2023年電機(jī)學(xué)考試試題(附答案)

千里之行，始于足下讓知識(shí)帶有溫度。第第2頁/共2頁精品文檔推薦電機(jī)學(xué)考試試題(附答案)期末

考試卷（A卷）

課程名稱

電機(jī)學(xué)

考試學(xué)期

07-08/3

得分

適用專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化考試形式開卷閉卷半開卷考試時(shí)光長度120分鐘

一、填空題：（35分）

1.在國際單位制中，磁場強(qiáng)度單位是___A/m___________。電磁感應(yīng)定律的

物理意義是，當(dāng)閉合的線圈中磁通發(fā)生變化時(shí)，線圈中的產(chǎn)生的感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場___妨礙_______本來磁通的變化。一個(gè)線圈產(chǎn)生的磁通所經(jīng)過路徑的磁阻越大，說明該線圈的電感就越______小________。2.變壓器損耗包括繞組銅耗和___鐵耗_______，后者又包括渦流和磁滯損

耗。電力變壓器最大效率通常設(shè)計(jì)在負(fù)載系數(shù)為___0.5~0.6____之間。當(dāng)___可變損耗等于不變損耗_（或_kN

pp0

β=

）___時(shí)，變壓器效率達(dá)最大。3.因?yàn)殍F心飽和特性，施加正弦電壓時(shí)變壓器激磁電流波形通常為______

尖頂______波，而鐵心的磁滯特性使之為___不對稱尖頂___波。4.并聯(lián)運(yùn)行的變壓器必需有相同的電壓等級，且屬于相同的___銜接組

___________。各變壓器的負(fù)載分配與該變壓器的額定容量成正比，與__短路電壓（標(biāo)幺值）___成反比。___短路電壓（標(biāo)幺值）____小的變壓器先達(dá)到滿載。

5.三相變壓器組不能接成Yy的緣由是勵(lì)磁繞組中需要的___三次諧波

___________電流不能流通，使磁通近似為____平頂波__________波，會(huì)在繞組中電動(dòng)勢波形嚴(yán)峻畸變，產(chǎn)生___過電壓________危害線圈絕緣。6.三相變壓器組的零序阻抗比三相鐵心式變壓器的零序阻抗____大

_________。

7.電壓互感器二次側(cè)不允許___短路_________，而電流互感器二次側(cè)不允

許____開路____。

8.溝通電機(jī)繞組的短距和分布既可以改善磁動(dòng)勢波形，也可以改善__電勢

____________波形。設(shè)電機(jī)定子為雙層繞組，極距為12槽，為同時(shí)減弱5次和7次諧波，繞組的節(jié)距應(yīng)取____10__________槽。單層繞組的短距系數(shù)為____1.0_________。

9.脈振磁動(dòng)勢可以分解為兩個(gè)__圓形旋轉(zhuǎn)________磁動(dòng)勢，它們的旋轉(zhuǎn)方

向相反，幅值是脈振磁動(dòng)勢的____1/2（一半）_________。三相不對稱電流流過三相對稱繞組產(chǎn)生__橢圓形_________磁動(dòng)勢，當(dāng)它的幅值最小時(shí)，速度最_____大_______。

10.設(shè)異步電動(dòng)機(jī)磁場基波頻率為f1，同步速為n1，轉(zhuǎn)速為n，則氣隙中的ν

次諧波磁場在定子繞組上的感應(yīng)電勢頻率為____f1_________，在轉(zhuǎn)子繞組上感應(yīng)電勢頻率為___fn

fn111

ν-

___________。

11.異步電動(dòng)機(jī)頻率歸算后轉(zhuǎn)子回路將增強(qiáng)一項(xiàng)附加電阻，其上的電功率代

表轉(zhuǎn)子的__總的機(jī)械功率______功率，該電阻稱為__模擬______電阻。12.異步電動(dòng)機(jī)的電源電壓降低10％，電機(jī)的過載能力降低到

____80%__________，臨界轉(zhuǎn)差率___不變_______，負(fù)載不變時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速將___降低_______。

13.異步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有鼠籠式和___繞線________式兩種。利用變比為KA

的自耦變壓器對鼠籠異步電機(jī)舉行降壓起動(dòng)時(shí)，電網(wǎng)提供的電流與電機(jī)直接起動(dòng)時(shí)的電流之比為___

A

K21

___________。異步電機(jī)恒轉(zhuǎn)矩變頻調(diào)速時(shí)，____定子電壓_______與定子電流頻率之比應(yīng)保持不變，目的是為了保持___磁通_______不變。

二、簡答題：（35分）

1.畫出Yd7和Dd4三相變壓器繞組銜接圖，并作出相應(yīng)的電動(dòng)勢矢量圖。

（8分）

2.為什么采納短距可以減弱雙層繞組電動(dòng)勢的諧波。（4分）

3.三相對稱繞組連成星形接法，接入三相對稱電壓，形成旋轉(zhuǎn)磁場的性質(zhì)

如何（幅值、旋轉(zhuǎn)速度）？若繞組有一相斷線，試問此時(shí)合成磁動(dòng)勢的大小和性質(zhì)？（用公式表示）（8分）

4.畫出異步電機(jī)T－s曲線，標(biāo)明起動(dòng)點(diǎn)、臨界轉(zhuǎn)差率點(diǎn)。指出電動(dòng)機(jī)工作

時(shí)穩(wěn)定與不穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域，并給出解釋。（9分）

5.畫出變壓器和異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)的等效電路，從能量轉(zhuǎn)換的角度說明它

們的異同點(diǎn)。（6分）

三、計(jì)算題：（30分）

1.兩臺(tái)三相變壓器串聯(lián)運(yùn)行，容量均為1500kVA，兩次降壓后，供一負(fù)載，

兩臺(tái)變壓器均為Dy銜接，第I臺(tái)額定電壓為66/6.3kV，第II臺(tái)額定電壓為6.3/0.4kV，當(dāng)兩臺(tái)變壓器在6.3kV側(cè)做短路實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)如下，試求：（1）每臺(tái)變壓器的短路阻抗Zk，rk，xk的標(biāo)幺值；（8分）

（2）額定負(fù)載時(shí)，功率因數(shù)為0.9滯后時(shí)總的電壓變化率。（7分）

變壓器線電壓（V）短路電流（A）三相功率（kW）

I33413014

II30012412

2.一臺(tái)三相四極異步電動(dòng)機(jī)，150kW，50Hz，380V，Y接法，額定負(fù)載時(shí)

pcu2=2.2kW，pmec=2.6kW，附加損耗pad=1.1kW。試求：

（1）額定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)差率；（4分）

（2）額定運(yùn)行時(shí)的電磁功率和電磁轉(zhuǎn)矩；（5分）

（3）如額定運(yùn)行時(shí)，保持負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，在轉(zhuǎn)子繞組中串入電阻使電機(jī)的轉(zhuǎn)速降低10％，問串入的電阻阻值是原轉(zhuǎn)子電阻的多少倍？調(diào)

速后的轉(zhuǎn)子銅耗是多少？（6分）

附：參考答案

二、簡答題

1.答：

Yd7:

Dd4:or：

Cy

B

AC

Z

XY

c

ba

x

z

B

A

ay

bz

cx

ab

?

E

AB

?

E

X

Y

CX

B

AC

Z

XY

cb

a

xy

z

BZ

AY

ay

bz

cx

ab

?

E

AB

?

E

2.答：

雙層短距繞組可以等效為兩個(gè)相位相差短距角β的單層繞組，其雙層短距繞組的基波和睦波電勢為兩個(gè)單層繞組相應(yīng)電勢的矢量和，其數(shù)值分離小于其代數(shù)和，其減小系數(shù)為短距因數(shù)，諧波的短距因數(shù)要小于基波的短距因數(shù)。因此，通過短距，犧牲一點(diǎn)基波來達(dá)到更多地抑制諧波的作用。

3.答：

三相對稱繞組連成星形接法，接入三相對稱電壓，形成旋轉(zhuǎn)磁場，基波合成磁動(dòng)勢是一個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢，其幅值不變，為一相脈動(dòng)磁動(dòng)勢幅值的3/2倍，旋轉(zhuǎn)速度為60f/p。

若有一相斷線，如a相，則：

0a=i，tIiωsinmb=，tIiωsinmc-=

以b相繞組軸線為參考軸，則：

b相磁動(dòng)勢基波xtFxtfcossin),(m1b1ω=

c相磁動(dòng)勢基波)3

2cos(sin),(m1c1π

ω--=xtFxtf（2分）合成磁動(dòng)勢基波

t

xFxtFxtFxtFfffωπ

π

πωπωωsin)6

cos(33sin

)3sin(sin2)]3

2cos(sin[cossinm1m1m1m1c1

b11+

=--=--+=+=

合成磁動(dòng)勢為脈動(dòng)磁動(dòng)勢，幅值為一相磁動(dòng)勢幅值的3倍。

4.答：

異步電機(jī)的T-s曲線

cy

CY

XYABC

Za

b

c

x

y

z

BX

AZaz

bx

ab?

E

AB?

E

圖中，A點(diǎn)為起動(dòng)點(diǎn)（n=0,s=1）；B點(diǎn)為臨界轉(zhuǎn)差率點(diǎn)（最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)）。

s=0~sK的區(qū)域?yàn)榉€(wěn)定運(yùn)行區(qū)域，s=sK~1的區(qū)域?yàn)椴环€(wěn)定運(yùn)行區(qū)域。

解釋：

（1）s=0~sK區(qū)域：設(shè)電機(jī)本來穩(wěn)定運(yùn)行在圖中的a點(diǎn)。此時(shí)，若發(fā)生擾動(dòng)使TL突

然增大，則電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在a’點(diǎn)；當(dāng)擾動(dòng)因素消退后，電動(dòng)機(jī)加速從而恢復(fù)到本來運(yùn)行點(diǎn)a；若擾動(dòng)使TL驟然減小，則電機(jī)轉(zhuǎn)速升高，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在a〞點(diǎn)，當(dāng)擾動(dòng)因素消退后，電動(dòng)機(jī)減速從而亦可恢復(fù)到本來運(yùn)行點(diǎn)a?？梢?，在s=0~sK區(qū)域內(nèi)，電動(dòng)機(jī)可穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）s=sK~1區(qū)域：設(shè)電機(jī)本來穩(wěn)定運(yùn)行在圖中的b點(diǎn)。此時(shí)，若發(fā)生擾動(dòng)使TL突

然增大，則電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)差率s將增強(qiáng)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在b’點(diǎn)，此時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩T將減小，則電機(jī)將繼續(xù)減速，直至停止；若發(fā)生擾動(dòng)使TL驟然減小，則電機(jī)轉(zhuǎn)速升高，轉(zhuǎn)差率s將減小，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在b〞點(diǎn)，此時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩T將增大，則電機(jī)將繼續(xù)加速，直至穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)相應(yīng)的平衡點(diǎn)?？梢?，在s=sK~1區(qū)域內(nèi)，電動(dòng)機(jī)不能穩(wěn)定運(yùn)行。

5.答：

電磁制動(dòng)狀態(tài)

T

-∞

1

+∞發(fā)電機(jī)狀態(tài)

電動(dòng)機(jī)狀態(tài)

s

A

BsKb

b’b〞

aa’a〞變壓器T形等效電路

r1

x1

2

?

U1

?

I2

?

'I2r'

2

x'm

rm

xm

I?

2

1?

?

'=EE1

?

U

（1）相同點(diǎn)：

變壓器和異步電動(dòng)機(jī)能量轉(zhuǎn)換都是利用了電磁感應(yīng)定律的基本原理；能量傳遞都是以磁場作為媒介，兩側(cè)都無直接電的聯(lián)系。

（2）不同點(diǎn)：（答出其一即可）

?前者實(shí)現(xiàn)不同電壓的電能變換；后者實(shí)現(xiàn)電能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，氣隙是其能量轉(zhuǎn)

換的場所。

?前者主磁場為鐵心中的磁場，是靜止交變脈動(dòng)磁場；后者的主磁場為氣隙磁場，

是旋轉(zhuǎn)磁場。

?前者磁路中無氣隙，激磁電流較?。欢笳哂袣庀?，激磁電流較大。

?前者等效電路中的負(fù)載是實(shí)際存在的；而后者等效電路中的負(fù)載電阻是模擬的。

三、1.解：

（1）對于第I臺(tái)變壓器，短路實(shí)驗(yàn)在低壓側(cè)舉行，低壓側(cè)y形銜接，相電流等于線電流

為130A，線電壓為334V。

低壓側(cè)額定相電流)(46.13710

3.6310150033

32NI

NIIN2AUSI=???==?低壓側(cè)阻抗基值)(46.2646.1373/103.63I2NI

2N2bIΩ=?==??IUZ

短路阻抗)(48.1130

33343KI

KI

KI

Ω=?==IUZ

短路電阻)(28.01303101432

3

2KIKIKIΩ=??==Ipr

短路電抗

)(45.128.048.1222

KI2KIKIΩ=-=-=rZx

短路阻抗標(biāo)幺值056.046.2648

.12bIKI*KI==

=ZZZ短路電阻標(biāo)幺值011.046.2628

.02bIKI*KI==

=Zrr短路電抗標(biāo)幺值055.046

.2645

.12bIKI*KI==

=Zxx對于第II臺(tái)變壓器,短路實(shí)驗(yàn)在高壓側(cè)舉行，高壓側(cè)△形銜接，相電壓等于線電壓為300V，線電流為124A。

異步電動(dòng)機(jī)T形等效電路

r1

x1

1

?

I2

?

'I2r'

2

x'm

rm

xm

I?

2

1?

?

'=EE1

?

U??

???-'ssr12

高壓側(cè)額定相電流)(37.79103.6310150033

3

1NIINIIII1NAUSI=???==?高壓側(cè)阻抗基值)(38.7937.79103.63

II1NII1N1bIIΩ=?==??IUZ

短路阻抗)(19.43/124300

KIIKIIKIIΩ==

=IUZ短路電阻)(78.0)

3/124(3101232

3

2KIIKIIKIIΩ=??==Ipr短路電抗)(12.478.019.4222

KII2KIIKII

Ω=-=-=rZx

短路阻抗標(biāo)幺值053.038

.7919

.4bII1KII*KII===ZZZ短路電阻標(biāo)幺值0098.038.7978

.0bII1KII*KII===Zrr短路電抗標(biāo)幺值052.018

.7912.4bII1KII*

KII===Zxx

（2）

已知功率因數(shù)9.0cos=θ則有4359.0sin=θ略去勵(lì)磁電流后等效電路參數(shù)

0208.00098.0011.0*KII*KI*K=+=+=rrr107.0052.0055.0*KII*KI*K=+=+=xxx0208.0*K*a==ru，107.0*K*r==xu

則電壓調(diào)節(jié)率

%

54.6%100)4358.0107.09.00208.0(%

100)sincos(*r*a=??+?=?+