武汉大学电气考研复试必备：电机学(上)_期末(B)-答案

武汉大学2010—2011学年度第二学期《电机学》（上）试卷（B）学号姓名院（系）班级一、简答题（50分）1.（10分）一台额定频率为50Hz的三相变压器，若接到50Hz的电网上运行，电压为额定电压。夜间低负荷时，电网电压上升10%，试问此时变压器的空载电流、励磁电抗、励磁电阻、漏电抗和铁耗等参数如何变化？为什么？答：电压上升磁通增加，励磁电流大大增加；磁路饱和程度增加、励磁电抗下降；铁耗增加，励磁电阻下降，因为22200FempfBRII，电流变化比磁通大；漏电抗不变。2.（8分）试将变压器连接成Yd9连接，并画出电动势的相量图。3.（8分）Yy连接的三相变压器，若二次侧线线间带一单相感性负载，试问变压器的一次侧绕组和二次侧绕组是否有负序电流、零序电流，说明理由。答：二次侧有正序和负序电流，没有零序电流；不对称运行用对称分量法分解可得；一次侧有正序和负序电流，没有零序电流；零序电流在Y连接中均不能流通。4.（8分）总结交流电机三相合成基波圆形旋转磁动势的性质、它的幅值大小、幅值空间位置、转向和转速各与哪些因素有关？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？答：性质：圆形旋转磁动势；幅值大小：NNIpNkF1135.1；三相合成基波圆形旋转磁动势幅值大小，其决定因素有：绕组系数、极对数和绕组电流。绕组由构造决定，电流由运行条件决定。空间位置：沿气隙圆周旋转。当哪相电流最大，三相合成基波圆形旋转磁动势就转至哪相绕组轴线上，转速：pfn601转速与电流频率f及磁极对数p有关，p由构造决定，f由运行条件决定。转向：与电流相序有关（与电流相序一致），由运行条件决定。5.（8分）普通笼型感应电动机在额定电压下起动时，为什么起动电流很大，而起动转矩并不大？答起动时0n，1s，旋转磁场以同步速度切割转子，在短路的转子绕组中感应很大的电动势和电流，引起与它平衡的定子电流的负载分量急剧增加，以致定子电流很大；起动时1s，sR2很小，电动机的等效阻抗很小，所以起动电流很大。由于22cosICTmTem，当1s、12ff时，使转子功率因数角222arctanRX接近90，2cos很小，22cosI并不大；另外，因起动电流很大，定子绕组漏抗压降大，使感应电动势1E减小，与之成正比的m也减小。起动时，m减小，22cosI并不大，使得起动转矩并不大。6.（8分）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%，定量说明对最大转矩、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）？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。二、分析计算题（50分）1.（15分）一台三相电力变压器的额定数据如下：额定容量NS=8000kVA,12/NNUU=121/6.3kV,YNd11连接。空载、短路试验数据如下：试验名称线电压（V）电流（A）功率（kW）电源加在空载短路6300127058.0638.1711.664低压方高压方求：(1)变压器的参数（标么值）(2)满载且功率功率因数为0.8（滞后）时的效率、电压变化率U(3)电压变化率U最大时的功率因数cos2和U值解：（1）11800038.17333121NNNSIAU228000733.16336.3NNNSIAU0*028.060.01733.16NIII，0**1100mZI0*011.60.001458000NppS，0**0*20.0014514.50.0001mpRI，**2*22210014.598.94mmmXZR*1127050.105121000kkNUUU，**0.105kkZU*640.0088000kkNppS，***20.0080.0081kkkpRI，**2*2220.1050.0080.1047kkkXZR（2）02011.664110.988cos80000.811.664kNNkNppSpp**(cossin)0.0080.80.10450.60.0691kkURX（3）****(sincos)00.1047arcsinarcsin13.087285.630.008kkkkdURXdXR**max(cos85.63sin85.63)0.0080.0760.10450.9970.1048kkURX2.（10分）有一台20kVA，220V/110V的单相绕组变压器，*KZ=0.05。现将之改为330V/220V的降压自耦变压器，求：(1)自耦变压器的额定容量和短路阻抗*KAZ(2)若原来双绕组变压器满载且功率因数cos2为0.9时的效率为96.5%，问改接为自耦变压器后满载且功率因数cos2为0.9时的效率为多少？解：（1）降压变比1100.5220k自耦变变比3301.5220ak1(1)(12)2060kVA1aNNaSSk11(1)(1)0.050.016671.5kakaZZk（2）00200110.965cos200.9kNkNNkNkNppppSpppp所以00.6528kNppkW；00200110.988cos600.9kNkNaaNkNkNppppSpppp3.（10分）汽轮发电机，两极，50Hz，定子54槽，每槽内两根导体，a＝1，y1＝22槽，Y接法。已知空载线电压0U＝6300V，求每极基波磁通量Φ1。解：发电机极距272542pZ每极每相槽数932542pmZq槽角度67.6543601360Zp所以91533.0267.6sin9267.69sin)902722sin(2sin2sin)90sin(11qqykN每相串联的匝数为18322542maNZNc空载时每相感应的电势VUE3.363736300301根据111144.4wNkfE得每极基波磁通量WbfNkEN9944.09153.0185044.43.363744.41114.（15分）一台绕线转子三相异步电动机，4极，额定功率NP=150kW，额定电压UN=380V，额定频率Nf=50Hz，定、转子绕组均为Y联结，额定负载时测得转子铜耗2cup=2205W，机械损耗mecp=2645W，附加损耗adp=1010W。其它电动机参数为12==0013RR.¢W，12==006XX.ss¢W。试求：(1)额定运行时的电磁功率emP、转差率Ns、转速Nn和电磁转矩emT；(2)负载转矩不变（认为emT不变），转子回路中串入调速电阻tR时，且折算到定子侧=0013tR.¢W，电动机的转差率s、转速n和转子铜耗pCu2；(3)转子回路不串电阻和串入调速电阻=0013tR.¢W两种情况下的临界转差率。解：（1）22(150000264510102205)emmecadCuPPppp155.86kWmin/1500250606011rPfn31155.8610992.742150060ememPTNm2322050.0141155.8610CuempsPmin/1479)1(1rsnnN(2)因'''22'tNRRRss所以22''''0.0130.0130.01410.02820.013tNRRssR1(1)1457.7/minnnsr20.0282155.864.41CuempsPkWkW(3)串电阻前2'2'10.0130.1080.060.06mRsXX串电阻后2'''2'10.0130.0130.2160.060.06mtRRsXX，增加（完）