2025年電力及電機(jī)拖動(dòng)模擬練習(xí)題及答案(附解析)一、選擇題（每題3分，共15分）1.某并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，若勵(lì)磁回路突然斷開（假設(shè)電機(jī)仍有剩磁），則電機(jī)最可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是（）A.轉(zhuǎn)速急劇上升B.轉(zhuǎn)速顯著下降C.電樞電流減小D.立即停轉(zhuǎn)答案：A解析：并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組與電樞并聯(lián)，正常運(yùn)行時(shí)勵(lì)磁電流穩(wěn)定，主磁通Φ由勵(lì)磁電流決定。若勵(lì)磁回路斷開，勵(lì)磁電流消失，但電機(jī)有剩磁，主磁通Φ大幅減小。根據(jù)電樞電動(dòng)勢(shì)公式E=CeΦn，當(dāng)Φ減小時(shí)，若電樞電壓U不變，E=U-IaRa（Ra為電樞電阻），初始瞬間n未變，E減小導(dǎo)致Ia=(U-E)/Ra增大，電磁轉(zhuǎn)矩T=CTΦIa。雖然Φ減小，但I(xiàn)a急劇增大，若T大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機(jī)加速；由于Φ減小，為保持E≈U（忽略Ra壓降），n需大幅上升以補(bǔ)償Φ的減小，可能導(dǎo)致“飛車”事故。2.三相變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)為Yd11，其原副邊線電壓的相位關(guān)系是（）A.副邊線電壓超前原邊11×30°=330°B.副邊線電壓滯后原邊11×30°=330°C.副邊線電壓超前原邊11×30°=330°（或滯后30°）D.副邊線電壓滯后原邊11×30°=330°（或超前30°）答案：C解析：聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)中，數(shù)字表示副邊線電壓滯后原邊的30°倍數(shù)（12點(diǎn)為0°）。Yd11表示原邊Y聯(lián)結(jié)，副邊Δ聯(lián)結(jié)，副邊線電壓滯后原邊11×30°=330°，等效于超前30°（360°-330°=30°）。因此正確描述為“超前330°（或滯后30°）”。3.三相異步電動(dòng)機(jī)帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行時(shí)，若電源電壓降低10%，穩(wěn)定后電機(jī)的（）A.轉(zhuǎn)速不變，電流不變B.轉(zhuǎn)速降低，電流增大C.轉(zhuǎn)速升高，電流減小D.轉(zhuǎn)速降低，電流減小答案：B解析：恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載下，電磁轉(zhuǎn)矩T=TL（負(fù)載轉(zhuǎn)矩）。異步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩公式T=KTΦmI2cosφ2，其中Φm≈U/f（電源頻率f不變時(shí)，Φm與U成正比）。當(dāng)U降低10%，Φm減小，為保持T=TL不變，轉(zhuǎn)子電流I2需增大（因cosφ2變化較小）。轉(zhuǎn)子電流增大導(dǎo)致定子電流增大（磁動(dòng)勢(shì)平衡）。同時(shí)，轉(zhuǎn)差率s=(n1-n)/n1，T與s近似成正比（在額定轉(zhuǎn)差率附近），U降低后，為產(chǎn)生足夠的T，s需增大，故轉(zhuǎn)速n=n1(1-s)降低。4.同步發(fā)電機(jī)單機(jī)運(yùn)行時(shí)，若保持原動(dòng)機(jī)輸入功率不變，僅調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流If，則（）A.輸出有功功率P不變，無功功率Q改變B.輸出有功功率P改變，無功功率Q不變C.P和Q均改變D.P和Q均不變答案：A解析：同步發(fā)電機(jī)的有功功率P由原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械功率決定（忽略損耗），調(diào)節(jié)If不改變?cè)瓌?dòng)機(jī)功率，故P不變。勵(lì)磁電流If影響空載電動(dòng)勢(shì)E0，進(jìn)而影響電樞反應(yīng)的性質(zhì)：當(dāng)If增大，E0增大，若電網(wǎng)電壓U不變，發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)輸出感性無功（過勵(lì)）；If減小，E0減小，可能吸收感性無功（欠勵(lì)）。因此Q隨If改變。5.電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件是（）A.電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性與負(fù)載特性有交點(diǎn)，且交點(diǎn)處電動(dòng)機(jī)特性斜率大于負(fù)載特性斜率B.電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性與負(fù)載特性有交點(diǎn)，且交點(diǎn)處電動(dòng)機(jī)特性斜率小于負(fù)載特性斜率C.電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性與負(fù)載特性無交點(diǎn)D.電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性斜率為正答案：B解析：穩(wěn)定運(yùn)行需滿足兩個(gè)條件：①電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性n=f(T)與負(fù)載特性n=f(TL)有交點(diǎn)（T=TL）；②在交點(diǎn)附近，若因擾動(dòng)使轉(zhuǎn)速n上升，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩T應(yīng)小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL，迫使n下降恢復(fù)；若n下降，T應(yīng)大于TL，迫使n上升恢復(fù)。數(shù)學(xué)上表現(xiàn)為交點(diǎn)處dT/dn（電動(dòng)機(jī)特性斜率）的絕對(duì)值小于dTL/dn（負(fù)載特性斜率）的絕對(duì)值（即電動(dòng)機(jī)特性更“軟”）。二、填空題（每空2分，共20分）1.直流電機(jī)的電樞反應(yīng)是指______對(duì)______的影響。答案：電樞磁動(dòng)勢(shì)；主極磁場(chǎng)2.變壓器的短路試驗(yàn)通常將______繞組短路，______繞組施加低壓進(jìn)行測(cè)量，此時(shí)測(cè)得的損耗主要是______。答案：副邊；原邊；銅損（繞組電阻損耗）3.三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率s=0.02時(shí)，若定子頻率f1=50Hz，則轉(zhuǎn)子電流頻率f2=______Hz；若電機(jī)極對(duì)數(shù)p=2，同步轉(zhuǎn)速n1=______r/min。答案：1；1500（n1=60f1/p=60×50/2=1500）4.同步電機(jī)的“同步”是指______與______的轉(zhuǎn)速相同。答案：轉(zhuǎn)子；旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（或定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)）5.電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式為______，其中GD2表示______。答案：T-TL=(GD2/375)(dn/dt)；系統(tǒng)的飛輪矩（轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的折算值）三、計(jì)算題（共45分）1.（10分）一臺(tái)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，額定數(shù)據(jù)：PN=10kW，UN=220V，IN=53.8A，nN=1500r/min，Ra=0.4Ω，勵(lì)磁回路電阻Rf=110Ω。求：（1）額定勵(lì)磁電流IfN；（2）額定電樞電流IaN；（3）額定運(yùn)行時(shí)的電樞電動(dòng)勢(shì)EN；（4）電磁轉(zhuǎn)矩TN（保留兩位小數(shù)）。解：（1）IfN=UN/Rf=220/110=2A（2）IaN=IN-IfN=53.8-2=51.8A（3）EN=UN-IaN×Ra=220-51.8×0.4=220-20.72=199.28V（4）電磁功率Pem=EN×IaN=199.28×51.8≈10322.7W電磁轉(zhuǎn)矩TN=9.55×Pem/nN=9.55×10322.7/1500≈65.74N·m2.（12分）一臺(tái)三相變壓器，SN=500kVA，UN1/UN2=10kV/0.4kV，Yyn0聯(lián)結(jié)，空載損耗p0=1.1kW，短路損耗pkN=6.5kW（75℃時(shí)）。求：（1）變比k（線電壓比）；（2）額定負(fù)載且cosφ2=0.8（滯后）時(shí)的效率η（負(fù)載系數(shù)β=1）；（3）當(dāng)效率最大時(shí)的負(fù)載系數(shù)βm（忽略溫度影響）。解：（1）Y聯(lián)結(jié)線電壓=√3×相電壓，故變比k=U1φ/U2φ=(UN1/√3)/(UN2/√3)=UN1/UN2=10000/400=25（2）額定負(fù)載時(shí)，輸出功率P2=SN×cosφ2=500×0.8=400kW總損耗ΔP=p0+β2pkN=1.1+12×6.5=7.6kW效率η=P2/(P2+ΔP)×100%=400/(400+7.6)×100%≈97.65%（3）效率最大時(shí)，βm=√(p0/pkN)=√(1.1/6.5)≈0.413.（13分）一臺(tái)三相四極異步電動(dòng)機(jī)，額定數(shù)據(jù)：PN=30kW，UN=380V，IN=57.6A，nN=1470r/min，cosφN=0.88，f1=50Hz。求：（1）同步轉(zhuǎn)速n1；（2）額定轉(zhuǎn)差率sN；（3）額定效率ηN；（4）額定運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子電流頻率f2N。解：（1）極對(duì)數(shù)p=2，n1=60f1/p=60×50/2=1500r/min（2）sN=(n1-nN)/n1=(1500-1470)/1500=0.02（3）輸入功率P1=√3UNINcosφN=√3×380×57.6×0.88≈33.5kW效率ηN=PN/P1×100%=30/33.5×100%≈89.55%（4）f2N=sNf1=0.02×50=1Hz4.（10分）某電力拖動(dòng)系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性為n=1500-50T（n單位r/min，T單位N·m），負(fù)載特性為TL=20+0.1n（TL單位N·m）。求：（1）穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)的轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T；（2）若負(fù)載轉(zhuǎn)矩突增為TL’=40N·m（假設(shè)負(fù)載為恒轉(zhuǎn)矩型），系統(tǒng)最終穩(wěn)定轉(zhuǎn)速n’（忽略動(dòng)態(tài)過程）。解：（1）穩(wěn)定時(shí)T=TL，聯(lián)立方程：n=1500-50TT=20+0.1n代入得：T=20+0.1×(1500-50T)=20+150-5T→6T=170→T≈28.33N·mn=1500-50×28.33≈1500-1416.5=83.5r/min（注：實(shí)際中異步電機(jī)轉(zhuǎn)速不會(huì)如此低，此處為簡(jiǎn)化計(jì)算）（2）恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載TL’=40N·m，穩(wěn)定時(shí)T=TL’=40N·m代入電動(dòng)機(jī)特性：n’=1500-50×40=1500-2000=-500r/min（負(fù)號(hào)表示反轉(zhuǎn)，實(shí)際需考慮電機(jī)能否反向運(yùn)行，此處僅數(shù)學(xué)解）四、簡(jiǎn)答題（共20分）1.（5分）簡(jiǎn)述直流電機(jī)的可逆性原理，并舉例說明。答：直流電機(jī)的可逆性是指同一臺(tái)電機(jī)既可作發(fā)電機(jī)運(yùn)行，也可作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。當(dāng)原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)電樞旋轉(zhuǎn)，電樞繞組切割主磁場(chǎng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，若外接負(fù)載則輸出電能（發(fā)電機(jī)）；若電樞繞組通入電流，電流與主磁場(chǎng)作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)（電動(dòng)機(jī)）。例如，電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)在加速時(shí)作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行（電能→機(jī)械能），剎車時(shí)作發(fā)電機(jī)運(yùn)行（機(jī)械能→電能回饋電池）。2.（7分）異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，為什么啟動(dòng)電流大而啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大？答：?jiǎn)?dòng)時(shí)（n=0，s=1），轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為0，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以同步轉(zhuǎn)速切割轉(zhuǎn)子繞組，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2=sE20=E20（最大），轉(zhuǎn)子電流I2=E2/√(R22+(sX20)2)=E20/√(R22+X202)（X20為轉(zhuǎn)子靜止時(shí)漏抗，較大）。因轉(zhuǎn)子電流大，根據(jù)磁動(dòng)勢(shì)平衡，定子電流也大（約為額定電流的5-7倍）。但啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst=KTΦmI2cosφ2，此時(shí)轉(zhuǎn)子頻率f2=f1，轉(zhuǎn)子漏抗X20大，cosφ2=R2/√(R22+X202)小（功率因數(shù)低），且Φm因啟動(dòng)時(shí)定子漏阻抗壓降大而略減小，故Tst僅為額定轉(zhuǎn)矩的1-2倍，相對(duì)啟動(dòng)電流而言并不大。3.（8分）說明變壓器分接開關(guān)的作用及調(diào)壓原理。答：分接開關(guān)用于調(diào)節(jié)變壓器的變比，以穩(wěn)定輸出