南京理工大学紫金学院课程试卷答案

南京理工大学紫金学院课程试卷答案一.填空题（10分，每空1分）[1]从电磁角度来看，一个磁极对应电机圆周的电角度为。[2]为了使三相对称，通常令一个极域内每相所占的圆弧区域相等，这个区域称。[3]异步电动机根据转子结构的不同可分为鼠笼式和绕线式两类。[4]绕线式异步电动机转子串入适当电阻起动时，起动转矩将增加，起动电流将减小，其原因是提高了转子的功率因数。[5]汽轮同步发电机稳定极限角δ.[6]同步发电机与无穷大电网并联运行，过励时向电网发出感性无功功率，欠励时从电网吸收感性无功功率。三.简答题（4×5分）1．为了得到三相对称的基波电势，对三相绕组安排有什么要求？1、三相绕组的构成（包括串联的匝数、节距、分布等）应相同，而且三相绕组轴线在空间应分别互差1200电角度。2、两相绕组通以两相电流是否会产生旋转磁势？单相绕组的磁势的振幅是多少？它具有什么性质？两相绕组通以两相电流会产生旋转磁势。单相绕组的磁势是脉振磁势，振幅为：11110.9pwINFKP3、异步电机转子静止与转动时，转子边的电量与参数有何变化？答:异步电机转子静止时转子边的电量与参数有E2、X2、I2他们的频率都是f1异步电机转转动时转子边的电量与参数有E2s、X2s、I2s不仅他们的大小与转子静止时不等,而且都是他们的频率f2=sf1.4、同步电动机中的隐极式和凸极式各有什么特点？答:同步电动机的转子，按照它的磁极结构特点，可分为凸极式和隐极式两种。（1）凸极式转子有明显凸出的磁极，凸极电机的特点是气隙不均匀，转子磁极中心附近气隙最小，磁阻也小。而在转子磁极的几何中线处气隙最大，磁阻也大，磁导最小。凸极式转子结构简单，制造方便，制成多极比较容易，但机械强度较低，所以它适用于低速、多极同步电机。同步电动机大多数也是容量较大、转速较低的凸极同步电机。（2）隐极式转子则没有明显凸出的磁极，隐极式转子制造工艺比较复杂，但它的机械强度较好，适用于极数少、速度高的同步电机。由于凸极式转子的结构和加工工艺比较简单，而且在过载能力和运行的稳定性方面都比隐极式转子好，所以除了高速的大容量的同步电动机采用隐极外，一般都采用凸极式。三.计算题（70分）1、（13分）已知一台三相6极交流电机，定子是双层分布短距绕组，频率50fHz，定子槽数136Z槽，线圈节距156y（是极距），定子绕组Y接，线圈匝数2yN匝，气隙基波每极磁通是10.80Wb，绕组并联支路数22a。求：（1）基波绕组系数1wk；（2）基波相电势1pE；（3）基波线电势1lE。解：36626Zp，1556y1分115sinsinsin0.96592262pyky1分每极每相槽数362263Zqpm1分槽距角36033603036pZ基波分布因数130sinsin2220.96630sin2sin22dqkq1分(1)基波绕组系数1110.96590.9660.933dpkkk1分(2)每相绕组串联匝数为12622241ypqNNa1分相绕组基波电动势有效值11114.444.4450240.9330.83976.8192EfNk(V)2分（3）基波线电势有效值11333976.81926887.8509lEE(V)2分2．（12分）有一台三相6极异步电动机，50fHz，0.045Ns，试求：（1）旋转磁势的转速1n；（2）额定转速Nn；（3）转子转速n为960r/min时的转差率s；（4）1030nr/min时的转差率s；（5）启动瞬间的转差率s。解：（1）16060501000(/min)3fnrp3分（2）1(1)1000(10.045)955(/min)NNnnSr3分（3）1110009600.041000nnsn2分（4）11100010300.031000nnsn2分（5）01011000011000nnsn2分3．（12分）有一台三相异步电动机，16.0NPkW，Hzf50，2p=4,VUN380,34NIA,定子绕组为Y连接。额定运行的各项损耗分别为1820CuPW，2750CuPW，300FePW，260mPPW,试求：（1）额定运行时的电磁转距；（2）额定运行时的输出转矩；（3）额定转速。解：（1）2217.01McumApppppkw3分1108.34260MMppTNmn2分（2）2/0.04409NcuMSpp3分215760Nnrad101.9NNPTNm2分（3）1(1)1433.87(/min)NNnnSr2分4、（12分）有一台汽轮发电机，PN=12500kW,UN=6600V,定子绕组Y接法，m=3,cosφN=0.8(滞后)，XS=4.0Ω，发电机并网运行，输出额定频率f=50HZ时，求：⑴每相空载电势EO；⑵额定运行时的功角；⑶最大电磁功率PMmax;⑷过载能力KM。解：300maxmax12500101366.873cos366000.8arccos0.836.8766003810.6233810.61366.8736.874437432323810.624374312500.7394sin12500.739sin326624NNNNaaMsMNMPIAUUVEUjIXjUEPmkwXPPmax12500.7391.896624MMMNkwPkP5、（12分）有一台三相凸极同步发电机并网运行，额定数据为：SN=8750kVA,UN=10.5kV，定子绕组Y接法，cosφN=0.85(滞后)，同步电抗Xd=16Ω，Xq=10Ω,电阻不计，试求：额定状态运行时，发电机的功角δ和每相励磁电势EO？解：（1）33875010481.14310.510NIA（2分）310.5106062.353arccos0.8532UV（2分）sin481.14106062.35sin32arctantan76cos6062.35cos32aqIXUarcU（2分）0763244sin481.14sin76469.76cos481.14cos76116.4cos11877.0496daqaddIIAIIAEUIXV（6分）二.填空题（10分，每空1分）[1]内功率因数角指的是（）之间的夹角，功角δ指的是（）之间的夹角。[2]隐极同步发电机适合（）速旋转的（）发电机。[3]水轮同步发电机稳定极限角δ（填角度的大小范围）.[4]感应电动机运行时，总要从电源吸收一个滞后性质的无功电流。[2]同步发电机主磁极的极对数一定时，其感应电动势的频率与电机的转速之间有着严格不变的关系。[10]三相异步电动机最大电磁转矩的大小与转子电阻值无关，起动转矩的大小与转子电阻有关（填有无关系）。二.简答题（4×5分）1、电角度的意义是什么？它与机械角度有怎样的关系？电角度的意义是：转子在旋转时每经过一对磁极就相应地变化一个周期,即为360度电角度.电角度是机械角度乘以磁极对数P。2异步电动机调速方法有那些？a)异步电动机调速方法有那些？依据公式：160(1)(1)fnnssp（1）变极调速（2）变频调速（3）改变机械特性曲线的形状（及改变S调速）①改变绕线式异步电机的转子外串电阻；②改变绕线式异步电机的转子外串附加电势——串级调速；③改变外施电压调速。3异步电动机等效电路中1sRs/代表什么意义？能不能不用电阻而用一个电感或电容来表示？为什么？、1sRs/称为模拟电阻，其消耗的功率等于总的机械功率。其不能用电阻电阻而用一个电感或电容代替。当0S1时，电机处于电动机状态，1sRs/0，'2'210MECsPmIRs，电机轴上输出机械功率；当S0时，电机处于发电状态1sRs/0,0MECP,电机从轴上吸收机械功率；当S1时，电机处于发电状态1sRs/0,电机从轴上吸收机械功率4三相同步发电机投入并联时应满足哪些条件？（1）双方应有相同的相序，（2）双方应有相同的电压（3）双方应有相等或接近与相等的频率。三.计算题（70分）1.（12分）有一台三相同步发电机，4500NPkW，10.5NUkV，cos0.8N，24p极，定子绕组Y接法，148Z槽，172N匝，6q槽，101y槽，50fHz，1NII，试求：（1）单相绕组所产生的基波磁势幅值1pF；（2）三相绕组所产生的合成磁势的基波幅值1F；解(1)4500309.33cos310.50.8NNNNPIAU1分48424336023601548ZqpmpZ1分481224Zp1分15121030y1分415sin2cos0.965920.95771524sin2dpkk1分110.92502dpdpkkk1分一相磁势幅值为1111309.3720.90.90.925029289.922pdpINFkAp2分(2)三相合成磁势幅值为111130.913904.882dpINFkAp2分2．（12分）有一台三相异步电动机，输入功率kWP5.71，定子铜耗WPCu3701，铁耗WPFe170，转差率s=0.015,试求：（1）电磁功率；（2）转子铜耗；（3）总机械功率。解：（1）116960McuFePPPPw4分（2）2104.4cuMPsPW4分（3）(1)6855.6MPsPW4分3．（12分）有一台三相异步电动机，kWPN17，Hzf50，2p=4,VUN380,定子绕组为Y连接。额定运行的各项损耗分别为WPCu7001，WPCu5002，WPFe450，机械损耗WPm150，附加损耗WP200,试求：（1）额定运行时的额定转速；（2）额定运行时的输出转矩；（3）空载转矩；（4）电磁转距。解：（1）2217.85McumApppppkW2分1113.69260MMppTNmn3分（2）2/0.028NcuMSpp3分215760Nnrad108.28NNPTNm2分（3）1(1)1458(/min)NNnnSr2分4．（12分）有一台三相凸极同步发电机，电枢绕组Y接法，每相额定电压230pNuV，额定相电流AINP5.8，8.0cosN（滞后），已知该机运行于额定状态，每相励磁电势VE3700，内功率因数角60，不计电阻压降，试求：,,dqdIIX和qX各为多少？解：sin5.1154daIIA2分cos6.8qaIIA2分arccos0.837N23N2分sin13.22qqUXI2分0cos30.943ddEUXI2分5．（12分）一台凸极三相同步电动机，Y接法，VUN6600，50NfHz，600/minNnr，AIN65，额定功率因数cos0.8N（超前），同步电抗55dX，40qX，不计电阻压降，试求：（1）额定负载时空载电势E0及功率角δN；（2）额定负载时的电磁功率MP和电磁转矩nT。解：（1）3810.623NUUV（1分）arccos0.836.87。sinarctan58cosaqIXUU（2分）sin55.123cos34.44daqaIIAIIA（2分）5836.8721.13（2分）0cos6586.1776ddEUIXV（2分）（2）2011sin()sin2596.022MdqdUEmUPmkW