硕士研究生入学考试大纲-831电机学

目录I 考试目标2II 考试形式和试卷结构2III 考试内容2IV. 题型示例及参考答案4全国硕士研究生入学统一考试电机学考试大纲I 考试目标电机学是为我校招收电气工程硕士生而设置的具有选拔性质的考试科目。其目的是科学、公平、有效地测试考生是否具备攻读相关专业硕士学位所必须的基本素质、一般能力和培养潜能，以利用选拔具有发展潜力的优秀人才入学，为国家的经济建设培养具有创新精神和较强工程能力的高层次、宽口径高级工程技术人才。具体来说。要求考生：了解变压器、直流电机、感应电机和同步电机的典型结构，掌握其基本工作原理、基本方程式、稳态运行性能、基本实验方法及操作技能，对电机的额定值、性能指标、参数大小等有明确的工程概念，既掌握各类电机的共同点，又能认识它们的个性和特点，形成对电机的一个较系统和完整的认识。重点掌握分析电机稳态、对称、基波运行时的基本方法，深入理解电机中主磁场的作用及能量的转换关系；能正确建立电机中的电动势、磁动势、功率和转矩平衡方程式及等效电路，能熟练运用方程式、等效电路和相量图及复数运算法、归算法去分析和解决电机运行中的实际问题。II 考试形式和试卷结构一、 试卷满分及考试时间试卷满分为150分，考试时间180分钟。二、 答题方式答题方式为闭卷、笔试。允许使用计算器，但不得使用带有公式和文本存储功能的计算器。三、 试卷内容与题型结构1、简答题（56题，共30分）2、计算题（56题，共120分）III 考试内容第一章 磁路1、考试内容（1）磁路的基本定律；（2）常用的铁磁材料。2、要求了解铁磁材料的性质，掌握磁路计算的方法。第二章 变压器1、考试内容（1）变压器的结构和额定值；（2）空载运行、负载运行；（3）基本方程、等效电路；（4）参数测定；（5）三相变压器；（6）标幺值；（7）运行特性；（8）并联运行；（9）特种变压器。2、要求了解变压器的基本结构、运行原理，理解基本方程、等效电路，掌握有关等效电路和性能特性的计算，掌握参数测定方法，了解三相变压器的磁路特点及影响，掌握三相变压器的联接组，掌握并联运行的条件及有关的计算，了解三绕组变压器、自耦变压器的分析方法及有关结论，了解仪用互感器的使用特点。第三章 直流电机1、考试内容（1）基本结构、工作原理；（2）直流电枢绕组；（3）直流电机的磁动势和磁场；（4）感性电动势和电磁转矩；（5）基本方程；（6）运行特性；（7）换向。2、要求了解直流电机的基本结构、运行原理及各种绕组的联接规律，理解空载和负载时的磁场，了解各种励磁方式，掌握并励发电机自励建压的条件，理解基本方程和运行特性，掌握感应电动势、电磁转矩以及涉及基本方程和运行特性的有关计算，了解改善换向的方法。第四章 交流绕组及其电动势和磁动势1、考试内容（1）交流绕组的构成及分类；（2）三相双层绕组、三相单层绕组；（3）交流绕组中的感应电动势；（4）单相绕组通正弦电流时的磁动势；（5）通三相电流时三相绕组的磁动势。2、要求了解交流绕组的构成原则，掌握三相绕组的展开图，掌握交流绕组感应电动势的计算，掌握单相绕组通入交流电和三相绕组通入三相电流所产生的磁动势的性质及有关计算。第五章 感应电机1考试内容（1）结构和运行状态；（2）磁动势和磁场；（3）电压方程、等效电路；（4）功率方程、转矩方程；（5）参数测定；（6）转矩转差率曲线；（7）工作特性；（8）单相感应电动机。2、要求了解感应电机的结构和运行原理，理解感应电机的三种运行状态，理解感应电机的磁动势和磁场，掌握其电压方程、等效电路、功率方程、转矩方程及有关的计算，掌握电磁转矩的计算及有关结论，理解参数测定方法及工作特性，理解单相感应电动机的原理并掌握有关结论。第六章 同步电机1考试内容（1）基本结构、运行状态；（2）同步发电机的磁场；（3）同步发电机的电压方程、相量图、等效电路；（4）同步发电机的功率和转矩方程；（5）同步电机的参数测定；（6）同步发电机的运行特性；（7）同步发电机的并网运行；（8）同步电动机与同步调相机；（9）同步发电机的不对称运行；（10）同步发电机的三相突然短路。2、要求了解结构、原理，掌握电压方程、同步电抗、相量图、双反应理论及有关计算，了解各种运行特性及参数测定方法，了解同步发电机并网条件和方法，掌握有功功率和无功功率的调节方法、功角特性、稳定判据及有关的计算，掌握同步电动机的分析方法及有关计算，了解同步电动机的起动方法，了解同步调相机的工作原理，掌握同步发电机不对称运行和突然短路的分析方法和有关结论。参考书 电机学（第二版），汤蕴璆、史乃.机械工业出版社，2003年3月IV. 题型示例及参考答案一、回答下列问题：（30分，每题6分） 1、变压器空载运行时，是否要从电网取得功率？这些功率属于什么性质？起什么作用？为什么小负荷用户使用大容量变压器无论对电网和用户均不利？2、做直流发电机实验时，若并励直流发电机的端电压升不起来，应该如何处理？3、感应电动机运行时，定子电流的频率是多少？由定子电流产生的旋转磁动势以什么速度 切割定子和转子？由转子电流产生的旋转磁动势基波以什么速度切割定子和转子？两个基波磁动势的相对运动速度多大？二、一台三相变压器，原、副方额定电压，11连接，匝电压为14.189伏，副方额定电流。试求（1）原副方线圈匝数；（2）原线圈电流及额定容量；（3）变压器运行在额定容量且功率因数为1、0.9（超前）和0.85（滞后）三种情况下的负载功率。（30分）三、一台三相异步电动机，额定电压为，Y联接，频率为，额定功率为，额定转速为，额定负载时的功率因数为，定子铜损耗及铁损耗共为，机械损耗为，忽略附加损耗，计算额定负载时的：（1）转差率；（2） 转子铜损耗；（3） 效率；（4）定子电流；（5）转子电流的频率。（20分）四、有一三相对称 交流绕组，通入下列三相交流电流：（1）（2）（3）试定性分析其合成磁动势的性质（包括转向）。（30分）参考答案一、回答下列问题：（30分）1、答：要从电网取得功率（1分），供给变压器本身功率损耗（1分），它转化成热能散逸到周围介质中。（1分）小负荷用户使用大容量变压器时，在经济技术两方面都不合理。对电网来说，由于变压器容量大，励磁电流较大，而负荷小，电流负载分量小，使电网功率因数降低，输送有功功率能力下降，对用户来说，投资增大，空载损耗也较大，变压器效率低。（3分）2、答 并励直流发电机的端电压升不起来，可按下述步骤进行处理，先检查一下线路和仪表接法是否正确，（2分）然后：检查电机转速是否达到额定转速（1分）；调节励磁回路所串电阻，使励磁回路电阻小于临界电阻（1分）；把励磁绕组两端对调接在电枢绕组两端，使励磁磁通与剩磁磁通方向一致（1分）；若电机没有剩磁，则应给电机充磁（1分）。3、答 定子电流的频率为，（1分）转子电流的频率为，定子磁动势以速度切割定子，以（）速度即速度切割转子；（2分）转子磁动势也以速度切割定子，以速度切割转子。（2分）定、转子基波磁动势同步旋转，相对静止。（1分）二、解：（1）原方 副方 所以 （10分）（2）额定容量 （10分）（3）因 所以当1时1000 W当0.9时 10000.9900 W当0.85时 10000.85850 W （10分）三、解 （1） （4分）（2） （4分）（3） （4分）（4） （4分）（5） （4分）四、答： （1）iA、iB、iC为三相对称电流，则三相对称绕组通入三相对称电流产生圆形旋转磁动势，转向与相序一致（A-B-C）。（10分）（2）原三相电流正方向如图（a）所设： （a） （b）因iC=0, W相相当于开路，则A、B两相绕组串联，又iA= -iB，则A、B两相电流方向如图（b）所示。它相当于一相绕组通入一相正弦交流电流，故其合成磁动势为脉动磁动势。（10分） （3） iA、iB、iC为三相不对称电流，故合成磁动势为椭圆形旋转磁动势。转向为A-C-B-A。 （10分）7