2012-2013电机学期末试题复习题(1)

一、简答1、电枢磁动势与磁场相互作用才产生电磁转矩。

若电枢磁动势有交、直两个分量，那么是那个分量产生，那个分量不产生？还是两个都产生？答: 产生直轴电枢磁动势的电流沿电枢表面对称分布在几何中性线两侧，受到异极性磁场的作用，合成电磁力为零，即不产生电磁转矩。

产生交轴电枢磁动势的电流对称分布在主极轴线两侧，产生的电磁转矩是同一方向的。

可见，只有交轴电枢磁动势才产生电磁转矩。

2、请写出磁路基尔霍夫定律的数学表达式。

书P233、为什么三相组式变压器不宜采用Yyn联结，而三相心式变压器又可采用Yyn 联结？4、感应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？答负载增加时，电动机转速下降，转差率上升，转子绕组切割磁力线的速度增加，转子的感应电动势、感应电流相应增加，转子磁动势也增加。

由磁动势平衡关系，定子磁动势增加，定子电流上升，即从电网吸收的电功率增加。

这一过程直到转子电流产生的转矩与负载转矩重新平衡为止。

在U1不变的情况下，I1的增加导致I1Z1增加，使E1减小，主磁通略有减小。

5、并励发电机正转能自励，反转能否自励？答发电机正转时能够自励，表明发电机正转时满足自励条件，即：①有一定的剩磁；②励磁回路的电阻小于与运行转速所对应的临界电阻；③励磁绕组的接线与电机转向的配合是正确的。

这里的正确配合就是说当电机以某一方向旋转时，励磁绕组只有一个正确的接法与之相对应。

如果转向改变了，励磁绕组的接线也应随之改变，这样才能保证励磁电流所产生的磁场方向与剩磁方向相同，从而实现电机的自励。

当电机的转向改变了，而励绕组的接线未改变，这样剩磁电动势及其产生的励磁电流的方向必然改变，励磁电流产生的磁场方向必将与剩磁的方向相反。

电机内磁场被削弱，电压不能建立，所以并励发电机正转时能自励；反转时，不改变励磁绕组的两个端头的接线，是不能自励的。

6、什么是软磁材料？什么是硬磁材料?（第一张导论18）软磁材料：磁滞回线很窄。

硅钢片、铸铁、铸钢等等。

硬磁材料：磁滞回线很宽，或叫永磁材料。

铁氧体、稀土钴、钕铁硼等。

7、简述三相电力变压器并联运行的理想条件是什么？（要求有原则和具体条件）书p1518、交流电动机机定子绕组加上三相对称电压，频率为f ，如果5次谐波的合成磁动势为，试说明三相5次谐波的合成磁动势特点。

书P2089、为什么感应电动机空载时功率因数cos φ很低，负载增大则cos φ随之增大，在负载大到一定程度后cos φ又开始下降？空载运行时，异步电机的定子电流基本上是励磁电流I m ，因此空载时功率因数很低，通常小于0.2。

随着P 2的增大，定子电流的有功分量增加， cos ϕ 1 增大，在额定负载附近，cos ϕ 1 达到最大值。

当P 2继续增大时，转差s 变大，使转子回路阻抗角 变大， cos ϕ 2 降，从而使cos ϕ 1下降10、他励直流发电机由空载到额定负载，端电压为什么会下降？并励发电机与他励发电机相比，哪一个电压变化率大？答 他励直流发电机由空载到额定负载，电枢电流a I 由0增加到额定值aNI 电枢回路电阻压降a a R I 增加，且电枢反应的去磁作用使主磁通Φ下降，从而使感应电动势E 下降。

由公式a a R I E U -=可知，端电压U 随a I 的增加而下降。

对于并励发电机，除上面两个原因外，端电压下降，引起励磁电流f I 下降，使得Φ下降和E 下降，所以并励发电机的电压变化率比他励发电机电压变化率要大些。

11、当负载电流保持不变，变压器的电压变化率将如何随着负载的功率因数而变化？当负载的功率因数等于1时，即纯电阻负载时，变压器的电压变化率很小。

当负载呈电阻电感性时，即功率因数滞后，一般随着负载阻抗角ψ2落后的越多，电压变化率越大，当时达到最大，ψ2再增大，电压变化率又趋于减小。

当负载呈电阻电容性时，即功率因数超前，随着负载阻抗角 超前得越多，电压变化率越小，当时，电压变化率将变为负值，这时负载电压将大于空载电压。

12、三相感应电动机运行时，若负载转矩不变而电源电压下降%10，对电机的同步转速1n ，转子转速n ，主磁通m Φ，功率因数1cos ϕ，电磁转矩em T 有何影响？ 不变；下降；下降；下降；不变13、在直流电机中，E>U 还是U>E 是判断电机作为发电机还是作为电动机运行的依据之一，在同步电机中，这个结论还正确吗？为什么？14、简述并励直流发电机的自励条件，并解释原因（可以用图说明）。

自励条件为：(1)电机应有剩磁。

(2)励磁绕组连接正确。

(3)励磁回路电阻应小于临界电阻，以确保电机端有一个恰当的端电压。

需要说明的是，由于空载特性曲线正比于电机的转速n ，转速降低意味着曲线下移，因此，对应的临界电阻也会随之变小，或者说，不同的转速将对应于不同的临界电阻15、并励电动机正在运行时励磁绕组突然断开，并且有剩磁，负载转矩较小，电机将有什么现象发生？16、一变压器，当其铁芯处在饱和时，为了得到正弦感应电动势，空载电流应呈何种波形？为什么？解法一：（空载电流就是励磁电流）第三章变压器１２， 解法二：百度答案17、将对称三相绕组接到三相电源的三个接线头对调两根后，其旋转磁动势的转向是否会改变？并说明原因。

会改变。

因为任意两根线对调后，三相电流的相序改变了，而旋转磁动势（基波）总是超前电流相绕组轴线转向滞后电流相绕组轴线，因此旋转磁动势的转向与原来相反。

18、当铁芯磁路上有几个线圈同时作用时，磁路计算能否用叠加原理？为什么？19、三相变压器变比和线电压比有什么区别？折算时用前者还是后者？20、产生脉振磁动势和产生圆形磁动势的条件各有哪些？21、一台频率为50Hz的三相电机，通入频率为60Hz的三相对称电流，如电流的有效值不变，相序不变，试问三相合成基波磁动势的幅值，转速和转向是否会改变？百度答案：22、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方向，在空间上始终保持静止的关系，但电枢反应的性质决定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E0点和电枢反应I0点之间的相位差，即角度fai 有关，fai 角决定与负载的性质。

当E0点和I0点同相时，fai 等于0度，电枢反应为交轴反应，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字转向后一个锐角。

当I0点只有E0点90度时，电枢反应为直轴电枢反应，其性质完全是去磁的。

当I0超前E0九十度时，也为直轴电枢反应，其性质完全是助磁的。

一般情况下，fai 大于0度小于九十度，此时电枢反应兼有去磁和交磁作用！23、为什么三相组式变压器不宜采用Yyn 连接？而三相芯式变压器可以采用Yyn 连接？解法一：（课件第三章变压器58,59,60 ）解法二：百度的答案：Yyn 联结的三相变压器不对称运行或带单相负载时，会产生中点移动现象。

中点移动的大小主要取决于零序电动势的大小，而零序电动势的大小又取决于零序磁通的大小。

对于三相变压器组，零序磁通可以通过铁心闭合，故零序励磁阻抗等于正序阻抗，其数值很大，很小的零序电流可产生相当大的零序磁通，感应相当大的零序电势。

中点移动大，相电压严重不对称，导致用电设备不能正常工作，故不采用Yyn 联结。

而三相心式变压器则情况大不相同，零序磁通以油和油箱为回路，零序阻抗很小，带不对称负载甚至单相负载时，中点移动也不严重，故可采用Yyn 联结。

但零序磁通流经油箱壁时引起涡流损耗，为了尽量减小这种涡流损耗，以及尽量减小相电压的变化，对变压器的中线电流应加以限制。

24、写出变压器折算后的方程组。

11112222012121022'''''''''m LU E I Z U E I Z I I I E E E I Z U I Z ⎧=-+⎪=-⎪⎪=+⎪⎨=⎪⎪-=⎪⎪=⎩二、简算1、一台频率为50Hz的三相电机，通入频率为60Hz的三相对称电流，如电流的有效值不变，相序不变，试问三相合成基波磁动势的幅值，转速和转向是否会改变？答：：三相合成磁动势基波幅值电流有效值I不变，故三相合成磁动势基波幅值F1不变。

转速由于f由50Hz变为60Hz，故转速上升为原来的1.2倍。

由于相序不变，故转向不变。

2、利用下图证明磁滞损耗与磁滞回线所包围的面积、电流频率f 和铁心体积V 成正比。

第一章导论１９,２０3、如图所示的磁路中线圈都接在直流电源上，已知I 1、I 2、N 1、N 2 ，回答下列问题：(1) 总磁动势 是多少？(2) 若I 2反向，总磁动势是多少？ (3) 若在a 、b 处切开，形成一气隙 ，总磁动势是多少？这时磁压降主要是在铁心中还是在气隙中？(4) 试比较(1)、(3)两种情况铁心中B 、H(5) 比较(3 )情况下铁心和气隙中B 、H 的大小？百度答案：4、四极直流电机，Z=Z i =S=K=16 单叠右行整距绕组，试求第一节距y 1，第二节距y 2，合成节距y ，换向器节距y k 。

如果元件为对称端接，指出电刷所在的位置，并说明原因。

Yk=y=1P56页5、为什么串励电动机的机械特性称为软特性（用公式说明并设磁路不饱和）。

设磁路不饱和串励电动机的机械特性为双曲线，转速随转矩增加而下降的速率很快，称之为软特性6、一台三相六极交流对称定子绕组，在A 、B 、C 相绕组中分别通以三相对称电流i A =10cos ωt A ；i B ＝10cos(ωt-2π/3) A ；i C ＝10cos(ωt-4π/3) A ，试求：(1) 当i A ＝10 A 时，三相合成磁动势基波的幅值的位置；(2) 当i B ＝10 A 时，三相合成磁动势基波的幅值的位置；(3) 当i A 从10 A 下降至5 A 时，基波合成磁动势在空间转过多少圆周?答：(1) 当i A ＝10 A 时，即A 相绕组电流达到最大，此时ωt ＝0。

三相合成磁动势基波的幅值在A 相绕组轴线上。

(2) 当i B ＝10 A 时，即B 相绕组电流达到最大，此时ωt ＝2π/3。

三相合成磁动势基波的幅值在B 相绕组轴线上。

(3) 当iA ＝10 A 时，ωt 1＝0；i A ＝5 A 时，ωt 2＝π/3，则Δωt ＝π/3，故基波合成磁动势在空间转过的电角度Δθ＝Δωt ＝π/3，由于2p ＝6，一个圆周有3×2π＝6π电角度，即基波合成磁动势在空间转过(π/3)/6π=1/18个圆周。

7、试证明电力变压器题中给出的标幺值具有U*K r =R*K =P*KN 。

8、试证明异步电动机转子旋转时，定、转子磁动势相对静止。