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2023年电机学全套复习题库及答案(完整版)
Δ0-1 电机和变压器的磁路常用什么材料制成,这类材料应具有哪些主要特性?0-2 在图0-3中,当给线圈N1外加正弦电压u 1时,线圈N 1 和 N 2 中各感应什么性质的电动势?电动势的大小与哪些因素有关?
0-3 感应电动势中的负号表示什么意思?
Δ0-4 试比较磁路和电路的相似点和不同点。
0-5 电机运行时,热量主要来源于哪些部分?为什么用温升而不直接用温度表示电机的发热程度?电机的温升与哪些因素有关?
0-6 电机的额定值和电机的定额指的是什么?
0-7 在图0-2中,已知磁力线的直径为10cm,电流I1 = 10A,I2 = 5A,I3 = 3A,试求该磁力线上的平均磁场强度是多少?
图0-9 习题0-8附图
∨0-8 在图0-9所示的磁路中,线圈N1、N 2中通入直流电流I1、I2,试问:
(1) 电流方向如图所示时,该磁路上的总磁
动势为多少?
(2) N 2中电流I2反向,总磁动势又为
多少?
(3) 若在图中a、b处切开,形成一空气隙δ,总磁动势又为多少?
(4) 比较1、3两种情况下铁心中的B、H的
相对大小,及3中铁心和气隙中H的相对大小?
解:1)
2)
3)不变
4)由于,而,所以,,。
在3)中,,由于,所以
∨0-9 两根输电线在空间相距2m,当两输电线通入的电流均为100A时,求每根输电线单位长度上所受的电磁力为多少?并画出两线中电流同向及反向时两种情况下的受力方向。
解:由,得每根输电线单位长度上所受的电磁力为
当电流同向时,电磁力为吸力;当电流反向时,电磁力为斥力。如下图所示:
∨0-10 一个有铁心的线圈,线圈电阻为2Ω。将其接入110V交流电源,测得输入功率为22W,电流为1A,试求铁心中的铁耗及输入端的功率因数。
解:
第一篇 变 压 器
第 1 章
1-1 变压器是根据什么原理进行电压变换的?变压器的主要用途有哪些?
Δ1-2 变压器有哪些主要部件?各部件的作用是什么?
1-3 铁心在变压器中起什么作用?如何减少铁心中的损耗?
Δ1-4 变压器有哪些主要额定值?原、副方额定电压的含义是什么?
∨1-5 一台单相变压器,SN=5000kVA,U1N/U2N=10/6.3kV,试求原、副方的额定电流。
解:
∨1-6 一台三相变压器,SN=5000kVA,U1N/U2N=35/10.5kV,Y,d接法,求原、副方的额定电流。
解:
第 2 章
Δ2-1在研究变压器时,原、副方各电磁量的正方向时如何规定的?
2-2在变压器中主磁通和原、副绕组漏磁通的作用有什么不同?它们各是由什么磁动势产生的?在等效电路中如何反映它们的作用?
Δ2-3为了在变压器原、副绕组方得到正弦波感应电动势,当铁心不饱和时激磁电流呈何种波形?当铁心饱和时情形又怎样?
Δ2-4变压器的外加电压不变,若减少原绕组的匝数,则变压器铁心的饱和程、、空载电流、铁心损耗和原、副方的电动势有何变化?
Δ2-5一台额定电压为220/110V的变压器,若误将低压侧接到220V的交流电源上,将会产生什么样的后果?
Δ2-6变压器折算的原则是什么?如何将副方各量折算到原方?
2-7变压器的电压变化率是如何定义的?它与哪些因素有关?
Δ2-8为什么可以把变压器的空载损耗看作变压器的铁耗,短路损耗看作额定负载时的铜耗?
Δ2-9 变压器在高压側和低压側分别进行空载试验,若各施加对应的额定电压,所得到铁耗是否相同?
∨2-10一台单相变压器,SN=5000kVA,U1N/U2N=35/6.0kV,fN=50HZ,铁心有效面积A=1120cm2,铁心中的最大磁密Bm=1.45T,试求高、低压绕组的匝数和变比。
解: 高压绕组的匝数
变压器的变比
低压绕组的匝数
2-11一台单相变压器,SN=100kVA,U1N/U2N=6000/230V,R1=4.32Ω,x1σ=8.9Ω,R2=0.0063Ω,x2σ=0.013Ω。求:
1) 折算到高压侧的短路参数Rk、xk和Zk;
2) 折算到低压侧的短路参数k、k和k;
3) 将1)、2)的参数用标么值表示,由计算结果说明什么问题?
4) 变压器的短路电压uk及其有功分量ukr、无功分量ukx;
5) 在额定负载下,功率因数分别为cos2=1、cos2=0.8(滞后)、cos2=0.8(超前)3种情况下的△U%。
解: 1)
2)
3)
4)
5) △U1%=( Rk* cos2+ xk* sin2) ×100%
=(0.0239×1.0+0.0493×0) ×100%
=2.39%
△U2%=( Rk* cos2+ xk* sin2) ×100%
=(0.0239×0.8+0.0493×0.6) ×100%
=4.87%
△U3%=( Rk* cos2+ xk* sin2) ×100%
=(0.0239×0.8 - 0.0493×0.6) ×100%
= -1.05%
2-12一台三相变压器,SN=750kVA,U1N/U2N=10000/400V,Y,d接法,f=50HZ。试验在低压侧进行,额定电压时的空载电流I0=65A,空载损耗p0=3700W;短路试验在高压侧进行,额定电流时的短路电压Uk=450V,短路损耗pkN=7500W(不考虑温度变化的影响)。试求:
1) 折算到高压边的参数,假定R1=2=,x1σ=2σ=;
2) 绘出T形电路图,并标出各量的正方向;
3) 计算满载及cos2=0.8(滞后)时的效率N;
4) 计算最大效率max。
解:1) ,
折算至高压侧的激磁参数:
短路参数计算:
Zk ==
Rk =
Xk==
2) T形电路图如下:
4) 满载时的效率
3-11 根据题图3-2的接线图,确定其联结组别。
1) 2) 3)
题图 3-2
解:
yd11
yd5
1) 2) 3)
3.12 根据下列变压器的联结组别画出其接线图:
1)Y,d5;2)Y,y2;3)D,y11。
解:1)Y,d5,有两种接法,如下图a)、b)所示。
2)Y,y2,只有一种接法,如下图2)所示。3)D,y11,有两种接法,下图3)所示高压边为AX-CZ-BY接法,另一种接法AX-CZ-BY略。
3-13 两台并联运行的变压器,在SNI=1000kAV,SNII=500kAV,不允许任何一台变压器过载的情况下,试计算下列条件并联变压器组可供给的最大负载,并对其结果进行讨论。1)=0.9;2)=0.9;
解:1)∵,∴第一台变压器先达满载。
设,则
2)∵,∴第二台变压器先达满载。
设,则
3-14 两台变压器数据如下:SNI=1000kAV,ukI=6.5%,SNII=2000kAV,ukII=7.0%联结组均为Y,d11额定电压均为35/10.5kVA。现将它们并联运行,试计算:1)当输出为3000kVA时,每台变压器承担的负载是多少?2)在不允许任何一台过载的条件下,并联组最大输出负载是多少?此时并联组的利用率是多少?
解:1)由
得
2)∵,∴第一台变压器先达满载。
设,则
5-5 一台三相双绕组变压器,SN=31500kVA,U1N/U2N=400/110kV,po=105kW,pkN=205kW。如果改接成510/110kV自耦变压器,试求:
1) 自耦变压器的额定容量、传导容量和绕组容量各是多少?
2) 在额定负载和cos=0.8的条件下运行时,双绕组变压器和改接成自
耦变压器的效率各是多少?
解:1)
自耦变压器的绕组容量
自耦变压器的额定容量
自耦变压器的传导容量
3) 双绕组变压器的效率
改接成自耦变压器后po、pkN不变,其效率
6.10一台两极汽轮发电机,频率为,定子槽数为槽,每槽内有两根有效导体,接法,空载线电压为。试求基波磁通量。
解
6-11 一台三相同步发电机,f=50HZ ,nN =1500r/min,定子采用双层短距分布绕组:q=3,,每相串联匝数N=108,Y接法,每极磁通量Φ1=1.015×10-2Wb,Φ3=0.66×10-3Wb,Φ5=0.24×10-3Wb,
Φ7=1.015×10-4Wb,试求:
(1)电机的极对数;(2)定子槽数;(3)绕组系数kN1、kN3、kN5、kN7;
(4)相电动势Eφ1、Eφ3、Eφ5、Eφ7及合成相电动势Eφ和线电动势El。
解:(1)电机的极对数 ;(2)定子槽数 ;
(3)绕组系数
(4)电动势
7-10一台三相四极感应电动机,PN=132kW,UN=380V,IN=235A,定子绕组采用三角形连接,双层叠绕组,槽数Z=72,y1=15,每槽导体数为72,a=4,试求:
(1)脉振磁动势基波和3、5、7等次谐波的振幅,并写出各相基波脉振磁动势的表达式;
(2) 算三相合成磁动势基波及5、7次谐波的幅值,写出它们的表达式,并
说明各次谐波的转向、极对数和转速;
(3) 分析基波和5、7次谐波的绕组系数值,说明采用短距和分布绕组对磁动势波形有什么影响。
解:(1)额定相电流
,
设三相电流对称,则各相基波脉振磁动势的表达式:
(2),正转,
,反转,
,正转,
由计算可知,基波绕组系数值远大于5、7次谐波的绕组系数值,说明采用短距和分布绕组对基波磁动势幅值影响不大,而对5、7次谐波磁动势幅值大大减小,使电机磁动势波形近似为正弦波。
7-13电枢绕组若为两相绕组,匝数相同,但空间相距120°电角度,A相流入,问:(1)若,合成磁动势的性质是什么样的?画出磁动势向量图,并标出正、反转磁动势分量;
(2)若要产生圆形旋转磁动势,且其转向为从+A轴经120°到+B轴的方向,电流iB应是怎样的,写出瞬时值表达式(可从磁动势向量图上分析)。
解:
图1 图2
(1)合成磁动势(基波)为椭圆旋转磁动势。当时,在+A轴,各自从+B轴倒退120°电角度。磁动势向量图如下图1所示。
(2)若要产生圆
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