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：11110.9

p w I N F K P

= 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E 2、X 2、I 2他们的频率都是f 1

异步电机转转动时转子边的电量与参数有E 2s 、X 2s 、I 2s 不仅他们的大小与转子静止时不等, 而且都是他们的频率f 2=s f 1.

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156

y τ=（τ是极距），定子绕组Y 接，线圈匝数2y N =匝，气隙基波每极磁通是10.80Φ=Wb ，绕组并联支路数22a =。求：（1）基波绕组系数1w k ；（2）基波相电势1p E ；（3）基波线电势1l E 。

解： 36626Z p τ===，1556

y τ== 1分 115sin sin sin 0.96592262

p y k y π

ππτ==== 1分 每极每相槽数 362263

Z q pm ===⨯ 1分

槽距角α 36033603036

p Z α︒︒

︒⨯⨯=== 基波分布因数 130sin sin 2220.96630sin 2sin 22d q k q α

α︒

︒⨯===⨯ 1分 (1) 基波绕组系数 1110.96590.9660.933d p k k k ω==⨯= 1分

(2) 每相绕组串联匝数为 12622241

y pqN N a ⨯⨯=

== 1分 相绕组基波电动势有效值 11114.44 4.4450240.9330.83976.8192E fN k ϕωφ==⨯⨯⨯⨯= (V) 2分

（3）基波线电势有效值

113976.81926887.8509l E ϕ== (V) 2分

2．（12分）有一台三相6极异步电动机，50f =Hz ，0.045N s =，试求：（1）旋转磁势的转速1n ；（2）额定转速N n ；（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)3

f n r p ⨯=== 3分 （2）1(1)1000(10.045)955(/min)N N n n S r =-=-= 3分

（3）1110009600.041000

n n s n --=== 2分 （4）11100010300.031000n n s n --=

==- 2分 （5）0

1011000011000

n n s n --=== 2分 3．（12分）有一台三相异步电动机，16.0N P kW =，Hz f 50=，2p=4, V U N 380=, 34N I A =, 定子绕组为Y 连接。额定运行的各项损耗分别为1820Cu P W =，2750Cu P W =，300Fe P W =，260m P P W ∆+=,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）2217.01M cu m A p p p p p kw =+++= 3分

1108.34260

M M p p T Nm n π===Ω 2分 （2）2/0.04409N cu M S p p == 3分

215760

N n rad πΩ== 101.9N N P T Nm ==Ω

2分 （3） 1(1)1433.87(/min)N N n n S r =-= 2分

4、 （12分）有一台汽轮发电机，P N =12500kW, U N =6600V ,定子绕组Y 接法，m=3, cos φN =0.8 (滞后)，X S =4.0Ω，发电机并网运行，输出额定频率f=50H Z 时，求：⑴每相空载电势E O ；⑵额定运行时的功角；⑶最大电磁功率P Mmax ; ⑷过载能力K M 。

解：

3

00max max 1366.87arccos 0.836.873810.623810.61366.8736.874437432323810.624374312500.7394

sin 12500.739sin 326624N a a M s MN M I A U V E U jI X j UE P m kw X P P ϕδδ︒

︒︒

︒========+=+∠-⨯=∠=⨯==⨯===⨯=max 12500.739 1.896624

M M MN kw

P k P =

==

5、（12分）有一台三相凸极同步发电机并网运行，额定数据为：S N =8750kVA,U N =10.5kV ，定子绕组Y 接法，cos φN =0.85 (滞后)，同步电抗X d =16Ω，X q =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E O ？

解： （1

）3

481.14N I A == （2分）