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天大2021年秋学期考试《电机学》离线作业考核试题【标准答案】

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电机学

要求:

一、        独立完成,下面已将五组题目列出,任选一组作答,多答无效,100分;

二、答题步骤:

1.        使用A4纸打印学院指定答题纸(答题纸请详见附件);

2.        在答题纸上使用黑色水笔按题目要求手写作答;答题纸上全部信息要求手写,包括学号、姓名等基本信息和答题内容,请写明题号;

三、提交方式:请将作答完成后的整页答题纸以图片形式依次粘贴在一个Word

文档中上传(只粘贴部分内容的图片不给分),图片请保持正向、清晰;

1.        完成的作业应另存为保存类型是“Word97-2003”提交;

2.        上传文件命名为“中心-学号-姓名-科目.doc”;

3.        文件容量大小:不得超过20MB。

提示:未按要求作答题目的作业及雷同作业,成绩以0分记! 题目如下:

第一组:

1.        试述同步发电机作为发电机和电动机运行时, 、 和 角的变化范围。

(30分)

2. 有一三相电机,Z=36、2P=6,a=1,采用单层链式绕组,试求:

(1)绕组因数KN1、KN5、KN7;

(2)画出槽导体电动势星形图;

(3)画出三相绕组展开图(只画A相);

(20分)

3. 设有一额定容量为5.5kW,50Hz的三相四极异步电动机,在某一运行情况下,达到输入的功率为6.32kW,定子铜耗为341W,转子铜耗为237.5W,铁芯损耗为167.5W,机械损耗为45W,杂散损耗为29W,试绘出该电机的功率流程图,并计算这一运行情况下:

(1)电磁功率、内功率和输出机械功率,以及电机效率;

(2)转差率、转速

(3)电磁转矩和机械转矩各为多少?

(30分) 4. 有一台三相异步电动机,UN=380V,三角形连接,起动电流倍数为6.5,起动转矩倍数为2,试求:

(1)应用星形-三角形起动,起动电流和起动转矩各为多少?

(2)应用自耦变压器起动,使起动转矩大于额定转矩的0.6倍,起动电流小于额定电流的3倍,此自耦变压器的低压抽头有80%、60%和40%三组,应该选哪一组抽头?

(20分) 第二组:

1. 如何判别直流电机是运行于发电机状态还是运行于电动机状态?它们的 、 、 、 、 的方向有何不同?能量转换关系如何?(20分)

2. 试比较单层绕组和双层绕组的优缺点及它们的应用范围?(10分)

3. 变压器连接组

1)        根据变压器接线图,画出高、低压侧电动势相量图,并判断其连接组;

 

2)        根据变压器连接组,画出接线图和高、低压侧电动势相量图。

(20分) 4. 一台并励发电机,PN=6kW,UN=230V,n=1450r/m,电枢回路电阻 ,励磁回路电阻 ,额定负载时的附加损耗 W,铁耗 W,机械损耗 W,求额定负载下的输入功率、电磁功率、电磁转矩及效率。(25分)

5. 某工厂电力设备的总功率为4500kW, (滞后)。由于生产发展,欲新添一台1000kW的同步电动机,并使工厂的总功率因数提高到0.8(滞后),问此电动机的容量和功率因数应为多少?(25分)

第三组:

1. 脉振磁动势和旋转磁动势各有哪些基本特性?产生脉振磁动势、圆形旋转磁动势和椭圆形旋转磁动势的条件有什么不同?(20分)

2.普通笼型异步电动机在额定电压下起动时,为什么起动电流很大而起动转矩不大?但深槽式或双笼电动机在额定电压下起动时,起动电流较小而起动转矩较大,为什么?(20分)

3.一台交流电机,定子槽数Z=24,2p=4,y1=5,a=2,每槽导体数为8.

1)        画出叠绕组展开图(只画一相);

2)         每相绕组串联有效匝数;

3)        基波绕组系数及五次谐波绕组系数。 (30分) 4.        有一三相电机,Z=180,2p=10,a=1,y=15,每线圈匝数Nc=3,f=50Hz,基波每极磁通 m1=0.113Wb,Bm1:Bm3:Bm5=1:0.2:0.1,三相绕组星形接法,试求:

(1)        每线圈的感应电动势Ec;

(2)        每相绕组的感应电动势EΦ;

(3)        线电动势E1。

(30分) 第四组:

1. 试证明转子磁动势相对于定子的转速为同步速度 。(20分)

2. 某绕线转子异步电动机,如果(1)转子电阻增加一倍;(2)转子漏电抗增加一倍;(3奥鹏天大答案请进:opzy.net或请联系微信:1095258436)定子电压的大小不变,而频率由50Hz变为60Hz,各对最大转矩和起动转矩有何影响?(20分)

3. 设有一三相电机,6极,双层绕组,星形接法,Z=54,y=7,Nc=10,a=1,绕组中电流f=50Hz,流入电流有效值I=16A,试求:旋转磁动势的基波、5次和7次谐波分量的振幅及转速、转向?(30分)

4. 设有一台50kVA,50 Hz,6300/400V,Yy连接的三相铁芯式变压器,空载电流I0=0.075IN,空载损耗p0=350W,短路电压uk*=0.055,短路损耗pkN=1300W。

(1)试求该变压器在空载时的参数r0及x0,以及短路参数rk、xk,所有参

数均归算到高压侧,作出该变压器的近似等效电路。

(2)        试求该变压器供给额定电流且cosθ2=0.8滞后时的电压变化率及效率。

(30分) 第五组:

1. 什么采用短距和分布绕组能削弱谐波电动势?为了消除5次或7次谐波电动势,节距应选择多大?若要同时削弱5次和7次谐波电动势,节距应选择多大?(20分)

2. 一台笼型异步电动机,原来转子是插铜条的,后因损坏改为铸铝的,在输出同样转矩的情况下,下列物理量将如何变化?

(1)转速 ;           (2)转子电流 ;

(3)定子电流 ;       (4)定子功率因数 ;

(5)输入功率 ;       (6)输出功率 ;

(7)效率 ;   (8)起动转矩 ;   (9)最大电磁转矩 。

(20分) 3. 变压器连接组

1)        根据变压器接线图,画出高、低压侧电动势相量图,并判断其连接组;

2)        根据变压器连接组,画出接线图和高、低压侧电动势相量图。

(20分) 4. 一台三相四极异步电动机,PN=28kW,UN=380V,电源频率f1=50Hz,定子绕组△接线,额定运行时cos 1=0.88,pcu1+pFe=2.0kW,pcu2=1.5kW,pmec+pad=1.2kW,试计算此时转差率s,效率 N,定子电流I1及转子电流频率f2。(20分)

5. 有一台三相汽轮发电机, , , 接法, (滞后),作单机运行。由试验测得它的同步电抗为 。电枢电阻忽略不计。每相励磁电动势为 ,试求分下列几种情况接上三相对称负载时的电枢电流值,并说明其电枢反应的性质:

(1)每相是 纯电阻;

(2)每相是 纯电感;

(3)每相是 电阻电容性负载。

(20分)

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