合肥工业大学2013-2014学年电机学2试题A(含答案).doc

一、 填空（每空1.5分，共39分）
1．三相变压器理想并联运行的条件是（1） ，（2） ，（3） 。
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。

2．深槽和双笼型感应电动机是利用 原理来改善电动机的起动性能的，但其正常运行时 较差。
答：集肤效应， 功率因数

3. 可以从三个方面来调节感应电动机的转速: （1） ；（2） ；（3） 。
答：改变定子和转子绕组的极对数p ，改变电源频率f1，改变转差率s .

4. 从磁势的观点来看，可以把单相绕组等效地看成由两套匝数相同，并且流过同一电流，但相序不同的 所串联组成。
答：三相绕组

5．凸极同步电机转子励磁匝数增加使和将 （减少，不变，增大）。
答：不变

6．一台同步电机与大电网并联运行发电，适当增大电机输入的机械功率，则电机的功率角将______（减少，不变，增大）；增大电机的励磁电流 （输入功率保持不变），则电机的功率角将______（减少，不变，增大）。
答案：增大；减少

7．同步发电机并网的条件是：（1） ；（2） ；（3） 。
答：发电机相序和电网相序要一致，发电机频率和电网频率要相同，发电机电压和电网电压大小要相等、相位要一致

8. 一台同步发电机并联在大电网上运行。过励时电机输出______无功功率；欠励时电机输出______无功功率；正常励磁时电机输出______无功功率。
（答案：感性；容性；零）

9．同步发电机与电网并联，如将发电机励磁电流减为零，此时发电机电磁转矩为 。
答：

10．同步电机的功角δ有双重含义，一是 和 之间的夹角；二是 和 空间夹角。
答： 励磁电动势，电压；主极轴线，气隙合成磁场轴线

11. 同步发电机实用的并网方法有两种，分别是________和________。
答：准确整步法 自整步法

12. 在同步电机中，只有存在________ 电枢反应才能实现机电能量转换。
答：交轴

二、 选择题（每题2分，共20分）

1. 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:负载时激磁电流太大； D:不同联接组号的变压器变比不同。
答：B

2. 一台Y/-12和一台Y/-8的三相变压器，变比相等，能否经过改接后作并联运行 。
A．能 B．不能 C．不一定 D．不改接也能
答：A

3. 鼠笼式感应电动机采用星-三角起动法，起动过程中起动电压与额定电压、起动电流与额定电压起动时的电流、起动转矩与额定电压起动时的起动转矩之比分别为：
A: ； B: ；
C: ； D: 。
答：B

4. 当采用短距绕组希望同时削弱定子绕组中的五次和七次谐波电势，线圈节距应为_____。
A: （4/5）τ； B: （6/7）τ；
C: （5/6）τ； D: τ。
答：C

5. 三相绕线式感应电动机拖动恒转矩负载运行时，采用转子回路串入电阻调速，运行时在不同转速上时，其转子回路电流的大小（ ）。
A 与转差率反比 ； B 与转差率无关；
C 与转差率正比 ； D 与转差率成某种函数关系。
答A

6. 同步发电机的额定功率指（ ）。
A：转轴上输入的机械功率； B 转轴上输出的机械功率；
C 电枢端口输入的电功率； D 电枢端口输出的电功率。
答 D
7. 某台隐极转子同步发电机，其同步电抗每相值，如果接每相阻抗为的三相对称负载，则电枢反应的性质为（   ）。
A：直轴去磁兼交磁；    B：纯增磁；
C：纯去磁；            D： 直轴增磁兼交磁。
答 D

8. 同步发电机稳定短路电流不很大的原因是（ ）。
A 漏阻抗较大； B 短路电流产生去磁作用较强；
C 电枢反应产生增磁作用； D 同步电抗较大。
答 B
9. 对称负载运行时，凸极同步发电机阻抗大小顺序排列为（ ）。
A ； B ；
C ； D 。
答 D
10. 同步补偿机的作用是（ ）。
A 补偿电网电力不足； B 改善电网功率因数；
C 作为用户的备用电源； D 作为同步发电机的励磁电源。
答 B

三、 简答（第1题5分，第2每题6分，共11分）
1. 变压器稳态时空载电流很小,但变压器空载投入电网有时出现跳闸现象.这是为什么？什么情况下的合闸电流最大？
答： 设变压器铁心中无剩磁,先考虑两种极端情况.
(1)电源电压过最大值时空载合闸
根据E=U,此时感应电动势必然也过最大值,再根据电磁感应定律: ，可知此时铁心中的交变磁通必然过零点,电路立刻进入稳态,没有冲击电流。(2’)
(2)电源电压过零时空载合闸根据E=U,此时感应电动势必然也过零点,再根据电磁感应定律,铁心中的交变磁通必然过最大值,由于铁心中的磁通不能突变，则变压器一次绕组中会出现一个非周期磁通，这个非周期磁通与周期磁通合成后使得t=0时铁心中的磁通仍然保持为零,但半个周期后,铁心中的总磁通的绝对值达到最大值,接近周期磁通幅值的两倍.这将使铁心高度饱和,此时励磁电流的幅值远不止稳态时的两倍,大约为80倍左右,也就是额定电流的4倍左右. (2’)
(3)对于三相变压器,空载合闸时总有一相电压接近过零点,因此该相绕组常常出现冲击电流,使得保护装置误动作.即变压器空载投入电网有时出现跳闸现象. (1’)

2.同步发电机电枢反应性质由什么决定?
答 电枢磁动势的基波与励磁磁动势同转速、同转向，在空间上始终保持相对静止的关系，(2’)但电枢反应的性质取决于这两个磁动势幅值的相对位置，而这一位置与励磁电动势和电枢电流之间的相位差，即角度有关，角由决定于负载的性质。当与同相时，，电枢反应为交轴电枢反应，交轴电枢反应使气隙合成磁场幅值增加，而其轴线从主极轴线逆转子转向后移一个锐角。(2’)当滞后时，电枢反应为直轴电枢反应，其性质完全是去磁的。当超前时，也为直轴电枢反应，其性质完全是助磁的。一般情况下，，此时的电枢反应兼有直轴去磁作用和交磁作用。(2’)

四、 计算题（每题10分，共30分）
1．某变电所有2台组号为Yy0的三相变压器并联运行，其数据如下：
变压器1：180kVA，6.3 kV /0.4kV，；
变压器2： 320kVA，6.3 kV /0.4kV，。
（1）试计算总负载为400kVA时，各变压器所分担的负载；
（2）在不使任一台过载的情况下，2台变压器所能供给的最大负载和变压器组的利用系数？
解：已知,，,。
(2’)
（1）忽略各变压器短路阻抗角的差别，总负载容量时，各变压器分担的负载容量的标幺值分别为

(2’)
由此得各变压器供给的负载分别为

(2’)
（2）因为短路阻抗标幺值小的变压器先达到满载，为不使任何一台变压器过载而有最大输出，应使 。(2’)由

得此时

2台变压器供给的最大负载

故变压器组的利用系数为: (2’)

2．有一台三相72500kW水轮发电机，额定电压是=10500V，Y接法，额定功率因数（滞后），已知额定运行时的参数：，，电枢电阻可略去不计。试计算发电机在额定运行时的励磁电势以及与之间的夹角。
解： 根据题意有 ，则 (3’)

故(2’)
于是有
令，
则(2’)
又
则 (2’)

故 (2’)
(2’)

3．一台汽轮发电机与大电网并联运行，忽略定子电阻，同步电抗， 额定功率因数为0.8（滞后）。如果励磁不变，输出有功功率减半，试求电枢电流及功率因数。
解：设，则有，，(2’)
依据隐极同步发电机相量图，有
(2’)
励磁不变、有功功率输出减半时，，则

即功率角(2’)

即：定子电枢电流(2’)
又由于
所以 (2’)

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