11级本科《电机学下》试卷B及答案.pdf

11 级 电机学下 试卷 B 第 1 页 共 6 页 11 级 电机学下 试卷 B 第 1 页 共 6 页 诚信应考诚信应考 考试作弊将带来严重后果 考试作弊将带来严重后果 华南理工大学试卷华南理工大学试卷 电机学下 电机学下 11 级级 B 卷 卷 注意事项 注意事项 1 考前请将密封线内填写清楚 考前请将密封线内填写清楚 2 所有答案请直接答在试卷上 所有答案请直接答在试卷上 3 考试形式 闭卷 考试形式 闭卷 4 本试卷共四大题 满分本试卷共四大题 满分 100 分 分 考试时间考试时间 120 分钟分钟 题号题号 题型题型 题量题量 满分满分 一一 判断题判断题 15 个个 15 分分 二二 选择题选择题 10 个个 20 分 三 分 三 简答题简答题 7 个个 35 分分 四四 计算题计算题 3 个个 30 分分 总分总分 100 分分 得得 分分 评卷人评卷人 一 判断题 对者填 错者填 均填入左侧的括号中 每小题一 判断题 对者填 错者填 均填入左侧的括号中 每小题 1 分 共分 共 15 分 分 1 直流电动机电枢导体上的感应电动势是交变的 2 直流电机差复励时 串励绕组和并列绕组的磁场是反向的 3 一台24p 极的直流电机 接成单叠绕组时电枢电阻为R 在不改变每 槽导体数的情况下 改为单波绕组 则其电枢绕组的电阻为2R 4 一台2p极的直流电机中 换相片数为K 左行单波绕组的换向器节距 为 1 c yKp 5 电刷放在几何中性线上的直流电机中 电枢反应的性质是交轴性质的 6 在直流电机中 电磁功率既是电枢绕组的电功率 aa E I 又是电磁转矩对 转子所做的机械功率 e T 7 并励直流电动机的自然机械特性是指外加额定电压 额定励磁 电枢电 路内不串外加电阻时 电动机的转速与电枢电流之间的关系 8 任何一个不对称的三相系统 其三相零序分量完全相同 9 三相变压器无论何种连接组别和何种磁路结构 其正序阻抗都等于负序 阻抗 10 Y yn0连接的三相组式变压器 带单相负载时 二次侧的线电压是不对 称的 11 感应电动机一相断线运行时 定子绕组中正序电流等于负序电流 即 11 II 12 同步发电机的 dq0 坐标变换代表一种固定轴线与转子一起旋转的旋转 姓名 学号 学院 电力学院 班名 电气 11 级 座位号 密 封 线 内 不 答 题 密 封 线 11 级 电机学下 试卷 B 第 2 页 共 6 页 11 级 电机学下 试卷 B 第 2 页 共 6 页 轴线之间的变换 在坐标变换过程中 气隙磁场保持不变 即变换前后基波合成 磁动势等效 13 在有阻尼绕组同步发电机三相忽然短路时 基波周期分量的初始幅值 为 0md IEx 14 由于变压器空载运行时 二次侧是开路的 一次侧电流为空载励磁电 流 因此 变压器在空载时投入电网时 一次侧绕组的瞬态电流不会超过额定电 流 15 当输电线路直接遭受雷击时 高压雷电冲击波到达变压器出线端时 相当于在变压器的端点加上了一个高频电压 因此在分析变压器的过电压现象 时 必须考虑各种电容的影响 二 选择题 答案写在左侧的括号中 每小题二 选择题 答案写在左侧的括号中 每小题 3 分 共分 共 30 分 注意如下 分 注意如下 有且只有一个选项是正确的 请把正确选项填入左侧的方括号中 有且只有一个选项是正确的 请把正确选项填入左侧的方括号中 A 1 直流电动机接成并励方式时 电动机的输入电流 I 电枢电流 Ia和励磁 电流 If三者之间的关系为 A I If Ia B Ia I If C Ia I If D If I Ia B 2 一台串励电动机和一台并励电动机 额定电流与额定转矩都相同 若 起动时它们的电流也相等 则 A 串励电动机的起动转矩等于并励电动机的起动转矩 B串励电动机的起动转矩大于并励电动机的起动转矩 C串励电动机的起动转矩小于并励电动机的起动转矩 D串励电动机的起动转矩小于或等于并励电动机的起动转矩 D 3 在直流并励发电机自励建压过程中 发现接在电枢两端的电压表的读 数有减小现象 最后为零 这说明 A 励磁回路电阻太小 B 励磁回路电阻太大 C 没有剩磁或剩磁太弱 D 电枢绕组与励磁绕组建立的磁场极性相反 D 4 并励直流电动机在电枢绕组串电阻调速 总负载转矩不变时 A 电动机输入的电功率增大 输出的机械功率也增大 转速升高 B 电动机输入的电功率增大 输出的机械功率减小 转速下降 C 电动机输入的电功率减小 输出的机械功率也减小 转速下降 D 电动机输入的电功率不变 输出的机械功率减小 转速下降 B 5 三相变压器的零序阻抗 A 与绕组的连接方式有关 与磁路结构无关 B 与绕组的连接方式有关 与磁路结构有关 C 与绕组的连接方式无关 与磁路结构无关 D 与绕组的连接方式无关 与磁路结构有关 C 6 感应电动机对称运行时的转差率为s 在不对称运行时 经过归算后的 负序等效电路中转子等效电阻为 11 级 电机学下 试卷 B 第 3 页 共 6 页 11 级 电机学下 试卷 B 第 3 页 共 6 页 A 2 1 R s B 2 1 R s C 2 2 R s D 2 2 R s C 7 关于Yn接法的三相同步发电机带单相负载运行 另外两相空载时 A 定子电流中 除了基波电流之外 还有一系列的偶次谐波 B 转子励磁绕组中 会感应出一系列的奇数次谐波 C 转子上的阻尼绕组可以削弱单相负载电流产生的负序磁场 D 转子阻尼绕组中 会感应出一系列的奇数次谐波 B 8 在三相凸极同步发电机中 与转子 d 轴和定子 A 相绕组相轴之间的角度 无关的电感是 A 定子绕组的自感 B 转子绕组的自感 C 三相定子绕组之间的互感 D 定子绕组与转子绕组之间的互感 B 9 三相同步发电机没有阻尼绕组 忽然短路时 A 转子绕组中包含按照电枢时间常数 a T衰减的非周期性自由分量 B 转子绕组中包含按照直轴瞬态时间常数 d T 衰减的非周期性自由分量 C 定子绕组中包含按照电枢时间常数 a T衰减的周期性瞬态分量 D 定子绕组中包含按照直轴瞬态时间常数 d T 衰减的非周期性自由分量 C 10 变压器空载接入电网时 A 在电网电压瞬时值为零时接入 冲击电流最小 B 在电网电压瞬时值为正最大时接入 冲击电流最大 C 在电网电压瞬时值为零时接入 冲击电流最大 D 在电网电压瞬时值为最大值时接入 励磁电流达到正常值的4 6倍 三 简答题 在述及要点的前提下 尽量简单回答 每小题三 简答题 在述及要点的前提下 尽量简单回答 每小题 5 分 共分 共 35 分 分 1 在什么情况下 直流电机内同时存在直轴和交轴电枢磁动势 它们对空载时 的磁场有那些影响 答 电刷偏离几何中性线时 直流电机内同时存在直轴和交轴电枢磁动势 其中 交轴电枢磁动势会使气隙磁场发生畸变 使得主极磁场半个磁极磁场加强 半 个磁极磁场减弱 不考虑饱和时 交轴电枢磁场既不增磁也不去磁 考虑饱和 时 有去磁作用 直轴电枢磁场有助磁或去磁作用 2 试写出并励直流电动机电枢回路的电压方程 功率方程和转矩方程 电磁转 矩对转子起什么作用 答 电压方程 aa UEI R 功率方程 22 122cuacufFeaaffFe PPpppppPI RI Rppp 11 级 电机学下 试卷 B 第 4 页 共 6 页 11 级 电机学下 试卷 B 第 4 页 共 6 页 转矩方程 20e TTT 电磁转矩对转子起驱动作用 3 额定转速下 直流并励发电机的自励条件有哪几个 答 1 电机必须有剩磁 2 励磁绕组产生的磁场方向与剩磁方向一致 3 励磁回路总电阻小于临界电阻 4 试画出 连接的三相变压器的零序等效电路 并说明各参数的意义 答 零序等效电路如图 1 Z 2 Z 0m Z 其中 111 ZRjx 一次侧漏阻抗 222 ZRjx 折算到一次侧的二次侧漏阻抗 000mmm ZRjx 为零序励磁阻抗 5 试说明同步电机负序阻抗的物理意义 请画出转子上仅有励磁绕组 无阻尼绕 组 时同步电机的负序等效电路 并写出直轴负序阻抗 d Z 交轴负序阻抗 q Z 和 同步电机负序阻抗Z 的表达式 答 在转子正向同步旋转 励磁绕组短接 电枢绕组流过对称负序电流时 同步 电机所表现的阻抗称为负序阻抗 负序等效电路如下 其中 2 f daadf R ZRjXjXjX qaaqaq ZRjXjXRjX 1 2 dq ZZZ 11 级 电机学下 试卷 B 第 5 页 共 6 页 11 级 电机学下 试卷 B 第 5 页 共 6 页 a RX ad X f X 2 f R d Z a RX aq X q Z 直轴等效电路 交轴等效电路 6 同步发电机三相突然短路时 定子各相电流周期性分量的起始值与转子在发生 突然短路瞬间的位置 有关 那么与它对应的转子励磁绕组中的非周期性分量的 起始值是否也与 有关 为什么 答 当答 当 不同时 定子各相电流周期分量的起始值不同 但是定子三相电流的周 期性分量是对称的 他们产生的三相合成磁动势是一个圆形旋转磁场 旋转速度 等于同步转速 换句话说 该磁动势与转子相对静止 在短路时与直轴始终重合 短路电枢反应时纯去磁性质直轴电枢反应 因此与之转子励磁绕组中的非周 期性分量的起始值与 无关 仅与短路电流非周期分量的幅值有关 7 变压器遭受雷击时 为什么绕组的电压分布不均匀 哪里的电压梯度最大 答 当冲击电压波加到变压器绕组上时 由于绕组对地电容 Fe C的存在 一部分 电流会通过 Fe C流进铁心 这样使得绕组匝间电容 t C上流过的电流沿着绕组高度 轴向 方向大小不等 离绕组首端越近 t C流过的电流越大 离绕组首端越 远 t C流过的电流越小 从而导致绕组沿着轴向的电压分布就不均匀了 绕组 首端电压梯度最大 四 计算题 数值计算要求先写公式再代入数据 每小题四 计算题 数值计算要求先写公式再代入数据 每小题 10 分 共分 共 30 分 分 1 一台并励直流电机并联于220V直流电网运行 已知电机的电枢绕组为单波绕 组 极对数2p 电枢总导体数372 a Z 额定转速1500r min N n 每极磁通 0 011Wb 电枢总电阻0 2 a R 励磁回路总电阻120 f R 铁耗 362W Fe p 机械损耗204Wp 忽略杂散损耗 试求 1 此直流电机的运行状态 2 电机的电磁转矩 e T 3 电机的输入功率 输出功率和效率 解 1 电枢感应电动势 11 级 电机学下 试卷 B 第 6 页 共 6 页 11 级 电机学下 试卷 B 第 6 页 共 6 页 2 372 0 011 1500204 6 6060 1 a a pZ En a V 因为 a EU 所以电机运行在电动机状态 2 电枢电流 220204 6 77 0 2 a a a UE I R A 电磁转矩 2 372 0 011 77100 3 N m 221 a ea pZ TI a 3 电机的输入功率 22 1 220 77220 12017343 3 af PUIUR W 电磁功率 204 6 7715754 2 eaa PE I W 输出功率 2 15754 236220415188 2 eFe PPpp W 效率 2 1 15188 2 87 57 1734303 P P 2 有一台凸极同步发电机 测得的各参数 0 5 d x 0 01 d x 0 008 q x 0 0 004x 试求额定电压下发电机的三相稳态短路电流 两火线间稳态短路电 流 火线与零线间单相稳态短路电流标幺值 3k I 2k I和 1k I 解 0 300 3 2 11 2 0 52222 N k k d NNNNd EU IEE I xII ZI xI x 0 200 2 32 33 22220 5 33 3 458 0 50 5 0 010 0080 5 N k k NNN Nddq ddq EU IEE I IIZZIxxIxxx xxx 100 1 00 0 0 0 33 222 32 3 0 520 5 3 5 89 0 50 5 0 01 0 0080 004 k k NNN N ddq Nddq IEE I IIZZZIxxx EU xxxxIxxxx 11 级 电机学下 试卷 B 第 7 页 共 6 页 11 级 电机学下 试卷 B 第 7 页 共 6 页 3 一台Y接同步发电机 在空载额定电压 E0 1 下发生三相忽然短路 用 示波器录得A相电流周期分量瞬时值的包络线为 tt 0 0270 745 A i9000e6000e2000 A 已知