電氣工程師-專業(yè)基礎（發(fā)輸變電）-電氣工程基礎-4.7感應電動機

電氣工程師-專業(yè)基礎（發(fā)輸變電）-電氣工程基礎-4.7感應電動機[單選題]1.在額定電壓附近，三相異步電動機無功功率與電壓的關系是()。[2018年真題]A.與電壓升降方向一致B（江南博哥）.與電壓升降方向相反C.電壓變化時無功功率不變D.與電壓無關正確答案：A參考解析：線路Ⅱ型等值電路中的電阻等于零，且不計兩端的并聯導納，在此情況下，輸電線路的等值電路便變成一個簡單的串聯電抗X，于是有：U1＝U2＋Q2X/U2＋jP2X/U2另線路始端電壓為U1∠θ＝U1（cosθ＋jsinθ），則：U1（cosθ＋jsinθ）＝U1＋Q2X/U2＋jP2X/U2忽略虛部，則：U1cosθ＝U2＋Q2X/U2可解得：Q2＝（U1cosθ－U2）U2/X≈（U1－U2）U2/X＝ΔU×U2/X由此可見，電路傳輸的無功功率與兩端電壓幅值差近似成正比。因此，無功功率與電壓升降方向一致。無功功率一般是由電壓高的一端向電壓低的一端流動。輸電線路這種無功功率與電壓幅值差之間的密切關系在變壓器、線路中，乃至整個系統(tǒng)中都存在，它是高壓輸電系統(tǒng)中非常重要的特性。[單選題]2.一臺50Hz的感應電動機，其額定轉速n＝730r/min，該電動機的額定轉差率為()。[2018年真題]A.0.0375B.0.0267C.0.375D.0.267正確答案：B參考解析：由于感應電動機的同步轉速n1與額定轉速n相近，則只有當極對數P取4時滿足要求，此時同步轉速n1＝60f/P＝60×50/4＝750r/min，該電動機的額定轉差率s＝（n1－n）/n1＝（750－730）/750＝0.0267。[單選題]3.關于感應電動機的星形和三角形啟動方式，下列說法正確的是()。[2018年真題]A.適用于所有類型的異步電機B.正常工作下連接方式是三角形C.可帶重載啟動D.正常工作接線方式為星形正確答案：B參考解析：Y-Δ起動適用于額定運行時定子繞組為Δ連接的電動機。起動時，定子繞組采用星形接法，起動后，換成三角形接法正常運行，其接線圖如圖4-7-1所示。采用這種起動方法起動時，可使每相定子繞組所承受的電壓降低到電源電壓的，起動的線電流為直接起動時的1/3，起動轉矩也減少到直接起動時的1/3，所以這種起動方法只能用在空載或輕載起動的場合。星形和三角形起動方式，不適用于繞線式異步電動機。圖4-7-1[單選題]4.交流異步電機轉子串聯電阻調速時，以下說法錯誤的是()。[2018年真題]A.只適用于繞線式電動機B.適當調整電阻后可調速超過額定轉速C.串電阻轉速降低后，機械特性變軟D.在調速過程中要消耗一定的能量正確答案：B參考解析：轉子串電阻調速的方法只適用于繞線轉子異步電動機。這種方法的優(yōu)點是靈活方便、調速范圍廣，缺點是調速電阻中要消耗一定的能量。轉子回路的銅耗PCu2＝sPem，其中，Pem為電磁功率；s為轉差率。故轉速調得越低，轉差率越大，銅損耗就越多，效率就越低。這種調速主要適用于中、小容量的異步電動機。此外，變頻調速能實現轉速超過額定轉速。如圖4-7-2所示，當轉子回路中加入調速電阻時，電動機的Tem-s曲線將從曲線1變成曲線2，若負載轉矩（T2＋T0）不變，轉子的轉差率將從s1增大到s2，即轉速下降，機械特性變軟。圖4-7-2[單選題]5.有一臺兩極繞線式轉子感應電動機，可將其轉速調高1倍的方法是()。[2017年真題]A.變極調速B.轉子中串入電阻調速C.提高電源電壓調速D.變頻調速正確答案：D參考解析：變極調速由于受到電機結構和制造工藝的限制，通常只能實現2～3種極對數的有級調速，調速范圍相當有限；轉子中串入電阻調速調速過程中附加的轉差功率全部轉化為所串電阻發(fā)熱形式的損耗，效率低，調速范圍不大；提高電源電壓調速調速過程中增加轉差損耗，此損耗使轉子發(fā)熱，效率較低，調速范圍比較小。繞線式電動機轉速為：n＝n0（1－s）＝60f1（1－s）/p。當頻率提高一倍時，轉速就提高一倍，因此，變頻調速可以實現電動機轉速提高1倍。[單選題]6.一臺三相四極感應電動機接于工頻電網運行，若電磁轉矩為80N·m，轉子上產生的銅耗為502W，此時電磁功率和轉速是()。[2017年真題]A.12.0kW，1440r/minB.12.0kW，1500r/minC.12.566kW，1440r/minD.12.566kW，1500r/min正確答案：C參考解析：本題中對于四極感應電動機，極對數p＝2。由電磁轉矩公式T＝Pm/Ω1，可得電磁功率Pm＝T·Ω1＝2πfT/p＝（2π×50×80）/2＝12.566kW。轉差率s＝PCu2/PM＝（502×10－3）/12.566＝0.04，則轉速n＝（60f1/p）×（1－s）＝（60×50/2）×（1－0.04）r/min＝1440r/min。[單選題]7.一臺三相繞線式感應電機，額定電壓UN＝380V，當定子加額定電壓、轉子不轉并開路時的集電環(huán)電壓為254V，定、轉子繞組都為Y連接，已知定、轉子一相的參數為R1＝0.044Ω，X1σ＝0.54Ω，R2＝0.027Ω，X2σ＝0.24Ω，忽略勵磁電流，當定子加額定電壓、轉子堵轉時的轉子相電流為()。[2016年真題]A.304AB.203AC.135.8AD.101.3A正確答案：B參考解析：轉子開路時，異步電動機的電動勢變比：Ke＝E1/E2＝380/254＝1.496。定子、轉子均為Y連接，轉子堵轉時，轉子側的每相阻抗折算到定子側為：R2′＝R2Ke2＝0.027×1.4962＝0.06?，X2σb>′＝X2σ</sub>Ke2＝0.24×1.4962＝0.537?。定子加額定電壓、轉子堵轉時的轉子相電流為：[單選題]8.一臺三相4極Y連接的繞線式感應電動機，fN＝50Hz、PN＝150kW、UN＝380V，額定負載時測得其轉子銅損耗PCu2＝2210W，機械損耗PΦ＝2640W、雜散損耗Pz＝1000W，額定運行時的電磁轉矩為()。[2016年真題]A.955NmB.958NmC.992NmD.1000Nm正確答案：C參考解析：4極電動機，共有2對電極，極對數P＝2。定子旋轉磁動勢的同步轉速與額定轉速相差不大，則取定子旋轉磁動勢的同步轉速為額定轉速：n1＝60f/p＝60×50/2＝1500r/min。因此，可得同步機械角速度：Ω1＝2πn1/60＝2π×1500/60＝157rad/s。根據題意可知，電磁功率為：PM＝PMec＋PCu2＝P2＋P?＋PZ＋PCu2＝150＋2.64＋1＋2.21＝155.85kW。所以，求得電磁轉矩為：TM＝PM/Ω1＝（155.85×103）/157＝992.68N·m。[單選題]9.一臺三相6極繞線轉子感應電動機，額定轉速nN＝980r/min，當定子施加頻率為50Hz的額定電壓，轉子繞組開路時，轉子每相感應電勢為110V，已知轉子堵轉時的參數為R2＝0.1Ω，X2φ＝0.5Ω，忽略定子漏阻抗的影響，該電機額定運行時轉子的相電動勢E2φ為()。[2014年真題]A.1.1VB.2.2VC.38.13VD.110V正確答案：B參考解析：6極電動機的極對數為：p＝3，定子繞組的同步轉速為：n＝60×f/p＝60×50/3＝1000r/min，轉差率為s＝（1000－980）/1000＝0.02。當n＝0時，感應電動勢E20＝110V。所以，當額定轉速為n1時，感應電動勢為：E2＝s×E20＝0.02×110＝2.2V。[單選題]10.一臺三相感應電動機，定子Δ連接，UN＝380V，f1＝50Hz，PN＝7.5kW，nN＝960r/min，額定負載時cosφ1＝0.824，定子銅耗474W，鐵耗231W，機械損耗45W，附加損耗37.5W，則額定負載時轉子銅耗pCu2為()。[2013年真題]A.315.9WB.329.1WC.312.5WD.303.3W正確答案：A參考解析：定子旋轉磁動勢的同步轉速n1＝60f/P＝60×50/3＝1000r/min，額定轉差率sN＝（n1－nN）/n1＝（1000－960）/1000＝0.04，總機械功率PMec＝P2＋PΩ＋Pad＝7.5＋0.045＋0.0375＝7.5825kW，電磁功率PM＝PMec/（1－S）＝7.5825/（1－0.04）＝7.898kW，轉子銅耗PCu2＝SPM＝0.04×7.898×1000＝315.9W。[單選題]11.一臺三相六極感應電動機，額定功率PN＝28kW，UN＝380V，頻率50Hz，nN＝950r/min，額定負載運行時，機械損耗和雜散損耗之和為1.1kW，此刻轉子的銅耗為()。[2012年真題]A.1.532kWB.1.474kWC.1.455kWD.1.4kW正確答案：A參考解析：由于定子旋轉磁動勢的同步轉速與額定轉速相差不大，則：n1＝60f/P＝60×50/3＝1000r/min。額定轉差率sN＝（n1－nN）/n1＝（1000－950）/1000＝0.05，總機械功率PMec＝P2＋PΩ＋Pad＝28＋1.1＝29.1kW，電磁功率PM＝PMec/（1－sN）＝29.1/（1－0.05）＝30.63kW，轉子銅耗PCu2＝sNPM＝0.05×30.63×1000＝1532W＝1.532kW。[單選題]12.一臺感應電動機空載運行時，轉差率為0.01，當負載轉矩增大，引起轉子轉速下降，轉差率變?yōu)?.05，那么此時此電機轉子電流產生的轉子基波磁勢的轉速將()。[2012年真題]A.下降4%B.不變C.上升4%D.不定正確答案：B參考解析：轉子空載運行時，轉子繞組中沒有電流，這時作用在磁路上的只有定子基波磁動勢，其旋轉轉速n1＝60f/p。負載運行時，轉子感應電流的頻率與定子電流的頻率一致，則基波磁動勢轉速也應一致，均為同步轉速n1＝60f/p。但當轉子轉速為n時，旋轉磁場就以（n1－n）的相對速度切割轉子繞組，且相對切割速度隨轉子轉速的快慢而變化，或可說隨轉差率的變化而變化。[單選題]13.一臺三相感應電動機PN＝1000kW，電源頻率f為50Hz，額定電壓UN＝6kV，接法，功率因數cosφ＝0.75，效率ηN＝0.92，繞組系數Kw1＝0.945，定子繞組每相串聯匝數N1＝92，已知電機的勵磁電流Im＝45%In，求其三相基波旋轉磁勢幅值為()。[2011年真題]A.4803.3安匝B.9607.6安匝C.21346.7安匝D.16367.8安匝正確答案：D參考解析：三相感應電動機的額定相電流為：三相基波磁動勢幅值為：F1＝1.35N1IKw1/p＝1.35×92×139.46×0.945＝16368.3安匝。[單選題]14.繞線式異步電動機拖動恒轉矩負載運行，當轉子回路串入不同電阻，電動機轉速不同，而串入電阻與未串入電阻相比，對轉子的電流和功率因數的影響是()。[2011年真題]A.轉子電流大小和功率因數均不變B.轉子電流大小變化、功率因數不變C.轉子電流大小不變、功率因數變化D.轉子電流大小和功率因數均變化正確答案：A參考解析：恒轉矩負載運行時，由T＝CTΦmI2′cosφ2可知，在電源電壓一定時，主磁通Φm也一定。在轉子串入電阻后仍保持轉子電流不變，因此功率因數cosφ2也保持不變，設原來轉子電阻為R2，電流為I2N，轉差率為SN，則轉子電流為：轉子串入電阻RS后，轉差率變?yōu)镾，則電流變化為：因此，（R2＋RS）/S＝R2/SN，可見轉子串入電阻時，其轉差率將相應變化。[單選題]15.三相鼠籠式電動機，PN＝10kW，UN＝380V，nN＝1455r/min，定子Δ接法，等效電路參數如下：R1＝1.375Ω，R2′＝1.04711，X1σ＝2.43Ω，X2σ′＝4.4Ω，則最大電磁轉矩的轉速為()。[2011年真題]A.1455r/minB.1275r/minC.1260r/minD.1250r/min正確答案：B參考解析：當電磁轉矩為最大值Tmax時，轉差率為臨界轉差率Sm，則：由于額定轉速應與同步轉速相差不大，因此同步轉速n1＝60f/p＝60×50/2＝1500r/min，故最大電磁轉矩時電動機的轉速為：n＝（1－Sm）n1＝（1－0.15）×1500＝1275r/min。[單選題]16.三相感應電動機定子繞組，Δ接法，接在三相對稱交流電源上，如果有一相斷線，在氣隙中產生的基波合成磁勢為()。[2011年真題]A.不能產生磁勢B.圓形旋轉磁勢C.橢圓形旋轉磁勢D.脈振磁勢正確答案：C參考解析：設C相繞組斷線，則C相電流為零，A、B兩相仍流過對稱兩相電流。設A、B兩項電流分別為：iA＝Imsinωt，iB＝Imsin（ωt－2π/3），坐標原點取A相繞組軸線上，則有：則f1＝fA1＋fB1＝FΦ1[sin（ωt－a）－1/2sin（ωt＋a－π/3）]，因此，該氣隙產生橢圓形磁動勢。[單選題]17.一臺三相異步電動機，電源頻率為50Hz，額定運行時轉子的轉速nN＝1400r/min，此時轉子繞組中感應電勢的頻率為()。[2010年真題]A.0.067HzB.3.333HzC.50HzD.100Hz正確答案：B參考解析：由于異步電動機額定轉速與同步轉速相差不大，可知同步轉速為：n1＝60f/p＝60×50/2＝1500r/min。轉差率s＝（n1－nN）/n1＝（1500－1400）/1500＝0.0667，轉子繞組感應電動勢頻率正比于導體與磁場的相對切割速度，故轉子繞組電動勢頻率為：[單選題]18.異步電動機工作在發(fā)電機狀態(tài)下，其轉速的變化范圍為（n1為同步轉速）()。[2010年真題]A.n＜0B.n＝0C.0＜n＜n1D.n＞n1正確答案：D參考解析：當異步電動機工作在發(fā)電機狀態(tài)下時，原動機拖動異步電機，使其轉子轉速大于同步轉速，即n＞n1，s＜0。轉子上導體切割旋轉磁場的方向與電動機狀態(tài)時相反，從而導體上感應電動勢、電流的方向與電動機狀態(tài)相反，電磁轉矩的方向與轉子轉向相反，電磁轉矩為制動性質。此時異步電機由轉軸從原動機輸入機械功率，克服電磁轉矩，通過電磁感應由定子向電網輸出電功率。[單選題]19.一臺6極50Hz的三相異步電機在額定狀態(tài)下運行，此時的轉差率為SN＝0.04，若此時突然將電源相序改變，改變瞬間電動機的轉差率為()。[2009年真題]A.0.04B.1C.1.96D.2正確答案：A參考解析：電源相序突然改變，由于轉子的慣性作用，改變瞬間電動機轉速來不及發(fā)生變化。轉差率s＝（n1－n）/n1，則轉差率保持不變，所以仍為0.04。[單選題]20.異步電動機在運行中，如果負載增大引起轉子轉速下降5%，此時轉子磁勢相對空間的轉速()。[2009年真題]A.增加5%B.保持不變C.減小5%D.減小10%正確答案：B參考解析：異步電動機的轉子以轉速n旋轉時，氣隙旋轉磁場與轉子的轉差為n1－n＝sn1。轉子旋轉磁動勢相對轉子的轉速為n2＝n1－n＝sn1。轉子旋轉磁動勢的轉向與基波旋轉磁通Φ1的轉向相同，因此轉子繞組產生的磁動勢在空間的轉速（相對于定子的轉速）為n2＋n＝n1－n＋n＝n1。因此轉子的轉速n無論多大，轉子電流產生的磁動勢在空間總是以同步轉速n1旋轉的，因此，轉子磁勢相對空間的轉速是保持不變的。[單選題]21.一臺4極三相感應電動機，接在頻率為50Hz的電源上，當轉差率s＝0.05時，定子電流產生的旋轉磁勢相當于轉子轉速為()r/min。[2008年真題]A.0B.75C.1425D.1500正確答案：B參考解析：由題可知，電動機的極對數為2，因此，定子側旋轉磁場的同步轉速n1＝60f/p＝60×50/2＝1500r/min；轉子速度n＝1500×（1－s）＝1425r/min，則轉子和旋轉磁場的相對速度為：n′＝n1－n＝1500－1425＝75r/min。[單選題]22.一臺三相繞線式感應電動機，額定頻率fN＝50Hz，額定轉速nN＝980r/min，當定子接到額定電壓，轉子不轉且開路時的每相感應電動勢為110V，那么電動機在額定運行時轉子每相感應電勢E2為()V。[2005年、2006年、2007年真題]A.0B.2.2C.38.13D.110正確答案：B參考解析：電動機的同步轉速為：nN＝60f/p＝1000r/min，由于電動機的額定轉速nN略小于同步轉速n1，轉差率為：s＝（n1－nN）/n1＝0.02。轉子繞組開路時，轉子靜止，磁場交變頻率f2＝f1；轉子旋轉時，其f′2＝sf1＝sf2，因此折算后轉子側的每相感應電動勢為E2s＝sE2＝2.2V。[單選題]23.一雙層交流繞組的極距τ＝15槽，今欲利用短距消除5次諧波電勢，其線圈節(jié)距y應該設計為()。[2008年真題]A.12B.11C.10D.y≤10的某值正確答案：A參考解析：適當的選擇線圈節(jié)距y，可使得5次諧波的短距系數ky0＝sinv（y1×90°/τ）為零或接近于零，從而達到消除或削弱該次諧波電動勢的目的，即：ky0＝sinv（y1×90°/τ）＝0。設要消除的諧波次數為n，則線圈節(jié)距需滿足：y＝（n－1）τ/n＝（5－1）×15/5＝12。[單選題]24.一臺Y接法三相四極繞線式感應電動機，ft＝50Hz，PN＝150kW，UN＝380V，額定負載時測得PCu2＝2210W，PΩ＋PCu＝3640W，已知電機參數R1＝R2′＝0.012Ω，X1σ＝X2σ′＝0.06Ω，當負載轉矩不變，電動機轉子回路每相串入電阻R′＝0.1Ω（已折算到定子邊），此時轉速為()。[2013年真題]A.1301r/minB.1350r/minC.1479r/minD.1500r/min正確答案：A參考解析：定子旋轉磁動勢的同步轉速nN＝60f/P＝60×50/2＝1500r/min。電磁功率PM＝P2＋PCu2＋PΩ＋Pad＝150＋2.21＋3.64＝155.85kW。額定轉差率SN＝PCu2/PM＝2.21/155.85＝0.0142。因為（R2′＋RS′）/S＝R2′/SN，則轉子串入電阻R′后的轉差率為：S＝（R2′＋RS′）SN/R2′＝（0.012＋0.1）×0.0142/0.012＝0.1325。因此，轉子串入電阻R′后的轉速為：n＝（1－S）nN＝（1－0.1325）×1500＝1301r/min。[單選題]25.一臺繞線式感應電動機拖動恒轉矩負載運行時，當轉子回路串入電阻，電機的轉速n會發(fā)生變化，與未串入電阻時相比，下列()是正確的。[2008年真題]A.轉子回路的電流和功率因數不變B.轉子回路的電流變化而功率因數不變C.轉子回路的電流不變而功率因數變化D.轉子回路的電流和功率因數均變化正確答案：A參考解析：在負載轉矩不變的情況下，當轉子串入電阻后，根據轉矩平衡關系，電磁轉矩也不變，電磁轉矩實質上是電樞繞組在定子繞組形成的磁場中受力而成，在電源電壓一定時，主磁通Φm也一定，故電樞電流也不變。而轉矩公式：T＝CTΦmI2′cosφ2，在T、CT、Φm、I2′都不變的情況下，功率因數cosφ2也不變。[單選題]26.一臺三相繞線式異步電動機若定子繞組為四極，轉子繞組為六極。當定子繞組接到頻率為50Hz的三相額定電壓時，此時轉子的轉速應為下列哪項？()[2006年真題]A.接近于1500r/minB.接近于1000r/minC.轉速為零D.接近于2500r/min正確答案：A參考解析：由題意知，異步電動機的極對數為p＝2，同步轉速為n＝60f/p＝60×50/2＝1500r/min。異步電機中轉子轉速與同步轉速只是相差一個轉差率s，所以實際上轉子轉速只是略小于1500r/min。[單選題]27.一臺三相4極繞線轉子感應電動機，定子繞組星形接法，f1＝50Hz，PN＝150kW，UN＝380V。額定負載時測得其轉子銅耗PCu2＝2210W，機械損耗PΩ＝2640W，雜散損耗Pk＝1000W，已知電機的參數為：R1＝R2′＝0.012Ω，X1＝X2σ′＝0.06Ω。忽略勵磁電流，當電動機運行在額定狀態(tài)，電磁轉矩不變時，在轉子每相繞組回路中串入電阻R′＝0.1Ω（已歸算到定子側）后，轉子回路的銅耗為()。A.2210WB.18409WC.20619WD.22829W正確答案：C參考解析：電動機額定運行時，電磁功率為：Pem＝PN＋PCu2＋PΩ＋PΔ＝150000W＋2210W＋2640W＋1000W＝155850W。可得轉差率為：sN＝PCu2/Pem＝2210/155850＝0.01418。因為電磁轉矩不變，則電磁轉矩不變，則電磁功率不變，所以PCu2＝sPem＝0.1323×155850W＝20619W。[單選題]28.一臺三相繞線式感應電動機，轉子靜止且開路，定子繞組加額定電壓。測得定子電流為I1＝0.3IN，然后將轉子繞組短路仍保持靜止，在定子繞組上從小到大增加電壓使定子電流I1＝IN，與前者相比，后一種情況主磁通與漏磁通的大小變化為()。A.后者Φm較大，且?1σ較大B.后者Φm較大，且?1σ較小C.后者Φm較小，且?1σ較大D.后者Φm較小，且?1σ較小正確答案：C參考解析：繞線式感應電動機等效電路圖與變壓器類似。由基爾霍夫定律對繞線式感應電動機等效電路分析可知，主磁通產生的感應電動勢與漏磁通產生的感應電動勢之和平衡于電源電壓（忽略繞線電阻）。又因為繞組產生的主磁通遠遠大于漏磁通，故主磁通產生的感應電動勢約等于電源電壓，電源電壓越大，主磁通也就越大。題中后一種情況，轉子繞組短路，類似于變壓器次級短路，初級繞組電流等于額定電流時加載在初級繞組上的電壓較低，且低于額定電壓即前一種電源電壓，故后者Φm較小，而漏磁通正比于電流（因為漏感感抗不變），故漏磁通?1σ較大。[單選題]29.一臺繞線式異步電動機運行時，如果在轉子回路串入電阻使RS增大一倍，則該電動機的最大轉矩將()。A.增大1.21倍B.增大1倍C.不變D.減小1倍正確答案：C參考解析：已知感應電動機的最大電磁轉矩表達