合肥工业大学2013-2014学年电机学2试题A(含答案)

一、填空（每空1.5分，共39分）1．三相变压器理想并联运行的条件是（1），（2），（3）。答：（1）空载时并联的变压器之间无环流；（2）负载时能按照各台变压器的容量合理地分担负载；（3）负载时各变压器分担的电流应为同相。2．深槽和双笼型感应电动机是利用原理来改善电动机的起动性能的，但其正常运行时较差。答：集肤效应，功率因数3.可以从三个方面来调节感应电动机的转速:（1）；（2）；（3）。答：改变定子和转子绕组的极对数p，改变电源频率f1，改变转差率s.4.从磁势的观点来看，可以把单相绕组等效地看成由两套匝数相同，并且流过同一电流，但相序不同的所串联组成。答：三相绕组5．凸极同步电机转子励磁匝数增加使qX和dX将（减少，不变，增大）。答：不变6．一台同步电机与大电网并联运行发电，适当增大电机输入的机械功率，则电机的功率角将______（减少，不变，增大）；增大电机的励磁电流（输入功率保持不变），则电机的功率角将______（减少，不变，增大）。答案：增大；减少7．同步发电机并网的条件是：（1）；（2）；（3）。答：发电机相序和电网相序要一致，发电机频率和电网频率要相同，发电机电压和电网电压大小要相等、相位要一致8.一台同步发电机并联在大电网上运行。过励时电机输出______无功功率；欠励时电机输出______无功功率；正常励磁时电机输出______无功功率。（答案：感性；容性；零）9．同步发电机与电网并联，如将发电机励磁电流减为零，此时发电机电磁转矩为。答：2qdU11m()sin22XX10．同步电机的功角δ有双重含义，一是和之间的夹角；二是和空间夹角。答：励磁电动势，电压；主极轴线，气隙合成磁场轴线11.同步发电机实用的并网方法有两种，分别是________和________。答：准确整步法自整步法12.在同步电机中，只有存在________电枢反应才能实现机电能量转换。答：交轴二、选择题（每题2分，共20分）1.联接组号不同的变压器不能并联运行，是因为。A:电压变化率太大；B:空载环流太大；C:负载时激磁电流太大；D:不同联接组号的变压器变比不同。答：B2.一台Y/0y-12和一台Y/0y-8的三相变压器，变比相等，能否经过改接后作并联运行。A．能B．不能C．不一定D．不改接也能答：A3.鼠笼式感应电动机采用星-三角起动法，起动过程中起动电压与额定电压、起动电流与额定电压起动时的电流、起动转矩与额定电压起动时的起动转矩之比分别为：A:131313、、；B:131313、、；C:131313、、；D:131313、、。答：B4.当采用短距绕组希望同时削弱定子绕组中的五次和七次谐波电势，线圈节距应为_____。A:（4/5）τ；B:（6/7）τ；C:（5/6）τ；D:τ。答：C5.三相绕线式感应电动机拖动恒转矩负载运行时，采用转子回路串入电阻调速，运行时在不同转速上时，其转子回路电流的大小（）。A与转差率反比；B与转差率无关；C与转差率正比；D与转差率成某种函数关系。答：A6.同步发电机的额定功率指（）。A：转轴上输入的机械功率；B转轴上输出的机械功率；C电枢端口输入的电功率；D电枢端口输出的电功率。答D7.某台隐极转子同步发电机，其同步电抗每相值1sX，如果接每相阻抗为(13)LZj的三相对称负载，则电枢反应的性质为（）。A：直轴去磁兼交磁；B：纯增磁；C：纯去磁；D：直轴增磁兼交磁。答D8.同步发电机稳定短路电流不很大的原因是（）。A漏阻抗较大；B短路电流产生去磁作用较强；C电枢反应产生增磁作用；D同步电抗较大。答B9.对称负载运行时，凸极同步发电机阻抗大小顺序排列为（）。AqaqdadXXXXX；BXXXXXqaqdad；CXXXXXaddaqq；DXXXXXaqqadd。答D10.同步补偿机的作用是（）。A补偿电网电力不足；B改善电网功率因数；C作为用户的备用电源；D作为同步发电机的励磁电源。答B三、简答（第1题5分，第2每题6分，共11分）1.变压器稳态时空载电流很小,但变压器空载投入电网有时出现跳闸现象.这是为什么？什么情况下的合闸电流最大？答：设变压器铁心中无剩磁,先考虑两种极端情况.(1)电源电压过最大值时空载合闸根据E=U,此时感应电动势必然也过最大值,再根据电磁感应定律:dtdNe，可知此时铁心中的交变磁通必然过零点,电路立刻进入稳态,没有冲击电流。(2’)(2)电源电压过零时空载合闸根据E=U,此时感应电动势必然也过零点,再根据电磁感应定律,铁心中的交变磁通必然过最大值,由于铁心中的磁通不能突变，则变压器一次绕组中会出现一个非周期磁通，这个非周期磁通与周期磁通合成后使得t=0时铁心中的磁通仍然保持为零,但半个周期后,铁心中的总磁通的绝对值达到最大值,接近周期磁通幅值的两倍.这将使铁心高度饱和,此时励磁电流的幅值远不止稳态时的两倍,大约为80倍左右,也就是额定电流的4倍左右.(2’)(3)对于三相变压器,空载合闸时总有一相电压接近过零点,因此该相绕组常常出现冲击电流,使得保护装置误动作.即变压器空载投入电网有时出现跳闸现象.(1’)2.同步发电机电枢反应性质由什么决定?答电枢磁动势的基波与励磁磁动势同转速、同转向，在空间上始终保持相对静止的关系，(2’)但电枢反应的性质取决于这两个磁动势幅值的相对位置，而这一位置与励磁电动势0E和电枢电流I之间的相位差，即角度有关，角由决定于负载的性质。当0E与I同相时，0，电枢反应为交轴电枢反应，交轴电枢反应使气隙合成磁场幅值增加，而其轴线从主极轴线逆转子转向后移一个锐角。(2’)当I滞后0E90时，电枢反应为直轴电枢反应，其性质完全是去磁的。当I超前0E90时，也为直轴电枢反应，其性质完全是助磁的。一般情况下，900，此时的电枢反应兼有直轴去磁作用和交磁作用。(2’)四、计算题（每题10分，共30分）1．某变电所有2台组号为Yy0的三相变压器并联运行，其数据如下：变压器1：180kVA，6.3kV/0.4kV，10.07kZ；变压器2：320kVA，6.3kV/0.4kV，20.065kZ。（1）试计算总负载为400kVA时，各变压器所分担的负载；（2）在不使任一台过载的情况下，2台变压器所能供给的最大负载和变压器组的利用系数？解：已知1180NSkVA,10.07kZ，2320NSkVA,20.065kZ。2121121803207494.50.070.065NiNNikikkSSSZZZ(2’)（1）忽略各变压器短路阻抗角的差别，总负载容量400SkVA时，各变压器分担的负载容量的标幺值分别为12114000.76250.077494.5NikikiSSSZZ22214000.82110.0657494.5NikikiSSSZZ(2’)由此得各变压器供给的负载分别为1110.7625180137.25NSSSkVA2220.8211320262.75NSSSkVA(2’)（2）因为短路阻抗标幺值小的变压器先达到满载，为不使任何一台变压器过载而有最大输出，应使21S。(2’)由121211::kkSSZZ得此时21210.06510.92860.070kkZSSZ2台变压器供给的最大负载11220.92861801320487.1NNSSSSSkVAkVA故变压器组的利用系数为:12/()487.1/(180320)0.9742NNSSS(2’)2．有一台三相72500kW水轮发电机，额定电压是NU=10500V，Y接法，额定功率因数8.0cosN（滞后），已知额定运行时的参数：1dX，554.0qX，电枢电阻可略去不计。试计算发电机在额定运行时的励磁电势0E以及0E与U之间的夹角。解：根据题意有cos0.8N，则036.87N(3’)00sin10.5541sin36.87tan1.4425cos1cos36.87qNNIXUU故055.27(2’)于是有0sin1sin55.270.822dII令010I，0136.87U则0000.82255.27900.82234.73dI(2’)又0cos1cos55.270.57qII则00.5755.27qI(2’)00136.8710.5541.40455.27QqEUjIXj01.4040.82210.5541.771QddqEEIXX故0010.51.77110.743NEEUkV(2’)055.2736.8718.4(2’)3．一台汽轮发电机与大电网并联运行，忽略定子电阻，同步电抗0.8sX，额定功率因数为0.8（滞后）。如果励磁不变，输出有功功率减半，试求电枢电流I及功率因数。解：设1NU，则有0.80.6NIj，0.8NP，0.8sX(2’)依据隐极同步发电机相量图，有001(0.80.6)0.8=1.6123.4NNsEUjIXjj(2’)励磁不变、有功功率输出减半时，0.4P，则00.40.8sin0.1981.611sPXEU即功率角011.5(2’)222002cossXIEUEU22200.81.61121.611cos11.5I即：定子电枢电流0.824I(2’)又由于coscosPSI所以0.4cos0.4850.824PI(2’)