长沙理工大学电机学试题及答案1

长沙理工大学拟题纸 (C)
课程编号 拟题教研室（或老师）签名 教研室主任签名
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课程名称（含档次） 电机学 (下) 专业层次（本、专） 本科
专 业 电气工程及自动化 考试方式（开、闭卷） 闭卷
一、填空（40′）：
1、电枢反应是指_____________________；当 90180-<<-ψ时，其电枢反应性质为__________。

2、同步发电机的短路比K C 的定义是____________________，当气隙δ增大时，K C 变________，x d 变__________，运行稳定性__________。

3、与大电网并联运行的同步发电机，若仅增大原动机的输出功率，则同步转速n 1__________，功角θ__________，电磁功率P em __________，无功功率Q__________。

4、同步调相机又称为_____________。

实际上就是一台____________运行的同步____________，通常工作于______________状态。

5、选择题：同步发电机的V 形曲线在其欠励时有一不稳定区域，而对同步电动机的V 形曲线，这一不稳定区应该在____________区域。

（1）I f >I f 正励 （2）I f =I f 正励 （3）I f <I f 正励
6、三相异步电动机f N =50Hz ，P=2，/m in 1080n N γ=，则转子电流频率f 2=
Hz ，转子绕组磁动势2F 相对转子的转速应为 r/min ，相对于定子的转速为 r/min 。

7、对于绕线转子三相异步电动机，如果电源电压一定，转子回路电阻适当增大，则起动转矩___________，最大转矩___________。

8、选择题；与固有机械特性相比，人为机械特性上的最大电磁转矩减小，临界转差率没变，则该人为机械特性是异步电动机的： 。

（1）定子串接电阻的人为机械特性；
（2）转子串接电阻的人为机械特性；
（3）降低电压的人为机械特性。

二、简答题：（10'）:
1、同步发电机短路特性曲线为什么是直线？当I K =I N 时励磁电流已处于空载特性曲线的饱和段，为什么此时求得的X d 却为不饱和值，而在正常负载下却为饱和值？
2、异步电动机定子绕组与转子绕组没有直接联系，为什么负载增加时，定子电流和输入功率会自动增
加，试说明其物理过程。

从空载到满载，电机主磁通有无变化？
三、计算题：（40'）:
1、三相汽轮发电机，2500KVA ，6.3KV ，Y 接，Ω=4.10t x ，Ω=071.0Ra 。

试求额定负载且8.0cos =N ϕ (超前)时的感应电动势，功角及电压调整率。

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2、一台接于无穷大电网的汽轮发电机，额定负载时
20=N θ，现因故障电网电压下降到0.8U N ，如输出有功不变则应调节E 0为原来的多少倍，方可使该机的静态过载能力K m =2.5。

3、一台P N =28kw, U N =380V n N =1460r/min cos φ=0.85 ηN =0.866 f N =50Hz 的三相异步电动机，T st /T N =1.5，I st /I N =6.5，试求：
(1) 额定电流；
(2) 全压及Y-D 换接起动时的T st 和I st
4、一台三相四极异步电动机，P N =2KW ，U N =380V ，Hz f N 50=， min /1430r n N =过载能力K m =2.5，试求：①产生最大电磁转矩时的转速多少？②当转差率为0.2时的电磁转矩为多少？
四、作图：（10'）
并联于无限大电网的隐极同步发电机，当调节有功输出而保持无功功率输出不变，问此时θ角及励磁电流I f 是否改变？此时⋅I 和⋅0E 各按什么轨迹变化，试用相量图说明之。

长沙理工大学标准答案纸 (C)
课程名称： 电机学 专业、班级：电气工程及自动化
一、填空题（共40分）
1、a F 对主磁通的影响 ad F 增磁 aq F 交磁
2、I foN / I fkN 大 小 变好
3、不变 增大 增大 减小
4、同步补偿机 空载 电动机 过励
5、（3）
6、14 420 1500
7、增大 不变
8、（3）
二、简答题（共10分）
1、短路时U ＝0，短路电流仅受电机本身限制。

而r a ＜＜x t ，故短路电流可认为是纯电
感性，即ψ＝90o 。

有.0E ＝j .0I x d ＝j .
I x σ，说明短路时电机处于不饱和状态：E 0∝I f ，而I k ＝E 0/ x d ，故I k ∝I f 为一直线。

当I k ＝I N 时，短路试验时磁路为不饱和，E 0还是应从气隙线上查出，虽说励磁电流已处于空载线的饱和段，但由x d ＝E 0/I k 却为不饱和值。

正常负载时电机磁路已饱和，不能从气隙线上去找E ，所以正常负载时的x d 为饱和值。

2、Φm ∝E 1，而E 1又与U 1及I 1Z 1的大小有关，由于Z 1较小，定子电流从空载到满载在
Z 1产生的I 1Z 1相对U 1都比较小，因此E 1≈U 1，而U 1＝C ，故E 1及Φm 基本不变。

当负载增加时，I 2将增大，I 2起去磁作用，企图改变Φm 的大小，为了保持Φm ＝C ， I 1须增加一个负载分量，以抵偿转子磁动势（磁势平衡），所以I 2增加，I 1增加，P 1
＝m 1U 1I 1cos φ1亦增加，以达到功率平衡。

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三、计算题（共40分）
1、I N ＝229.4A U N ＝3637V E 0＝2932V θ＝40.8o △U ＝-19.38%
2、K m ′＝'00.8N t
mE U x /0N t mE U x sin20o ＝'000.8sin 20o E E ＝2.5 E 0′＝1.069 E 0 3、（1）I N ＝3cos N N N N
P U ϕη＝57.8A （2）全压时：I s t △＝6.5×57.8＝375.7A T st ＝1.5 T N ＝1.5
N N P Ω＝274.7Nm Y ，d 换接时：I stY ＝13I s t △＝125.2A T stY ＝13
T s t △＝91.6 Nm 4、（1）S N ＝0.0467， S m ＝S N （K m ±12
-m K ）＝0.224 0.0097（舍去）
n m ＝(1－S) n 1＝1164r/min
（2）因T em ＝max 2m m T S S S S +＝2m N m m K T S S S S +，T N ＝9550＝N N P n ＝13.36 Nm T em ＝33.19 Nm
四、作图题（共10分）
.0I 的轨迹为一垂线
.0E 的轨迹为一水平线
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