电机学期末考试试卷大全(附答案).docx
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1、考 试 卷( A 卷)课程名称电机学考试学期07-08/3得分适用专业电气工程及其自动化考试形式开卷闭卷半开卷考试时间长度120分钟一、 填空题:(35分)1. 在国际单位制中,磁场强度单位是。电磁感应定律的物理意义是,当闭合的线圈中磁通发生变化时,线圈中的产生的感应电流所产生的磁场阻碍原来磁通的变化。一个线圈产生的磁通所经过路径的磁阻越大,说明该线圈的电感就越小。2. 变压器损耗包括绕组铜耗和铁耗,后者又包括涡流和磁滞损耗。电力变压器最大效率通常设计在负载系数为0.50.6之间。当可变损耗等于不变损耗_(或_)时,变压器效率达最大。3. 由于铁心饱和特性,施加正弦电压时变压器激磁电流波形通常
2、为尖顶波,而铁心的磁滞特性使之为不对称尖顶波。4. 并联运行的变压器必须有相同的电压等级,且属于相同的连接组。各变压器的负载分配及该变压器的额定容量成正比,及短路电压(标幺值)成反比。短路电压(标幺值)小的变压器先达到满载。5. 三相变压器组不能接成的原因是励磁绕组中需要的三次谐波电流不能流通,使磁通近似为平顶波波,会在绕组中电动势波形严重畸变,产生过电压危害线圈绝缘。6. 三相变压器组的零序阻抗比三相铁心式变压器的零序阻抗大。7. 电压互感器二次侧不允许短路,而电流互感器二次侧不允许开路。8. 交流电机绕组的短距和分布既可以改善磁动势波形,也可以改善电势波形。设电机定子为双层绕组,极距为12
3、槽,为同时削弱5次和7次谐波,绕组的节距应取10槽。单层绕组的短距系数为1.0。9. 脉振磁动势可以分解为两个圆形旋转磁动势,它们的旋转方向相反,幅值是脉振磁动势的1/2(一半)。三相不对称电流流过三相对称绕组产生椭圆形磁动势,当它的幅值最小时,速度最大。10. 设异步电动机磁场基波频率为f1,同步速为n1,转速为n,则气隙中的次谐波磁场在定子绕组上的感应电势频率为 f1,在转子绕组上感应电势频率为。11. 异步电动机频率归算后转子回路将增加一项附加电阻,其上的电功率代表转子的总的机械功率功率,该电阻称为模拟电阻。12. 异步电动机的电源电压降低10,电机的过载能力降低到80,临界转差率不变,
4、负载不变时,电机的转速将降低。13. 异步电机转子结构有鼠笼式和绕线式两种。利用变比为的自耦变压器对鼠笼异步电机进行降压起动时,电网提供的电流及电机直接起动时的电流之比为。异步电机恒转矩变频调速时,定子电压及定子电流频率之比应保持不变,目的是为了保持磁通不变。二、 简答题:(35分)1. 画出7和4三相变压器绕组连接图,并作出相应的电动势矢量图。(8分)2. 为什么采用短距可以削弱双层绕组电动势的谐波。(4分)3. 三相对称绕组连成星形接法,接入三相对称电压,形成旋转磁场的性质如何(幅值、旋转速度)?若绕组有一相断线,试问此时合成磁动势的大小和性质?(用公式表示)(8分)4. 画出异步电机Ts
5、曲线,标明起动点、临界转差率点。指出电动机工作时稳定及不稳定运行区域,并给出解释。(9分)5. 画出变压器和异步电动机负载时的等效电路,从能量转换的角度说明它们的异同点。(6分)三、 计算题:(30分)1. 两台三相变压器串联运行,容量均为1500,两次降压后,供一负载,两台变压器均为连接,第I台额定电压为66/6.3,第台额定电压为6.3/0.4,当两台变压器在6.3侧做短路试验,数据如下,试求:(1) 每台变压器的短路阻抗,的标幺值;(8分)(2) 额定负载时,功率因数为0.9滞后时总的电压变化率。(7分)变压器线电压(V)短路电流(A)三相功率()I33413014300124122.
6、一台三相四极异步电动机,150,50,380V,Y接法,额定负载时2=2.2,2.6,附加损耗1.1。试求:(1) 额定运行时的转速、转差率;(4分)(2) 额定运行时的电磁功率和电磁转矩;(5分)(3) 如额定运行时,保持负载转矩不变,在转子绕组中串入电阻使电机的转速降低10,问串入的电阻阻值是原转子电阻的多少倍?调速后的转子铜耗是多少?(6分)附:参考答案二、 简答题1. 答:7: CyBACcbaxzB A a yb zc xXY4: C XBACcbaxyzB Z A Ya yb zc x:c yC YXYABCZabcxyzB X A Za zb x2. 答:双层短距绕组可以等效为两
7、个相位相差短距角的单层绕组,其双层短距绕组的基波和谐波电势为两个单层绕组相应电势的矢量和,其数值分别小于其代数和,其减小系数为短距因数,谐波的短距因数要小于基波的短距因数。因此,通过短距,牺牲一点基波来达到更多地抑制谐波的作用。3. 答:三相对称绕组连成星形接法,接入三相对称电压,形成旋转磁场,基波合成磁动势是一个圆形旋转磁动势,其幅值不变,为一相脉动磁动势幅值的3/2倍,旋转速度为60。若有一相断线,如a相,则:,以b相绕组轴线为参考轴,则:b相磁动势基波 c相磁动势基波 (2分)合成磁动势基波 合成磁动势为脉动磁动势,幅值为一相磁动势幅值的倍。4. 答:异步电机的T - s曲线电磁制动状态
8、T- 10+ 发电机状态电动机状态sABbbbaaa图中,A点为起动点(0, 1);B点为临界转差率点(最大转矩点)。0的区域为稳定运行区域,1的区域为不稳定运行区域。解释: (1) 0区域:设电机原来稳定运行在图中的a点。此时,若发生扰动使突然增大,则电机转速下降,电动机运行在a点;当扰动因素消除后,电动机加速从而恢复到原来运行点a;若扰动使突然减小,则电机转速上升,电动机运行在a点,当扰动因素消除后,电动机减速从而亦可恢复到原来运行点a。可见,在 0区域内,电动机可稳定运行。(2) 1区域:设电机原来稳定运行在图中的b点。此时,若发生扰动使突然增大,则电机转速下降,转差率s将增加,电动机运
9、行在b点,此时电磁转矩T将减小,则电机将继续减速,直至停止;若发生扰动使突然减小,则电机转速上升,转差率s将减小,电动机运行在b点,此时电磁转矩T将增大,则电机将继续加速,直至稳定运行区相应的平衡点。可见,在1区域内,电动机不能稳定运行。5. 答:变压器T形等效电路r1x1异步电动机T形等效电路r1x1(1) 相同点: 变压器和异步电动机能量转换都是利用了电磁感应定律的基本原理;能量传递都是以磁场作为媒介,两侧都无直接电的联系。(2) 不同点:(答出其一即可) 前者实现不同电压的电能变换;后者实现电能到机械能的转换,气隙是其能量转换的场所。 前者主磁场为铁心中的磁场,是静止交变脉动磁场;后者的
10、主磁场为气隙磁场,是旋转磁场。 前者磁路中无气隙,激磁电流较小;而后者有气隙,激磁电流较大。 前者等效电路中的负载是实际存在的;而后者等效电路中的负载电阻是模拟的。三、1. 解:(1) 对于第I台变压器,短路试验在低压侧进行,低压侧y形连接,相电流等于线电流为130A,线电压为334V。低压侧额定相电流 低压侧阻抗基值 短路阻抗 短路电阻 短路电抗 短路阻抗标幺值 短路电阻标幺值 短路电抗标幺值 对于第台变压器,短路试验在高压侧进行,高压侧形连接,相电压等于线电压为300V,线电流为124A。高压侧额定相电流 高压侧阻抗基值 短路阻抗 短路电阻 短路电抗 短路阻抗标幺值 短路电阻标幺值 短路电
11、抗标幺值 (2)已知功率因数 则有 略去励磁电流后等效电路参数,则电压调整率2. 解:(1) 同步转速则电磁功率 总的机械功率 由 得转差率 0.0141则转速 (1)n1=1479()(2) 已求电磁功率 电磁转矩 (3) 由 得 即串入的电阻阻值约是原转子电阻的6.99倍。负载转矩不变,接入调速电阻后转子电流不变。调速后转子绕组铜耗仍有 调速后的转子铜耗为电机学课程试卷7班次 学号: 姓名:一、填空:1一台直流电动机,10220V,h=0.86,980,则额定电流为,额定输出转矩为。2电机铁心采用0.35或0.5的硅钢片,其目的是。 2联结的三相心式变压器,其负载时相电势的波形为,这是因为
12、。 4变压器的空载损耗主要是损耗,短路损耗主要是损耗。 5选择交流绕组节距时,主要考虑同时削弱5次和7次谐波电动势,故通常采用y1=。6. 一台隐极同步发电机并联于无穷大电网,额定负载时功率角q=200,现因外线发生故障,电网电压降为60%*,为使角q保持在小于250范围内,应加大励磁,使E0*为:E0*0。二、选择题:1下列关于直流电动机说法错误的是: ( ) A 串励电动机不允许空载或轻载运行 B 并励电动机不允许励磁回路开路C 同时改变直流电动机的励磁及电枢电流方向可改变其转向 D 其它条件不变,仅降低他励电动机电枢端电压,其转速下降2在两相对称绕组中分别通入i12(1200),则此时产
13、生的磁场A 圆形旋转磁场 B 椭圆形旋转磁场 C 脉振磁场 D 无法确定 3. 三相变压器额定电压为220/11012,在高压侧作短路实验测得短路阻抗标幺值为0.06,若在低压侧作短路实验,测得短路阻抗标幺值为( )A 0.06 B 0.03 C 0.12, D 0.24 4一台50、380V感应电动机,若运行于60、380V电网上,当输出功率保持不变时,则同步转速及电机实际转速将: A 增大 ,减小 B 增大 ,增大 C减小,减小 D减小, 增大5绕线式感应电动机转子回路串电阻起动时,其特点为:( ) A , B , C , D , 6三相变压器组不宜采用联接组,主要是为了避免 ( )A 线
14、电势波形放生畸变; B 相电势波形发生畸变;C 损耗增大; D 有效材料的消耗增大。 7铁心叠片越厚其损耗 A 越大 B 越小 C 不变8感应电动机运行时,定子电流的频率为f1,转差率为s,则转子电流的频率为: A f1 B f1 C 1 D (1- s)f1 三、简答题:1确定如下联结的变压器联结组,并画出其相量图。.cbazyx.ABCXYZABCXYZ. a. b. cxzy2. 三相感应电动机的调速方法有哪些?3什么是同步电机?它的转速由什么决定?同步电机和异步电机的根本区别是什么?汽轮发电机和水轮发电机的主要结构特点是什么?为什么前者总做成细长形状,而后者总做成矮胖形状?五某变电所有
15、两台变压器,数据如下:第一台:3200, U1235/6.3, 6.9%;第二台:5600, U1235/6.3, 7.5%。(1)当两台变压器并联运行时,输出的总负载为8000 时,求每台变压器所分担的负载大小。(2)若使每台变压器均不过载,输出的最大总负载为多少?六一台三相比之4极感应电动机额定功率为20380V,88%, 0.85,定子为三角形联结,在额定电压下直接起动时,起动电流为额定电流的7倍,试求用变比的自耦变压器降压起动时,起动电流是多少? 七一台汽轮发电机,3125010.5, Y形联结,0.8(滞后),定子每相同步电抗7.0W,定子电阻略去不计, 此发电机并联运行于无穷大电网
16、,试求:(1)当发电机在额定状态下运行时,功率角q、电磁功率、比整步功率及静态过载倍数各为多少?(2)若维持上述励磁电流不变,但输出有功功率减半,功率角q、电磁功率及j 将变为多少? 课程试卷7答案一、填空:1. 52.85A 97.442. 提高磁路的磁导率,降低电机的铁耗;3.接近正弦波, 三次谐波磁通不能沿闭合铁心闭合,只能沿油或空气及油箱壁闭合,磁阻大,故三次谐波磁通小,且负载时副方联接,使副方可感应、流通较小的三次谐波电流,此电流也会对三次谐波磁通有所削弱,使磁通接近正弦波,故相电势接近正弦波。4.铁,铜;5. 5/6; 6、E0*01.35二、选择:1; 2. B; 3. A; 4
17、. B; 5. C ; 6. B; 7. A; 8三、简答:1. 1;2、变极、变频、变压、转子回路串电阻(绕线式电机);3、汽轮发电机由汽轮机拖动,汽轮机是高速原动机,因此汽轮发电机普遍做成二极机,极数少,直径无需做大便有足够空间安排磁机,同时从旋转件的机械应力考虑,也要求做成细长形,这样铜线利用率高。水轮发电机由水轮机拖动,水轮机是低速原动机,要得到较高的频率,因此极数多,直径必需做大才有足够空间安排磁机,因此水轮发电机必需做成矮胖形五、(1)S1=3065,S2=4935;(2)S总=8352六、20*1000/(*380*0.88*0.85)=40.63A线=7/3 * 7/3*40.
18、63=94.8A七、(1)35.90,25000,34500弧度,1.705(2) 17.060,12500,40720弧度,0.447华南理工大学试卷电机学试题(电气工程及其自动化01级) 班级: 学号 姓名 分数 考试时间:2003.7.11 命题教师: 说明:本试卷满分为90分,另外10分由实验老师评分。一、 判断题(正确的,请在后面括号里写“是”,错误的,请在后面括号里写“否”。本题共15分,每题1分) 1. 变压器一次侧接额定电压,二次侧从空载到负载时,负载时主磁通比空载时主磁通大。( )2如果变压器二次侧绕组及一次侧绕组的匝数比为12,二次绕组归算到一次侧时,电动势和电压要乘以k倍
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