電機原理及應用習題（附參考答案）

電機原理及應用習題（附參考答案）一、單選題（共30題，每題1分，共30分）1.發電機定子內嵌放有互差120度的三相繞組，通過三相對稱交流電流時，在氣隙空間會產生(____)。選項(A)橢圓旋轉磁場選項(B)恒定磁場選項(C)脈振磁場選項(D)圓形旋轉磁場2.改變三相異步電動機的旋轉磁場方向就可以使電動機（___)。選項(A)減速選項(B)停速選項(C)降壓啟動選項(D)反轉3.與串入電抗器降壓起動相比較，在相同起動電壓和起動轉矩下，采用Y/D換接起動的起動電流要(____)。選項(A)一樣大選項(B)小選項(C)大選項(D)不確定4.當發電機準同期并列時，若系統電壓高于待并發電機電壓時，應該(____)。選項(A)減小待并發電機的轉速選項(B)增大待并發電機的轉速選項(C)減小待并發電機勵磁選項(D)增大待并發電機勵磁5.合閘時刻為三組燈亮、熄旋轉變化，且旋轉速度很慢，當(____)熄滅且電壓表指示為零時，應立即合閘。選項(A)三個燈選項(B)3燈選項(C)2燈選項(D)1燈6.同步電動機的額定功率是指(____)。選項(A)以上答案都不是選項(B)輸出的電功率選項(C)輸出的無功功率選項(D)輸出的機械功率7.同步電機中參數Xq表示為(____)。選項(A)同步電抗選項(B)漏電抗選項(C)交軸同步電抗選項(D)直軸同步電抗8.(____)表示同步發電機的轉速為同步轉速，負載電流和功率因數為常數時，發電機的端電壓和勵磁電流之間的關系。選項(A)負載特性選項(B)短路特性選項(C)外特性選項(D)空載特性9.漏磁通對應的電抗為(____)。選項(A)同步電抗選項(B)阻抗選項(C)電樞電抗選項(D)漏電抗10.為了變極后電動機的(______)不變，應在變極后對調任意兩相電源線。選項(A)電流選項(B)轉速選項(C)電壓選項(D)轉向11.同步發電機在正常運行時，通常將定子鐵損耗歸屬于(____)。選項(A)銅損耗選項(B)附加損耗選項(C)空載損耗選項(D)機械損耗12.對于單機運行的同步發電機，勵磁系統的作用主要是(____)。選項(A)調節發電機的頻率選項(B)調節發電機發出的無功功率選項(C)調節發電機發出的有功功率選項(D)保持發電機機端電壓恒定13.同步電機中參數Xd表示為(____)。選項(A)漏電抗選項(B)交軸同步電抗選項(C)同步電抗選項(D)直軸同步電抗14.繞線式電動機的啟動方法是(______)。選項(A)在轉子回路中串入適當的電阻選項(B)串自耦變壓器啟動選項(C)在定子回路中串入適當的電阻選項(D)降壓15.電樞反應電抗Xa的大小代表了(____)的大小。選項(A)電樞電動勢選項(B)氣隙合成磁通選項(C)漏磁通選項(D)電樞反應磁通16.同步發電機與大電網并聯運行時功率因數是由（）決定的。選項(A)電壓和電流選項(B)不確定選項(C)負載選項(D)有功功率和無功功率17.同步電機的特點是轉子轉速與電網頻率之間（____)嚴格不變的關系。選項(A)不確定選項(B)有選項(C)沒有選項(D)以上都不對18.磁路不飽和時，同步發電機的空載特性曲線為一條(____)。選項(A)直線選項(B)磁化曲線選項(C)拋物線選項(D)以上都對19.隱極同步發電機靜態穩定運行的極限所對應的功角為(____)。選項(A)90度選項(B)0度選項(C)75度選項(D)180度20.同步發電機主磁極軸線位置的軸稱為(____)。選項(A)相軸選項(B)直軸選項(C)時軸選項(D)交軸21.準確同步法并列操作，當待并發電機頻率大時，應(____)。選項(A)增大轉速選項(B)增大勵磁電流選項(C)減小勵磁電流選項(D)減小轉速22.降壓起動是指電動機起動時定子繞組上所加電壓(____)額定電壓，從而減小起動電流。選項(A)高于選項(B)等于選項(C)不確定選項(D)低于23.同步發電機處于正常勵磁情況下，若在此基礎上增加勵磁電流，則發電機端口電壓與電樞電流的相位關系為(____)。選項(A)無法判斷選項(B)電流超前于電壓選項(C)電流與電壓同相位選項(D)電流滯后于電壓24.功率因數角是(____)的相位夾角。選項(A)勵磁電動勢和電樞電流選項(B)勵磁電動勢和定子端電壓選項(C)定子端電壓和電樞電流選項(D)以上都不是25.感應電動機定子回路串電抗器起動時，電機參數不變，如果起動電壓降低為額定電壓的K倍，則起動電流降低為原來的(____)倍。選項(A)不確定選項(B)K的平方選項(C)1/K選項(D)K26.一臺并聯于無限大電網運行的同步發電機，保持有功輸出不變，當功率因數cosφ=0.8(超前)變為cosφ=0.9(超前)時，電樞電流會如何變化(____)。選項(A)不變選項(B)變小選項(C)變大選項(D)無法判斷27.對稱負載運行時，凸極同步發電機的直軸同步電抗(____)交軸同步電抗。選項(A)等于選項(B)大于選項(C)小于選項(D)遠小于28.同步發電機的進相運行是指(____)。選項(A)發出有功、吸收無功選項(B)不發有功、發出無功選項(C)不發有功、吸收無功選項(D)發出有功、發出無功29.同步發電機穩態運行時，若所帶負載為阻性cosφ=1，則電樞反應性質為(____)。選項(A)交軸電樞反應選項(B)直軸去磁和交軸電樞反應選項(C)直軸去磁電樞反應選項(D)直軸助磁和交軸電樞反應30.我國工業頻率規定為(____)。選項(A)40Hz選項(B)60Hz選項(C)50Hz選項(D)20Hz二、多選題（共10題，每題1分，共10分）1.有功功率的功角特性是指同步發電機穩態運行時，(____)保持不變，電磁功率與功率角的關系。選項(A)電樞電流選項(B)勵磁電動勢選項(C)定子端電壓選項(D)以上都對2.下列描述錯誤的是(____)。選項(A)轉子回路串電阻調速只適用于繞線式感應電動機選項(B)定子回路串電抗器起動方法屬于降壓起動選項(C)變極調速只適用于繞線式感應電動機選項(D)鼠籠式感應電動機的起動性能比繞線式感應電動機的起動性能好3.如果(____)時，電磁功率的大小只取決于功率角的大小。選項(A)電機勵磁一定選項(B)電流恒定選項(C)頻率恒定選項(D)電網電壓恒定4.同步發電機并聯運行的條件有(____)。選項(A)待并發電機電壓與電網電壓的大小相等選項(B)待并發電機電壓與電網電壓的相位相同選項(C)待并發電機的電壓頻率與電網電壓頻率相等選項(D)待并發電機的電壓相序與電網電壓相序相同5.當同步發電機處于欠勵運行狀態時，將(____)。選項(A)向電網發出超前無功選項(B)從電網吸收超前無功選項(C)從電網吸收滯后無功選項(D)向電網發出滯后無功6.調節勵磁電流大小改變同步發電機無功功率的過程中，哪些量是變化的(____)。選項(A)負載電流選項(B)勵磁電動勢選項(C)功率因數角選項(D)系統頻率7.同步發電機空載運行時，(____)。選項(A)轉子繞組通入直流勵磁電流選項(B)同步發電機被原動機拖動到同步轉速選項(C)定子繞組通入直流勵磁電流選項(D)定子繞組開路8.調速性能好的感應電動機應具備(____)特點。選項(A)調速平滑性好選項(B)調速范圍廣選項(C)調速設備簡單選項(D)調速過程中損耗小9.下述關于功角的說法正確的有(____)。選項(A)在靜態穩定范圍內，功角越小，發電機靜態穩定性越好。選項(B)功角是勵磁電動勢與端電壓之間的夾角選項(C)功角是轉子主磁場與氣隙合成磁場之間的夾角選項(D)功角越大，輸出的有功功率越大10.繞線式異步電動機起動方法有(____)。選項(A)轉子串頻敏變阻器選項(B)轉子串適當的電阻選項(C)星三角形換接選項(D)定子回路串電抗器三、判斷題（共10題，每題1分，共10分）1.當發電機的電壓大小和系統電壓大小不等時，應調節勵磁電流。選項(A)正確選項(B)錯誤2.同步發電機的進相運行是指發電機既發出有功功率，又發出容性無功功率。選項(A)正確選項(B)錯誤3.當發電機的頻率和系統的不等時，應調節勵磁電流。選項(A)正確選項(B)錯誤4.大型的同步電機散熱較為困難，可以采用油冷卻的方案。選項(A)正確選項(B)錯誤5.同步發電機發出容性無功功率等價于吸收感性無功功率。選項(A)正確選項(B)錯誤6.發電機的三相電壓是對稱的，即三個相電壓的有效值相等，相位互差120度。選項(A)正確選項(B)錯誤7.在電機鐵心材料周圍的氣隙中存在少量磁場。選項(A)正確選項(B)錯誤8.當發電機的電壓大小和系統電壓大小不等時，應調節轉速。選項(A)正確選項(B)錯誤9.對調同步發電機勵磁繞組的直流電源極性后，發電機的相序會隨之改變。選項(A)正確選項(B)錯誤10.V形曲線的欠勵區，功率因數滯后。選項(A)正確選項(B)錯誤答案與解析一、單選題答案1.答案：D說明：當發電機定子內嵌放有互差120度的三相繞組，通過三相對稱交流電流時，會在氣隙空間產生圓形旋轉磁場。這是基于三相交流電的特性，三相電流在時間上互差120度，通入三相繞組后，會產生一個按一定方向旋轉的磁場，其轉速與電流的頻率有關，這個磁場就是圓形旋轉磁場。2.答案：D說明：旋轉磁場的方向決定了三相異步電動機轉子的轉動方向，所以改變旋轉磁場方向就可以使電動機反轉。3.答案：B說明：采用Y/Δ換接起動時，定子繞組的相電壓降低為原來的\(\frac{1}{\sqrt{3}}\)，則起動電流降為原來的\(\frac{1}{3}\)（因為\(I=\frac{U}{Z}\)，\(Z\)不變，\(U\)變為原來的\(\frac{1}{\sqrt{3}}\)，所以\(I\)變為原來的\(\frac{1}{3}\)）。而串入電抗器降壓起動時，起動電流與電抗器的電抗值有關，電抗器只是通過增加電路電抗來降低電流，但不會像Y/Δ換接起動那樣降低到原來的\(\frac{1}{3}\)。所以在相同起動電壓和起動轉矩下，采用Y/Δ換接起動的起動電流要小。4.答案：D說明：當系統電壓高于待并發電機電壓時，為了使待并發電機電壓與系統電壓相等，應增大待并發電機的勵磁，提高其端電壓，使其與系統電壓接近，以便順利并列。5.答案：D6.答案：D說明：同步電動機的額定功率是指輸出的機械功率。同步電動機從電網吸收的是電功，包括有功功率和無功功率，其將電能轉換為機械能輸出，額定功率指的就是輸出的機械功率大小。7.答案：C說明：交軸同步電抗是反映電機交軸方向磁路磁阻的參數，用Xq表示。直軸同步電抗用Xd表示，同步電抗等于直軸同步電抗和交軸同步電抗的幾何平均值，漏電抗用Xσ表示。8.答案：A說明：負載特性是指同步發電機的轉速為同步轉速，負載電流和功率因數為常數時，發電機的端電壓和勵磁電流之間的關系。外特性是指發電機端電壓與負載電流的關系；短路特性是指短路時定子電流與勵磁電流的關系；空載特性是指發電機空載時端電壓與勵磁電流的關系。9.答案：D說明：漏磁通主要與漏電抗相關，漏電抗反映的就是漏磁通的作用，所以漏磁通對應的電抗為漏電抗，它小于同步電抗等其他一些電抗，故答案選[B]。10.答案：D說明：變極調速是通過改變定子繞組的連接方式來改變磁極對數，從而實現調速的目的。當電動機變極后，其旋轉磁場的方向會發生改變，電動機的轉向也會改變。為了使變極后電動機的轉向不變，應在變極后對調任意兩相電源線，以改變旋轉磁場的方向，從而保證電動機的轉向不變。而轉速、電流、電壓與對調電源線的操作并無直接關聯。11.答案：C說明：同步發電機正常運行時，定子鐵損耗包含在空載損耗中。空載損耗主要由定子鐵損耗和機械損耗等組成。機械損耗是由轉子旋轉時的摩擦等產生；附加損耗相對較小且與多種因素有關；銅損耗是定子繞組和轉子繞組中的電阻損耗。而定子鐵損耗歸屬于空載損耗。12.答案：D說明：單機運行的同步發電機，勵磁系統主要作用是保持發電機機端電壓恒定。通過調節勵磁電流，進而調節發電機的磁場，從而維持機端電壓穩定。調節發電機發出的無功功率是同步發電機并網運行時勵磁系統的重要作用之一；調節發電機發出的有功功率主要取決于原動機的輸入；調節發電機的頻率與原動機的轉速調節等有關，而非勵磁系統的主要作用。13.答案：D說明：Xd表示直軸同步電抗，是同步電機的一個重要參數，用于描述電機在直軸方向上的電磁特性。直軸同步電抗大于交軸同步電抗，也大于漏電抗，同步電抗是直軸同步電抗和交軸同步電抗的總和。14.答案：A說明：繞線式電動機啟動時在轉子回路中串入適當電阻，可以減小啟動電流，同時提高啟動轉矩，實現平滑啟動。降壓啟動一般適用于鼠籠式電動機；在定子回路中串入適當電阻主要用于一些特定的啟動控制，但不是繞線式電動機典型的啟動方法；串自耦變壓器啟動也是鼠籠式電動機常用的啟動方式之一，并非繞線式電動機的啟動方法。15.答案：D說明：電樞反應電抗Xa的大小代表了電樞反應磁通的大小。電樞反應電抗與電樞反應磁通相關，反映了電樞反應磁通對電路的影響程度。氣隙合成磁通是考慮了電樞反應等多種因素后的合成磁通；漏磁通主要由漏磁電抗反映；電樞電動勢由感應電動勢公式決定，與電樞反應電抗沒有直接對應關系。16.答案：D說明：同步發電機與大電網并聯運行時，功率因數由發電機輸出的有功功率和無功功率共同決定。當有功功率變化時，無功功率會相應調整以維持機端電壓不變，從而影響功率因數；同樣，無功功率的改變也會對功率因數產生影響。17.答案：B說明：同步電機的特點是轉子轉速與電網頻率之間有嚴格不變的關系。其轉速公式為\(n=\frac{60f}{p}\)（其中\(n\)為轉速，\(f\)為電網頻率，\(p\)為電機極對數），只要電網頻率和電機極對數不變，轉子轉速就嚴格不變。18.答案：A說明：磁路不飽和時，磁導率為常數，根據磁化定律，磁通與勵磁電流成正比，感應電動勢又與磁通成正比，所以空載特性曲線為一條直線。19.答案：A說明：隱極同步發電機靜態穩定運行的極限所對應的功角為90度。當功角大于90度時，發電機可能會失去靜態穩定。所以答案選[B]。20.答案：B說明：直軸是指同步發電機主磁極軸線位置的軸，用于描述電機磁場和電樞繞組等相關物理量的方向基準。交軸是與直軸垂直的軸；相軸主要與電機的相繞組相關；時軸與本題所描述的主磁極軸線位置的軸概念不相關。21.答案：D說明：當待并發電機頻率大于電網頻率時，應減小待并發電機的轉速，使其頻率與電網頻率相等，從而實現準確同步并列操作。增大勵磁電流主要是改變發電機的無功輸出；減小勵磁電流也主要影響無功；增大轉速會使頻率更高，均不符合要求。22.答案：D說明：降壓起動是通過降低加在電動機定子繞組上的電壓，來減小起動電流，所以起動時定子繞組上所加電壓低于額定電壓。23.答案：D24.答案：C說明：功率因數角是指交流電路中電壓與電流之間的相位差，在電機中，就是定子端電壓和電樞電流的相位夾角。25.答案：D26.答案：B說明：當功率因數從cosφ=0.8（超前）變為cosφ=0.9（超前）時，功率因數增大，由于有功輸出不變，根據公式\(P=UIcosφ\)，在電壓U不變且有功P不變的情況下，cosφ增大則電樞電流I變小。27.答案：B說明：凸極同步發電機由于其磁極結構的特殊性，直軸磁路磁阻小，交軸磁路磁阻大。根據同步電抗的計算公式，磁阻小則電抗大，所以直軸同步電抗大于交軸同步電抗。28.答案：A29.答案：B30.答案：C說明：我國工業頻率規定為50Hz，這是電力系統中廣泛采用的標準頻率，能保證電力設備穩定運行、電器正常工作等，所以答案選[C]。二、多選題答案1.答案：BC2.答案：CD說明：[A選項中變極調速適用于鼠籠式感應電動機，不適用于繞線式感應電動機，所以A選項描述錯誤；D選項中鼠