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电机学5,6试卷

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湖北民族学院2011年电机学5,6试卷 电机学 张昌华 一 二 教研室审核人 三 四 五 使用班级 六 七 03025、6 单位审核人 八 九 十 制卷份数 答题纸数 十一 4 合计 考生姓名 班级 学号 分 数 A或B B卷 要求:1、命题一律用A4纸; 2、除填空题、选择题外,题间不留空。 1.感应电动机等效电路中的(答

1?s')R2代表什么含义? 能否用电感或电容代替﹖为什么? s1?s'R2代表与转子所产生的机械功率相对应的等效电阻,消耗在此电阻中的功率s1?s'2m1I12R2将代表实际电机中所产生的全(总)机械功率;不能;因为电感、电容

s消耗无功功率,而电机转子所产生的全(总)机械功率为有功功率。

1. ★绕线型感应电动机,若⑴转子电阻增加;⑵漏电抗增大;⑶电源电压不变,但频率由

50Hz变为60Hz;试问这三种情况下最大转矩,起动转矩,起动电流会有什么变化? 答 (1)最大转矩不变,起动转矩上升,起动电流下降; (2) 最大转矩下降,起动转矩下降,起动电流下降; (3) 最大转矩下降,起动转矩下降,起动电流下降。 2. 绕线式感应电动机在转子回路串电阻起动时,为什么既能降低起动电流,又能增大起动转矩?所串电阻是否越大越好?

答 从等效电路可以看出,增加转子电阻使总的阻抗增加了,所以起动电流减小。转子电阻增加,使得cos?2提高;起动电流减小使得定子漏抗电压降低;电势E1增加,使气隙磁通增加。起动转矩与气隙磁通、起动电流、cos?2成正比,虽然起动电流减小了,但气隙磁通和cos?2增加,使起动转矩增加了。

3. 感应电动机运行时,定子电流的频率是多少?由定子电流产生的旋转磁动势以什么速度

切割定子和转子?由转子电流产生的旋转磁动势基波以什么速度切割定子和转子?两个基波磁动势的相对运动速度多大?

答 定子电流的频率为f1,转子电流的频率为f2?sf1,定子磁动势以n1速度切割定子,以(n1?n)速度即sn1速度切割转子;转子磁动势也以n1速度切割定子,以sn1速度切割转子。定、转子基波磁动势同步旋转,相对静止。

4. 在直流电机中,E?U还是E?U是判断电机作为发电机运行还是电动机运行的依据

之一,在同步电机中,这个结论还正确吗?

?都是电压相量,不能根据它们的大小来?和电机端电压U答 在同步电机中,励磁电动势E0判断电机的运行状态,而应该根据气隙合成磁场轴线与主磁极轴线的相对位置来决定。当主

磁极场轴线超前合成磁场轴线时,为发电机状态;重合时为调相机状态;滞后时为电动机状态。

6. 为什么同步发电机的短路特性是一条直线?

答 同步发电机稳态短路时,电枢磁动势基本上是一个纯去磁作用的直轴磁动势,气隙

??jI?X,即合成电动势只等于漏抗压降。?,合成电动势为E合成磁动势为F???Ff?Fad??所以其对应的气隙合成磁通很小,电机的磁路处于不饱和状态,由于气隙合成磁动势

??kadFad?I,所以励磁磁动势Ff?F???Fad?必然正比于I,故短F???E??I,而Fad路特性Ik?f(If)是一条直线。

7.★什么是同步电机的功角特性??角有什么意义?

答 当电网电压U和频率f恒定,参数Xd和Xq为常数、励磁电动势E0不变时,同步

?的夹角?,?称为功率角,P?f(?)为同步电机的功角?与U电机的电磁功率只决定于Eem0特性。

由于电机的漏阻抗远小于同步电抗,从空间上看,功率角?可近似认为时主磁极轴线与

?之间的夹角。 ?与电压U气隙合成磁场轴线之间的夹角;从时间上,功率角?励磁电动势E08.★同步电机的气隙磁场,在空载时是如何激励的?在负载时是如何激励的?

答 空载时,定子绕组中没有电流,气隙磁场是由转子绕组中的直流电流激励的。负载后,定子三相电流产生旋转磁动势,其基波以同步速度旋转,与转子相对静止。气隙磁场是由转子绕组中直流电流和定子绕组中三相交流电流共同激励产生的。 9.★异步电动机的气隙比同步电动机的气隙大还是小?为什么?

答:异步电动机的气隙比同步电动机的气隙小,因为异步电动机的励磁电流由三相交流电源提供,如果气隙大,则磁阻大,所需的励磁电流就大,因励磁电流为无功电流,所以励磁电流大就使异步电动机功率因数变坏,即降低。而同步电动机励磁电流由直流电源提供,从同步电动机的v形曲线可知,当励磁电流从小增大,励磁状态从欠励到过励时,功率因数可由滞后的转变为超前的,而异步电动机的功率因数永远为滞后的。

填空题

1.绕线式三相感应电动机,转子串电阻起动时(起动转矩增大,起动电流减小 ) 2.国产额定转速为1450r/min的三相感应电动机为( 4 )极电机 矩

3.一台三相感应电动机拖动额定恒转矩负载运行时若电源电压下降10%此时电机的电磁转 (T?TN )。

4.三相感应电动机等效电路中的附加电阻 率P? )

5.适当增加三相绕线式感应电动机转子电阻R2时,电动机的(Ist减少, Tst增加, Tmax不变,

(1?s)?R2 上所消耗的电功率应等于(总机械功s。 sm增加 )

6.同步发电机稳态运行时,若所带负载为感性cos??0.8,则其电枢反应的性质为(直轴去磁与交轴电枢反应 )。

7.同步发电机稳定短路电流不很大的原因是(短路电流产生去磁作用较强 )。 8.同步补偿机的作用是(改善电网功率因数 )

9.如果感应电动机运行时转差率为s,则电磁功率、机械功率和转子铜耗之间的比例是 。 Pe:P?:pCu2=(1:(1?s):s)

10.一台三相八极感应电动机的电网频率50Hz,空载运行时转速为735转/分,此时转差率

为(0.02),转子电势的频率为(1Hz)。当转差率为0.04时,转子的转速为(720r/min),转子的电势频率为(2Hz)。 11.三相感应电机转速为n,定子旋转磁场的转速为n1,当n?n1时为(电动机)运行状态;当n?n1时为(发电机)运行状态;当n与n1反向时为(电磁制动)运行状态。

计算题

1. 一台三相感应电动机,额定功率PN?4kW,额定电压UN?380V,?型接法,额定

转速nN?1442r/min,定、转子的参数如下:

??3.18? Rm?11.9?; R1?4.47? R2???9.85? Xm?6.7?。 X1??6.7? X2

试求在额定转速时的电磁转矩、最大转矩、起动电流和起动转矩。 解:转差率 s?n1?n150?01442??0.038 7n11500额定转速时的电磁转矩 Tem?TemR???)2(R1?2)2?(X1??X2s3.183?3802?10.0387?N?m?29.14N?m 2??15003.182(4.47?)?(6.7?9.85)2600.038721?13U12?R2s

3U11最大转矩为 Tmax?

?12[R?R2?(X?X?)2]111?2?13?3802N?m?63.77N?m ?2??15002[4.47?4.472?(6.7?9.85)2]60起动电流为 Ist?U1?)?(X1??X2??)(R1?R222

?380(4.47?3.18)?(6.7?9.85)22A?20.84A

起动线电流 Istl?3Ist?3?20.84A?36.05A

2?3U1R21起动转矩 T?

?)2?(X1??X2??)2?1(R1?R213?3802?3.18?N?m?26.39N?m 2??1500(4.47?3.18)2?(6.7?9.85)2602. 一台50Hz、八极的三相感应电动机,额定转差率sN?0.04,问该机的同步转速是多少?当该机运行在700r/min时,转差率是多少?当该机运行在800r/min时,转差率是多少?当该机运行在起动时, 转差率是多少?

解 同步转速 n1?60f160?50 ?r/min?75r0/minp4额定转速 nN?(1?sN)n1?(1?0.04)?75r 0/min?72r0/min当n?700r/min时,转差率 s?n1?n750?700 ??0.067n1750n1?n750?800???0.067 n1750n1?n750??1 n1750当n?800r/min时,转差率 s?当电动机起动时,n?0,转差率 s?3. 有一台三相四极感应电动机,50Hz,UN?380V,Y接法,cos?N?0.83,

??0.34?,sN?0.04,机械损耗与附加损耗之和为288W。设R1?0.35?,R2?N?20.5A,求此电动机额定运行时的输出功率、电磁功率、电磁转矩和负载转矩。 I1N?I2

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