(2025年)電機學練習題庫(含參考答案)一、選擇題（每題2分，共20分）1.一臺單相變壓器額定容量為10kVA，額定電壓為220V/110V，其原邊額定電流為（）。A.45.45AB.90.91AC.22.73AD.100A參考答案：A（原邊額定電流I?N=S?N/U?N=10×103/220≈45.45A）2.直流電機電樞繞組采用疊繞組時，其并聯(lián)支路數(shù)（）。A.等于極對數(shù)B.等于極數(shù)C.等于2倍極對數(shù)D.等于2參考答案：B（疊繞組并聯(lián)支路數(shù)a=p，波繞組a=1，本題未說明波繞組，默認疊繞組，故a=p，但極數(shù)2p，若極數(shù)為2p，則并聯(lián)支路數(shù)等于極數(shù)時需p=支路數(shù)，可能題目簡化為極數(shù)，正確選項B）3.三相異步電機空載運行時，轉(zhuǎn)差率s的范圍是（）。A.s≈0B.0.01<s<0.06C.s>1D.s=1參考答案：A（空載時轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速，s=(n?-n)/n?≈0）4.同步發(fā)電機正常運行時，電樞反應的性質(zhì)主要取決于（）。A.負載大小B.負載功率因數(shù)C.勵磁電流D.原動機轉(zhuǎn)速參考答案：B（電樞反應性質(zhì)由電樞磁動勢與主磁場的相對位置決定，與負載功率因數(shù)直接相關）5.變壓器的鐵損耗（）。A.僅與電源頻率有關B.僅與鐵心材質(zhì)有關C.與電源電壓和頻率有關D.與負載電流有關參考答案：C（鐵損耗包括磁滯損耗和渦流損耗，磁滯損耗∝fB_m2，渦流損耗∝f2B_m2，而B_m≈U/(4.44fN)，故鐵損耗與U和f相關）6.直流電機的電磁轉(zhuǎn)矩公式T=CTΦIa中，CT與（）無關。A.電樞繞組匝數(shù)B.極對數(shù)C.并聯(lián)支路數(shù)D.電樞電流大小參考答案：D（CT=60/(2π)×(Np)/(a)，其中N為總匝數(shù)，p為極對數(shù)，a為并聯(lián)支路數(shù)，與Ia無關）7.三相異步電機的臨界轉(zhuǎn)差率sm與（）無關。A.定子電阻B.轉(zhuǎn)子電阻C.定子漏抗D.轉(zhuǎn)子漏抗參考答案：A（sm=r?’/√(r?2+(x?σ+x?σ’)2)，與定子電阻r?有關？需修正：實際公式sm=(r?’/x?σ+x?σ’)，定子電阻r?對sm影響較小，通常忽略，故正確選項A）8.同步電機的功角δ是指（）。A.定子電動勢與端電壓的夾角B.主磁極軸線與電樞等效磁極軸線的夾角C.電樞電流與端電壓的夾角D.勵磁電流與電樞電流的夾角參考答案：B（功角δ是主磁場與電樞合成磁場的空間夾角，即主磁極軸線與電樞等效磁極軸線的夾角）9.變壓器負載運行時，二次側(cè)電壓變化率ΔU的大小與（）無關。A.負載功率因數(shù)B.負載電流大小C.變壓器短路阻抗D.一次側(cè)電源頻率參考答案：D（ΔU≈(I?N/Zk)(r_kcosφ?+x_ksinφ?)，與頻率無關，因短路阻抗r_k、x_k在額定頻率下定義）10.直流電機換向不良的主要原因是（）。A.電樞電流過大B.換向器表面不平整C.換向元件中產(chǎn)生了附加電動勢D.勵磁電流過小參考答案：C（換向不良的根本原因是換向元件中存在電抗電動勢和電樞反應電動勢等附加電動勢，導致火花）二、簡答題（每題6分，共30分）11.簡述變壓器空載試驗和短路試驗的目的及試驗時的電源條件。參考答案：空載試驗目的：測量空載電流I?、空載損耗p?，計算勵磁參數(shù)（勵磁電阻r_m、勵磁電抗x_m）。試驗時低壓側(cè)接電源，高壓側(cè)開路，電源電壓為額定電壓，頻率為額定頻率。短路試驗目的：測量短路電流I_k、短路損耗p_k，計算短路參數(shù)（短路電阻r_k、短路電抗x_k）。試驗時高壓側(cè)接電源，低壓側(cè)短路，電源電壓為較小的短路電壓（使電流達額定值），頻率為額定頻率。12.直流電機電樞反應的定義是什么？交軸電樞反應對氣隙磁場有何影響？參考答案：電樞反應是指電樞電流產(chǎn)生的電樞磁動勢對主磁極磁場的影響。交軸電樞反應的影響：①使氣隙磁場發(fā)生畸變（前極端磁通減弱，后極端磁通增強）；②當磁路飽和時，會產(chǎn)生去磁效應（后極端飽和導致總磁通略有減少）。13.三相異步電機的轉(zhuǎn)差率s是如何定義的？當電機分別處于電動、發(fā)電、制動狀態(tài)時，s的范圍如何？參考答案：轉(zhuǎn)差率s=(n?-n)/n?，其中n?為同步轉(zhuǎn)速，n為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。電動狀態(tài)：0<s<1（n與n?同向，n<n?）；發(fā)電狀態(tài)：s<0（n>n?，n與n?同向）；制動狀態(tài)：s>1（n與n?反向，如反接制動）。14.同步發(fā)電機的V形曲線描述了什么關系？簡述欠勵和過勵狀態(tài)下的無功功率特性。參考答案：V形曲線是指同步發(fā)電機在有功功率P恒定的情況下，勵磁電流I_f與電樞電流I的關系曲線（I=f(I_f)）。欠勵狀態(tài)（I_f較?。弘姌须娏鞒岸穗妷海l(fā)電機向電網(wǎng)發(fā)出容性無功（或吸收感性無功）；過勵狀態(tài)（I_f較大）：電樞電流滯后端電壓，發(fā)電機向電網(wǎng)發(fā)出感性無功。15.簡述感應電機（異步電機）與同步電機在結(jié)構(gòu)和工作原理上的主要區(qū)別。參考答案：結(jié)構(gòu)區(qū)別：感應電機轉(zhuǎn)子為籠型或繞線型（需短路），無直流勵磁；同步電機轉(zhuǎn)子有直流勵磁繞組（或永磁體）。工作原理區(qū)別：感應電機依靠定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子感應電流的相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n≠n?（s≠0）；同步電機轉(zhuǎn)子磁場由直流勵磁（或永磁）產(chǎn)生，與定子旋轉(zhuǎn)磁場同步旋轉(zhuǎn)（n=n?），依靠磁場間的吸引力產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。三、計算題（每題10分，共50分）16.一臺單相變壓器，額定容量S_N=50kVA，額定電壓U?N/U?N=10kV/0.4kV，短路阻抗標幺值Z_k=0.05，負載功率因數(shù)cosφ?=0.8（滯后）。求：（1）變壓器的變比k；（2）額定負載時的電壓變化率ΔU%。參考答案：（1）變比k=U?N/U?N=10000/400=25；（2）短路電阻標幺值r_k=Z_kcosφ_k（假設φ_k≈φ?=arccos0.8=36.87°，則r_k=0.05×0.8=0.04），短路電抗標幺值x_k=Z_ksinφ_k=0.05×0.6=0.03；電壓變化率ΔU%≈(r_kcosφ?+x_ksinφ?)×100%=(0.04×0.8+0.03×0.6)×100%=(0.032+0.018)×100%=5%。17.一臺他勵直流電動機，額定數(shù)據(jù)：P_N=10kW，U_N=220V，I_N=53A，n_N=1500r/min，電樞電阻R_a=0.3Ω。求：（1）額定運行時的電樞電動勢E_a；（2）電磁轉(zhuǎn)矩T_em；（3）若保持勵磁不變，負載轉(zhuǎn)矩減小為額定的50%，穩(wěn)定運行時的轉(zhuǎn)速n（假設電樞電流與轉(zhuǎn)矩成正比）。參考答案：（1）E_a=U_N-I_NR_a=220-53×0.3=220-15.9=204.1V；（2）電磁功率P_em=E_aI_a=204.1×53≈10817.3W，電磁轉(zhuǎn)矩T_em=P_em/(2πn_N/60)=10817.3/(2π×1500/60)=10817.3/(157.08)≈68.9N·m；（3）負載轉(zhuǎn)矩減小50%，則電樞電流I_a’=0.5I_N=26.5A，電樞電動勢E_a’=U_N-I_a’R_a=220-26.5×0.3=220-7.95=212.05V；由E_a=K_eΦn，Φ不變，故n’=n_N×(E_a’/E_a)=1500×(212.05/204.1)≈1558r/min。18.一臺三相四極異步電動機，額定數(shù)據(jù)：P_N=15kW，U_N=380V（Y接法），I_N=31.4A，n_N=1440r/min，f=50Hz，定子銅損耗p_Cu1=860W，鐵損耗p_Fe=450W，機械損耗p_mech=150W，附加損耗p_ad=75W。求：（1）同步轉(zhuǎn)速n?；（2）額定轉(zhuǎn)差率s_N；（3）轉(zhuǎn)子銅損耗p_Cu2；（4）額定效率η_N。參考答案：（1）四極電機極對數(shù)p=2，n?=60f/p=60×50/2=1500r/min；（2）s_N=(n?-n_N)/n?=(1500-1440)/1500=0.04；（3）電磁功率P_em=P_N+p_mech+p_ad+p_Cu2，且P_em=p_Cu2/s_N，故p_Cu2=s_N×(P_N+p_mech+p_ad)/(1-s_N)=0.04×(15000+150+75)/(1-0.04)=0.04×15225/0.96≈634.375W（或更簡單：總機械功率P_mec=P_N+p_mech+p_ad=15000+150+75=15225W，P_em=P_mec/(1-s_N)=15225/0.96≈15859.375W，p_Cu2=s_NP_em=0.04×15859.375≈634.375W）；（4）輸入功率P?=P_em+p_Cu1+p_Fe=15859.375+860+450=17169.375W，η_N=P_N/P?×100%=15000/17169.375≈87.36%。19.一臺隱極同步發(fā)電機，額定容量S_N=100kVA，額定電壓U_N=400V（Y接法），同步電抗X_s=1.2Ω，不計電樞電阻。當發(fā)電機帶額定負載且功率因數(shù)cosφ=0.8（滯后）時，求：（1）額定電流I_N；（2）空載電動勢E?；（3）功角δ。參考答案：（1）Y接法線電壓U_N=400V，相電壓U=400/√3≈230.94V，額定電流I_N=S_N/(√3U_N)=100×103/(√3×400)≈144.34A；（2）電樞電流滯后φ=36.87°，相量圖中E?=U+jIX_s。U=230.94∠0°V，I=144.34∠-36.87°A，jIX_s=j144.34×1.2∠-36.87°=173.21∠53.13°V（因j=∠90°，故角度-36.87°+90°=53.13°）；E?的實部=U+173.21cos53.13°=230.94+173.21×0.6≈230.94+103.93=334.87V；虛部=173.21sin53.13°≈173.21×0.8≈138.57V；E?=√(334.872+138.572)≈√(112148+19203)=√131351≈362.4V（線電動勢E?_line=362.4×√3≈627.6V）；（3）功角δ=arctan(虛部/實部)=arctan(138.57/334.87)≈22.3°。20.一臺單相變壓器，原邊匝數(shù)N?=1000匝，副邊匝數(shù)N?=200匝，原邊接220V、50Hz正弦電源，副邊接阻抗Z_L=10∠30°Ω。不計勵磁電流和繞組電阻、漏抗，求：（1）副邊電壓U?；（2）原邊電流I?；（3）變壓器傳輸?shù)挠泄β蔖。