電機學(上)考試試題(A卷)(附答案

1、考 試 卷（ A 卷）課程名稱電機學考試學期07-08/3得分適用專業(yè)電氣工程及其自動化考試形式開卷閉卷半開卷考試時間長度120分鐘一、 填空題：（35分）1. 在國際單位制中，磁場強度單位是_A/m_。電磁感應定律的物理意義是，當閉合的線圈中磁通發(fā)生變化時，線圈中的產(chǎn)生的感應電流所產(chǎn)生的磁場_阻礙_原來磁通的變化。一個線圈產(chǎn)生的磁通所經(jīng)過路徑的磁阻越大，說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計在負載系數(shù)為_0.50.6_之間。當_可變損耗等于不變損耗_（或_）_時，變壓器效率達最大。3. 由于鐵心飽和特性，施加正

2、弦電壓時變壓器激磁電流波形通常為_尖頂_波，而鐵心的磁滯特性使之為_不對稱尖頂_波。4. 并聯(lián)運行的變壓器必須有相同的電壓等級，且屬于相同的_連接組_。各變壓器的負載分配與該變壓器的額定容量成正比，與_短路電壓（標幺值）_成反比。_短路電壓（標幺值）_小的變壓器先達到滿載。5. 三相變壓器組不能接成Yy的原因是勵磁繞組中需要的_三次諧波_電流不能流通，使磁通近似為_平頂波_波，會在繞組中電動勢波形嚴重畸變，產(chǎn)生_過電壓_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_開路_。8. 交流電機繞組的短距和

3、分布既可以改善磁動勢波形，也可以改善_電勢_波形。設電機定子為雙層繞組，極距為12槽，為同時削弱5次和7次諧波，繞組的節(jié)距應取_10_槽。單層繞組的短距系數(shù)為_1.0_。9. 脈振磁動勢可以分解為兩個_圓形旋轉(zhuǎn)_磁動勢，它們的旋轉(zhuǎn)方向相反，幅值是脈振磁動勢的_1/2（一半）_。三相不對稱電流流過三相對稱繞組產(chǎn)生_橢圓形_磁動勢，當它的幅值最小時，速度最_大_。10. 設異步電動機磁場基波頻率為f1，同步速為n1，轉(zhuǎn)速為n，則氣隙中的次諧波磁場在定子繞組上的感應電勢頻率為_ f1_，在轉(zhuǎn)子繞組上感應電勢頻率為_。11. 異步電動機頻率歸算后轉(zhuǎn)子回路將增加一項附加電阻，其上的電功率代表轉(zhuǎn)子的_總的

4、機械功率_功率，該電阻稱為_模擬_電阻。12. 異步電動機的電源電壓降低10，電機的過載能力降低到_80%_，臨界轉(zhuǎn)差率_不變_，負載不變時，電機的轉(zhuǎn)速將_降低_。13. 異步電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有鼠籠式和_繞線_式兩種。利用變比為KA的自耦變壓器對鼠籠異步電機進行降壓起動時，電網(wǎng)提供的電流與電機直接起動時的電流之比為_。異步電機恒轉(zhuǎn)矩變頻調(diào)速時，_定子電壓_與定子電流頻率之比應保持不變，目的是為了保持_磁通_不變。二、 簡答題：（35分）1. 畫出Yd7和Dd4三相變壓器繞組連接圖，并作出相應的電動勢矢量圖。（8分）2. 為什么采用短距可以削弱雙層繞組電動勢的諧波。（4分）3. 三相對稱繞組連成星形

5、接法，接入三相對稱電壓，形成旋轉(zhuǎn)磁場的性質(zhì)如何（幅值、旋轉(zhuǎn)速度）？若繞組有一相斷線，試問此時合成磁動勢的大小和性質(zhì)？（用公式表示）（8分）4. 畫出異步電機Ts曲線，標明起動點、臨界轉(zhuǎn)差率點。指出電動機工作時穩(wěn)定與不穩(wěn)定運行區(qū)域，并給出解釋。（9分）5. 畫出變壓器和異步電動機負載時的等效電路，從能量轉(zhuǎn)換的角度說明它們的異同點。（6分）三、 計算題：（30分）1. 兩臺三相變壓器串聯(lián)運行，容量均為1500kVA，兩次降壓后，供一負載，兩臺變壓器均為Dy連接，第I臺額定電壓為66/6.3kV，第II臺額定電壓為6.3/0.4kV，當兩臺變壓器在6.3kV側(cè)做短路試驗，數(shù)據(jù)如下，試求：（1） 每臺

6、變壓器的短路阻抗Zk，rk，xk的標幺值；（8分）（2） 額定負載時，功率因數(shù)為0.9滯后時總的電壓變化率。（7分）變壓器線電壓（V）短路電流（A）三相功率（kW）I33413014II300124122. 一臺三相四極異步電動機，150kW，50Hz，380V，Y接法，額定負載時pcu2=2.2kW，pmec=2.6kW，附加損耗pad=1.1kW。試求：（1） 額定運行時的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)差率；（4分）（2） 額定運行時的電磁功率和電磁轉(zhuǎn)矩；（5分）（3） 如額定運行時，保持負載轉(zhuǎn)矩不變，在轉(zhuǎn)子繞組中串入電阻使電機的轉(zhuǎn)速降低10，問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為兩個單層繞組相應電勢的矢量和，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，通過短距，犧牲一點基波來達到更多地抑制諧波的作用。3. 答：三相對稱繞組連成星形接法，接入三相對稱電壓，形成旋轉(zhuǎn)磁場，基波合成磁動勢是

8、一個圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢，其幅值不變，為一相脈動磁動勢幅值的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相磁動勢基波 c相磁動勢基波 （2分）合成磁動勢基波 合成磁動勢為脈動磁動勢，幅值為一相磁動勢幅值的倍。4. 答：異步電機的T - s曲線電磁制動狀態(tài)T- 10+ 發(fā)電機狀態(tài)電動機狀態(tài)sABsKbbbaaa圖中，A點為起動點（n=0, s=1）；B點為臨界轉(zhuǎn)差率點（最大轉(zhuǎn)矩點）。s=0sK的區(qū)域為穩(wěn)定運行區(qū)域，s=sK1的區(qū)域為不穩(wěn)定運行區(qū)域。解釋： （1） s=0sK區(qū)域：設電機原來穩(wěn)定運行在圖中的a點。此時，若發(fā)生擾動使TL突然增大，則電機轉(zhuǎn)速下降

9、，電動機運行在a點；當擾動因素消除后，電動機加速從而恢復到原來運行點a；若擾動使TL突然減小，則電機轉(zhuǎn)速上升，電動機運行在a點，當擾動因素消除后，電動機減速從而亦可恢復到原來運行點a。可見，在 s=0sK區(qū)域內(nèi)，電動機可穩(wěn)定運行。（2） s=sK1區(qū)域：設電機原來穩(wěn)定運行在圖中的b點。此時，若發(fā)生擾動使TL突然增大，則電機轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)差率s將增加，電動機運行在b點，此時電磁轉(zhuǎn)矩T將減小，則電機將繼續(xù)減速，直至停止；若發(fā)生擾動使TL突然減小，則電機轉(zhuǎn)速上升，轉(zhuǎn)差率s將減小，電動機運行在b點，此時電磁轉(zhuǎn)矩T將增大，則電機將繼續(xù)加速，直至穩(wěn)定運行區(qū)相應的平衡點。可見，在s=sK1區(qū)域內(nèi)，電動機不能穩(wěn)

10、定運行。5. 答：變壓器T形等效電路r1x1異步電動機T形等效電路r1x1（1） 相同點： 變壓器和異步電動機能量轉(zhuǎn)換都是利用了電磁感應定律的基本原理；能量傳遞都是以磁場作為媒介，兩側(cè)都無直接電的聯(lián)系。（2） 不同點：（答出其一即可） 前者實現(xiàn)不同電壓的電能變換；后者實現(xiàn)電能到機械能的轉(zhuǎn)換，氣隙是其能量轉(zhuǎn)換的場所。 前者主磁場為鐵心中的磁場，是靜止交變脈動磁場；后者的主磁場為氣隙磁場，是旋轉(zhuǎn)磁場。 前者磁路中無氣隙，激磁電流較??；而后者有氣隙，激磁電流較大。 前者等效電路中的負載是實際存在的；而后者等效電路中的負載電阻是模擬的。三、1. 解：（1） 對于第I臺變壓器，短路試驗在低壓側(cè)進行，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 短路阻抗標幺值 短路電阻標幺值 短路電抗標幺值 對于第II臺變壓器,短路試驗在高壓側(cè)進行，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 短路阻抗標幺值 短路電阻標幺值 短路電抗標幺值 （2）已知功率因數(shù) 則有 略去勵磁電流