電機學(xué)試題答案002

一k二三四五總分閱卷人一、填空題：（30%，每空1分）電機技術(shù)中磁性材料的鐵損耗主要包括磁滯損耗、渦流損耗 。電機和變壓器常用的鐵芯材料為軟磁材料，鐵磁材料的磁導(dǎo)遠大于非鐵磁材料的磁導(dǎo)率。變壓器的二次側(cè)是通過電磁感應(yīng)對一次側(cè)產(chǎn)生作用的。要在變壓器的中產(chǎn)生正弦波的磁通波形，所需要的勵磁電流波形應(yīng)該是尖頂波。在采用標幺制計算時，額定值的標幺值為1 。在不變損耗等于可變損耗（或鐵耗等于銅耗）的情況下，變壓器的效率最高。一臺變壓器，原設(shè)計的頻率為50HZ，現(xiàn)將它接到60HZ的電網(wǎng)上運行，額定電壓不變，勵磁電流將減小，鐵耗將減小。如將額定電壓為220/110V的變壓器的低壓側(cè)誤接到220V電壓，則勵磁電流將增大很多，變壓器將燒毀。三相組式變壓器的磁路系統(tǒng)特點是各相磁路彼此獨立，互不相關(guān)，各相主磁通以各自的鐵芯為回路。三相芯式變壓器的磁路系統(tǒng)特點是各相磁路彼此相關(guān)，任一相必須通過另外兩相方能閉合。既和一次側(cè)繞組交鏈又和二次側(cè)邊繞組交鏈的磁通為主磁通，僅和一側(cè)繞組交鏈的磁通為漏磁通。變壓器的一次側(cè)繞組接入交流電源后，將在鐵芯磁路中產(chǎn)生交變的磁通，該磁通可分為主磁通和漏磁通兩種。單相繞組的基波磁勢是脈振磁勢。交流繞組采用短距與分布后，基波電勢與諧波電勢都減?。ㄌ钤龃蟆p小或不變）。一臺三相八極感應(yīng)電動機的電網(wǎng)頻率50Hz，空載運行時轉(zhuǎn)速為735轉(zhuǎn)/分，此時轉(zhuǎn)差率為0.02，轉(zhuǎn)子電勢的頻率為1Hz。一臺三相八極感應(yīng)電動機的電網(wǎng)頻率50Hz，當轉(zhuǎn)差率為0.04時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為720r/min，轉(zhuǎn)子的電勢頻率為 2Hz。異步電動機電磁轉(zhuǎn)矩參數(shù)表達式M=。答: 12兀f(r+菱)2+(%+x)2」

18.異步電動機最大電磁轉(zhuǎn)矩表達式18.異步電動機最大電磁轉(zhuǎn)矩表達式M答:4“fL?x'）2]11X1 1 20三相異步電機轉(zhuǎn)速為S定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為n1,當n<n1時為電動機運行狀態(tài);當n>%時為工電機運行狀態(tài)；當n與n1反向時為電磁制動運行狀態(tài)。異步電動機起動時，轉(zhuǎn)差率s=_X，此時轉(zhuǎn)子電流七的值很小，cos中2 很小 ，主磁通比正常運行時要小一些，因此起動轉(zhuǎn)矩不大。繞線型異步電動機轉(zhuǎn)子串入適當?shù)碾娮?，會使起動電流直小，起動轉(zhuǎn)矩增大。若異步電動機的漏抗增大，則其起動轉(zhuǎn)矩 減小，其最大轉(zhuǎn)矩減小。鼠籠式異步電動機的起動方法，主要有直接起動和降壓起動。增加繞線式異步電動機起動轉(zhuǎn)矩方法有轉(zhuǎn)子串適當?shù)碾娮?和轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器。異步電動機的調(diào)諫方法主要有變極調(diào)諫、 改變轉(zhuǎn)差率調(diào)諫和變頻調(diào)諫 。異步電動機的制動方法主要有能耗制動、 回饋制動、電源反接制動和正接反轉(zhuǎn)制動。單相異步電動機按磁場獲得的方式，可分為分相電動機和罩極電動機。單相異步電動機按交流電流“分相”的方法不同，可分為電容起動電機、電容運轉(zhuǎn)電動機、電容起動運轉(zhuǎn)電動機和電阻分相電動機。二、選擇題：（10%，每題2分）聯(lián)接組號不同的變壓器不能并聯(lián)運行，是因為 。A:電壓變化率太大； B:空載環(huán)流太大；C:負載時勵磁電流太大； D:不同聯(lián)接組號的變壓器變比不同。答：B三相變壓器組不宜采用Y,y聯(lián)接組，主要是為了避免。A：線電勢波形發(fā)生畸變； B：相電勢波形發(fā)生畸變；C：損耗增大； D：有效材料的消耗增大。答：B當采用繞組短距的方式同時削弱定子繞組中五次和七次諧波磁勢時，應(yīng)選繞組節(jié)距為A：氣 B：4氣/5C：6氣/7 D：5氣/6答：DTOC\o"1-5"\h\z三相對稱交流繞組的合成基波空間磁勢幅值為R，繞組系數(shù)為、，3次諧波繞組系數(shù)為、，則3次空間磁勢波的合成幅值為。 1 " "1 3…B：0；B：—Fk/k； C：Fk/k D：—Fk/k31w3 w1 1w3 w1 21w3 w1答：A繞線式三相感應(yīng)電動機，轉(zhuǎn)子串電阻起動時起動轉(zhuǎn)矩增大，起動電流增大;起動轉(zhuǎn)矩增大，起動電流減小;起動轉(zhuǎn)矩增大，起動電流增大;起動轉(zhuǎn)矩增大，起動電流減小;起動轉(zhuǎn)矩增大，起動電流不變;起動轉(zhuǎn)矩減小，起動電流增大。起動轉(zhuǎn)矩增大，起動電流不變;起動轉(zhuǎn)矩減小，起動電流增大。6.三相異步電動機等值電路中的附加電阻6.三相異步電動機等值電路中的附加電阻（1-s）' 、^r2上所消耗的電功率應(yīng)等于.輸出功率烏；B輸入妍＜；電磁功率輸出功率烏；B輸入妍＜；電磁功率PemD總機械功率%。國產(chǎn)額定轉(zhuǎn)速為1450國產(chǎn)額定轉(zhuǎn)速為1450r/min的三相感應(yīng)電動機為極電機。A2；B4；A2；B4；C6；D8。A三相感應(yīng)電動機電磁轉(zhuǎn)矩的大小和 成正比電磁功率； A三相感應(yīng)電動機電磁轉(zhuǎn)矩的大小和 成正比電磁功率； B輸出功率；輸入功率； D全機械功率。A三、簡答題：（20%，每題4分）答B(yǎng)國產(chǎn)額定轉(zhuǎn)速為960r/min的感應(yīng)電動機為電機。A2極；B4極；C6極；D8極。答C三相異步電動機氣隙增大，其他條件不變，則空載電虹A增大； B減??；C不變； D不能確定。答10.AC答三相變壓器理想并聯(lián)運行的條件有哪些？答：（1）空載時并聯(lián)的變壓器之間無環(huán)流；（2）負載時能按照各臺變壓器的容量合理地分擔(dān)負載;（3）負載時各變壓器分擔(dān)的電流應(yīng)為同相。（1.）并聯(lián)運行的變壓器應(yīng)滿足哪些條件?答：（1）各變壓器的額定電壓與電壓比應(yīng)相等；（2）各變壓器的連接組號應(yīng)相同；（3）各變壓器的短路阻抗的標幺值要相等，阻抗角要相同。 1 一s感應(yīng)電動機等效電路中的（?。㏑2代表什么含義？能否用電抗或電容代替？為什么？答^—sR代表與轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的機械功率相對應(yīng)的等效電阻，消耗在此電阻中的功初/21—SR2s2 11s2將代表實際電機中所產(chǎn)生的全（總）機械功率；不能；因為電抗、電容消耗無功功率，而電機轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的全（總）機械功率為有功功率。么意（2.）說明三相異步電動機等效電路中，參數(shù)r,x,r,x,r,x以及1—Sr'各代表什么意1 1mm2 2 s2義？答定子繞組電阻；定子繞組漏抗，表征定子繞組漏磁效應(yīng)；勵磁電阻，表征鐵心損耗；勵磁電抗，表征鐵心磁化性能；歸算到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子繞組電阻；歸算到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子繞組漏抗；代表與轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的機械功率相對應(yīng)的等效電阻。異步電動機的轉(zhuǎn)子有哪兩種類型，各有何特點？答：一種為繞線型轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子繞組像定子繞組一樣為三相對稱繞組，可以聯(lián)結(jié)成星形或三角形。繞組的三根引出線接到裝在轉(zhuǎn)子一端軸上的三個集電環(huán)上，用一套三相電刷引出來，可以自行短路，也可以接三相電阻。串電阻是為了改善起動特性或為了調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速.另一種為鼠籠型轉(zhuǎn)于。轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組大不相同，在轉(zhuǎn)子鐵心上也有槽，各槽里都有一根導(dǎo)條，在鐵心兩端有兩個端環(huán)，分別把所有導(dǎo)條伸出槽外的部分都聯(lián)結(jié)起來，形成了短路回路，所以又稱短路繞組。(3.)分析轉(zhuǎn)差率s對感應(yīng)電動機效率的影響。答空載到額定轉(zhuǎn)差時，定子鐵耗與機耗很小，可看成不變損耗，而定子、轉(zhuǎn)子銅耗則與定、轉(zhuǎn)子電流的平方成正比，是隨負載變化的損耗，因此，電動機的效率也隨負載而變化。當負載從零開始增加時，s逐漸增加，總損耗增加緩慢，效率上升很快。由于p^x12，當負載超過一定值，急劇增加，降低，故此時門隨匕或s增加而降低。為什么相同容量的異步電機的空載電流比變壓器的大很多？答變壓器的主磁路全部用導(dǎo)磁性能良好的硅鋼片構(gòu)成，異步電機的主磁路除了用硅鋼片構(gòu)成的定、轉(zhuǎn)子鐵心外，還有空氣隙。氣隙的長度盡管很小，但磁阻很大，使得異步電機主磁路的磁阻比相應(yīng)的變壓器大，異步電機空載電流標么值為0.2?0.5,變壓器空載電流的標么值為0.02?0.1。(4.)異步電機中，主磁通和漏磁通的性質(zhì)和作用有什么不同？答主磁通通過氣隙沿鐵心閉合，與定、轉(zhuǎn)子繞組同時交鏈，它是實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的媒介，它占總磁通的絕大部分。主磁通可以由定子電流單獨產(chǎn)生。也可以由定、轉(zhuǎn)子電流共同產(chǎn)生。主磁通路徑的磁導(dǎo)率隨飽和程度而變化，與之對應(yīng)的勵磁電抗不是常數(shù)。除主磁通以外的磁通統(tǒng)稱為漏磁通，它包括槽漏磁通。端部漏磁通和諧波漏磁通。僅與定子交鏈的稱為定子漏磁通，僅與轉(zhuǎn)子交鏈的稱為轉(zhuǎn)子漏磁通。漏磁通在數(shù)量上只占總磁通的很小的一部分，沒有傳遞能量作用。漏磁通路徑的磁導(dǎo)率為常數(shù)，與之對應(yīng)的定子漏電抗、轉(zhuǎn)子漏電抗是常數(shù)。說明三相異步電動機轉(zhuǎn)子繞組折算和頻率折算的意義，折算是在什么條件下進行的？答轉(zhuǎn)子繞組折算就是用新繞組替換原繞組。為了導(dǎo)出等值電路，用一個與定子繞組的相相數(shù)、匝數(shù)和繞組因數(shù)相同的等效繞組替換實際轉(zhuǎn)子繞組，折算前后轉(zhuǎn)子繞組的磁動勢和各種功率及損耗不變，因而從定子邊看轉(zhuǎn)子，一切未變。頻率折算即用靜止的轉(zhuǎn)子替換旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，折算條件也是磁動勢和各種功率及損耗不變。為此，只要將轉(zhuǎn)子電阻,2換成r；s。(5.)異步電動機運行時，定子電流的頻率是多少？由定子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁動勢以什么速度切割定子和轉(zhuǎn)子？由轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁動勢基波以什么速度切割定子和轉(zhuǎn)子？兩個基波磁動勢的相對運動速度多大？答定子電流的頻率為f，轉(zhuǎn)子電流的頻率為f=sf，定子磁動勢以n速度切割定子，以(n-n)1 2 1 1 1速度即sn1速度切割轉(zhuǎn)子；轉(zhuǎn)子磁動勢也以七速度切割定子，以sn1速度切割轉(zhuǎn)子。定、轉(zhuǎn)子基波磁動勢同步旋轉(zhuǎn)，相對靜止。四、作圖題：(20%,第1、2小題5分，第3小題10分)1.畫出異步電動機T形等值電路。

2.根據(jù)時鐘表示法，判斷下圖的連接組別。連接組別：Y，dl2.根據(jù)時鐘表示法，判斷下圖的連接組別。連接組別：Y，dl3.一臺雙層疊繞組相數(shù)m=3，極數(shù)2p=4，槽數(shù)2=24,每相支路數(shù)2a=1的電機，節(jié)矩y「5T/6。試畫出A相繞組展開圖。解:24g=— ■..24g=— ■..2Pm2x2x3（電角度）!0212223241011151617五、計算題：（20%，每題10分）1.一臺三相變壓器，S=5600KVA

N楷=省印,…連接,變壓器空載基短路實驗數(shù)據(jù)如下:實驗名稱線電壓（伏）線電流（安）三相功率!0212223241011151617五、計算題：（20%，每題10分）1.一臺三相變壓器，S=5600KVA

N楷=省印,…連接,變壓器空載基短路實驗數(shù)據(jù)如下:實驗名稱線電壓（伏）線電流（安）三相功率（W）電源加在空載63007.46800低壓邊短路55032418000高壓邊2N求：計算變壓器參數(shù)的實際值和標么值。解:I_S_5600_\N=?r =323.32A1NSI=二n=5600=513.2A2N \.：3U 「3X6.3所以P0=旦二…6800…=1.2143x10-3SN5600X1000I?=I?=0I513.22N〃U6300[U*=rr^= =10U630018000 =3.2143X10-3SN5600X1000

324 =1.002323.321NU550于】k= =0.055100001N則:一*—rm=K則:一*—rm=K10U*氣-技143x10-3=5.840.014422一1一=69.340.01442j*2】j*2】kU*k*k0.055=0.054891.002X*k=\：'Z*2—r*2=0.0548*2-r*2=69.10Pk-3.2143x103=0.0032011.0022U因所以=17.857因所以Z=ZZ=Z*xZ=69.34x17.857=1238.2Qm 1Nr=r*xZ.=5.84x17.857=104.3。X=X*xZ=69.1x17.857=1233.9。mm 1NZ=Z*XZ.=0.05489x17.857=0.98。r=r*xZ.=0.003201x17.857=0.0572。X=X*xZ.=0.0548x17.857=0.979。(1.)設(shè)有一臺125MVA,50Hz,110/10KV,Y0/A-11的三相變壓器，空載電流I*=0.02，空載損耗P0=133kw，短路電壓（阻抗電壓氣=10。5%）,短路損耗PkN=600kw。=1.064x10—=1.064x10—3解：

所以Z*mPk=所以Z*mPk=4.8X10-3一*-rm=7*2/0—=500.020P0 1.064X10-3一 =2.660.0004X*=；Z*2-r*2=49.93Z*=U=0.105r*=P*=0.0048kk2.一臺三相感應(yīng)電動機，Pn=7.5Wr*=P*=0.0048kk2.一臺三相感應(yīng)電動機，Pn=7.5W，額定電壓Un=380V，定子△接法，頻率為50Hz。額定負載運行時，定子銅耗為474W，鐵耗為231W，機械損耗45W，附加損耗37.5W，已知n=960r/min，c網(wǎng)疽爵24，試計算轉(zhuǎn)子電流頻率、轉(zhuǎn)子銅耗、定子電流和電機效率。解轉(zhuǎn)差率s=J=1000—960=0.04n1000轉(zhuǎn)子電流頻率f2=sf\=0.04X50Hz=2Hz總機械功率 P=P2+(%+pa)=7500+(45+37.5)W=7583W電磁功率P=-^=7583W=7898Wm1-s1-0.04轉(zhuǎn)子銅耗pc2=sPM=0.04x7898W=316W定子輸入功率P=Pm+pc]+Pf=(7898+474+231)W=8603W定子線電流電動機效率,P 8603.4I= __1 = A=15.86A1 t3Ucos中 <3x38