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重庆大学试卷 磁路、 变压器 第 1 页 共 2 页 重庆大学重庆大学 电机学（电机学（1 1） 课堂测验课堂测验 2011 2012 学年学年 第第 一一 学期学期 考试方式：考试方式：闭卷 闭卷 测验日期：测验日期：2011.11.23 测验时间：测验时间： 45 分钟分钟 题题 号号 一一 二二 三三 四四 五五 六六 七七 八八 九九 十十 总总 分分 得得 分分 一、一、 单项选择题（每小题单项选择题（每小题 2 2 分，共分，共 2020 分）分） 1若硅钢片的叠片接缝增大，则其磁阻 A 。 A增加； B减小； C基本不变。 2磁滞回线 C 、剩磁 、矫顽力 的铁磁材料，称为软磁材料。 A宽、大、小； B宽、小、大； C窄、小、小； D窄、大、小。 3硅钢片越厚，其铁心损耗 A 。 A越大； B越小； C不变。 4Yd 接线的三相变压器，UIN、U2N分别为一、二次侧额定电压，则变压器 的变比为 A 。 A 1N 2N U 3U ； B 1N 2N U U ； C 1N 2N 3U U ； D 2N 1N U U 。 5一台变比为 k 的变压器，从一次侧测得的激磁阻抗为 Zm，那么从二次侧 测量到的激磁阻抗应为 D 。 AZm； Bk2Zm； CZmk； DZm/k2。 6变比 k=2 的变压器，空载损耗 250W（从低压侧测得） ，短路损耗 1000W （从高压侧测得） ，则变压器效率最大时负载电流的标幺值为 C 。 A2； B1； C0.5； D0.25。 7联接组号不同的变压器不能并联运行，其原因是 B 。 A电压变化率太大 ； B.空载环流太大； C负载时激磁电流太大； D.变比不同。 8两台容量不同、变比和连接组别相同的三相变压器并联运行，它们所分 担的容量之比 D 。 A与短路阻抗成正比； B与短路阻抗成反比； C 与短路阻抗的标幺值成正比； D 与短路阻抗的标幺值成反比。 9当变压器运行效率最高时，其不变损耗 C 可变损耗。 A大于； B小于； C等于； D不确定。 10 三相变压器 Yd9 中的组别号 9 表示低压侧线电压超前高压侧对应线电压 A 或 D 角。 A90； B270； C-90； D-270。 二、二、 填空题（每空填空题（每空 1 1 分，共分，共 2020 分）分） 1. 在铁心线圈中通入直流电，使铁心工作在饱和点附近。随着电流的增加， 铁心中的磁场强度 增加 ， 铁心的饱和程度 增加 ， 铁心的磁导率 减小 , 铁心的磁阻 增大。 （填增加、减小或不变） 2在直流磁路中，当外加电压大小不变而铁心磁路中的气隙增大时，则电 流 不变 ，磁通 减小 ，电感 减小 。 3变压器一次绕组感应电动势的有效值与 f 、 N1 和 m 成正比。 4激磁电流的大小与波形取决与 主磁通大小 和磁化曲线的形状。若主磁通为 正弦波，当磁路不饱和时，磁化电流为 正弦 波；当磁路饱和时，磁化电 流为 尖顶 波。 学院学院 电气工程学院电气工程学院 专业、班专业、班 年级年级 学号学号 姓名姓名 公平竞争、诚实守信、严肃考纪、拒绝作弊公平竞争、诚实守信、严肃考纪、拒绝作弊 封 线 密 重庆大学试卷 磁路、 变压器 第 2 页 共 2 页 5变压器的激磁阻抗 Zm=Rm+jXm是表征 铁心磁化性能和 铁心损耗 的一个综合参数。 6一台额定频率为 50Hz 的电力变压器接于 60Hz、6/5 倍额定电压的电网上 运行， 此时变压器磁路饱和程度 不变 ，激磁电流 不变 ，激磁电抗 增大 ， 漏电抗 增大 。（填增大、减少或不变）。 三、三、 简答题（每题简答题（每题 1212 分，共分，共 2424 分）分） 1(1) 写出变压器的基本方程式（电压、磁动势、变比等） ； (2) 画出变压器的 T 型等效电路，并标明各参数。 答案见教材。 2画出联接组别为 Yd11 的三相变压器电压相量图和绕组联接图。 答案见教材。 四、四、 计算题（共计算题（共 3636 分）分） 一台三相变压器，SN=5600kVA，U1N/U2N=10/6.3kV，Yd11 接法。在 低压侧加额定电压 U2N作空载试验，测得，P0=6720W，I0=8.2A；在高压 侧作短路试验，短路电流 Ik= I1N，Pk=17920W，Uk=550V。试求： (1)用标么值表示的激磁参数和短路参数（20 分） ； (2)cos0.9 2 =（滞后）时的最大效率（10 分） ； (3)电压变化率U最大时的功率因数cos 2 和U值（6 分） 。 解：先求出一相的物理量 1 5600 133 10 323.35 N N S NU I =（A） 1000 13 5773.67( ) N UV = 2 6.3 N UkV = 3U2N 56001 233 6.33 296.3( ) SN N IA = 67203 0 2240()PW = 08.2 033 4.73( ) I IA = 179203 5973.33() K PW = 1 323.35( ) KN IIA = 550 33 317.55( ) K U k UV = 1 2 5773.67 6300 0.916 N N U U k = 1 1 5773.67323.35 17.856( ) N N U bI Z = 3 2 0 6.3 10 4.73 1331.92( ) N U mI Z = 0 2 2 0 2240 4.73 100.12( ) m P I R = 2 222 1331.9293.421328.64 mm m XZR= 折算到高压侧： 22 0.9161331.921117.6( ) mm Zk Z= * 1117.6 17.856 62.59 m m Z Z Z = 2 0.916100.1284( ) m R = * 8417.856 4.7 m R = 2 0.9161328.641114.8( ) m X= 1114.817.856 62.43 m X= 短路参数： 317.55 323.35 0.982( ) k k U kI Z = * 0.982 17.856 0.055 k Z = 2 5973.33 323.352 0.057 k k P k I R = * 0.057 17.856 0.0032 k R = *2*222 0.0550.00320.0549 kkk XZR= (2) 0 * 2 kN P P I=(即 *2 02kN PI P=时效率最大)= 2240 3 5973.3 3 =0.06124 *2 02 *2*2 2202 max cos 1 kN NkN PIP ISPIP + + = 3 6720 0.06124 17920 0.06124 5600 100.9 6720 0.06124 17920 + + = 3 5623.22 17319.68 00 2981.16 105623.22 199.6 = = （3） * 2 1I = 2 * 22 sincos0 d U kkd RX = += * * 0.0549 20.0032 17.156 k k X R tg= 2 86.66= 。 （感性） 2 cos0.0583=(滞后) max 0.0032 0.05830.0549 sin86.660.055U=+= 重庆大学试卷 直流电机 第 1 页 共 2 页 重庆大学重庆大学 电机学（电机学（1） 课堂测验二课堂测验二 2011 2012 学年学年 第第 一一 学期学期 考试方式：考试方式：闭卷 闭卷 测验日期：测验日期：2011.12.08 测验时间：测验时间： 45 分钟分钟 题题 号号 一一 二二 三三 四四 五五 六六 七七 八八 九九 十十 总总 分分 得得 分分 一、一、 单项选择题（每小题单项选择题（每小题 2 分，共分，共 20 分）分） 1一台额定转速为 1000r/min的并励直流电动机，在额定状态运行时输入功 率为 10kW， 若在电枢回路中串电阻调速， 保持负载转矩不变， 当转速为 800 r/min时输入功率为 A 。 A10kW； B8kW； C12.5kW； D无法确定。 2直流电机交轴电枢反应磁动势最大值的位置取决于 D 。 A电刷的位置； B主磁极轴线的位置； C转子旋转方向； D电枢的几何中性线。 3把直流发电机的转速升高 20%，他励方式运行空载电压为U他，并励方式 空载电压为U并，则 B 。 AU他=U并； BU他U并。 4一直流电动机拖动一台他励直流发电机。当电动机的外电压、励磁电流 不变时，增加发电机的负载，则电动机的电枢电流Ia和转速n将 A 。 AIa增大，n降低； BIa减少，n升高； CIa减少，n降低； DIa增大，n升高。 5在直流电机中，公式Ea=Cen和T=CTIa中的指的是 C 。 A每极合成磁通； B所有磁极的总磁通； C主磁通每极磁通； D以上都不是。 6直流电动机起动时，励磁回路应 B 电源。 A与电枢回路同时接入；B比电枢回路先接入；C比电枢回路后接入。 7直流电机电枢绕组元件中的电动势和电流是 B 。 A直流； B交流； C可能是直流也可能是交流。 8直流电动机的额定功率指 B 。 A转轴上吸收的机械功率； B转轴上输出的机械功率； C电枢端口吸收的电功率； D电枢端口输出的电功率。 9电枢磁动势与主磁场相互作用产生电磁转矩。若电枢磁动势有交轴分量 和直轴分量，则 C 。 A二者都产生电磁转矩； B仅直轴分量产生电磁转矩； C仅交轴分量产生电磁转矩； D二者都不产生电磁转矩。 10一台串励直流电动机，设电枢电流保持不变，若电刷顺转向偏离几何中 性线一个角度，此时电动机转速 A 。 A降低； B保持不变； C升高。 二、二、 填空题（每空填空题（每空 1 分，共分，共 20 分）分） 1一台并励直流电动机，如果电源电压和励磁电流不变，当加上一恒定转 矩的负载后，发现电枢电流超过额定值，有人试在电枢回路中接一电阻 来限制电流，此方法 不可行 (可行或不可行)。串入电阻后，电动机的输 入功率将 不变 ， 电枢电流将 不变 ， 转速将下降 ， 效率将 下降 。 (增 大、减小或不变)。 2他励直流发电机的电压调整率与 电枢电阻 和 电枢反应 有关。 3 并励直流电动机调速时， 在励磁回路中增加调节电阻， 可使转速 增大 ， 机械特性 变软 ；在电枢回路中增加调节电阻，可使转速 减小 ，机械 特性 变软 ； 降低端电压， 可使转速 减小 ， 机械特性 不变 。 (增 大、减小、变硬、变软或不变)。 4电磁功率与输入功率之差，对于直流发电机包括 铁心损耗和机械 损耗； 对于直流电动机包括 各种铜损耗和杂散 损耗。 5串励直流电动机在电源反接时，电枢电流的方向 反向 ，磁通的方 向 反向 ，转速的方向 不变 。 6直流发电机电刷顺电枢旋转方向移动一角度，直轴电枢反应是 去磁 的 ；若为电动机，则直轴电枢反应是 增磁的 。 三、三、 简答题（每题简答题（每题 8 分，共分，共 24 分）分） 1简述并励直流发电机自励建立稳定电压的条件。 答： 有一定的剩磁； 励磁回路的电阻小于与运行转速所对应的临界电阻； 励磁绕组的接线与电机转向的配合是正确的。这里的正确配合就是说 当电机以某一方向旋转时，励磁绕组只有一个正确的接法与之相对应。 学院学院 电气工程学院电气工程学院 专业、班专业、班 年级年级 学号学号 姓名姓名 公平竞争、诚实守信、严肃考纪、拒绝作弊公平竞争、诚实守信、严肃考纪、拒绝作弊 封 线 密 重庆大学试卷 直流电机 第 2 页 共 2 页 2一台直流发电机，在励磁电流和电枢电流不变的情况下，若转速下降， 则其铜耗、铁耗、机械损耗、电枢电动势、电磁功率、电磁转矩、输出 功率、输入功率将分别如何变化？试分析原因。 答：由pcua=Ia2Ra可知，当电枢电流Ia不变时，同损耗pcu不变。 在直流电机中，铁损耗pFe和机械损耗p与转速n有关，当n下降时，铁损 耗pFe和机械损耗p变小。 由Ea=Cen可知，励磁电流If不变，也不变，当转速n下降时，电动势 Ea变小。 由Pe=EaIa可知，电动势Ea变小，电磁功率Pe也变小。 由Te=CTIa可知，由于、Ia不变，故电磁转矩Te不变。 由P2=Pe-pcua-pcuf可知， 当电枢电流Ia和励磁电流If不变时， pcua和pcuf不变， 当转速n下降时，由于Pe变小，故输出功率P2变小。 因为P1=Pe+pFe+p+p，由上述分析可知，当n下降时，Pe、pFe+p均变 小，而附加损耗p不变，故输入功率P1也变小。 3一台并励直流电动机原运行于某一Ia、n、Ea和Te值下，设负载转矩T2增 大，电机稳定运行后的Ia、n、Ea和Te的大小如何变化？试分析原因。 答 直流电动机稳定运行时， 02 TTTe+=， 2 T增大后， 02 TTTe+0； C=1； D1。 4m相双层短矩分布交流绕组，其每相最大并联支路数为 D 。 Ap； Bpm； C2p/m； D2p。 5一个整距线圈产生的磁动势波形为 B 。 A正弦波； B矩形波； C阶梯波； D尖顶波。 6. 一个极相组线圈产生的基波合成磁动势波形为 A 。 A正弦波； B矩形波； C阶梯波； D尖顶波。 7三相感应电动机 2p=8，接到频率为 50Hz的电网上，定子三相对称电流产 生的基波合成磁动势转速为 B 。 A600 转分； B750 转分； C1000 转分； D1500 转分。 8单相绕组通以单相正弦交流电流产生的基波磁动势为 B 。 A恒定磁动势； B脉振磁动势； C圆形旋转磁动势； D椭圆形旋转磁动势。 9已知线圈的节距y1=5/6，则该线圈的基波节距因数为 C 。 Asin30； Bsin45； Csin75； Dsin90； Esin108。 10一台接法的三相感应电动机，定子绕组一相断线时，它所产生的基波 磁动势是 D 。 A恒定磁动势； B脉振磁动势； C圆形旋转磁动势； D椭圆形旋转磁动势。 二、二、 填空题（每空填空题（每空 2 分，共分，共 20 分）分） 1交流绕组构成的主要原则是使合成电动势的波形要接近于正弦形 ，幅值 要 大 。 2对于 p 对极的整距交流线圈，其两个线圈边在空间相距的机械角度为 180/p ，电角度为 180。 3在三相对称绕组中通入三相对称电流，产生的基波合成磁动势为 圆形旋 转磁动势 ，其幅值取决于 绕组设计和电流大小 ，转速取决于 电流频 率和极对数 ，转向取决于 电流相序和绕组布置 。 4 一个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 ，幅值是脉振磁动势最大幅值的 1/2 。 5 单相绕组基波磁动势的幅值为 0.9Nkw1I/p； 在空间上按 余弦 规律分布， 其轴线位置固定不动，脉振的频率为电流的频率。 6基波绕组因数的物理意义是既考虑绕组短距、又考虑绕组分布时，整个 绕组的合成电动势所须的总折扣。 7变压器相绕组的电动势计算公式为E=4.44fN1m，交流旋转电机单相绕 组的电动势计算公式为E=4.44fN kw11，两者的主要差别在变压器中N1 表示一相绕组的实际匝数，交流电机N kw1表示一相绕组的等效匝数 和变压器m表示主磁通幅值，交流电机1表示每极磁通量。 三、三、 简答题（每小题简答题（每小题 12 分，共分，共 24 分）分） 1一台频率为 50Hz 的三相交流电机，通入频率为 60Hz 的三相对称电流， 如电流的有效值不变、相序不变，试问三相合成基波磁动势的幅值、转 速和转向是否会改变？试说明原因。 （12 分） 答： (1) 三相合成磁动势基波幅值 1 1 1.35 w Nk FI p f = I不变，故三相合成磁动势基波幅值F1不变。 (2) 转速 学院学院 电气工程学院电气工程学院 专业、班专业、班 年级年级 2009 学号学号 姓名姓名 公平竞争、诚实守信、严肃考纪、拒绝作弊公平竞争、诚实守信、严肃考纪、拒绝作弊 封 线 密 重庆大学试卷 交流电机理论的共同问题 第 2 页 共 2 页 1 60 f n p = 由于 f 由 50Hz 变为 60Hz，故转速上升为原来的 1.2 倍。 (3) 由于相序不变，故转向不变。 2 三相绕组的轴线位置如图所示， 如果三相绕组的电流分别为iA=Imcos(t)， iB=Imcos(t+1200)，iC=Imcos(t+2400)。当t=900时，试分析并画出基波 合成磁动势的轴线位置及其转向。 （12 分） 答：当某相电流达到最大值时，基波合成旋转磁动势波的幅值F1就与该 相绕组的轴线重合。当t=0 时，F1与A相轴线重合，当t=120时，F1与C 相轴线重合，当t=240时，F1与B相轴线重合。由于在三相对称绕组中通 入的是对称的负序电流，电流达到最大值的次序为A-C-B，因此，F1的转向 为A-C-B-A，当t=900时，F1的位置及转向如图所示。 四、四、 计算题（共计算题（共 36 分）分） 一台Y联接的三相同步发电机，2p=4，Q=36 槽，采用三相双层叠绕组， 线圈节距y1=7/9，线圈匝数Nc=3，并联支路数a=1，基波频率f1=50Hz，基 波磁通量1=0.75Wb，定子相电流的有效值为 30A。试求： (1) 基波节距因数kp1； （4 分） (2) 基波分布因数kd1； （4 分） (3) 基波绕组因数kw1； （4 分） (4) 每相绕组的串联匝数 N； （4 分） (5) 基波相电动势Ef1； （4 分） (6) 基波线电动势EL1； （4 分） (7) 单相绕组的基波磁动势幅值Ff1； （6 分） (8) 三相绕组的基波磁动势幅值F1。 （6 分） 解： (1) 3602 360 20 Q36 p = Q36 3 22 3 2 q mp = Q36 9 24p = 1 1 7 sin(90 )sin(90 )0.9397 9 p y k = = = (2) 1 3 20 sinsin 22 0.9598 20 3 sinsin 22 d q k q = (3) 111 0.9019 wpd kkk= (4) 24 3 336 1 c pq NN a = = (5) 11 1 4.444.44 50 36 0.9019 0.755406( ) w EfNkV f f= (6) 11 33 54069363.5( ) L EEV f = (7) 1 1 0.90.9 36 0.9019 30/ 2438.3234( ) w Nk FIA p ff = (8) 1 1 1.351.35 36 0.9019 30/ 2657.4851( ) w Nk FIA p f = A i B i C i B A C A B C F1 重庆大学试卷 感应电机 第 1 页 共 3 页 重庆大学重庆大学 电机学（电机学（1）课堂测验四课堂测验四 20112012 学年第一学期学年第一学期 考试方式：考试方式：闭卷 闭卷 测验日期：测验日期：2011.12.23 测验时间：测验时间： 60 分钟分钟 题题 号号 一一 二二 三三 四四 五五 六六 七七 八八 九九 十十 总分总分 得得 分分 一、一、单项选择题（每小题单项选择题（每小题 2 分，共分，共 20 分）分） 1在感应电动机电枢回路中串入电阻起动，可 D 。 A减小起动电流，增大起动转矩； B减小起动电流，减小起动转矩； C增大起动电流，增大起动转矩； D减少起动电流，启动转矩无法确定。 2感应电动机的功率平衡方程中，总机械功率可表示为 C 。 As)/s-(1 2 2 22 RIm； Bs)/s-(1 2 2 21 RIm； Cs)/s-(1 2 2 22 RIm；DsPe。 3一台绕线式三相感应电动机拖动起重机负载，若重物提升到一定高度后需要停在空 中，不使用例如抱闸等装置使卷筒停转的方法，那么可以采用的办法是 B 。 A切断电动机电源； B在转子回路串入适当的三相对称电阻； C对调定子任意两根出线； D降低电动机电源电压。 4拖动恒转矩负载的三相感应电动机，保持磁通不变，当f1=50Hz时，n=2900r/min， 若降低频率到f1=40Hz时，电动机的转速为 C 。 A2900r/min； B2320r/min； C2300r/min； D2400r/min。 5三相绕线式感应电动机拖动恒转矩负载，转子回路串入不同的电阻时应有 A 。 A转子电流及功率因数都不变； B转子电流变化，而功率因数不变； C转子电流不变，而功率因数变化； D转子电流及功率因数都变化。 6在其他条件不变时，增大感应电动机的端电压，则其最大转矩将 B 。 A不变； B增大； C减小； D无法确定。 7感应电动机从空载变到额定负载运行时，其定子感应电动势将 B 。 A增大； B减少； C不变； D无法确定。 8一台过载能力为 2 的三相感应电动机在额定状态下运行，如果电网电压下降 30%， 而其它条件不变，则电动机将 D 。 A转速升高； B转速不变；C转速降低； D停转。 9设三相感应电动机在额定状态运行时的定、转子铁耗分别为pFe1和pFe2，则 C 。 ApFe1pFe2； DpFe1pFe2。 10感应电动机满载起动时的起动转矩 C 空载起动时的起动转矩。 A大于； B小于； C等于； D不确定。 二、二、填空题（每空填空题（每空 2 分，共分，共 20 分）分） 1对三相绕线式感应式电动机，在其他条件不变的情况下，增加转子回路总电阻，一 般会引起以下变化：起动电流 减小 ，最大电磁转矩 不变 ，临界转差率 增大 。 2在三相感应电动机的负载从零开始逐渐增加的过程中，转速将降低，电磁功率将增 大，转子电流频率将增大，转子感应电动势将增大，电动机的功率因数将增大，电 动机的效率将增大。 3若将一台三相感应电动机接到电压为额定电压、频率为 1.2 倍额定频率的电网上运 行，铁耗将减小，铁心饱和程度将减小，功率因数将增大。 4一台三相感应电机额定运行时的转差率为 0.02，此时通过气隙传递的电磁功率 有_2_%转化为转子铜耗，有 98 %转化为机械功率。 5一台三相感应电动机fN=50Hz，nN=1450r/min，该电动机的极数是 4 ，转差率 为0.033，转子电流频率为 1.67 Hz。当电动机的负载减少时，转速将 升高 ，转 子电流将 减小，定子旋转磁场切割转子绕组的速度将减小 。 三、三、简答题（共简答题（共 24 分）分） 1画出感应电机的 T-s 曲线，标注出发电机、电动机、电磁制动状态对应的运行区域， 并同时标注出电动机的稳定运行区域。 （8 分） 答： 粗线部分为电动机的稳定运行区域（每段 2 分） 2在笼型感应电动机的计算中，需进行哪几种归算？分别简述其物理含义。 （8 分） 答：需要进行频率归算（P185） ，绕组归算（P187）和端环归算（P197） （3 分） 频率归算：用一个静止且电阻为 s R2 的等效转子去代替电阻为 2 R的实际旋转的转 子，等效转子与实际转子具有同样的转子磁动势 2 F。 （2 分） 学院学院 电气工程学院电气工程学院 专业、班专业、班 年级年级 2009 学号学号 姓名姓名 公平竞争、诚实守信、严肃考纪、拒绝作弊公平竞争、诚实守信、严肃考纪、拒绝作弊 封 线 密 重庆大学试卷 感应电机 第 2 页 共 3 页 绕组归算：用一个与定子绕组的相数、有效匝数完全相同的等效转子绕组，去代替 相数为 2 m、有效匝数为 22w kN的实际转子绕组。 （2 分） 端环归算：把端环的多边形阻抗化成等效星型阻抗，将它归并到导条阻抗中（1 分） 3某感应电动机的额定频率为 50Hz，转差率为 0.02，极对数为 2。试分析： （1）转子 的机械转速； （2）定子磁场相对于定子的转速； （3）定子磁场相对于转子的转速； （4）转子磁场相对于转子的转速； （5）转子磁场相对于定子的转速。 （8 分） 答：min/r p f ns1500 2 605060 = = （ 1 ） 转 子 机 械 转 速 ：=)s(nn s 11500（ 1-0.02 ） =1470r/min （1 分） （2）定子磁场相对于定子转速为同步转速 1500r/min (1 分) （3）定子磁场相对于转子的转速为nns=1500r/min-1470r/min=30r/min （2 分） （4）转子磁场频率fr=102 . 0 50=sfHz 转子磁场相对于转子的转速=min/r p fs 30 2 16060 = = (2 分) （5）因为转子磁场与定子磁场转速相同，因此转子磁场相对于定子的转速为同步 转速 1500r/min （2 分） 四、四、计算题（共计算题（共 36 分）分） 1一台三相 3 对极的绕线型感应电动机，额定转速为 980r/min，转子每相电阻为 0.02 ，输入功率为 3kW。设负载转矩不变，在转子上串入电阻调速，使其转速降为 900r/min，忽略机械损耗和铁耗，试求： （1）每相串入的电阻值； （2）串入电阻后 转子电流的频率； （3）串入电阻后电机的输入功率。 （18 分） （评分标准： 有公式给一半左右分数， 计算结果正确无公式不扣分， 只给出结果无过程， 酌情扣分； 起始计算结果错误，扣一次分数，而后认为此结果正确，不累积扣分，直到再次出现错误。 ） 答： （1）min/r p f ns1000 60 = 调速前转差率为：020 1000 9801000 1 . n nn s s s = = = （1 分） 调速后转差率为：10 1000 9001000 2 . n nn s s s = = = （1 分） 由于转矩不变，所以 2 2 1 1 s r s r = r2=0.1，因此需串入 0.08电阻 （4 分） （2）Hz.sff55010 12 = （6 分） （3）串入电阻前后，定子电流不变，功率因数也不变，只是铜耗增加，因此输 入功率依然为 3kW。 （5 分） 2一台额定功率为 7.5kW 的三相 6 极感应电动机，定子绕组 接，额定电压为 380V， 额定频率为 50Hz，额定转速为 960r/min，额定功率因数为 0.8（滞后） ，定子铜耗为 474W， 铁耗为 231W， 机械损耗为 45W， 附加损耗为 37W。 试计算额定负载时： （1） 输出功率； （2）机械功率； （3）电磁功率； （4）转子铜耗； （5）输入功率； （6）效 率； （7）定子相电流； （8）定子线电流。 （18 分） 答： （1）输出功率P2=额定功率PN=7500W （2 分） （2）机械功率P=P2+pcu2+p=7500+45+37=7582W （2 分） （3）电磁功率Pe= P/1-s=7898W （2 分） （4）转子铜耗pcu2=s Pe=315.9W （2 分） （5）输入功率 P1=7898+474+231=8603W （2 分） （6）效率%. P P 287 8603 7500 1 2 = 输入功率 输出功率 （2 分） （7）由于为 接，相电压与线电压相同，所以： （2 分） A. .cosU P I439 803803 8603 3 11 1 = = （2 分） （8）A. I cosU P I316 80380731 8603 3 3 11 1 1 = = （2 分） 重庆大学试卷 同步电机 第 1 页 共 2 页 重庆大学重庆大学 电机学（电机学（1） 课堂测验五课堂测验五 20112012 学年学年 第一学期第一学期 考试方式：考试方式：闭卷 闭卷 测验日期：测验日期：2011.12.30 测验时间：测验时间： 45 分钟分钟 题题 号号 一一 二二 三三 四四 五五 六六 七七 八八 九九 十十 总分总分 得得 分分 一、一、 单项选择题（每小题单项选择题（每小题 2 分，共分，共 20 分）分） 1凸极同步发电机的电抗大小排列顺序为 D 。 A qaqdad XXXXX ； B XXXXX qaqdad ； C XXXXX addaqq ； D XXXXX aqqadd 。 2当同步发电机的负载减少时，其转速和功率角的变化情况是 C 。 A转速不变，功率角增加； B转速下降，功率角下降； C转速不变，功率角下降； D转速增加，功率角增加。 3三相同步发电机稳定运行，外接纯电阻性负载，则该电机的电枢反应性 质为 D 。 A交轴电枢反应； B直轴去磁电枢反应； C直轴增磁与交轴电枢反应； D直轴去磁与交轴电枢反应。 4保持同步发电机的激磁电流不变，增加其有功功率的输出，则激磁电动 势将 B 。 A变大； B不变； C变小； D无法确定。 5凸极同步发电机带感性负载运行，电枢绕组感应的电动势由 D 产生。 A转子主极磁动势和直轴电枢磁动势共同； B转子主极磁动势和交轴电枢磁动势共同； C交轴电枢磁动势和直轴电枢磁动势共同； D转子主极磁动势、交轴电枢磁动势和直轴电枢磁动势共同。 6一台并联于无穷大电网的同步发电机，保持有功功率不变，减小励磁电 流，发现其电枢电流减小，则发动机原来的运行状态为 A 。 A过励； B正常励磁； C欠励； D无法确定。 7同步补偿机的作用是 B 。 A补偿电网电力不足； B改善电网功率因数； C作为用户的备用电源； D作为同步发电机的励磁电源。 8已知一台隐极同步发电机额定运行时的功率因数为 0.8(滞后)，定子电流 直轴分量与交轴分量之比为 2.8，则该发电机的过载能力最接近于 C 。 A1.6； B1.7； C1.8； D1.9。 9一台同步发电机在额定负载时增加励磁电流，则 A 。 A电磁功率不变，功率角下降； B电磁功率下降，功率角下降； C电磁功率增加，功率角增加； D电磁功率不变，功率角增加。 10同步电动机带某一负载运行时功率因数为 1，在不改变励磁电流的情况 下撤去负载，则此时该电机的电枢电流为 B 。 A0； B容性电流； C感性电流； D纯有功电流。 二、二、 填空题（每空填空题（每空 1 分，共分，共 20 分）分） 1同步发电机并网的条件是：(1) 发电机的相序与电网的相序要一致 ； (2) 发电机的频率应与电网相同 ；(3) 发电机的激磁电动势应与电网电 压大小相等、相位相同、波形相同 。 2同步发电机在过励时向电网发出 滞后 无功功率，产生 直轴去磁 电枢 反应； 同步电动机在过励时从电网吸收 超前 无功功率， 产生直轴增磁电 枢反应。(超前或滞后；直轴去磁或增磁) 3同步电机功率角的物理意义在时间上为 励磁电动势与电压夹角 ； 在空间上为 主极轴线与气隙合成磁场轴线夹角 。 4 在不考虑磁路饱和的情况下， 如增加转速， 则同步发电机空载电压 增大 ； 如增加励磁电流，则空载电压 增大 。如励磁电流增加 10%，而速度 减小 10%，则同步发电机的空载电压 不变 。(减小、不变或增加) 5一台同步电动机拖动一恒转矩负载，额定运行时的功率因数为 0.8(超前)， 在其他条件不变的情况下增大励磁电流，则带来以下变化：电机的电枢 电流 增大 ，电磁转矩 不变 ，激磁电动势 增大 ，功率因数 减 小 。(减小、不变或增加) 6某公司电力设备的总功率为 6000kW，cos=0.75(滞后)。由于发展需要 增添一台 1500kW的同步电动机，并使系统的功率因数提高到 0.8(滞后)， 则该同步电动机 吸收 (吸收或发出)的无功功率为 333.5 kVar ；功 率因数为 0.9798 ；容量为 1531 kVA。 学院学院 电气工程学院电气工程学院 专业、班专业、班 年级年级 学号学号 姓名姓名 公平竞争、诚实守信、严肃考纪、拒绝作弊公平竞争、诚实守信、严肃考纪、拒绝作弊 封 线 密 重庆大学试卷 同步电机 第 2 页 共 2 页 三、三、 简答题（共简答题（共 24 分）分） 1试述直轴同步电抗和交轴同步电抗的意义。 （8 分） 答：在凸极同步电机中，由于气隙不均匀为了计算方便，将电枢磁动势 a F分 解为 ad F和 aq F ，分别除以直轴磁阻和交轴磁阻，可得到 ad 和 aq ，它们分 别在定子绕组感应电动势 ad E和 aq E ，写成电抗压降形式，即 addad XI jE = ， aqqaq XI jE = 和分别称为直轴电枢反应电抗和交轴电枢反应电抗， 它们分别反映出上述直 轴和交轴电枢反应磁通的强弱。 直轴同步电抗为 XXX add += 交轴同步电抗为 XXX add += d X 和 q X 表征了当对称三相直轴或交轴电流每相为 A1 时， 三相总磁场在 电枢绕组中每相感应的电动势。 2并联于无穷大电网的汽轮发电机，忽略定子电阻，在正常励磁时得到的 相量图如下所示。(1)保持有功功率不变，试画出发动机在欠励情况下的 相量图；(2)保持励磁电流不变，试画出增加有功功率时的相量图。 （16 分） 0 E s XI j U I 答：(1)保持有功功率不变，则Pe、P2不变。要保持sin 0 s e X UE mP =不变； cos 2 mUIP =不变；由于相数m、Xs与U不变，则E0sin与c