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1、华南理工大学试卷 电机学试题(电气工程及其自动化01 级 ) 班级：学号姓名 分数考试时间：命题教师：说明：本试卷满分为90 分 ,另外 10 分由实验老师评分。一、判断题（正确的，请在后面括号里写“ 是 ” ，错误的，请在后面括号里写“ 否 ” 。本题共15 分，每题1 分） 1. 变压器一次侧接额定电压，二次侧从空载到负载时，负载时主磁通比空载时主磁通大。 （F ）2如果变压器二次侧绕组与一次侧绕组的匝数比为k=N1/N2，二次绕组归算到一次侧时，电动势和电压要乘以k 倍，电流乘以1/k 倍，阻抗乘以k2倍。（ F ）3考虑磁路的饱和时，如果变压器主磁通为正弦波，则产生主磁通激磁电流也是正
2、弦波。 （F ）4三相变压器高压绕组和低压绕组的连接为Y/d 时，总共可得到1、3、5、7、9、11 六个 奇数组号。（ T ）5三相单层绕组中，为了使绕组端部尽可能短，每极每相槽数q=2 时，采用链式绕组；q=3 时，采用交叉式绕组；q=4 时，采用同心式绕组。（ T ）6对称三相绕组通入对称三相电流时，除产生基波旋转磁动势外，还会产生3 次、 5 次、 7 次、 9 次 等一序列的奇数次高次谐波旋转磁动势。（ F ）7对称三相绕组通入对称三相电流，当某相电流达到交流的最大值时，基波合成旋转磁动 势波的幅值就将与该相绕组的轴线重合。（ T ）8只要电源电压不变，感应电动机的铁耗基本不变。（
3、F ）9当感应电机定子接电源而转子短路堵住不转时，电机的电磁功率、输出功率和电磁转矩 均为零。（ F ）10绕线型感应电动机转子绕组串电阻可以增大起动转矩，笼型感应电动机定子绕组串电阻 也可以增大起动转矩。（ F ）11感应电动机恒转矩变频调速时基本上要求电源电压随频率正比变化。（ F ） 12若同步电机定子合成磁场超前于转子主磁场，此时转子输入机械功率，定子绕组向电网 或负载输出电功率，电机作发电机运行。（ F ）13隐极同步发电机的同步电抗是表征对称稳态运行时电枢反应效应的参数。（ F ） 14凸极同步电机直轴同步电抗的饱和值等于短路比的倒数，即Xd(饱和)=1/kc。（F）15通常同步电
4、动机在过励状态下运行，以便从电网吸收超前电流，改善电网的功率因数。 （T）二、填空题（本题共10 分，每题1 分）1变压器空载运行时，空载电流就是激磁电流。 2变压器绕组的归算，实质是在保持功率和磁动势为不变的条件下，对绕组的电压、电 流所进行的一种线性变换。3当不变损耗等于可变损耗（或铁耗等于铜耗也算对时，变压器的效率达到最 大值。4一台单相变压器，SN=20000kVA,U1N/U2N=127kV/11kV, 一次和二次绕组的额定电流分别 为 157.48a 、 1818.18 。5如果采用短距绕组消除 次高次谐波，则绕组的节距y1应该为 y= t-t/v 。 6感应电动机的三种调速方法分
5、别为变极调速、变频调速和变转差率调速 。 7同步发电机的零功率因数负载特性和空载特性之间相差一个由电枢漏抗压降和电枢 等效磁动势组成的直角三角形，此三角形称为特性三角形。8同步发电机与无穷大电网并联运行时，调节原动机的输入功率可以调节发电 机发出的有功功率。9同步发电机短路时，电枢反应的性质为去磁直轴磁动势。 10同步电动机在异步起动过程中包括异步起动和牵入同步两个阶段。三、选择题（请将正确答案的标号填入后面的括号里。本题共20 分，每题2 分）1变压器在负载运行时，作用在铁心上用以建立主磁通的激磁磁动势是。 （ C ）A 一次绕组产生的磁动势B 二次绕组产生的磁动势 C 一次和二次绕组产生的
6、合成磁动势D 以上都不对 2一台三相电力变压器，二次侧带对称负载运行时的端电压恰好等于变压器二次侧的空载 电压，则该负载一定是。（ C ）A 纯电阻负载B 电感性负载C 电容性负载D 无法判断 3两台容量不同、变比和连接组别相同的三相电力变压器并联运行，则。 （ D ） A 变压器所分担的容量与其额定容量之比与其短路阻抗成正比 B 变压器所分担的容量与其额定容量之比与其短路阻抗成反比 C 变压器所分担的容量与其额定容量之比与其短路阻抗标幺值成正比 D 变压器所分担的容量与其额定容量之比与其短路阻抗标幺值成反比4由定子对称三相绕组产生的次空间谐波磁动势，旋转速度。（ D ） A 等于零B 是基波
7、磁场转速的 倍C 等于基波磁场转速D 是基波磁场转速的1/ 倍 5要消除三相绕组中的齿谐波磁动势，一般可以采用。（ C ）A 短距绕组B 分布绕组C 斜槽D 无法消除 6笼型感应电动机降压起动与直接起动时相比，。（ A ） A 起动电流和起动转矩均减小了B 起动电流减小了，起动转矩增加了 C 起动电流和起动转矩均增加了D 起动电流增加了，起动转矩减小了 7感应电动机运行时，在空间上定子绕组产生的旋转磁场转速 C 转子绕组产生的旋转磁 场的转速。A 大于B 小于C 等于D 可能大于也可能小于8同步电机中， A 与电磁转矩的产生及能量的转换直接相关。 A 定子交轴电枢磁动势B 定子直轴电枢磁动势
8、C 定子绕组产生磁动势幅值D 定子绕组产生的漏磁通 9同步电机与无穷大电网并联运行，有功功率一定，调节励磁时，在情况下同步电机的 电枢电流最小。（ B ）A 过励B 正常励磁C 欠励D 励磁电流最小 10凸极同步电机负载运行时，电枢绕组产生的气隙电动势是由产生的。（ D ）A 转子主极磁动势和直轴电枢磁动势共同 B 转子主极磁动势和交轴电枢磁动势共同 C 交轴电枢磁动势和直轴电枢磁动势共同D 转子主极磁动势、交轴电枢磁动势和直轴电枢磁动势共同 四、问答题(共 30 分) 1试画出变压器感性负载运行时的相量图，列出折算后的基本方程式(电阻和电抗分开 写)，试述变压器有那些运行特性和主要性能指标。
9、(6 分) 2感应电动机频率归算的物理含义是什么？代表什么意义？能否用电感或电容代替？ (4 分) 3什么叫电枢反应？电枢反应的性质是由什么决定的？有哪几种性质的电枢反应？一般 情况下的电枢反应是什么性质的？(5 分 ) 4单相绕组通以正弦电流与三相绕组通以对称三相正弦电流所产生的磁动势有什么区 别？试列出它们的磁动势表达式，对三相绕组只列基波的。(5 分) 5试写出凸极同步发电机的功角特性表达式并画出曲线图。怎样判断静态稳定性？试指 出静态稳定区的范围。凸极同步发电机的转子无励磁绕组时能否产生电磁转矩？为什 么？(6 分) 6为什么说感应电机的工作原理与变压器的工作原理类似？试分析二者的异同
10、？(4 分) 五、计算题（保留5 位有效数字，共15 分）1一台三相笼型感应电动机，额定功率3 kw，额定电压380 v，额定转速为957 转/分， 定子绕组为Y 型，参数为： R1=2 ，R2 =1.5 ， Rm=4 ，x1=3 ，x2 =4.25 ，xm=60 。 试用 T 型等效电路求在额定转速时的定子电流、转子电流、 功率因数和输入功率。(7 分) 2一台三相六极同步电动机，定子槽数Q=36，支路数 a=3，试排出双层叠式短距绕组展 开图（只排一相即可）。当绕组接成D 接，每个线圈绕15 匝，外加电压为380V，频率为50Hz 时，气隙每极的磁通有多大？（感应电动势与外加电压比值为0.
11、9。） (8 分) 注意：考题与答卷一并交上，否则无分。电机学（ I） 试题参考答案 一、判断题1 否， 2 否，3 否，4 是，5 是，6 否，7 是，8 是，9 否， 10 否，11 否，12 否，13 否， 14 否， 15 是 二、填空题1激磁 2功率和磁动势3不变损耗等于可变损耗（或铁耗等于铜耗也算对） 4157.48 A、1818.18 A 5 6 变极调速、变频调速和变转差率调速7 电枢漏抗压降和电枢等效磁动势 8 原动机的输入功率 9 去磁直轴磁动势 10异步起动和牵入同步 三、选择题1 C， 2 C， 3 D， 4 D，5 C， 6 A， 7 C， 8 A， 9 B， 10
12、D 四、问答题1相量图见书33 页图 2-16（2 分） ；基本方程式为（2 分） ： 运行特性有外特性和效率特性，主要性能指标有电压调整率和额定效率。（ 2分）2感应电动机频率归算的物理含义用一个静止的电阻为的等效转子去代替电阻为的实际旋转的转子，等效转子将与实际转子具有同样的转子磁动势(同空间转速、同幅值、同空间 相位 ) （2 分） 。 代表与转子所产生的机械功率项对应的等效电阻，消耗在此电阻中的功率就代表实际电机中所产生的总机械功率（1 分） 。因此不能用电感或电容代替（1 分） 。 3对称负载时电枢磁动势基波对主极磁场基波的影响称为电枢反应（1 分） ，其性质与负载 的性质和大小有关
13、（1 分） ，主要决定于电枢磁动势与主极磁动势的空间相对位置（1 分） 。 有交磁、去磁和助磁三种典型电枢反应性质（1 分） 。一般情况下是交磁和去磁共存（ 1分） 。4单相绕组通以正弦电流产生脉振磁动势，三相绕组通以对称三相正弦电流产生旋转磁动 势（ 2 分） 。单相绕组的磁动势表达式为（2 分）三相绕组的磁动势表达式为（1 分）5 凸极同步发电机的功角特性表达式为 （2 分） 曲线见书p209 图 6-45（1 分） 。静态稳定性的判断用整步功率系数（1 分） 当 Psyn0 时稳定，区域为0 90o ；当 Psyn=0 时为稳 定极限， 此时 =90o （1 分） 。转子无励磁绕组时能够
14、产生电磁转矩，因为凸极电机的Xd Xq，附加电磁功率不为零。 （1 分）6都是利用电磁感应作用传递能量（2 分） ，变压器是从原边传到副边，输出电功率，是静 止的，磁场为脉振磁场（1 分） ；感应电机是从定子传到转子，输出机械功率，是旋转的， 磁场为旋转磁场（1分） 。五、计算题1额定转差率（1 分） 定子电流（ 2 分）转子电流（ 2 分） 功率因数cos1=cos36.284o =0.806095（ 1 分）输入功率P1=mU1I1cos1=3 220 6.98442 0.806095=3715.87 （1 分） 2每极每相槽数为（1 分） 距为 节距为绕组排列图为（4 分）感应电动势为（
15、1 分） 每相串联匝数为每槽占电角度为 分布因数为（1 分）短距因数为绕组因数为气隙每极的磁通为（1 分）华南理工大学试卷电机学试题(电气工程及其自动化01 级) 班级：电气工程01（）班顺序号姓名分数总评分一、判断题（正确的，请在后面括号里写“ 是” ，错误的，请在后面括号里写“ 否” 。本题 共 15 分，每题1 分）1. 直流电机的励磁绕组和电枢绕组中的电流都是直流的。（f ） 2直流电动机电枢绕组中的电流方向同感应的反电势方向是一致的。（f ）3直流发电机的换向器起整流作用；直流电动机的换向器起逆变作用。（t ） 4自励是电动机的一种励磁方式。（f ）5在直流电机中，以虚槽计算时，电枢
16、绕组的合成节距等于换向器节距。（t ） 6单叠绕组同一磁极下的元件串联构成一条支路；单波绕组相同极性磁极下的所有元件串 联构成一条支路。 （t ）7直流电机的电负荷是指电枢绕组中流过的电流的大小，单位是安培。（f ） 8在考虑饱和时，直流电机的交轴电枢反应具有去磁作用。（t ） 9当电刷沿转子旋转的方向移动时，将出现直轴电枢反应磁势。对于发电机，该磁势是去 磁性质的；对于电动机，该磁势是助磁性质的。（ t ）10在直流电动机的电磁功率中，包含电枢电阻的损耗。（f ） 11直流发电机的外特性是指转速为额定值、励磁电流为额定值（或励磁回路电阻为固定） 时，输出电压与输出电流之间的关系。并励发电机具有硬的外特性；而他励发电机则具有拐弯的外特性。 （f ）12
