓→↓→→→→n s I I U 1

21φ可见，电压降低，使转速下降，定、转子电流上升，主磁通下降。

4、试比较单相交流绕组和对称三相交流绕组产生的基波磁势各有什么特点（幅值大小、幅值位置、极对数、任意瞬间的分布情况等）。答：单相交流绕组产生的基波磁势：

幅值大小：t I p

K W F W ωcos 9

.01

11=

幅值位置：固定不动极对数：p

分布波形：正弦波

三相交流绕组产生的基波磁势：

幅值大小：I p

K W F W 1

1135

.1=幅值位置：随时间移动极对数：p

分布波形：正弦波

5、已知三相异步电动机的电磁转矩与转子电流成正比，为什么电动机在额定电压下起动时，起动电流很大而起动转矩却并不大？

答：由22cos ?φI C T T =，虽然起动时，2I 很大，但因起动时转差s 较大，则转子电抗s x 2较大，故起动转子功率因数很低，所以起动转矩并不大。

同步电

机

三、问答题

1、画出凸极式同步发电机过励时的相量图。答：如右图。

2、当同步发电机与无穷大电网并联运行以及单独运行时，输出的有功功率和功率因数由什么条件决定？分析发电机与无穷大电网并联时，在过激和欠激情况下无功功率的性质。答：功率因数由励磁电流大小决定（并网）；单独运行由负载决定。并网电压不变，过励时发出感性无功功率，欠励时发出容性无功功率。单独运行时，电压随负载而变。

并网时，过励情况下发出感性无功功率；欠励情况下，发出容性无功功率。3、当运行中的同步发电机突然失去励磁时，哪种形式的同步发电机的电磁功率为零？哪种不为零？若不为零，则电磁功率的表达式如何？

答：若失去励磁时，隐极式同步发电机电磁功率为零，凸极式同步发电机电磁功率不为零。

δ

2sin )11(22d

q M x x mU P ?=四、问答1.

电枢反应的性质由什么决定？交轴电枢反应对每极磁通量有什么影响？直轴电枢反应

的性质由什么决定？

答:电枢反应的性质由电刷位置决定，电刷在几何中性线上时电枢反应是交轴性质的，它主要改变气隙磁场的分布形状，磁路不饱和时每极磁通量不变，磁路饱和时则还一定的去磁作用，使每极磁通量减小。

电刷偏离几何中性线时将产生两种电枢反应：交轴电枢反应和直轴电枢反应。当电刷在发电机中顺着电枢旋转方向偏离、在电动机中逆转向偏离时，直轴电枢反应是去磁的，反之则是助磁的。

2.他励直流发电机由空载到额定负载，端电压为什么会下降？并励发电机与他励发电机

相比，哪个电压变化率大？

答:他励直流发电机由空载到额定负载，电枢电流a I 由0增加到额定值aN I 电枢回路电阻压降a a R I 增加，且电枢反应的去磁作用使主磁通Φ下降，从而使感应电动势E 下降。由公式a a R I E U ?=可知，端电压U 随a I 的增加而下降。

对于并励发电机，除上面两个原因外，端电压下降，引起励磁电流f I 下降，使得Φ下降和E 下降，所以并励发电机的电压变化率比他励发电机电压变化率要大些。3.

一台并励发电机，在额定转速下，将磁场调节电阻放在某位置时，电机能自励。后来

原动机转速降低了磁场调节电阻不变，电机不能自励，为什么？

答:对应于不同的转速有不同的空载曲线，因而临界电阻也不同。电机转速降低，临界电阻减小，当临界电阻小于励磁回路电阻时，电机便不能自励。

4.一台Hz 50的单相变压器，如接在直流电源上，其电压大小和铭牌电压一样，试问此时会出现什么现象？副边开路或短路对原边电流的大小有无影响？

答：因是直流电，变压器无自感和感应电势，所以加压后压降全由电阻产生，因而电流很大，为11

N U r 。

如副边开路或短路，对原边电流均无影响，因为φ不变。5.变压器原、副方额定电压的含义是什么？

答：变压器一次额定电压U 1N 是指规定加到一次侧的电压，二次额定电压U 2N 是指变压器一次侧加额定电压，二次侧空载时的端电压。

6.采用绕组分布短距改善电动势波形时，每根导体中的感应电动势是否也相应得到改善?

答：采用绕组分布短距改善电动势波形，是通过使线圈间或线圈边间的电动势相位差发生变化而实现的，每根导体中的感应电动势波形并没有改善。

7.普通笼型感应电动机在额定电压下起动时，为什么起动电流很大，而起动转矩并不大？

答:起动时0=n ，1=s ，旋转磁场以同步速度切割转子，在短路的转子绕组中感应很大的电动势和电流，引起与它平衡的定子电流的负载分量急剧增加，以致定子电流很大；起动时1=s ，s R 2′很小，电动机的等效阻抗很小，所以起动电流很大。由于22cos ?I C T m T em Φ=，当1=s 、12f f =时，使转子功率因数角2

22arctan

R X σ

?=接近?90，2cos ?很小，22cos ?I 并不大；另外，因起动电流很大，定子绕组漏抗压降大，使感应电动势1E 减小，与之成正比的m Φ也减小。起动时，m Φ减小，2

2cos ?I

并不大，使得起动转矩并不大。

8.一台笼型感应电动机，原来转子是插铜条的，后因损坏改为铸铝的。如输出同样转矩，电动机的η、、、、、n s T T I m st st max 有什么变化？

答:转子由铜条改为铝条后，相当于转子回路电阻增大，使得电动机起动电流减小、起动转矩增大，最大转矩不变，临界转差率m s 增大。在负载转矩不变的情况下，s 增大，转速下降，效率降低。

9.什么是同步电机的功角特性？θ角有什么意义？

答：当电网电压U 和频率f 恒定，参数d X 和q X 为常数、励磁电动势0E 不变时，同步电机的电磁功率只决定于0E ?与U ?的夹角θ，θ称为功率角，)(θf P em

=为同步电机的功角特性。由于电机的漏阻抗远小于同步电抗，从空间上看，功率角θ可近似认为时主磁极轴线与气隙合成磁场轴线之间的夹角；从时间上，功率角θ励磁电动势0

E ?与电压U ?之间的夹角。10.同步电机的气隙磁场，在空载时是如何激励的？在负载时是如何激励的？

答：空载时，定子绕组中没有电流，气隙磁场是由转子绕组中的直流电流激励的。负载后，定子三相电流产生旋转磁动势，其基波以同步速度旋转，与转子相对静止。气隙磁场是由转子绕组中直流电流和定子绕组中三相交流电流共同激励产生的。