電機(jī)學(xué)(上)考試試題(A卷)(附答案

1、考 試 卷（ A 卷）課程名稱電機(jī)學(xué)考試學(xué)期07-08/3得分適用專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化考試形式開(kāi)卷閉卷半開(kāi)卷考試時(shí)間長(zhǎng)度120分鐘一、 填空題：（35分）1. 在國(guó)際單位制中，磁場(chǎng)強(qiáng)度單位是_A/m_。電磁感應(yīng)定律的物理意義是，當(dāng)閉合的線圈中磁通發(fā)生變化時(shí)，線圈中的產(chǎn)生的感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)_阻礙_原來(lái)磁通的變化。一個(gè)線圈產(chǎn)生的磁通所經(jīng)過(guò)路徑的磁阻越大，說(shuō)明該線圈的電感就越_小_。2. 變壓器損耗包括繞組銅耗和_鐵耗_，后者又包括渦流和磁滯損耗。電力變壓器最大效率通常設(shè)計(jì)在負(fù)載系數(shù)為_(kāi)0.50.6_之間。當(dāng)_可變損耗等于不變損耗_（或_）_時(shí)，變壓器效率達(dá)最大。3. 由于鐵心飽和特性，施加正

2、弦電壓時(shí)變壓器激磁電流波形通常為_(kāi)尖頂_波，而鐵心的磁滯特性使之為_(kāi)不對(duì)稱尖頂_波。4. 并聯(lián)運(yùn)行的變壓器必須有相同的電壓等級(jí)，且屬于相同的_連接組_。各變壓器的負(fù)載分配與該變壓器的額定容量成正比，與_短路電壓（標(biāo)幺值）_成反比。_短路電壓（標(biāo)幺值）_小的變壓器先達(dá)到滿載。5. 三相變壓器組不能接成Yy的原因是勵(lì)磁繞組中需要的_三次諧波_電流不能流通，使磁通近似為_(kāi)平頂波_波，會(huì)在繞組中電動(dòng)勢(shì)波形嚴(yán)重畸變，產(chǎn)生_過(guò)電壓_危害線圈絕緣。6. 三相變壓器組的零序阻抗比三相鐵心式變壓器的零序阻抗_大_。7. 電壓互感器二次側(cè)不允許_短路_，而電流互感器二次側(cè)不允許_開(kāi)路_。8. 交流電機(jī)繞組的短距和

3、分布既可以改善磁動(dòng)勢(shì)波形，也可以改善_電勢(shì)_波形。設(shè)電機(jī)定子為雙層繞組，極距為12槽，為同時(shí)削弱5次和7次諧波，繞組的節(jié)距應(yīng)取_10_槽。單層繞組的短距系數(shù)為_(kāi)1.0_。9. 脈振磁動(dòng)勢(shì)可以分解為兩個(gè)_圓形旋轉(zhuǎn)_磁動(dòng)勢(shì)，它們的旋轉(zhuǎn)方向相反，幅值是脈振磁動(dòng)勢(shì)的_1/2（一半）_。三相不對(duì)稱電流流過(guò)三相對(duì)稱繞組產(chǎn)生_橢圓形_磁動(dòng)勢(shì)，當(dāng)它的幅值最小時(shí)，速度最_大_。10. 設(shè)異步電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)基波頻率為f1，同步速為n1，轉(zhuǎn)速為n，則氣隙中的次諧波磁場(chǎng)在定子繞組上的感應(yīng)電勢(shì)頻率為_(kāi) f1_，在轉(zhuǎn)子繞組上感應(yīng)電勢(shì)頻率為_(kāi)。11. 異步電動(dòng)機(jī)頻率歸算后轉(zhuǎn)子回路將增加一項(xiàng)附加電阻，其上的電功率代表轉(zhuǎn)子的_總的

4、機(jī)械功率_功率，該電阻稱為_(kāi)模擬_電阻。12. 異步電動(dòng)機(jī)的電源電壓降低10，電機(jī)的過(guò)載能力降低到_80%_，臨界轉(zhuǎn)差率_不變_，負(fù)載不變時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速將_降低_。13. 異步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有鼠籠式和_繞線_式兩種。利用變比為KA的自耦變壓器對(duì)鼠籠異步電機(jī)進(jìn)行降壓起動(dòng)時(shí)，電網(wǎng)提供的電流與電機(jī)直接起動(dòng)時(shí)的電流之比為_(kāi)。異步電機(jī)恒轉(zhuǎn)矩變頻調(diào)速時(shí)，_定子電壓_與定子電流頻率之比應(yīng)保持不變，目的是為了保持_磁通_不變。二、 簡(jiǎn)答題：（35分）1. 畫(huà)出Yd7和Dd4三相變壓器繞組連接圖，并作出相應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)矢量圖。（8分）2. 為什么采用短距可以削弱雙層繞組電動(dòng)勢(shì)的諧波。（4分）3. 三相對(duì)稱繞組連成星形

5、接法，接入三相對(duì)稱電壓，形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的性質(zhì)如何（幅值、旋轉(zhuǎn)速度）？若繞組有一相斷線，試問(wèn)此時(shí)合成磁動(dòng)勢(shì)的大小和性質(zhì)？（用公式表示）（8分）4. 畫(huà)出異步電機(jī)Ts曲線，標(biāo)明起動(dòng)點(diǎn)、臨界轉(zhuǎn)差率點(diǎn)。指出電動(dòng)機(jī)工作時(shí)穩(wěn)定與不穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域，并給出解釋。（9分）5. 畫(huà)出變壓器和異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)的等效電路，從能量轉(zhuǎn)換的角度說(shuō)明它們的異同點(diǎn)。（6分）三、 計(jì)算題：（30分）1. 兩臺(tái)三相變壓器串聯(lián)運(yùn)行，容量均為1500kVA，兩次降壓后，供一負(fù)載，兩臺(tái)變壓器均為Dy連接，第I臺(tái)額定電壓為66/6.3kV，第II臺(tái)額定電壓為6.3/0.4kV，當(dāng)兩臺(tái)變壓器在6.3kV側(cè)做短路試驗(yàn)，數(shù)據(jù)如下，試求：（1） 每臺(tái)

6、變壓器的短路阻抗Zk，rk，xk的標(biāo)幺值；（8分）（2） 額定負(fù)載時(shí)，功率因數(shù)為0.9滯后時(shí)總的電壓變化率。（7分）變壓器線電壓（V）短路電流（A）三相功率（kW）I33413014II300124122. 一臺(tái)三相四極異步電動(dòng)機(jī)，150kW，50Hz，380V，Y接法，額定負(fù)載時(shí)pcu2=2.2kW，pmec=2.6kW，附加損耗pad=1.1kW。試求：（1） 額定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)差率；（4分）（2） 額定運(yùn)行時(shí)的電磁功率和電磁轉(zhuǎn)矩；（5分）（3） 如額定運(yùn)行時(shí)，保持負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，在轉(zhuǎn)子繞組中串入電阻使電機(jī)的轉(zhuǎn)速降低10，問(wèn)串入的電阻阻值是原轉(zhuǎn)子電阻的多少倍？調(diào)速后的轉(zhuǎn)子銅耗是多少？（6分

7、）附：參考答案二、 簡(jiǎn)答題1. 答：Yd7: CyBACZxXyYzcbaxzB A a yb zc xXYDd4: C XBACZxXyYzcbaxyzB Z A Ya yb zc xor：c yC YXYABCZabcxyzB X A Za zb x2. 答：雙層短距繞組可以等效為兩個(gè)相位相差短距角的單層繞組，其雙層短距繞組的基波和諧波電勢(shì)為兩個(gè)單層繞組相應(yīng)電勢(shì)的矢量和，其數(shù)值分別小于其代數(shù)和，其減小系數(shù)為短距因數(shù)，諧波的短距因數(shù)要小于基波的短距因數(shù)。因此，通過(guò)短距，犧牲一點(diǎn)基波來(lái)達(dá)到更多地抑制諧波的作用。3. 答：三相對(duì)稱繞組連成星形接法，接入三相對(duì)稱電壓，形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，基波合成磁動(dòng)勢(shì)是

8、一個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，其幅值不變，為一相脈動(dòng)磁動(dòng)勢(shì)幅值的3/2倍，旋轉(zhuǎn)速度為60f/p。若有一相斷線，如a相，則：，以b相繞組軸線為參考軸，則：b相磁動(dòng)勢(shì)基波 c相磁動(dòng)勢(shì)基波 （2分）合成磁動(dòng)勢(shì)基波 合成磁動(dòng)勢(shì)為脈動(dòng)磁動(dòng)勢(shì)，幅值為一相磁動(dòng)勢(shì)幅值的倍。4. 答：異步電機(jī)的T - s曲線電磁制動(dòng)狀態(tài)T- 10+ 發(fā)電機(jī)狀態(tài)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)sABsKbbbaaa圖中，A點(diǎn)為起動(dòng)點(diǎn)（n=0, s=1）；B點(diǎn)為臨界轉(zhuǎn)差率點(diǎn)（最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)）。s=0sK的區(qū)域?yàn)榉€(wěn)定運(yùn)行區(qū)域，s=sK1的區(qū)域?yàn)椴环€(wěn)定運(yùn)行區(qū)域。解釋： （1） s=0sK區(qū)域：設(shè)電機(jī)原來(lái)穩(wěn)定運(yùn)行在圖中的a點(diǎn)。此時(shí)，若發(fā)生擾動(dòng)使TL突然增大，則電機(jī)轉(zhuǎn)速下降

9、，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在a點(diǎn)；當(dāng)擾動(dòng)因素消除后，電動(dòng)機(jī)加速?gòu)亩謴?fù)到原來(lái)運(yùn)行點(diǎn)a；若擾動(dòng)使TL突然減小，則電機(jī)轉(zhuǎn)速上升，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在a點(diǎn)，當(dāng)擾動(dòng)因素消除后，電動(dòng)機(jī)減速?gòu)亩嗫苫謴?fù)到原來(lái)運(yùn)行點(diǎn)a?？梢?jiàn)，在 s=0sK區(qū)域內(nèi)，電動(dòng)機(jī)可穩(wěn)定運(yùn)行。（2） s=sK1區(qū)域：設(shè)電機(jī)原來(lái)穩(wěn)定運(yùn)行在圖中的b點(diǎn)。此時(shí)，若發(fā)生擾動(dòng)使TL突然增大，則電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)差率s將增加，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在b點(diǎn)，此時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩T將減小，則電機(jī)將繼續(xù)減速，直至停止；若發(fā)生擾動(dòng)使TL突然減小，則電機(jī)轉(zhuǎn)速上升，轉(zhuǎn)差率s將減小，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在b點(diǎn)，此時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩T將增大，則電機(jī)將繼續(xù)加速，直至穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)相應(yīng)的平衡點(diǎn)?？梢?jiàn)，在s=sK1區(qū)域內(nèi)，電動(dòng)機(jī)不能穩(wěn)

10、定運(yùn)行。5. 答：變壓器T形等效電路r1x1異步電動(dòng)機(jī)T形等效電路r1x1（1） 相同點(diǎn)： 變壓器和異步電動(dòng)機(jī)能量轉(zhuǎn)換都是利用了電磁感應(yīng)定律的基本原理；能量傳遞都是以磁場(chǎng)作為媒介，兩側(cè)都無(wú)直接電的聯(lián)系。（2） 不同點(diǎn)：（答出其一即可） 前者實(shí)現(xiàn)不同電壓的電能變換；后者實(shí)現(xiàn)電能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，氣隙是其能量轉(zhuǎn)換的場(chǎng)所。 前者主磁場(chǎng)為鐵心中的磁場(chǎng)，是靜止交變脈動(dòng)磁場(chǎng)；后者的主磁場(chǎng)為氣隙磁場(chǎng)，是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 前者磁路中無(wú)氣隙，激磁電流較小；而后者有氣隙，激磁電流較大。 前者等效電路中的負(fù)載是實(shí)際存在的；而后者等效電路中的負(fù)載電阻是模擬的。三、1. 解：（1） 對(duì)于第I臺(tái)變壓器，短路試驗(yàn)在低壓側(cè)進(jìn)行，低壓側(cè)y形連接，相電流等于線電流為130A，線電壓為334V。低壓側(cè)額定相電流 低壓側(cè)阻抗基值 短路阻抗 短路電阻 短路電抗 短路阻抗標(biāo)幺值 短路電阻標(biāo)幺值 短路電抗標(biāo)幺值 對(duì)于第II臺(tái)變壓器,短路試驗(yàn)在高壓側(cè)進(jìn)行，高壓側(cè)形連接，相電壓等于線電壓為300V，線電流為124A。高壓側(cè)額定相電流 高壓側(cè)阻抗基值 短路阻抗 短路電阻 短路電抗 短路阻抗標(biāo)幺值 短路電阻標(biāo)幺值 短路電抗標(biāo)幺值 （2）已知功率因數(shù) 則有 略去勵(lì)磁電流