华北电力大学北京07电机学1A试卷

华北电力大学 _2006－2007_学年第_2_学期考试试卷(A)
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一、单项选择与填空题（每空2分共36分） 1．随着时间的变化，单相脉振磁动势幅值的大小和幅值的位置遵循的变化规律是( )。

【⑴大小不变，位置变化； ⑵大小变化，位置不变； ⑶大小、位置均不变； ⑷ 大小、位置均变化】
2．三相交流电机运行时的定子绕组的漏磁通可分为三个部分，即( )。

3．要想改变三相交流绕组通入三相对称交流电流产生的基波旋转磁场的转向，可采用的方法为( )。

4．交流电机三相合成基波磁势公式为11
1 1.35
dp N k F I p
=，其中1F 为( )。

【⑴正弦型
脉振磁势波有效值； ⑵正弦型脉振磁势波幅值；⑶矩形脉振磁势波波幅值；⑷正弦型旋转磁势波幅值】
5．在三相对称的交流绕组中通入三相对称电流时，其合成磁势波除基波外，还主要有( )次谐波磁动势。

【列出次数最低的两种谐波次数】。

6．对6p =的三相交流电机，其 A 、B 两相绕组轴线在空间相距的电角度为( )度。

7．葛洲坝水电厂的水轮发电机是96极的三相同步发电机，其转子的转速应为( )转/分；实测两极汽轮发电机的转速为2994转/分，则感应电势的频率为( )赫兹。

8．假设从三相对称交流绕组从各自首端 A 、B 、C 通入相同的正弦交流电流，此时所产生的基波磁动势幅值为( )。

【⑴11
10.9
dp p N k F I p
=；⑵11
1 1.35
dp p N k F I p
=； ⑶零；】
9．某交流电机，其槽距角为0
20α=。

下图是其一组交流线圈A X -，假设线圈'11-感应的基波电动势为10V ，则A X -线圈组感应的基波电动势为( )。

α
1'
1A X
10．变压器运行时，当（ ）时效率最高。

【⑴额定运行时； ⑵铁损等于铜损时；⑶铁损等于50％铜损时；⑷铜损等于50％铁损时】
11．一台三相变压器，N S =300kVA ，12N N U U =10kV/0.4kV ，Yd 接法，当此变压器额定运行时，二次侧的相电流为 ( ) 。

【⑴750 A ；
⑵
250 A ；⑷250
A 】 12．变压器在额定电压下空载运行时，主磁通和建立它的空载电流之间成( )关系，漏磁通和空载电流之间成( )关系。

【线性或非线性】 13．两台额定电压相同的变压器并联运行，已知：N S α=3200kVA ，k u α=6.9%；N S β=5600kVA ，
k u β=7.5%。

总负载为8000kVA 时，第一台承担( )kVA ，第二台承担( )kVA 。

14．额定电压下空载运行的Yy 连接的三相组式变压器，相电动势的三次谐波幅值( )；三相心式变压器相电动势的三次谐波幅值( )。

【较大或较小】
二、简单与作图题（共32分）
1．一台三相变压器的绕组的连接方式如下图所示，请在图中标出各绕组的同名端（同极性端），并画出此变压器的电动势相量图，结合时钟法确定该变压器的联结组别。

（6分）
A B C
a
b
c
2．一台同步发电机运行示意图如下，其内功率因素角为0
60ψ=，当转子转到如图位置时
刻，请在右侧时空相－矢量图中画出励磁磁动势基波矢量1f F 、A 相励磁电动势相量0
E 、A 相电流相量I 、电枢磁动势基波矢量a
F ，并说明电枢反应的性质。

（6分）
、i 的规定
正方向
1
3．一台和无限大电网并联运行的同步发电机的V 形曲线如下图所示， （1） 在图中标出横坐标和纵坐标电气变量符号； （2） 分别说明图中两条虚线a 、b 的物理意义；
（3） 说明如果同步发电机在虚线b 左侧和右侧某点运行，从运行状态来说有何区别？ （4） 从同步发电机运行状态的角度，说明图中曲线1、2及3的区别；
（5） 在下图右侧，从已经给出同步发电机在B 点运行的相量图的基础上定性画出电机在
A 点及C 点运行时的相量图。

（8分）
4．写出一台同步发电机和无限大电网并联运行的理想条件；在实验室中我们采用旋转灯法判断并联条件，请说明当只有发电机和电网频率不满足时，灯光的变化特点，并说明如何调节发电机使其最终满足并联条件。

（6分） 5．针对做过的“同步发电机并联运行实验”，用到了直流测功机作为同步发电机的驱动电机，请问在直流测功机起动时，其电枢回路和励磁回路各自串联的电阻值应调节到什么位置（阻值最大、最小还是中间位置）？在同步发电机并联电网运行过程中，要增加发电机的输出有功功率，请简述调节方法。

（4分） 6．下图左侧为一台额定容量为2N S kVA =的单相双绕组变压器，一、二次侧额定电压如图标示所示，现在把它连接成如右图所示的自耦变压器，请在右图中标示出其一、二次的额定电压，并说出其额定容量为多少。

（4分）
三、计算题（共24分）
1．一台三相电力变压器，额定数据为：1000N S kVA =，110N U kV =，2400N U V =，Yy 接法。

在高压侧进行短路试验，400k U V =，57.74k I A =，11.6k P kW =。

试求： （1）画出对应的等效电路并标出短路参数的标么值k R 、k X ；
（2）当此变压器带21155I A =，2cos 0.8ϕ=（滞后）负载时，低压方电压2U 。

（12分） 2．一台汽轮发电机，25000N P kW =，10.5N U kV =， cos 0.8ϕ=（滞后），定子每相同步电抗标么值1C X =，忽略绕组电阻及磁路饱和因素。

当发电机与无限大电网并联运行时，试求：
（1）发电机输出有功功率为2N P ，功率因数cos 0.8ϕ=（滞后）时，定性画出相量图、一相励磁电动势0E 、功率角θ及无功功率2Q 各为多少？
（2）保持励磁电流不变，将输出有功功率提高为额定值N P ，定性画出相量图（要求和第（1）问中相量图画在一起，体现出电气量的变化规律），及这时无功功率2Q 又为多少？（12分）
四、选作题（任选两题，共8分）
1．一台三相交流电机，极对数为P ，每相串联匝数为1N ，基波绕组因数为1dp k ，三相交流绕组星接并中性点接地。

如果C 相断线，A 、B 相中电流如下左图标示所示，请写出该电机交流绕组产生基波磁动势的数学表达式，并定性说明这个磁动势的特点。

E
2．结合上面右图空载短路特性曲线，说明什么是同步发电机的短路比c K ；推导出短路比c K 的表达式，并说明表达式中各物理量的物理意义。

3．一台同步发电机不对称短路，如左下图所示：A 相对中点短路，B 、C 相空载。

请写出不对称短路时，电压和电流的端点条件；并利用对称分量法写出各序电压和电流；根据各序电压和电流关系在右下图连接出一相对中点短路时的统一等效电路；最后在等效电路中标出各序电压和电流分量。

（三相电流的对称分量法的变换和反变换已给出如下）
0020020A A A A B B B B A A A
C
C
C
C
A A A
I I I I I I I I a I aI I I
I I I aI a I I +-+-+-+-+-=++=++=++=++=++ 2201()31()3
1()3
A A
B C
A A
B
C A A B C
I I aI a I I I a I aI I I I I +-=++=++=++
E
4．一台同步发电机空载运行示意图如下所示，当发电机转子转到如图中位置时发生机端三相突然短路，短路发生时刻作为时间的起点，即0t =。

假设（1）短路前电机空载；（2）短路过程中转速恒定，励磁电流恒定，一相空载电动势（励磁电动势）有效值为E ；（3）电机磁路不饱和；（4）已知同步发电机的各电抗d X 、'
d X 、''
d X 。

试求：（1）突然短路时各相短路电流的起始值为多少？（2）突然短路电流中的A 相周期分量（也称交流分量或强制分量）起始值为多大（写出数学表示）？（3）说明发生短路后周期分量是否衰减、衰减主要决定于什么？
、i 的规定
正方向。