1、 1 装订线 华南农业大学期末考试试卷 A 2013-2014 学年 第 1 学期 考试科目： 电机学 考试类型： （ 闭卷 ） 考试 考试时间： 60 分钟 学号 姓名 年级专业 题号 一 二 三 四 五 总分 得分 评阅人 一 、 单项 选择 题 （本大题共 10小题，每小题 2分，共 20分） 1. 电机学中的基本电磁定律包括 “电生磁、磁变生电、电 磁生力”， 此三项 电磁学定律用公式可 分别 表示为： C 。 A. e=-Nd /dt 、 F=HL=Ni、 fem=Bil； B. fem=Bil、 e=Blv、 F=Ni； C. F=HL=Ni、 e= - d /t、 fem=Bil
2、 D. F=HL=Ni、 H=B/ 、 e=Blv。 2. 两个电感的尺寸、形状和线圈匝数均相同， 但 一个是铝心，一个是铁心， 由于 铁的导磁率远大于铝，当 把 它们并联接在同一个交流电源上时， B 。 A. 两电感 电流是相同的； B. 铝心 电感电流大于铁心电 感电流； C. 铝心 电感大于铁心电感 ； D. 铁心电感电流大于 铝心 电感电流 。 3. 为保持 单相变压器 的主磁通波形为正弦波 ， 考虑铁心饱和及铁损耗的影响，满载时实际励磁电流波形应该是 A 。 A 超前 Fe 角的尖顶波 ； B 滞后 Fe 角的正弦波 ； C 同相位的正弦波； D. 同相位的尖顶波。 4. 一般情况下
3、， 三相变压器组 (或三相组式变压器 )不能接成 B 。 A. Yd连接组 ； B. Yy连接组 ； C. Dy连接组 ； D. Dd连接组 。 5. 额定容量为 SN=100kVA， 额定电压 为 U1N/U2N=35000/400V的三相变压器，其 二次绕组 额定电流为 A 。 A. 144.34A； B. 250A； C. 1.65A； D. 2.86A。 6. 在 p 对极整距交流绕组中，每个线圈的两个线圈边在空间相距的机械角度为 D A. p 180 ; B. p 360 ; C. 360 / p D. 180 / p 7. 交流绕组若采用短距，与整距比较各次谐波电动势会有所减少 ，
4、其削弱幅度与谐波次数得分 2 的关系是 D 。 A.次数越高幅度越大； B. 次数越高幅度越小 ； C.削弱幅度与次数无关； D. 削弱幅度与特定次数有关 。 8. 、两台三相变压器并联运行，它们的联结组别相同，短路阻抗标幺值相等，但的容量比 的大，则 C 。 A. 先满载 ； B. 先满载 ； C. 同时满载 ； D. 无法确定 。 9. Y,y联结的三相变压器组，其空载电流和相电动势波形分别为 C A. 尖顶波和尖顶波 ； B. 尖顶波和正弦波 C. 正弦波和尖顶波 ； D. 平顶波和平顶波 。 10. 一台单相变压器，空载与额定运行时一、二次侧端电压之比分别为 29:5和 145:24，
5、则电压变化率为 B A. 4.17%； B. 4% ； C. -4%； D. 79.16%。 一 、 多项选择 题 （本大题共 5小题，每小题 2分， 共 10分 ， 有错 选得 零 分 ） 1. 电路与磁路 既有 相似性，又有本质区别，下面 叙述 正确的有 ： B、 C 。 A. 电流流过导 电 体会产生 能量 损耗，磁通流过 导磁体 不 会产生 能量 损耗； B. 在恒定磁场中静止导磁体内是不会引起 能量 损耗 的； C. 电路中电阻越大电压降越大，磁路中磁阻越大磁压降越大； D. 电路 有 电动势 可以无电流， 磁路 有 磁动势 可以无磁通； 2. 对于 电路欧姆定律和磁路欧姆定律 A、
6、 D 。 A. 都可用来对各自领域问题做定性分析； B. 都可用来对各自领域问题做定量计算； C. 当 结构与材料确定后，电阻和磁阻通常都可看作定数 ； D. 当 结构与材料确定后，电导为常数，磁导 则不一定 。 3. 交流绕组电动势相关的基波分量 (用下标 1表示 )与 v次谐波分量（用下标 v表示）各特性指标对应的关系有： A、 C 。 A. fv=v f1； B. fv=f1； C. nv=n1 D. nv=n1/v 4. 一般情况下， 三相变压器组 (或三相组式变压器 )可以 接成 ACD 。 A. Yd连接组 ； B. Yy连接组 ； C. Dy连 接组 ； D. Ny连接组 。 5
7、. 对称两相绕组（ A相超前 B相 90电角度）内通以对称两相正序电流时，所产生的合成磁动势为 C、 D 。 A. 11 c o s ( 9 0 ) c o s ( 9 0 )sf F t B. 11cos( )sf F t； 得分 3 装订线 C. 1 ( , ) ( , )A s B sf f t f t； D. 11cos( )sf F t。 二 、 选择 填空 题（本大题共 9小 题，每 空 1 分，共 20分） 1. 在电机和变压器中，能直接为机电能量转换做贡献的磁通称为 C ，不能为能量转换做贡献的磁通称为 B 。 A. 基波磁通 ； B.漏磁通； C.主磁通 ； D.谐波磁通。
8、2. 变压器一次绕组 额定电压 U1N是 电网（电源） 的 额定 电压，二次 绕组 额定电压 U2N 是指变压器一次绕组 加 A ， 变压器 二次绕组加 D 时的二次 电压。 A. 额定电压； B.额定电流； C.额定阻抗； D.开路阻抗。 3. 变压器产生谐波电动势的原因是 C 、产生谐波激磁电流的原因是 D ；交流绕组产生谐波电动势的原因是 A 、产生谐波磁动势的原因是 B 。 A. 磁极对磁感应强度波形为平顶波； B.磁极对磁动势波形为矩形波； C. 主磁通为平顶波； D.激磁电流为尖顶波。 4. 一台三绕组变压器，短路实验数据如下表所示：若将高、中、低压绕组分别编号为 1、2、 3，则
9、归算到中压绕组短路阻抗标幺值 *23kkzz B 、 则归算到高压绕组短路阻抗标幺值 *12kkzz A 、 *13kkzz D ； 进而得： *1kz C 、*2kz F 、 *3kz E 。 实验绕组 短路 损耗 pk/kw 短路电压 uk（ %） 高 中 高 低 中 低 111.2 148.7 82.7 16.95 10.1 6.06 A. 0.1695； B.0.0606； C.0.10495； D. 0.101； E. -0.00395； F. 0.06455； 5. 在三相对称绕组通三相对称电流，则单相绕组产生的磁势是 D 磁势，三相绕组 基波 合成磁势是 B 磁势。 A. 椭圆形
10、旋转； B.圆形旋转； C.方波磁势 ； D.脉振。 6. 将一台普通双绕组变压器改接成降压自耦变压器后，其容量 B ， 变比 B ， 短路阻抗标幺值 C ，短路电流 B 。 A. 不变； B.增 大 ； C.减 小 ； D.不确定。 得分 4 解 答：1 1 21 1 2 2222 1 2 2 1 1 2 1*1 1 2 2, , ,( 1 )11( 1 ) ( 1 )1( 1 ) ( )a a aaaa a a a a N k a kaN N Nk k k I I U UNNI I I I U U U UkkkS I U I U S z zkk 7. 三相异步电 动 机 的电磁功率 emP
11、 是指从定子侧经过 传递到 侧的有功功率。 答：气隙，转子 8. 凸极 同步 发 电机的 功角 特性 公式 为： 20 1 1 1s in ( ) s in 22emd q dm E UP m Ux x x ， 等式右边第一项称为 电磁功率 ， 等式右边第二项称为 电磁功率 ， 公式中的 有双重含义，一是 和 之间的 时间 夹角；二是 转子励磁磁 动 势 Ff和 气隙等效合成磁势 F 的 空间夹角。 答 励磁 ， 凸极 ， 空载电动势 E0， 定子端电压 U 9. 对于异步电动机，负载增加时，其转差率 S 会 ；对于同步电动机，当负载增加时，其功率角 会 。 答 增大 ， 增大 三、判断 题：
12、 正确的请在下表内填写“”，否则请填写“” 并 在错 误 命题 后面 指出原因 （本大题共 10小题，每小题 2分，共 20分） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 .变压器的励磁阻抗值将随其工作点的饱和程度的增加而减小 。 答： 对，励磁阻抗与主磁路磁阻成反比，饱和程度越高，磁阻越大，励磁阻抗越小 。 .三相心式变压器中三次谐波磁通无通路。 答： 错 。 在有分支的主磁路无通路，但 在漏磁路仍然可以流通。 .若在三相变压器高压侧做短路实验，测的三相变压器短路损耗为 pk， 则变压器短路电阻得分 5 装订线 为12 2kk kpR R R I 。 答： 错 。12 23 kk kpR R
13、 R I 4.若 在规定条件下测 得 某 铁磁材料磁导率 F 的一个基准值 ，则 往后 只要 知道 由该铁磁材料构成磁路 某点 的磁感应强度 B，便可以 将 F 代入 公式 /HB 求 出 该点 对应磁场强度 H。 答： 错。铁磁材料磁导率不是常数， 随磁路饱和程度而变化，需要根据基本磁化曲线求取 H或 B。 5. 单相脉振磁势基波表达式为： 11( , ) c o s c o sf a t F t ，其中 cos 项 代表磁势沿定子圆周的空间分布规律， cos t 项 反映磁势幅值随 通电 电 流 频率改变的时间变化规律。 答：对 。 6.无论采用 Y 形还是 D 形联结，对称三相 绕 组的
14、合成磁势中都不含有三次及三的倍数次谐波。 。 答： 对。 7. 无论采用 Y 形还是 D 形联结，对称三相 绕 组中都不含有三 次及三的倍数次谐波电流。 。 答，错， D形联结的相绕组中含有三次谐波电流。 8. 交流电机的交流绕组采用短距、分布绕组嵌线，与采用整距、集中绕组嵌线比较，既可以增强基波电势幅值，又可以削弱高次谐波电势幅值，故在电机中广泛采用。 答，错，都有削弱。但对高次谐波电势幅值的削弱比例大很多。 9. 变压器一次侧加额定电压，则无论二次侧空载还是负载，其主磁通基本不变。 答： 对 ， 变压器主磁通不变定律。 10. 为了使负载分配均匀，希望并联运行的变压器具有尽可能相等的短路阻
15、抗标幺值。对短路阻抗角差别大小并无什么要 求，因为并不影响对负荷的联合供电。 答：错， 若阻抗角差别过大，造成输出电流相位差别大， 不能“同心协力”，使 同样负载系数所带的实际负荷降低。不利于电力资源充分利用。 四 、 简答 题 （本大题共 5小题，每 小 题 6分，共 30分） 得分 6 1. 根据下图的三相变压器 绕组 联结图，请画出一、二次绕组电动势相量图，并确定出联结组标号 。 答 ： 电动势相量图 一二次绕组的电动势相量图如上图所示，由图可知： 一二次绕组均为星形联结，且 一次绕组线电动势 ABE 与二次绕组线电动势 abE 之间夹角为 120，因此 联结组标号为 Yy4。 2 简述
16、并励直流发电机自励发电的条件和其自励发电的过程 。 （建议换成下面一题） 答： 并励直流发电机的自励条件：（ 1）主磁极有剩磁；（ 2） 励磁绕组并联到电枢两端的极性正确，或者说 励磁磁势与剩磁方向相同；（ 3）励磁回路的总电阻小于临界电阻。 发电过程：电枢旋转时，发电机利用主极剩磁建立电压，励磁绕组建立一个微小电流，该电流的磁势方向 与剩磁方向一致时，气隙磁场得以加强， 使 电枢电压继续增加，励磁电流继续增加， 如此不断增长， 从而建立起发电机的端电压。 2异步电动机空载运行和堵转运行两种情况下的等效电路有什么不同？负载运行时若负载变化， 其 负载等效电阻如何变化？ 答：（ 1）画出异步电动
17、机 T 形等效电路； Eab x z y c b EAB Z Y X A, a B C 图 1 绕组联结图 7 装订线 （ 2）空载运行时， s=0，附加电阻 21 sRs 趋于无穷大，转子回路相当于开路； （ 3） 堵转 运行时 ， s=1，附加电阻等于零，近似短路； （ 4）负载变大时， s 增大，附加电阻变小；反之，附加电阻变大。 3. 图所示为同步电机相量图，阅读该图，回答问题： (1).题图所示同步电机是凸极式还是隐极式？ (2).是发电机还是电动机？ (3).电机工作在正常励磁状态，还是欠励或过励状态？ 答：凸极式，发电机， 过 励状态 比较图 15-19（发电机）、 16-8（电
18、动机）后知道。 4. 星形联结的三相交流电机线电压是否有 3 次谐波？为什么？三相交流发电机的定子绕组为什么一般都用星形联结？ 答：无。由于三相电动势的 3 次谐波相位互差 360 ，即同相位，幅值也相等，因此采用星形联结时 ，线电动势等于相电动势之差，即线电动势中的 3 次谐波电动势互相抵消，线电压中没有 3 次谐波。 在采用三角形联结方式时，三相绕组的闭合回路中会产生 3 次谐波环流，引起附加损耗，使发电机的温升增加、效率降低，因此三相交流发电机的定子绕组一般都采用星形联结。 5. 同步发电机并联合闸必须满足哪四个条件？每个条件不符合要求时需要采取什么措图 2 同步电机相量图 8 施？ 答
19、：必须满足的四个条件：（ 1）发电机的频率等于电网的频率；（ 2）发电机的电压幅值等于电网电压的幅值；（ 3）发电机的电压相序与电网电压的相序相同；（ 4）发电机的电压相位与电网 电压的相位相同。 （ 1）、（ 4）条件不满足时需要调节原动机的转速；（ 2）条件不满足时需要调节发电机的励磁电流；（ 3）条件不满足时需要把发电机接到并联开关的任两根线对调一下接头。 五 、 计算 题 ： 要求先写公式再代入数据 计算， 小数点后保留 两 位 （本大题共 2小题，每 小 题 10分，共 20分） 1. （ 10 分） 已知一台 他 励 直流 电动 机，额定 电压 UN=220V，电枢电流 Ia=80
20、A，额定转速nN=1000r/min，电枢回路总电阻 Ra=0.25 ，铁损耗 pFe=800W，机械损耗 pm=200W， 当电动机在额定负载状态下运行时，试 求： （ 1） 电枢电动势 Ea； （ 2）电磁功率 PM； （ 3）输出功率 P2及 输出转矩 T2； （ 4）输入功率 P1； （ 5）效率 。 解： （ 1）额定负载运行时的电枢电动势为 2 2 0 8 0 0 . 2 5 2 0 0a N a aE U I R (V) （ 2） 电磁功率 为 2 0 0 8 0 1 6 0 0 0M a aP E I (W) （ 3） 额定负载运行时的输出功率为 2 1 6 0 0 0 8 0
21、 0 2 0 0 1 5 0 0 0M F e mP P p p (W) 额定负载运行时输出转矩为 222 150009 .5 5 9 .5 5 1 4 3 .2 51000NNPPT n (Nm) 得分 9 装订线 （ 4）额定负载时的输入功率为 1 2 2 0 8 0 1 7 6 0 0NaP U I (W) （ 5） 额定负载时的效率为 2115000 85.23%17600PP 2. （ 10 分）一台 三相星形联结的水轮发电机，额定电压 UN=6500V，额定功率因数cos 0.866N （滞后）。已知电机直轴同步电抗 的 标幺值 为 1dX ，交轴同 步电抗 的 标幺值 为 0.6
22、qX ，忽略电枢电阻 R， 当发电机在额定负载状态下运行时， 试求： （ 1） 定性画出发电机时间相量图 ； （ 2） 内功率角 ； （ 3） 功率角 ； （ 4）电枢电流直轴分量的标幺值； （ 5） 相电动势的有效值 E0。 【提示； 对于凸极式同步电机有 sincos qU IXtg U IR ，其中 I 为电枢电流 相值 】 解 ：（ 1） 发电机时间相量图 UqqjI X0EIddjI XdIqI10 （ 2） 由已 知： c o s 0 .8 6 6 3 0N a r c ， sin 0.5N 因为： sincos qU IXtg U IR ，NUU U ， q N qqNX I XX ZU ， d N dd NX I XX ZU所以 ： 11sin 1 0.5 1 0.6 1.27 02 51.7 9c os 1 0.86 6Nq NU I Xtg tgU （ 3） 功率角 5 1 . 7 9 3 0 2 1 . 7 9 （ 4）电枢电流直轴分量的标幺值； si n 1 si n 5 1 . 7 9 0 . 7 9dII （ 5） 由相量图得：0 c o s 1 c o s 2 1 . 7 9 1 0 . 7 9 1 . 7 2ddE U X I ， 则相电动势的有效值：00 6500 1 . 7 2 6 4 5 4 . 9 733NUEE (V)
