西南交通大学电机学B期末练习题

电机学 B 总复习练习题 2017 一、简答题： 1、什么叫直流电机的可逆性原理？有哪些方法可以判断直流电机的运行状态？ 2、他励直流发电机和并励直流发电机，谁的电压调整率大？谁的短路电流大？请分析原 因。 3、直流电机的由直流励磁，有铁耗吗？在哪里产生？ 4、 要改变他励直流电动机电磁转矩的方向，可以采取什么办法？若要改变串励直流电动 机的转向，可采取什么办法？ 5、 普通电机为什么选用铁磁材料作为铁心？ 6、 若发现并励直流发电机无法建立空载电压，应该怎么处理？简述理由 7、 一台普通的电力变压器二次侧开路，一次侧绕组加额定电压 U1，尽管一次侧绕组 R1 很小，一次侧电流 I1 为什么并不大？如果铁心换成空心，有什么影响？ 8、 变压器在什么情况下效率达到最高？为什么电力变压器设计一般取 KN pp 0 ？ 9、 画出右图所示三相芯式变压器的电动势相量图，确定联结组。该变 压器一、二次相电动势是否存在三次谐波？为什么? 10、 变压器空载到额定负载时，一次侧绕组中电流变化较大，问其漏 磁通是否变化？为什么？ 11、 为什么电流互感器运行时二次侧不允许开路？ 12、 一般的电力系统用变压器在设计时空载损耗和额定短路损耗（负载损耗）的大小 关系是如何考虑的？为什么？ 13、 交流电机工作需要的圆形旋转磁场产生需要什么条件？写出基波幅值表达式。 14、 在三相对称绕组中通入对称的三相电流，会产生什么类型的合成磁场？三相异步 电机在旋转时，定子磁动势、转子磁动势以及合成气隙磁动势是否保持相对静止？为 什么？ 15、 三相交流电机如何获得圆形旋转磁场，并写出圆形旋转磁场的数学表达式。三相 交流电机如何获得椭圆形旋转磁动势？ 16、 将单相交流电通入单相绕组，将三相对称交流电通入三相对称绕组，分别会产生 何种磁场，请从表达式、幅值、转向、转速等对两种磁场的基波磁动势进行比较。 17、 一台三相异步电动机带额定负载运行，若此时电源电压下降其他条件不变，则电 动机气隙磁通、转速、转子电流、定子电流如何变化？ 18、 说明异步电机机械负载增加时，转子电流和功率因数如何变化?为什么? 19、 异步电机定、转子绕组在电路上没有直接联系，为什么定子电流会随着机械负载 的增大而增大呢？简述能量交换的物理过程。 20、 绕线转子异步电机定子绕组极对数与转子极对数可以不同吗？请分析原因。 21、 一台三相三角接异步电机， 改为星接， 若原来负载转矩不变， 则异步电机的转速、 定子电流、气隙磁通、功率因数各有什么影响？ 22、 什么叫同步发电机特性三角形？什么叫同步发电机保梯电抗？ 23、 对于相同的定子电压，同步发电机零功率因数负载特性需要的励磁电流比空载特 性大，为什么？并用图示法说明保梯电抗 Xp 的求解过程。 24、 并联于无限大电网运行的同步发电机，保持有功输出不变，从过励情况逐渐减小 励磁电流，电机电枢电流如何变化？励磁电流过小，会出什么问题？ 25、 同步发电机当电枢电流I超前空载感应电动势 0 E 角度为90 时（ 90 ） ，电枢 反应结果是增磁还是去磁？电机处于过励还是欠励状态？ 26、 异步电动机的气隙比同容量的同步电动机的大还是小？为什么？ 27、 一台同步发电机接无穷大电网，保持原动机输出功率不变，从过励状态调节励磁 电流逐渐过渡到欠励状态，请分析此过程发电机电流大小、无功性质的变化。 二、二、直流直流电机电机计算计算 1、一台 4 极他励直流电机，PN=17kW，UN=220V，nN=1500r/min，效率为N=85%，单叠 绕组方式，电枢导体总数为 N=400。求 （1）额定负载下的电机额定电流和额定输出转矩。 （2）若电枢回路总压降为端电压的 8%，则此时每极磁通量为多少？ 2、一台他励直流电动机，其额定值为%75,5 . 1min,/975,160,2 . 2 NaNNN RrnVUkWP 忽略磁路饱和的影响，忽略电刷压降。求：转速为 1100r/min 时和 1250r/min 时的电枢电 流，并分别说明电机运行状态，并用图示说明运行点。 3、一台他励直流电动机的额定数据为：kWPN30 ,VUN220 ，AIN6 .158 ，Ra=0.15 欧。min/1000rnN 。电机带额定恒转矩负载。试求： （1）电机效率； （2）若将转速调节到 750r/min，应在电枢回路串入多大电阻？ 4、某化工厂使用的一台他励直流电动机 PN =100kW, UN =220V, IN =511A, nN =1500r/min， ra = 0.0113 欧，电刷压降忽略不计，电动机拖动原料箱运动，以额定恒转矩负载运行。若 要求转速调到 n = 800 r/min 求： （1）采用电枢串电阻调速时，电枢回路需要串入多大的电阻？ （2）此时输入电功率、输出机械功率是多少？ （3） 效率是多少？ 5、某实验室用的并励直流电动机，额定参数为：PN =17kW， UN =220V，IN =88.9A，nN =3000r/min，电枢回路总电阻为 0.114 欧（包括电刷接触电阻） ，励磁电阻 181.5 欧，忽略 电枢反应，试求 1. 电机额定效率； 2. 电机理想空载（Ia=0）时的转速； 3. 额定转矩负载，电枢回路串入 0.15 欧电阻时电机转速。 三、三、变压器变压器计算计算 1、一台 6 极三相异步电动机，PN=22kW，UN=380V（接） ，fN=50Hz，pCu1=700W， pFe=520W，pCu2=730W，pmec=220W，pad=180W。试求： （1）机械总功率 PM和电磁功 率 Pem； （2）转差率 sN、额定转速 nN及转子电流频率 f2； （3）电磁转矩 Tem和效率 N 2、一台三相配电变压器,额定容量 1600kVA，额定电压 10000V/400V，Dy 连接。在低压侧 施加额定电压做空载试验，空载损耗kWp65. 2 0 ，空载电流 N II075. 0 0 ，在高压侧额定 电流下做短路试验，短路电压055. 0* k u，短路损耗WpK1300。 （1） 试求该变压器的励磁参数 m r和 m x， 以及短路参数 k r和 k x， 所有参数归算到高压侧 （短 路参数不考虑温度折算） ，并画出 T 形等效电路； （2）试求该变压器在供给额定电流且8 . 0cos 2 （超前）时的电压变化率%U。 3、一台单相变压器，SN=50kVA ，VUU NN 480/7200/ 21 ，fN=50 赫， 空载试验（低压侧） ：U0=480V、I0=5.2A、P0=245W； 短路试验（高压侧） ：Uk=157V、Ik=7A、Pk=615W。 （1） 画出变压器“T”形等效电路，说明其中漏抗、励磁阻抗的物理意义； （2） 计算折算到一次侧的等效电路参数； （3） 求额定负载且)0(8 . 0cos 22 时的电压变化率及效率。 4、 某乡镇变电所设有一台三相降压电力变压器， 一、 二次测绕组均为星型联结， 100kVA， 50Hz，6000/400V，芯式。 空载试验（低压侧） ：U0=400V、I0=10A、P0=500W； 短路试验（高压侧） ：Uk=250.2V、Ik=9.623A、Pk=1852W。 （1）试求该变压器的励磁参数 rm和 xm，以及短路参数 rk和 xk，所有参数归算到高压侧 （短路参数不考虑温度折算，r1 = r2，x1 = x2） ，并画出 T 形等效电路； （2）试求该变压器在供给额定电流且 cos2=0.8（滞后）时的电压变化率 U%。 5、一台三相变压器的铭牌数据如下，SN750kVA，U1N/U2N10000/400V，Y，yn0 联结。 低压侧空载实验数据为：U20400V，I2060A，P03800W。高压侧短路实验数据为：U1k 440V，I1k43.3A，Pk10900W。 1. 绘出电机的 T 型等效电路图； 2. 求折算到高压边的T型等效电路参数， 假定, 2121 XXRR；（不考虑温度折算） 3. 求额定负载，功率因数为 cos2=0.8（滞后）时电压调整率和效率。 四、四、异步电机异步电机计算：计算： 1、一台三相电力变压器 A，额定容量为 1600kVA，额定电压为 10.5kV400V，Dy7n 联 结方式， 试验数据如下： 低压侧做空载实验时， 低压侧电压为额定电压， 空载损耗为 2.65kW， 空载电流标幺值为 1.1%；高压侧做短路实验时，高压侧电流为额定电流时，短路损耗为 16.5kW，短路电压标幺值为 4.5%. 试求： （1）画出该变压器的 T 型等效电路，并计算其标幺值和折算到高压侧的实际参数值（假 设 12 RR， 12 XX） ； （2）额定负载且 2 cos0.8（超前）时的变压器电压调整率和效率； （3）若一台三相变压器 B 需要与 A 并联运行，需要满足哪些条件？ 2、 一台三相四极异步电机， 额定功率 PN=10kW， 额定电压 380V， 额定电流 11A， Y 接法， f150Hz， 最大转矩倍数 KT =2。 额定负载时， 定子铜耗 474W， 转子铜耗 314W， 铁耗 267W， 机械损耗 77W，附加损耗 200W。（1）画出功率流图；（2）求额定转速及额定转差率； （3）求额定运行时转子电流频率 f2；（4）求额定电磁转矩；（5）求取得最大电磁转矩时 的临界转差率。 3、一台三相异步电动机的额定功率 28kW，额定转速 950r/min，带额定负载运行，定子功 率因素88. 0cos 1 ，定子铜耗、铁耗共 2200W，机械损耗 1100W，不计附加损耗。 （1） 画出异步电机功率流图； （2） 求电机定子电流、电磁功率、电磁转矩、效率。 4、某大型农机设备公司采用的运料机采用一台三相笼型异步电机做为动力，该电机额定 电压 380V，三角形（）接法，f150Hz，额定功率 10kW，额定转速 1450r/min，额定负载时 定子功率因数 1 cos0.8，定子铜耗 500W，铁耗 250W，机械损耗 50W，附加损耗 45W，计 算额定负载情况下： （1）画出异步电机功率流图； （2）求转差率 s 和转子电流频率 f2； （3）求电磁功率和电磁转矩； （4）求输入功率和定子线电流； 5、一台三相四极绕线式异步电机，该电机额定电压 380V，定子 Y 接，f150Hz，额定功 率 155kW， 额定负载转子铜耗为 2210W， 机械损耗 1640W， 附加损耗 1310W， 电机额定运行。 1. 画出电机 T 型等效电路与功率流图； 2. 求转差率 s 和转子电流频率 f2； 3. 求电磁功率和电磁转矩。 五、五、同步电机同步电机计算：计算： 1、一台三相汽轮发电机并联于大电网上，额定值为 PN = 200MW(可近似认为 PN = Pem)， 额定电压为 UN =18kV，负载功率因数 cosN = 0.85（感性） ，Y 接。同步电抗 Xt=1.85 欧， 忽略电枢电阻和磁路饱和的影响。试求： （1）画出额定运行时的相量图，计算额定运行时的功率角N和过载系数 km； （2）当额定运行时，如果突然发生故障，电网电压突然将为 60%UN，此时的功率角为多 大，发电机还能否稳定运行，稳定运行的条件是什么？ 2、一台三相汽轮发电机与大电网并联运行，电网电压 20kV，同步电抗2.3 t x 欧，忽略电 枢电阻，Y 接，当输出电流为 10kA 时，励磁电动势 E0=31kV，cos0.8()滞后 。求： （1）画出发电机相量图； （2）求发电机输出有功功率 P2、功率角及内功角； （提示：忽略电枢电阻，Pem=P2） （3）若保持励磁电流不变，原输出的有功功率增大为原来的 1.5 倍，此时的功率角为多 少？发电机能否稳定运行？ 3、一台定子 Y 接三相水轮发电机并联在额定电压的无穷大电网上，额定负载9 . 0cos （滞后） ，8 . 0 * d X5 . 0 * q X，忽略电枢电阻和磁路饱和的影响。 （1） 画出电机相量图； （2） 求励磁电动势标么值 * 0 E、内功率因素角 、功角； 分析一下此时电机的电枢反应性质。 4、某电机制造厂生产的某型号汽轮发电机，PN = 25000kW，UN = 10.5kV，功率因数 cos =0.8 滞后，同步电抗标幺值 xs* = 1。忽略电枢电阻和磁路饱和的影响。 （1） 画出电机相量图； （2） 电机