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西安交大电机学春季在线作业卷

课程名称：电机学

学期：春季学期

适用专业/年级：电气工程及其自动化等相关专业

学号：____________姓名：____________提交日期：____________

作业说明

1.本作业旨在巩固本学期电机学课程所学核心知识，涵盖变压器、异步电动机、同步电机及直流电机等主要内容。

2.请独立完成作业，严禁抄袭。答案需清晰、规范，必要时需附推导过程或图示辅助说明。

3.在线提交时请注意文件格式要求（通常为PDF或指定格式），确保内容清晰可读。

4.请合理安排时间，按时提交。逾期提交将按课程规定处理。

5.本次作业成绩将作为平时成绩的重要组成部分。

一、选择题(每题3分，共15分)

（请将正确答案的序号填在题后的括号内）

1.关于变压器的励磁电抗，以下说法正确的是：（）

A.励磁电抗反映了铁心损耗的大小

B.额定电压下，变压器铁心越饱和，励磁电抗值越大

C.励磁电抗是变压器的一个等效参数，对应于主磁通的作用

D.励磁电抗与变压器的绕组匝数无关

2.三相异步电动机在额定电压下运行时，若负载转矩增加，则电动机的：（）

A.转速上升，定子电流下降

B.转速下降，定子电流上升

C.转速上升，定子电流上升

D.转速下降，定子电流下降

3.同步发电机并网运行时，其功角θ的物理意义是：（）

A.定子端电压与空载电动势之间的相位差

B.定子端电压与电枢电流之间的相位差

C.空载电动势与电枢反应磁动势之间的空间夹角

D.转子主磁极轴线与定子合成等效磁极轴线之间的空间夹角

4.直流电动机采用电枢回路串电阻调速时，以下特性描述正确的是：（）

A.理想空载转速不变，机械特性变软

B.理想空载转速降低，机械特性变硬

C.理想空载转速升高，机械特性变软

D.理想空载转速不变，机械特性变硬

5.关于电机中的损耗，下列说法错误的是：（）

A.铁损耗主要包括磁滞损耗和涡流损耗，其大小与磁场交变频率及磁感应强度有关

B.铜损耗是电流流过绕组时产生的电阻损耗，与负载大小密切相关

C.机械损耗主要包括轴承摩擦损耗和通风损耗，其大小与电机转速无关

D.附加损耗（杂散损耗）通常较小，其产生原因较为复杂

二、填空题(每空2分，共20分)

1.变压器空载运行时，其空载电流主要包含________分量和________分量，其中________分量是主要的。

2.三相异步电动机的转差率s是描述其运行状态的重要参数，当电动机处于电动运行状态时，s的范围是________；当s1时，电动机处于________状态。

3.同步发电机的静态稳定储备系数Kp定义为________________，其值越大，表明发电机静态稳定性能越________。

4.直流发电机的电磁转矩方向与转子旋转方向________，而直流电动机的电磁转矩方向与转子旋转方向________。

5.电机的发热主要是由________引起的，其冷却方式直接影响电机的________和运行可靠性。

三、简答题(每题8分，共32分)

1.请简述变压器并联运行的三个理想条件，并说明如果不满足这些条件会对并联运行产生什么不利影响。

2.为什么三相异步电动机在额定电压下直接启动时，启动电流很大而启动转矩却不一定很大？为了限制启动电流，通常可以采用哪些方法？（至少列举两种）

3.同步电动机为何没有启动转矩？通常采用什么方法来启动同步电动机？请简述其中一种启动方法的基本原理。

4.直流电机的电枢反应对电机运行有何影响？为了削弱电枢反应的不良影响，通常可以采取哪些措施？

四、分析与计算题(共33分)

1.（15分）一台单相变压器，额定容量SN=50kVA，额定电压U1N/U2N=10kV/0.4kV。在进行空载试验时，高压侧加额定电压，测得空载损耗P0=300W，空载电流I0=0.8A。在进行短路试验时，低压侧短路，高压侧加电压，当短路电流为额定值时，测得短路损耗PkN=800W，短路电压Uk=440V。假设该变压器的参数为常数，且忽略空载电流中的有功分量对漏阻抗压降的影响。

请计算：

（1）变压器的变比k；

（2）归算到高压侧的励磁参数Zm、Rm、Xm；

（3）归算到高压侧的短路参数Zk、Rk、Xk。

2.（18分）一台三相异步电动机，额定功率PN=15kW，额定电压U1N=380V（星形联结），额定转速nN=1460r/min，额定效率ηN=88%，额定功率因数cosφ1N=0.85。已知该电动机的定子铜损耗Pcu1=450W，铁损耗PFe=250W，机械损耗Pmec=1