電機學試題及答案

山東科技大學2008年研究生電機與電力拖動》考試試卷姓名 準考證號 題號—一二三總得分評卷人審核人得分一、填空題（每題1分，共10分）1、 在交流磁路的分析計算時，磁通量和磁通密度用它們白 表示，磁動勢、磁場強度則分別用它們的 表示。2、 異步機的額定功率是指電機在額定狀態(tài)下運行時 功率。3、 三相異步機繞組，原并聯(lián)支路數(shù)為1,電機的A相額定電流為IN；現(xiàn)將該電機的極相組TOC\o"1-5"\h\z重新聯(lián)接，并聯(lián)支路數(shù)變?yōu)?,此時A相額定電流變?yōu)椋?。4、 異步機的主磁路中存在氣隙，因此異步機的激磁電流與變壓器相比相對 。5、同步發(fā)電機的調整特性中，當負載為感性或純阻性時，為補償電樞電流所產生的 性的電樞反應和漏阻抗壓降，隨著電樞電流的增加，必須相應地增加勵磁電流，因此調整特性是上升的。6、直流電動機電磁轉矩的方向與轉子轉向 。7、 異步機進行頻率歸算時（未進行繞組歸算），轉子電阻由R2變?yōu)镽2/s,R2/s中包含了代表歸算前轉子輸出總機械功率所對應的分量，該分量的大小為 。8、 變壓器的繞組歸算時，變壓器的變比為k，當二次繞組歸算到一次繞組時，電動勢和電壓應 。阻抗應 。二、問答題（每題10分,共60分）1、在直流發(fā)電機中，電刷順電樞旋轉方向移動一個角度，電樞反應的性質是怎樣的？如果逆電樞旋轉方向轉過一個角度，電樞反應的性質又會怎樣？（10分）2、 下圖為某三相異步電動機定子A相繞組的四個線圈，請將四個線圈連接成一個并聯(lián)支路數(shù)為1的繞組。如果將四個線圈順序串聯(lián)行不行？為什么？（10分）A1X1A2X2一1一2—3— 一10—11一12— 一19一20—21— 一28—29—30—3、 異步機工作于電動機狀態(tài)時的轉速與同步速、轉子磁場與電樞磁場、電磁轉矩與轉向是怎樣的關系?結合異步機工作于電動機運行狀態(tài)時的工作原理分析：異步電動機空載運行時定子磁動勢F1與激磁磁動勢Fm的關系。（10分）4、 試說明隱極同步發(fā)電機帶上容性負載時,可能出現(xiàn)的電樞反應（10分）5、 繪出感應電機轉子電阻變化時的Te-s曲線，結合曲線分析轉子電阻變化對感應電機的最大轉矩和起動轉矩的影響。（10分）6、 同步發(fā)電機無功功率的調節(jié)，繪出激磁磁動勢與電流的相量圖，并分析電機在“正常勵磁”“過勵”“欠勵”三種狀態(tài)下的輸出功率性質；在過勵與欠勵兩種情況下發(fā)電機的激磁電流、激磁電動勢、電樞電流及電樞電流的有功與無功分量的變化情況。（10分）三、計算題（每題10分,共30分）1、 某工廠電力設備所消耗的總功率為2400KW,cos申=0.8（滯后），今欲添置功率為400KW的電動機。現(xiàn)有400KW，cos申=0.8（滯后）的感應電動機和400KW，cos申=0.8（超前）的同步電動機可供選用，試問在這兩種情況下，工廠的總視在功率和功率因數(shù)各為多少？（10分）2、 有一臺Y接、380V、50Hz、額定轉速為1444r/min的三相繞線型感應電動機，其參數(shù)為R]=0.4Q,R2'=0.4Q,X]o=X2；=1Q,Xm=40Q,Rm略去不計，定轉子的電壓比為4。試求：額定負載時的（1）轉差率;（2）定、轉子電流；（3）轉子的頻率和每相電動勢。（10分）3、 一臺四極并勵直流發(fā)電機，Pn=82KW，UN=230V,nN=970r/min,電樞電阻Ra=0.0259Q，電刷壓降2AUs=2V，勵磁繞組電阻Rf=22.8Q,額定負載時勵磁繞組中串入3.7Q的電阻?；捐F耗與機械損耗共計4.3KW，附加損耗為額定功率的5%。求額定負載時輸入功率、電磁功率、電磁轉矩、效率。（10分）

答案一、填空題（每空1分，共10分）1、 最大值有效值2、 軸上輸出的機械功率3、 4IN4、 去磁性的5、 較大6、 相同7、（1-S）R/S8、乘以K乘以K2二、分析（60）1、答：直流電機為發(fā)電機，電刷順電樞旋轉方向移動一個角度對主極磁場而言，直軸電樞反應將是去磁的；如果逆電樞旋轉方向轉過一個角度，直軸電樞反應的性質將是增磁的。2、答：不能順序串聯(lián)，由于極相組A的電動勢與極相組X的電動勢方向相反，電流方向也相反，為避免電動勢在相抵消或者電流形成的磁動勢相抵消，串聯(lián)時應把極相組A和極相組X反向串聯(lián)。正確的接線如下：A1X1 A2 X2A一1一A1X1 A2 X2A一1一2一3|-10一11一12—|1-28—29—30—3、 答：異步機工作于電動機狀態(tài)時，轉子轉速低于同步速；轉差率0vsv1；轉子受旋轉磁場的切割而感生電流；轉子電流與磁場相作用產生驅動性的電磁轉矩。異步機電動機空載運行時，轉子轉速接近于同步速，此時旋轉磁場切割轉子導體的相對速度接近于零，所以轉子電流很小，可以近似認為12?0，即F2近似為零。所以空載時F1與Fm近似相等。4、 答：隱極同步發(fā)電機的主極勵磁后產生F，F(xiàn)在電樞繞組內感生E，E滯后于F9000000度電角。電樞繞組中的E0會在電樞與負載組成的回路中產生電樞電流I。I與E0的相角關系取決于電樞與負載組成的回路總的阻抗。在時空統(tǒng)一矢量圖中，I與F同相位，將F分解作aaF和F。電機帶容性負載后，電樞與負載組成的回路中包含了電機感性的同步電抗及負載adaq

的容性阻抗。當外電路容性負載較小即回路總負載呈感性時，7滯后于E0,F是去磁的Fadaq是交磁的；當回路總負載呈純阻性時，I與E同相位，F(xiàn)是交磁的；當回路總負載呈容性時,aI超前于E，F(xiàn)是增磁的F是交磁的；adaq5、Tet繪圖正確圖中1234四條曲線對應的轉子電阻由小變大，感應電機的最大轉矩與電源電壓的平方成正比與定轉子漏抗之和近似成反比所以最大轉矩不隨轉子電阻變化而改變；加轉子電阻，sm變大，起動轉矩隨之增大，直到大到最大轉矩為止。6、答：正常勵磁時：發(fā)電機的輸出功率全部為有功功率。過勵： If>I*，此時激磁電動勢增加為E，因Esin5=const所以其端點應落在水平ff 0 0線AB上;相應的電樞電流變?yōu)镮，因Icosp=const所以其端點落在垂直線CD上；此時電樞電流將落后于電網(wǎng)電壓，電樞電流中除有功分量外還含有滯后的無功分量；發(fā)電機的輸出功率除有功功率外還含有滯后的無功功率

欠勵： If<1，此時激磁電動勢減小為E'，因E0sin6=const所以其端點應落在水平ff 0 0線AB上;相應的電樞電流變?yōu)閼?，因Icos9=const所以其端點落在垂直線CD上；此時電樞電流將超前于電網(wǎng)電壓，電樞電流中除有功分量外還含有超前的無功分量；發(fā)電機的輸出功率除有功功率外還含有超前的無功功率三、計算(30分)1、解：工廠原有的功率情況為：有功功率： P=2400KW視在功率： S=P/cos申=2400/0.8=3000KVA因cos申=0.8(滯后)故sin申=0.6，于是無功功率為：Q=Sxsinp=3000x0.6kVAr=1800kVAr當選用感應電動機時總有功功率 P'=(2400+400)KW=2800KW總無功功率Q'=(1800+400/0.8x0.6)kVAr=2100kVAr(滯后)總視在功率S'=\；'P2+Q2=\28002+21002=3500kVA總功率因數(shù)不變，cos0=0.8(滯后)選用同步電機時總有功功率P''=(2400+400)kW=2800kW總無功功率 Q''=(1800-400/0.8x0.6)kVAr=1500kVAr(滯后)總視在功率 S''=\Pn2+Q2={28002+15002=3176kVA總功率因數(shù)： cos0'=P'7Q''=2800/3176=0.8815(滯后)2、解：R=0.4X.=1 X'=1RL=0.4—1 1? ‘2? 2I—L^sL^s1）額定負載時的轉差率電機的額定轉速為1444可確定電機的同步速為1500

_n一n_1500一1444_=—s = =3?/33%1500sNnsNns定子阻抗:Z二R+jX1二0.4+j1轉子阻抗:R,+R,+jX‘-s 2b二10.714+j1激磁阻抗二R+jX二j40m所以定子電流轉子電流變壓比為4所以I1—Z+Z//Z'1m2=20.175Z-24.20轉子電流變壓比為4所以I1—Z+Z//Z'1m2=20.175Z-24.200JI1X缶=19?04"9?560m2=I'Xk=19.04X4=76.17423）額定負載時轉子的頻率和每相的電動勢值???E2=12Z2=204.93Z-4.220E2=204.93一4=51?233、解：額定電流二P二82K二356.5ANUN230額定勵磁電流U二 N——fR+Rf fr額定電樞電流二I+1二356.5+