天大2019年1月考试《电机学》离线作业考核试题
电机学
要求：
一、 独立完成，下面已将五组题目列出，请任选其中一组题目作答，每人只答一组题目，多答无效，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. 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% ；
（3）转速增加20%；
（4）磁通减少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. 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；
第四组：
1. 试述同步发电机作为发电机和电动机运行时， 、 和 角的变化范围。
(30分)
2. 有一三相电机，Z=36、2P=6，a=1，采用单层链式绕组，试求：(20分)
（1）绕组因数KN1、KN5、KN7；
（2）画出槽导体电动势星形图；
（3）画出三相绕组展开图（只画A相）；
3. 设有一额定容量为5.5kW，50Hz的三相四极异步电动机，在某一运行情况下，达到输入的功率为6.32kW，定子铜耗为341W，转子铜耗为237.5W，铁芯损耗为167.5W，机械损耗为45W，杂散损耗为29W，试绘出该电机的功率流程图，并计算这一运行情况下：(30分)
（1）电磁功率、内功率和输出机械功率，以及电机效率；
（2）转差率、转速
（3）电磁转矩和机械转矩各为多少？
4. 有一台三相异步电动机，UN=380V，三角形连接，起动电流倍数为6.5，起动转矩倍数为2，试求：(20分)
（1）应用星形-三角形起动，起动电流和起动转矩各为多少？
（2）应用自耦变压器起动，使起动转矩大于额定转矩的0.6倍，起动电流小于额定电流的3倍，此自耦变压器的低压抽头有80%、60%和40%三组，应该选哪一组抽头？
第五组：
1. 试说明转子绕组折算和频率折算的意义，折算是在什么条件下进行的？
(15分)
2.忽略定子电阻，试分析在下列情况下电枢反应的性质。(20分)
（1）三相对称电阻负载；
（2）纯电容性负载 ，发电机同步电抗 ；
（3）纯电感性负载 ；
（4）纯电容性负载 ，同步电抗 。
3.一台三相变压器，高低压绕组同名端和高压绕组的首末端标记如图所示，试将改变压器联接成Yd7。(10分)
4. 一台串励直流电动机，PN=4.1kW，UN=110V，IN=50A，电枢回路各绕组电阻Ra=0.4Ω(包括电刷接触电阻)，nN=1000r/min。不考虑磁路饱和的影响，试求：(25分)
1） 电动机的额定输出转矩；
2） 额定电流时的电磁转矩；
3） 当电机电流减小为20A时，电机的转速是多少？
5. 一台四极、380V、定子三角形连接的异步电动机，其参数为R1==4.47Ω，
=3.18Ω， =6.7Ω， =9.85Ω，Xｍ=188Ω，Rm忽略不计。试求：(30分)
1） 最大转矩及临界转差率；
2） 直接起动时起动电流和起动转矩；
3） 若该电机为绕线式异步电机，欲在起动瞬间电机具有最大转矩，则转子回路中应串入电阻值Rp为多少？
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