电机学作业题.docx

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电机学作业题

电机学习题集

备注：

作业时抄写题目，题与题之间空一行。

绪论和第一章：

磁路

1-1:

简述右手螺旋法则，左手定则和右手定则，以及电磁感应定律。

1-2:

简述什么是磁路、磁动势、磁路的基尔霍夫第二定律。

假定作用在某段磁路上的磁动

势为HL,该段磁路磁阻为Rm,则通过该段磁路的磁通量是多少？

1-3:

电机中为什么要使用铁磁材料，直流磁路和交流磁路有什么区别？

42

1-4：

有一闭合磁路，由铁心和气隙组成。

铁心截面积S=9^10m,磁路平均长度

I=0.3m，铁心磁导率％=5000她；气隙长度6=0.0005m，气隙截面积按1.1S计算。

套装在铁心上的励磁绕组500匝，问电流0.5A时，磁路中磁通为多少？

作用在铁心磁路和气隙上的磁动势分别为多少？

卜0=4兀=<10^7H/mo

交作业1——

第二章：

变压器

2-1:

简述变压器的组成。

变压器的最基本组成是什么？

2-2:

什么是变压器的额定容量、额定电压和额定电流？

2-3:

什么是变压器的主磁通？

什么是变压器的漏磁通？

主磁通的大小主要取决于哪些因

素？

2-4:

单相变压器计算

1）一台单相变压器，S=20000kVA,U1WU2N=127kV/11kV,50Hz,高压侧开路，在低压侧施

加额定电压并进行测量，测得电流45.5A，损耗47k叫不计环境温度影响，计算变压器

归算到高压侧的激磁阻抗参数（实际值）。

（k=11.5455,R=3026,X=32083）

2U2211勺03-

Zm=k2K二=11.552k=32225.77。

1245.5

2P24710Rm=k22=11.552—=3028.58'1

1245.52

Xm=jZmf-H=J32225.772-3028.582=32083.14Q

2）上述变压器，低压侧短路，在高压侧施加一电压使电流达到额定电流，进行测量，

测得电压9.24kV，损耗129kW不计环境温度影响，计算变压器归算到高压侧的短路阻

抗参数（实际值）。

（I=157.48,R=5.202,X=58.44）

!

in

Sn20000=157.5A

127

Zk

U1N

Uik

9240

=58.67"

I1k157.5

P1k129000

=_2

I1k157.5

=5.2"

Xk=\；'|Zk|2-Rk=v'58.72-5.22=58.47。

3）上述变压器，利用简化等效电路计算该变压器满负荷时的负载阻抗大小，额定功率

因数cos4=0.8。

（Z=645.08+483.81j,z=639.8+425.4j）

交作业2-

2-5:

什么是时钟表示法，组号表达了变压器的什么性能？

说明联结组别Yd11的含义。

2-6:

三相变压器，额定容量5000kVA，额定电压10kV/6.3kV,Yd连接，计算

1）一、二次侧的额定电流；288.7A,458.2A

I1N

_Sn5000

一3U1N一1.73210

=288.68A

I2N

SN

■3U2N

5000=458.23A1.7326.3

2）一、二次侧的额定相电压和额定相电流。

5.774kV,6.3kV,288.7A,264.6

因为是Yd接法，所以I1N=I1^=288.68A,U@=U1N=———=5.774kV

''、31.732

U2必=U2N=6.3kV12小=，^=458.23=264.57A"'31.732

2-7:

变压器的并联运行条件是什么？

2-8:

2-4中变压器，满负荷运行时，cos©=0.8,利用简化等效电路，利用标幺值计算该变

压器的电压调整率。

（Zb=806.4,0.0486）交作业3——

第三章：

直流电动机

3-1:

简述直流电动机结构。

什么是直流电动机的励磁方式？

直流电动机有哪些励磁方式？

3-2:

什么是直流电动机的额定功率、额定电压和额定电流？

3-3:

什么是直流电动机的电枢反应，电枢反应对直流电动机什么性能有影响？

3-4:

一台并励直流电动机，额定功率2.6kW，额定电压110V，额定电流28A,额定转速

1470r/min，电枢总电阻Ra=0.15Q,励磁电阻RfN=140Q。

计算该电动机额定运行时的电动势和电磁转矩。

If

110

RfN

=0.786A

U=EaRaia

EaE10-0.15（28-0.786）=106V

P=EaIa

eaa

P10627.214

Te=圣==18.75N*m

e2二%

60

交作业4——

3-5:

一台他励直流电动机，额定功率PN=22kW额定电压U=220V,额定电流In=115A,额

T0和电枢反应的去磁作

定转速nN=1500r/min，电枢回路总电阻Ra=0.1Q,忽略空载转矩用。

计算电机特性

1.Ce①N和理想空载转速；

2.固有机械特性斜率；

3.额定电磁转矩；

4.电动机带恒转矩负载Tl=0.85Tn运行时的电机转速；

5.电枢串1.5Q电阻时的人为特性（理想空载转速和曲线斜率）

3-6:

直流电动机参数如3-5,进行起动参数计算

1.

2.

3.

2In时，电枢串电阻值；

2In时，电压值；

3-5,电机在额定状态下运行，进行调速计算转速为多少；

直接起动时的电流和电磁转矩；限制起动电流在限制起动电流在

3-7:

直流电动机参数如

1.电枢串1Q电阻，

2.电压为100V,转速为多少；

3.欲把转速调至1000r/min,电枢串电阻值。

4.欲把转速调至800r/min,电压值。

3-8:

直流电动机参数如3-5,负载为位能性恒转矩负载（数值上等于额定电磁转矩）

-200r/min下放重物，计算电枢回路串电阻大小？

1.能耗制动运行方式；

2.倒拉反转制动运行方式。

交作业

第四章：

交流绕组

4-1:

两导体（A,B）位于四极交流电机定子上，沿转子旋转方向，A超前B10°（空间机

械角度），则这两导体电动势相位差为多少，如果把这两导体首尾相连组成一个线圈，则该线圈电动势与导体A电动势相位关系如何，用向量图说明。

4-2：

交流绕组A位于四极交流发电机定子上，电机转速1400r/min,绕组中感应正弦电动势，

则电动势频率为多少？

4-3:

单相交流绕组中通交流电，产生的磁动势性质如何？

对称三相交流绕组中通三相交流电，产生的磁动势性质如何？

答：

单相交流绕组中产生的是脉振磁动势；对称三相交流绕组中产生的是旋转磁动势。

4-4:

三相交流电机（50Hz），当该电机分别为2极、4极、6极和8极时，该电机中旋转磁场的转速分别为多少？

pn=60f

交作业

第五章：

三相异步电动机

5-1:

简述三相感应电动机的结构。

笼型转子与绕线型转子有什么区别？

5-2：

一台50Hz感应电动机，额定转速730r/min。

则该电机极对数和同步转速为多少？

电机额定运行时的转差和转差率又为多少？

当电机转速降低时，电机的转差和转差率分别如何变

化？

5-3:

感应电机为什么功率因数总是滞后的？

感应电机负载增大时，定子电流为什么会增大？

5-4:

一台三相四极的绕线型感应电动机（50Hz）,电机转速1470r/min,则转子电动势和转

子电流频率为多少，转子磁动势相对转子转速为多少，相对定子的转速又为多少？

S=^^

ns

f2=f1S=500.02=1Hz

n=nsS=15000.02=30r/min

转子磁动势相对定子的转速为0。

5-5:

一台三相四极的笼型感应电动机，额定功率10k叫额定电压380V,Y接，电机转速

1450r/min，定子每相电阻R=1.33Q，漏抗X1,=2.43Q，转子电阻归算值R'=1.12Q,漏

抗归算值x2o=4.4Q,不计激磁回路，计算电机运行时的定子电流。

1500-1450「Me

0.033

1500

交作业7——5-6:

一台三相四极的笼型感应电动机，额定功率10kW额定电压380V,额定转差率0.032,

定子每相电阻R=1.33Q,转子电阻归算值R'=1.12Q,激磁电阻R=7Q,额定运行时的定子相电流Ii=11.47A，转子电流归算值成=10.02A，激磁电流W3.917A,机械和杂散损耗共计200W试计算该电机的电磁功率、输入功率和效率？

P产PN%耗=10000200=10200W

P]10200

R=一'"-==10537W

1-S0.968

_2R2_21.12-

r=3I22=310.02——=10542W

S0.032

舄〔=312&=311.4721.33=525W

品=31沉=315.76887=331

P=R+?

或+PFe=10537+525+331=11385W

PN10000

N%=87.8%

P11385

5-7:

写出感应电动机电磁转矩的三种表达式。

1）电磁功率表达；Te=里

■1S

2）总机械功率表达；Te-P

3）主磁通、转子电流和转子的内功率因数表达。

Te=Cr'I

5-8:

转子电阻对感应电机的Te-s曲线有什么影响？

适当增大转子电阻对感应电机的起动

电流、起动转矩有什么影响？

5-9:

什么是感应电动机的工作特性？

当负载增大时，这些特性如何变化？

5-10:

试述笼型感应电动机的起动和调速方法？

绕线型感应电动机在起动和调速时有什么独特的方法？

交作业8——

第六章：

同步电机

6-1:

简述同步电机隐极和凸极转子有什么特点？

6-2:

同步发电机空载运行时，激磁电动势Eo都与哪些因素有关？

与励磁电流之间是什么关

系？

6-3:

一台汽轮发电机，额定容量15000kVA，额定电压6.3kV（Y接），额定功率因数cos©

=0.8（滞后），同步电抗标幺值为1.968,不计磁饱和与电枢电阻，则额定负载时发电机的激磁电动势Eo为多少？

（U=3634V,In=1374.6A,9783V）

UN：

.：

，=UN/3=6300八.3=3637V

&=3UnIn

,SN15000103_…

N‘‘=N=3Un=、36300再

*UN\3637

XS=XS四=1.968=5.23

In：

，，1374.68

E。

=.Un厂cos厂2—U厂sinF"~Xs2

=2909.6236370.61367.685.232=9775V

6-4:

有一台额定容量70000kVA、额定功率60000kW额定电压13.8kV（星形连接）的三相水轮发电机，交、直轴同步电抗的标幺值分别为Xd=1.0,Xq=0.7,试求额定负载时发电机的

内功率因数角W0、功率角a、激磁电动势R*（不计磁饱和和定子电阻）。

（中=3T,54.8,23.8,ld=0.8171,1.7321）

P60000

cosi0=—==0.857

S70000

寸-31°

交作业

6-5:

同步发电机单独负载运行和与电网并联运行时，性能上有什么差别？

简述原因。

6-6:

投入并联的同步发电机应满足哪些条件？

如何调节发电机向电网传送的无功功率？

6-7:

简述直流电动机、异步电动机和同步电动机的各有什么特点？

6-8:

某工厂电力设备所消耗的总功率为2400kWcos（））=0.8（滞后），今添置一台功率为

400kW的同步电动机，cos力=0.8（超前），试计算添置设备后，工厂的总有功功率、总无

功功率和功率因数分别为多少。

（2800kW,1500kW,S=3176kVA,0.8816）

10一

交作业

P2400kWo

3000kW

0.8

400kW口

500kW

Qn

=Q-Q1=1800-300=1500kW

0.8

、P：

+QN=3176.5kVA

6

Pn2800

—==0.881

SN3176.5