2011电机期中考试题解

2011年11月

姓名：___________学号：_______________专业：___________年级：_ _

一．选择题（总20分，（2）题2分，其他每题3分）

1直流电磁铁通电触点接触后，通电线圈电流将_____,磁路中磁通将____,触点吸合力将____.A，不变，不变，不变； B，不变，增大，增大；C，增大，减小，减小；D，减小，减小，减小；答：B，

2.某三相变压器联接组标号为Dy5,其中Dy表示的意义是什么？5表示的意义是什么？

A. Dy表示一次侧星形接法，二次侧星形接法，5表示一次侧与二次侧相角差5；

B. Dy表示一次侧三角形接法，二次侧星形接法，5表示一次侧与二次侧相角差150；C．Dy表示一次侧星形接法，二次侧三角形接法，5表示一次侧与二次侧相角差50；D．Dy表示一次侧三角形接法，二次侧三角形接法，5表示一次侧与二次侧相角差150；答：B，

3．在直流电机中，公式EaCen和TCTIa中的是：

A.主磁极每极磁通； B.每极电枢反应磁通； C.每极合成磁通； D.所有磁极的总磁通答：C

4．空载运行的直流发电机载建立额定电压UN115V时的励磁电流If0.7A。若将励磁电流If增加到1.4A，则该发电机的空载电压应为：

A.230V; B.115V; C.115到230V 之间； D.大于230V答：C

5．三相异步电动机空载电流比同容量大小的三相变压器空载电流大，为什么？

A．异步电动机损耗大； B.变压器是静止的； C.变压器的损耗大； D.异步电动机定子、转子间有气隙答：D

6．电源频率不变而三相异步电动机的转速减低时，转子绕组产生的磁动势在空间的转速将：A．升高； B. 降低； C. 不变答：A

7．同步电动机运行时，若已知每相空载电势E0小于电网每相电压U，则此时同步电动机运行在什么状态？：

A，欠励状态； B，过励状态； C，纯电阻，即功率因数cos1状态；

0000答：A，具有超前的功率因数

二．问答题（总20分，每题4分）

1．变压器电动势与运动电动势（比如直流电机）产生的原因有什么不同？其大小与那些因素有关？答：线圈中的感应电动势e是由于与线圈相铰链的磁通随时间t变化二产生的。线圈中磁通的变化有二个原因：一是磁通随时间t变化（线圈相对磁场静止），由此产生的电动势称为变压器电动势；二是磁通本身不随时间t变化但线圈与磁场有相对运动，从而引起磁通 随时间t变化，由此再线圈中产生的电动势称为运动电动势。变压器电动势公式：eNd，一般N不变，所以电动势大小取决于磁通变化率（电源电流变化率）dt运动电动势公式：eBlv，一般B和l不变，所以电动势大小取决于导体运动速度

2． 变压器是否可以直接用来调节恒值直流电压的大小？为什么

答：不可以。变压器时利用电磁感应作用来实现其变压功能的。如果一次绕组施加一定的直流电压，则绕组中产生大小不变的直流电流，产生大小不变的直流磁动势，在铁心磁路中产生恒定不变的磁通。这样在二次绕组中无法产生感应电动势，即二次绕组输出电压为零，所以，变压器不能直接改变直流电压的大小。

3．为什么三相异步电机定子绕组要求采用分布式绕组和短距绕组？为什么绕组分布因数和节距因数都小于1？

答；采用分布绕组和短距绕组可以改变合成磁动势的波形，使合成磁动势更接近于正弦波形。绕组分布放置和短距绕组放置时，合成磁动势是个线圈磁动势的矢量和，由于个矢量间有角度差，故各个矢量和一定小于各个矢量的代数和，这样导致分布因数和节距因数都小于1。

4，试简单证明三相异步电动机转子磁动势F2相对定子绕组的转速为同步转速n0答； 转子转速为n时，气隙磁场相对转子的转速为n0n，转子绕组中产生感应电动势，从而产生感应电流，其频率为f2p(n0n)n0npn0，感应电流所产sf1（f1是定子绕组所加电电流的频率）

60n060生的磁动势为F2，其相对于转子的转速为n2sn0，所以F2相对定子的转速为

n2nsn0nn0nn0nn0，说明F2相对于定子的转速为同步转速。n05，有一个三相变压器，其一、二次绕组的标志见图。试将变压器接成连接组标号为Yd11。

ABCABCXaYZXYZbcabcxyzxyz 答：

三．（12分）单相变压器一次、二次电压比在空载时为14.5:1，在额定负载时为15:1。试求解此变压器的匝数比合额定电压调整率。

解：空载时一次、二次电压之比等于一、二次额定电压之比，为：N1U1N14.5N2U2N一、二次电压比载额定负载时为15:1，即U1N15U2，

则UU2NU21U21U1N/15114.53.33%。

U2NU2NU1N/14.5152四．（12分）图示为圆环铁心磁路，环的平均半径为r100mm，截面积为s200mm，绕在环上的线圈匝数为N350，圆环材料为铸铁，其磁化曲线数据如表所示，不计漏磁通

试求：当圆环内磁通密度B分布为0.8T和1.6T时，磁路的磁通分别是多少？二种情况下所需要的励磁电流分别是多少？相差多少倍？对铁磁材料的磁化有什么结论？

NIrH/A.cm-1B/T

50.65

101.06

151.27

201.37

301.48

401.55

501.60

601.

801.72

1101.78

解：磁感应强度计算公式BBSS6已知：B10.8T时，则有：BS0.8200100.16103Wb B21.6T时，则有：BS1.62001060.32103Wb铁磁材料基本磁化曲线表格给出，根据表格数据，由B求解出磁场强度值H。又有FHlNIIHlN对于B10.8T，可从表格B10.65TB11.06T之间线性关系求得：

H15105(0.80.65)6.829A/cm；

1.060.65Hl6.8292100101则有：I11.226AN350对于B21.6T，可从表格直接查到H250A/cm

Hl502100101则有：I28.976AN350二种情况下的励磁电流比为：

I28.9767.321I11.226结论：铁磁材料的非线性关系，使得要增加一倍的磁通，需要增加7倍多的励磁电流。已进入饱和区： 五．（12分）有一台直流发电机，PN40kW,UN200V,2p4,nN1500rpm。电枢绕组数据总导体数N360，每个元件边有Ny2个导体。要求每条支路电流不能超过60A试求： 1，电枢绕组应采用何种绕制方式（单波绕组？单叠绕组）

2，每一元件平均电动势为多少？解：1，发电机的计算公式：PNUNIN，故有：IN支路电流不能超过60A，则有200PNUN40000200200A603，所以，要求的并联支路对数必须a2。这样电枢绕组

不能采用单波绕组，必须选用单叠绕组，可以选用并联支路对数为a2的单叠绕组。则有，该发电机电枢绕组的元件数为：N2SNySN2Ny31622792，采用单叠绕组时，每一个元件的平均电动势为：UUN20010.1VS792a22六．（12分）一台三相4极异步电动机，定子槽数Q136，绕组为双层叠绕组，节距y17，如果每个线圈为Ny10匝，每相绕组的所用线圈均为串联。

试求，三相绕组星形联结，通入频率为f150Hz，线电压为UAB380V时，每极磁通量为多少？

解：已知异步电动机参数：m3,p2,Q36,y17,Ny10则有，极距：Q136Q369，给定y17槽，每极每相槽数：q13槽，2p42pm43故电动机绕组为分布式、短距绕组，

p36002槽距角：3600200，

Q136qsin3000.52可求得：kq0.9598，3sin1003sin150qsin2ykycoscos(11)cos0.9397，

229sinkwkqky0.9019电机每相绕组所用线圈为串联连接，故，直路数a1则有：N2pqNya22310120匝；线电压为380V，则相电压为220V

1E12200.00916Wb4.44fNkw4.44501200.9019则基波每极磁通量为：E14.44fNkw七．（12分）一台三相6极异步电动机，f150Hz，nN975rpm，UN380V，定子Y接法。每相等效电路参数如下：r10.42,r2'0.45,x1x2'2.0。在额定电压下的空载电流为I04.84A，

con0.10。

试求：

1，电机等效电路的励磁阻抗

2，电动机最大转矩和临界转差率解:1，求励磁阻抗

给定条件可得：空载总阻抗为：x0x1x空载时的损耗：P0mUN345.45I04.843803UNI0cos33804.480.1318.56W；

22空载时的铁损耗为：pFep0pCu1318.563I0r1318.5634.840.422.04W可得，励磁电阻：rmpFe2.044.11mI0234.842励磁电抗：xmx0x145.45243.452，求转矩和转差率

最大转矩为：Temaxm1U12U123p2202rr(xx')2f2rr2(xx')211121112332202156.0742225020.420.42(22)临界差率：smr2'rx1x2'2120.450.4222220.1119