2025年電氣工程考研電機(jī)學(xué)經(jīng)典錯(cuò)題錦集（附答案）考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共10分）1.一臺直流發(fā)電機(jī)，額定轉(zhuǎn)速為1500rpm，極對數(shù)為2，若要將其額定轉(zhuǎn)速改為3000rpm，其他參數(shù)不變，則電樞繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢將（）。A.減半B.不變C.加倍D.變?yōu)樵瓉淼摹?倍2.一臺三相變壓器，額定電壓為10000/220V，接法為YNyn聯(lián)接。在額定負(fù)載下，若一次側(cè)電流為50A，功率因數(shù)為0.8（滯后），則二次側(cè)電流的有效值為（）。A.45.8AB.50AC.57.7AD.71.0A3.一臺同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行，其勵(lì)磁盤突然被短接，若原運(yùn)行在功角特性曲線的穩(wěn)定區(qū)域，則發(fā)電機(jī)將（）。A.立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)B.穩(wěn)定運(yùn)行，功角不變C.功角逐漸減小至零，進(jìn)入異步運(yùn)行狀態(tài)D.功角逐漸增大，可能導(dǎo)致失去同步4.一臺三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率為P_n，額定轉(zhuǎn)速為n_n，額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩為T_n。若在某一負(fù)載下其轉(zhuǎn)矩T=0.8T_n，則其對應(yīng)的轉(zhuǎn)速n將（）。（假設(shè)機(jī)械特性近似為直線）A.大于n_nB.等于n_nC.小于n_nD.無法確定5.某交流鐵心線圈，若將其鐵心材料由硅鋼片換成鑄鋼，且其他參數(shù)不變，則其鐵耗將（）。A.顯著增大B.略有增大C.基本不變D.顯著減小二、填空題（每小題2分，共10分）6.直流電機(jī)中，電樞反應(yīng)通常會產(chǎn)生去磁和的效果。7.變壓器空載運(yùn)行時(shí)，一次側(cè)功率因數(shù)很低，主要因?yàn)槠湎牧撕蜔o功功率。8.三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率s定義為同步轉(zhuǎn)速n_0與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之差的絕對值與同步轉(zhuǎn)速n_0的比值，即s=。9.同步發(fā)電機(jī)的短路特性是指發(fā)電機(jī)在rated電壓下，二次側(cè)短路時(shí)，空載電壓U_0與一次側(cè)電流I_k的關(guān)系曲線。10.電機(jī)在運(yùn)行中產(chǎn)生的損耗主要包括銅耗、鐵耗和機(jī)械損耗。三、簡答題（每小題5分，共15分）11.簡述直流電機(jī)電樞反應(yīng)對主磁極磁場的影響。12.簡述三相變壓器銘牌上“連接組別”的意義。13.簡述三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間的特點(diǎn)。四、計(jì)算題（共65分）14.（10分）一臺他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)，額定電壓U_n=220V，額定電流I_n=10A，額定轉(zhuǎn)速n_n=1500rpm，電樞總電阻R_a=1Ω。若在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，電樞反應(yīng)產(chǎn)生的電勢降為1.5V，求該發(fā)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下的電磁感應(yīng)電動(dòng)勢E_a。15.（15分）一臺三相變壓器，額定電壓為1000/220V，Yd11聯(lián)接，額定容量S_n=50kVA，空載試驗(yàn)（在低壓側(cè)加電壓）測得數(shù)據(jù)為U_0=220V，I_0=5A，P_0=150W；短路試驗(yàn)（在一次側(cè)加電壓）測得數(shù)據(jù)為U_k=55V，I_k=50A，P_k=600W。求該變壓器在額定負(fù)載、功率因數(shù)為0.8（滯后）時(shí)的電壓變化率ΔU和效率η。（忽略勵(lì)磁影響和溫度影響）16.（20分）一臺三相同步發(fā)電機(jī)，額定容量S_n=6000kVA，額定電壓U_n=6.3kV（線電壓），額定功率因數(shù)cosφ_n=0.8（滯后），同步轉(zhuǎn)速n_0=1500rpm，極對數(shù)p=2。求該發(fā)電機(jī)在額定運(yùn)行狀態(tài)下的額定電流I_n（線電流）、額定電磁轉(zhuǎn)矩T_n。（忽略空載損耗）17.（20分）一臺三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)，額定功率P_n=40kW，額定電壓U_n=380V，額定轉(zhuǎn)速n_n=1440rpm，額定功率因數(shù)cosφ_n=0.8（滯后），最大轉(zhuǎn)矩T_max=2T_n。求該電動(dòng)機(jī)的額定電流I_n、額定轉(zhuǎn)差率s_n、臨界轉(zhuǎn)差率s_c。（假設(shè)機(jī)械特性為標(biāo)準(zhǔn)籠型異步電動(dòng)機(jī)特性，T_n≈9550*P_n/n_n）---試卷答案一、選擇題1.C2.C3.C4.C5.A二、填空題6.附加7.無功8.(n_0-n)/n_09.一次側(cè)10.銅耗三、簡答題11.答：電樞反應(yīng)是指直流電機(jī)運(yùn)行時(shí)，電樞電流產(chǎn)生的磁場所產(chǎn)生的效應(yīng)。它會削弱主極磁場（去磁作用），并使氣隙磁場發(fā)生畸變，導(dǎo)致主極前方磁密增加，后方磁密減小。對于發(fā)電機(jī)，若電刷在主極前端，去磁作用較強(qiáng)；若在主極后端，則可能產(chǎn)生助磁作用。這種畸變還會導(dǎo)致電樞繞組元件在換向時(shí)受到的電磁力不均勻，可能引發(fā)火花。12.答：三相變壓器的連接組別用字母和數(shù)字表示，字母表示高、低壓繞組的聯(lián)接方式（Y或D，yn或d），數(shù)字表示高壓繞組線電動(dòng)勢與低壓繞組線電動(dòng)勢的相位差（以30°為單位）。它完整地描述了變壓器高、低壓繞組之間的電壓關(guān)系和相位關(guān)系，對于變壓器的并聯(lián)運(yùn)行至關(guān)重要。13.答：三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間，定子繞組被接通電源，產(chǎn)生啟動(dòng)磁勢，建立啟動(dòng)磁場。此時(shí)轉(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)差率s=1。由于轉(zhuǎn)差率最大，轉(zhuǎn)子電路的感應(yīng)電動(dòng)勢和電流也最大（約為額定電流的4-7倍），導(dǎo)致定子電流同樣很大（稱為啟動(dòng)電流）。同時(shí)，由于s=1，轉(zhuǎn)子功率因數(shù)角φ'?接近90°，使得啟動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)較低，且從電網(wǎng)吸收的功率較大，但輸出轉(zhuǎn)矩T通常小于額定轉(zhuǎn)矩。四、計(jì)算題14.解：根據(jù)他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)電壓平衡方程E_a=U+I_a*R_a+E_a'，其中E_a'為電樞反應(yīng)產(chǎn)生的電勢降。額定運(yùn)行時(shí)，U=U_n，I_a=I_n。代入數(shù)據(jù)：E_a=220+10*1+1.5=231.5V。答：電磁感應(yīng)電動(dòng)勢E_a為231.5V。15.解：變壓器參數(shù)計(jì)算：*空載損耗P_0≈空載銅耗P_cu0+空載鐵耗P_fe0。由于P_0遠(yuǎn)小于P_k，可近似認(rèn)為P_0≈P_fe0。P_fe0=150W。*短路參數(shù)計(jì)算：額定電流I_n=S_n/(√3*U_n)=50000/(√3*1000)≈28.87A。Z_k=U_k/I_k=55/50=1.1Ω。R_k=P_k/(3*I_k^2)=600/(3*50^2)=0.08Ω。X_k=√(Z_k^2-R_k^2)=√(1.1^2-0.08^2)≈1.08Ω。*額定負(fù)載時(shí)參數(shù)：I_a=I_n=28.87A。R_a=R_k/S_n=0.08/50=0.0016Ω(忽略一次側(cè)繞組電阻，認(rèn)為R_a≈R_k)。X_a=X_k/S_n=1.08/50=0.0216Ω(忽略一次側(cè)漏抗，認(rèn)為X_a≈X_k)。P_cu=3*I_a^2*R_a=3*28.87^2*0.0016≈40.5W。P_∑=P_fe0+P_cu=150+40.5=190.5W。*電壓變化率ΔU=(U_2/U_2')*100%=(U_2+ΔU)/U_2'*100%≈(I_a*R_a*cosφ+I_a*X_a*sinφ)/U_2*100%。U_2'=U_2/(√3*I_n)=220/(√3*28.87)≈4.72V(相電壓)。ΔU=(28.87*(0.0016*0.8+0.0216*0.6)+28.87*0.0216*0.8)/4.72*100%≈(0.37+1.27)/4.72*100%≈1.64/4.72*100%≈34.7%。*效率η=(S_n*cosφ-P_∑)/S_n*100%=(50*0.8-190.5)/50*100%≈(40-190.5)/50*100%≈-350.1%。此處計(jì)算結(jié)果明顯不合理，說明簡化模型或數(shù)據(jù)存在問題。若忽略鐵耗，則η=(S_n*cosφ-P_cu)/S_n*100%=(50*0.8-40.5)/50*100%≈(40-40.5)/50*100%≈-1%。更合理的做法是使用短路電壓百分值U_k%=(U_k/U_n)*100%=(55/1000)*100%=5.5%。ΔU=ΔU_n*(U_2/U_1)*(I_a/I_n)*cosφ+X_k%*(U_2/U_1)*(I_a/I_n)*sinφ=5.5%*(220/6300)*1*0.8+5.5%*(220/6300)*1*0.6≈0.187%+0.125%≈0.312%。η=(1-P_∑/(S_n*cosφ))*100%≈(1-190.5/(50000*0.8))*100%≈(1-190.5/40000)*100%≈(1-0.00476)*100%≈99.524%。此結(jié)果也顯然不合理。通常需要更精確模型或數(shù)據(jù)。此處按簡化模型計(jì)算近似值。ΔU≈34.7%。η≈(40-190.5)/50*100%≈-1%(忽略鐵耗)。答：電壓變化率ΔU約為34.7%(結(jié)果需謹(jǐn)慎對待，計(jì)算中簡化較多)。效率η約為-1%(結(jié)果不合理，需改進(jìn)模型或數(shù)據(jù))。16.解：同步發(fā)電機(jī)參數(shù)計(jì)算：*額定電流I_n=S_n/(√3*U_n)=6000000/(√3*6300)≈547.7A(線電流)。*額定功率P_n=S_n*cosφ_n=6000000*0.8=4800000W。*電磁轉(zhuǎn)矩T_n=P_n/(2π*n_n/60)=4800000/(2π*1440/60)=4800000/(2π*24)≈31831N·m。答：額定電流I_n為547.7A。額定電磁轉(zhuǎn)矩T_n為31831N·m。17.解：異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)計(jì)算：*額定轉(zhuǎn)差率s_n=(n_0-n_n)/n_0=(1500-1440)/1500=60/1500=0.04。*臨界轉(zhuǎn)差率s_c=R_s/X_s。標(biāo)準(zhǔn)籠型電機(jī)R_s和X_s關(guān)系近似，s_c≈R_s/X_s。額定轉(zhuǎn)矩T_n=9550*P_n/n_n=9550*40/1440≈266.1N·m。T_n≈(T_max/(2+s_n/s_c))*(s_n/s_c)^2。代入數(shù)據(jù)：266.1≈(2*T_max/(2+0.04/s_c))*(0.04/s_c)^2。令k=s_c/0.04，則266.1≈(2*T_max/(2+1/k))*(1/k)^2=2*T_max/(2k+1)*1/k^2。266.1*k^2≈2*T_max/(2k+1)。T_max≈133.05*k^2*(2k+1)。又T_max=2*T_n=532.2N·m。532.2≈133.05*k^2*(2k+1)。133.05*k^2*(2k+1)≈532.2。k^2*(2k+1)≈532.2/133.05≈4.006。2k^3+k^2-4.006≈0。k≈1.41。s_c=k*s_n=1.41*0.04≈0.0564。*額定電流I_n計(jì)算方法一（簡化）：T_n=9550*P_n/n_n=9550*40/1440≈266.1N·m。T_n=9550*I_n*(R_s/s_n)/n_0。2