电机计算模拟试题和答案分享

电机计算模拟试题和答案分享考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、一台他励直流发电机，额定电压为220V，额定电流为10A，额定转速为1500r/min，电枢总电阻（包括电刷接触电阻）为1Ω。若在额定转速下运行时，电枢反电动势为210V，求该发电机的额定输入功率和额定效率。二、一台三相异步电动机，额定功率为7.5kW，额定电压为380V，额定频率为50Hz，三角形连接，额定转速为1440r/min。已知额定负载时，定子铜耗为400W，铁耗为300W，机械损耗为80W，杂散损耗为50W。求该电动机在额定负载运行时的额定转矩、额定输入功率和额定效率。三、一台三相变压器，额定电压为6000/230V，额定频率为50Hz，连接组别为Y/y0。空载试验在高压侧进行，测得数据为：电压6000V，电流9A，功率600W。求该变压器的空载损耗、空载电流百分值、短路电压百分值（假设短路阻抗角接近90度）。四、一台绕线式三相异步电动机，额定功率为100kW，额定电压为6000V，额定转速为1500r/min。定子绕组为星形连接，转子绕组为三角形连接。已知额定负载时，定子电流为15A，转子电流为150A，转子每相电阻为0.02Ω。求该电动机在额定负载时的电磁转矩（假设转差率s=0.02）。五、有一台他励直流电动机，额定电压为220V，额定电流为100A，额定转速为1500r/min，电枢总电阻为0.1Ω。若将该电机用作发电机运行，在额定转速下，接上220V的电源，流出的电流为50A。求此时发电机的电动势和输出功率。六、一台星形连接的三相异步电动机，额定电压为380V，额定功率为28kW，额定转速为1500r/min。起动时采用Y-Δ自动切换起动器。已知额定负载时功率因数为0.88，效率为90%。求：(1)额定负载时的定子电流；(2)直接起动时的起动电流（假设起动转矩倍数和额定转矩倍数相等）；(3)Y-Δ起动时的起动电流。七、一台三相同步发电机，额定功率为1000kW，额定电压为6.3kV，额定功率因数为0.8（滞后），额定转速为3000r/min。求该发电机的额定电流和额定电磁转矩（不计空载损耗）。若将功率因数提高到0.9（滞后），此时发电机的电磁转矩是额定转矩的多少倍？八、一台额定功率为2.2kW，额定电压为380V，额定转速为1430r/min的三相笼型异步电动机，其技术数据中给出：Y连接，额定电流4.75A，起动电流7.6A，起动转矩为额定转矩的1.4倍，最大转矩为额定转矩的2.2倍。求：(1)额定转矩；(2)直接起动时的起动电流；(3)如果要求起动转矩不小于额定转矩的1.1倍，可以采用哪种降压起动方法？计算相应的起动电流和转矩（设线路电压损失为10%）。试卷答案一、额定输入功率=额定电压*额定电流=220V*10A=2200W额定输出功率=额定电压*额定电流=220V*10A=2200W(忽略损耗)额定输入功率≈额定输出功率+铜耗铜耗=Ia^2*Ra=10^2*1Ω=100W额定输入功率≈2200W+100W=2300W额定效率=额定输出功率/额定输入功率=2200W/2300W≈0.9565或95.65%二、额定转矩Tn=9550*Pn/nN=9550*7.5kW/1440r/min=49.69Nm额定输入功率Pin=Pn+Pcu+Pfe+Pmech+PstrayPin=7500W+400W+300W+80W+50W=8230W额定效率ηn=Pn/Pin=7500W/8230W≈0.9149或91.49%三、空载损耗P0=空载试验功率=600W空载电流Io=空载试验电流=9A空载电流百分值I0%=(Io/Sn)*100%=(9A/(6000V/√3*A))*100%=(9A/(3464.1A))*100%≈0.26%短路电压Uk%=(空载损耗P0/(额定电压Sn/√3*In))*100%≈(600W/(6000V/√3*9A))*100%≈(600W/3464.1W)*100%≈17.32%四、转子电动势Er=Ebs=(s*Ns*ωs*Φ)/p=s*(2π*Nn/60)*ΦEb/Er=Nn/Ns=1500/(1500/s)=sEb=s*ErI2'=I2/s=150A/0.02=7500A(折算到定子侧)电磁转矩Te=9550*Pem/Nn=9550*(Pn/ηn)/Nn(假设ηn接近1)Te≈9550*Pn/Nn=9550*100kW/1500r/min=6366.67NmTe=(1.5*SB*pf*U^2*R2'/sx^2)=(1.5*1*1*6000^2*0.02)/(0.02^2)=216000000/0.0004=540000000Nm(此计算基于简化公式，实际电磁转矩应为Te=9550*100kW/1500r/min=6366.67Nm)五、发电机运行时，电枢电动势E=U+Ia*Ra=220V+50A*0.1Ω=220V+5V=225V输出功率Pout=U*Ia=220V*50A=11000W六、(1)额定转矩Tn=9550*Pn/nN=9550*28kW/1500r/min=176.24Nm额定电流In=Pn/(√3*Un*ηn*cosφn)=28000W/(1.732*380V*0.9*0.9)=44.83A(2)直接起动电流Ist=In*(√3*(380V/220V))^2=44.83A*(1.732*1.714)^2≈44.83A*9.945≈444.5A(3)Y-Δ起动电流Ist_Y=Ist/(√3*3)=444.5A/5.196≈85.4AY-Δ起动转矩Tst_Y=Tst/3=(1.4*Tn)/3=(1.4*176.24Nm)/3≈82.0Nm七、额定电流In=Pn/(√3*Un*cosφn)=1000000W/(1.732*6300V*0.8)=114.35A额定电磁转矩Tn=9550*Pn/nN=9550*1000kW/3000r/min=3183.33Nm功率因数φ1=cosφ1=0.8(滞后)=>sinφ1=√(1-cos^2φ1)=√(1-0.64)=0.6功率因数φ2=cosφ2=0.9(滞后)=>sinφ2=√(1-cos^2φ2)=√(1-0.81)=0.436电磁转矩与sinφ成正比T2/Tn=sinφ2/sinφ1=0.436/0.6≈0.7267T2≈0.7267*Tn=0.7267*3183.33Nm≈2307.0Nm八、(1)额定转矩Tn=9550*Pn/nN=9550*2.2kW/1430r/min=14.97Nm(2)直接起动电流Ist=In*(√3*(380V/220V))^2=4.75A*(1.732*1.714)^2≈4.75A*9.945≈47.3A(3)要求Tst_Δ≥1.1*Tn=1.1*14.97Nm=16.47NmTst_Y/Tst_Δ=(1.4*Tn)/(1.7*Tn)=1.4/1.7≈0.8235Tst_Y=0.8235*Tst_Δ0.8235*Tst_Δ≥16.47NmTst_Δ≥16.47Nm/0.8235≈19.96NmΔ起动转矩要求≥19.96Nm选用Y-Δ起动，起动电流Ist_Y=Ist/3=47.3A/3≈15.8A线路电压损失后电压U'=380V*(1-10%)=342V折算到定子侧的转子电阻R2'=R2/s(起动时s≈1)起动转矩Tst_Y'=(U'/U)^2*Tst_Y=(342V/380V)^2*19.96Nm≈(0.8997)^2*19.96Nm≈0.8095*19.96Nm≈16.16Nm校验：16.16Nm<19.96Nm，不满足要求。改用自耦变压器起动，设自耦变压器变比为K，起动转矩与K^2成正比。Tst_Y'=