常熟理工学院《电机与拖动》模拟试题及答案

常熟理工学院

《电机与拖动》模拟试卷（A卷）

一、填空题（每空1分，共15分）

1、直流发电机电磁转矩的方向和电枢旋转方向______，直流电动机电磁转矩的方向和电枢旋转方向_______。

2、直流电动机的励磁方式有____________、__________、__________、____________四种。

3、变压器主要由_________________和__________________两部分组成。

4、三相交流电机电枢绕组产生基波旋转磁势的条件是_____________________，其转速与通

入电流频率及电机极对数的关系是________，若改变电流的相序，其转向____________。

5、三相异步电动机在额定负载运行时，其转差率s一般____________在范围内。

6、异步电机中存在着二个转速：一个是转速，另一个是转速。

7、变压器空载运行时功率因数很低，这是由于

__________________________________________________________。

二、判断题（每题2分，共10分）

1、三相绕线转子异步电动机提升位能性恒转矩负载，当转子回路串入适当的电阻时，重物

将停在空中。（）

2、不管异步电动机转子是旋转还是静止，定子旋转磁动势和转子磁动势之间都是相对静止。

（）

3、变压器在一次侧外加额定电压不变的情况下，二次侧电流也大，导致一次侧电流也大，

因此变压器的主磁通也大。（）

4、直流电动机的人为特性都比固有特性软。（）

5、三相异步电动机的变极调速只能用在笼型转子电动机上。（）

三、简答题（每题6分，共30分）

1、什么因素决定直流电动机电磁转矩的大小？电磁转矩的性质和电动机运行方式有何关

系？

2、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？

3、变压器中主磁通与漏磁通的性质有什么不同？在等效电路中怎样反映它们的作用？

4、为什么通常把三相异步电动机机械特性的直线段认为稳定运行段，而把机械特性的曲线段认为不稳定运行段？曲线段是否有稳定运行点？。

5、异步电动机等效电路中的'

1s r s

-代表什么？能否用电感或电容代替，为什么？

四、计算题（每题15分，共45分）

1、一台并励直流电动机，90N P kW =，440N U =V ，245,5N fN I A I A ==，

750/min N n r =，0.08a R =Ω，

试求：

（1）电动机的额定输出转矩； （2）在额定电流时的电磁转矩； （3）当0a I =时电机的转速；

（4）在总制动转矩不变的情况下，当电枢中串入0.1Ω电阻而达稳定时的转速。

2、某三相铝线变压器，120750,/10000/400,,N N N S kV A U U V Y yn =?=联接。低压边做空载试验，测出20200400,60,3800U V I A p W ===。高压边做短路试验，测得

11440,43.3,10900s s s U V I A p W ===。

试求：折算到高压侧的变压器T 形等效电路参数并画出等效电路图（设''1212,R R X X ==）。

3、已知一台三相四极异步电动机的额定数据为10,380,11N N N P kW U V I A ===，定子绕组

为

Y

接法，额定运行时，

12557,314,276,77,200cu cu Fe mec p W p W p W p W p W ?=====。试求（1）额定转速；

（2）空载转矩；（3）电磁转矩；（4）电机轴上的输出转矩。

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《电机与拖动》模拟试卷（B 卷）

一、填空题（每空1分，共15分）

1、直流电机定子主磁极的作用是_____________。

2、直流电动机的电磁制动有___________、__________ 、__________三种。

3、串励直流电动机的特点是：负载变化时励磁电流及主磁通同时该变，故负载变化时________________________变化很大，电磁转距则近似正比于 变化。

4、变压器的 损耗可以近似看成铁耗， 损耗可以近似看成铜耗。

5、三相异步电动机根据转子结构不同可分为_______和_______两类。

6、一个三相对称交流绕组，2p =2，通入f = 50Hz 的对称交流电流，其合成磁动势为______磁动势，该磁动势的转速为_____r/min 。

7、一台6极三相异步电动机接于50Hz 的三相对称电源，其 s =0.05，则此时转子转速为______ r/min ，定子旋转磁动势转速为_____r/min 。 8、三相异步电动机等效电路中的附加电阻

'

21s R s

是模拟___________的等效电阻。 二、判断题（每题2分，共10分）

1、三相绕线转子电动机转子回路串入电阻可以增加起动转矩，串入电阻值越大，起动转矩也越大。（ ）

2、三相异步电动机转子不动时，经由空气气隙传递到转子侧的电磁功率全部转化为转子铜耗（ ）

3、使用电压互感器时其二次侧不允许短路，而使用电流互感器则不允许开路。（ ）

4、提升位能负载时的工作点在第一象限内，而下放位能负载时的工作点在第四象限内。（ ）

5、若把一台直流发电机电枢固定，而电刷与磁场同时旋转，则在电刷两端也能得到直流电压（ ）

三、简答题（每题6分，共30分）

1、 何为电枢反映？电枢反映对气隙磁场有什么影响？对电机运行有什么影响？ 1、答：直流电机励磁后，由励磁磁动势F 产生气隙磁场，电枢绕组内通有电流a I 产生的电枢

磁动势a F 对气隙磁场的影响称为电枢反应。电枢反应使气隙磁场波形畸变，并呈去磁性。电枢反应对直流发电机影响其端电压，对直流电动机影响其电磁转据和转速。

2、 并励直流电动机在运行是，励磁绕组断线会出现什么后果？

2、答：如励磁绕组断开，则主磁通下降到剩磁磁通值，而电枢电流将迅速增大，转速迅速上升，可能大大超过额定转速，造成“飞车”，使换向器、电枢绕组和转动部件损坏，甚至造成人身事故。电机空载时励磁绕组断开最容易发生这种危险情况。

3、 器励磁电抗的物理意义是什么？我们希望变压器的是大好还是小好？若变压器用空气

心而不用铁心，则是增大还是减少？如果一次绕组匝数增加，其余不变，如何变化？如果将铁心截面积增加，其余不变，如何变化？

4、 三相异步电动机的原理是什么？

5、 说明异步电动机的机械负载增加时，定子电流和输入功率会自动增加的物理过程。

四、计算题（每题15分，共45分）

1、一台并励直流电动机在额定电压N U =230V 和额定电流N I =85A 的情况下运行，电枢回路总电阻0.1a R =Ω，22c U ?=V ，励磁回路总电阻90f R =Ω，额定负载时的效率90%N η=，试求：

（1）额定输入功率； （2）额定输出功率； （3）总损耗； （4）电枢回路铜耗； （5）励磁回路铜耗； （6）电刷接触损耗； （7）附加损耗；

（8）机械损耗与铁耗之和。

2、三相变压器的额定值为125600,/35000/6300,11N N N S kV A U U V V Yd =?=联结。从负载实验得，112610,92.3,53s s s U V I A p kW ===。当11N U U =时22N I I =，测得二次绕组电压恰为额定值22N U U =。求此时负载的性质及功率因数角2?的大小（不考虑温度换算）。

3、某台绕线转子异步电动机的数据为：11N P kW =，715/min N n r =，2163N E V =，

247.2N I A =。启动最大转矩与额定转矩之比1/ 1.8N T T =，负载转矩98z

T N m =。求三级

启动时的每级启动电阻值。

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《电机与拖动》模拟试卷（C 卷）

一、填空题（每空1分，共15分）

1、直流电动机的静差度越小，表明电动机转速的相对稳定性越______，也表明机械特性越_______。

2、可用下列关系来判断直流电机的运行状态：当_______时为电动机状态，当______时为发电机状态。

3、直流电机的电磁转矩是由________和_________共同作用产生的。

4、变压器空载试验一般在 侧进行，而短路试验一般在 侧进行。

5、三相异步电动机自耦变压器降压起动，定子电压将降低到原来的 倍，而起动电流和起动转矩则降低到原来的 ___________倍。

6、额定频率为50Hz 的三相异步电动机的额定转速为725 r/min ，该电机的极数为______，同步转速为_____r/min ，额定转差率为_______，转子电流频率______ Hz 。

7、当电动机的转速超过________时，出现回馈制动。

二、判断题（每题2分，共10分）

1、 一台并励直流发电机，正转能自励，反转也能自励。（ ）

2、 一台并励直流电动机，若改变电源极性，则电机转向也改变。（ ）

3、 变压器的漏抗是个常数，而其励磁电抗却随磁路的饱和而减少。（ ）

4、 改变电流相序，可以改变三相旋转磁动势力的转向。（ ）

5、 三相异步电动机的变极调速只能用在笼型转子电动机上。（ ）

三、简答题（每题6分，共30分）

1、 直流电动机的电磁转距是驱动性质的转距，电磁转距增大时，转速似乎应该上升，但从

直流电动机的转距以及转速特性看，电磁转距增大时，转速反而下降，这是什么原因？

2、直流并励发电机自励的条件是什么？

3、为什么变压器空载损耗可以近似地看成铁耗，负载损耗可近似地看成铜耗？

4、三相异步电动机直接起动时，为什么起动电流很大，而起动转矩却不大？

异步电动机的转差功率消耗到哪里去了？若增加这部分损耗，异步电动机会出现什么现象？

四、计算题（每题15分，共45分）

1、某他励电动机的数据为：35N P kW =，440N U =V ，75N I A =，1000/min N n r =，

0.06a N R R =。若忽略空载损耗，试计算：

（1）电动机以转速600/min r 吊起负载，0.9z N T T =，求这时串接在电枢电路内的电阻值

R Ω；

（2）采用能耗制动使负载（0.9N T ）以600/min r 的转速下降求电枢电路内的串接电阻值； （3）在600/min r 时吊起负载，忽然将电枢反接，并使电流不超过N I ，求最后稳定下降的转速。

2、三相变压器的额定值为121800,/6300/3150,N N N S kV A U U V =?=11Yd 联结，空载损耗0 6.6p kW =，负载损耗21.2s p kW =。求： （1）当输出电流22,cos 0.8N I I ?==（滞后）时的效率； （2）效率最大时的负载系数m β。

2、 一台15.5,380,50N N P kW U V f Hz ===的三相四极异步电动机，在某种运行情况下，

自

定

子

方

面

输

入

的

功

率

为

6.32,

kW 1341cu P W

=，

2237.5,167.5,45,29cu Fe mec ad P W P W P W P W ====。试绘出该电机的功率流程图，

并计算在该运行情况下，电动机的效率、转差率、转速、空载转矩和电磁转矩。

课程名称： 电机及拖动模拟题 A 卷

一、填空题（每空1分共15分）

1． 相反，相同；

2． 他励，并励，串励，复励； 3． 原边，付边（或铁芯，线圈）；

4． 三相对称定子绕组中加入三相对称的交流电，1

060f n p

=

，相反； 5． 0.010.06

6． 旋转磁场转速，转子的转速；

7． 空载时建立主、漏磁场所需无功远大于供给铁耗和空载时所需的有功功率。

二、判断题（每题2分，共10分） 1．√2．√3．?4．?5．√

三、简答题（每题6分，共30分）

1

、

答：从电磁转据公式可知

,e m

T a e m

T C I T =Φ当电机励磁不变时，电磁转据与电枢电流成正比。若电机作发电机运行，电磁转据em T 是制动性质的阻转矩；若电机作电动机运行，电磁转矩em T 是驱动性质的拖动转矩。

2、答：不能直接起动，因为直接加额定电压起动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，而且与电流成正比的转据将损坏拖动系统的传动机构。

3、答：主磁通路径是铁心，与产生它的磁化电流之间为非线性关系，且同时交链变压器一、二次绕组，是传递能量的介质，在等效电路中用励磁电抗m x 表征它对磁路的效应。楼磁通数量很小，路径基本上是空气或非磁性介质，与产生它的电流之间为线性关系，且只交链变压器一侧绕组，不参与能量传递，在等效电路中用x σ表征它对漏磁路的效应。

4、答：这是因为大多数负载类型是恒转矩负载，且恒转矩负载特性与电动机机械线段的交点为稳定工作点，而与曲线段的交点为不稳定工作点。当风机类型负载特性与电动机机械特性曲线段相交且在交点以上电磁转矩小于负载转矩时，该交点就是稳定工作点，所以曲线段上也有稳定运行点。

5、答：等效电路中的

'1s r s

-是个虚拟的附加电阻，它的损耗'

22'21r s s I -代表电动机产生的机械功率，故不能用电感或电容代替。

四、计算题（每题15分，共45分）

1．答：1）电动机的额定输出转矩 (2455)240a N fN I I I A =-=-= 222,609.55

N N N N n n

P T π=ΩΩ== 3

2290109.559.55.1146.750

N N

N P T N m N m n ?===

2）在额定电流时的电磁转矩

()4402400.08420.8a N a a E U I R V V =-=-?= 420.8240

101em a a P E I W KW ==?= 3101109.551286.07.750

em em P T N m ?===Ω 3）当0a I ≈时电机的转速420.8

0.5611/750

a e N E C V r n Φ=

== 0440

/min 784.20.5611

N e U n r C =

=≈Φ 4）在总制动转矩不变的情况下，当电枢中串入0.1Ω电阻而达稳定时的转速为：

()()

4402400.080.1/min 707.2/min 0.5611

N a a e U I R R n r r C Ω-+-?+=

=≈Φ

2、解：（1）由空载试验数据求励磁参数

00 3.85m U Z I =

==Ω 022

0/33800/30.3560

m P R I =

==Ω

3.83m X =

==Ω

折算到高压侧有：

25k =

=

=

'2225 3.852406.25m m Z k Z ==?=Ω

'22250.35218.75m m R k R ==?=Ω

'2225 3.832393.75m m X k X ==?=Ω

（2）由短路试验数据求短路参数：

5.87s s s U Z I =

==Ω 22

/310900/3 1.9443.3

s s s P R I =

==Ω

5.54s X ===Ω

'12/2 1.94/20.97s R R R ====Ω '12/2 5.54/2 2.77s X X X ====Ω

3、解：（1）额定转速为：

由kW p p p P P Cu m ec N em 10591)3147720010000(2=+++=+++=? 则03.010591

314

2===

em Cu P p s min /14551500)03.01()1(0r n s n =?-=-= （2）空载转矩为：

W p p p m ec 277)20077(0=+=+=? m N p T ?=?=Ω=

82.160

/14552277

00π （3）电磁转矩为： m N P T em em ?=?=Ω=

5.6760

/1500210591

0π （4）电动机轴上的输出转矩为：

m N P T N ?=?=Ω=

7.6560

/14552100002π

课程名称： 电机及拖动模拟题 B 卷

一、填空题（每空2分共20分）

1． 产生磁场；

2． 能耗制动，反接制动，回馈制动； 3． 转速，电流的平方； 4． 空载损耗，负载损耗 5． 笼式，绕线式； 6． 旋转，3000； 7． 950，1000； 8． 总的机械功；

二、判断题（每题2分，共10分）

1．?2．√3．√4．√5．√

三、简答题（每题6分，共30分） 1、答：直流电机励磁后，由励磁磁动势F 产生气隙磁场，电枢绕组内通有电流a I 产生的电枢

磁动势a F 对气隙磁场的影响称为电枢反应。电枢反应使气隙磁场波形畸变，并呈去磁性。电枢反应对直流发电机影响其端电压，对直流电动机影响其电磁转据和转速。

2、答：如励磁绕组断开，则主磁通下降到剩磁磁通值，而电枢电流将迅速增大，转速迅速上升，可能大大超过额定转速，造成“飞车”，使换向器、电枢绕组和转动部件损坏，甚至造成人身事故。电机空载时励磁绕组断开最容易发生这种危险情况。

3、答：（1）励磁电抗m x 是主磁通m Φ引起的感抗，代表了变压器铁芯的导磁性能，反映了主磁通对电路的电磁效应。当磁通一定时，m x 越大，所需的励磁电流越小，所以希望变压器的m x 大些好。若用空气芯而不用铁芯，则因空气的导磁效率较低，而使m x 降低。 （2）若原绕组匝数增加5%时，即1'105.1N N =由m fN U Φ≈1144.4，m m Φ=

Φ05

.11

'，下降5%左右，不考虑饱和时，磁势也下降5%左右，即10'1'005

.11

N I N I =

4、答：当定子三相对称绕组中通入三相对称电流时，就会在定子和转子之间的气隙中产生旋转磁动势，旋转磁场的速度为，转子绕组与旋转磁场有相对运动，转子绕组会切割磁力线，在转子绕组中产生感生电动势，由于转子是一闭合回路，就有感生电流的存在，感生电流在磁场的作用下，会产生力的作用，使电动机转动。

5、答：从能量守恒定律知，有功的机械负载增加时，电源输入异步电动机的电功率也随之

常熟理工学院试题参考答案及评分标准

增加。由于机械负载增加，使转子转速有所降低，旋转磁场切割转子绕组的相对速度就增加了，从而使转子绕组中的感应电动势变大，转子电流也随之增大；由磁动势平衡关系知，定子电流会随之增加。这个过程直到电磁转矩与负载转矩重新平衡为止。

四、计算题（每题15分，共45分）

1．答：1）额定输入功率 12308519.55N N N P U I KW

==?= 2）额定输出功率

22308590%17.595N N N N P U I KW η==??= 3）总损耗

1219.5517.595 1.955N

N

P P

P

KW =-=-=∑

4）电枢回路铜损耗

230 2.5690

N f f U I A R ===

(85 2.56)82.44a f I I I A =-=-= 2282.440.1679.6cua a a P I R W ==?=

5）励磁回路铜耗

22

2.5690589.824cuf f f P I R W ==?=

6）电刷接触损耗

2282.44164.88c c a P U I W =?=?= 7）附加损耗

21%0.0117595175.95N P P W ?==?= 8）机械损耗与铁耗之和

mec Fe cua cuf c P P P P P P P ?+=----∑(1955679.6589.824164.88175.95)344.75W

W

=----=

2、解：由负载试验的短路参数为：

16.3s Z =

==Ω 22

153000 2.073392.3

s s s p r I =

==Ω?

16.17s x ===Ω

当22N I I =时，22N U U =，即0u ?=

1212cos sin 0N s N s I r I x ??+=

2 2.070.12816.17

s s r tg x ?=-

=-=- 27.3?=-?

可见负载性质为容性。

3、解： 0467.0750

715

750=-=

N s

Ω=??=

=

093.02

.4731630467.03222N

N N I E s r

Ω=?==283.28

.10467.01

)/(131m

N N T T s β

m N n P T N N N ??==147715

11

95509550

m N T T N ?=?==6.2641478.18.11 M N T T T Z ?==

=

989.115283

.26

.2641

2 β

故符合要求。

三级启动的每级启动电阻

Ω=-?=-=Ω1193.0)1283.2(093.0)1(21βr R Ω=?==ΩΩ2724

.01193.0283.212R R β 62192724

一、填空题（每空1分共15分）

1． 高 硬； 2． ,;U E E U >>

3． 每极气隙磁通Φ，电枢电流a I ； 4．低压，高压

课程名称： 电机及拖动模拟题C 卷

5．

1

u

k ，21()u k ；

6．8，750，0.0333；1.665；7．理想空载转速；

二、判断题（每题2分，共10分）

1．?2．?3．√4．√5．√

三、简答题（每题6分，共30分）

1． 答：从a M I C T Φ=和a N a N I C R C U

n Φ

-Φ=

中可以看到当电磁转矩M 增大时，

电流a I 将增大，由于电枢电阻压降的增大，使转速降n ?也增大，所以转速n 反而下降。 2．答：直流并励发电机自励的条件是：

1）电机必须有剩磁，如果电机已经失磁，可用其他直流电源激励一次，以获得剩磁。

2）励磁绕组并联到电枢的极性必须正确，否则绕组接通后，电枢中的电动势不但

不会增大，反而会下降，如出现这种情况，可将励磁绕组与电枢出线端的连接对调，或者将电枢反转。

3）励磁回路中的电阻要小于临界值。

3．答：变压器等效电路中参数是由空载试验、负载试验得到的。变压器在额定电压空载时输入的功率全部消耗于铁耗和铜耗。此时因空载电流很小，其在一次绕组中的铜耗很小，可忽略不计，而电压为额定时的主磁通很大，故可认为空载损耗就是铁耗。负载试验二次侧短路时电流为额定电流，一次电压很低，磁通也很小，在不计铁耗时可近似认为此时的输入功率全部都是铜耗。

4． 答：从三相异步电动机的等效电路来看，起动瞬间1,0==s n ，附加电阻

01'

2=-R s

s ，相当于短路状态。起动电流为K st Z U X X R R U I /)()(/12

'212

'211=+++=，由于定转子绕组的漏阻抗K Z 很小，故直接起动电流很大。从电磁转矩公式

2'

2cos ?I C T m T em Φ=来看，虽然起动时'2I 很大，但起动时转子功率因数

2

22222)(/cos R sX R +=?很低，加上起动时的112

1U E ≈，m Φ约为额定时的一半，

所以起动转矩并不大。

5．答：异步电动机的转差功率2cu em p sP =，这部分功率消耗在转子绕组的铜耗上。增加这部分功率会使转差率增加，电动机转速及效率都会降低。

四、计算题（每题15分，共45分）

1．解：440

0.060.060.3575

a N R R === 440750.352

0.41361000

N N a e N N U I R C n --?Φ=

==

9.559.550.4136 3.95T N e N C C Φ=Φ=?=

1） 当0.90.90.97567.5N a a T T I I A ===?=时， '4400.41366002.8467.5

N e N

a a

U C n R R I Ω-Φ

-?+=

==Ω

'

(2.84

0.35) 2.49R Ω=-Ω=

Ω

2） 能耗制动时 00.4136(600)

3.6867.5

a R R Ω-?-+=

Ω=Ω

3） 忽然将电枢反接，并使电流不超过N I ，则电路中串接的电阻为：

''

4400.4136600

9.1875

a R R Ω--?+=

=Ω-

最后稳定转速 44067.59.18

2562.02/min 0.4136

n r --?=

=-

2． 解：（1）22N I I =，即21,cos 0.8β?==（滞后）时效率为： 020(1)100%cos s

N s

P p S P p η?+=-

?++

=3660021200

(1)100%1800100.8660021200s

+-

???++=98.1%

(2)令

max 0,,m d d η

ηηβββ

=== 从

0d d η

β

=得 20m s p P β=

0.56m β=

== 即220.56N I I =时有最大效率

3． 解：功率流程图如下：

输出功率：)(2112ad m ec cu Fe cu P P P P P P P ++++-=

kW )]029.0045.02375.01675.0341.0(32.6[++++-= kW 5.5= 效率： %03.87%10032

.65

.5%10012=?=?=

P P η 电磁功率：ad m ec Cu em P P P P P +++=22

kW kW 8115.5)029.0045.02375.05.5(=+++=

转差率： 041.08115

.52375

.02===

em Cu P P s 转速： min /5.14382

50

60)041.01()1(1r n s n =??-=-= 空载转矩：m N P P T ad mec ?=+=Ω

+=

49.0605.14382029

.0045.00π

输出转矩：m N P T ?==Ω

=

51.3660

5.143825500

2

2π

电磁转矩：m N

T T T em ?=+=+=3751.3649.002 3、

常熟理工学院试题参考答案及评分标准