电机学(Ⅰ) Electric Machinery (Ⅰ) 电气工程学院:沈启平 2013年9月 电机学 教案 总复习 ? 课程成绩的考核 ? 讲解前的三点说明 ? 复习题讲解 2 电机学 教案 课程成绩的考核 课程成绩=考试成绩×70%+实验成绩×15%+平时成绩×15% 期末考题的构成 选择题 约20% 填空题 约30% 简答题 约20% 计算题 约30% 3 电机学 教案 讲解前的三点说明 讲解目的:(1)复习;(2)帮助同 学们了解电机学课程考试中的常见题 型。 2. 讲解内容:并未覆盖电机学教学内容 的全部重点。 3. 讲解声明:若其中有题目与某次考题 类似或雷同,纯属巧合。 1. 4 电机学 教案 选择题 变压器在额定电压下进行开路试验,电压 加在高压侧时测得的空载损耗与电压加在 低压侧时测得的空载损耗相比,二者关系 应为( ) (A) 相等 (B) 不等但相差不大 (C) 不等且相差很大 (D) 归算后相等 折算前后损耗、功率不变 电机学 教案 5 选择题 一台额定电压为220/110V的单相变压 器,若将高压侧接到250V电源上,其 激磁电抗将( (A) 增大 (C) 不变 ) (B) 减小 (D)无法确定 Zm=2πfN2/Rm 电机学 教案 6 选择题 一台电压比为20的变压器,若归算到 低压侧的激磁电阻为20Ω,则归算到 高压侧的激磁电阻应为( ) (A) 0.05Ω (C) 400Ω 电机学 教案 (B) 1Ω (D)8000Ω Rm’=1/ki2Rm 7 选择题 一台单相变压器,空载与额定运行时一、 二次侧端电压之比分别为29:5和145:24,则 电压调整率为( ) (A) 4% (C) -4% ? U2 ?? 1 ? k ? U 1N ? 电机学 (B) 4.17% (D) -4.17% ? ? ? ? 100% ? 29 24 ? ? ? ? 1 ? ? ? ? ? 100% ? ? 100 % 5 145? ? ? ? U '2 U 20 ? U 2 U 1N ? U ' 2 ? ?u= ? 100% ? ? 100% ? ?1 ? U 1N U 2N U 1N ? ? ? U 1N U 2 ? ? 100 % ? ? 1 ? ? ? U 2 N U 1N ? ? 教案 8 选择题 Y,y联结的三相变压器组,其空载电流 和相电动势波形分别为( (A) 尖顶波和尖顶波 (B) 尖顶波和正弦波 ) (C) 正弦波和尖顶波 (D) 平顶波和平顶波 电机学 教案 励磁电流三次谐波分量不能流通, 励磁电流接近正弦波,磁通波形为 平顶波 9 选择题 Ⅰ、Ⅱ两台三相变压器并联运行,它们的联 结组别相同,电压比相等,但Ⅰ的短路阻抗 标幺值比Ⅱ的大,则( (A) Ⅰ先满载 ) (B) Ⅱ先满载 (C) 同时满载 电机学 教案 (D) 无法确定 负载电流与等效漏阻抗成反比。 10 选择题 变压器的空载损耗由( (A) 铁耗 )组成 (B) 铜耗 (C) 主要为铜耗和较小的铁耗 (D) 主要为铁耗和较小的铜耗 电机学 教案 11 选择题 变压器运行时的电压调整率( (A) 与负载大小有关 (B) 与负载性质有关 (C) 与激磁参数有关 (D) 与负载大小和性质都有关 电压调整率公式 ) 电机学 教案 12 选择题 变压器带额定容量负载运行时,其效 率( ) 效率计算式,电阻性最大。 (A) 是一个定值 (B) 不是一个定值 (C) 与负载的性质有关 电机学 教案 (D) 与负载的性质无关 13 选择题 在感应电动机转子回路中串入电阻起动时, 可以( ) (A) 减小起动电流,增大起动转矩 (B) 减小起动电流,减小起动转矩 (C) 增大起动电流,增大起动转矩 (D) 增大起动电流,减小起动转矩 电机学 教案 14 选择题 在直流电动机电枢回路中串入电阻起动时, 可以( ) (A) 减小起动电流,增大起动转矩 (B) 减小起动电流,减小起动转矩 (C) 增大起动电流,增大起动转矩 (D) 增大起动电流,减小起动转矩 电机学 教案 15 选择题 直流电机电枢绕组导体中流过的电流是 ( ) (A) 直流电流 (B) 交流电流 (C) 脉动的直流电流 电机学 教案 16 选择题 一台他励直流电动机拖动一台他励直流发电机运行, 如果发电机的励磁电流和负载电阻保持不变,而电 动机转速增加,则发电机的输出功率将( M ) G (A) 增大 (B) 减小 (C) 不变 (D) 无法确定 发电机: Ea ? U ? I a Ra ? I a ?RL ? Ra ? n↗→Ea↗→Ia↗→Ia2RL↗ 电机学 教案 17 选择题 一台并励直流发电机在额定状态运行,现停机后改变 原动机转向重新起动,则该发电机( (A) 不能自励 (B) 能自励,但电压极性改变 (C) 能自励,且电压极性不变 (1)电机必须有剩磁; ) 自励条件 (2)励磁磁动势的方向必须与剩磁的方向一致; (3)励磁回路的总电阻必须小于临界电阻。 n变方向→Ea变方向→If变方向→Φ变方向 电机学 教案 18 选择题 直流电机的电枢磁动势与主磁场相互 作用产生电磁转矩。若电枢磁动势有 交轴分量Faq和直轴分量Fad,则 ( (A) 仅Faq产生电磁转矩 (B) 仅Fad产生电磁转矩 (C) 二者都产生电磁转矩 电机学 教案 ) 19 选择题 一台他励直流发电机转速下降10%,而励磁 电流和电枢电流均不变,则 ( (A) 电枢电势下降10% (B) 电磁转矩下降10% (C) 电枢电势和电磁转矩都下降10% (D) 电枢电势和电磁转矩都不变 ) E ? C n ? , T ? C ? I a e e T a 电机学 教案 20 选择题 并励直流发电机的额定输出功率可表达为( (A) UN ×IN (B) UN ×IN×η (C) UN ×(IN +IfN) ) (D) UN ×(IN +IfN)×η 电机学 教案 21 选择题 直流电机交轴电枢反应磁动势最大值 的位置取决于( ) (A) 主磁极轴线的位置 (B) 电刷的位置 (C) 转子旋转方向 电机学 教案 22 选择题 一台额定转速为1000r/min的并励直流电动机,在额 定状态运行时输入功率为10kW,若在电枢回路中串 电阻调速,保持电压和负载转矩不变,当转速为 800r/min时的输入功率为 ( (A) 8kW ) (B) 10kW (C) 12.5kW U=C→If=C→Φ=C T2=C→Te=C→Ia=C →I=Ia+If=C→P1=UI=C 电机学 教案 23 选择题 在p对极整距交流绕组中,每个线圈的两个 线圈边在空间相距的机械角度为 ( (A) p×180° (B) p×360° ) (C) 360°/p (D) 180°/p 电机学 教案 24 选择题 两相对称绕组中通入两相对称电流所 产生的气隙合成磁动势基波为( (A) 脉振的矩形波 (B) 旋转的矩形波 (C) 脉振的正弦波 ) (D) 旋转的正弦波 电机学 教案 25 选择题 三相感应电动机从空载变到满载运行 时,激磁电流将( ) (A) 显著增加 (C) 显著减小 (B) 基本不变 (D) 无法确定 电机学 教案 26 选择题 一台三相6极50Hz感应电机的转差率 为0.05时,其转子绕组产生的基波旋 转磁场相对于定子的转速为( (A) 1050rpm ) (B) 1000rpm (C) 50rpm 电机学 教案 (D) 0rpm 27 选择题 某三相4极鼠笼式感应电机的定、转子槽 数分别为33和36,则其转子极对数为( (A) 4 (B) 2 ) (C) 36 (D) 1 电机学 教案 28 选择题 三相绕线式感应电动机拖动恒转矩负载,转子 回路串入不同的电阻时,应有( ) (A) 转子电流变化而功率因数不变 (B) 转子电流不变而功率因数变化 (C) 转子电流及功率因数都不变 R2 s I 2 X 2? ? Te ? R2 s ?C m1 2 ?s ? R '2 ? 2 ? R1 ? c ? ? ? X 1? ? cX '2? ? s ? ? U12 R '2 s E2 电机学 教案 ? cos? 2 ? ? ? R2 s R2 2 s ? 2 X 2? 29 选择题 感应电动机从空载变到额定负载运行 时,其定子感应电动势将( (A) 增大 (B) 不变 (C) 减小 (D) 变化规律不定 电机学 教案 30 ) 空载运行时,s=0;转子电流小;额定负 载时,s增加,定、转子电流增加,定 子漏阻抗压降增加,E1和相应的主磁通 将比空载时略低;启动或堵转时,E1最 小,约为空载时50%。 选择题 一台过载能力为2的三相感应电动机在额定状态 下运行。如果电网电压下降20%,而其它条件 不变,则电动机将 ( (A) 转速升高 (C) 转速降低 ) (B) 转速不变 (D) 停转 Te U1 U’1 T2 ? Te ? U Tmax ? kT TN 2 1 ? 2 ? ?80% ? TN ? 1.28TN 2 s 电机学 教案 1 0 31 选择题 设三相感应电动机在额定状态运行时 的定、转子铁耗分别为pFe1和pFe2,则 ( ) (A) pFe1 < pFe2 (C) pFe1 = pFe2 电机学 教案 (B) pFe1 > pFe2 (D) pFe1 ≈ pFe2 转子电流频率低,转子铁耗小 33 选择题 现有A、B两台感应电动机,A的气隙比B的大, 当它们在相同电压下运行时,二者的激磁电流 分别为ImA和ImB,则( (A) ImA < ImB (C) ImA≈ImB ) (B) ImA = ImB (D) ImA > ImB U1 ? E1 ? 4.44 fNkw1?1 ? C 电机学 教案 34 选择题 在感应电动机的功率平衡方程中,总机械功率 可表示为( (A) (B) (C) (D) ) 2 ? ? ?1 ? s ? s m2 I 2 R2 m I R2 ?1 ? s ? s 2 2 2 m I R2 ?1 ? s ? s 2 1 2 sPe 35 电机学 教案 选择题 一台四极同步电机稳态运行时定子频率为50Hz, 则其转子磁场相对于转子的转速( ) (A) 等于1500rpm (B) 大于1500rpm (C) 小于1500rpm (D) 等于0rpm 电机学 教案 36 选择题 一台隐极同步发电机的同步电抗标幺值为1,当 每相接入标幺值为0.8的容性负载时其电枢反应 的性质为( ) (B) 助磁兼交磁 (A) 去磁兼交磁 (C) 纯去磁 (E) 纯交磁 ? Xs Xa Ea ? ? (D) 纯助磁 X? E? I ? Ra U ? 电感性负载 E0 ~ 电机学 教案 E 37 ? 选择题 一台同步发电机并联在无穷大电网上运行,在 保持有功不变的情况下增加励磁电流,发现其 电枢电流在减小,则原来的运行状态为( (A) 过励 (C) 欠励 (B) 正常励磁 (D) 无法确定 ) 电机学 教案 38 选择题 一同步电动机带某一负载运行时功率因数为1,在不 改变励磁电流的情况下撤去负载,则此时该电机的 电枢电流为( (A) 0 (C) 感性电流 IM ) P”e> P’e P’e>0 Pe=0 (B) 容性电流 (D) 纯有功电流 I 'M ? U ? E 0 ? j I M X sO 电机学 教案 ? ? ? 滞后 M 欠励 I ? U ? M s 超前 ? j I' X ? 正常 励磁 ? E0 过励 ? E '0 If 39 j I M Xs 选择题 一台同步电机处于发电状态稳定运行时,其 ( ) (A) 主极磁场超前于定子合成磁场 (B) 定子合成磁场超前于主极磁场 (C) 定、转子磁场轴线重合 电机学 教案 40 选择题 已知一台隐极同步发电机额定运行时定子功率因数为 0.8(滞后),定子电流直轴分量与交轴分量的比值为2.8, 则该发电机的过载能力最接近于( ) (A) 1.6 (B) 1.7 (C) 1.8 (D) 1.9 I sin? 0 I d tan? 0 ? ? ? 2.8 ? ? 0 ? 70.35? I cos? 0 I q 1 1 1 kP ? ? ? ? 1.81 sin ? N sin ?? 0 ? ? N ? sin 33.48? 电机学 教案 41 cos?N ? 0.8 ? ? N ? 36.87? 选择题 在保持同步发电机励磁电流不变的情况下,增 加发电机的有功输出,则激磁电动势将( (A) 不变 (C) 变小 ) (B) 变大 (D)无法确定 电机学 教案 42 填空题 若将一台电力变压器接在电压为5/6倍额定电 压、频率为1.2倍额定频率的电网上运行,则 磁路饱和程度将 下降 ,激磁电流 减小 ,激 磁电抗 增大 ,漏电抗 增大 ,铁耗 减小 。 U1≈E1=4.44fN1Φm U1↘、f ↗→Φm↘↘ 电机学 教案 pFe ? CFe f B G 1.3 2 m 43 填空题 两台三相变压器并联运行的条件是: 额定电压与电压比相等 , 联结组号相同 , 短路阻抗标幺值相等、阻抗角相同 。 变压器的空载损耗主要是 铁耗 路损耗主要是铜耗 。 电机学 教案 ,短 44 填空题 一台他励直流发电机,若电刷顺着电枢旋转 方向偏移一个较小的位移,其电枢反应性质 为 交磁兼去磁。当转速、励磁电流及负载转 矩都不变时,与电刷位于几何中性线时相比, 其端电压将 下降 。 电机学 教案 45 填空题 并励直流发电机自励建立稳定电压的条件是: 电机气隙中有剩磁 , 励磁磁动势与剩磁方向相同 , 励磁回路总电阻小于临界电阻 。 电机学 教案 46 填空题 对直流电动机调速时,在其他条件不变的情 况下,增加电枢回路总电阻可使转速 下降 , 增加励磁回路总电阻可使转速 升高 。 若一台直流电动机在某一状态稳定运行,现 增大其机械负载,则转速将 下降 ,电枢 电流将会 增大 ,输出功率会 增大 。 电机学 教案 47 填空题 一台三相交流电机定子绕组采用双层绕组,已 知槽数Q=36,极对数p=2,线圈第一节距y1=7 槽,则每极每相槽数q= 3 槽,槽距电角 α= 20° ,基波节距因数kp1= 0.9397 ,基波分布 因数kd1= 0.9598 ,基波绕组因数kw1= 0.9019。 Q p360? Q q? ,? ? ,? ? 2 pm Q 2p ? sin q2 k p1 ? sin 90?, k q1 ? , k w1 ? k p1 ? k q1 ? ? q sin 2 y1 电机学 教案 48 填空题 在三相对称绕组中通入三相对称电流,产生 的合成磁动势为 圆形旋转磁动势 , 其幅值取决于 绕组设计和电流大小 , 转向取决于 电流相序和绕组布置 转速取决于 电流频率和极对数 , 。 电机学 教案 49 填空题 一台三相6极鼠笼式感应电动机,额定频率 为50Hz,现通以频率为100Hz的三相对称交 流电,此时其合成磁动势基波的极对数应该 为 3 ,旋转速度应该为 2000rpm 。 60 f 60?100 ns ? ? p 3 电机学 教案 50 填空题 若将一台三相感应电动机接到电压为额定电 压、频率为1.2倍额定频率的电网上运行,则 此时该电机的激磁电流将会 减小 ,铁耗将 会 减小 ,功率因数将会 增大 。 U1 ? E1 ? 4.44 fN1kw1?1 pFe ? CFe f B G 1.3 2 m 电机学 教案 51 填空题 对三相绕线式感应式电动机,在其他条件不 变的情况下,增加转子回路总电阻,一般情 况下会引起以下变化:起动电流 减小 ,起 动转矩 增大 ,最大电磁转矩 不变 ,额定 转差率 增大 。 电机学 教案 52 填空题 一台三相八极交流电动机共有48个槽采用双 层短距分布绕组,节距为y1=5, 没相绕组串 联匝数为32,并联支路数为1,每极每相槽数 为_____,槽距电角度为_____,基波短距系 数为____,分布系数为_____,绕组系数为 ____,若每极磁通为0.54Wb,则60Hz时 的基波电动势为_____。 电机学 教案 53 填空题 在三相感应电动机的负载从零开始逐渐增加 的过程中,电动机的转速将 减小 ,电磁功 率将 增大 ,转子电流的频率将 增大 ,转 子感应电动势将 增大 ,电动机的功率因数 将 增大 ,电动机的效率将 增大 。 电机学 教案 54 填空题 一台感应电动机接在频率为50Hz的电网上 空载运行,转子转速为960rpm,则定子电流频率 为 50 Hz,定子电动势频率为 50 Hz,转子电流 频率为 2 Hz,转子电动势频率为 磁场相对于转子的速度为 40 rpm。 2 Hz,气隙 ns ? n 1000? 960 s? ? ? 0.04 ns 1000 电机学 教案 55 填空题 同步发电机与电网并联运行后,若要调节发 电机输出的有功功率大小,应该 改变原动机输入的机械转矩 ; 若要在输出有功不变的情况下改变输出无功 大小,应当 调节励磁电流的大小 。 电机学 教案 56 填空题 同步发电机与电网并联运行的条件有: 发电机的相序与电网一致, 发电机的频率与电网相同, 发电机的激磁电动势与电网电压大小相等、 相位相同。 电机学 教案 57 填空题 一台同步电动机拖动一恒转矩负载,额定运行 时功率因数为0.8(超前)。在其他条件不变的 情况下增大励磁电流,则会带来以下变化:电 机的电枢电流 增大 ,电磁功率 不变 ,电磁 转矩 不变 ,激磁电势 增大 ,功率角 减小 , 功率因数 减小 。 电机学 教案 58 填空题 一台同步发电机并联于无穷大电网运行,若保 持有功不变,在过励状态下要提高电机的功率 因数,应当采取的措施是 减小励磁电流,这时 发电机的静态稳定程度将 降低 。 电机学 教案 59 填空题 在同步发电机空载试验中(不考虑磁路饱和),如 转速增加,则发电机空载电压 增大 ;励磁电流增 加,空载电压 增大 ;励磁电流增加10%,而速度 减小10%,则发电机空载电压将会 不变 。 电机学 教案 60 简答题 ? 画出变压器的T型等效电路,标明各物理量 的参考方向,并说明各参数的物理含义。 ? 分别画出联结组别为Y,d1和D,y1的三相变压 器电压相量图和绕组联结图。 电机学 教案 61 简答题 三相绕组的轴线如图所示,如果在三相绕组中 分别通入的电流为 iA=cos(100πt) 、 iB=cos(100πt+ 2π/3)、 iC=cos(100πt+ 4π/3) ?试问当t=1秒时,合成磁 动势基波的轴线在哪里?为什么? A C 电机学 教案 B 62 简答题 ? 什么是直流电机的电枢反应?它的性质由 什么决定?它对气隙磁场有什么影响?能 画出空载和负载时直流发电机的气隙磁场 的分布。 ? 他励直流电动机的调速方法有哪些?分别 简述它们的调速原理。 电机学 教案 63 简答题 ? 画出感应电动机的T型等效电路,标明各物理 量的参考方向,并说明等效电路中各参数的物 理含义。绕组折算和频率折算的基本含义是什 么?感应电机的功率流程如何? ? 感应电动机带额定负载运行时,若电源电压下 降过多,往往会使电机过热甚至烧毁,试说明 其原因。 T下降,转速降低,转子功率因素降低;磁通降低, TN不变,转子电流增加,定子电流增加 电机学 教案 64 简答题 ? 试画出隐极同步发电机在功率因数为0.8(滞后) 时的相量图,并说明此时电枢反应的性质。 ? 直轴同步电抗和交轴同步电抗的物理含义是 什么?为什么直轴同步电抗比交轴同步电抗 大? ? 同步电动机异步起动时,对励磁绕组有什么 要求?为什么? 电机学 教案 65 计算题 一台180kVA、6.3kV/400V、Y,d11联结的三相变压器, X*k=0.054,R*k=0.0098。 (1)当U1=U1N、I2=I2N时测得二次侧电压为U2N,求此 时的负载功率因数角; 公式2-66 (2)为了满足供电需要,添加一台320kVA、 6.3kV/400V、Z*k=0.045、Y,d11联结的三相变压器与该 变压器并联运行,试求:①当总负载为400kVA时,每 台变压器分担的负载容量;②在任何一台变压器都不过 载的情况下所能承担的最大容量。 公式2-82,阻抗标幺 电机学 教案 值小的先满载 66 计算题 一台三相变压器的额定容量为5800kVA,Yd11,额定电 压,10000V/660V,空载时损耗为20kW,额定电流短路损 耗为60kW,求: (1) 二次侧为额定电流、功率因数为0.8(滞后)时 的效率。 (2) 负载率为多大是效率最高。 电机学 教案 67 计算题 一台并励直流电机接在220V直流电网上运行,已知电 机的有关数据如下:p=2,单叠绕组,四条并联支路, 槽数54,每槽导体数8,nN=1500rpm,Φ=1.899×102Wb,电枢回路总电阻(含电刷接触电阻)0.2Ω,励 磁回路电阻为220Ω,pFe=360W, pΩ=200W,p△=0。 试求:(1)该电机作发电机还是电动机运行? (2)额定运行时的电磁转矩、输入功率和效率? 电机学 教案 68 计算题 一台直流电动机,UN=220V,IaN=40A,nN=1000rpm, 电枢回路总电阻(含电刷接触电阻)0.5Ω。当电网电压 下降到180V、电动机带额定转矩时,不计饱和,求(1) 若该电动机为他励电机其转速和电枢电流为多少?(2) 若该电动机为并励电机其转速和电枢电流为多少? U N ? EaN ? I aN Ra U ? Ea ? I a Ra E ? Ce n? 电机学 教案 69 计算题 一台三相感应电动机,已知fN=50Hz,PN=28kW, UN=380V,nN=950r/min,cosφN=0.88,定子绕组Y 接法,在额定运行时pCu1=1400W、pFe=800W、pΩ= 1100W、pΔ=186W。求此时的:(1)转差率;(2) 电磁功率;(3);电磁转矩;(4)输入功率;(5) 效率;(6)定子电流。 电机学 教案 70 计算题 一台7000kW的水轮发电机,定子绕组Y接法,UN= 11kV,cosφN=0.8(滞后),Xd=17Ω,Xq=9Ω,不 考虑定子电阻及磁路饱和。试求:(1)直轴同步电 抗标幺值和交轴同步电抗标幺值;(2)画出相量图 并计算发电机在额定状态运行时的励磁电动势标幺值。 (3)求其过载能力 电机学 教案 71 计算题 一台25MW的汽轮发电机并联于无穷大电网运行,定 子绕组Y接法,UN=10.5kV,cosφN=0.8(滞后),同 步电抗标幺值为1.0,不考虑定子电阻及磁路饱和。试 求:(1)额定运行时的E0、δ、ψ0和过载能力;(2) 因电网故障使电压下降为0.7UN时,若要功率角不超过 30°,励磁电流至少应为额定时的多少倍?若要保持 静态稳定能力不变,应如何处理?(3)原在额定状态 运行,现将原动机的输出有功功率减小10%,若要保 持功率因数仍为0.8(滞后),则励磁电流应为额定时 的多少倍? 电机学 教案 72 计算题 考前个别答疑安排 ? 答疑地点:A区五教学楼2楼教员休息室 ? 答疑方式:课程组老师轮流答疑 ? 答疑时间:………… 电机学 教案 73 考前个别答疑时间及具体安排 日期时间 19周星期 二 (2014.1.7) 上午 9:00-11:00 下午 15:00-17:00 晚上 19:30-21:30 教师: 沈启平 助教:季海婷 - 19周星期 三 (2014.1.8) 19周星期 四 (2014.1.9) 74 教师:李辉 助教:刘盛权 教师:黄嵩 教师:李景灿 助教:李浩、房姗姗、胡 助教:陈知前、李洋、 光伟 操张鹏 教师:韩力 教师:罗辞勇 李辉、黄嵩、罗辞勇 助教: 卢彬、李凌 助教:谢同平、肖发福、 韩力、李景灿、沈启 川 王英豪 平 电机学 教案