電機(jī)學(xué)試題答案

四五總分閱卷人一、填空題:（30％,每空1分）電機(jī)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(jī)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(yuǎn)大于非鐵磁材料的磁導(dǎo)率。變壓器的二次側(cè)是通過(guò)電磁感應(yīng)對(duì)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(lì)磁電流波形應(yīng)該是尖頂波。在采用標(biāo)幺制計(jì)算時(shí)，額定值的標(biāo)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，變壓器的效率最咼。一臺(tái)變壓器，原設(shè)計(jì)的頻率為50HZ，現(xiàn)將它接到60HZ的電網(wǎng)上運(yùn)行，額定電壓不變，勵(lì)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(lì)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(diǎn)是各相磁路彼此獨(dú)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(diǎn)是各相磁路彼此相關(guān)，任一相必須通過(guò)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(shì)是脈振磁勢(shì)。交流繞組采用短距與分布后，基波電勢(shì)與諧波電勢(shì)都減?。ㄌ钤龃蟆p小或不變）。一臺(tái)三相八極感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電網(wǎng)頻率50Hz，空載運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速為735轉(zhuǎn)/分，此時(shí)轉(zhuǎn)差率為0.02，轉(zhuǎn)子電勢(shì)的頻率為1Hz。一臺(tái)三相八極感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電網(wǎng)頻率50Hz，當(dāng)轉(zhuǎn)差率為0.04時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為720r/min，轉(zhuǎn)子的電勢(shì)頻率為2Hz。異步電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩參數(shù)表達(dá)式M二 。rmpU2斗答： 1 1 2nf（r+弓）2+（x+x'）21 1 s 1 20異步電動(dòng)機(jī)最大電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式M= maxEmpU21—4兀fr+r2+(x+x')211112019-三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)速為n，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為件，當(dāng)n<ni時(shí)為且動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài);當(dāng)n>ni時(shí)為發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)n與ni反向時(shí)為電磁制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)差率s二丄，此時(shí)轉(zhuǎn)子電流I的值很小，cosp 很小，主磁通比22正常運(yùn)行時(shí)要小一些，因此起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大。繞線型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串入適當(dāng)?shù)碾娮?，?huì)使起動(dòng)電流減小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大。若異步電動(dòng)機(jī)的漏抗增大，則其起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 減小，其最大轉(zhuǎn)矩減小。鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法，主要有直接起動(dòng)和降壓起動(dòng)。增加繞線式異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩方法有轉(zhuǎn)子串適當(dāng)?shù)碾娮韬娃D(zhuǎn)子串頻敏變阻器。異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法主要有變極調(diào)速、 改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速 和變頻調(diào)速。異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法主要有能耗制動(dòng)、 回饋制動(dòng)、電源反接制動(dòng)和正接反轉(zhuǎn)制動(dòng)。單相異步電動(dòng)機(jī)按磁場(chǎng)獲得的方式，可分為分相電動(dòng)機(jī)和罩極電動(dòng)機(jī)。單相異步電動(dòng)機(jī)按交流電流“分相”的方法不同，可分為電容起動(dòng)電機(jī)、電容運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)、電容起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)和電阻分相電動(dòng)機(jī)。二、選擇題：（10%，每題2分）TOC\o"1-5"\h\z聯(lián)接組號(hào)不同的變壓器不能并聯(lián)運(yùn)行，是因?yàn)?。A：電壓變化率太大； B：空載環(huán)流太大；C:負(fù)載時(shí)勵(lì)磁電流太大； D:不同聯(lián)接組號(hào)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(shì)波形發(fā)生畸變； B：相電勢(shì)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(dāng)采用繞組短距的方式同時(shí)削弱定子繞組中五次和七次諧波磁勢(shì)時(shí)，應(yīng)選繞組節(jié)距 。A：T B：4T/5C：6T/7 D：5T/6答:D4?三相對(duì)稱交流繞組的合成基波空間磁勢(shì)幅值為F,繞組系數(shù)為K，3次諧波繞組系數(shù)為K，則3TOC\o"1-5"\h\z1 w1 w3次空間磁勢(shì)波的合成幅值為 。B：0；B：-Fk/k31w3 wB：0；B：-Fk/k31w3 w11w3 w1 21w3 w1

答：A5?繞線式三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)時(shí) A起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大，起動(dòng)電流增大；B起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大，起動(dòng)電流減??；C起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大，起動(dòng)電流不變；D起動(dòng)轉(zhuǎn)矩減小，起動(dòng)電流增大。答B(yǎng)仃一s） /6?三相異步電動(dòng)機(jī)等值電路中的附加電阻 r上所消耗的電功率應(yīng)等于 s2A輸出功率P； B輸入功率P；21C電磁功率P； D總機(jī)械功率P。em q答D7.國(guó)產(chǎn)額定轉(zhuǎn)速為1450r/min的三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)為 極電機(jī)。A2；B4；A2；B4；C6；D8。答B(yǎng)&國(guó)產(chǎn)額定轉(zhuǎn)速為960r/min的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)為 電機(jī)。A2極； B4極； C6極； D8極。三相異步電動(dòng)機(jī)氣隙增大，其他條件不變，則空載電 B減?。籄B減??；C不變； D不能確定。答A三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的大小和 成正比A電磁功率； B輸出功率；C輸入功率； D全機(jī)械功率。答A三、簡(jiǎn)答題:（20％,每題4分）三相變壓器理想并聯(lián)運(yùn)行的條件有哪些?答：（1）空載時(shí)并聯(lián)的變壓器之間無(wú)環(huán)流；（2）負(fù)載時(shí)能按照各臺(tái)變壓器的容量合理地分擔(dān)負(fù)載；（3）負(fù)載時(shí)各變壓器分擔(dān)的電流應(yīng)為同相。（1.）并聯(lián)運(yùn)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(hào)應(yīng)相同；（3）各變壓器的短路阻抗的標(biāo)幺值要相等，阻抗角要相同。1—s感應(yīng)電動(dòng)機(jī)等效電路中的（ ）R2代表什么含義？能否用電抗或電容代替？為什么？s21—s 1—s答 R'代表與轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的機(jī)械功率相對(duì)應(yīng)的等效電阻，消耗在此電阻中的功率ml2 R'2s2 11s2將代表實(shí)際電機(jī)中所產(chǎn)生的全（總）機(jī)械功率；不能；因?yàn)殡娍?、電容消耗無(wú)功功率，而電機(jī)轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的全（總）機(jī)械功率為有功功率。1—s（2.）說(shuō)明三相異步電動(dòng)機(jī)等效電路中，參數(shù)r,x,r,x,r',x'以及 r'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(lì)磁電阻，表征鐵心損耗；勵(lì)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(jī)械功率相對(duì)應(yīng)的等效電阻。異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子有哪兩種類型，各有何特點(diǎn)?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(duì)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(gè)集電環(huán)上，用一套三相電刷引出來(lái)，可以自行短路，也可以接三相電阻。串電阻是為了改善起動(dòng)特性或?yàn)榱苏{(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(gè)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(lái)，形成了短路回路，所以又稱短路繞組。(3.)分析轉(zhuǎn)差率s對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)效率的影響。答空載到額定轉(zhuǎn)差時(shí)，定子鐵耗與機(jī)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(fù)載變化的損耗，因此，電動(dòng)機(jī)的效率也隨負(fù)載而變化。當(dāng)負(fù)載從零開(kāi)始增加時(shí)，s逐漸增加，總損耗增加緩慢，效率上升很快。由于p*12，當(dāng)負(fù)載超過(guò)一定值，急Cu劇增加，降低，故此時(shí)耳隨P或s增加而降低。2為什么相同容量的異步電機(jī)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(jī)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(zhǎng)度盡管很小，但磁阻很大，使得異步電機(jī)主磁路的磁阻比相應(yīng)的變壓器大，異步電機(jī)空載電流標(biāo)么值為0.2~0.5，變壓器空載電流的標(biāo)么值為0.02~0.1。(4.)異步電機(jī)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(guò)氣隙沿鐵心閉合，與定、轉(zhuǎn)子繞組同時(shí)交鏈，它是實(shí)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(dú)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(duì)應(yīng)的勵(lì)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(méi)有傳遞能量作用。漏磁通路徑的磁導(dǎo)率為常數(shù)，與之對(duì)應(yīng)的定子漏電抗、轉(zhuǎn)子漏電抗是常數(shù)。說(shuō)明三相異步電動(dòng)機(jī)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(jìn)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(gè)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(shí)際轉(zhuǎn)子繞組，折算前后轉(zhuǎn)子繞組的磁動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)和各種功率及損耗不變。為此，只要將轉(zhuǎn)子電阻rr換成r。22(5.)異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，定子電流的頻率是多少？由定子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)基波以什么速度切割定子和轉(zhuǎn)子？?jī)蓚€(gè)基波磁動(dòng)勢(shì)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(dòng)勢(shì)以n速度切割定子，以(n-n)12111速度即sn速度切割轉(zhuǎn)子；轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)也以n速度切割定子，以sn速度切割轉(zhuǎn)子。定、轉(zhuǎn)子基波磁111動(dòng)勢(shì)同步旋轉(zhuǎn)，相對(duì)靜止。四、作圖題：(20%,第1、2小題5分，第3小題10分)1.畫(huà)出異步電動(dòng)機(jī)T形等值電路。3.—臺(tái)雙層疊繞組相數(shù)m=3，極數(shù)2p=4,槽數(shù)Z=24,每相支路數(shù)2a=l的電機(jī)，節(jié)矩丫］=5工/6。試畫(huà)出A相繞組展開(kāi)圖。解:“三二竺二柑槽2p2燈q=—= 24 =2(槽)2Pm2x2x3-竺￡3=加電角Z 24”二；匸二|x6=5(^1)obOXOA五、計(jì)算題:（20％,每題10分）11?一臺(tái)三相變壓器'SN勺600?'紅=召kV,Y/AT1連接’變壓器空載基短路實(shí)驗(yàn)數(shù)2N據(jù)如下：解：實(shí)驗(yàn)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高壓邊求：計(jì)算變壓器參數(shù)的實(shí)際值和標(biāo)么值。S1N460L二323.32A弋3x102N所以1NS2N=5600二513?2Av3x6.3SN56仏=1"143x10-3^^74二0.01442513.2*02NUUU*-

0U2N6300==16300用二僉二56O0OO0OO二3.2143X10-3324-k- 二1.002-k-323.32則：因所以U*k1NU=U1N=10000=0?055**_P0_1.2143X則：因所以U*k1NU=U1N=10000=0?055**_P0_1.2143X10rm=K=_I0U*Z*=U=m I*0-3廠=5.840.0144221二69.340.01442x*二Z*2—r*2二69.10m'm mrk= =3.2143X10—3=0.003201kI*k2 1.0022Z U*0.055Z*= k二二0.05489k I* 1.002k1.0022x*k二、Z*2-r*2=0.0548FkkUU=1二_ 二17.8570IN? 1NZ=Z*XZ=69.34X17.857=1238.20mm 1Nr=r*xZ=5.84x17.857=104.30mm 1Nx=x*XZ=69.1X17.857=1233.90mm 1NZ=Z*XZ=0.05489X17.857=0.980k k 1Nr=r*xZ=0.003201x17.857=0.05720kk 1Nx=X*XZ=0.0548X17.857=0.9790kk 1N(1.)設(shè)有一臺(tái)125MVA,50Hz,110/10KV,Y/A—11的三相變壓器，空載電流I*=0.02，空載損耗P=133kw，短路電壓（阻抗電壓u=10。5%）,短路損耗P=600kw。0 0 k kN試求:短路阻抗和激磁阻抗（均用標(biāo)么值），畫(huà)出近似r型等效電路，表明各阻抗數(shù)值;解：二1.064X10-3所以二4.8xio_3S所以二4.8xio_3SN*Pk**_rm=；*5I0U*0P0-皿X10一3=2.660.0004X*二 -r*2二49.93m'm mZ*=U=0.105kkr*=P*=0.0048kkx*x*二JZ*2-r*2二0.1049k k k2.—臺(tái)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，P二7.5W，額定電壓U二380V，定子A接法，頻率為50Hz。額定NN負(fù)載運(yùn)行時(shí)，定子銅耗為474W，鐵耗為231W，機(jī)械損耗45W，附加損耗37.5W，已知n二960r/min，cos9二0.824，試計(jì)算轉(zhuǎn)子電流頻率、轉(zhuǎn)子銅耗、定子電流和電機(jī)效率。NNn一n1000一960八心解轉(zhuǎn)差率s-1 - -0.04n 10001轉(zhuǎn)子電流頻率f-sf-0.04X50Hz-2Hz21總機(jī)械功率P-P+(p+p)-7500+(45+37?5)W-7583WQ 2 Q AP 7583電磁功率P--^- W-7898WM1-s1-0?04轉(zhuǎn)子銅耗p-sP-0?04X7898W-316WCu2 M定子輸入功率P-P+p+p-(7898+474+231)W-8603W1 M Cu1 Fe

定子線電流 I= P——= 86034A=15.86A1v'3Ucos申