电机学第一次测验题答案

2010－2011学年度第1学期 电机学第一次测验题答案及评分标准
1、有一台三相变压器，额定容量kVA S N 10000=，额定电压12/35/10.5N N U U kV kV =，d Y ,联接，试求：
（1）这台变压器一次、二次侧的额定线电压、相电压及额定线电流和相电流；（2）若负载的功率因数为0.85（滞后），则这台变压器额定运行时能带多少有功负载？输出无功功率又是多少？（15分）
解：（1）135=N U kV ，2105=N U .kV
；12021φ==N U .kV ，22105φ==N N U U .kV
（4分）。

3116496=
=
=N S I .A （２分）
；
321000010
54986⨯=
=
=N S I .A （２分）
； 1216496φ==N N I I .A （１分）
；231746φ=
=N I I .A （１分）
； （２）310000100858500==⨯⨯=P S cos .kW ϕ（２分）；
()3
3
1000010085100001005275270==⨯⨯=⨯⨯=P S sin arccos ..kVar ϕ（３
分）。

2、一台三相变压器的额定数据如下：10000N S kVA =,12100006300N N
U U
V V =,一、
二次绕组为星形、三角形联结，已知空载损耗0 4.9p kW =,短路损耗15kN p kW =。

求： （1）当该变压器供给额定负载且cos 0.8ϕ=（滞后）时的效率； （2）当负载cos 0.8ϕ=（滞后）时的最高效率； （3）当负载cos 1.0ϕ=时的最高效率；（15分）
解：（１）
2
022
1
2022202202111490015000
1997536300529108490015000
++=-
=-
=-
+++++=-
=⨯⨯⨯++∑*Fe C u
kN
*Fe C u kN
p
p p p I p P m U I cos p p m U I cos p I p .%
..η
ϕϕ
（５分）；
（２）20572=
=
=*
I .，
3
220
224900
119988210000100824900
⨯=-
=-
=+⨯⨯+⨯m ax *
N p .%S I cos p .ηϕ（５分）
；
（３）20572=
=
=*
I .，
3
2
20
224900
1199902210000101024900
⨯=-
=-
=+⨯⨯+⨯m ax *
N p .%S I cos p .ηϕ（５分）。

3、有一台他励发电机，电动势常数20=e C ，电枢电阻(含电刷接触电阻)Ω=2.0a R ，每极的总磁通量φ为Wb 31075.5-⨯，该电机的额定转速2000=n 转／分，电枢电流
A I a 50=，试求（1）电枢电动势a E 、电磁功率e P 和电机端电压U ；（2）若电机负载为纯
电阻负载，其阻值为多少？（3）若不考虑电枢反应，电机负载电阻增大为Ω10时，重算a E 、
e P 、U 的值。

（15分）
解：（1）3
202000 5.7510230a e E C n V -=Φ=⨯⨯⨯=（２分）；
2305011500e a a P E I W ==⨯=（2分）；230500.2220a a a U E I R V =-=-⨯=（2
分）； （2） 4.4L L
a
U U R I I =
==Ω（３分）；
（3）3
202000 5.7510230a e E C n V -=Φ=⨯⨯⨯=（2分）；
23022.550.210
a a a L
E I A R R =
=
=++（2分）；23022.555186.2e a a P E I W ==⨯=（2
分）；23022.550.2225.49a a a U E I R V =-=-⨯=（2分）。

4、一台直流电机的极数26p =，単叠绕组，并联支路数26a ==，电枢总导体数422N =,气隙每极磁通2
1.610Wb Φ-=⨯，当转速分别为2000m in r 和1000m in r 时，求电枢感应电动势的大小，若电枢电流13a I A =,磁通不变，电磁转矩是多大？（15分）
解：342270360603
=
⨯=
=
=⨯a e pZ C .a （３分）
；34226716223=⨯==
=⨯⨯a T pZ C .a π
π
（３分）
； 2
17031610
200022496-=Φ=⨯⨯⨯=a e E C n ...V （３分）； 2
27031610
100011248-=Φ=⨯⨯⨯=a e E C n ...V （３分）； 2
67161610
131397-=Φ=⨯⨯⨯=⋅e T a T C I ...N m （３分）。

5、铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是如何产生的？为何电机铁心通常采用硅钢片？（10分） 答：磁滞损耗是由于铁磁材料反复被磁化，材料中的小磁畴相互碰撞摩擦造成损耗（３分）；涡流损耗是由于铁心处于交变的磁场中，在铁心中产生感应电动势，从而产生围绕磁感线流动的电流，称之为涡流，由此造成的损耗称之为涡流损耗（３分）；电机铁心采用硅钢片，目的是将涡流限制在铁心叠片中，相当于增大铁心电阻，从而减小涡流损耗（４分）。

6、试述变压器理想并联运行的条件有哪些？如何才能达到这些条件？（10分）
答：变压器理想并联运行的条件是：
（1）空载时并联的变压器之间没有环流；（２分）
（2）负载时能够按照各台变压器的容量合理地分担负载；（２分） （3）负载时各变压器所分担的电流应为同相；（２分） 为达到上述条件，并联运行的各变压器应满足如下要求： （1）各变压器的额定电压与电压比应相等；（１分） （2）各变压器的联结组号应相同；（１分）
（3）各变压器的短路阻抗的标幺值要相等，阻抗角要相同。

（１分）
上述三个要求中，第二个要求必须严格保证，否则将在两台变压器构成的闭合回路中引起极大的环流，把变压器的线圈烧毁。

（１分） 7、试述直流电动机各种起动方法的优缺点。

（10分）
（１）直接起动；优点：方法、装置简单；缺点：起动电流大；（3分）
（2）电枢回路串电阻起动；优点：可限制起动动电流；缺点：设备笨重、增加损耗、时延长；（3分）；（3）降压起动；优点：起动电流小、起动过程平稳、损耗小；缺点：设备复杂，投资大（4分）。

8、试述直流电动机各种调速方法的优缺点。

（10分）
答：
（1）调节励磁电流以改变每极磁通；优点：平滑调速、简单经济；缺点：最低转速受励磁绕组本身固有电阻及磁路饱和的限制；（３分）（2）调节外施电源电压U ；优点：
平滑调速、调速范围广；缺点：要配用专用可控整流电源；（３分）（3）电枢回路中引入可调电阻 R 以增大a R ；优点：实现容易；缺点：只能调低转速、效率低下很不经济；（４分）。