2025年電機(jī)學(xué)試題及答案一、選擇題（每題3分，共30分）1.變壓器空載損耗（）A.全部為銅損耗B.全部為鐵損耗C.主要為銅損耗D.主要為鐵損耗答案：D。變壓器空載時(shí)，繞組中電流很小，銅損耗很小，空載損耗主要是鐵心中的磁滯損耗和渦流損耗，即鐵損耗。2.三相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向取決于（）A.電源電壓大小B.電源頻率高低C.定子電流的相序D.定子繞組的匝數(shù)答案：C。三相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向取決于定子電流的相序，改變相序就能改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向，從而改變電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。3.直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與（）成正比。A.每極磁通量和電樞電流B.每極磁通量和勵(lì)磁電流C.電樞電壓和電樞電流D.電樞電壓和勵(lì)磁電流答案：A。直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩公式為\(T=C_T\varPhiI_a\)，其中\(zhòng)(C_T\)為轉(zhuǎn)矩常數(shù)，\(\varPhi\)為每極磁通量，\(I_a\)為電樞電流，所以電磁轉(zhuǎn)矩與每極磁通量和電樞電流成正比。4.同步發(fā)電機(jī)的短路特性是一條（）A.直線B.拋物線C.正弦曲線D.指數(shù)曲線答案：A。同步發(fā)電機(jī)的短路特性是指當(dāng)轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速，定子繞組三相短路時(shí)，定子穩(wěn)態(tài)短路電流與勵(lì)磁電流之間的關(guān)系曲線，它是一條直線。5.變壓器的變比\(k\)是指（）之比。A.一次側(cè)電壓與二次側(cè)電壓B.一次側(cè)電流與二次側(cè)電流C.一次側(cè)匝數(shù)與二次側(cè)匝數(shù)D.以上都對(duì)答案：D。變壓器的變比\(k=\frac{U_1}{U_2}=\frac{I_2}{I_1}=\frac{N_1}{N_2}\)，其中\(zhòng)(U_1\)、\(U_2\)分別為一次側(cè)、二次側(cè)電壓，\(I_1\)、\(I_2\)分別為一次側(cè)、二次側(cè)電流，\(N_1\)、\(N_2\)分別為一次側(cè)、二次側(cè)匝數(shù)。6.三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法不包括（）A.改變電源頻率調(diào)速B.改變磁極對(duì)數(shù)調(diào)速C.改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速D.改變繞組匝數(shù)調(diào)速答案：D。三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法主要有改變電源頻率調(diào)速、改變磁極對(duì)數(shù)調(diào)速和改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速，改變繞組匝數(shù)不是常見的調(diào)速方法。7.直流發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)與（）成正比。A.每極磁通量和電樞轉(zhuǎn)速B.每極磁通量和勵(lì)磁電流C.電樞電壓和電樞電流D.電樞電壓和勵(lì)磁電流答案：A。直流發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)公式為\(E=C_E\varPhin\)，其中\(zhòng)(C_E\)為電動(dòng)勢(shì)常數(shù)，\(\varPhi\)為每極磁通量，\(n\)為電樞轉(zhuǎn)速，所以電動(dòng)勢(shì)與每極磁通量和電樞轉(zhuǎn)速成正比。8.同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)（）A.總是超前的B.總是滯后的C.可以調(diào)節(jié)為1D.以上都不對(duì)答案：C。通過(guò)調(diào)節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流，可以使同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)調(diào)節(jié)為1，甚至可以使功率因數(shù)超前。9.變壓器的效率與（）有關(guān)。A.負(fù)載大小B.負(fù)載性質(zhì)C.電源電壓D.以上都是答案：D。變壓器的效率與負(fù)載大小、負(fù)載性質(zhì)以及電源電壓等因素都有關(guān)系。負(fù)載大小不同，銅損耗和鐵損耗的比例不同；負(fù)載性質(zhì)（感性、容性等）會(huì)影響變壓器的輸出功率；電源電壓的波動(dòng)也會(huì)影響變壓器的損耗和效率。10.三相異步電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，其轉(zhuǎn)差率\(s\)一般在（）范圍內(nèi)。A.0.010.06B.0.10.6C.0.61D.12答案：A。三相異步電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)差率一般較小，通常在0.010.06范圍內(nèi)。二、填空題（每題3分，共30分）1.變壓器的主要功能有電壓變換、________和阻抗變換。答案：電流變換。變壓器根據(jù)電磁感應(yīng)原理，不僅可以改變電壓，還能改變電流，同時(shí)可以進(jìn)行阻抗變換以實(shí)現(xiàn)匹配。2.三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組通入三相交流電后會(huì)產(chǎn)生________磁場(chǎng)。答案：旋轉(zhuǎn)。三相定子繞組通入三相交流電后，會(huì)在空間產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子繞組，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。3.直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有改變電樞電壓調(diào)速、________調(diào)速和改變磁通調(diào)速。答案：改變電樞回路電阻。改變電樞電壓、改變電樞回路電阻和改變磁通是直流電動(dòng)機(jī)常見的三種調(diào)速方法。4.同步發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)條件是電壓大小相等、________、相位相同和相序一致。答案：頻率相同。同步發(fā)電機(jī)要并網(wǎng)運(yùn)行，必須滿足電壓大小相等、頻率相同、相位相同和相序一致這四個(gè)條件。5.變壓器的鐵心采用硅鋼片疊成是為了減小________損耗。答案：渦流。硅鋼片具有較高的電阻率，采用硅鋼片疊成鐵心可以增加渦流路徑的電阻，從而減小渦流損耗。6.三相異步電動(dòng)機(jī)的額定功率是指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)________的功率。答案：軸上輸出。三相異步電動(dòng)機(jī)的額定功率是指電動(dòng)機(jī)在額定電壓、額定電流、額定頻率等額定運(yùn)行條件下，軸上輸出的機(jī)械功率。7.直流發(fā)電機(jī)的換向過(guò)程是指________元件中的電流方向改變的過(guò)程。答案：換向。在直流發(fā)電機(jī)中，換向元件在經(jīng)過(guò)電刷時(shí)，其電流方向會(huì)發(fā)生改變，這個(gè)過(guò)程就是換向過(guò)程。8.同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速\(n\)與電源頻率\(f\)和磁極對(duì)數(shù)\(p\)的關(guān)系為\(n=\)________。答案：\(\frac{60f}{p}\)。這是同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式，表明同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比，與磁極對(duì)數(shù)成反比。9.變壓器的空載試驗(yàn)通常在________側(cè)進(jìn)行。答案：低壓。空載試驗(yàn)時(shí)，在低壓側(cè)施加額定電壓，高壓側(cè)開路，這樣可以降低試驗(yàn)電壓，便于測(cè)量和操作。10.三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法有直接啟動(dòng)和________啟動(dòng)。答案：降壓。三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法主要有直接啟動(dòng)和降壓?jiǎn)?dòng)，直接啟動(dòng)適用于小容量電動(dòng)機(jī)，降壓?jiǎn)?dòng)適用于大容量電動(dòng)機(jī)以減小啟動(dòng)電流。三、簡(jiǎn)答題（每題10分，共20分）1.簡(jiǎn)述變壓器的工作原理。答：變壓器是基于電磁感應(yīng)原理工作的。它主要由鐵心和套在鐵心上的兩個(gè)或多個(gè)繞組組成。當(dāng)一次繞組接入交流電源時(shí)，在一次繞組中就會(huì)有交流電流通過(guò)，這個(gè)交變電流會(huì)在鐵心中產(chǎn)生交變的磁通。由于鐵心是閉合的磁路，大部分磁通會(huì)同時(shí)穿過(guò)一次繞組和二次繞組。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，交變的磁通會(huì)在一次繞組和二次繞組中分別產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。一次繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電源電壓相平衡，二次繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)會(huì)在二次側(cè)接上負(fù)載時(shí)產(chǎn)生二次電流。由于一次繞組和二次繞組的匝數(shù)不同，根據(jù)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與匝數(shù)成正比的關(guān)系，就實(shí)現(xiàn)了電壓的變換。同時(shí)，根據(jù)能量守恒定律，一次側(cè)輸入的電功率會(huì)通過(guò)電磁感應(yīng)傳遞到二次側(cè)輸出，從而實(shí)現(xiàn)了電能的傳輸和變換。2.說(shuō)明三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能要求及常用的啟動(dòng)方法。答：三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能要求主要有以下幾點(diǎn)：?jiǎn)?dòng)電流要小。過(guò)大的啟動(dòng)電流會(huì)引起電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，影響其他用電設(shè)備的正常運(yùn)行，同時(shí)也會(huì)使電動(dòng)機(jī)繞組發(fā)熱，加速絕緣老化。啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩要大。足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩才能使電動(dòng)機(jī)在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，帶動(dòng)負(fù)載正常運(yùn)行。啟動(dòng)設(shè)備要簡(jiǎn)單、可靠、經(jīng)濟(jì)。這樣可以降低設(shè)備成本和維護(hù)難度。常用的啟動(dòng)方法有：直接啟動(dòng)：將電動(dòng)機(jī)的定子繞組直接接入額定電壓的電源上，這種方法簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，但啟動(dòng)電流大，一般適用于小容量電動(dòng)機(jī)。降壓?jiǎn)?dòng)：通過(guò)降低電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電壓來(lái)減小啟動(dòng)電流。常見的降壓?jiǎn)?dòng)方法有星三角降壓?jiǎn)?dòng)、自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)等。星三角降壓?jiǎn)?dòng)適用于正常運(yùn)行時(shí)定子繞組為三角形接法的電動(dòng)機(jī)，啟動(dòng)時(shí)將定子繞組接成星形，啟動(dòng)結(jié)束后再切換為三角形接法；自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)是利用自耦變壓器降低加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓，待電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后再切除自耦變壓器。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.一臺(tái)單相變壓器，額定容量\(S_N=100kVA\)，額定電壓\(U_{1N}/U_{2N}=6000V/230V\)。求：（1）一次、二次側(cè)的額定電流\(I_{1N}\)、\(I_{2N}\)；（2）若二次側(cè)接一電阻性負(fù)載，負(fù)載電阻\(R=0.5\Omega\)，求此時(shí)二次側(cè)電流\(I_2\)和一次側(cè)電流\(I_1\)（忽略變壓器的損耗）。解：（1）根據(jù)單相變壓器額定容量公式\(S_N=U_{1N}I_{1N}=U_{2N}I_{2N}\)，可得：一次側(cè)額定電流\(I_{1N}=\frac{S_N}{U_{1N}}=\frac{100\times10^3}{6000}\approx16.67A\)二次側(cè)額定電流\(I_{2N}=\frac{S_N}{U_{2N}}=\frac{100\times10^3}{230}\approx434.78A\)（2）二次側(cè)接電阻性負(fù)載時(shí)，根據(jù)歐姆定律\(I_2=\frac{U_{2N}}{R}=\frac{230}{0.5}=460A\)由于忽略變壓器的損耗，根據(jù)變壓器的變比關(guān)系\(\frac{I_1}{I_2}=\frac{U_{2N}}{U_{1N}}\)，可得：\(I_1=I_2\frac{U_{2N}}{U_{1N}}=460\times\frac{230}{6000}\approx17.77A\)2.一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率\(P_N=30kW\)，額定電壓\(U_N=380V\)，額定轉(zhuǎn)速\(n_N=1470r/min\)，功率因數(shù)\(\cos\varphi_N=0.85\)，效率\(\eta_N=0.9\)。求：（1）電動(dòng)機(jī)的額定電流\(I_N\)；（2）電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速\(n_1\)和轉(zhuǎn)差率\(s_N\)。解：（1）對(duì)于三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定功率\(P_N=\sqrt{3}U_NI_N\cos\varphi_N\eta_N\)，則額定電流為：\(I_N=\frac{P_N}{\sqrt{3}U_N\cos\varph