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1、山东科技大学 20232023 学年第一学期电机与电力拖动考试试卷 A 卷班级姓名学号题号一二三总得分评卷人审核人得分一、填空题每题2分，共10分 、在沟通磁路的分析计算时，磁通量和磁通密度用它们的表示，磁动势、磁场强度则分别用它们的表示NN、异步机的额定功率是指电机在额定状态下运行时轴端输出的机械功率 、三相异步机绕组，原并联支路数为，电机的相额定电流为 I；现将该电机的极相组重联接，并联支路数变为，此时相额定电流变为：4I 、异步机的主磁路中存在气隙，因此异步机的激磁电流要比变压器大(填大或小)、同步发电机的调整特性中，当负载为感性或纯阻性时，为补偿电枢电流所产生的 去磁 填去磁或增磁性的
2、电枢反响和漏阻抗压降，随着电枢电流的增加，必需相应地增加励磁电流， 因此调整特性是上升的二、问答题(每题 10 分,共 60 分)1、在直流发电机中，电刷顺电枢旋转方向移动一个角度，电枢反响的性质是怎样的？假设逆电枢旋转方向转过一个角度，电枢反响的性质又会怎样？分、以以以下图为某三相异步电动机定子相绕组的四个线圈，请将四个线圈连接成一个并联支路数为 1 的绕组。假设将四个线圈挨次串联行不行？为什么？(分)第 1 页/共 2 页A1123X1101112A2192021X2282930、异步机工作于电动机状态时的转速与同步速、转子磁场与电枢磁场、电磁转矩与转向是怎样的关系?结合异步机工作于电动机
3、运行状态时的工作原理分析：异步电动机空载运行时定子 磁动势F1 与激磁磁动势Fm 的关系。分、试说明隐极同步发电机带上容性负载时,可能消灭的电枢反响分 、同步电机有几种运行状态？试分析每种运行状态下的功率角，电磁转矩，机械功率与电功率的转换状况。分、同步发电机无功功率的调整，绘出激磁磁动势与电流的相量图，并分析电机在“正常励磁” “过励”“欠励”三种状态下的输出功率性质；在过励与欠励两种状况下发电机的激磁电流、激磁电动势、电枢电流及电枢电流的有功与无功重量的变化状况。10 分三、计算题(每题15分,共30分)、某工厂电力设备所消耗的总功率为 2400KW，cos=0.8(滞后)，今欲添置功率为
4、 400KW 的电动机。现有 400KW，cos=0.8(滞后)的感应电动机和 400KW，cos=0.8(超前)的同步电动机可供选用，试问在这两种状况下，工厂的总视在功率和功率因数各为多少？(15 分)、有一台 Y 接、380V、50Hz、额定转速为 1444r/min 的三相绕线型感应电动机，其参数为R1=0.4, R2=0.4, X1=X2=1, Xm=40, Rm 略去不计，定转子的电压比为 4。试求：额定负载时的(1)转差率; (2)定、转子电流；(3)转子的频率和每相电动势。15 分答案A 卷一、填空题每空1分，共10分1大小2288.68A、 5773.7V3320 度4 75
5、r/min5 电枢反响 电枢漏磁二、分析(60)6 答：发电机的空载电压：E= C nF ，当励磁不变转速提高20%时，空载电压会提高20%ae假设为并励发电机，励磁绕组的励磁电压等于发电机的端电压，当转速提高20%时，发电机的端电压会上升，同时励磁电压也会同步上升，即E= C nF 中 n 与 都比原转速状况大。其中aen 上升了 20%，并励发电机，电压上升的百分值比他励发电机多。答：不能挨次串联，正确的接线如下：A1A123X1A2X2101112282930192021X由于极相组的电动势与极相组X 的电动势方向相反，电流方向也相反，为避开电动势在相抵消或者电流形成的磁动势相抵消，串联
6、时应把极相组和极相组反向串联。8 答：异步机工作于电动机状态时，转子转速低于同步速；转差率0s1；转子受旋转磁场的切割而感生电流；转子电流与磁场相作用产生驱动性的电磁转矩。2异步机电动机空载运行时，转子转速接近于同步速，此时旋转磁场切割转子导体的相对速度接近于零，所以转子电流很小，可以近似认为I 0 ，即 F2 近似为零。所以空载时 F1 与Fm 近似相等。9 答：隐极同步发电机的主极励磁后产生Fv0， Fv0在电枢绕组内感生EE滞后于 Fv0，00090 度0电角。电枢绕组中的E会在电枢与负载组成的回路中产生电枢电流I。I与 E的相角关系取 vvv决于电枢与负载组成的回路总的阻抗。在时空统一
7、矢量图中，I 与 F 同相位，将 F 分解作 Faaad和 Fvaq。电机带容性负载后，电枢与负载组成的回路中包含了电机感性的同步电抗及负载的容vv性阻抗。当外电路容性负载较小即回路总负载呈感性时，I 滞后于 E 0 ， Fad是去磁的 F是交aqv磁的；当回路总负载呈纯阻性时， I 与 E 0 同相位， Fa是交磁的；当回路总负载呈容性时， I vv超前于 E 0 ， Fad是增磁的 Faq是交磁的；A10 答：发电机运行于点，其功率角为 A，0 Iff平线上；，此时激磁电动势增加为 ，因EE0sind = const 所以其端点应落在水0相应的电枢电流变为 I，因 I cosj = con
8、st所以其端点落在垂直线上；此时电枢电流将落后于电网电压，电枢电流中除有功重量外还含有滞后的无功重量； 发电机的输出功率除有功功率外还含有滞后的无功功率欠励：I平线上； I，此时激磁电动势减小为ff ，因 EE00sind = const 所以其端点应落在水I相应的电枢电流变为 ，因 I cosj = const 所以其端点落在垂直线上；此时电枢电流将超前于电网电压，电枢电流中除有功重量外还含有超前的无功重量；发电机的输出功率除有功功率外还含有超前的无功功率12 答：等效电路如以以以下图：RaX sXX fsX DsRZadR-dfD22直轴超瞬态同步电抗为： X = X+1ds1+1+1XX
9、XadfsDs13 同步发电机A 相对中点短路,B、C 两相空载可知： +-0U A = 0U A= 0 = U+ U+ U(1)I B= 0 即I B= 0 = a2 I+ + a I- + I 0(2) 解(2)(3)两式可得：I= 0I C C= 0 = a I+ + a2 I- + I 0(3)1 +-0I= I= I=I考虑到U+ U+ U= 0 可得出如下等效电路：3A+-0Z+E 0I+ZU +-I-Z 0U -I0U0U+ U+ U= 0+-0由等效电路可解得：E3EI + = I - = I 0=0所以短路电流 I+AZ +Z -Z 0= I + + I - + I 0=0+
10、Z +Z -Z 0三、计算(20分)14 解：工厂原有的功率状况为： 有功功率：P=2400KW视在功率：S=P/cos=2400/0.8=3000KVA因 cos=0.8(滞后)故 sin=0.6，于是无功功率为：Q=Ssin=30000.6kVAr=1800kVAr(1)中选用感应电动机时总有功功率P=(2400+400)KW=2800KW总无功功率 Q=(1800+400/0.80.6)kVAr=2100kVAr(滞后)P 2 + Q 228002 + 21002总视在功率 S= 3500 kVA总功率因数不变，cos=0.8(滞后) (2)选用同步电机时总有功功率 P=(2400+40
11、0)kW=2800kW总无功功率Q=(1800-400/0.80.6)kVAr=1500kVAr(滞后)P 2 + Q 228002 + 15002总视在功率S = 3176 kVA总功率因数：cos=P/Q=2800/3176=0.8815(滞后)15 解：R = 0.4X1s = 1X s = 1 R = 0.41I R1Im mU22 1 - s R= I 2s2EE1X21m1) 额定负载时的转差率电机的额定转速为 1444 可确定电机的同步速为 1500s= ns- n = 1500 -1444 = 3.733%Nn1500s2) 额定负载时的定转子电流定子阻抗:Z= R11+ jX1s = 0.4 + j1转子阻抗:Z = R+ jX = 10.714 + j122 s2s激磁阻抗Z= Rmm+ jXm= j40所以定子电流UI 11 = Z+ Z1m/ Z 2= 20.175 - 24.200转子电流IIZ2 =1 Z+m Z = 19.04 - 9.560m2变压比为 4 所以 I2= I k = 19.04 4 = 76.17423) 额定负载时转子的频率和每相的电动势值f= sf= 1.867Hz21E I Z 2 =22 = 204.93 - 4.220E2 = 204.93 4 = 51.23