电机学试题及答案

山东科技大学2008年研究生电机与电力拖动》考试试卷姓名 准考证号 题号—一二三总得分评卷人审核人得分一、填空题（每题1分，共10分）1、 在交流磁路的分析计算时，磁通量和磁通密度用它们白 表示，磁动势、磁场强度则分别用它们的 表示。2、 异步机的额定功率是指电机在额定状态下运行时 功率。3、 三相异步机绕组，原并联支路数为1,电机的A相额定电流为IN；现将该电机的极相组TOC\o"1-5"\h\z重新联接，并联支路数变为4,此时A相额定电流变为： 。4、 异步机的主磁路中存在气隙，因此异步机的激磁电流与变压器相比相对 。5、同步发电机的调整特性中，当负载为感性或纯阻性时，为补偿电枢电流所产生的 性的电枢反应和漏阻抗压降，随着电枢电流的增加，必须相应地增加励磁电流，因此调整特性是上升的。6、直流电动机电磁转矩的方向与转子转向 。7、 异步机进行频率归算时（未进行绕组归算），转子电阻由R2变为R2/s,R2/s中包含了代表归算前转子输出总机械功率所对应的分量，该分量的大小为 。8、 变压器的绕组归算时，变压器的变比为k，当二次绕组归算到一次绕组时，电动势和电压应 。阻抗应 。二、问答题（每题10分,共60分）1、在直流发电机中，电刷顺电枢旋转方向移动一个角度，电枢反应的性质是怎样的？如果逆电枢旋转方向转过一个角度，电枢反应的性质又会怎样？（10分）2、 下图为某三相异步电动机定子A相绕组的四个线圈，请将四个线圈连接成一个并联支路数为1的绕组。如果将四个线圈顺序串联行不行？为什么？（10分）A1X1A2X2一1一2—3— 一10—11一12— 一19一20—21— 一28—29—30—3、 异步机工作于电动机状态时的转速与同步速、转子磁场与电枢磁场、电磁转矩与转向是怎样的关系?结合异步机工作于电动机运行状态时的工作原理分析：异步电动机空载运行时定子磁动势F1与激磁磁动势Fm的关系。（10分）4、 试说明隐极同步发电机带上容性负载时,可能出现的电枢反应（10分）5、 绘出感应电机转子电阻变化时的Te-s曲线，结合曲线分析转子电阻变化对感应电机的最大转矩和起动转矩的影响。（10分）6、 同步发电机无功功率的调节，绘出激磁磁动势与电流的相量图，并分析电机在“正常励磁”“过励”“欠励”三种状态下的输出功率性质；在过励与欠励两种情况下发电机的激磁电流、激磁电动势、电枢电流及电枢电流的有功与无功分量的变化情况。（10分）三、计算题（每题10分,共30分）1、 某工厂电力设备所消耗的总功率为2400KW,cos申=0.8（滞后），今欲添置功率为400KW的电动机。现有400KW，cos申=0.8（滞后）的感应电动机和400KW，cos申=0.8（超前）的同步电动机可供选用，试问在这两种情况下，工厂的总视在功率和功率因数各为多少？（10分）2、 有一台Y接、380V、50Hz、额定转速为1444r/min的三相绕线型感应电动机，其参数为R]=0.4Q,R2'=0.4Q,X]o=X2；=1Q,Xm=40Q,Rm略去不计，定转子的电压比为4。试求：额定负载时的（1）转差率;（2）定、转子电流；（3）转子的频率和每相电动势。（10分）3、 一台四极并励直流发电机，Pn=82KW，UN=230V,nN=970r/min,电枢电阻Ra=0.0259Q，电刷压降2AUs=2V，励磁绕组电阻Rf=22.8Q,额定负载时励磁绕组中串入3.7Q的电阻。基本铁耗与机械损耗共计4.3KW，附加损耗为额定功率的5%。求额定负载时输入功率、电磁功率、电磁转矩、效率。（10分）

答案一、填空题（每空1分，共10分）1、 最大值有效值2、 轴上输出的机械功率3、 4IN4、 去磁性的5、 较大6、 相同7、（1-S）R/S8、乘以K乘以K2二、分析（60）1、答：直流电机为发电机，电刷顺电枢旋转方向移动一个角度对主极磁场而言，直轴电枢反应将是去磁的；如果逆电枢旋转方向转过一个角度，直轴电枢反应的性质将是增磁的。2、答：不能顺序串联，由于极相组A的电动势与极相组X的电动势方向相反，电流方向也相反，为避免电动势在相抵消或者电流形成的磁动势相抵消，串联时应把极相组A和极相组X反向串联。正确的接线如下：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：异步机工作于电动机状态时，转子转速低于同步速；转差率0vsv1；转子受旋转磁场的切割而感生电流；转子电流与磁场相作用产生驱动性的电磁转矩。异步机电动机空载运行时，转子转速接近于同步速，此时旋转磁场切割转子导体的相对速度接近于零，所以转子电流很小，可以近似认为12〜0，即F2近似为零。所以空载时F1与Fm近似相等。4、 答：隐极同步发电机的主极励磁后产生F，F在电枢绕组内感生E，E滞后于F9000000度电角。电枢绕组中的E0会在电枢与负载组成的回路中产生电枢电流I。I与E0的相角关系取决于电枢与负载组成的回路总的阻抗。在时空统一矢量图中，I与F同相位，将F分解作aaF和F。电机带容性负载后，电枢与负载组成的回路中包含了电机感性的同步电抗及负载adaq

的容性阻抗。当外电路容性负载较小即回路总负载呈感性时，7滞后于E0,F是去磁的Fadaq是交磁的；当回路总负载呈纯阻性时，I与E同相位，F是交磁的；当回路总负载呈容性时,aI超前于E，F是增磁的F是交磁的；adaq5、Tet绘图正确图中1234四条曲线对应的转子电阻由小变大，感应电机的最大转矩与电源电压的平方成正比与定转子漏抗之和近似成反比所以最大转矩不随转子电阻变化而改变；加转子电阻，sm变大，起动转矩随之增大，直到大到最大转矩为止。6、答：正常励磁时：发电机的输出功率全部为有功功率。过励： If>I*，此时激磁电动势增加为E，因Esin5=const所以其端点应落在水平ff 0 0线AB上;相应的电枢电流变为I，因Icosp=const所以其端点落在垂直线CD上；此时电枢电流将落后于电网电压，电枢电流中除有功分量外还含有滞后的无功分量；发电机的输出功率除有功功率外还含有滞后的无功功率

欠励： If<1，此时激磁电动势减小为E'，因E0sin6=const所以其端点应落在水平ff 0 0线AB上;相应的电枢电流变为户，因Icos9=const所以其端点落在垂直线CD上；此时电枢电流将超前于电网电压，电枢电流中除有功分量外还含有超前的无功分量；发电机的输出功率除有功功率外还含有超前的无功功率三、计算(30分)1、解：工厂原有的功率情况为：有功功率： P=2400KW视在功率： S=P/cos申=2400/0.8=3000KVA因cos申=0.8(滞后)故sin申=0.6，于是无功功率为：Q=Sxsinp=3000x0.6kVAr=1800kVAr当选用感应电动机时总有功功率 P'=(2400+400)KW=2800KW总无功功率Q'=(1800+400/0.8x0.6)kVAr=2100kVAr(滞后)总视在功率S'=\；'P2+Q2=\28002+21002=3500kVA总功率因数不变，cos0=0.8(滞后)选用同步电机时总有功功率P''=(2400+400)kW=2800kW总无功功率 Q''=(1800-400/0.8x0.6)kVAr=1500kVAr(滞后)总视在功率 S''=\Pn2+Q2={28002+15002=3176kVA总功率因数： cos0'=P'7Q''=2800/3176=0.8815(滞后)2、解：R=0.4X.=1 X'=1RL=0.4—1 1? ‘2© 2I—L^sL^s1）额定负载时的转差率电机的额定转速为1444可确定电机的同步速为1500

_n一n_1500一1444_=—s = =3・/33%1500sNnsNns定子阻抗:Z二R+jX1二0.4+j1转子阻抗:R,+R,+jX‘-s 2b二10.714+j1激磁阻抗二R+jX二j40m所以定子电流转子电流变压比为4所以I1—Z+Z//Z'1m2=20.175Z-24.20转子电流变压比为4所以I1—Z+Z//Z'1m2=20.175Z-24.200JI1X缶=19・04"9・560m2=I'Xk=19.04X4=76.17423）额定负载时转子的频率和每相的电动势值•••E2=12Z2=204.93Z-4.220E2=204.93一4=51・233、解：额定电流二P二82K二356.5ANUN230额定励磁电流U二 N——fR+Rf fr额定电枢电流二I+1二356.5+