电机学考试试卷及答案四套.doc

1、第 1 页 共 10 页 答案参见我的新浪博客： http:/ 电机学考试试卷 A 卷 一、填空题（每空 1 分共 40 分） 1 构成电机主磁路的主要材料为 ，其磁导率远远 真空的磁导率，并且随磁路饱和程度的增加而 。 2 一台额定频率为 50Hz 的变压器，接于 60Hz、 6/5 倍变压器额定电压的电网上运行，则磁路的饱和程度 ，激磁电流 ，激磁电抗 ，漏电抗 ，铁耗 。（填增大、减小或不变） 3 一台三相变压器 ，额定电压为 6000/380V， Y， d 联接，其变比为 ；如果把原边匝数减少 10%，外加电压仍为 6000V，此时变压器的副边开路相电压为 （忽略漏阻抗压降）。 4 在

2、单相变压器中，为了保证主磁通的波形为正弦波，空载电流波形应是 波，其主要成分包括基波分量与 分量。在 Y， d11 三相变压器中，外施电压为正弦波，空载时高压边电流波形为 波 ，这是因为其 分量不能流通，而 主磁通波形为 波 ，低压边相电动势波形为 波 ；若该三相变压器低压边开路，且三角形出现断线故障，则主磁通波形为 波 ，低压边相电动势波形为 波。 5 一台变比为 10 的降压变压器，从低压侧做空载实验求得的激磁阻抗标幺值为 16，则高压侧激磁阻抗标幺值为 ；从低压侧做空载实验测得的空载损耗为 200W，若从高压侧做空载实验，则测得的空载损耗应为 。 6 一台自耦变压器的额定容量为 SaN，

3、变比为 ka，则其电磁容量为 ，效益系数为 。 7 两台额定电压相等的变压器并联运行，必须严格保证其 相同。 8 电流互感器副边绝对不允许 ，电压互感器副边绝对不允许 。 9 一台三相同步发电机，极对数为 2，定子总槽数为 36，双层绕组，则每对极下每相绕组包括 个线圈组，每个线圈组由 个线圈串联组成，一相绕组的最大可能并联支路数为 。 10 采用 、分布绕组可以削弱绕组电动势与磁动势的高次谐波分量，改善 其波形。为了同时削弱 5、 7 次谐波分量，对于双层绕组，应选取节距等于 倍极距。 11 三相同步发电机，定子三相对称绕组流过三相对称电流，则其每相绕组产生的磁动势性质为 磁动势，而三相绕组

4、的基波合成磁动势性质为 磁动势。 12 分析同步发电机电枢反应的性质，可以采用 图。 13 从时间概念而言，同步电机功率角是 。 14 同步发电机并网运行。若原动机不做调 节而调节励磁电流，则同步发电机的输出有功功率 、输出无功功率 ；若励磁电流不做调节而调节原动机则同步发电机输出有功功率 、输出无功功率 （填改变或不变）。 15 变压器的正序电抗 负序电抗；同步电机的正序电抗 负序电抗（填大于、第 2 页 共 10 页 答案参见我的新浪博客： http:/ 小于或等于）。 二、作图题（共 30 分） 1 做出单相变压器在副边短路情况下的“ T”型等效电路，标注其电阻、电抗参数，并说明其物理意

5、义。（ 10 分） 2 指出下图所示三相变压器各相原副绕组同名端， 并做相量图判断其联接组标号。（ 10 分） 3 一台并联于无限大电网的隐极同步发电机，调节其励磁电流而原动机不做调节，做出此时的电动势相量图并标明电枢电流和励磁电动势相量的末端变化轨迹（忽略电枢电阻与饱和）。（ 5 分） 4 一台凸极同步发电机，已知 其 Xd* 1、 Xq* 0.8、 U*=1、 I*=1、功率因数角 90，做出其电动势相量图，并标注 d、 q 轴以及励磁电动势相量的具体数值（不考虑磁路的饱和并忽略电枢电阻）。 （ 5 分） 三、计算题（共 30 分） 1 一台三相变压器， SN=25kVA， U1N/U2N

6、=6/0.4kV，阻抗电压 uk=4%，额定负载时的短路损耗 pkN=300W， Y， y0 联接， (1) 求短路参数的有名值及标么值；（ 7 分） (2) 负载电流为额定电流的 0.6 倍且负载为纯电阻性质，求此时的电压调整率。（ 3 分） 2 两台额定电压相同的变压器并联运行，已知： SNI=3000kVA ， uKI=5%； SNII=3000kVA ，uKII=10%。 (1) 总负载为 3000kVA 时，两台变压器的负载分别是多少？（ 2 分） (2) 为了不使任一台变 压器过载，两台变压器的最大总输出容量是多少。（ 3 分） 3 一台三相交流凸极同步发电机，额定电流 100A，

7、 Y 接法，极对数 p=3，双层绕组，每相绕组串联匝数为 100 匝，同步转速 1000 转 /分钟，基波绕组因数 0.9456，三次谐波绕组因数0.578，空载情况下气隙基波与三次谐波每极磁通量分别为 1 =0.197Wb、 3 =0.003Wb，忽略其它高次谐波分量。 (1) 求基波感应电动势的频率；（ 1 分） (2) 空载情 况下，求每相绕组基波感应电动势与三次谐波感应电动势的有效值；（ 2 分） (3) 在三相绕组通过三相对称额定电流情况下，求三相绕组合成基波与三次谐波磁动势的幅值。（ 2 分） 4 一台三相汽轮发电机数据如下， SN=31250kVA， UN=10.5kV（ Y 接

8、） ， cos N=0.8（滞后），第 3 页 共 10 页 答案参见我的新浪博客： http:/ 定子每相 同步电抗为 7.0（不饱和值），定子电阻略去不计，此发电机并联运行于无穷大电网。 (1) 发电机在额定状态下运行，计算此时的功率角、输出有功功率和无功功率；（ 4 分） (2) 若维持上述励磁电流不变， 当输出有功功率减半时，电枢电流、功率因数、功率角和无功功率将变为多少？（ 6 分） 第 4 页 共 10 页 答案参见我的新浪博客： http:/ 电机学考试试卷 B 卷 一、填空题（每空 1 分，共 30 分） 1. 变 压 器 主 磁 通 的 主 要 作 用 是 _ ， 其 路 径

9、 为_；漏磁通的主要作用是 _，其路径为_。 2. 单相变压器加额定正弦电压时，其空载电流的波形为 _，主磁通的波形为 _； Y,y 联结的三相变压器组加三相额定正弦电压时，其空载电流的波形为 _，主磁通的波形为 _，相电动势的波形为 _， 线 电动势的波形为 _。 3. 变压器空载运行时，如外加电压下降，其它不变，则主磁通将会 _；如果电源频率下降，其它不变，则主磁通将会 _。（填上升或下降） 4. 变压器 T 型等效电路中激磁电阻的物理意义是_，它 _用电桥来测量。（填能或不能） 5. 单相交流绕组通入正弦交流电流产生 _磁动势。 三相对称交流绕组通入三相对称交流电流产生的合成基波磁动势为

10、 _磁动势，其转向决定于_，当 B 相电流最大时，其 幅值 位于 _。 6. 同步电机采用 _绕组和 _绕组削弱高次谐波电动势与磁动势以改善其波形。为削弱 5 次和 7 次谐波分量，应选取的绕组节距等于 _倍极距。 7. 同步发电机负载 运行 时 _基波对 _基波的影响称为电枢反应， 其性质 决定于 _角。 8. 同步发电机并网时绝对满足的条件是_；变压器并 联运行时 绝对满足的条件是 _。 9. 同步电机 功率 角 的 物 理 意 义 在 时 间 上 为_ ；在空间上为_。 10. 并联于无限大电网运行的同步发电机调节有功功率必须调 节 _；仅 调节励磁， 改变的是 同步发电机 的 _功率。

11、 二、作图题（第 1 题 10 分，第 2 题 5 分，共 15 分。在答题纸上解答。） 1. 画出三相变压器 Y,d3 联结的电动势位形图，并在下图中画出其接线图。 第 5 页 共 10 页 答案参见我的新浪博客： http:/ 2. 画出并联于无穷大电网运行的三相隐极同步发电机保持输出无功不变而调节有功的相量图，并作出 励磁 电动势 0E 和电枢电流 I 的变化轨迹（忽略电枢电阻 ，并不计饱和 ）。 三、计算题（第 1题 20 分，第 2 题 15 分，第 3题 20 分，共 55分。在答题纸上解答。） 1. 一台额定容量为 2500kVA，额定电压为 60/6.3kV， Y,d11 联接

12、的三相变压器，空载损耗7700W0 p ， 归算到 高压侧的短路阻抗 62.115Zk ，额定电流时的短路损耗31590WkN p ，求： （ 1） 短路电阻和短路 电 抗 的 标么值； （ 2） 满载且 cos2 0.8（超前）时的电压调整率和 低压侧 电压； （ 3）满载且 cos2=0.8（滞后）时的效率； （ 4）与一台额定容量为 3000kVA，额定电压为 60/6.3kV，短路电压为 7.5， Y,d11 联接的三相变压器并联运行时，在不允许任何一台变压器过载情况下最大输出的总负 荷容量 。 2. 一台三相异步电动机，额定频率为 50Hz，极数为 4，定子采用双层分布短距绕组， Y

13、接线。定子总槽数为 36，定子绕组线圈节距为 7 槽，每个线圈的匝数为 20，并联支路数为 1，每极基波磁通量为 0.00398Wb。试求： （ 1）定子绕组基波相电势的有效值； （ 2）当定子相电流为 20A 时，基波合成磁势的幅值。 3. 一台并 联 于无 限 大电网运行 的 汽轮发电机的额定数据如下：额定容量为 7500kVA，额定电压为 3150V（接）， cosN=0.85（滞后），同步电抗为 1.5 ， 忽略定子电阻， 在不第 6 页 共 10 页 答案参见我的新浪博客： http:/ 考虑饱和的情况下，求： （ 1）发电机额定运行时的功 率 角、 励磁 电 动 势、电磁功率及过载

14、能力 ； （ 2） 保持 额定运行时的励磁电流 不变，有功功率 减小 一半时 ，发电机的功 率 角、电枢电流以及功率因数。 第 7 页 共 10 页 答案参见我的新浪博客： http:/ 电机学考试试卷 C 卷 一、填空题（每空 1 分，共 40 分 ，本题答案写在卷面上 ） 1 一台三相六极异步电机，接于 50 赫兹的三相对称电网上。电机同步速为 转 /分； 当转子转速为 970 转 /分时，转差率为 ， 此时电机运行于 状态，转子电流的频率为 ， 转子电流产生的基波磁动势以 转 /分的转速切割转子，以 转 /分的转速切割定子 ；当转子转速为 400 转 /分时，电机运行于 状态。 2 三相

15、异步电动机和三相变压器相比，其激磁阻抗标幺值 ，这是因为 。 3 异步电动机的功率因数总是 的（滞后或超前），这是由于 。 4 一台 50 赫兹， 380 伏的三相异步电动机，若接于 60 赫兹， 380 伏的电源上，当负载转矩不变时，则激磁电流 ，电机的转速 ，最大电磁转矩 ，最初起动转矩 。（填增大，减小或不变） 5 三相异步电动机的最大电磁转矩与转子电阻 ，临界转差率与转子电阻 ， 最初起动转矩 与转子电阻 。 6 深槽式与普通笼型异步电动机在额定电压下起动时相比较，最初起动电流倍数 ，最初起动转矩倍数 。 7 一台鼠笼式异步电动机，原来转子是铜条的，后因损坏而改为铸铝，在额定电压下，如

16、果输出转矩不变，改换为铸铝后，则电动机的转速 ，定子电流 ，转子电流 ，输入功率 ，效率 。（填增大，减小或不变） 8 变极调速异步电动机的转子一般为 型转子；变频调速为使主磁通不变，应采取 控制 方式。 9 笼型异步电动机正常运行时定子绕组为 接法，才能采用“ 星 三角 ”起动。 10直流发电机中，电枢导体中的电流性质 为 电流，通 过 和 的作用转换为电刷两端的直流电流 。 11直流发电机中，若电刷顺转子转向偏离了几 何中性线，则负载时直轴电枢反应的作用为 ，致使电机端电压 。 12一台它励直流电动机带恒转矩负载运行，若仅减小电枢两端的电压，则当电机重新达到稳态时，电机的转子转速 ，电枢电

17、流 。（填增大，减小或不变） 13 并励直流电动机带恒转矩负载运行，如果仅在转子回路中串入一附加电阻，当电机重新第 8 页 共 10 页 答案参见我的新浪博客： http:/ 达到稳态后，电机的转速 ， 电枢电流 。 14并励直流 发电 机 自励的条件有 、 、 。 二、作图 和分析 题（每题 10 分，共 20 分 ，本题答案写在答题纸上 ） 1.（ 10 分） 试绘出三相异步电动机在额定电压下的型等效电路，并结合等效电路说明各参数的物理意义。 2. (10 分 ) 异步电动机带额定负载运行时，临 界转差率为 ms ，最初起动转矩为 stT ，最大电磁转矩为 maxMT ，如果仅电源电压下降

18、了 10，而负载转矩不变，定性作出调压前后电动机的 MTs 曲线，并在曲线上标记出调压前后的最大电磁转矩、最初起动转矩、临界转差率的值。 三、计算题（共 40 分 ，本题答案写在答题纸上 ） 1. (24 分 ) 一台三相四极 绕线转子异步电动机用于起重设备，已知： 额定频率为 50Hz ，额定 转速为 1440 /minr ，转子绕组每相电阻为 1 ，过载能力为 2.6 ，额定运行时 ， 定子输入功率为 31.8kW ,定子铜耗为 1kW ，铁耗为 0.8kW ，机械损耗 与 附加 损 耗 共 为 0.8kW 。 试求： （ 1） 额定 运行 时 的 转差率 ； （ 2） 额定 运行 时 的

19、电磁功率； （ 3）额定 运行 时 的电磁 转矩 ； （ 4） 额定 运行 时 的 转子铜耗； （ 5）额定 运行 时 的输出功率； （ 6）额定 运行 时 的输出 转矩 ； （ 7） 额定 运行 时 的效率 ； （ 8） 为使最初起动转矩等于最大电磁转矩，转子回路每相应串入的电阻值； 2.（ 4 分） 一台三相四极异步电动机额定容量为 kW28 ，额定电压为 380V，额定效率为 %90 ，额定功率因数为 88.0 ，定子绕组为三角形接线，在额定电压下的堵转电流为额定电流的6.5 倍，计算采用“星 -三角”起动时的最初起动电流 。 3.（ 12 分） 一台并励直流电动机 ： kWPN 96

20、， VUN 440 ， AIN 255 ， AIfN 5 ，500Nn 转 /分，电枢回路总电阻（包括电刷接触电阻） 078.0aR 。试求： 额定电流时的电磁转矩； 电机的理想空载转速（忽略电枢反应影响）； 在总制动转矩不变的情况下，当电枢回路串入 1.0 欧电阻后的稳定转速。 第 9 页 共 10 页 答案参见我的新浪博客： http:/ 电机学考试试卷 D 卷 一 、填空题（每 空 1分，共 40分） 1一台三相 异步电 动 机 ，电源频率为 50Hz ， 额定 转速为 1440r/min ，则 额定 运行时的转差率为 _；转子电流频率为 _；定子磁动势切割定子绕组的速度为 _； 定子磁

21、动势切割转子绕组的速度为 _； 转子磁动势相对定子磁动势的速度为 _。 2 异步电 动 机 T型等效电路中等效总机械功率的电阻表达式是 _，它是在进行 _归算时得到的。 3异步电动机全压起动时的电流大但起动转矩不大的原因是 _和 _。 4 异步电动机 的功率因数总是 _的；正常运行时需要 _无功 。 5深槽型和双笼型 异步电动机 利用 _，使转子电阻随转子电流频率的增大而增大，从而提高了 电机的起动性能。 6异步电机的气隙比同容量的同步电机的 _，异步电机激磁电流的标么值比同容量的变压器的 _，异步电机激磁电抗的标么值比同容量的变压器的_。（填大、小或相等） 7.鼠笼式 异步电动机星 三角换接

22、起动 时的起动电流是全压起动时的 _倍； 起动转矩是全压起动时的 _倍；此起动方法只适用于正常运行时定子绕组接法为 _的电动机。 8.三相 绕线式 异步电动机 转子串入电阻，起动时，起动电流 _，起动转矩_；带恒转矩负载稳定运行时，与 转子 未串入电阻时相比，输入功率 _，电磁功率 _，定子铜耗 _，转子铜耗 _， 效率 _。（填增大、减小或不变） 9 通过 _和 _的作用，直流发电机将电枢导体中的_感应电势变为 电刷两端 _电压 。 10.直流电机电刷的放置原则为 _。 11直流电机电枢反应的性质决定于电刷的 _。 12 导致并励 直流 发电机和他 励 直流 发电机外特性不同的主要原因为 _

23、。 13 三相异步电动机 转子 的 转向与 _的方向相同，改变 _可改变转子的转向。 14 三相 异步 电动机 改变同 步转 速 的调 速方法 有 _和_。 15 直流 电 动 机 的 调 速 方 法 有 _ 、 _ 和_。 第 10 页 共 10 页 答案参见我的新浪博客： http:/ 16 直流 发电机正转时能自励，反转时，不做任 何改动，则 _自励 。 （填能或不能） 三 、 作图题 （每 小题 10分 ，共 20 分） 1.画出 三相 异步电 动 机 的 T 型等效电路，标明参数，并写出用于绘制相量图的五个基本方程式。 2.画出 三相 异步电机 的电磁转矩转差率曲线，并标出各运行状态

24、的范围。 四 、计算题（ 第 1 题 18 分，第 2题 10 分，第 3 题 12 分 ， 共 40 分） 1 一台三相 异步电动机， 额定 功率为 7.5kW ，三角形接法， 额定 电压为 380V ， 额定频率为 50Hz ，额定 转速为 960r/min 。额定时： 定子铜耗为 474W ，铁耗为 231W ，机械损耗为 45W ， 附加 损 耗为 37.5W ，功率因数为 0.824。 试求 额定时 ： （ 1） 转差率 ； （ 2） 转子电流频率 ； （ 3） 电磁功率； （ 4） 总的机械功率 ； （ 5） 转子铜耗 ； （ 6）效率； （ 7） 定子电流 ； （ 8） 输出转矩

25、 ； （ 9） 电磁转矩 ； 2 一台 四 极三相 绕线式 异步电动机， 星形接法， 额定 功率为 55kW ， 额定 电压为 380V ，额定频率为 50Hz ， 转子每相电阻为 0.02 。额定时： 转 子铜耗为 2000W ，机械损耗为2700W ， 附加 损 耗为 300W ， 试求： （ 1） 额定时 的 转差率 ； （ 2） 额定时 的 转 速 ； （ 3）额定时 的 电磁功率； （ 4） 若 保持额定负载转矩不变， 而 以 250r/min 的速度匀速下放重物，转子回路每相应串入的电阻值 ； （ 5） 对应于 （ 4） 的 转子铜耗 和输出功率。 3 一台并励直流电动 机，额定 功率为 7.2kW ， 额定电压为 110V ， 额定 效率 为 85% ，额定 励磁 电流为 2A ，额定转速为 900r/min ，电枢回路总电阻 为 0.08 ， 电机空载电枢电流为 4A ， 不计 磁路 饱和的影响 。 试求： （ 1） 额定时的电 枢电 动 势； （ 2） 额定 电压 时的 空载转速 ； （ 3） 维持额定负载转矩不变，而电源 电压降 为 100V 时 的稳态电枢电流及电 动 机转速。