南京理工大學(xué)紫金學(xué)院課程試卷答案 一. 填空題（10分，每空1分） [1]從電磁角度來(lái)看，一個(gè)磁極對(duì)應(yīng)電機(jī)圓周的電角度為 。 [2]為了使三相對(duì)稱，通常令一個(gè)極域內(nèi)每相所占的圓弧區(qū)域相等，這個(gè)區(qū)域稱 。 [3] 異步電動(dòng)機(jī)根據(jù)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同可分為鼠籠式 和 繞線式 兩類。 [4] 繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串入適當(dāng)電阻起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩將增加 ，起動(dòng)電流將減小 ，其原因是提高了轉(zhuǎn)子的功率因數(shù) 。 [5] 汽輪同步發(fā)電機(jī)穩(wěn)定極限角δ . [6] 同步發(fā)電機(jī)與無(wú)窮大電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行，過(guò)勵(lì)時(shí)向電網(wǎng)發(fā)出感性 無(wú)功功率，欠勵(lì)時(shí)從電網(wǎng)吸收感性 無(wú)功功率。 三. 簡(jiǎn)答題（45分） 1．為了得到三相對(duì)稱的基波電勢(shì)，對(duì)三相繞組安排有什么要求？ 1、三相繞組的構(gòu)成（包括串聯(lián)的匝數(shù)、節(jié)距、分布等）應(yīng)相同，而且三相繞組軸線在空間應(yīng)分別互差1200電角度。 2、兩相繞組通以兩相電流是否會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)？單相繞組的磁勢(shì)的振幅是多少？它具有什么性質(zhì)？ 兩相繞組通以兩相電流會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)。單相繞組的磁勢(shì)是脈振磁勢(shì)，振幅為： 3、異步電機(jī)轉(zhuǎn)子靜止與轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子邊的電量與參數(shù)有何變化？ 答: 異步電機(jī)轉(zhuǎn)子靜止時(shí)轉(zhuǎn)子邊的電量與參數(shù)有E2、X2、I2他們的頻率都是f1 異步電機(jī)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子邊的電量與參數(shù)有E2s、X2s、I2s不僅他們的大小與轉(zhuǎn)子靜止時(shí)不等, 而且都是他們的頻率f2=s f1. 4、同步電動(dòng)機(jī)中的隱極式和凸極式各有什么特點(diǎn)？ 答: 同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，按照它的磁極結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可分為凸極式和隱極式兩種。 （1）凸極式轉(zhuǎn)子有明顯凸出的磁極，凸極電機(jī)的特點(diǎn)是氣隙不均勻，轉(zhuǎn)子磁極中心附近氣隙最小，磁阻也小。而在轉(zhuǎn)子磁極的幾何中線處氣隙最大，磁阻也大，磁導(dǎo)最小。凸極式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，制成多極比較容易，但機(jī)械強(qiáng)度較低，所以它適用于低速、多極同步電機(jī)。同步電動(dòng)機(jī)大多數(shù)也是容量較大、轉(zhuǎn)速較低的凸極同步電機(jī)。 （2）隱極式轉(zhuǎn)子則沒(méi)有明顯凸出的磁極，隱極式轉(zhuǎn)子制造工藝比較復(fù)雜，但它的機(jī)械強(qiáng)度較好，適用于極數(shù)少、速度高的同步電機(jī)。 由于凸極式轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)和加工工藝比較簡(jiǎn)單，而且在過(guò)載能力和運(yùn)行的穩(wěn)定性方面都比隱極式轉(zhuǎn)子好，所以除了高速的大容量的同步電動(dòng)機(jī)采用隱極外，一般都采用凸極式。 三. 計(jì)算題（70分） 1、（13分）已知一臺(tái)三相6極交流電機(jī)，定子是雙層分布短距繞組，頻率Hz，定子槽數(shù)槽，線圈節(jié)距（是極距），定子繞組Y接，線圈匝數(shù)匝，氣隙基波每極磁通是Wb，繞組并聯(lián)支路數(shù)。求：（1）基波繞組系數(shù)；（2）基波相電勢(shì)；（3）基波線電勢(shì)。 解： ， 1分 1分 每極每相槽數(shù) 1分 槽距角 基波分布因數(shù) 1分 (1) 基波繞組系數(shù) 1分 (2) 每相繞組串聯(lián)匝數(shù)為 1分 相繞組基波電動(dòng)勢(shì)有效值 (V) 2分 （3）基波線電勢(shì)有效值 (V) 2分 2．（12分）有一臺(tái)三相6極異步電動(dòng)機(jī)，Hz，，試求：（1）旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)的轉(zhuǎn)速；（2）額定轉(zhuǎn)速；（3）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為960r/min時(shí)的轉(zhuǎn)差率s；（4）r/min時(shí)的轉(zhuǎn)差率s；（5）啟動(dòng)瞬間的轉(zhuǎn)差率s。 解： （1） 3分 （2） 3分 （3） 2分 （4） 2分 （5） 2分 3．（12分）有一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，，，2p=4, , , 定子繞組為Y連接。額定運(yùn)行的各項(xiàng)損耗分別為，，，,試求：（1）額定運(yùn)行時(shí)的電磁轉(zhuǎn)距；（2）額定運(yùn)行時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩；（3）額定轉(zhuǎn)速。 解：（1） 3分 2分 （2） 3分 2分 （3） 2分 4、 （12分）有一臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)，PN=12500kW, UN=6600V,定子繞組Y接法，m=3, cosφN=0.8 (滯后)，XS=4.0Ω，發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行，輸出額定頻率f=50HZ時(shí)，求：⑴每相空載電勢(shì)EO；⑵額定運(yùn)行時(shí)的功角；⑶最大電磁功率PMmax; ⑷過(guò)載能力KM。 解： 5、（12分）有一臺(tái)三相凸極同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行，額定數(shù)據(jù)為：SN=8750kVA,UN=10.5kV，定子繞組Y接法，cosφN=0.85 (滯后)，同步電抗Xd=16Ω，Xq=10Ω,電阻不計(jì)，試求：額定狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)的功角δ和每相勵(lì)磁電勢(shì)EO？ 解： （1） （2分） （2分） （2分） （6分） 二. 填空題（10分，每空1分） [1] 內(nèi)功率因數(shù)角指的是（ ）之間的夾角，功角δ指的是（ ）之間的夾角。 [2]隱極同步發(fā)電機(jī)適合（ ）速旋轉(zhuǎn)的（ ）發(fā)電機(jī)。 [3]水輪同步發(fā)電機(jī)穩(wěn)定極限角δ （填角度的大小范圍）. [4] 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，總要從電源吸收一個(gè) 滯后 性質(zhì)的無(wú)功電流。 [2] 同步發(fā)電機(jī)主磁極的極對(duì)數(shù)一定時(shí)，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率 與電機(jī)的轉(zhuǎn)速 之間有著嚴(yán)格不變的關(guān)系。 [10] 三相異步電動(dòng)機(jī)最大電磁轉(zhuǎn)矩的大小與轉(zhuǎn)子電阻值無(wú) 關(guān)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的大小與轉(zhuǎn)子電阻有關(guān)（填有無(wú)關(guān)系）。 二. 簡(jiǎn)答題（45分） 1、 電角度的意義是什么？它與機(jī)械角度有怎樣的關(guān)系？ 電角度的意義是：轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時(shí)每經(jīng)過(guò)一對(duì)磁極就相應(yīng)地變化一個(gè)周期,即為360度電角度. 電角度是機(jī)械角度乘以磁極對(duì)數(shù)P。 2異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法有那些？ a) 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法有那些？ 依據(jù)公式： （1） 變極調(diào)速 （2） 變頻調(diào)速 （3） 改變機(jī)械特性曲線的形狀（及改變S調(diào)速） ① 改變繞線式異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子外串電阻； ② 改變繞線式異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子外串附加電勢(shì)——串級(jí)調(diào)速； ③ 改變外施電壓調(diào)速。 3異步電動(dòng)機(jī)等效電路中/代表什么意義？能不能不用電阻而用一個(gè)電感或電容來(lái)表示？為什么？ 、/ 稱為模擬電阻，其消耗的功率等于總的機(jī)械功率。 其不能用電阻電阻而用一個(gè)電感或電容代替。 當(dāng)0<S<1時(shí)，電機(jī)處于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，/>0，，電機(jī)軸上輸出機(jī)械功率；當(dāng)S<0時(shí)，電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)/<0, ,電機(jī)從軸上吸收機(jī)械功率；當(dāng)S>1時(shí)，電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)/<0,電機(jī)從軸上吸收機(jī)械功率 4三相同步發(fā)電機(jī)投入并聯(lián)時(shí)應(yīng)滿足哪些條件？ （1） 雙方應(yīng)有相同的相序， （2） 雙方應(yīng)有相同的電壓 （3） 雙方應(yīng)有相等或接近與相等的頻率。 三. 計(jì)算題（70分） 1. （12分）有一臺(tái)三相同步發(fā)電機(jī)，，，，極，定子繞組Y接法，槽，匝，槽，槽， Hz，，試求：（1）單相繞組所產(chǎn)生的基波磁勢(shì)幅值；（2）三相繞組所產(chǎn)生的合成磁勢(shì)的基波幅值； 解 (1) 1分 1分 1分 1分 1分 1分 一相磁勢(shì)幅值為 2分 (2) 三相合成磁勢(shì)幅值為 2分 2．（12分）有一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，輸入功率，定子銅耗，鐵耗，轉(zhuǎn)差率s=0.015,試求：（1）電磁功率；（2）轉(zhuǎn)子銅耗；（3）總機(jī)械功率。 解：（1） 4分 （2） 4分 （3） 4分 3．（12分）有一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，，，2p=4, ,定子繞組為Y連接。額定運(yùn)行的各項(xiàng)損耗分別為，，，機(jī)械損耗，附加損耗,試求：（1）額定運(yùn)行時(shí)的額定轉(zhuǎn)速；（2）額定運(yùn)行時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩；（3）空載轉(zhuǎn)矩；（4）電磁轉(zhuǎn)距。 解：（1） 2分 3分 （2） 3分 2分 （3） 2分 4．（12分）有一臺(tái)三相凸極同步發(fā)電機(jī)，電樞繞組Y接法，每相額定電壓，額定相電流，（滯后），已知該機(jī)運(yùn)行于額定狀態(tài)，每相勵(lì)磁電勢(shì)，內(nèi)功率因數(shù)角，不計(jì)電阻壓降，試求：和各為多少？ 解： 2分 2分 2分 2分 2分 5．（12分）一臺(tái)凸極三相同步電動(dòng)機(jī)，Y接法，，，，，額定功率因數(shù)（超前），同步電抗，，不計(jì)電阻壓降，試求：（1）額定負(fù)載時(shí)空載電勢(shì)E0及功率角δN；（2）額定負(fù)載時(shí)的電磁功率和電磁轉(zhuǎn)矩。 解： （1） （1分） （2分） （2分） （2分） （2分） （2） （2分） （2分）