电机学试题答案002

一k二三四五总分阅卷人一、填空题：（30%，每空1分）电机技术中磁性材料的铁损耗主要包括磁滞损耗、涡流损耗 。电机和变压器常用的铁芯材料为软磁材料，铁磁材料的磁导远大于非铁磁材料的磁导率。变压器的二次侧是通过电磁感应对一次侧产生作用的。要在变压器的中产生正弦波的磁通波形，所需要的励磁电流波形应该是尖顶波。在采用标幺制计算时，额定值的标幺值为1 。在不变损耗等于可变损耗（或铁耗等于铜耗）的情况下，变压器的效率最高。一台变压器，原设计的频率为50HZ，现将它接到60HZ的电网上运行，额定电压不变，励磁电流将减小，铁耗将减小。如将额定电压为220/110V的变压器的低压侧误接到220V电压，则励磁电流将增大很多，变压器将烧毁。三相组式变压器的磁路系统特点是各相磁路彼此独立，互不相关，各相主磁通以各自的铁芯为回路。三相芯式变压器的磁路系统特点是各相磁路彼此相关，任一相必须通过另外两相方能闭合。既和一次侧绕组交链又和二次侧边绕组交链的磁通为主磁通，仅和一侧绕组交链的磁通为漏磁通。变压器的一次侧绕组接入交流电源后，将在铁芯磁路中产生交变的磁通，该磁通可分为主磁通和漏磁通两种。单相绕组的基波磁势是脉振磁势。交流绕组采用短距与分布后，基波电势与谐波电势都减小（填增大、减小或不变）。一台三相八极感应电动机的电网频率50Hz，空载运行时转速为735转/分，此时转差率为0.02，转子电势的频率为1Hz。一台三相八极感应电动机的电网频率50Hz，当转差率为0.04时，转子的转速为720r/min，转子的电势频率为 2Hz。异步电动机电磁转矩参数表达式M=。答: 12兀f(r+菱)2+(%+x)2」

18.异步电动机最大电磁转矩表达式18.异步电动机最大电磁转矩表达式M答:4“fL〜x'）2]11X1 1 20三相异步电机转速为S定子旋转磁场的转速为n1,当n<n1时为电动机运行状态;当n>%时为工电机运行状态；当n与n1反向时为电磁制动运行状态。异步电动机起动时，转差率s=_X，此时转子电流七的值很小，cos中2 很小 ，主磁通比正常运行时要小一些，因此起动转矩不大。绕线型异步电动机转子串入适当的电阻，会使起动电流直小，起动转矩增大。若异步电动机的漏抗增大，则其起动转矩 减小，其最大转矩减小。鼠笼式异步电动机的起动方法，主要有直接起动和降压起动。增加绕线式异步电动机起动转矩方法有转子串适当的电阻.和转子串频敏变阻器。异步电动机的调谏方法主要有变极调谏、 改变转差率调谏和变频调谏 。异步电动机的制动方法主要有能耗制动、 回馈制动、电源反接制动和正接反转制动。单相异步电动机按磁场获得的方式，可分为分相电动机和罩极电动机。单相异步电动机按交流电流“分相”的方法不同，可分为电容起动电机、电容运转电动机、电容起动运转电动机和电阻分相电动机。二、选择题：（10%，每题2分）联接组号不同的变压器不能并联运行，是因为 。A:电压变化率太大； B:空载环流太大；C:负载时励磁电流太大； D:不同联接组号的变压器变比不同。答：B三相变压器组不宜采用Y,y联接组，主要是为了避免。A：线电势波形发生畸变； B：相电势波形发生畸变；C：损耗增大； D：有效材料的消耗增大。答：B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A：气 B：4气/5C：6气/7 D：5气/6答：DTOC\o"1-5"\h\z三相对称交流绕组的合成基波空间磁势幅值为R，绕组系数为、，3次谐波绕组系数为、，则3次空间磁势波的合成幅值为。 1 " "1 3…B：0；B：—Fk/k； C：Fk/k D：—Fk/k31w3 w1 1w3 w1 21w3 w1答：A绕线式三相感应电动机，转子串电阻起动时起动转矩增大，起动电流增大;起动转矩增大，起动电流减小;起动转矩增大，起动电流增大;起动转矩增大，起动电流减小;起动转矩增大，起动电流不变;起动转矩减小，起动电流增大。起动转矩增大，起动电流不变;起动转矩减小，起动电流增大。6.三相异步电动机等值电路中的附加电阻6.三相异步电动机等值电路中的附加电阻（1-s）' 、^r2上所消耗的电功率应等于.输出功率乌；B输入妍＜；电磁功率输出功率乌；B输入妍＜；电磁功率PemD总机械功率%。国产额定转速为1450国产额定转速为1450r/min的三相感应电动机为极电机。A2；B4；A2；B4；C6；D8。A三相感应电动机电磁转矩的大小和 成正比电磁功率； A三相感应电动机电磁转矩的大小和 成正比电磁功率； B输出功率；输入功率； D全机械功率。A三、简答题：（20%，每题4分）答B国产额定转速为960r/min的感应电动机为电机。A2极；B4极；C6极；D8极。答C三相异步电动机气隙增大，其他条件不变，则空载电虹A增大； B减小；C不变； D不能确定。答10.AC答三相变压器理想并联运行的条件有哪些？答：（1）空载时并联的变压器之间无环流；（2）负载时能按照各台变压器的容量合理地分担负载;（3）负载时各变压器分担的电流应为同相。（1.）并联运行的变压器应满足哪些条件?答：（1）各变压器的额定电压与电压比应相等；（2）各变压器的连接组号应相同；（3）各变压器的短路阻抗的标幺值要相等，阻抗角要相同。 1 一s感应电动机等效电路中的（丁）R2代表什么含义？能否用电抗或电容代替？为什么？答^—sR代表与转子所产生的机械功率相对应的等效电阻，消耗在此电阻中的功初/21—SR2s2 11s2将代表实际电机中所产生的全（总）机械功率；不能；因为电抗、电容消耗无功功率，而电机转子所产生的全（总）机械功率为有功功率。么意（2.）说明三相异步电动机等效电路中，参数r,x,r,x,r,x以及1—Sr'各代表什么意1 1mm2 2 s2义？答定子绕组电阻；定子绕组漏抗，表征定子绕组漏磁效应；励磁电阻，表征铁心损耗；励磁电抗，表征铁心磁化性能；归算到定子侧的转子绕组电阻；归算到定子侧的转子绕组漏抗；代表与转子所产生的机械功率相对应的等效电阻。异步电动机的转子有哪两种类型，各有何特点？答：一种为绕线型转子，转子绕组像定子绕组一样为三相对称绕组，可以联结成星形或三角形。绕组的三根引出线接到装在转子一端轴上的三个集电环上，用一套三相电刷引出来，可以自行短路，也可以接三相电阻。串电阻是为了改善起动特性或为了调节转速.另一种为鼠笼型转于。转子绕组与定子绕组大不相同，在转子铁心上也有槽，各槽里都有一根导条，在铁心两端有两个端环，分别把所有导条伸出槽外的部分都联结起来，形成了短路回路，所以又称短路绕组。(3.)分析转差率s对感应电动机效率的影响。答空载到额定转差时，定子铁耗与机耗很小，可看成不变损耗，而定子、转子铜耗则与定、转子电流的平方成正比，是随负载变化的损耗，因此，电动机的效率也随负载而变化。当负载从零开始增加时，s逐渐增加，总损耗增加缓慢，效率上升很快。由于p^x12，当负载超过一定值，急剧增加，降低，故此时门随匕或s增加而降低。为什么相同容量的异步电机的空载电流比变压器的大很多？答变压器的主磁路全部用导磁性能良好的硅钢片构成，异步电机的主磁路除了用硅钢片构成的定、转子铁心外，还有空气隙。气隙的长度尽管很小，但磁阻很大，使得异步电机主磁路的磁阻比相应的变压器大，异步电机空载电流标么值为0.2〜0.5,变压器空载电流的标么值为0.02〜0.1。(4.)异步电机中，主磁通和漏磁通的性质和作用有什么不同？答主磁通通过气隙沿铁心闭合，与定、转子绕组同时交链，它是实现能量转换的媒介，它占总磁通的绝大部分。主磁通可以由定子电流单独产生。也可以由定、转子电流共同产生。主磁通路径的磁导率随饱和程度而变化，与之对应的励磁电抗不是常数。除主磁通以外的磁通统称为漏磁通，它包括槽漏磁通。端部漏磁通和谐波漏磁通。仅与定子交链的称为定子漏磁通，仅与转子交链的称为转子漏磁通。漏磁通在数量上只占总磁通的很小的一部分，没有传递能量作用。漏磁通路径的磁导率为常数，与之对应的定子漏电抗、转子漏电抗是常数。说明三相异步电动机转子绕组折算和频率折算的意义，折算是在什么条件下进行的？答转子绕组折算就是用新绕组替换原绕组。为了导出等值电路，用一个与定子绕组的相相数、匝数和绕组因数相同的等效绕组替换实际转子绕组，折算前后转子绕组的磁动势和各种功率及损耗不变，因而从定子边看转子，一切未变。频率折算即用静止的转子替换旋转的转子，折算条件也是磁动势和各种功率及损耗不变。为此，只要将转子电阻,2换成r；s。(5.)异步电动机运行时，定子电流的频率是多少？由定子电流产生的旋转磁动势以什么速度切割定子和转子？由转子电流产生的旋转磁动势基波以什么速度切割定子和转子？两个基波磁动势的相对运动速度多大？答定子电流的频率为f，转子电流的频率为f=sf，定子磁动势以n速度切割定子，以(n-n)1 2 1 1 1速度即sn1速度切割转子；转子磁动势也以七速度切割定子，以sn1速度切割转子。定、转子基波磁动势同步旋转，相对静止。四、作图题：(20%,第1、2小题5分，第3小题10分)1.画出异步电动机T形等值电路。

2.根据时钟表示法，判断下图的连接组别。连接组别：Y，dl2.根据时钟表示法，判断下图的连接组别。连接组别：Y，dl3.一台双层叠绕组相数m=3，极数2p=4，槽数2=24,每相支路数2a=1的电机，节矩y「5T/6。试画出A相绕组展开图。解:24g=— ■..24g=— ■..2Pm2x2x3（电角度）!0212223241011151617五、计算题：（20%，每题10分）1.一台三相变压器，S=5600KVA

N楷=省印,…连接,变压器空载基短路实验数据如下:实验名称线电压（伏）线电流（安）三相功率!0212223241011151617五、计算题：（20%，每题10分）1.一台三相变压器，S=5600KVA

N楷=省印,…连接,变压器空载基短路实验数据如下:实验名称线电压（伏）线电流（安）三相功率（W）电源加在空载63007.46800低压边短路55032418000高压边2N求：计算变压器参数的实际值和标么值。解:I_S_5600_\N=«r =323.32A1NSI=二n=5600=513.2A2N \.：3U 「3X6.3所以P0=旦二…6800…=1.2143x10-3SN5600X1000I•=I•=0I513.22N〃U6300[U*=rr^= =10U630018000 =3.2143X10-3SN5600X1000

324 =1.002323.321NU550于】k= =0.055100001N则:一*—rm=K则:一*—rm=K10U*气-技143x10-3=5.840.014422一1一=69.340.01442j*2】j*2】kU*k*k0.055=0.054891.002X*k=\：'Z*2—r*2=0.0548*2-r*2=69.10Pk-3.2143x103=0.0032011.0022U因所以=17.857因所以Z=ZZ=Z*xZ=69.34x17.857=1238.2Qm 1Nr=r*xZ.=5.84x17.857=104.3。X=X*xZ=69.1x17.857=1233.9。mm 1NZ=Z*XZ.=0.05489x17.857=0.98。r=r*xZ.=0.003201x17.857=0.0572。X=X*xZ.=0.0548x17.857=0.979。(1.)设有一台125MVA,50Hz,110/10KV,Y0/A-11的三相变压器，空载电流I*=0.02，空载损耗P0=133kw，短路电压（阻抗电压气=10。5%）,短路损耗PkN=600kw。=1.064x10—=1.064x10—3解：

所以Z*mPk=所以Z*mPk=4.8X10-3一*-rm=7*2/0—=500.020P0 1.064X10-3一 =2.660.0004X*=；Z*2-r*2=49.93Z*=U=0.105r*=P*=0.0048kk2.一台三相感应电动机，Pn=7.5Wr*=P*=0.0048kk2.一台三相感应电动机，Pn=7.5W，额定电压Un=380V，定子△接法，频率为50Hz。额定负载运行时，定子铜耗为474W，铁耗为231W，机械损耗45W，附加损耗37.5W，已知n=960r/min，c网疽爵24，试计算转子电流频率、转子铜耗、定子电流和电机效率。解转差率s=J=1000—960=0.04n1000转子电流频率f2=sf\=0.04X50Hz=2Hz总机械功率 P=P2+(%+pa)=7500+(45+37.5)W=7583W电磁功率P=-^=7583W=7898Wm1-s1-0.04转子铜耗pc2=sPM=0.04x7898W=316W定子输入功率P=Pm+pc]+Pf=(7898+474+231)W=8603W定子线电流电动机效率,P 8603.4I= __1 = A=15.86A1 t3Ucos中 <3x38