天大2018年6月考试《电机学》离线作业考核试题

同学情

电机学
要求：
一、独立完成，下面五组题目中，请任选其中一组题目作答，满分100分；
二、答题步骤：
1.使用A4纸打印学院指定答题纸（答题纸请详见附件）；
2.在答题纸上使用黑色水笔按题目要求手写作答；答题纸上全部信息要求手写，包括学号、姓名等基本信息和答题内容，请写明题号；
三、提交方式：请将作答完成后的整页答题纸以图片形式依次粘贴在一个Word
    文档中上传（只粘贴部分内容的图片不给分），图片请保持正向、清晰；
1.上传文件命名为“中心-学号-姓名-科目.doc”
2.文件容量大小：不得超过20MB。
提示：未按要求作答题目的作业及雷同作业，成绩以0分记！

题目如下：
第一组：
1. 为什么要把变压器的磁通分成主磁通和漏磁通？它们之间有哪些主要区别？并指出空载和负载时激励各磁通的磁动势？(30分)
2. 同步电机有哪几种运行状态，如何区分？(30分)
3. 一台交流电机定子采用双层叠绕组，其中定子槽数Z=36，极数2p=4，并联支路数a=2，节距y1=7，线圈匝数Nc=2，试求：(20分)
1）画出叠绕组展开图（只画一相）；
2）每相绕组串联匝数；





4. 一台并励直流发电机，PN=26kW，UN=230V，nN=960r/min，2p=4，单波绕组，电枢导体总数，Na=444，额定励磁电流IfN=2.592A，空载额定电压时的磁通0=0.0174Wb，空载损耗p0=0.4kW。电刷安装在几何中性线上，不计磁路饱和的影响，试求额定负载时：(20分)
1）发电机的感应电动势E；
2）发电机的电磁功率Pem、电磁转矩Tem及效率N；



第二组：
1. 试证明转子磁动势相对于定子的转速为同步速度。(20分)
2. 某绕线转子异步电动机，如果（1）转子电阻增加一倍；（2）转子漏电抗增加一倍；（3）定子电压的大小不变，而频率由50Hz变为60Hz，各对最大转矩和起动转矩有何影响？(20分)
3. 设有一三相电机，6极，双层绕组，星形接法，Z=54，y=7，Nc=10，a=1，绕组中电流f=50Hz，流入电流有效值I=16A，试求：旋转磁动势的基波、5次和7次谐波分量的振幅及转速、转向？(30分)
4. 设有一台50kVA，50 Hz，6300/400V，Yy连接的三相铁芯式变压器，空载电流I0=0.075IN，空载损耗p0＝350W，短路电压uk*＝0.055，短路损耗pkN＝1300W。(30分)
        （1）试求该变压器在空载时的参数r0及x0，以及短路参数rk、xk，所有参
数均归算到高压侧，作出该变压器的近似等效电路。
        （2）试求该变压器供给额定电流且cosθ2=0.8滞后时的电压变化率及效率。



第三组：
1. 定子绕组磁场的转速与电流频率和极对数有什么关系？一台50Hz的三相电机，通入60Hz的三相对称电流，如电流的有效值不变，相序不变，试问三相合成磁动势基波的幅值、转速和转向是否会改变？(15分)
2. 直流电机的感应电动势与哪些因素有关？若一台直流发电机在额定转速下的空载电动势为230V（等于额定电压），试问在下列情况下电动势变为多少？(20分)
（1）磁通减少10% ；
（2）励磁电流减少10%（考虑磁路饱和）；
（3）转速增加20%；
（4）磁通减少10%，转速增加10%。
3. 试从物理意义上分析，若减少变压器一次侧线圈匝数（二次线圈匝数不变）二次线圈的电压将如何变化？(15分)
4. 设有一台10kV、2200/220V、单相变压器，其参数如下：r1=3.6Ω、r2=0.036Ω、xk=x1+x2’=26Ω，在额定电压下的铁芯损耗pFe=70W，空载电流I0为额定电流的5%。假定一、二次侧绕组的漏抗如归算到同一方面时可作为相等，试求各参数的标么值，并绘出该变压器的T形等效电路和近似等效电路。(30分)
5. 一台三相四极交流电机，定子三相对称绕组A、B、C分别通以三相对称电流iA=10sinωtA、iB=10sin(ωt-120)A、iC=10sin(ωt-240)A，求：(20分)
    （1）当iA=10A时，写出各相基波磁动势的表达式以及三相合成磁动势基波的表达式，用磁动势矢量表示出基波合成磁动势的空间位置；
（2）当iA由10A降至5A时，基波合成磁动势矢量在空间上转过了多少个圆周？





第四组：
1. 脉振磁动势和旋转磁动势各有哪些基本特性？产生脉振磁动势、圆形旋转磁动势和椭圆形旋转磁动势的条件有什么不同？(20分)
2.普通笼型异步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不大？但深槽式或双笼电动机在额定电压下起动时，起动电流较小而起动转矩较大，为什么？
(20分)
3.一台交流电机，定子槽数Z＝24，2p＝4，y1＝5，a＝2，每槽导体数为8.
(30分)
1）画出叠绕组展开图（只画一相）；
2）每相绕组串联有效匝数；
3）基波绕组系数及五次谐波绕组系数。



4.(30分)有一三相电机，Z=180，2p=10，a=1，y=15，每线圈匝数Nc=3，f=50Hz，基波每极磁通m1=0.113Wb，Bm1：Bm3：Bm5=1:0.2:0.1，三相绕组星形接法，试求：
（1）每线圈的感应电动势Ec;
（2）每相绕组的感应电动势EΦ；
（3）线电动势E1。




第五组：
1. 如何判别直流电机是运行于发电机状态还是运行于电动机状态？它们的、、、、的方向有何不同？能量转换关系如何？(20分)
2. 试比较单层绕组和双层绕组的优缺点及它们的应用范围？(10分)
3. 变压器连接组(20分)
1）根据变压器接线图，画出高、低压侧电动势相量图，并判断其连接组；

2）根据变压器连接组，画出接线图和高、低压侧电动势相量图。

4. 一台并励发电机，PN＝6kW，UN＝230V，n＝1450r/m，电枢回路电阻，励磁回路电阻，额定负载时的附加损耗W，铁耗W，机械损耗W，求额定负载下的输入功率、电磁功率、电磁转矩及效率。(25分)
5. 某工厂电力设备的总功率为4500kW，（滞后）。由于生产发展，欲新添一台1000kW的同步电动机，并使工厂的总功率因数提高到0.8（滞后），问此电动机的容量和功率因数应为多少？(25分)