2015至诚13级电机(下)试卷(A)标准卷.doc

福州大学至诚学院期末试卷 （ A ）卷20142015学年第 2 学期 课程名称 电机学 考试日期：2015年12月 日主考教师： 林 珍 王榕生 杨时发 考试时间： 120 分钟专业： 班级： 考生学号： 考生姓名： 注意：试卷评阅统一使用红色笔，要求对的打“”，错的打“”，并采用扣分的方法评定。题号一二三四五六七八九总分累分人签名题分100得分考生注意事项：1、本试卷共 6 页，请查看试卷中是否有缺页。 2、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考场。一、 填空题(每小题 1 分，共 40 分) 得分评卷人 1、 同步电机空载运行时，隐极电机气隙磁动势波形是_阶梯波_波，凸极电机气隙磁动势波形是_平顶波_波。2、 同步电机有_旋转磁极式_和 _旋转电枢式_两种结构型式。电枢绕组往往是高电压、大电流绕组，装在 定子 上便于直接向外引出；而产生磁极磁场的励磁电流较小，励磁绕组放在_转子_ 上,方便引入。为此，同步电机一般采用_旋转磁极式 式结构。3、 同步发电机短路运行时，其电枢电流只有_直_轴分量，它所产生的电枢反应为纯粹的_去_磁作用。短路特性的形状为_直_线。4、 同步机与的夹角是_功角_（功角、内功率因数角），该角本质上是_转子_ （转子、电枢、合成）磁场与_合成_（转子、电枢、合成）磁场的夹角，其符号决定着同步电机的运行方式，当该角为正值时，同步电机作为_发电机_ （发电机、电动机）运行，此时的转子磁场_超前（超前、滞后）电枢磁场；反之，为负值时，同步电机作为_电动机_ 运行，此时电枢磁场_超前 （超前、滞后）转子磁场。5、 三相同步发电机带感性负载对称运行时，保持功率因数不变，频率不变，增大发电机的输出电流，则发电机端电压将_下降_（升高、不变、下降），为了保持端电压不变，应当调节 _励磁电流_。6、 用灯光黑暗法（直接接法）判定同步发电机是否可以并入电网时，如发现灯光轮流亮灭（灯光旋转），说明两者的_相序_不一致，如发现灯光闪烁速度较快，说明两者的_频率_差别较大，如发现灯光不能完全熄灭，说明两者的_相位或电压值_ 差别较大，理想的并网时刻是在灯光_完全变暗_时。7、 直流电机空载运行时，主极磁场为_平顶_ 波；负载运行时，电枢反应使气隙合成磁场发生以下变化：波形_畸变_ ；磁通值_略为减小_ ；磁场中性线_偏移_。8、 他励直流发电机输出电压U随负载电流I增大而_减小_（减小、保持不变、增大）。其原因是_电枢反应使磁通下降_；_Iara_增大_。并励发电机输出电压U变化的原因还有_励磁电流If下降引起磁通更多下降。9、 并励直流电动机改变转向的两种方法：a）改变 励磁电流If即主磁场方向 ，b)改变 电枢电流Ia的方向 ，但二者的方向不能同时改变。10、 直流电动机正常运行时，从大小看U_大于_ （大于、小于），从方向看与_相反_ （相同、相反），与n_相同_（相同、相反）。11、 直流电机起动时，电枢回路所串电阻应调至_最大_位置，目的是为了_降低电枢起动电流_；励磁回路所串电阻应调至_最小_位置，目的是为了_增大励磁，提升起动转矩_。二、 简答作图题(每小题 6 分，共 30 分) 得分评卷人 1、试作一右行单叠直流绕组的展开图，计算相关参数并画出磁极和电刷的位置（2p=4，Z=K=20，C=1）解：合成节距y = yk = 1（0.5分）第一节距（1分）第二节距y2 = y-y1 = 1-5 = -4（0.5分）绕组展开图(4分)：2、 直流电动机有几种调速方法？各有哪些优缺点？答：1、改变电源电压调速（降压调速），降压调速可以连续平滑地无级调速，机械特性硬，低速时稳定性高，调速范围大，效率高，无论是轻载或重载均有明显的调速效果。但需要有可调的直流电源，设备投资大，维护要求高，而且转速只能在额定转速以下调节（2分）；2、改变电枢回路电阻调速（串电阻调速），串电阻调速是有级调速，随着所需转速的降低，效率降低，特性曲线变软，调速范围较小，转速也只能在额定转速之下调节，轻载时调速效果不明显，但投入少，操作简便，适用于调速性能要求不高的设备（如起重机等）（2分）；3、改变励磁电流调速（弱磁调速），改变励磁电流控制方便，弱磁调速可以连续平滑调速，其转速可以在额定转速之上进行调节。但由于转速只能从额定速度往上调，最高转速受机械强度和换向能力限制，弱磁调速的调速范围不大（2分）。3.一台并励直流发电机，额定电压为230V，当原动机转速为额定转速时出现以下现象，试分析其无法自励建压的原因并给出解决方法。现象原因解决方法输出端电压保持0V主磁极没有剩磁（1分）。施加直流电源向励磁绕组通电获得剩磁（1分）。输出端电压从5V降为2V励磁绕组接法和电枢旋转方向配合不当，使剩磁方向与励磁相反，气隙磁场被削弱（1分）。改变励磁绕组与电枢绕组间的相对连接或电枢转向（1分）。输出端电压介于20V到50V之间励磁回路总电阻过大，超出了发电机运行转速对应的临界电阻（1分）。降低励磁回路总电阻或提升转速（1分）。4、试分析同步发电机带纯电阻负载与感性负载时，在同一负载电流下其端电压变化有何不同？并说明其原因？答：带纯电阻负载时，电枢电流与电压同相位，而电压滞后于空载电势角，因此电枢反应既有直轴去磁也有交轴反应，但直轴去磁分量相对较小，使合成磁场变化不大，端电压随负载变化亦不大（3分）。当带感性负载时，电枢电流滞后于电压角，使内功率因数角增大，即电枢反应中的直轴去磁分量相对于纯电阻负载时增大，因此，合成磁场明显削弱，端电压下降较多（3分）。5、一台隐极同步发电机并联于无穷大电网运行，若维持励磁电流不变，但输入有功功率减半，则电磁功率PM、功角、功率因素cos如何变化？画出功角特性图并说明原因。答：电磁功率PM减半（1分）、sin减半，功角减小（1分）、功率因素cos减小（2分）。理由见功角特性图如下。 功角特性图由功角特性图可知，在E0、U不变的情况下，电磁功率减小必引起功角减小。与此同时，无功功率则随减小而增大，于是Q=mUIsin增大，再由以下相量图可知，电枢电流I减小，并且与电压U的交角增大，因此cos减小（2分）。三、 计算题(每小题 15 分，共 30 分) 得分评卷人 1、一台并励直流电动机的额定数据如下：PN17kw，UN220V，n3000r/m，IN88.9A，电枢回路电阻ra=0.0896欧，励磁回路电阻Rf181.5欧，若忽略电枢反应的影响，试求：（1）电动机的额定输出转矩；（2）在额定负载时的电磁转矩；（3）额定负载时的效率；（4）在理想空载（Ia0）时的转速；（5）当电枢回路串入电阻R0.15欧时，在额定转矩时的转速。 2、一台三相Y接法隐极同步发电机与无穷大电网并联运行，已知电网电压UN=400V，发电机的同步电抗xs=1.2欧，当cos=1