电机学期末考试试题(卷)大全(附答案解析).docx
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1、考试卷(A卷)课程名称电机学考试学期07-08/3得分适用专业电气工程及其自动化考试形式开卷闭卷半开卷考试时间长度120分钟一、填空题:(35分)1. 在国际单位制中,磁场强度单位是_切。电磁感应定律的物理意义是,当闭合的线圈中磁通发生变化时,线圈中的产生的感应电 流所产生的磁场_阻碍_来磁通的变化。一个线圈产生的磁通所 经过路径的磁阻越大,说明该线圈的电感就越_小。2. 变压器损耗包括绕组铜耗和_铁耗_后者又包括涡流和磁滞损耗。 电力变压器最大效率通常设计在负载系数为_0506 之间。当_ 可变损耗等于不变损耗(或_ p =杵)_时,变压器效率达最大。Pn3. 由于铁心饱和特性,施加正弦电压
2、时变压器激磁电流波形通常为尖顶 波,而铁心的磁滞特性使之为_不对称尖顶_波。4. 并联运行的变压器必须有相同的电压等级,且属于相同的_连接组。各变压器的负载分配与该变压器的额定容量成正比,与 短路电压(标幺值)成反比。短路电压(标幺值)小的变压器 先达到i满载。5. 三相变压器组不能接成Yy的原因是励磁绕组中需要的_三次谐波电流不能流通,使磁通近似为 平顶波 波,会在绕组中电动势波形严重畸变,产生_过电压 危害线圈绝缘。6. 三相变压器组的零序阻抗比三相铁心式变压器的零序阻抗 大7. 电压互感器二次侧不允许_短路,而电流互感器二次侧不允许开路。8. 交流电机绕组的短距和分布既可以改善磁动势波形
3、,也可以改善电势波形。设电机定子为双层绕组,极距为12槽,为同时削弱5 次和7次谐波,绕组的节距应取 10槽。单层绕组的短距系数为_10。9. 脉振磁动势可以分解为两个圆形旋转_磁动势,它们的旋转方向相反,幅值是脉振磁动势的 1/2 (一半)。三相不对称电流 流过三相对称绕组产生椭圆形_磁动势,当它的幅值最小时,速度最 大。10. 设异步电动机磁场基波频率为f1,同步速为n1,转速为n,则气隙中的v次谐波磁场在定子绕组上的感应电势频率为_ f1在转子绕组上感应电势频率为_ f 匕炊。111. 异步电动机频率归算后转子回路将增加一项附加电阻,其上的电功率代表转子的总的机械功率功率,该电阻称为模拟
4、 电阻。12. 异步电动机的电源电压降低10 %,电机的过载能力降低到_80%,临界转差率不变_,负载不变时,电机的转速将_J降氐。13. 异步电机转子结构有鼠笼式和绕线式两种。利用变比为1的自耦变压器对鼠笼异步电机进行降压起动时,电网提供的电流与电机直接起动时的电流之比为1_土。异步电机恒转矩变频调速时,K 2A_定子电压_与定子电流频率之比应保持不变,目的是为了保持_磁通不变。二、简答题:(35分)1. 画出Yd7和Dd4三相变压器绕组连接图,并作出相应的电动势矢量图。(8分)2. 为什么采用短距可以削弱双层绕组电动势的谐波。(4分)3. 三相对称绕组连成星形接法,接入三相对称电压,形成旋
5、转磁场的性质 如何(幅值、旋转速度)?若绕组有一相断线,试问此时合成磁动势的 大小和性质?(用公式表示)(8分)4. 画出异步电机T-s曲线,标明起动点、临界转差率点。指出电动机工作 时稳定与不稳定运行区域,并给出解释。(9分)5. 画出变压器和异步电动机负载时的等效电路,从能量转换的角度说明它 们的异同点。(6分)三、计算题:(30分)1. 两台三相变压器串联运行,容量均为1500kVA,两次降压后,供一负载, 两台变压器均为Dy连接,第I台额定电压为66/6.3kV,第II台额定电 压为6.3/0.4kV,当两台变压器在6.3kV侧做短路试验,数据如下,试 求:(1)每台变压器的短路阻抗Z
6、k,rk,xk的标幺值;(8分)(2)额定负载时,功率因数为0.9滞后时总的电压变化率。(7分)变压器线电压(V)短路电流(A)三相功率(kW)I33413014II300124122. 一台三相四极异步电动机,150kW,50Hz,380V,Y接法,额定负载时 pcu2=2.2kW,pmec=2.6kW,附加损耗 pad = 1.1kW。试求:(1)额定运行时的转速、转差率;(4分)(2)额定运行时的电磁功率和电磁转矩;(5分)(3)如额定运行时,保持负载转矩不变,在转子绕组中串入电阻使电机的转速降低10%,问串入的电阻阻值是原转子电阻的多少倍?调速后的转子铜耗是多少?(6分)附:参考答案二
7、、简答题1.答:Yd7:ABCADd4:ABB ZA Ya yC Xb zc xor:E abAlFjrk VizcabVIMx VlyC2.答:双层短距绕组可以等效为两个相位相差短距角阳勺单层绕组,其双层短距绕组的基波 和谐波电势为两个单层绕组相应电势的矢量和,其数值分别小于其代数和,其减小系数为 短距因数,谐波的短距因数要小于基波的短距因数。因此,通过短距,牺牲一点基波来达 到更多地抑制谐波的作用。3.答:三相对称绕组连成星形接法,接入三相对称电压,形成旋转磁场,基波合成磁动势是 一个圆形旋转磁动势,其幅值不变,为一相脉动磁动势幅值的3/2倍,旋转速度为60f/p。若有一相断线,如a相,则
8、:i = 0,i = I sin t,i = -1 sin 皿以b相绕组轴线为参考轴,则:mb相磁动势基波 f (t, x) = F sin t cos xblml2兀、c相磁动势基波f (t,x) = -F sin皿cos(x-)(2分)clml3合成磁动势基波f = f + f1 bl cl2兀=F sin wt cos x + 一 F sin wt cos(x -)Jmlml3=-2F sin wt sin( x - ) sin ml33=3F cos(x + )sinwtml 6合成磁动势为脉动磁动势,幅值为一相磁动势幅值的倍。4.答:异步电机的T - s曲线图中,A点为起动点(n=0
9、, s=1);B点为临界转差率点(最大转矩点) s=0sK的区域为稳定运行区域,s=sK 1的区域为不稳定运行区域。解释:(1) s=0sK区域:设电机原来稳定运行在图中的a点。此时,若发生扰动使Tl 突然增大,则电机转速下降,电动机运行在a点;当扰动因素消除后,电动机 加速从而恢复到原来运行点a ;若扰动使Tl突然减小,则电机转速上升,电动 机运行在a”点,当扰动因素消除后,电动机减速从而亦可恢复到原来运行点 a。可见,在s=0sK区域,电动机可稳定运行。(2 ) s=sK1区域:设电机原来稳定运行在图中的b点。此时,若发生扰动使Tl 突然增大,则电机转速下降,转差率s将增加,电动机运行在b
10、点,此时电 磁转矩T将减小,则电机将继续减速,直至停止;若发生扰动使tl突然减小, 则电机转速上升,转差率s将减小,电动机运行在b”点,此时电磁转矩T将 增大,则电机将继续加速,直至稳定运行区相应的平衡点。可见,在s=sK1 区域,电动机不能稳定运行。5.答:变压器T形等效电路(1) 相同点:变压器和异步电动机能量转换都是利用了电磁感应定律的基本原理;能量传递都是以 磁场作为媒介,两侧都无直接电的联系。(2) 不同点:(答出其一即可) 前者实现不同电压的电能变换;后者实现电能到机械能的转换,气隙是其能量转 换的场所。 前者主磁场为铁心中的磁场,是静止交变脉动磁场;后者的主磁场为气隙磁场, 是旋
11、转磁场。 前者磁路中无气隙,激磁电流较小;而后者有气隙,激磁电流较大。 前者等效电路中的负载是实际存在的;而后者等效电路中的负载电阻是模拟的。1. 解:(1)对于第I台变压器,短路试验在低压侧进行,低压侧y形连接,相电流等于线电流 为130A,线电压为334V。低压侧额定相电流I = 乎。X103 =137.46( A)2N3U 3 x 6.3 x1032NI_低压侧阻抗基值Z = WL = 6.3 x13 = 26.46(q)2bi I137.462N9I短路阻抗Z = UI = j34 = 1.48(。)KIv3/v3 x130KI短路电阻r =虹=14 X103 = 0.28(。)ki3
12、123 X1302KI 短路电抗了 = (Z 2 - r 2 = v;1.482 - 0.282 = L45(。)KI KI KI短路阻抗标幺值Z = =史头=0.056ki* Z 26.462bI短路电阻标幺值r = - = 0.28 = 0.011ki* Z 26.462bI短路电抗标幺值x = 土 =史L = 0.055ki* Z 26.46 2bI对于第II台变压器,短路试验在高压侧进行,高压侧形连接,相电压等于线电压为 300V,线电流为124A。高压侧额定相电流I = Snii = 1500 X103 = 79.37( A) 1n1,35二、选择:1. C; 2. B; 3. A;
13、 4. B; 5. C ;6. B; 7. A; 8.C三、简答:1、Dy1 ;2、变极、变频、变压、转子回路串电阻(绕线式电机);3、汽轮发电机由汽轮机拖动,汽轮机是高速原动机,因此汽轮发电机普遍做成 二极机,极数少,直径无需做大便有足够空间安排磁机,同时从旋转件的机械 应力考虑,也要求做成细长形,这样铜线利用率高。水轮发电机由水轮机拖动, 水轮机是低速原动机,要得到较高的频率,因此极数多,直径必需做大才有足 够空间安排磁机,因此水轮发电机必需做成矮胖形五、(1)S1 = 3065KVA,S2=4935KVA ;(2)S总=8352KVA六、In = 20*1000/( 3 *380*0.8
14、8*0.85)=40.63AIST 线=7/3 * In = 7/3*40.63=94.8A七、(1) 35.90,25000KW,34500KW/弧度,1.705(2) 17.060,12500KW,40720KW/弧度,0.447华南理工大学试卷电机学I试题(电气工程及其自动化01级)班级: 学号 分数考试时间:2003.7.11命题教师:说明:本试卷满分为90分,另外10分由实验老师评分。一、判断题(正确的,请在后面括号里写“是”,错误的,请在后面括号里写“否七本题共15分,每题1分)1. 变压器一次侧接额定电压,二次侧从空载到负载时,负载时主磁通比空载时主磁通大。()2 .如果变压器二
15、次侧绕组与一次侧绕组的匝数比为k=N1/N2,二次绕组归算到一次侧时,电动势 和电压要乘以k倍,电流乘以1/k倍,阻抗乘以k2倍。()3.考虑磁路的饱和时,如果变压器主磁通为正弦波,则产生主磁通激磁电流也是正弦波。()4 .三相变压器高压绕组和低压绕组的连接为Y/d时,总共可得到1、3、5、7、9、11六个奇数组 号。 ()5 .三相单层绕组中,为了使绕组端部尽可能短,每极每相槽数q=2时,采用链式绕组;q=3时,采用交叉式绕组;q=4时,采用同心式绕组。()6 .对称三相绕组通入对称三相电流时,除产生基波旋转磁动势外,还会产生3次、5次、7次、9次.等一序列的奇数次高次谐波旋转磁动势。()7
16、. 对称三相绕组通入对称三相电流,当某相电流达到交流的最大值时,基波合成旋转磁动势波的幅值就将与该相绕组的轴线重合。()8. 只要电源电压不变,感应电动机的铁耗基本不变。()9. 当感应电机定子接电源而转子短路堵住不转时,电机的电磁功率、输出功率和电磁转矩均为零。()10 .绕线型感应电动机转子绕组串电阻可以t曾大起动转矩,笼型感应电动机定子绕组串电阻也可以增大起动转矩。()11 .感应电动机恒转矩变频调速时基本上要求电源电压随频率正比变化。()12 .若同步电机定子合成磁场超前于转子主磁场,此时转子输入机械功率,定子绕组向电网或负载输出电功率,电机作发电机运行。()13 .隐极同步发电机的同
17、步电抗是表征对称稳态运行时电枢反应效应的参数。()14 .凸极同步电机直轴同步电抗的饱和值等于短路比的倒数,即Xd饱和)=1/kc。()15 .通常同步电动机在过励状态下运行,以便从电网吸收超前电流,改善电网的功率因数。()二、填空题(本题共10分,每题1分)1. 变压器空载运行时,空载电流就是 电流。2 .变压器绕组的归算,实质是在保持 为不变的条件下,对绕组的电压、电流所进行的一种线性变换。3 .当 时,变压器的效率达到最大值。4 .一台单相变压器,SN=20000kVA,U1N/U2N = 127kV/11kV,次和二次绕组的额定电流分别 为、。5 .如果采用短距绕组消除v次高次谐波,则
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