华农大13-14电机学期末试卷答案.pdf

1 装订线 华南农业大学期末考试试卷华南农业大学期末考试试卷 A A 2013-2014 学年学年 第第1 学期学期考试科目：考试科目：电机学 考试类型考试类型： （闭卷）考试（闭卷）考试考试时间：考试时间：60分钟分钟 学号姓名年级专业 题号题号一一二二三三四四五五总分总分 得分得分 评阅人评阅人 一、单项选择一、单项选择题题（本大题共10小题，每小题2分，共20分） 1. 电机学中的基本电磁定律包括“电生磁、磁变生电、电磁生力”，此三项电磁学定律用 公式可分别表示为：C。 A.e=-Nd/dt、F=HL=Ni、fem=Bil； B.fem=Bil、e=Blv、F=Ni； C.F=HL=Ni、e= - d/t、fem=BilD.F=HL=Ni、H=B/、e=Blv。 2. 两个电感的尺寸、形状和线圈匝数均相同，但一个是铝心，一个是铁心，由于铁的导磁 率远大于铝，当把它们并联接在同一个交流电源上时，B。 A. 两电感电流是相同的；B. 铝心电感电流大于铁心电感电流； C. 铝心电感大于铁心电感；D. 铁心电感电流大于铝心电感电流。 3. 为保持单相变压器的主磁通波形为正弦波，考虑铁心饱和及铁损耗的影响，满载时实际 励磁电流波形应该是A。 A超前 Fe 角的尖顶波；B滞后 Fe 角的正弦波； C同相位的正弦波；D. 同相位的尖顶波。 4. 一般情况下，三相变压器组(或三相组式变压器)不能接成B。 A. Yd连接组；B. Yy连接组；C. Dy连接组；D. Dd连接组。 5. 额定容量为SN=100kVA，额定电压为U1N/U2N=35000/400V的三相变压器，其二次绕组额定 电流为A。 A. 144.34A；B. 250A；C. 1.65A；D. 2.86A。 6. 在p对极整距交流绕组中，每个线圈的两个线圈边在空间相距的机械角度为D A.p180;B.p360;C.360 / pD.180 / p 7. 交流绕组若采用短距，与整距比较各次谐波电动势会有所减少，其削弱幅度与谐波次数 得分得分 2 的关系是D。 A.次数越高幅度越大；B. 次数越高幅度越小； C.削弱幅度与次数无关；D. 削弱幅度与特定次数有关。 8. 、两台三相变压器并联运行，它们的联结组别相同，短路阻抗标幺值相等，但的 容量比的大，则C。 A. 先满载；B. 先满载；C. 同时满载；D. 无法确定。 9. Y,y联结的三相变压器组，其空载电流和相电动势波形分别为C A. 尖顶波和尖顶波；B.尖顶波和正弦波 C. 正弦波和尖顶波；D.平顶波和平顶波。 10. 一台单相变压器，空载与额定运行时一、二次侧端电压之比分别为29:5和145:24，则 电压变化率为B A. 4.17%；B.4%；C. -4%；D. 79.16%。 一、多项选择一、多项选择题题（本大题共5小题，每小题2分，共10分，有错选得零分） 1. 电路与磁路既有相似性，又有本质区别，下面叙述正确的有：B、C。 A.电流流过导电体会产生能量损耗，磁通流过导磁体不会产生能量损耗； B.在恒定磁场中静止导磁体内是不会引起能量损耗的； C.电路中电阻越大电压降越大，磁路中磁阻越大磁压降越大； D.电路有电动势可以无电流，磁路有磁动势可以无磁通； 2. 对于电路欧姆定律和磁路欧姆定律A、D。 A. 都可用来对各自领域问题做定性分析； B. 都可用来对各自领域问题做定量计算； C. 当结构与材料确定后，电阻和磁阻通常都可看作定数； D. 当结构与材料确定后，电导为常数，磁导则不一定。 3. 交流绕组电动势相关的基波分量(用下标1表示)与v次谐波分量（用下标v表示）各特性 指标对应的关系有：A、C。 A.fv=v f1；B.fv=f1；C.nv=n1D.nv=n1/v 4. 一般情况下，三相变压器组(或三相组式变压器)可以接成ACD。 A. Yd连接组；B. Yy连接组；C. Dy连接组；D. Ny连接组。 5. 对称两相绕组（A相超前B相90电角度）内通以对称两相正序电流时，所产生的合成磁 动势为C、D。 A. 11cos( 90 )cos(90 ) s fFtB. 11cos( ) s fFt； 得分得分 3 装订线 C. 1 ( ,)( ,) AsBs fftft ；D. 11cos( ) s fFt。 二、选择填空题（本大题共二、选择填空题（本大题共9小题，每空小题，每空 1 分，共分，共20分）分） 1. 在电机和变压器中，能直接为机电能量转换做贡献的磁通称为C，不能 为能量转换做贡献的磁通称为B。 A. 基波磁通；B.漏磁通；C.主磁通；D.谐波磁通。 2. 变压器一次绕组额定电压 U1N是电网（电源）的额定电压，二次绕组额定电压 U2N是指变 压器一次绕组加A，变压器二次绕组加D时的二次电压。 A. 额定电压；B.额定电流；C.额定阻抗；D.开路阻抗。 3. 变压器产生谐波电动势的原因是C、 产生谐波激磁电流的原因是D； 交流绕组产生谐波电动势的原因是A、产生谐波磁动势的原因是B。 A. 磁极对磁感应强度波形为平顶波；B.磁极对磁动势波形为矩形波； C. 主磁通为平顶波；D.激磁电流为尖顶波。 4. 一台三绕组变压器，短路实验数据如下表所示：若将高、中、低压绕组分别编号为 1、 2、3，则归算到中压绕组短路阻抗标幺值 * 23kk zzB、则归算到高压绕组短路 阻抗标幺值 * 12kk z z A、 * 13kk z z D；进而得： * 1k zC、 * 2k z F、 * 3k z E。 实验绕组短路损耗 pk/kw短路电压 uk（%） 高中 高低 中低 111.2 148.7 82.7 16.95 10.1 6.06 A. 0.1695；B.0.0606；C.0.10495；D. 0.101； E. -0.00395；F. 0.06455； 5. 在三相对称绕组通三相对称电流，则单相绕组产生的磁势是D磁势，三相 绕组基波合成磁势是B磁势。 A. 椭圆形旋转；B.圆形旋转；C.方波磁势；D.脉振。 6. 将一台普通双绕组变压器改接成降压自耦变压器后，其容量B，变比 B，短路阻抗标幺值C，短路电流B。 A. 不变；B.增大；C.减小；D.不确定。 得分得分 4 解答： 112 1122 22 21221121 * 1122 , , , (1) 11 (1)(1) 1 (1)() aaa aa aaaaaNkak a NNN kkkII UU NN IIII UUUU kk k SI UI USzz kk 7. 三相异步电动机的电磁功率 em P是指从定子侧经过传递到侧 的有功功率。 答：气隙，转子 8. 凸极同步发电机的功角特性公式为： 2 0 111 sin()sin 2 2 em dqd mE U PmU xxx ，等式 右边第一项称为电磁功率，等式右边第二项称为电磁功率，公 式中的有双重含义， 一是和之间 的时间夹角；二是转子励磁磁动势 Ff和气隙等效合成磁势 F的空间夹角。 答励磁，凸极，空载电动势 E0，定子端电压 U 9. 对于异步电动机，负载增加时，其转差率 S 会；对于同步电动机，当 负载增加时，其功率角会。 答增大，增大 三三、判断题判断题：正确的请在下表内填写“” ，否则请填写“”并在错误命题后 面指出原因（本大题共10小题，每小题2分，共20分） 12345678910 .变压器的励磁阻抗值将随其工作点的饱和程度的增加而减小。 答：对，励磁阻抗与主磁路磁阻成反比，饱和程度越高，磁阻越大，励磁阻抗越小。 .三相心式变压器中三次谐波磁通无通路。 答：错。在有分支的主磁路无通路，但在漏磁路仍然可以流通。 .若在三相变压器高压侧做短路实验，测的三相变压器短路损耗为 pk，则变压器短路电阻 得分得分 5 装订线 为 12 2 k k k p RRR I 。 答：错。 12 2 3 k k k p RRR I 4.若在规定条件下测得某铁磁材料磁导率 F 的一个基准值， 则往后只要知道由该铁磁材料 构成磁路某点的磁感应强度B，便可以将 F 代入公式/HB求出该点对应磁场强度H。 答：错。铁磁材料磁导率不是常数，随磁路饱和程度而变化，需要根据基本磁化曲线求取H 或B。 5. 单相脉振磁势基波表达式为： 11 ( , )coscosfa tFt ， 其中cos项代表磁势沿定子圆 周的空间分布规律，cost 项反映磁势幅值随通电电流频率改变的时间变化规律。 答：对。 6.无论采用 Y 形还是 D 形联结，对称三相绕组的合成磁势中都不含有三次及三的倍数次谐 波。 答：对。 7. 无论采用 Y 形还是 D 形联结，对称三相绕组中都不含有三次及三的倍数次谐波电流。 。 答，错， D形联结的相绕组中含有三次谐波电流。 8. 交流电机的交流绕组采用短距、分布绕组嵌线，与采用整距、集中绕组嵌线比较，既可 以增强基波电势幅值，又可以削弱高次谐波电势幅值，故在电机中广泛采用。 答，错，都有削弱。但对高次谐波电势幅值的削弱比例大很多。 9. 变压器一次侧加额定电压，则无论二次侧空载还是负载，其主磁通基本不变。 答：对，变压器主磁通不变定律。 10. 为了使负载分配均匀，希望并联运行的变压器具有尽可能相等的短路阻抗标幺值。对 短路阻抗角差别大小并无什么要求，因为并不影响对负荷的联合供电。 答：错，若阻抗角差别过大，造成输出电流相位差别大，不能“同心协力” ，使同样负载系 数所带的实际负荷降低。不利于电力资源充分利用。 四、简答题四、简答题 （本大题共（本大题共5小题，每小题小题，每小题6分，共分，共30分）分） 得分得分 6 1.1. 根据下图的三相变压器绕组联结图，请画出一、二次绕组电动势相量图，并确定出联结 组标号。 答： Eab x zy cb EAB Z Y X A, a B C 电动势相量图 一二次绕组的电动势相量图如上图所示，由图可知：一二次绕组均为星形联结，且一次绕 组线电动势 AB E 与二次绕组线电动势 ab E 之间夹角为 120，因此联结组标号为 Yy4。 2简述并励直流发电机自励发电的条件和其自励发电的过程。 （建议换成下面一题） 答：并励直流发电机的自励条件： （1）主磁极有剩磁； （2）励磁绕组并联到电枢两端的极 性正确，或者说励磁磁势与剩磁方向相同； （3）励磁回路的总电阻小于临界电阻。 发电过程：电枢旋转时，发电机利用主极剩磁建立电压，励磁绕组建立一个微小电流，该 电流的磁势方向与剩磁方向一致时，气隙磁场得以加强，使电枢电压继续增加，励磁电流 继续增加，如此不断增长，从而建立起发电机的端电压。 2 异步电动机空载运行和堵转运行两种情况下的等效电路有什么不同？负载运行时若负载 变化，其负载等效电阻如何变化？ 答： （1）画出异步电动机 T 形等效电路； 图 1 绕组联结图 7 装订线 （2）空载运行时，s=0，附加电阻 2 1s R s 趋于无穷大，转子回路相当于开路； （3）堵转运行时，s=1，附加电阻等于零，近似短路； （4）负载变大时，s 增大，附加电阻变小；反之，附加电阻变大。 3. 图所示为同步电机相量图，阅读该图，回答问题： (1).题图所示同步电机是凸极式还是隐极式？ (2).是发电机还是电动机？ (3).电机工作在正常励磁状态，还是欠励或过励状态？ 答：凸极式，发电机，过励状态 比较图 15-19（发电机） 、16-8（电动机）后知道。 4. 星形联结的三相交流电机线电压是否有 3 次谐波？为什么？三相交流发电机的定子绕 组为什么一般都用星形联结？ 答：无。由于三相电动势的 3 次谐波相位互差 360，即同相位，幅值也相等，因此采用星 形联结时，线电动势等于相电动势之差，即线电动势中的 3 次谐波电动势互相抵消，线电 压中没有 3 次谐波。 在采用三角形联结方式时，三相绕组的闭合回路中会产生 3 次谐波环流，引起附加损耗， 使发电机的温升增加、效率降低，因此三相交流发电机的定子绕组一般都采用星形联结。 5. 同步发电机并联合闸必须满足哪四个条件？每个条件不符合要求时需要采取什么措 图 2同步电机相量图 8 施？ 答：必须满足的四个条件： （1）发电机的频率等于电网的频率； （2）发电机的电压幅值等 于电网电压的幅值； （3）发电机的电压相序与电网电压的相序相同； （4）发电机的电压相 位与电网电压的相位相同。 （1） 、 （4）条件不满足时需要调节原动机的转速； （2）条件不满足时需要调节发电机的励 磁电流； （3）条件不满足时需要把发电机接到并联开关的任两根线对调一下接头。 五、计算题：要求先写公式再代入数据计算，小数点后保留两位（本大题共五、计算题：要求先写公式再代入数据计算，小数点后保留两位（本大题共2 小题，每小题小题，每小题10分，共分，共20分）分） 1. （10 分）已知一台他励直流电动机，额定电压 UN=220V，电枢电流 Ia=80A，额定转速 nN=1000r/min，电枢回路总电阻 Ra=0.25，铁损耗 pFe=800W，机械损耗 pm=200W，当电动 机在额定负载状态下运行时，试求： （1）电枢电动势 Ea； （2）电磁功率 PM； （3）输出功率 P2及输出转矩 T2； （4）输入功率 P1； （5）效率。 解： （1）额定负载运行时的电枢电动势为 22080 0.25200 aNaa EUI R(V) （2）电磁功率为 200 8016000 Maa PE I(W) （3）额定负载运行时的输出功率为 2 1600080020015000 MFem PPpp(W) 额定负载运行时输出转矩为 22 2 15000 9.559.55143.25 1000 NN PP T n (Nm) 得分得分 9 装订线 （4）额定负载时的输入功率为 1 220 8017600 Na PU I(W) （5）额定负载时的效率为 2 1