2015级电机学含答案

1 / 9 华北电力大学华北电力大学 2012016 62012017 7 学年第二学期考试试卷（学年第二学期考试试卷（A） 课程名称 电机学（1） 课程编号 00200161 考试日期 2017.06.26 专业班级 电气学院 份 数 560（含研 10 人） 送交日期 2017.6.21 考试方式 闭 卷 试卷页数 6 AB 卷齐全 是 命题教师 电机教研组 主任签字 备 注 班级：班级： 姓名：姓名： 学号：学号： 一、选择题一、选择题（每题 2 分，共 66 分；全部为不定向选择题，少选只得 1 分，错选得 0 分。 ） 1、以下关于变压器正方向的选择正确的是 ( B D ) ： （注：实验班同学不做此题注：实验班同学不做此题，普通班必做普通班必做） A变压器的正方向选择是不可改变的； B变压器的正方向选择是可以变化的； C改变正方向会导致变压器各电磁量之间的关系发生变化； D改变正方向不会影响变压器各电磁量之间的关系。 2、一台频率为 50Hz，额定电压为 220/110V 的变压器，如果把一次绕组误接到 60Hz，312V 的电 源上，以下说法正确的是（ A ） ： A铁心严重饱和，励磁电流尖顶，激磁电感减小； B铁心不饱和，励磁电流正弦，激磁电感不变； C铁心不饱和，励磁电流正弦，激磁电感增大； D铁心严重饱和，励磁电流正弦，激磁电感减小。 3、变压器带负载时的效率，以下说法正确的是（ B D ） ： A变压器效率跟负载性质无关； B运行时，当不变损耗等于可变损耗，变压器达到最高效率； C变压器带纯感性负载时，效率最高； D随着负载功率因数的提高，变压器的效率增大。 4、不同运行条件下，变压器损耗关系正确的是（A D ） ： A变压器额定电压空载运行时的损耗主要为铁损耗； B变压器额定电压额定负载运行时的损耗主要为铜损耗； C变压器稳态短路时的损耗主要为铁损耗； D变压器稳态短路时的损耗主要为铜损耗。 5、关于变压器的电压调整率，以下说法正确的是（A C ） ： A变压器的电压调整率与负载性质有关 B变压器的电压调整率与负载性质无关 C变压器接感性负载时电压调整率一定大于 0 D变压器接容性负载时电压调整率一定小于 0。 6、一台 22kVA220/110V 的单相双绕组变压器被改装成 330/220V 的自耦变压器。关于这台自耦 变压器，以下结论正确的是（AB） 。 A低压侧的额定电流为 300A； B额定容量为 66kVA； C效益因数为 2/3； D传导容量为 22kVA。 7、以下关于三绕组变压器叙述正确的是（AD） 。 A三个绕组中一个或两个绕组输入的有功和无功功率分别等于变压器输出的有功和无功功率； B一次绕组的额定容量一定等于二次绕组和三次绕组的额定容量之和； 2 / 9 C负载运行时，中压绕组负载的变化不会影响低压绕组的端电压； D从绝缘方便考虑，制造时通常把高压绕组放在最外层，低压或中压绕组放在最里层。 8、关于三铁心柱变压器，下列叙述正确的是（BCDBCD） 。 （注：实验班同学不做此题注：实验班同学不做此题，普通班必做普通班必做） A各相主磁通的磁路相互独立； B3 次谐波磁通比基波磁通经过的磁阻大； C相、线电动势都接近正弦波； D铁心内部的磁通随时间按接近正弦规律变化。 9、以下关于变压器并联运行的叙述正确的是（C C） 。 A并联运行的变压器必须严格保证变比相等； B并联运行的变压器必须严格保证额定容量相等； C 并联运行的变压器联结组别和短路阻抗标幺值都相同、 变比不等， 变压器之间会产生环流， 增加运行损耗； D并联运行的变压器必须严格保证短路阻抗标幺值相等。 10、两台变压器 和 一次、二次额定电压相同，联结组别相同，额定容量之比为 2:1，归算到 一次侧的短路阻抗之比为 2:3，假设设短路阻抗角相等。 和 并联运行时，在逐渐增大负载的过 程中， （B） 。 A 首先达到满载，此时 的负载系数为 4/5； B 首先达到满载，此时 和 的负载分配比例为 3:2； C 首先达到满载，此时 的负载系数为 2/3； D 首先达到满载，此时 和 的负载分配比例为 3:1。 11、下列关于三相变压器联结标号的叙述正确的是（C D） 。 A根据高、低压绕组对应相的相电动势相位差确定联接组标号； BYy 联结组的标号为奇数； C相同的 Yd 联结组标号可由不同的绕组连接方式实现； D低压绕组的线电动势作为钟面上的时针。 12、一台直流电动机，铭牌数据如下：额定功率 PN=30kW，额定电压 Un=220V，额定转速 nN= 1500r/min，额定效率为 88%，则该电动机的额定电流为： （ A A ） A154.96 A；B136.36 A；C89.47 A；D120.0 A。 13、对于直流电机，当电刷位于几何中性线时，定转子磁场在空间的位置关系为（ A D ） 。 A相对静止； B相对速度差为转子转速； C存在相对运动，因为定子励磁磁场不动，转子旋转；D互相垂直。 14、 一台他励直流电动机， PN= 11kW， Un=220V， IN= 88A， 额定转速nN= 1470r/min， RN= 0.15。 电动机运行在额定工况， 突然把电枢电压降为 200V(其他条件不变)， 则稳定后的稳态转速为 （ B ） 。 A1627 r/min； B1328 r/min； C1470 r/min； D1336 r/min。 15、关于直流电动机改变电枢电压调速，以下说法正确的是（A BC D ） ： A改变电枢电压调速能够实现直流电动机的无级调速； B改变电枢电压调速时直流电动机的机械特性曲线是一族斜率不变的平行直线； C改变电枢电压调速时直流电动机机械特性的硬度不变； D改变电枢电压调速时有可能把直流电动机的转速调为零，甚至调到反转。 3 / 9 16、某国产 1200MW 汽轮同步发电机，额定频率 50Hz，额定转速 3000r/min，额定电压 27kV，该 电机的定子 A 相绕组展开图如下图所示。则该电机定子的槽距角、每极每相槽数、定子绕组基波 分布因数和节距因数 正确的是（ B ） （提示： 1 (sin)/( sin) 22 d kqq ，1 1 sin() 2 p y k ） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1314 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 361 2 3 A槽距角 0 15； B每极每相槽数6q ； C基波分布因数 1 0.956 d k ； D基波节距因数 1 0.9659 p k 17、 当采用绕组短距的方式同时削弱定子绕组中五次和七次谐波磁势时， 应选绕组节距为 （ D ） 。 A .4/5 . 6/7 .5/6 18、 交流电机定子绕组采用短距与分布后，基波电势与谐波电势变化趋势是（ A D ） 。 A都减小； .不变； .基波电势不变，谐波电势减小； .基波电势减少的少，谐波电势减小的多 19、三相定子绕组产生的高次谐波磁动势对应的谐波磁场切割定子绕组，在定子绕组中感应电动 势的频率为 （ A ） A 1 f B 1 f C0 D 1 f 20、 一台 50Hz 的三相电机的定子绕组中通入 60 Hz 的三相对称电流，并保持电流有效值不变， 此时三相基波合成旋转磁势的幅值大小、转速及极数的变化关系分别为（C ） 。 A变大； 、减小； 、不变。 21、 已知交流电机的定子上放置两个空间上相距 90 度电角度、 匝数彼此相等的整距线圈 AX 和 BY, 组成两相对称绕组,如图所示, 分别在 A 相和 B 相中通入电流为 2 cos2 cos90 AB iItiIt , 则两相线圈产生的合成基波磁动势及其性质为（ ） A 11cos fFt B 11cos fFt C脉振磁动势 D旋转磁动势 22、下列结构部件中，属于传统同步发电机构件的有（ A B C） 。 A电枢绕组； B励磁绕组； C电刷； D换向器。 23、 关于隐极和凸极发电机励磁磁动势波及气隙磁密波形的描述，正确的是： （ABCD） A隐极机励磁绕组通入励磁电流在气隙中产生的空间磁动势波形为阶梯波； B凸极机励磁绕组通入励磁电流在气隙中产生的空间磁动势波形为矩形波； C 凸极机励磁绕组通入电流产生的基波磁动势， 得到的气隙磁密波形中包含基波及 3、 5、 7、 9等奇数次谐波。 D隐极机励磁绕组通入电流产生的基波磁动势，得到的气隙磁密波形近似为正弦波形。 +A X B Y 4 / 9 24、隐极同步发电机带对称三相负载时，其电枢反应性质的相关描述正确的是： （A D） A带纯阻性负载时，产生交轴电枢反应磁动势。 B带纯感性负载时，电枢反应性质为直轴增磁的性质。 C带阻容性负载时，电枢反应性质既有交轴性质，又有直轴增磁性质。 D带阻感性负载时，电枢反应性质既有交轴性质，又有直轴去磁性质。 25、以下关于发电机定子绕组漏磁通的描述，正确的是： （ABC） A槽漏磁通，主要是定子槽内导体流过电流后产生的不经过转子的那部分磁通； B端部漏磁通，主要是定子绕组端部电流产生的漏磁通； C差漏磁(谐波漏磁)，主要是由高次谐波磁动势产生的高次谐波漏磁通； D差漏磁与槽漏磁及端部漏磁的根本区别在于它是由谐波磁动势产生的，其在定子绕组同样 产生谐波电势。 26、一台极对数为 P 的同步发电机正常运行时，关于定子三相对称绕组流入三相对称交流电产生 的磁动势和励磁绕组中通入励磁电流产生磁动势的描述，错误的是： （D） A两者产生的基波磁动势极对数、转向和转速均相同。 B定子三相对称绕组中产生的 v 次谐波磁动势、极对数为 vp、转速为同步速的 1/v。 C转子励磁绕组中产生的 v 次谐波磁动势，极对数为 vp，转速仍为同步速。 D转子励磁绕组中产生的 v 次谐波磁动势，产生谐波气隙磁场，切割定子绕组产生的感应电 势频率为基频。 27、以下关于双反应理论的描述，错误的是： （ C ） A双反应理论主要用于分析凸极发电机气隙不均匀带来的无法直接用电枢磁势分析气隙磁密 大小的问题。 B双反应理论应用条件是忽略磁路饱和，认为磁路是线性的。 C 凸极发电机的直轴同步电抗 Xd 交轴同步电抗 Xq 和漏电抗 Xs 之间大小关系为： XdXsXq。 D直轴电枢反应电抗 Xad 和交轴电枢反应电抗 Xaq，分别对应电枢反应磁势 Fa 作用到 d 轴和 q 轴主磁路产生的磁密，切割定子绕组后产生电势进而分别等效得出的电抗值。 28、 凸极同步发电机发生稳态短路时， 若忽略定子绕组的电阻， 下列说法正确的是 （ A C D ） A气隙磁通密度很小，且在直轴方向； B励磁电流较小，所以磁路处于不饱和状态； C电枢反应磁动势与励磁磁动势方向相反； D电枢电流与励磁电流成正比关系变化。 29、下列关于隐极同步发电机短路比的说法正确的是（A B D） A短路比随着电机的饱和程度增加而增加； B同步电抗标幺值越大，短路比越小； C 同步电抗标幺值越小， 短路比越小； D 短路比大对电力系统运行的稳定性有利。 30、要增加并联在电网上运行的发电机的稳定性，可以（A C ） A增加励磁电流； B减少励磁电流； C减小原动机输入功率。 D增加原动机输入功率 31、下图是同步发电机并网合闸时的接线图，下列说法正确的是（ A ） 5 / 9 V A C B AB C A采用的是旋转灯光法，当灯灭，灯亮度相同时合闸； B采用的是暗灯法，当灯都灭时合闸； C采用的是旋转灯光法，当灯灭，灯亮度相同时合闸； D采用的是旋转灯光法，当灯灭，灯亮度相同时合闸。 32、下图为隐极式同步发电机并联于无穷大电网时，运行在 abc 三种不同负载情况下，下列 说法正确的是（A C D ） A三种情况下有功相同，a 负载下发出无功功率为零； Bb 负载下发出有功最大，c 负载下的稳定性最强； Cb 负载运行属于迟相状态，且该负载下的稳定最强； Dc 负载下吸收感性无功功率，且励磁电流是三种情况下最小的。 U ( )b I 0( )b E cb jIX 0( )a E ( )ac jIX ( )a I 0( )c E ( )c I ( )cc jIX 33、并网的同步发电机向电网输出有功功率时，下列说法正确的是（A C D） A. 0 E领先于U，电磁转矩为制动转矩； B 0 E落后于U，电磁转矩为制动转矩； C当原动机的有功输入增加时，电机稳态转速不变； D当原动机的有功输入增加时，功角增大。 3434、永磁材料的最大磁能积(BH)max 所表示的物理含义是（ B C D B C D ）( (注：本题实验班必做注：本题实验班必做，普，普 通通班班不做不做) ) A剩磁 Br 和矫顽力的乘积； B最大磁能积(BH)max 的单位是 kJ/m3； C在永磁材料的去磁曲线上，B 和 H 乘积的最大值； D(BH)max 表示永磁材料内单位体积的磁能。 3535、无刷直流电机的电动势和电流波形分别为（ C ）( (注：本题实验班必做注：本题实验班必做，普通，普通班班不做不做) ) A方波、正弦波； B方波、方波； C梯形波、方波； D方波、梯形波。 二、作图题（每题二、作图题（每题 5 5 分，共分，共 1010 分）分） 1、请在下图中标出绕组的同名端，画出变压器的向量图并确定联结组别标号。 （5 分） 6 / 9 A B C a b c X Y Z x y z * * * 答：答：标出同名端，或文字说明 A 和 a，B 和 b，C 和 c 是同名端也可（1 分） ，正确画出高压侧电 动势向量图并标注（1 分） ，画出正确画出低压侧电动势向量图并标注（2 分） 。Yd11（1 分） a B C B C X Y Z A b c (x) (z) A E a E ab E AB E (y) 2、一台并网于无穷大系统的隐极发电机，在白天系统负荷较大时，调度部门要求发电机向系 统输出额定有功和无功功率（PN和 QN，且 cos=0.8（滞后） ） ；但当夜间负荷降低时，要求发 电机将其运行状态调整为向系统发出 PN/2，同时从系统吸收感性无功功率（cos=0.6） ，试用 隐极发电机相量图定性描述这两种状态。 （5 分） 。 解答：解答： U 0 E c jIX I 1 （2 分） U 0 E c jIX I 1 （2 分） 图 a 向电网发出无功功率 图 b 从电网吸收无功功率 说明发出无功功率及吸收无功功率，并对应正确。 （1 分） 三、计算题（三、计算题（24 分）分） 1、一台三相变压器， 750 N SkVA， 12 /10000/400 NN UUV ，Yd11 联结。在低压侧作空载实验， 数据为： 20 400UV， 20 65IA， 0 3.75PkW。 在高压侧作短路试验， 数据为： 1 450 k UV，135 k IA， 11.25 k PkW。设 12 xx， 12 RR。计算： 7 / 9 1）用标幺值表示的变压器等效电路参数； 2）画出用标幺值参数表示的等效电路； 3）当变压器二次侧带功率因数为 2 cos0.80 （滞后）的额定负载时的电压调整率； 4）当二次侧带功率因数为 2 cos0.80 （滞后）的半载负载时变压器的效率。 1、解： （共、解： （共 9 分）分） （公式正确给一半分） 1） 1 1 10000 5773.7( ) 33 N N U UV ， 22 400( ) NN UUV 3 2 2 750 10 1082.6( ) 33*400 N N N S IA U , 3 1 1 750 10 43.3( ) 33*1000 N N N S IA U .（1 分） 20 20 2 65 0.06 1082.6 N I I I , 20 11 16.7 0.06 m Z I ; 0 0 3.75 0.005 750 N P P S , 0 0 22 20 0.005 1.39 ()(0.06) m P RP I .（1 分） 2 222 ()16.71.3916.64 mmm XZR . .（1 分） 1 1 1 35 0.808 43.3 k kk N I I I ， 当 k I为 1N I时，短路电压为 11 /450/0.808556.9( ) kNkk UUV 1 1 556.9 0.0557 10000 kN k N U U U , 0.0557 kk ZU ; 22 /11.25/(0.808)17.23 kNkk PPkW 17.23 0.023 750 kN kN N P P S ， 0.023 kkN RP .（1 分） 因此 2 222 ()0.05570.0230.0507 kkk XZR . （1 分） 12 /20.0115 k RPR ， 12 /20.025 k XXX 2）用标幺值表示的表压器 T 型等效电路为： . . .（2 分） （画出简化等效电路得 1 分，若画出实际值表示的 T 型等效电路得 1 分） 1 I1 R 1 jX 1 1U 2 U 22 RR 2 jX 2 I 0 I m R m jX 1 E 3） 22 (cossin)1*(0.023*0.80.0507*0.6)0.0488 kk URX. .（1 分） 8 / 9 4） 22 /11.25/(0.808)17.23 kNk PPkW 2 0 2 20 3.750.5*17.23 1196.04% cos0.5*750*0.83.750.5*17.23 kN NkN PP SPP . .（1 分） 2、一台汽轮发电机的数据为：额定容量 375000 N SkVA ，额定电压 20000 N UV ，额定功率因数 cos0.80 N （滞后） ，三相绕组 Y 接，忽略定子绕组电阻。此发电机并联于无穷大电网。 1）当运行于 1U ，1I ，1.72 c X ，cos N 时，画出发电机标幺值参数的向量图，并求：电机的 相电流 I，功率角 N ，励磁电动势 0 E，电磁功率 M P以及过载能力 m k； 2）当这台发电机的有功功率减小一半时，励磁电流不变，求：、I、 M P及功率因数角，并计 算说明输出的无功功率怎样变化？ 3）当这台发电机的有功功率为第 1)问的电磁功率不变，仅仅励磁电流增加 10%时，求：、I、 M P 及功率因数角，并计算说明输出的无功功率与额定情况相比怎样变化？ 2、解：解： （共（共 15 分）分） 1）电动势向量图： I U c jIX 0 E 用有名值或标幺值画图都对. .（1 分） （以下计算，如果用实际值（有名值）也正确，公式正确给一半分） 20000 11547.0( ) 33 N N U UV ， 3 4 375000 10 1.0825 10 ( ) 33*20000 N N N S IA U ； . .（1 分） 0 arccos(cos)arccos(0.80)36.9 NN ，sin0.60 N ； *cos375000*0.830000() MNNN PSkW；. .（1 分） 0 sin()1*0.61*1.72