2025年國家開放大學(xué)《同步電動機控制》期末考試參考題庫及答案解析所屬院校：________姓名：________考場號：________考生號：________一、選擇題1.同步電動機啟動時，為避免發(fā)生自勵磁，應(yīng)（）A.先加勵磁電壓后加額定電壓B.先加額定電壓后加勵磁電壓C.同時加額定電壓和勵磁電壓D.先加勵磁電壓再降低電壓啟動答案：B解析：同步電動機啟動時，若先加額定電壓后加勵磁電壓，電樞電流會很小，電機處于阻尼狀態(tài)。若先加勵磁電壓，則可能因勵磁電流過大而自勵磁，損壞電機。因此，正確的啟動順序是先加額定電壓，待電機運轉(zhuǎn)穩(wěn)定后再慢慢加上勵磁電壓，使電機進入同步運行狀態(tài)。2.同步電動機的勵磁系統(tǒng)主要作用是（）A.提高電機效率B.提供額定轉(zhuǎn)矩C.產(chǎn)生主磁通D.調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速答案：C解析：同步電動機的主磁通是由勵磁系統(tǒng)產(chǎn)生的直流電流在勵磁繞組中建立的磁場。主磁通與電樞磁通相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電機旋轉(zhuǎn)。因此，勵磁系統(tǒng)是同步電動機產(chǎn)生主磁通的關(guān)鍵部分。3.同步電動機失步后，為恢復(fù)同步，應(yīng)（）A.立即斷開電源B.增加勵磁電流C.減少負(fù)載轉(zhuǎn)矩D.減小勵磁電流答案：C解析：同步電動機失步后，電機轉(zhuǎn)速偏離同步轉(zhuǎn)速，此時應(yīng)減小負(fù)載轉(zhuǎn)矩，使電機轉(zhuǎn)速逐漸接近同步轉(zhuǎn)速，為恢復(fù)同步創(chuàng)造條件。增加或減小勵磁電流對恢復(fù)同步作用不大，斷開電源則會導(dǎo)致電機停止運行，不利于恢復(fù)同步。4.同步電動機在運行中，若勵磁電流過小，會發(fā)生（）A.過載B.欠勵C.過勵D.短路答案：B解析：同步電動機的勵磁電流過小，會導(dǎo)致主磁通不足，電樞反應(yīng)增強，造成電機端電壓降低，功率因數(shù)下降，這種現(xiàn)象稱為欠勵。欠勵狀態(tài)下，電機可能無法穩(wěn)定運行，甚至導(dǎo)致失步。5.同步電動機并網(wǎng)運行的條件之一是（）A.電壓相等B.電流相等C.頻率相等D.功率因數(shù)相等答案：C解析：同步電動機并網(wǎng)運行需要滿足多個條件，包括電壓相等、頻率相等、相位相同、功率因數(shù)相同等。其中，頻率相等是并網(wǎng)運行的必要條件，若頻率不等，電機難以穩(wěn)定運行。6.同步電動機的功率因數(shù)是由（）A.負(fù)載轉(zhuǎn)矩決定的B.勵磁電流決定的C.電源電壓決定的D.電機結(jié)構(gòu)決定的答案：B解析：同步電動機的功率因數(shù)與其勵磁狀態(tài)密切相關(guān)。通過調(diào)節(jié)勵磁電流，可以改變電機的功率因數(shù)。欠勵時，功率因數(shù)較低（滯后）；過勵時，功率因數(shù)較高（超前）；正常勵磁時，功率因數(shù)為1。7.同步電動機的空載損耗主要包括（）A.銅損B.鐵損C.機械損耗D.勵磁損耗答案：B解析：同步電動機的空載損耗主要包括鐵損和機械損耗。鐵損是由于主磁通在鐵芯中交變引起的渦流損耗和磁滯損耗；機械損耗是由于電機旋轉(zhuǎn)時軸承摩擦、風(fēng)阻等引起的損耗。銅損和勵磁損耗在空載時較小。8.同步電動機的調(diào)速方法中，最常用的是（）A.改變電源頻率B.改變勵磁電流C.改變負(fù)載轉(zhuǎn)矩D.改變電源電壓答案：A解析：同步電動機的調(diào)速方法主要有改變電源頻率、改變勵磁電流、改變電源電壓等。其中，改變電源頻率是最常用的調(diào)速方法，通過改變電源頻率可以改變電機的同步轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)調(diào)速。9.同步電動機的制動方式中，最常用的是（）A.能耗制動B.反接制動C.發(fā)電制動D.機械制動答案：C解析：同步電動機的制動方式主要有能耗制動、反接制動、發(fā)電制動和機械制動。其中，發(fā)電制動是最常用的制動方式，通過切斷勵磁電流，使電機進入發(fā)電狀態(tài)，將動能轉(zhuǎn)化為電能，實現(xiàn)制動。10.同步電動機的勵磁方式中，最常用的是（）A.交流勵磁B.直流勵磁C.交流換相勵磁D.無刷勵磁答案：B解析：同步電動機的勵磁方式主要有交流勵磁、直流勵磁、交流換相勵磁和無刷勵磁。其中，直流勵磁是最常用的勵磁方式，通過直流發(fā)電機或整流裝置提供直流勵磁電流，具有結(jié)構(gòu)簡單、控制方便等優(yōu)點。11.同步電動機并網(wǎng)運行時，若電網(wǎng)頻率突然升高，電機將（）A.轉(zhuǎn)速升高，輸出功率增加B.轉(zhuǎn)速降低，輸出功率減少C.轉(zhuǎn)速不變，輸出功率不變D.轉(zhuǎn)速降低，輸出功率增加答案：A解析：同步電動機的轉(zhuǎn)速與其所在電網(wǎng)的頻率成正比。當(dāng)電網(wǎng)頻率升高時，電機的同步轉(zhuǎn)速也隨之升高，電機將以更高的速度旋轉(zhuǎn)。由于電機轉(zhuǎn)速增加，根據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩公式，電機的電磁轉(zhuǎn)矩會發(fā)生變化，通常情況下，輸出功率也會相應(yīng)增加。因此，電網(wǎng)頻率升高會導(dǎo)致同步電動機轉(zhuǎn)速升高，輸出功率增加。12.同步電動機的勵磁電壓通常由（）提供A.電機本身B.另一臺發(fā)電機C.整流裝置D.蓄電池答案：B解析：同步電動機的勵磁系統(tǒng)通常需要一套獨立的電源來提供勵磁電壓。在實際應(yīng)用中，這通常是一臺與同步電動機同軸或異軸的小型發(fā)電機，稱為勵磁機。勵磁機產(chǎn)生直流電壓，經(jīng)過整流后供給同步電動機的勵磁繞組。雖然現(xiàn)代大型同步電動機也采用靜態(tài)勵磁系統(tǒng)，即使用整流裝置將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，但提供勵磁電壓的源頭仍然可以看作是交流電源或勵磁機。13.同步電動機運行時，若發(fā)生失磁，電機將（）A.立即停止轉(zhuǎn)動B.繼續(xù)穩(wěn)定運行C.轉(zhuǎn)速下降，功率因數(shù)降低D.轉(zhuǎn)速升高，功率因數(shù)升高答案：C解析：同步電動機運行時，如果勵磁電流突然中斷或消失，稱為失磁。失磁后，電機失去主磁場，電樞磁場與轉(zhuǎn)子之間的同步關(guān)系被破壞，電機將轉(zhuǎn)變?yōu)楫惒竭\行狀態(tài)。由于轉(zhuǎn)子磁場消失，電機的功率因數(shù)會顯著降低（變?yōu)闇螅?，且由于轉(zhuǎn)差率的出現(xiàn)，電機轉(zhuǎn)速會略低于同步轉(zhuǎn)速，導(dǎo)致輸出功率減少，電機發(fā)熱嚴(yán)重。如果負(fù)載不變，電機可能會因為過載而停止轉(zhuǎn)動。14.同步電動機的功角特性是指（）A.電機轉(zhuǎn)矩與勵磁電流的關(guān)系B.電機轉(zhuǎn)矩與電樞電流的關(guān)系C.電機電磁轉(zhuǎn)矩與功角的關(guān)系D.電機效率與功率因數(shù)的關(guān)系答案：C解析：功角特性是同步電機的一個重要特性曲線，它描述了電機穩(wěn)定運行時，電磁轉(zhuǎn)矩（T）與電樞電流相量（Ia）與勵磁磁勢相量（Ff）之間的夾角（δ），即功角的關(guān)系。該特性曲線表明，同步電機的電磁轉(zhuǎn)矩隨功角的變化而變化，通常在功角較小時，電磁轉(zhuǎn)矩較小，隨著功角增大，電磁轉(zhuǎn)矩達到最大值，然后功角繼續(xù)增大，電磁轉(zhuǎn)矩減小。15.同步電動機的短路比是指（）A.電機在額定電壓下短路時的電流與額定電流之比B.電機在短路電壓下運行時的功率因數(shù)C.電機在短路狀態(tài)下磁阻的倒數(shù)D.電機在額定電壓下短路時的輸入功率與額定功率之比答案：A解析：短路比是同步電機的一個重要的參數(shù)，它反映了電機在失去勵磁或勵磁不足時產(chǎn)生同步轉(zhuǎn)矩的能力。具體定義為：當(dāng)電機定子端施加三相對稱短路電壓時，產(chǎn)生額定轉(zhuǎn)速（同步轉(zhuǎn)速）所需勵磁電流的標(biāo)幺值，或者說，是電機在額定電壓下三相穩(wěn)態(tài)短路時，定子短路電流與額定電流之比。它是一個無量綱的參數(shù)，通常用來衡量電機的穩(wěn)定性，短路比越大，電機的穩(wěn)定性越好。16.同步電動機的調(diào)壓方式中，最常用的是（）A.改變發(fā)電機勵磁B.改變電機勵磁C.改變電源電壓D.改變電機定子電阻答案：A解析：同步電動機的調(diào)壓通常是指改變電機端電壓。在許多情況下，特別是對于大型同步發(fā)電機（作為發(fā)電機運行時）或采用發(fā)電機勵磁的同步電動機，最常用和最有效的調(diào)壓方法是改變勵磁機的勵磁電流或采用靜態(tài)勵磁裝置的直流輸出電壓，從而改變發(fā)電機（或勵磁繞組）的磁場強度，進而調(diào)節(jié)電機輸出電壓。對于采用勵磁機勵磁的同步電動機，改變發(fā)電機勵磁通常是主要的調(diào)壓手段。雖然改變電源電壓也是一種調(diào)壓方式，但在許多應(yīng)用中，尤其是發(fā)電機-電動機組中，改變發(fā)電機勵磁更為常見和靈活。17.同步電動機的啟動過程中，為防止自勵磁，應(yīng)（）A.先加勵磁后加電壓B.先加電壓后加勵磁C.勵磁和電壓同時加入D.限制啟動電流答案：B解析：同步電動機啟動時，如果先加勵磁電壓后加電樞電壓，電機在勵磁磁場作用下相當(dāng)于一個空載運行的發(fā)電機，此時電樞電流會很小。如果先加電樞電壓后加勵磁電壓，電機在啟動瞬間相當(dāng)于一個感應(yīng)電動機，會產(chǎn)生較大的啟動電流。但在某些特定條件下（如電源電壓較高、電機漏抗較?。?，若先加勵磁后加電壓，且勵磁電流較大時，可能會在電機端產(chǎn)生較高的電壓，甚至可能超過額定電壓，發(fā)生自勵磁現(xiàn)象，損壞電機或影響電網(wǎng)。因此，為了避免這種情況，通常應(yīng)先加電樞電壓，使電機旋轉(zhuǎn)起來，待轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速后再慢慢加入勵磁電壓，使電機牽入同步。這種啟動方式常稱為“異步啟動，同步運行”。18.同步電動機的制動方式中，能耗制動是指（）A.電機斷電后利用慣性運行B.電機斷電并串入制動電阻C.電機運行時勵磁斷開D.電機運行時電樞反接答案：B解析：同步電動機的能耗制動是一種常見的制動方式。其操作過程通常是：首先將同步電動機與電源斷開，同時將其勵磁繞組保持通電（或根據(jù)需要斷開），然后將其電樞繞組（或部分繞組）通過一個制動電阻短接。由于電機斷電后仍具有慣性，電樞繞組會產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流在勵磁磁場中受到電磁力的作用，產(chǎn)生一個與電機原旋轉(zhuǎn)方向相反的制動轉(zhuǎn)矩，迫使電機轉(zhuǎn)速下降直至停止。由于此時電機將動能轉(zhuǎn)化為電能，并通過制動電阻消耗掉，因此稱為能耗制動。19.同步電動機的過勵運行是指（）A.勵磁電流大于正常值B.勵磁電流小于正常值C.電樞電流大于正常值D.電樞電流小于正常值答案：A解析：同步電動機的勵磁狀態(tài)分為欠勵、正常勵磁和過勵。過勵是指同步電動機的勵磁電流大于正常運行所需的數(shù)值。過勵時，電機主磁通增強，電樞反應(yīng)中補償去磁作用增強，使得電機端電壓升高，功率因數(shù)呈超前狀態(tài)。適當(dāng)過勵可以提高電機的功率因數(shù)，有利于改善電網(wǎng)功率因數(shù)。20.同步電動機的欠勵運行是指（）A.勵磁電流大于正常值B.勵磁電流小于正常值C.電樞電流大于正常值D.電樞電流小于正常值答案：B解析：同步電動機的勵磁狀態(tài)分為欠勵、正常勵磁和過勵。欠勵是指同步電動機的勵磁電流小于正常運行所需的數(shù)值。欠勵時，電機主磁通減弱，電樞反應(yīng)中去磁作用增強，使得電機端電壓降低，功率因數(shù)呈滯后狀態(tài)。嚴(yán)重欠勵可能導(dǎo)致電機無法穩(wěn)定運行，甚至失步。二、多選題1.同步電動機的勵磁系統(tǒng)通常由哪些部分組成？（）A.勵磁繞組B.勵磁機（或整流裝置）C.勵磁調(diào)節(jié)器D.測量元件（如電流互感器、電壓互感器）E.控制開關(guān)答案：ABC解析：同步電動機的勵磁系統(tǒng)是提供勵磁電流，建立主磁場的部分。其主要組成部分包括：產(chǎn)生勵磁電流的勵磁繞組（A）、將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的勵磁機（B）或進行直流功率變換的整流裝置，以及控制勵磁電流大小和極性的勵磁調(diào)節(jié)器（C）。測量元件（D）如電流互感器和電壓互感器用于采集電機運行參數(shù)，為勵磁調(diào)節(jié)器提供反饋信號，但它們本身不是勵磁系統(tǒng)的核心組成?？刂崎_關(guān)（E）用于通斷勵磁回路，也不是勵磁系統(tǒng)的主體部分。因此，勵磁系統(tǒng)主要由勵磁繞組、勵磁機（或整流裝置）和勵磁調(diào)節(jié)器組成。2.同步電動機并網(wǎng)運行需要滿足哪些條件？（）A.電壓大小相等B.電壓相位相同C.頻率相等D.功率因數(shù)相同E.相序一致答案：ABCE解析：同步電動機并網(wǎng)運行，即將其接入已有的電力系統(tǒng)中運行，需要滿足一系列條件以保證并聯(lián)運行的穩(wěn)定性和安全性。這些條件包括：電網(wǎng)和電機端的電壓大小必須相等（A），電壓相位必須相同（B），電網(wǎng)和電機的頻率必須相等（C），并且兩電源的相序必須一致（E）。功率因數(shù)（D）是電機運行狀態(tài)的一個參數(shù)，可以調(diào)節(jié)，但不是并網(wǎng)運行本身必須滿足的剛性條件。因此，滿足電壓大小相等、相位相同、頻率相等和相序一致是同步電動機并網(wǎng)運行的關(guān)鍵條件。3.同步電動機可能出現(xiàn)哪些故障或異常運行狀態(tài)？（）A.失磁B.過載C.單相接地D.短路E.轉(zhuǎn)差運行答案：ACDE解析：同步電動機在運行過程中，可能發(fā)生多種故障或進入異常運行狀態(tài)。常見的包括：失磁（A），即勵磁電流中斷或消失；單相接地（C），即電機定子繞組某相與機殼（地）之間發(fā)生金屬性或近似金屬性短路；短路（D），包括相間短路、匝間短路等；以及在某些情況下可能出現(xiàn)的失步（或稱轉(zhuǎn)差運行，E），即電機失去同步，轉(zhuǎn)速偏離同步轉(zhuǎn)速。過載（B）是電機負(fù)載超出其額定能力，雖然可能導(dǎo)致電機發(fā)熱、跳閘或損壞，但通常不歸類為與失磁、短路等并存的典型故障或異常狀態(tài)，而是運行應(yīng)力的一種。因此，失磁、單相接地、短路和失步（轉(zhuǎn)差運行）是更典型的故障或異常狀態(tài)。4.影響同步電動機功率因數(shù)的因素有哪些？（）A.勵磁電流大小B.負(fù)載大小C.電源電壓D.電機結(jié)構(gòu)E.轉(zhuǎn)差率答案：ABCE解析：同步電動機的功率因數(shù)與其運行狀態(tài)密切相關(guān)。影響其功率因數(shù)的因素主要包括：勵磁電流的大?。ˋ），通過調(diào)節(jié)勵磁電流可以在一定范圍內(nèi)改變功率因數(shù)；負(fù)載的大?。˙），負(fù)載變化會影響電機的運行狀態(tài)，進而影響功率因數(shù)；電源電壓（C），電源電壓的波動會影響電機內(nèi)部的電磁關(guān)系，從而影響功率因數(shù)；以及轉(zhuǎn)差率（E），雖然在理想穩(wěn)態(tài)同步運行時轉(zhuǎn)差率為零，但任何擾動或非理想運行都會引起轉(zhuǎn)差，進而影響功率因數(shù)。電機結(jié)構(gòu)（D）對功率因數(shù)有基礎(chǔ)性影響，但通常在電機設(shè)計制造完成后是固定的，不屬于運行時調(diào)節(jié)或影響因素。5.同步電動機的啟動方法有哪些？（）A.直接啟動B.轉(zhuǎn)子串電阻啟動C.勵磁繞組串聯(lián)電抗器啟動D.異步啟動（輔助繞組啟動）E.減壓啟動答案：ABCD解析：同步電動機由于結(jié)構(gòu)原因，不能像感應(yīng)電機那樣自行啟動。因此，需要采用特殊的啟動方法。常見的啟動方法包括：直接啟動（A），適用于小型或啟動轉(zhuǎn)矩較小的同步電機；轉(zhuǎn)子串電阻啟動（B），通過在轉(zhuǎn)子回路中串入電阻，限制啟動電流，提供啟動轉(zhuǎn)矩，適用于勵磁機勵磁的電機；勵磁繞組串聯(lián)電抗器啟動（C），在勵磁繞組中串聯(lián)電抗器，限制勵磁電流，幫助電機建立轉(zhuǎn)速；異步啟動（D），即先讓電機像感應(yīng)電機一樣異步啟動，待轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時再投入勵磁，使其牽入同步，這種方法需要勵磁機或靜態(tài)勵磁裝置配合；減壓啟動（E）不是同步電動機常用的啟動方法，因為同步電機在減壓啟動時，轉(zhuǎn)矩會隨電壓的平方成比例下降，往往難以啟動。因此，異步啟動、轉(zhuǎn)子串電阻啟動、勵磁繞組串聯(lián)電抗器啟動是常見的同步電動機啟動方法。6.同步電動機的制動方法有哪些？（）A.能耗制動B.反接制動C.發(fā)電制動D.機械制動E.勵磁制動答案：ABCD解析：同步電動機的制動方法有多種，主要包括：能耗制動（A），斷開電源后，利用電機慣性運行，并串入制動電阻將動能轉(zhuǎn)化為熱能消耗掉；反接制動（B），將電樞繞組出線端反接，產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩；發(fā)電制動（C），斷開負(fù)載，保持勵磁，讓電機在慣性作用下作為發(fā)電機運行，將動能轉(zhuǎn)化為電能反饋給電網(wǎng)；機械制動（D），使用外部機械裝置（如抱閘）使電機轉(zhuǎn)子強制停轉(zhuǎn)。勵磁制動（E）通常指失磁后電機產(chǎn)生的制動效果，或通過特定方式改變勵磁產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，但不是一種獨立的、標(biāo)準(zhǔn)的制動方式。因此，能耗制動、反接制動、發(fā)電制動和機械制動是常見的同步電動機制動方法。7.同步電動機勵磁調(diào)節(jié)器的作用是什么？（）A.提供勵磁電流B.維持電機端電壓穩(wěn)定C.控制電機功率因數(shù)D.保護勵磁系統(tǒng)E.實現(xiàn)電機并網(wǎng)答案：BCD解析：同步電動機的勵磁調(diào)節(jié)器是勵磁系統(tǒng)的核心控制部分，其主要作用包括：根據(jù)預(yù)設(shè)值或反饋信號，自動調(diào)節(jié)勵磁電流的大?。ˋ不是調(diào)節(jié)器直接作用，而是其控制的對象），以維持電機端電壓穩(wěn)定（B）；控制電機的功率因數(shù)（C）；以及提供過流、過壓、欠壓等保護功能，保護勵磁系統(tǒng)和電機（D）。實現(xiàn)電機并網(wǎng)（E）是電機控制系統(tǒng)（包括勵磁調(diào)節(jié)器在內(nèi)的整個控制系統(tǒng)）的一部分功能，但不是勵磁調(diào)節(jié)器本身的主要獨立作用。因此，維持電壓穩(wěn)定、控制功率因數(shù)和實現(xiàn)保護是勵磁調(diào)節(jié)器的主要作用。8.同步電動機與感應(yīng)電動機相比，有哪些優(yōu)點？（）A.功率因數(shù)高B.效率高C.調(diào)速性能好D.啟動轉(zhuǎn)矩大E.結(jié)構(gòu)簡單答案：ABC解析：同步電動機與感應(yīng)電動機相比，具有以下優(yōu)點：功率因數(shù)高（A），同步電機可以運行在超前功率因數(shù)狀態(tài)，有助于改善電網(wǎng)功率因；效率高（B），尤其在中高負(fù)載率下，效率通常較高；調(diào)速性能好（C），特別是對于變頻調(diào)速，同步電機可以實現(xiàn)平滑、范圍寬的調(diào)速。同步電動機通常啟動轉(zhuǎn)矩不大（D），且結(jié)構(gòu)比感應(yīng)電機復(fù)雜（E），成本也較高。因此，功率因數(shù)高、效率高和調(diào)速性能好是同步電動機的主要優(yōu)點。9.影響同步電動機電磁轉(zhuǎn)矩的因素有哪些？（）A.主磁通B.電樞磁通C.功角D.負(fù)載大小E.勵磁電流答案：ABCE解析：同步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩是由電樞磁場與轉(zhuǎn)子磁場相互作用產(chǎn)生的。影響電磁轉(zhuǎn)矩的因素主要包括：主磁通（A），由勵磁電流在勵磁繞組中產(chǎn)生；電樞磁通（B），由電樞電流在電樞繞組中產(chǎn)生；功角（C），即電樞磁通相量與主磁通相量之間的夾角，電磁轉(zhuǎn)矩的大小與功角正弦成正比；負(fù)載大小（D），負(fù)載變化會引起電磁轉(zhuǎn)矩的變化以維持平衡；勵磁電流（E），勵磁電流的大小直接影響主磁通的強弱，從而影響電磁轉(zhuǎn)矩的大小。因此，主磁通、電樞磁通、功角和勵磁電流都是影響同步電動機電磁轉(zhuǎn)矩的重要因素。10.同步電動機的運行特性主要包括哪些？（）A.轉(zhuǎn)速特性B.轉(zhuǎn)矩特性C.電壓特性D.功率因數(shù)特性E.效率特性答案：ABCDE解析：同步電動機的運行特性是指電機在穩(wěn)態(tài)運行時，其各物理量（如轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、端電壓、功率因數(shù)、輸入功率、輸出功率、效率等）隨負(fù)載變化的關(guān)系。主要的運行特性包括：轉(zhuǎn)速特性（A），同步電動機的轉(zhuǎn)速在穩(wěn)態(tài)運行時是恒定的，等于電網(wǎng)頻率決定的同步轉(zhuǎn)速，因此轉(zhuǎn)速特性是一條水平線；轉(zhuǎn)矩特性（B），描述電磁轉(zhuǎn)矩隨負(fù)載變化的關(guān)系，通常呈非線性關(guān)系；電壓特性（C），描述電機端電壓隨負(fù)載變化的關(guān)系；功率因數(shù)特性（D），描述電機功率因數(shù)隨負(fù)載變化的關(guān)系；效率特性（E），描述電機效率隨負(fù)載變化的關(guān)系。這些特性是分析同步電動機運行性能的重要依據(jù)。11.同步電動機的勵磁方式主要有哪些類型？（）A.直流勵磁B.交流勵磁C.無刷勵磁D.有刷勵磁E.換相勵磁答案：ABCD解析：同步電動機的勵磁方式是指提供勵磁電流的方法。常見的勵磁方式包括：直流勵磁（A），使用直流發(fā)電機（勵磁機）或整流裝置提供直流電；交流勵磁（B），使用交流發(fā)電機產(chǎn)生交流電，再經(jīng)整流器轉(zhuǎn)換為直流電；無刷勵磁（C），通常指使用旋轉(zhuǎn)整流器直接從交流勵磁機取電，無需碳刷；有刷勵磁（D），使用碳刷將旋轉(zhuǎn)的勵磁機與外部直流電源連接。換相勵磁（E）通常指交流電機（如交流發(fā)電機）的換相過程，不是同步電動機勵磁方式的分類。因此，直流勵磁、交流勵磁、無刷勵磁、有刷勵磁是同步電動機的主要勵磁方式。12.同步電動機運行時，可能出現(xiàn)哪些功率因數(shù)狀態(tài)？（）A.滯后功率因數(shù)B.超前功率因數(shù)C.功率因數(shù)為零D.功率因數(shù)為1E.負(fù)功率因數(shù)答案：ABD解析：同步電動機的功率因數(shù)是電樞電流相量與電樞電壓相量之間的相位差角的余弦值。根據(jù)勵磁電流與額定電壓的相位關(guān)系，同步電動機可以運行在不同的功率因數(shù)狀態(tài)：當(dāng)勵磁電流小于正常值時，電機呈欠勵狀態(tài)，功率因數(shù)滯后（A）；當(dāng)勵磁電流大于正常值時，電機呈過勵狀態(tài)，功率因數(shù)超前（B）；當(dāng)勵磁電流等于正常值時，電機呈正常勵磁狀態(tài)，理論上功率因數(shù)接近1（D）。功率因數(shù)不可能為零（C），因為電機需要消耗無功功率來建立磁場。功率因數(shù)也不可能為負(fù)（E），因為功率因數(shù)表示的是電流與電壓的相位關(guān)系，其值域為[-1,1]。因此，同步電動機可以運行在滯后、超前和接近1的功率因數(shù)狀態(tài)。13.同步電動機并網(wǎng)操作需要關(guān)注哪些關(guān)鍵參數(shù)匹配？（）A.電壓幅值B.電壓相位C.頻率D.相序E.功率因數(shù)答案：ABCD解析：同步電動機并網(wǎng)（連接到電力系統(tǒng)）時，必須確保其與電網(wǎng)的參數(shù)匹配，以避免產(chǎn)生巨大的沖擊電流和破壞性后果。關(guān)鍵參數(shù)包括：電壓幅值必須相等（A）；電壓相位必須相同（B）；頻率必須相等（C）；相序必須一致（D）。功率因數(shù)（E）是電機運行時的一個指標(biāo)，可以調(diào)節(jié)，但不是并網(wǎng)時必須強制匹配的剛性條件。因此，電壓幅值、電壓相位、頻率和相序是同步電動機并網(wǎng)操作時必須嚴(yán)格匹配的關(guān)鍵參數(shù)。14.同步電動機的啟動過程通常包括哪些步驟？（）A.先加勵磁后加電樞電壓B.先加電樞電壓后加勵磁C.電機達到同步轉(zhuǎn)速D.投入勵磁使電機牽入同步E.切除啟動電阻（若使用）答案：BCDE解析：同步電動機不能自行啟動，需要特殊的啟動方法。典型的異步啟動（牽入同步）過程包括：首先給電機施加額定電壓，讓其像感應(yīng)電機一樣異步啟動（B），此時電機轉(zhuǎn)子會加速到接近同步轉(zhuǎn)速（C）。當(dāng)轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時，再投入勵磁，給轉(zhuǎn)子繞組通入勵磁電流（D），此時電機產(chǎn)生的磁場會與定子旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，產(chǎn)生同步轉(zhuǎn)矩，將轉(zhuǎn)子牽入同步運行。如果在啟動過程中使用了啟動電阻，則在牽入同步后需要逐步切除這些電阻（E）。選項A（先加勵磁后加電樞電壓）是錯誤的，這樣做在電樞電壓加上時如果轉(zhuǎn)速為零，會產(chǎn)生巨大的沖擊電流，可能損壞電機或電源。因此，正確的啟動步驟通常包括先加電樞電壓異步啟動，達到近同步轉(zhuǎn)速后投入勵磁并牽入同步，最后根據(jù)需要切除啟動電阻。15.影響同步電動機空載運行的主要損耗有哪些？（）A.銅損B.鐵損C.機械損耗D.勵磁損耗E.附加損耗答案：BCDE解析：同步電動機的空載運行是指電機不帶任何負(fù)載，僅運行在同步轉(zhuǎn)速下的情況。此時，電機內(nèi)部的主要損耗包括：鐵損（B），即主磁通在鐵芯中交變引起的渦流損耗和磁滯損耗；機械損耗（C），即電機旋轉(zhuǎn)時軸承摩擦、風(fēng)扇風(fēng)阻等產(chǎn)生的損耗；勵磁損耗（D），即產(chǎn)生勵磁磁場所需的勵磁電流在勵磁繞組中產(chǎn)生的銅損；以及附加損耗（E），也稱雜散損耗，是由磁場波動、電流諧波等因素引起的其他損耗?？蛰d運行時沒有負(fù)載電流，因此電樞銅損（A）幾乎為零。因此，鐵損、機械損耗、勵磁損耗和附加損耗是影響同步電動機空載運行的主要損耗。16.同步電動機的功角特性反映了哪些關(guān)系？（）A.電磁轉(zhuǎn)矩與勵磁電流的關(guān)系B.電磁轉(zhuǎn)矩與功角的關(guān)系C.電樞電壓與功角的關(guān)系D.功角與電樞電流的關(guān)系E.電磁功率與功角的關(guān)系答案：BE解析：同步電動機的功角特性是描述電機在穩(wěn)定運行時，電磁轉(zhuǎn)矩（B）與功角（即電樞磁勢相量與轉(zhuǎn)子磁勢相量之間的夾角）之間關(guān)系的曲線。此外，根據(jù)電磁功率公式P=EVsinδ/Xd，電磁功率（E）也與功角（δ）有直接關(guān)系（E）。該特性是分析同步電機穩(wěn)態(tài)運行性能，特別是轉(zhuǎn)矩極限和穩(wěn)定性的重要工具。它不直接反映電磁轉(zhuǎn)矩與勵磁電流（A）的關(guān)系，雖然勵磁電流影響主磁通，進而影響轉(zhuǎn)矩，但功角特性是描述轉(zhuǎn)矩在特定運行點（由負(fù)載決定）與功角關(guān)系的。它也不直接反映電樞電壓（C）與功角的關(guān)系，以及功角與電樞電流（D）的關(guān)系。因此，功角特性主要反映電磁轉(zhuǎn)矩與功角、電磁功率與功角的關(guān)系。17.同步電動機的勵磁調(diào)節(jié)對電機運行有何影響？（）A.改變電機功率因數(shù)B.調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速C.維持電機端電壓穩(wěn)定D.影響電機電磁轉(zhuǎn)矩E.提高電機效率答案：ACD解析：同步電動機的勵磁調(diào)節(jié)，即改變勵磁電流的大小，對電機的運行性能有顯著影響：首先，它可以改變電機的功率因數(shù)（A），通過調(diào)節(jié)勵磁可以從滯后功率因數(shù)變?yōu)槌肮β室驍?shù)；其次，勵磁電流的改變會影響主磁通的強弱，從而影響電機的電磁轉(zhuǎn)矩（D），特別是在負(fù)載變化時，通過調(diào)節(jié)勵磁可以穩(wěn)定轉(zhuǎn)矩；此外，勵磁電流的改變也會影響電機的端電壓，適當(dāng)過勵可以提高端電壓，欠勵則降低端電壓，因此勵磁調(diào)節(jié)是維持電機端電壓穩(wěn)定（C）的重要手段。調(diào)節(jié)勵磁通常不能直接改變同步電機的轉(zhuǎn)速（B），因為同步轉(zhuǎn)速由電網(wǎng)頻率決定。調(diào)節(jié)勵磁也不一定總能提高電機效率（E），過勵或欠勵都可能導(dǎo)致效率下降。因此，勵磁調(diào)節(jié)主要影響功率因數(shù)、電磁轉(zhuǎn)矩和端電壓。18.同步電動機可能出現(xiàn)的故障有哪些？（）A.勵磁繞組匝間短路B.勵磁繞組相間短路C.定子繞組相間短路D.定子繞組單相接地E.轉(zhuǎn)子繞組斷路答案：ABCDE解析：同步電動機在運行過程中，可能發(fā)生多種內(nèi)部或外部故障，主要包括：勵磁繞組故障，如匝間短路（A）、相間短路（B）或斷路（E）；定子繞組故障，如相間短路（C）、單相接地（D）或斷路等。這些故障都可能導(dǎo)致電機損壞、停機甚至引發(fā)嚴(yán)重事故。因此，這五種故障都是同步電動機可能出現(xiàn)的故障類型。19.同步電動機并網(wǎng)運行的條件有哪些？（）A.電壓幅值相等B.電壓相位相同C.頻率相等D.相序一致E.功率因數(shù)相同答案：ABCD解析：同步電動機并網(wǎng)運行，即將其接入已有的電力系統(tǒng)中并聯(lián)運行，必須滿足一系列嚴(yán)格的條件以保證安全穩(wěn)定運行。這些條件包括：電網(wǎng)電壓與電機額定電壓的幅值必須相等（A）；電網(wǎng)電壓與電機額定電壓的相位必須相同（B）；電網(wǎng)頻率與電機額定頻率必須相等（C）；電網(wǎng)與電機的相序必須一致（D）。功率因數(shù)（E）是電機的一個運行參數(shù)，可以調(diào)節(jié)，但不是并網(wǎng)時必須匹配的剛性條件。因此，電壓幅值相等、電壓相位相同、頻率相等和相序一致是同步電動機并網(wǎng)運行必須滿足的關(guān)鍵條件。20.同步電動機有哪些主要優(yōu)點？（）A.功率因數(shù)高B.效率高C.調(diào)速性能好D.啟動轉(zhuǎn)矩大E.結(jié)構(gòu)簡單答案：ABC解析：同步電動機相比于其他類型電機，具有以下幾個主要優(yōu)點：功率因數(shù)高（A），可以通過過勵運行實現(xiàn)功率因數(shù)超前，有助于改善電網(wǎng)功率因；效率高（B），尤其在中高負(fù)載率下，由于沒有轉(zhuǎn)差損耗，效率通常較高；調(diào)速性能好（C），特別是采用變頻調(diào)速時，可以實現(xiàn)平滑、范圍寬的調(diào)速控制。同步電動機通常啟動轉(zhuǎn)矩不大（D），且結(jié)構(gòu)比感應(yīng)電機復(fù)雜（E），成本也較高。因此，功率因數(shù)高、效率高和調(diào)速性能好是同步電動機的主要優(yōu)點。三、判斷題1.同步電動機的同步轉(zhuǎn)速是由電網(wǎng)頻率決定的，頻率越高，同步轉(zhuǎn)速越高。（）答案：正確解析：同步電動機的同步轉(zhuǎn)速（n）與電網(wǎng)頻率（f）和電機極對數(shù)（p）的關(guān)系為n=60f/p。因此，同步轉(zhuǎn)速與電網(wǎng)頻率成正比，電網(wǎng)頻率越高，同步轉(zhuǎn)速越高。這是同步電機的基本工作原理之一。2.同步電動機在運行中如果失去勵磁，就會立即停止轉(zhuǎn)動。（）答案：錯誤解析：同步電動機失去勵磁后，雖然失去了主磁場，但電樞磁場仍然存在，電機會進入異步運行狀態(tài)，轉(zhuǎn)速會低于同步轉(zhuǎn)速。此時電機會產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)速下降。如果負(fù)載不大，電機可能在異步狀態(tài)下運行一段時間，但通常難以穩(wěn)定運行，最終會停止轉(zhuǎn)動。因此，不是立即停止轉(zhuǎn)動。3.同步電動機并網(wǎng)運行時，如果電機端電壓與電網(wǎng)電壓相位不同，則無法并網(wǎng)。（）答案：正確解析：同步電動機并網(wǎng)運行要求電網(wǎng)電壓與電機端電壓不僅幅值相等，相位也必須相同。如果相位不同，即使幅值相等，也會在并網(wǎng)瞬間產(chǎn)生巨大的電壓差，導(dǎo)致巨大的沖擊電流，可能損壞電機和電網(wǎng)設(shè)備，因此相位必須相同才能并網(wǎng)。4.同步電動機的勵磁電流越大，其功率因數(shù)越高。（）答案：錯誤解析：同步電動機的功率因數(shù)取決于勵磁電流與額定電壓的相位關(guān)系。欠勵時，功率因數(shù)滯后；正常勵磁時，功率因數(shù)接近1；過勵時，功率因數(shù)超前。因此，并非勵磁電流越大，功率因數(shù)越高。過勵時功率因數(shù)雖高，但過高勵磁反而可能導(dǎo)致鐵芯飽和等問題。最佳勵磁狀態(tài)取決于所需的功率因數(shù)和運行要求。5.同步電動機可以直接啟動，不需要任何啟動裝置。（）答案：錯誤解析：同步電動機由于其結(jié)構(gòu)特點，不能像感應(yīng)電機那樣自行啟動。必須采用特殊的啟動方法，如異步啟動（輔助繞組啟動）或勵磁機啟動，需要借助啟動裝置幫助其達到同步轉(zhuǎn)速并牽入同步。6.同步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩大小與電樞電流和主磁通有關(guān)，與功角無關(guān)。（）答案：錯誤解析：同步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩是由電樞磁場與轉(zhuǎn)子磁場相互作用產(chǎn)生的，其大小不僅與電樞電流和主磁通有關(guān)，還與它們之間的夾角——功角密切相關(guān)。電磁轉(zhuǎn)矩的大小正比于電樞電流、主磁通和功角正弦值。7.同