03创新试题12自动控制元件

四川大学期考试试题（闭卷）（2005——2006学年第2学期）课程号：课序号：课程名称：电机学任课教师：曾成碧成绩：适用专业年级：电气03创新学生人数：24印题份数：28学号：姓名：考试须知四川大学学生参加由学校组织或由学校承办的各级各类考试，必须严格执行《四川大学考试工作管理办法》和《四川大学考场规则》。有考试违纪作弊行为的，一律按照《四川大学学生考试违纪作弊处罚条例》进行处理。四川大学各级各类考试的监考人员，必须严格执行《四川大学考试工作管理办法》、《四川大学考场规则》和《四川大学监考人员职责》。有违反学校有关规定的，严格按照《四川大学教学事故认定及处理办法》进行处理。一、填空：（31分）1、一台额定频率为50Hz的电力变压器接于60Hz，电压为此变压器的6/5倍额定电压的电网上运行，此时变压器磁路饱和程度，励磁电流，励磁电抗，漏电抗。2、三相变压器理想并联运行的条件是（1），（2），（3）。3、为使电压波形不发生畸变，三相变压器应使一侧绕组。4、单相绕组的基波磁势是，它可以分解成大小，转向，转速的两个旋转磁势。5、感应电动机起动时，转差率s=，此时转子电流2I的值，cos2,主磁通比，正常运行时要，因此起动转矩。6、当三相感应电动机定子绕组接于50HZ的电源上作电动机运行时，定子电流的频率为，定子绕组感应电势的频率为，如转差率为s，此时转子绕组感应电势的频率，转子电流的频率为。5、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。6、当一台同步发电机的短路比大时，其同步电抗Xd，短路电流Ik，电压变化率，过载能力。7、同步发电机在过励时从电网吸收，产生电枢反应；同步发电机在欠励时向电网输出，产生电枢反应。二、问答题：（53分）1、变压器在制造时，一次侧线圈匝数较原设计时少，试分析对变压器铁心饱和程度、激磁电流、激磁电抗、铁损、变比等有何影响？（5分）2、为了得到正弦形的感应电势，当铁芯饱和和不饱和时，空载电流各呈什么波形，为什么？（6分）3、交流发电机定子电枢绕组相电势的频率、波形和大小与哪些因素有关？这些因素中哪些是由构造决定的，哪些是由运行条件决定的？（6分）注：1．试题字迹务必清晰,书写工整。本题页，本页为第页2．题间不留空，一般应题卷分开。教务处试题编号：3．务必用A4纸打印。学号：姓名：4、台50Hz的交流电机，今通入60Hz的三相对称交流电流，设电流大小不变，问此时基波合成磁动势的幅值大小、转速和转向将如何变化？（6分）5、感应电动机带负载运行，若电源电压下降过多，会产生什么严重后果？如果电源电压下降%20，对最大转矩、起动转矩、转子电流、气隙磁通、转差率有何影响（设负载转矩不变）？（9分）6、画出三相异步电动机正常运行时的等效电路图，说明图中个参数的意义，异步电动机在轻载和机械负载增加时，图中什么参数发生变化？怎样变？若机械负载过大，致使电动机停转，等效电路中那个参数怎样变？对应等效电路中那部分功率等于多少？（8分）7、叫同步电机的电枢反应？电枢反应的性质有哪些？电枢反应的性质由什么决定？（6分）8、无穷大电网并联运行的同步发电机，当调节有功功率输出时，如果要保持无功功率输出不变，问此时此刻功角δ和激磁电流如何变化，定子电流和空载电势又如何变化，用同一相量图画出变化前、后的相量图。（7分）三、计算题：（16分）1.一台JQ2-52-6异步电动机，额定电压380伏，定子三角形接法，频率50HZ，额定功率7.5KW，额定转速960r/min，额定负载时cos1=o.824，定子铜耗474W，铁耗231W，机械损耗45W，附加损耗37.5W，试计算额定负载时，（1）转差率；(2)转子电流的频率；（3）转子铜耗；（4）效率；（5）定子电流。（10分）2、有一台汽轮发电机并联于无穷大电网运行，额定负载时功角N=200，现因电网发生故障，电压下降为原来的60%，试问：为使δ角不超过250，那么应增加激磁电流，使发电机的E0上升为原来的多少倍（假定故障前后发电机输出的有功功率不变）？（6分）本题页，本页为第页教务处试题编号：参考答案：一、填空题：1、答：饱和程度不变，励磁电流不变，励磁电抗增大，漏电抗增大。2、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。3、答：采用d接。4、答：脉振磁势，相等，相反，相等。5、答：1，很大，很小，小一些，不大。6、答：Hz50，Hz50，sHz50，sHz507、答：主极轴线，气隙合成磁场轴线，励磁电动势，电压8、答：小，大，小，强7、答感性无功功率，直轴去磁，容性无功功率，直轴增磁二、问答题：1、答：根据mfNEU11144.4可知，1144.4fNUm，因此，一次绕组匝数减少,主磁通m将增加，磁密ABmm，因A不变，mB将随m的增加而增加，铁心饱和程度增加，磁导率Fe下降。因为磁阻AlRFem，所以磁阻增大。根据磁路欧姆定律mmRNI10，当线圈匝数减少时，励磁电流增大。又由于铁心损耗3.12fBpmFe，所以铁心损耗增加。励磁阻抗减小，原因如下：电感mmmRNRiiNNiNiL21001100100，激磁电抗mmmRNfLX212，因为磁阻mR增大，匝数1N减少，所以激磁电抗减小。设减少匝数前后匝数分别为1N、'1N，磁通分别为m、'm，磁密分别为mB、'mB，电流分别为0I、'0I，磁阻分别为mR、'mR，铁心损耗分别为Fep、'Fep。根据以上讨论再设)1(11'kkmm，同理，)1(11'kBkBmm，)1(22'kRkRmm，)1(313'1kNkN，于是03211321'1'''0IkkkNkRkkNRImmmm。又由于3.12fBpmFe，且mFerIp20（mr是励磁电阻，不是磁阻mR），所以mmmmFeFerIrIBBpp20'2'022''，即mmrkrkkk23'222121，于是，123'22mmrkrk，因12k，13k，故mmrr'，显然，励磁电阻减小。励磁阻抗mmmjxrz，它将随着mr和mx的减小而减小。变比将减小。2、答：铁心不饱和时，空载电流、电动势和主磁通均成正比，若想得到正弦波电动势，空载电流应为正弦波；铁心饱和时，空载电流与主磁通成非线性关系（见磁化曲线），电动势和主磁通成正比关系，若想得到正弦波电动势，空载电流应为尖顶波。3、答：(1)频率：频率60pnf频率f与磁极对数p和发电机的转速n有关，p是由构造决定，n是由运行条件决定。(2)波形：波形与电机气隙磁通密度沿气隙圆周分布的波形有关，它由电机结构决定。(3)大小：144.4wfNkE与绕组结构（是短距还是整距绕组，是分布还是集中绕组）、绕组串联匝数有关，由构造决定；与频率、每极下磁通量有关，由运行条件决定。4、答：本题题意为频率增加（增加2.15060倍）由IpNkFw1135.1和pfn601知，基波合成磁动势幅值大小及转向与频率无关。而转速n1与频率成正比，故转速增加1.2倍。5、答最大转矩和起动转矩与电压平方成正比。如果电源电压下降过多，当起动转矩下降到小于负载转矩时，电动机不能起动。当最大转矩下降到小于负载转矩时，原来运行的电动机将停转。电源电压下降%20，则最大转矩下降到原来的%64，起动转矩也下降到原来的%64。磁通下降到原来的%20，不考虑饱和的影响时，空载电流下降到原来的%20。在负载转矩不变的情况下，22cosI上升%25，定子电流相应上升，电动机的转速有所降低，s增大，ms不变。6、7、答：空载时定子无电流，同步电机仅有一个以n1旋转的转子励磁磁场,在定子中感应三相对称电势，称励磁电势。而当定子有负载，定子有电流产生电枢磁势。电机气隙中的磁势由电枢磁势及电枢磁势合成建立。电枢磁势对电枢磁势的影响称为电枢反应；电枢反应的性质有助磁、去磁和交磁；电枢反应的性质由负载的性质决定。8、答：功角δ增大，励磁电流If增加，定子电流和空载电动势增大δ’δE0’E0I’I三、计算题：解：（1）min/1000350606011rPfn04.01000960100011nnns（2）Hzsff25004.012.U.I.'I.tIxj.'txIj.'0E.0Eδ’δ（3）WpPPPad5.7582455.3775002WPsspCu94.31512（4）FeCuCupppPP121W44.860323147494.3155.7582%17.87%10044.86037500%10012PP（5）AUPI86.15824.0380344.8603cos311112、解：故障前后输出的有功功率不变，则倍）(349.125sin6.020sin25sin6.020sin1sinsin00*01*020**020**01***02***01*EExExExUExUEPtttNtNem