哈工大历年电机学试卷及答案

哈工大2007年秋季学期电机学I 试题

题号一二三四卷面

成绩

平时

成绩

实验

成绩

总分分数

评卷人

一. 填空题(每题2分，共10分)

1．直流电动机常用的调速方法有：控制和控制。

2．变压器负载运行时，次电流的大小决定着次电流的大小。

3．削弱齿谐波电动势的方法有、以及其它措施。

4．单相绕组的磁动势是磁动势；对称三相绕组的磁动势为磁动势。

5．三相感应电动机的调速方法有：改变转差率调速、调速、

调速。

第1 页（共7 页）

班、学号

姓名

本题得分

二. 选择题(每题2分，共20分，直接填在括号内。)

1. 直流电机电刷处在几何中性线上，当磁路不饱和时的电枢反应是( )

A.交轴电枢反应

B.直轴去磁

C.交磁和直轴去磁

D.直轴加磁

2. 若他励直流发电机额定点时转速升高20%，则空载时发电机的端电压将

升高( )

A.小于20%

B.20%

C.大于20%

D.40%

3. 有一台两极绕线式感应电动机要想把转速调高，采取下列哪一种调速方法

是可行的( )

A.变极调速

B.转子中串入电阻

C.变频调速

4. 一台直流发电机，其电枢绕组内的电流为( )

A.直流电流

B.交流电流

C.正弦电流

5. 设感应电动机定子旋转磁动势的转速为n1, 转子电流产生的旋转磁动势相

对定子的转速为n2, 则( )

A. n2＞n1

B. n2＜n1

C. n2＝n1

6. 当采用短距绕组同时削弱定子绕组中的五次和七次谐波磁势，下列那一种绕组

是我们应该选用的( )

A.绕组跨距为（4/5）τ

B.绕组跨距为（6/7）τ

C.绕组跨距为（5/6）τ

7. 欲使变压器的ΔU =0，那么负载性质应为( )

A.电阻电感性负载

B.纯电阻负载

C.纯感性负载

D.电阻电容性负载

8. 变压器制造时，硅钢片接缝变大，那么此台变压器的励磁电流将（ ）

A.减小

B.不变

C.增大

D.不确定

9. 深槽和双笼感应电机的共同特点是( )

A.改善运行特性

B.改善起动特性

C.提高效率

10. 变压器一次侧阻抗为1Z ，二次侧阻抗为2Z ，变比为12()a a N N =，则折算到

二次侧的等效阻抗为( ) A.

2121Z Z a + B.22

11

Z a

Z + C.212

Z Z a + D.22

1Z a Z +

三、论述及画图题(每题4分，共20分)

1．试简述抑制谐波电动势中一般高次谐波的方法。

2．试简述增大绕线式感应电机转子电阻对下列参数的影响：起动电流，起动转矩，最大转矩，额定转速，额定效率。

3．结合特性曲线，说明并励直流发电机的外特性具有哪三个特点？

4．变压器的外加电压不变，若减少一次绕组的匝数，则变压器铁心的饱和程度、空载电流、铁心损耗和一次、二次绕组的电动势有何变化？

5．结合等效电路图，说明感应电机各参数代表的意义。

(共30分)

1. 一台Y 接、380V 、50H Z ，额定转速为1444r/min 的三相感应电动机,其参数为

1R =Ω='4.02

R ,Ω='=121σσX X ,Ω=40m X ,m R 略去不计。求： （1）额定负载时的转差率；

（2）额定负载时的定、转子电流归算值； （3）电机效率（不考虑机械损耗及杂散损耗）。

2. 一台三相变压器Y,y联接，S N=20kV A，U1N/U2N=6/0.4kV，f =50Hz。短路试验中，当I k=I N时，P kN=588W，U k =4%U N。

试求：(1) 短路参数的标么值；

(2) 满载且功率因数cos 2=0.8(滞后)时的副边电压。

3.一台他励直流电动机，P N=7.5kW，U N=110V，ηN=0.83额定运行时n N=980r/min，电枢回路总电阻(含电刷接触电阻)R a=0.15Ω，若电机负载转矩减为额定转矩的一半，问电机转速和电枢电流。(忽略空载转矩T0的影响)

哈工大 2007 秋季学期

电机学I 答案

一、 填空题 二、选择题

1、电枢，磁场

2、二次，一次

3、斜槽、分数槽（半闭口槽）

4、脉动，旋转

5、改变电压、变频

三、 论述及画图题

1．主要采用短距绕组、分布绕组和改善主极磁场分布的方法，其他有采用斜槽、采用分数槽绕组等方法。

2．起动电流减小、起动转矩增大、最大转矩不变、 额定转速下降、额定效率降低。

3．三个特点：

（1）负载增大时，端电压下降较快； （2）外特性有拐弯现象；

（3）发电机稳态短路（端电压等于零）时，

短路电流不大。

4．变压器铁芯的饱和程度上升、空载电流增大、

铁心损耗增加、一次绕组电动势基本不变，二次绕组电动势增大。

5．1R 、'

2R 分别表示定子绕组与转子绕组折算到定子的每相电阻值； σ1X 、'

2σX 分别表示定子绕组与转子绕组折算到定子的每相漏电抗；

m R 、m X 分别表示定子每相的励磁电阻与励磁电抗； n 为转差率n

n

n s -=

1，n 为转子转速，1n 为定子旋转磁场转速。

U

1、A

2、A （B ）

3、C

4、B

5、C

6、C

7、D

8、C

9、B 10、A

四、 计算题

1、感应电机题

(1) 电机为4极, 转差率为:15001444

0.037331500

s N N s n n S n --=

==…………………..3分 (2)

120.410.710.03733

r s == 总阻抗:Ω∠=+=+++⨯+

+= 20.249.1047.4946.9)

171.10(40)

171.10(40)14.0(j j j j j j Z

︒∠='+-='︒-∠=∠︒∠==44.17004.1920.2417.2020

.2490.10022021

211Z X jX I I A Z U I m m ………………………………………..4分

(3)

111'2

'222

221220020.1724.2022020.17cos(24.20)4047.4110.0373319.040.43739.50.037333739.592.4%

4047.4

p U I s p I r s p p η==∠︒•∠-︒=⨯⨯-︒=--====== ……..4分

2、变压器题 （1）

****

10.04

5880.029420000k k k k k k b N

Z U r p r p Z P ===

=====

*0.0271k x === …………………..5分

（2）cos ϕ2=0.8(滞后)时：sin ϕ2=0.6

**22cos sin 0.02940.80.02710.60.0398k k u r x ϕϕ∆=+=⨯+⨯=

22(1)(10.0398)0.40.384N U U U =-∆=-⨯= kV …………………..5分

3、直流电机题 （1）电枢电流为：

7500

82.15

1100.83

N N N N N aN N N N

P U I P I I U ηη===

=

=⨯ 额定时电势：

11082.150.1597.68aN aN a E U I R =-=-⨯= V ………….3分

对他励直流电动机，由于负载转矩降低为原来一半，根据T a T C I φ=，则Ia 也降低为原来一半，即：

'0.50.582.1541.08a aN I I =⨯=⨯= A ………….4分

''11041.080.15103.84a a a E U I R =-=-⨯= V

根据a e E C n φ=，则

''

103.849801041.897.68a aN E n n E =⨯=⨯= r/min ………….4分

哈工大2008年秋季学期

电机学I 试题

题号一二三四试卷

成绩

平时及

作业

总分分数

评卷人

一．填空题（共10分，每小题2分）

1、变压器空载实验选择在_______压侧进行，原因是_______ 。短路实验选择在压侧进行，原因是。

2、一台单相变压器一次、二次绕组匝数比为10，则将二次绕组进行归算后，归算前后的二次侧电阻之比为；归算前后的二次侧磁势之比是。

3、并励直流发电机自励的三个条件是；；

。

4、一台直流发电机，其电势和端电压的大小关系是。

5、三相感应电动机转子转速为n，定子旋转磁场的转速为n S, 极对数为p，则定子电流的交变频率为_ ；转子电流的交变频率为_____ 。

二．单项选择题（共20分，每小题2分）

1、两相对称绕组通以两相对称电流，将产生（）；三相感应电机通以三相对称电流，若一相绕组断线（绕组无中线），将产生（）。

第1页（共6页）

班、学号

姓名

本题得分

本题得分

(1) 圆形旋转磁场

(2) 脉振磁场

(3) 椭圆形旋转磁场

2、一台额定条件下工作在220V50Hz 的单相变压器，错接在220V60Hz的交流电源上，则额定负载时的主磁通会（）：

(1) 变大

(2) 变小

(3) 几乎不变

3、直流电动机电枢绕组导体中电流为（）；定子励磁绕组中电流为（）：

(1) 直流电流

(2) 交流电流

(3) 尖顶波形

4、在双笼感应电动机中，两个笼的作用分别为( )。

(1) 上笼为启动笼，下笼为工作笼

(2) 下笼为启动笼，上笼为工作笼

5、一台变压器在工作时，额定电压调整率有可能为零，这时的负载性质可能是( )。

(1) 电阻性负载

(2) 电阻电容性负载

(3) 电感性负载

(4) 电阻电感性负载

6、改变三相感应电动机转向的方法是( )。

(1) 改变电源频率

(2) 改变电源电压

(3) 改变定子绕组中电流的相序

(4) 改变电机的极数

第2页（共6页）

7、一台四极单叠绕组直流发电机出现一个元件断线时，下列哪一项保持不变（ ）。

(1) 额定负载时的线电流 (2) 空载电势 (3) 电机绕组总电阻

8、变压器变比是指（ ）。

(1) 一次、二次侧绕组匝数之比 (2) 一次、二次侧绕组功率之比 (3) 一次、二次侧绕组电流之比

9、当采用短距绕组同时削弱定子绕组中的五次和七次谐波磁势，下列那一种绕组是 我们应该选用的( )。 (1) 绕组跨距为（4/5）τ (2) 绕组跨距为（6/7）τ (3) 绕组跨距为（5/6）τ

10、下列方法中不属于单相感应电机启动方法的是( )。 (1) 变频启动 (2) 裂相启动 (3) 罩极启动

三．简答题（共20分，每小题5分）

1、变压器用硅钢片进行铁心叠压时出现了较大间隙，若一次侧额定电压不变，问该台变压器下列物理量各将发生怎样变化，结合公式简要说明变化原因。(1)变压器主磁通；(2)一次侧空载电流。

第3页 （共6页）

2、如图所示直流发电机电刷放置在几何中性线时，（1）请在下图中标明电枢电流的方向，（2）画出交轴磁势和交轴电枢反应磁场的马鞍型磁密分布曲线。

3、画出完整的三相感应电机T型等效电路图，并指出在等效电路中表明铜损、铁损以及总机械功率的各参数。

4、利用s

T e 曲线，说明增加感应电机的转子电阻可以增大启动转矩的原因。

第4页（共6页）

空载损耗0p =7.35kW ，空载电流*0I =5%，额定电流下75℃时的短路损耗k p =22.5kW ，短

路电压%5.5*

=k U ，试求：（设2

1R R '=，σσ21X X '=） （1）用标幺值表示的近似等效电路的参数；

（2）折算到一次侧的T 形等效电路各个参数值；

（3）当接额定负载且8.0cos 2=ϕ（滞后）时的电压调整率u ∆。

2、一台三相感应电动机，额定功率7.5kW ，额定电压380V ，定子绕组为△接法。电网频率50Hz ，额定负载时转子转速960 r/min ，cosφ1= 0.824，定子铜耗474 W ，铁耗231 W ，机械损耗45W ，附加损耗37.5W 。求额定负载时的 （1）转差率；（2）转子电流频率；（3）转子铜耗；（4）效率；（5）定子线电流。

5页 （共6页）

试题：电机学班号：姓名：

3、有一台他励直流电动机，其数据如下：P N=96kW，U N=500V，I N=200A，n N=1350r/m, 电枢回路总电阻Ra=0.08欧，略去电枢反应，计算在额定负载下稳态时：

（1）电动机的输出转矩；

（2）额定负载时的电磁转矩；

（3）负载转矩减小为原来的1/4，求稳态以后的转速。忽略铁损及机械损耗的变化。

第6页（共6页）

哈工大2008年秋季学期 电机学I 试题 答案

一．填空题

1、低压侧；安全和仪表选择方便； 高压侧；安全和仪表选择方便

2、1：100；1：1

3、有剩磁、剩磁与励磁方向相同（电枢和励磁绕组接法正确）、励磁电阻小于临界电阻

4、E>U

5、60s n p ，()60

s n n p

-

二．单项选择题

三．简答题

1、 （1）1114.44m U E f N ≈=Φ，主磁通由电源电压和频率决定，所以基本不变

（2）出现较大间隙后，主磁路的磁阻增加，主磁通基本不变，因此产生同样的主磁通需要的励磁磁动势增加，因此空载电流增加。

（或者：空载电流主要取决于激磁阻抗，有缝隙后激磁电抗下降，则空载电流必然增加） 2、

3、

4、增加转子电阻，最大转矩不变，启动转矩增加。

四、计算题

1、变压器题

（1）用标幺值表示的近似等效电路的参数；…………..4分

**1*10**10

*22

10**

**

**(75)

***2

(75)

(75)120

0.05

7.35 1.961500(0.05)19.90.055

22.5

0.0151500

m

m

m

k k

k k k C k C k C k

U Z I P R I X U Z U I P R P I ======⨯=

========

=

053.0)015.0()055.0(2

22

*)75(2

**=-=-=

C k k k R Z X

0075.02

*)

75(*

'2*1==

=C k

R R R

0265.02

**'2

*1

===k X X

X （也可以先求出来数值，再求标幺值） （2）折算到一次侧的T 形等效电路各个参数值； …………..3分

113

1111500

150101010

66.67150

N N N N b N S I A A U U Z I ===⨯=

=Ω=Ω

*

1*1*12066.671333.31.9666.67130.6719.966.671326.7m m b m m b m m b Z Z Z R R Z X X Z ==⨯Ω=Ω==⨯Ω=Ω==⨯Ω=Ω '120.0075*66.670.5R R ===Ω

'120.0265*100 1.767X X ===Ω

（3）当接额定负载且8.0cos 2=ϕ（滞后）时的电压调整率u ∆。 …………..3分

%100)sin cos (2*2**⨯+=∆ϕϕk k X R I u %100)6.0*053.08.0*015.0(1⨯+⨯== 4.38%

2、三相感应电动机

1） 04.01000/)9601000(=-=N s …………..2分 2） 210.04502f sf ==⨯= Hz …………..2分 3） 275004537.57582.5P P p p Ω∆Ω=++=++=W

2/(1)7582.50.04/(1-0.04)=316cu N N P s P s Ω=-=⨯ …………..2分

4） 1127582.54742313168604Fe cu cu P P p p p Ω=+++=+++=W

21/7500/860487.2%P P η=== …………..2分 5） A 86.15824

.038038604cos 311

1=⨯⨯==

ϕN U P I …………..2分

3、他励直流电动机 （1）电动机的输出转矩；

3

9610679.42135060

N N N P T π⨯===Ω⨯Nm ………………….3分

（2）额定负载时的电磁转矩。

48408.0002050=⨯-=-=a a a R I U E V

200484

9.559.551350

aN N eN N I E T n ⨯=⨯

=⨯=684.7Nm ………………….3分 （3）负载转矩减小为原来的1/4，求稳态以后的转速。

他励直流电动机，负载转矩减为原来的1/4，电流也减为原来的1/4，则

'200/450a I == A

''500500.08a a a E U I R =-=-⨯V= 496 V

496

1350484

n =

⨯=1383.5 rpm …………………………….4分