电机学作业题

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S910率Fe4m2，磁路平均长度l0.3m，铁心磁导

50000；气隙长度0.0005m，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？04107H/m。

—————————————————————————————————交作业1——

第二章：变压器

2

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

，

SN=20000kVA,U1N/U2N=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=11.55,R=3026,X=32083)

kU1N12711.55U2N112U2111032Zmk11.5532225.77I245.5P2471032Rmk211.553028.58 2I245.52

Xm2Zm-Rm32225.772-3028.58232083.1422）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，

3

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

I1NSN20000157.5AU1N127U1k924058.67I1k157.5P1290001k5.2I12k157.522参数(实际值)。

(I=157.48,R=5.202,X=58.44)

Zk

RkXk

Zk-Rk258.72-5.2258.47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=5.08+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5000kVA，额定电压10kV/6.3kV，Yd连接，计算

1）一、二次侧的额定电流；288.7A,458.2A

4

I1NSN5000288.68A1.732103U1N

I2NSN5000458.23A3U2N1.7326.32）一、二次侧的额定相电压和额定相电流。5.774kV,6.3kV,288.7A,2.6 因

为

是,

Yd

接

法

，

所

以

U1N105.774kV31.732I1NI1288.68AU1U2U2N6.3kVI2I2N458.232.57A1.7323

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，cosφ=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？

5

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RfN=140Ω。计算该电动机额定运行时的电动势和电磁转矩。

IfUN1100.786ARfN140

UEaRaIa

Ea110-0.15(28-0.786)106VPeEaIa

TePe10627.21418.75Nm2nss60—————————————————————————————————交作业4—— 3-5：一台他励直流电动机，额定功率PN=22kW，额定电压UN=220V，额定电流IN=115A，额定转速nN=1500r/min，电枢回路总电阻Ra=0.1Ω，忽略空载转矩T0和电枢反应的去磁作用。计算电机特性

1．CeΦN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TL=0.85TN运行时

6

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．起动电流在2IN时，电枢串电阻值； 3. 起动电流在2IN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。

————————————————————

7

—————————————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？ pn21400f46.67Hz 60604-3：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？ pn60f

————————————————————

8

—————————————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？

Sns-nN1500-14700.02ns1500

f2f1S500.021Hz

nnsS15000.0230r/min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

9

1450r/min，定子每相电阻R1=1.33Ω，漏抗x1

σ

=2.43Ω，转子电阻归算值R2’=1.12Ω，漏抗

'2归算值x4.4，不计激磁回路，计算电机运行时

2201.1221.332.434.40.0332的定子电流。

Sns-nN1500-14500.033ns1500I1I2U1/3R2R12X1X2S26.12A

—————————————————————————————————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R1=1.33Ω，转子电阻归算值R2’=1.12Ω，激磁电阻Rm=7Ω，额定运行时的定子相电流I1=11.47A，转子电流归算值I2’=10.02A，激磁电流Im=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？

PPNP损耗1000020010200W

P1020010537W1-S0.968R1.1222310.022Pe3I2102WS0.032Pe

2Pcu13I1R1311.4721.33525W2PFe3ImRm315.76887331

10

P1PePcu1PFe1053752533111385 W

PN10000%87.8%P113851

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；TePeS

P2）总机械功率表达；Te

3）主磁通、转子电流和转子的内功率因数表达。TeCTI

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？

11

6-2：同步发电机空载运行时，激磁电动势E0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15000kVA，额定电压6.3kV（Y接），额定功率因数cosφ=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E0为多少？（U=3634V,IN=1374.6A,9783V） UU/36300/33637V

NNSN3UNININ

SN15000103IN1374.68A3UN36300UN36371.9685.23IN1374.68*XSXS

2E0UNcos2UNsinINXS22909.6236370.61367.685.239775V

6-4：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Xd=1.0，Xq=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E0（不计磁饱和和定子电阻）。(=31。，.8,23.8，Id=0.8171,1.7321)

12

**

*

cos0310P600000.857S70000

—————————————————————————————————交作业9—— 6-5：同步发电机单独负载运行和与电网并联运行时，性能上有什么差别？简述原因。 6-6：投入并联的同步发电机应满足哪些条件？如何调节发电机向电网传送的无功功率？ 6-7：简述直流电动机、异步电动机和同步电动机的各有什么特点？

6-8：某工厂电力设备所消耗的总功率为2400kW，cosφ=0.8（滞后），今添置一台功率为400kW的同步电动机，cosφ=0.8（超前），试计算添置设备后，工厂的总有功功率、总无功功率和功率

因

数

分

别

为

多

少

。

(2800kW,1500kW,S=3176kVA,0.8816)

—————————————————————————————————交作业10—

P2400kWS3000kW cos0.8QPtan1800kW

13

S1P400kW1500kWcos10.8

Q1P1tan1300kW

PNPP12800kW

QNQQ11800-3001500kW

S22NPNQN3176.5kVA

PNS28003176.50.881

N 14