电机学5组.doc

电机学
要求：
一、 独立完成，下面已将五组题目列出，请按照学院平台指定得做题组数作答，
每人只答一组题目，多答无效，满分100分；
平台查瞧做题组数操作：学生登录学院平台→系统登录→学生登录→课程考试→离线考核→离线考核课程查瞧→做题组数，显示得数字为此次离线考核所应做哪一组题得标识；
例如：“做题组数”标为1，代表学生应作答“第一组”试题；
二、答题步骤：
1. 使用A4纸打印学院指定答题纸（答题纸请详见附件）；
2. 在答题纸上使用黑色水笔按题目要求手写作答；答题纸上全部信息要求手写，包括学号、姓名等基本信息与答题内容，请写明题号；
三、提交方式：请将作答完成后得整页答题纸以图片形式依次粘贴在一个Word
文档中上传（只粘贴部分内容得图片不给分），图片请保持正向、清晰；
1. 上传文件命名为“中心-学号-姓名-科目、doc”
2. 文件容量大小：不得超过20MB。
提示：未按要求作答题目得作业及雷同作业，成绩以0分记！
题目如下：
第一组：
1、 定子绕组磁场得转速与电流频率与极对数有什么关系？一台50Hz得三相电机，通入60Hz得三相对称电流，如电流得有效值不变，相序不变，试问三相合成磁动势基波得幅值、转速与转向就是否会改变？

2、直流电机得感应电动势与哪些因素有关？若一台直流发电机在额定转速下得空载电动势为230V（等于额定电压），试问在下列情况下电动势变为多少？
（1）磁通减少10% ；
（2）励磁电流减少10%（考虑磁路饱与）；
（3）转速增加20%；
（4）磁通减少10%，转速增加10%。
答 ：感应电动势，在其它条件不变得情况下，感应电动势E与磁通Φ与转速n成正比。
（1）Φ减少10% ，E亦减少10% ，为20V。
（2）励磁电流减少10% ，由于磁路饱与，Φ减少不到10% ，E亦减少不到10% ，因此207V<E<230V。
（3）n增加20% ，E亦增加20% ，为276V。
（4）Φ减少10% ，n上升10% ，。
3、 试从物理意义上分析，若减少变压器一次侧线圈匝数（二次线圈匝数不变）二次线圈得电压将如何变化？
答：由、可知，所以变压器原、副两边每匝感应电动势相等。又U1» E1, U2≈E2，因此，当U1 不变时，若N1减少, 则每匝电压增大，所以将增大。或者根据，若 N1减小，则增大，又，故U2增大。
4、设有一台10kV、2200/220V、单相变压器，其参数如下：r1=3、6Ω、r2=0、036Ω、xk=x1+x2’=26Ω，在额定电压下得铁芯损耗pFe=70W，空载电流I0为额定电流得5%。假定一、二次侧绕组得漏抗如归算到同一方面时可作为相等，试求各参数得标么值，并绘出该变压器得T形等效电路与近似等效电路。
解：在一次侧计算有：

I0=5%I1N=0、05×4、55=0、228(A)

∴

∴

T型等效电路 近似等效电路
5、 一台三相四极交流电机，定子三相对称绕组A、B、C分别通以三相对称电流iA=10sinωtA、iB=10sin(ωt-120)A、iC=10sin(ωt-240)A，求：
（1）当iA=10A时，写出各相基波磁动势得表达式以及三相合成磁动势基波得表达式，用磁动势矢量表示出基波合成磁动势得空间位置；
（2）当iA由10A降至5A时，基波合成磁动势矢量在空间上转过了多少个圆周？

第二组：
1. 试述同步发电机作为发电机与电动机运行时，、与角得变化范围。

2、 有一三相电机，Z=36、2P=6，a=1，采用单层链式绕组，试求：
（1）绕组因数KN1、KN5、KN7；
（2）画出槽导体电动势星形图；
（3）画出三相绕组展开图（只画A相）；

3、 设有一额定容量为5、5kW，50Hz得三相四极异步电动机，在某一运行情况下，达到输入得功率为6、32kW，定子铜耗为341W，转子铜耗为237、5W，铁芯损耗为167、5W，机械损耗为45W，杂散损耗为29W，试绘出该电机得功率流程图，并计算这一运行情况下：
（1）电磁功率、内功率与输出机械功率，以及电机效率；
（2）转差率、转速
（3）电磁转矩与机械转矩各为多少？

4、 有一台三相异步电动机，UN=380V，三角形连接，起动电流倍数为6、5，起动转矩倍数为2，试求：
（1）应用星形-三角形起动，起动电流与起动转矩各为多少？
（2）应用自耦变压器起动，使起动转矩大于额定转矩得0、6倍，起动电流小于额定电流得3倍，此自耦变压器得低压抽头有80%、60%与40%三组，应该选哪一组抽头？

第三组：
1、 如何判别直流电机就是运行于发电机状态还就是运行于电动机状态？它们得、、、、得方向有何不同？能量转换关系如何？
答：

2、试比较单层绕组与双层绕组得优缺点及它们得应用范围？)
答：
单层绕组：简单，下线方便，同心式端部交叉少，但不能做成短匝，串联匝数N小（同样槽数），适用于异步机。
双层绕组：可以通过短距节省端部用铜（叠绕组）或减少线圈但之间得连线（波绕），更重要得就是可同时采用分布与短距来改善电动势与磁动势得波形，因此现代交流电机大多采用双层绕组。
3、变压器连接组
1） 根据变压器接线图，画出高、低压侧电动势相量图，并判断其连接组；

答：

2） 根据变压器连接组，画出接线图与高、低压侧电动势相量图。
Dy5
答：

4、 一台并励发电机，PN＝6kW，UN＝230V，n＝1450r/m，电枢回路电阻，励磁回路电阻，额定负载时得附加损耗W，铁耗W，机械损耗W，求额定负载下得输入功率、电磁功率、电磁转矩及效率。
答：

5、 某工厂电力设备得总功率为4500kW，（滞后）。由于生产发展，欲新添一台1000kW得同步电动机，并使工厂得总功率因数提高到0、8（滞后），问此电动机得容量与功率因数应为多少？

第四组：
1、 试证明转子磁动势相对于定子得转速为同步速度。
答：

2、 某绕线转子异步电动机，如果（1）转子电阻增加一倍；（2）转子漏电抗增加一倍；（3）定子电压得大小不变，而频率由50Hz变为60Hz，各对最大转矩与起动转矩有何影响？
答：
（1）增加一倍，增加，不变
（2）增加一倍，减小，减小
（3）由50Hz变为60Hz，相当于增加，且分母增大了∴，减小
3、 设有一三相电机，6极，双层绕组，星形接法，Z=54，y=7，Nc=10，a=1，绕组中电流f=50Hz，流入电流有效值I=16A，试求：旋转磁动势得基波、5次与7次谐波分量得振幅及转速、转向？
解：由已知可得
2p=6、m=3、Z=54、y=7、Nc=10，a=1，f=50Hz

∴

转向：与基波相反

向：与基波相同
4、 设有一台50kVA，50 Hz，6300/400V，Yy连接得三相铁芯式变压器，空载电流I0=0、075IN，空载损耗p0＝350W，短路电压uk*＝0、055，短路损耗pkN＝1300W。
（1）试求该变压器在空载时得参数r0及x0，以及短路参数rk、xk，所有参
数均归算到高压侧，作出该变压器得近似等效电路。
（2）试求该变压器供给额定电流且cosθ2=0、8滞后时得电压变化率及效率。
解：（1）在高压侧计算有

I0=0、075I1N=0、075×4、58=0、344 (A)

∵

∴ 近似等效电路

（2）由题目知：β=1、cosθ2=0、8，则有：

第五组：
1. 试说明转子绕组折算与频率折算得意义，折算就是在什么条件下进行得？

2、 忽略定子电阻，试分析在下列情况下电枢反应得性质。
（1）三相对称电阻负载；
（2）纯电容性负载，发电机同步电抗；
（3）纯电感性负载；
（4）纯电容性负载，同步电抗。

3、一台三相变压器，高低压绕组同名端与高压绕组得首末端标记如图所示，试将改变压器联接成Yd7。

4、 一台串励直流电动机，PN=4、1kW，UN=110V，IN=50A，电枢回路各绕组电阻Ra=0、4Ω(包括电刷接触电阻)，nN=1000r/min。不考虑磁路饱与得影响，试求：
1） 电动机得额定输出转矩；
2） 额定电流时得电磁转矩；
3） 当电机电流减小为20A时，电机得转速就是多少？

5、一台四极、380V、定子三角形连接得异步电动机，其参数为R1==4、47Ω，
=3、18Ω，=6、7Ω，=9、85Ω，Xｍ=188Ω，Rm忽略不计。试求：
1） 最大转矩及临界转差率；
2） 直接起动时起动电流与起动转矩；
3） 若该电机为绕线式异步电机，欲在起动瞬间电机具有最大转矩，则转子回路中应串入电阻值Rp为多少？