昆明理工历年电机学试卷

昆 明 理 工 大 学 试卷 （ A—1 ）

系：电气工程 专业：电自 级： 学年： 学期：下学期 考试科目：电机学 班级： 学生姓名： 学号： 题 号 评 分 一 二 三 四 总 分 一、单项选择题（5小题，每空2分，共10分。请将正确答案填在每小题后的括号内。错选、多选或未选均无分。） 1、下列对变压器空载运行时励磁电流几个分量的表述中正确的是（ ） A．磁化电流与主磁通同相位，属有功分量电流 ?同相位，属无功分量电流 B．磁滞电流与一次侧电势E1?反相，属有功分量电流 C．涡流电流与一次侧电势E1D．以上均不对 2、变压器并联条件中必须满足的条件是（ ） A．电压等级相同，连接组别相同 B．容量相同 C．短路阻抗相等 D．短路电压标么值相等 3、同步电机电枢绕组匝数增加，其同步电抗( )。 A．增大 B．减小 C．不变 D.不确定 4、当同步电机电枢电流I滞后空载电势E060°运行时，其电枢反应性质为（ ） A．交磁 B．直轴磁化 C．交磁兼直轴去磁 D．交磁兼直轴磁化 5、同步发电机并联于无穷大电网运行，下列哪种情况下静态稳定性能较好( ) A．短路比小 B．欠励运行 C．过励运行 D．同步电抗大 二、填空题（6小题14空，每空1分，共14分。请将正确答案填在横线上。） 6、Yy接线的三相变压器组，当一次侧接三相对称正弦电压时，一次侧空载电流为 波形，主磁通为 波形，二次侧相电势为 波形，二次侧线电压为 波形。 .。 1

专业 级，学生姓名: 学号:

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7、当变压器的不变损耗_______________可变损耗时，其运行效率最高。 8、两台并联运行的变压器，短路阻抗标么值小的变压器所分配的负载____ ___。 9、设sk为异步电动机的临界转差率，则转差率s在 范围内异步电动机能够稳定运行；同步电机的功角用δ表示，则同步电机稳定运行的范围为 。 10、产生圆形旋转磁场的条件是 。若在p=2的三相对称绕组里通入ia?Imsin?t，ib?Imsin(?t?120?)，电弧度/秒，则产生的旋转磁势转速ic?Imsin(?t?120?)的三相电流，??314为 r/min，转向为 。 11、对并联于无穷大电网运行的同步发电机，要增大输出的有功功率，只需调节其__________________________________，若保持激磁电流不变，无功功率将 ，功角将 。 三、分析题（5小题，共46分。请将答案写在答题纸上） 12、(10分)变压器一、二次绕组之间在电路上没有联系，为什么在负载运行时，二次电流加大或减小的同时，一次电流也跟着加大或减小？ 13、(9分)请画出连接组别为Yd7的变压器绕组连接图，并画出其电势相量图。 14、(9分)一台变压器，原设计频率为50赫兹，现将它接到60赫兹的电网上运行，额定电压不变。试问对励磁电流Im，励磁阻抗rm，xm，短路电抗xk有何影响？ 15、(9分)试推导凸极同步电机的有功功率功角特性公式。

专业 级，学生姓名: 学号: （

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16、(9分)一台同步电机，定子绕组施以三相对称电压，并保持恒定，试问：抽出转子与不抽转子，并使转子以同步转速沿电枢旋转方向旋转（励磁绕组开路）这两种情况下哪种情况定子电流大，为什么？ 四、计算题（2小题，共30分。请将答案写在答题纸上） 17、(16分)一台三相电力变压器的额定数据如下：SN?31500kVA，（不考虑室温的变化），空载、短路实验数据U1N/U2N?110/10.5KV，Yd连接，如下： 实验名称 空载实验 短路实验 电压/kV 10.5 8.29 电流/A 46.76 165 功率/kW 86 198 电源加在 低压侧 高压侧 试求：(1)、变压器各参数标么值； (2)、当一次侧绕组外加额定电压，二次侧供给功率因数cos?＝0.8（滞后）的额定负载电流时，求二次侧端电压及一次侧电流值（用近似等效电路求解）。 18、(14分)一台并联于无穷大电网运行的水轮发电机，星形连接，其额定功率25000 kW，额定电压UN＝10.5kV， cos?=0.8(滞后)，xd* =0.8，xq*=0.5，不计电枢电阻ra。求： ① 该机在额定运行情况下的空载电势E0和功角δ？ ② 该机的最大电磁功率Pmax、过载能力kM及产生最大电磁功率时的功角δ？

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电机学A—1卷参考答案及评分标准

一、单项选择题（5小题，每空2分，共10分。请将正确答案填在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。）

1、C 2、A 3、A 4、C 5、C

二、填空题（6小题14空，每空1分，共14分。请将正确答案填在横线上。） 6、正弦 平顶 尖顶 正弦 7、等于 8、大（或多） 9、 0～sk ?10、三相对称电流流入三相对称绕组 1500 a－c－b 11、原动机输入机械功率增加 减小 增大

三、简答题（5小题，共46分。请将答案写在答题纸上）

12、答： （10分）

虽然变压器一、二次侧绕组之间在电路上没有直接的联系，但它们共同匝链着一个主磁

?2????2

通。（2分）变压器负载运行时产生主磁通的励磁磁动势是一、二次侧绕组磁动势之和，（2分）当变压器主磁通不变时，不论负载大小如何，励磁磁动势恒为ImN1不变，即有磁动势平衡方程?I1N1??I2N2??ImN1（2分）可见，二次电流变化时，二次磁动势I2N2会跟着变化，通过上面的磁动势平衡方程，一次磁动势I1N1也跟着变化，一次电流I1也变化了。（2分）所以，二次电流I2增大或减小，I1也随之增大或减小。当略去Im时，I1?I2压器就是这样把能量从一次侧传递到二次侧的。（2分）

13、答： （9分） 联结组别为Yd7的变压器绕组连接图为： 电势相量图为：

???N2，变N1

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BYXc(x)ZA(a(y))1200Cb(z)

14、答： （9分）

在忽略变压器漏阻抗压降的情况下，当工作电压U1不变而工作频率f由50Hz变为

60Hz后，根据U1?E1?4.44fN1?m，可知主磁通?m将下降到原来的5/6，所以激励主磁通所需的励磁电流Im也将减小。（3分）主磁通?m减小后，变压器铁芯中的磁路饱和程度下降，Bm减小，磁阻Rm减小，励磁电抗xm与Rm成反比，xm增大。（3分）因为

PFe?f?由于rm??Bm，而??2，所以铁耗将下降。

2pFe2，因减小的程度大于PFe减Im2Im小的程度，故rm将增大。（2分）漏抗xk?2?fLk，所以xk增大到原来的6/5倍。（1分）

15、答： （9分）

画出相量图 （2分）

忽略电枢电阻（1分），有

PM?P?UIcos??UIcos(???)?Ucos?(Icos?)?Usin?(Isin?)?UIqcos??UIdsin?① （2分）

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?Iqxq?Usin?根据相量图可得? ?

?Idxd?E0?Ucos?Usin??I??qxq???I?E0?Ucos?d?xd?P?U）代入式①得：

E?Ucos?Usin?cos??U0sin?xqxd2??E0UU??1?1?sin2?sin???xd2??xqxd?（2分）

16、答： （9分）

抽出转子电流大。 （1分）

当电源电压一定，磁通?0大小一定，由磁路欧姆定律?0?NIRm知，I?Rm，即

定子电流大小取决于电枢旋转磁通磁路的磁阻。没有抽出转子时，由于电枢旋转磁通与转子相对静止，转子铁芯构成电枢磁通的一部分，其磁路的气隙大小不变，磁阻大小不变，且远较抽出转子时小；而抽出转子后，磁路的磁阻剧增，为此要建立同样大小的磁通所需的电流就大大增加。为不烧毁定子绕组，故应施加三相低电压。从电路角度分析，I?Uz，由于抽出转子后，磁路的磁阻增大，绕组阻抗就大大减小，故定子电流增大。（8分） 四、计算题（2小题，共30分）

17、解： （16分） (1）高、低压侧额定相电压分别为：

U1N??U1N110??63.51kV,U2N??U2N?10.5kV 33额定相电流分别为：

I1N??I1N?I2N?SN31500??165.34A 3U1N3?110IS31500?2N?N??1000A 33U2N3?10.5 （1分）

阻抗基值为：

z1b?U1N?I1N?U2N?1050063.51?103??384.12? z2b???10.?5 （1分）

165.34I2N?1000由空载实验测得低压侧的励磁参数为：

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zm2?rm2?U0?I0??U0I010.5?103??388.92? 346.763p086000?3I0?3?I30??2?86000?39.33? （1分）

?46.76?2xm2?zm2?rm222?388.922?39.332?386.93?励磁参数标么值为：

zm*?zm2388.92r39.33x386.93??37.04 rm*?m2??3.75 xm*?m2??36.85 z2b10.5z2b10.5z2b10.5短路参数计算：

zk?Uk?Ik??p198000Uk8290?2.42? ??29.01? rk?2k?23I3?165k?3?Ik3?1652xk?z229.012?2.422?28.91? （1分） k?rk?短路阻抗和漏阻抗标么值为：

zk*?zk29.01r2.42??0.0755 rk*?k??0.0063 z1b384.12z1b384.12xk28.91??0.0753 （1分） z1b384.12xk*?

(2) 近似等效电路如下图所示：

（1分）

?为参考相量，即-U??U?0? （1分） 取-U2*2*2*则，据题意有-?I2*?1?-36.87? 对应近似等效电路，可列出电压方程

8

???U???UI2*(rk*?jxk*) （1分） 1*2*由(1)可得 rk*?jxk*?zk*??k?0.0755?arctan0.0753?0.0755?85.22?

0.0063 （1分）

??U?1?-36.87??0.0755U?85.22?1*2*?U2*?0.0755?48.35???U2*?0.0502?j0.0564??1??，则上式可写为： （1分） 由题意可设U1*1 cos?1?jsin?1?U2*?0.0502?j0.0564即 sin， cos?1?U2*?0.0502 ?1?0.056 4解得

?1?3.23? cos?1?0.9984?U2*?0.0502

所以U2*?0.9482 （1分）

U2?U2*?U2N??0.9482?10.5?9.96(kV) （1分）

励磁电流

?Im*??U1?3.23?1?3.23?1*?? ?0.027?-80.96? （1分） 3.75?j36.8537.04?84.19?rm*?jxm* （1分）

?I1*??Im*?(??I2*)?0.027?-80.96??1?-36.87??0.804?j0.627?1.02??37.95?所以 I1?I1*?I1N??1.02?165.34?168.65(A) （1分）

18、解： （14分）

1?0，则 （1分） ① 根据题意，设U*＝。o?I*＝0.8?j0.6?1?36.87? U..?jIx?1?0??j(0.8-j0.6)?0.5?1.3?j0.4 **q*

..?10.4??tan?17.1? U?jIx?1?0??j(0.8-j0.6)?0.5?1.3?j0.4 **q*1.3??????17.1??36.87??53.97? （1分） Id*?1?sin??sin53.97??0.809 Iq*?1?cos??cos53.97??0.588

9

E0*?U*cos??Id*xd*?cos17.1??0.809?0.8??1.6 （2分）

E0?E0*?Ub＝1.6?10.53 （1分） ?9.7kV　　② 将具体数据代入功角特性公式，则

E0*U*U*2?11?PM*?sin?????sin2??xd*2?dP?xq*xd*? （1分）令M*?0，则有

d?1.61?11??sin?????sin2??2sin??0.375sin2?0.82?0.50.8?dPM*2?2cos??0.75cos2??2cos??0.75(2cos??1) （1分） d??1.5cos2??2cos??0.75?0?2?22?4?1.5?0.75?2?2.9 cos???2?1.53由于cos?必须小于1，故分子第二项应取正号，得 cos??0.9?0.3 3产生最大电磁功率时的功角为 ??72.54? （2分） sin??0.94 sin2??0.57 最大电磁功率为：

Pmax*?2?0.94?0.375?0.57?2.09 （1分）

Pmax?Pmax*?SN?2.09?过载能力

25000?65312.5kW （1分） 0.8kM?Pmax/PN?65312.5/25000?2.6 （1分）

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昆 明 理 工 大 学 试卷( A—2 )

系：电气工程 专业：电自 级： 学年： 学期：下学期 考试科目：电机学 班级： 学生姓名： 学号：

一、单项选择题（7小题，每空1分，共7分。请将正确答案填在每小题后的括号内。错选、多选或未选均无分。） 1、Y，y接线的三相芯式变压器只适用于容量较小的场合是因为（ ） A．磁通波形不是正弦波 B．相电压波形为尖顶波 C．局部过热，效率低 D．励磁电流波形不好 2、Z正、Z负分别为变压器的正、负序阻抗，则（ ） A．Z正＞Z负 B．Z正＝Z负 C．Z正＜Z负 D．不确定 3、变压器其他条件不变，若一次侧绕组匝数增加10%，x1、x2及xm的大小将（ ） A．x1增加到原来的1.1倍，x2不变，xm增大 B．x1增加到原来的1.1倍，x2不变，xm减小 C．x1增加到原来的1.21倍，x2不变，xm增大 D．x1增加到原来的1.21倍，x2不变，xm减小 4、变压器并联条件中必须满足的条件是（ ） A．变比相等，连接组别相同 B．容量相同 C．短路阻抗相等 D．短路电压标么值相等 5、同步发电机当其电枢电流I超前空载电势E030°运行时，其电枢反应为（ ） A．交磁 B．直轴磁化 C．交磁兼直轴去磁 D．交磁兼直轴磁化 6、判断同步电机运行于发电机状态的依据是（ ） A．E0＞U B．E0＜U C．E0超前于U D．E0滞后于U 7、同步电机短路时，磁路不饱和的原因是（ ） A．直轴去磁电枢反应所致 B．励磁电势只需用来平衡同步电抗降压 C．气隙电势只需用来平衡漏电抗降压 D．所加励磁电流很小

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...。..二、填空题（7小题15空，每空1分，共15分。请将正确答案填在横线上。） 8、变压器负载运行时，铁芯中主磁通的大小取决于_____________ ____________________。 9、单相变压器当铁芯饱和时为了得到正弦波磁通，空载电流波形为_________ _____。 10、并联运行的各台变压器中，最先达到满载的那台变压器的短路阻抗标么值（填：最大或最小）_______ _______。 11、一台50Hz的三相异步电动机额定转速为965r/min，若电机运行在980r/min时，其转差率为 ___ _，转子电流的频率为_ __Hz，转子磁势相对于转子的转速为__ __r/min。 12、设sk为异步电动机最大转矩对应的转差率称为临界转差率，则转差率s在 范围内异步电动机能够稳定运行；同步电机的功角用δ表示，则同步电机稳定运行的范围为 。 13、同步发电机三相突然短路，定、转子电流各分量i之所以会衰减，是由于各绕组中存在_______________的缘故。 14、产生圆形旋转磁场的条件是：三相 绕组中流过三相 交流电。旋转磁场的转速称为 转速，该转速与 成正比，与 成反比。椭圆形旋转磁势的转速 （是或不是）常数。 三、简答题（6小题，共48分。请将答案写在答题纸上） 15、变压器额定电压为220/110V，若不慎将低压侧误接到220V电源上，请问激磁电流将会发生什么变化？变压器将会出现什么现象？（提示：从是否会发生严重饱和以及将产生的后果来分析）（8分） 16、同步发电机并网运行时，如需增加输出的有功功率，应如何调节？此时，如保持激磁电流不变，无功功率应如何变化？功角δ将如何变化？（6分）

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17、简述变压器空载和负载时，变压器一次侧电流会有什么变化，为什么？（12分） 18、分析YN，d接法变压器带不对称负载时是否存在零序电流。（6分） 19、同步电机中转子磁势旋转会在电枢绕组中感应电势，试问正常对称运行时，三相合成电枢磁势，能否在转子绕组中感应电势？为什么？（8分） 13

20、试推导凸极机的有功功角特性公式。（8分） 四、计算题（2小题，共30分。请将答案写在答题纸上） 21、（16分）一台三相电力变压器的额定数据如下：SN?100kVA，U1N/U2N?6.0/0.4KV，Y,y连接，（不考虑室温的变化），空载、短路实验数据如下： 实验名称 空载实验 短路实验 电压/V 400 251.9 电流/A 9.37 9.40 功率/W 616 1920 电源加在 低压侧 高压侧 试求：(1)、变压器的参数标么值； (2)、绘出相应的完整的T型等效电路图； (3)、当在一次侧绕组上外加额定电压，二次侧供给功率因数cos?＝0.8（滞后）的额定负载电流时，二次侧的端电压及一次侧电流的值（用近似等效电路求解）。 22、（14分）一台并联于无穷大电网运行的汽轮发电机，星形连接，其额定功率PN＝25000 kW，额定电压UN＝10.5kV， cos?=0.8(滞后)，xs? =1.0，不计电枢电阻ra。试求： ① 该机供给90%额定电流且cos?＝0.8（滞后）时，的空载电势E0和功角δ为多少？ ② 该机的最大电磁功率Pmax、过载能力kM？ 14

电机学A—2卷参考答案及评分标准

一、单项选择题（5小题，每空2分，共10分。）

1、C 2、A 3、A 4、C 5、C

二、填空题（6小题14空，每空1分，共14分。请将正确答案填在横线上。） 6、正弦 平顶 尖顶 正弦 7、等于 8、大 9、 0～sk ??2????2

10、三相对称电流流入三相对称绕组 1500 a－b－c 11、输入机械功率增加 减小 增大 三、简答题（5小题，共46分。请将答案写在答题纸上）

12、答：由式U?E?4.44fN（3分） Φm及已知条件判断出误接后磁通Φm大幅增加，说明磁路过饱和，磁阻Ωm增大，激磁电抗xm减小，激磁电流Im增大。 （2分） 变压器损耗增加，效率降低，发热严重，若长时间运行，可能烧坏变压器。 （3分） 14、答：变压器空载运行时，二次侧电流为零，一次侧电流全部用于激磁。说清楚空载运行时的情况。 （3分）

变压器负载运行时，二次侧电流不再为零。说清楚二次侧电流是如何产生的，一次侧电流和空载时的电流有什么不同。 （4分）

用磁势平衡关系说明变压器负载运行时，一次侧电流对二次侧电流的作用。 （3分）

说明，负载时一次侧电流随负载的变化而变化。（1分） 17、答： （8分）

画出相量图 （2分）

15

忽略电枢电阻，有

PM?P?UIcos??UIcos(???)?Ucos?(Icos?)?Usin?(Isin?)?UIqcos??UIdsin?根据相量图可得?① （2分）

?Iqxq?Usin??Idxd?E0?Ucos? ?

?Ucos?sin?xd

1??sin2?xd??Usin??EUsin?I?P?Ucos??U0?qxqxq?代入式①得： ?E0UU2??I?E0?Ucos??1??sin??d?xdxd2???xq四、计算题（2小题，共30分）

18、解： （16分） (1）高、低压侧额定相电压分别为：

U1N??U1NU6000400??3464.1V,U2N??2N??230.94V 3333额定相电流分别为： | 阻抗基值为：

I1N?SN100?103?I1N???9.62A 3U1N3?6000SN100?103???144.34A 3U2N3?400 |

z1b?z2b?U1N?I1N?U2N?I2N???3464?360.0839.62230.94?1.6144.34

I2N??I2N由空载实验测得低压侧的励磁参数为：

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zm2? rm2?U0??I0?U0?3I0400?24.647? 3?9.37（1分）

p0616??2.34? 3I20?3?9.372zm22xm2??rm2

2?

24.6472?2.342?24.536?|

短路参数计算：

励磁参数标么值为：

zm*?rm*?xm*zm224.647??15.404 z2b1.6rm22.34??1.46 z2b1.6UK?UK251.9zk????15.47? IK?3?IK3?9.4r? |kpk1920??7.24? 223Ik?3?9.4

x24.536?m2??15.335z2b1.6222xk?z2?r?15.47?7.24?13.67? kk短路阻抗和漏阻抗标么值为：

zk*?11rk*??0.02?0.0122r7.24 rk*?k??0.02

11z1b360x1*?x2*?xk*??0.038?0.01922xk13.67r1*?r2*?xk*?z1b?360?0.038 （1分）

(2) T形电路图如下： （注：图中各量用有名值和标么值表示均可）（1分）

zk15.47??0.043 z1b360

(3)近似等效电路如下图所示：

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?为参考相量，即-U??U?0? （1分） 取-U2*2*2*则，据题意有-?I2*?1?-36.87?

??(?U?)???对应于如上等效电路，有UI2*(rk*?jxk*) 1*2*由(1)可得rk*?jxk*?zk*??k?0.043?arctan0.038?0.043?62.24?

0.02 （1分）

??(?U?)?1?-36.87??0.043?62.24?U1*2*?0.043?25.37??0.03885?j0.0184?为参考相量仅为实部，则上式可写为： 因-U2* (U1实*?U2*)?jU1虚*?0.03885?j0.0184即 U1虚*?0.018 4， U1实*?U2*?0.03885

222由题意知：U1实*?U1虚*?U1*?1，即U1实*?1?U1虚*?1?0.0184222?0.99983

所以U2*?U1实*-0.03885?0.99983 （1分） -0.03885?0.96098U2?U2*?U2N??0.96098?230.94?221.93(V) （1分）

激磁电流

?Im*?rm*?U0.99983?j0.01841*??jxm*1.46?j15.3351?1.054?? ?0.0649?-83.507?15.404?84.561? （1分）

?I1*??Im*?(??I2*)?0.0649?-83.507??1?-36.87??0.807?j0.6645?1.045??39.47?

18

（1分）

所以 I1?I1*?I1N??1.045?9.62?10.05(A) （1分） 18、解： （14分）

1?0，则 （1分） ① 根据题意，设U*＝。o?I*＝0.9?（0.8－j0.6）＝0.72－j0.54 （1分）

..?E0*?U?jIx?1?0??j(0.72-j0.54)?1.0 （2分）

**s* ?1.7 ?25.06? 则E?＝25.06o0*＝1.7， E0?E10.50*?Ub＝1.7?3?10.3KV　　 ② E.0N*?U.*?.j?IN*xs*?1?0??j(0.8-j0.6)?1.0 ?1.79 ?26.6? 最大电磁功率为：

PE0N*U*x?1.79?1max*??1.79 s*1 P79?25000max?Pmax*?SN?1.0.8?55937.5kW 过载能力

kM?Pmax/PN?55937.5/25000?2.24

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（2分） （1分） （2分）

2分） 1分） 2分）

（ （ （昆 明 理 工 大 学 试卷( A—3 )

系：电气工程 专业：电自 级：. 学年：. 学期：下学期 考试科目：电机学 班级： 学生姓名： 学号：

一、单项选择题（15小题，每空1分，共15分。请将正确答案填在每小题后的括号内。错选、多选或未选均无分。） 1、一台单相变压器进行空载试验，在高压侧加额定电压测得的损耗和在低压侧加额定电压测得损耗（ ） A．不相等 B．折算后相等 C．相等 D．基本相等 2、Z正、Z负分别为变压器的正、负序阻抗，则（ ） A．Z正＞Z负 B．Z正＝Z负 C．Z正＜Z负 D．不确定 3、变压器的变化为k＝N1/N2，准确的变比计算公式是（ ） A．k＝E2m/E1m B．k＝E1/E2 C．k＝U1/U2 D．k＝I1/I2 4、变压器并联条件中必须满足的条件是（ ） A．变比相等 B．电压等级相等 C．短路阻抗相等 D．短路电压标么值相等 5、三相异步电动机的额定电流IN＝（ ） A．PN3UNcos?N B．PN3UN?Ncos?N C．P13UN?Ncos?N D．P13UN?N 6、同步发电机内功率因数角?=－900时的电枢反应性质为（ ） A．交磁 B．直轴去磁 C．直轴磁化 D．交磁和直轴磁化 7、同步发电机时间常数Td\称为（ ） A．阻尼绕组非周期性电流时间常数 B．励磁绕组时间常数 C．定子绕组非周期性电流的时间常数 D．定子绕组周期性电流时间常数 8、凸极同步发电机参数xd与xq的大小关系是（ ） A．xd>xq B．xd

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10、短路试验，磁路不饱和的原因是（ ） A．直轴去磁电枢反应所致 B．励磁电势只需用来平衡同步电抗降压 C．气隙电势只需用来平衡漏电抗降压 D．所加励磁电流很小 11、凸极同步发电机附加电磁功率产生的原因是（ ） A．存在交轴励磁绕阻 B．交轴上的磁阻比直轴上的磁阻大 C．直轴上的磁阻比交轴上的磁阻大 D．交轴上的磁阻等于直轴上的磁阻 12、同步发电机并联于无穷大电网运行，在下列哪种情况下静态稳定性能较好( ) A．短路比小 B．欠励运行 C．过励运行 D．同步电抗大 13、哪种变压器零序阻抗最大？（ ） A．三相芯式Y、y联接 B．三相组式YN、y联接 C．三相芯式ＹN、d联接 D．三相芯式YN、y联接 14、P对磁极的交流绕组，其空间电角度与机械角度的关系是（ ） A．电角度=机械角度 B．P×电角度=机械角度 C．电角度=P×机械角度 D．电角度= 1机械角度 P15、三相四极单层交叉绕组，定子槽数Z=24，节距y=5，其基波节距系数kp1=（ ） A．1 B．0.966 C．0.985 D．0.866 二、填空题（10小题15空，每空2分，共30 分。请将正确答案填在横线上。） 16、当变压器的不变损耗_______________可变损耗时，其运行效率最高。 17、变压器负载运行时，铁芯中主磁通的大小取决于_____________ ____________________。 18、单相变压器当铁芯饱和时为了得到正弦波磁通，空载电流波形为_________ _____。 19、两台并联运行的变压器，短路阻抗标么值小的变压器所分配的负载_______ _______。 20、变压器空载合闸时电压瞬时值U1＝_________ ___时，空载电流最大。 21、增大绕线式异步电动机转子回路的电阻，其最大转矩 。 22、一台50Hz的三相异步电动机额定转速为960r/min，若电机运行在980r/min时，其转差率为 ___ _，转子电流的频率为_ __Hz，转子磁势相对于转子的转速为__ __r/min。 23、设sk为异步电动机最大转矩对应的临界转差率，则转差率s在 范围内异步电动机能够稳定运行；同步电机的功角用δ表示，则同步电机稳定运行的范围为 。

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24、三相同步发电机准同期并列的条件为： ； ； 。 25、对并联于无穷大电网运行的同步发电机，要改变其有功功率输出，只需调节其_________________________________________。 三、简答题（3小题，共28分。请将答案写在答题纸上） 26、请画出异步电动机负载时的等效电路，并说明其中附加电阻否用电感或电容来代替它，为什么？（9分） 27、试比较内功率因数角?、功率因数角?和功角δ这三个角的含义，同步电机的下列各种运行状态分别与哪个角有关？角的正、负又如何？（11分） ① 负载电流功率因数超前还是滞后？ ② 电机运行于过励状态还是欠励状态？ ③ 电枢反应的性质如何？交磁？直轴去磁？还是直轴磁化？ ④ 同步电机作为发电机还是作为电动机运行？ 28、请画出连接组别为Y,d11的变压器连接图，并画出其电势相量图。（8分） 四、计算题（3小题，共27分） 29、（12分）一台三相电力变压器的额定数据如下：SN?100kVA，U1N/U2N?6.0/0.4KV，Y/y连接，（不考虑室温的变化），空载、短路实验数据如下： 实验名称 空载 短路 电压/V 400 257.8 电流/A 9.37 9.62 功率/W 616 2010 电源加在 低压侧 高压侧 1?s'r2的物理意义是什么？能s试求：1、折算到高压侧的变压器参数，假定R1?R2'?2、绘出相应的完整的T型等效电路图。

22

11Rk,X1??X2?'?xk； 22

30、（8分）一台4极50Hz的三相异步电动机，已知其额定功率PN=13kW，额定电压UN=380V，额定电流IN＝17.4A，定子铜耗Pcu1=630W，转子铜耗Pcu2=363 W，铁耗PFe=346W，机械损耗Pmech=150W，附加损耗Pad=65W，试计算该电机额定运行时额定效率?N、额定转差率sN、额定转速nN、电磁转矩T。 31、（7分）一台并联于无穷大电网运行的汽轮发电机，星形连接，其额定功率PN＝25000 kW，额定电压UN＝10.5kV， cos?=0.8(滞后)，xs? =1.0，不计电枢电阻ra。试求： ① 该机供给90%额定电流且cos?＝0.8（滞后）时，的空载电势E0和功角δ为多少？ ② 该机的最大电磁功率Pmax、过载能力kM？ 23

电机学A—3卷参考答案及评分标准

一、单项选择题（15小题，每空1分，共15分。请将正确答案填在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。）

1、B 2、B 3、B 4、B 5、B 6、C 7、A 8、A 9、D 10、C 11、B 12、C 13、A 14、C 15、B

二、填空题（10小题15空，每空2分，共30 分。请将正确答案填在横线上。） 16、等于 17、外加电压的大小 18、尖顶波 19、大 20、0 21、不变 22、0.02 1 20 23、0～sk ??2????2

24、双方应有相同的相序； 双方应有相同的电压；

双方应有相等或接近于相等的频率。

25、发电机的机械输入功率（或原动机的输出功率）

三、简答题（3小题，共28分。请将答案写在答题纸上）

26、答： （9分）

异步电动机负载时的等效电路为 （3分）

x2’ r2’ x1 r1

rm 1－s' r2 U1 sxm

异步电动机等效电路中的附加电阻实为代表机械负载（严格地说还包括机械损耗等） 的一个虚拟电阻，用转子电流在该电阻所消耗的功率来等效代替总机械功率（包括轴上输出的机械功率和机械损耗等）。（3分）

因输出的机械功率及机械损耗等均属有功性质，因此，从电路角度来模拟的话，只能用有功元件电阻，而不能用无功元件电感或电容来等效代替。（3分）

27、答： （11分） θ是端电压U与电枢电流I之间相位角，I滞后U时，θ为正； （1分） ψ是空载电势E0与电枢电流I之间相位角，I滞后E0时，ψ为正； （1分）

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........δ是空载电势E0与端电压U之间的相位角，U滞后E0时，δ为正； （1分） （1）与θ有关，当θ>0滞后，θ<0超前 （2分）

00

（2）与θ有关，当θ>0过励，θ<0欠励 （2分）

000

（3）与ψ有关，当ψ=0交磁，ψ=90直轴去磁，ψ=-90直轴磁化 （2分）

00

（4）与δ有关，δ>0发电机，δ<0电动机。 （2分）

28、答： （8分） 联结组别为Y,d11的变压器连接图为： 电势相量图为：

B0

0

....b(z)X300Yc(x)ZC

A(a(y))

四、计算题（3小题，共27分）

29、解： （12分） 1）高、低压侧额定相电压分别为：

U1N??U1N6000U400??3464V,U2N??2N??230.9V3333SN100?103??9.62A 3U1N3?6000 （1分）

额定相电流分别为：

I1N??I1N?I2N??I2N? （1分） SN100?103??144.3A 3U2N3?400U1N?3464??15 （1分） 变比为：k?U2N?230.9由空载实验得归算到低压侧的励磁参数为：

25

Z'mU0?U0???I0?3I0400?24.64? （1分）3?9.37'rm?p0616??2.34? （ 1分）23I20?3?9.37x'Z'2'2m?m?rm?24.642?2.342?24.53?归算到高压侧的值为：

Zm?k2Z'2m?15?24.62?5544?rm?k2r'm?152?2.34?526.5? xm?k2x'2m?15?24.53?5519?短路参数计算：

ZUK?UKk?I?K?3?9.62?257.839.62?15.47? Rpk2010k?3I2??7.24? k?3?9.622xk?Z2?R2k?15.472?7.242k?13.67? R'?111?R22Rk?2?7.24??3.62?

X'11 1??X2??2xk?2?13.67??6.835?2) T形电路图如下（2分）：

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（1分）

1分）1分）（ 1分） （1分） （ （

30、解： （8分）

同步转速 n1?60f160?50 ??1500转/分　　　（1分）p2 总机械功率 Pi?PN?Pmech?Pad?13?0.15?0.065?13.215kW （1分）电磁功率 PM?Pi?Pcu2?13.215?0.363?13.578kW (1分）输入功率 P1?PM?Pcu1?PFe?13.578?0.63?0.346?14.554kW (1分）额定效率

?N＝PN/P1?13/14.554?89.32% (1分）额定转差率 sN＝Pcu2/PM?0.363/13.578?0.0267 (1分）额定转速 nN?(1-sN)n1?(1 －0.0267)?1500?1460r/min　　　　　（1分）电磁转矩 T?Pi/2?nN ?13215?60/(2??1460)?86.48N?m　　　（1分）60

31、解： （7分）

1?0，则 ① 根据题意，设U*＝。oI*＝0.9?（0.8－j0.6）＝0.72－j0.54 (1分）

...。E0*?U*?jI*xs*?1?0o?j(0.72-j0.54)?1.0 ?1.7 ?25.06o (1分） 27

o则E0*＝ 1.7，?＝25.06 E0?E0*?Ub＝1.7?...10.5 ?10.3KV　　　　　　　（1分）3o② E0N*?U*?jIN*xs*?1?0?j(0.8-j0.6)?1.0

?1.79 ?26.6o (1分）最大电磁功率为：

PE0N*U*x?1.79?1max*??1.79 s*1 P25000max?Pmax*?SN?1.79?0.8?55937.5kW 过载能力 kM?Pmax/PN?1.79/0.8?2.24 28

1分）1分）1分）（ （ （

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