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？1-4：有一闭合磁路，由铁心和气隙组成。

铁心截面积24109m S -⨯=，磁路平均长度m l 3.0=，铁心磁导率05000μμ=Fe ；气隙长度m 0005.0=δ，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？70104-⨯=πμH/m 。

—————————————————————————————————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 N =20000kVA,U 1N /U 2N =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47kW ，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)55.111112721===N N U U k Ω=⨯⨯=⨯=77.322255.45101155.1132222I U k Z m Ω=⨯⨯=⨯= 3028.585.45104755.112322222I P k R m Ω===14.3208358.3028-77.32225-2222m m m R Z X 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)A U S I N N N 157.51272000011=== Ω===67.585.157924011k k k I U Z Ω===2.55.1571290002211k k k I P R Ω===47.582.5-7.58-2222k k k R Z X 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cos φ=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5000kV A ，额定电压10kV/6.3kV ，Yd 连接，计算1）一、二次侧的额定电流；288.7A,458.2AA U S I N N N 288.68101.7325000311=⨯== A U S I N N N 458.236.31.7325000322=⨯==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A I I N 288.6811==Φ,kV U U N 5.774732.110311===Φ kV U U N 6.322==ΦA I I N 264.571.732458.23322===Φ 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 φ=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=0.15Ω，励磁电阻R fN =140Ω。

计算该电动机额定运行时的电动势和电磁转矩。

A R U I fN N f 786.0140110===a a a I R E U +=106V 0.786)-(2815.0-110=⨯=a Ea a e I E P ⨯=m N n P T s s e e ∙=⨯⨯⨯=Ω=75.18602214.27106π —————————————————————————————————交作业4—— 3-5：一台他励直流电动机，额定功率P N =22kW ，额定电压U N =220V ，额定电流I N =115A ，额定转速n N =1500r/min ，电枢回路总电阻Ra=0.1Ω，忽略空载转矩T 0和电枢反应的去磁作用。

计算电机特性1．C e ΦN 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T L =0.85T N 运行时的电机转速；5. 电枢串1.5Ω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．直接起动时的电流和电磁转矩；2．限制起动电流在2I N 时，电枢串电阻值；3. 限制起动电流在2I N 时，电压值；3-7：直流电动机参数如3-5，电机在额定状态下运行，进行调速计算1．电枢串1Ω电阻，转速为多少；2．电压为100V ，转速为多少；3．欲把转速调至1000 r/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），以-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5——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B 10°（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？Hz n p f 67.46601400260=⨯=⨯= 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（50 Hz ）,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？f pn 60=—————————————————————————————————交作业6——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？ 02.015001470-1500-===s N s n n n S Hz S f f 102.05012=⨯=⨯=min /3002.01500r S n n s =⨯=⨯=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10kW ，额定电压380V ，Y 接，电机转速1450r/min ，定子每相电阻R 1=1.33Ω，漏抗x 1σ=2.43Ω，转子电阻归算值R 2’=1.12Ω，漏抗归算值Ω=4.4'2σx ，不计激磁回路，计算电机运行时的定子电流。

033.015001450-1500-===s N s n n n S ()()A X X S R R U I I 126.4.42.430.0331.121.332203/22221221121=++⎪⎭⎫ ⎝⎛+='++⎪⎭⎫ ⎝⎛'+='=σσ—————————————————————————————————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=1.33Ω，转子电阻归算值R 2’=1.12Ω，激磁电阻R m =7Ω，额定运行时的定子相电流I 1=11.47A ，转子电流归算值I 2’=10.02A ，激磁电流I m =3.917A ，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？W P P P N 1020020010000=+=+=Ω损耗 W S P P 10537968.010200-1e ===ΩW S R I P 10542032.012.102.10332222e =⨯⨯=''= W R I P 52533.147.113321211cu =⨯⨯== 3317.768815332e =⨯⨯==m m F R I PW 11385331525537101e 1=++=++=Fe cu P P P P %87.8%11385100001=⨯==P P N η 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；Se P T Ω=e 2）总机械功率表达；Ω=ΩP T e 3）主磁通、转子电流和转子的内功率因数表达。

I C T T e Φ=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E 0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15000kV A ，额定电压6.3kV （Y 接），额定功率因数cos φ=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E 0为多少？（U=3634V ,I N =1374.6A,9783V ）3637V 3/63003/===ΦN N U UN N N I U S 3=A U S I I N N N N 1374.6863003101500033=⨯⨯===Φ 5.231374.6836371.968*=⨯=⨯=ΦΦN N S S I U X X()()()9775V 5.231367.680.636372909.6sin cos 22220=⨯+⨯+=⨯+Φ⨯+Φ⨯=ΦΦΦS N N N X I U U E6-4：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X d *=1.0，X q *=0.7,试求额定负载时发电机的内功率因数角Ψ0、功率角δ、激磁电动势E 0*（不计磁饱和和定子电阻）。