電機(jī)學(xué)習(xí)題集.docVIP

電機(jī)學(xué)習(xí)題集習(xí)題一一、表述問題1名詞解釋（1）電機(jī)：根據(jù)電磁感應(yīng)定律和電磁力定律實現(xiàn)電能和機(jī)械能之間能量形式轉(zhuǎn)換的機(jī)械。（2）同步發(fā)電機(jī)：轉(zhuǎn)速n=n1=60f/p 同步速的交流發(fā)電機(jī)。（3）異步電動機(jī)：轉(zhuǎn)速nr1,XmX1,I02r很小，而U0=UN磁通為恒定，故鐵心損耗可近似看為不變損耗。4為什么變壓器的短路阻抗要換算到75而激磁阻抗卻不需要？求得短路阻抗是實驗室室溫下的數(shù)值，稱為冷態(tài)值，而變壓器實際運(yùn)行中，繞組是處于熱狀態(tài)下的，其熱態(tài)電阻值不是實驗室的測得的值。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，變壓器標(biāo)準(zhǔn)工作狀態(tài)時的溫度是75攝氏度，因此應(yīng)將試驗測得的冷態(tài)電阻換算到75攝氏度時的值。 激磁阻抗對應(yīng)于變壓器空載運(yùn)行時的阻抗，不是實驗室室溫下求得的，因此不需要換算。5為什么變壓器的鐵耗要小于額定銅耗？變壓器負(fù)載時，由于二次側(cè)短路，無功率輸出，輸入功率全部變成功率損耗三、發(fā)現(xiàn)問題1由于結(jié)構(gòu)空間限制，發(fā)電廠中的同步發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電壓不可能太高，為了高效地把電廠所發(fā)的交流電能高質(zhì)量地輸送給用戶安全使用掉，電力系統(tǒng)（指同步發(fā)電機(jī)到用戶負(fù)載通道之間的所有設(shè)備集合）設(shè)置了若干變電所，其主要設(shè)備就是電力變壓器。那么，你認(rèn)為電力系統(tǒng)中變壓器的總?cè)萘恐辽偈峭桨l(fā)電機(jī)總裝機(jī)容量的幾倍？通常在多少倍比較合適？說明理由。一般的情況下是1.25倍的關(guān)系（也就是0.8的倒數(shù)關(guān)系）。變壓器容量不足，會限制發(fā)電機(jī)出力，要不然，變壓器因電流過大容易過負(fù)荷，銅損增加，溫度升高，絕緣老化加劇。對變壓器使用壽命產(chǎn)生不良影響。只有這樣才不能燒變壓器.變壓器是發(fā)電機(jī)的負(fù)載.變壓器容量大,正常運(yùn)行時不會產(chǎn)生過流.2雙繞組變壓器中，主磁通和漏磁通有何區(qū)別？1）它們的磁路不同，因而磁阻不同。主磁通同時交鏈一，二次繞組，故又稱為互磁通，它行徑的路徑沿著鐵芯而閉合的磁路，磁阻較??；一次側(cè)漏磁通只交鏈一次繞組，二次漏磁通只交鏈二次繞組，它們所行經(jīng)的路徑大部分為非磁性物質(zhì)，磁阻較大。2）功能不同。主磁通通過互感作用傳遞功率，漏磁通不傳遞功率。3同一規(guī)格的變壓器檢修后，施加同樣大小的同頻交流電壓U1做空載試驗，試分別說明出現(xiàn)下列情況時，該變壓器主磁通、鐵心損耗、激磁電流、激磁阻抗會有什么不同？將鐵心疊片少疊10%；將一次繞組匝數(shù)少繞5%；鐵心疊裝不緊，鋼片間氣隙增大；鐵心受損傷，疊片間出現(xiàn)短接（即漆膜破壞）。4做變壓器空載、短路試驗時，電壓可以加在高壓側(cè)，也可加在低壓側(cè)，那么，用這兩種方法分別做空載、短路試驗時，電源送入的有功功率、以及所測得的參數(shù)是否相同？電源送入的有功功率相同；測得參數(shù)則不同，如設(shè)變比K1，則在高壓側(cè)量到的參數(shù)是低壓側(cè)數(shù)值的K2倍?？蛰d實驗時：U10=U1N=4.44FN1m, U20=U2N=4.44FN2m,U10=KU20,故M1=M2=M,Bm1=Bm2=Bm,p10=p20=p0,Hm1=Hm2=Hm,N1I10=N2I20,I20=KI10短路實驗時：IK1=I1N,IK2=I2N,因變壓器的空載損耗等于鐵芯損耗加線圈電阻損耗，只不過通常情況下，由于空載電流非常小，線圈電阻損耗非常小，一般忽略不計，所以我們通常認(rèn)為空載損耗等于鐵芯損耗。嚴(yán)格地說，在變壓器變比誤差為0的情況下，從高低壓側(cè)分別加額定電壓測得的空載損耗是有差別的，因為鐵芯損耗是不變的，但這時線圈的電阻損耗有差別。所以測得的損耗也有差別，但通常這種差別非常小，一般忽略不計。但是計算出來的勵磁阻抗是完全不一樣的。 從 Z=U / I 可知，從高壓側(cè)加額定電壓時，Z1=U1 / I1 從低壓側(cè)加額定電壓時，Z2=U2 / I2 所以z1 = K2 * Z2 K為變比。5一般說來，變壓器的工作電壓不允許超過額定電壓，這是因為額定電壓下的鐵心已經(jīng)處于飽和狀態(tài)，如果磁通進(jìn)一步增加的話，空載電流就變得相當(dāng)大。試以額定電壓的運(yùn)行情況為上限，說明能否將220/110V、60Hz的變壓器的高壓側(cè)接在220V、50Hz的電源上運(yùn)行?n 相當(dāng)于頻率降低。則主磁通增加，空載電流增加，鐵損耗增加，漏抗減小。 四、心中有數(shù)（各類計算）1一臺Y,d接法的三相變壓器，U1N/U2N10kV/0.4kV，SN100kVA，一次繞組N1=436匝，頻率50Hz。試求該變壓器的變比、一次繞組額定電流及額定相電壓；二次繞組的匝數(shù)、阻抗基準(zhǔn)值、及額定相電流；空載運(yùn)行時鐵心磁通最大值。（注：本題為最基礎(chǔ)的計算，必須熟練掌握）解: K= U1N/U2N10/0.4=252一臺、的單相變壓器。已知，；又知該變壓器帶額定負(fù)載運(yùn)行時，落后于的相位角為30，求該變壓器空載及滿載運(yùn)行時，一次漏阻抗壓降及電動勢大小。比較這兩種情況下電動勢值，說明什么問題？（注：本題為變壓器基本計算，必須熟練掌握）3600kVA、35kV/6.3kV的單相變壓器。繞組中有額定電流時，其內(nèi)部阻抗壓降占額定電壓的6%、銅耗為8.5kW；一次側(cè)外加額定電壓時，空載電流是額定電流的5.5%，功率因數(shù)為0.15。試求：（1）該變壓器折算到高壓側(cè)的短路阻抗、和激磁阻抗、并用標(biāo)幺值表示。（2）滿載且滯后時，該變壓器的電壓變化率和效率。（3）當(dāng)一次加額定電壓、二次側(cè)流過功率因數(shù)滯后的額定電流時，試用近似等效電路求出一次電流和二次電壓大小。（注：本題為變壓器綜合計算，必須掌握）五、展現(xiàn)本領(lǐng)（綜合分析）1兩臺結(jié)構(gòu)尺寸完全相同但鐵心導(dǎo)磁性能不同的變壓器，如將它們的一次側(cè)串聯(lián)后接到額定電壓和頻率的交流電源上運(yùn)行，則兩者的二次側(cè)空載電壓是否相同？為什么？2某220/110V的單相變壓器，其中A、a為同極性端?，F(xiàn)將X、a相接而將A、x端接到相同頻率的330V交流電源上，試分析此時高壓繞組中電流與直接將高壓接到相同頻率的220V交流電源上空載運(yùn)行時的電流是否相同？為什么？如果換成極性標(biāo)記相同220/220V的隔離變壓器，同時改變成將X、x相接而把A、a接到220V同頻交流電源上，情況又會變成怎樣？分別說明理由。成績評定和評語：（在中打）A（95）：概念清晰，計算功底扎實，綜合應(yīng)用能力強(qiáng)，應(yīng)保持和積累A（9488）：概念清楚，計算功底扎實，綜合應(yīng)用能力較強(qiáng)，應(yīng)注意提高 能力B（8780）：概念基本清楚，有一定的應(yīng)用能力，還需加強(qiáng) 和 訓(xùn)練B（7970）：概念基本清楚，應(yīng)用能力一般， 、 、 能力需提高C（6960）：概念基本清楚，應(yīng)用能力欠缺， 、 、 能力需提高D（59）：概念模糊，各方面都較差，希望課內(nèi)認(rèn)真聽講，課后加強(qiáng)復(fù)習(xí)和總結(jié)提高9電機(jī)學(xué)習(xí)題集習(xí)題三（三相變壓器）一、表述問題1名詞解釋（1）獨(dú)立磁路：（三相變壓器組，又稱組式變壓器）各相的主磁通只經(jīng)過自身鐵心閉合，即三相主磁路彼此獨(dú)立。（2）相關(guān)磁路：（三相心式變壓器）每一相的主磁通需要經(jīng)另外兩相的鐵心才能組成閉合回路，即三相主磁路彼此相關(guān)。（3）同極性端（同名端）：一相（匝鏈同一個主磁通）繞組中，各繞組的交流電壓瞬時極性相同的端頭成為同極性端。（4）時鐘法：變壓器繞組組別的一種判定方法（畫法）。分針表示高壓側(cè)指向12點位置，時針表示低壓側(cè)指向（5）變壓器理想并聯(lián)：1.空載時，各臺變壓器只有一次側(cè)空載電流，二次側(cè)沒有環(huán)流。即（U20=2.負(fù)載時，負(fù)荷按容量分配，即各臺負(fù)載系數(shù)相等，即2變壓器理想并聯(lián)的條件是什么？變壓器理想并聯(lián)運(yùn)行的條件有三條： 各變壓器一、二次側(cè)的額定電壓應(yīng)分別相等，即變比相同； 各變壓器的聯(lián)結(jié)組別必須相同； 各變壓器的短路阻抗（或短路電壓）標(biāo)么值ZS*（US*）相等，且短路阻抗角也相等。 3三相變壓器中出現(xiàn)諧波的根本原因是什么？繞組連接方式和磁路結(jié)構(gòu)分別對3次諧波有何影響？出現(xiàn)三次諧波的根本原因是變壓器磁路飽和，即磁化曲線U0=f(i0)欠（低于）線性，此外還有電路原因和磁路原因。電路原因：電路影響三次諧波電流能否流通，進(jìn)而影響主磁通和繞組電動勢的波形。繞組為星形接法時，三次諧波電流不能流通（即不存在）；繞組為帶中性線的星形接法時，三次諧波電流能流通（即可能存在）；繞組為三角形接法時，三次諧波電流能在三角形內(nèi)部流通，但在三角形的外部不能流通。只有在勵磁電流為尖頂波（即有三次諧波）時，主磁通和繞組電動勢才可能象希望地那樣為正弦波。Y,y接線時三次諧波電流不存在，Y,yn接線時三次諧波電流極小，因此，這兩種接法下變壓器的空載電流為正弦波、主磁通為平頂波，繞組電動勢為尖頂波。對有一側(cè)繞組為接線，則由于三次諧波電動勢在內(nèi)產(chǎn)生三次諧波電流，進(jìn)而產(chǎn)生三次諧波磁通，這一磁通能抵消產(chǎn)生三次諧波電動勢的原三次諧波磁通，最終在鐵心中維持一個（存在性）不大的三次諧波磁通。這就是三角形接線抑制三次諧波的原理，此時三次諧波幅值級小，認(rèn)為這類變壓器不出現(xiàn)諧波。磁路原因：主要影響三次諧波的幅值。對Y,y或Y,yn接線的三相變壓器組，經(jīng)鐵心閉合的三次諧波磁通幅值較大，三次諧波電動勢的幅值更大，可達(dá)額定電壓的60%，這會導(dǎo)致繞組嚴(yán)重過電壓而造成絕緣擊穿，因此它在實際中不能使用；對Y,y或Y,yn接線的三相心式變壓器，經(jīng)漏磁路閉合的三次諧波磁通幅值很小，三次諧波電動勢的幅值也不大，但是對大容量變壓器絕緣不利，因此只有容量在1800kVA以下的心式變壓器才能采用接線；大容量變壓器通常都有一側(cè)接成三角形。4額定電壓相同的D,y11和Y,d11變壓器各一臺，則二者能否并聯(lián)運(yùn)行？為什么？變壓器并聯(lián)運(yùn)行條件 1、電壓和變比相同。 2、連接組別相同。 3、短路電壓（阻抗電壓）相等。 4、容量差別不宜過大。 連接組別不同，當(dāng)然不能并聯(lián)運(yùn)行。5突然短路對變壓器本身的危害有哪些？繞組過熱；繞組機(jī)械（結(jié)構(gòu)）損壞6Y,y接線的變壓器帶不對稱負(fù)載時是否會產(chǎn)生中點移動？為什么？ 變壓器不平衡電流系指三相變壓器繞組之間的電流差而言。當(dāng)變壓器三相負(fù)載不平衡時，會造成變壓器三相電流不平衡，由于不平衡電流的存在，將使變壓器阻抗不平衡，二次側(cè)電壓也不平衡，這對變壓器和用電設(shè)備是不利的。尤其是在Y，yno接線的變壓器中，零線將出現(xiàn)零序電流，而零序電流將產(chǎn)生零序磁通，繞組中將感應(yīng)出零序電動勢，使中性點位移。其中電流大的一相電壓下降，而其他兩相電壓上升，另外對充分利用變壓器的出力也是很不利的。當(dāng)變壓器的負(fù)荷接近額定值時，由于三相負(fù)載不平衡，將使電流大的一相過負(fù)荷，而電流小的一相負(fù)荷達(dá)不到額定值。所以，一般規(guī)定變壓器零線截面的也是根據(jù)這一原則決定的。所以，當(dāng)零線電流超過額定電流的25%時，要及時對變壓器三相負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整二、知識應(yīng)用1根據(jù)下列接線圖畫出相量圖，判斷變壓器的連結(jié)組別。 2試畫出Y,y4；Y,y2；Y,d9的接線圖。 3為什么三相變壓器組不能采用Y,yn接線？三相殼式變壓器和三相變壓器組，三次諧波磁通完全可在鐵心中流通，因此三次諧波電壓較大，可達(dá)基波的3060，這對繞組絕緣極為不利，如中性點接地也將對通信產(chǎn)生干擾。因此，三相殼式變壓器和三相變壓器組不能采用Y，y或Y，Yn接線組合4為什么大型變壓器必須有一側(cè)采用接線？我國的高壓和超高壓輸變電系統(tǒng)是中性點直接接地的大接地電流系統(tǒng)。為了做到中性點直接接地，那么主變在這個電壓等級的繞組必須是Y接法。為了解決三次諧波的問題，一般（大型輸電）變壓器都會有一組繞組（有的本身就不裝輸出端，空繞組，作用就是抵消三次諧波）。5幾臺并聯(lián)運(yùn)行的變壓器其不等，并聯(lián)組帶負(fù)載時，哪一臺變壓器負(fù)載系數(shù)最大？大的變壓器，希望其容量大些還是小些好？若變比K不等又如何？為什么？6為什么變壓器的繞組要繞成圓形？三、發(fā)現(xiàn)問題1接線都是Y,d的兩臺變壓器，一臺為組式、一臺為心式。現(xiàn)將它們的打開一個接頭形成開口三角形，先接入電壓表，通電測量開口電壓，則哪臺的電壓值大？為什么？再接入電流表，通電測量電流，發(fā)現(xiàn)電流基本相等，這又是為什么？2某同學(xué)在做Y,y連結(jié)組變壓器組別測定實驗時，發(fā)現(xiàn)電源保險絲燒毀，這是為什么？四、心中有數(shù)（計算）設(shè)有兩臺變壓器并聯(lián)運(yùn)行，其額定電壓U1N/U2N=110/10kV，其它數(shù)據(jù)為：第一臺：SN1=100000kVA，p01=80KW，uK1=0.05，pKN1=100kW第二臺：SN2=50000kVA，p02=42KW，uK2=0.055，pKN2=55kW（1）當(dāng)它們帶135000kVA，功率因數(shù)為0.8滯后的負(fù)荷時，每臺變壓器分別承擔(dān)多大的負(fù)荷？（2）保證每臺變壓器均不過載時，它們所能承擔(dān)的最大負(fù)荷為多少？（3）并聯(lián)的兩臺變壓器帶多大的負(fù)荷時，它們的總效率最高？（4）若第二臺變壓器的u*K=0.05而其它條件不變時，它們的負(fù)載系數(shù)是否相同？五、展現(xiàn)本領(lǐng)（綜合分析）1為什么電力變壓器需要調(diào)壓？變壓器在正常運(yùn)行時，由于負(fù)荷變動一次側(cè)電源電壓的變化，二次側(cè)電壓也經(jīng)常變動。電網(wǎng)各點的實際電壓一般不能恰好與額定電壓相等。這種實際電壓與額定電壓之差，稱為電壓偏移。電壓偏移的存在是不可避免的，但要求這種偏移不能太大，否則就不能保證供電質(zhì)量，就會對用戶帶來不利的影響。因此，對變壓器進(jìn)行調(diào)壓（改變變壓器的變比），是變壓器正常運(yùn)行中一項必要的工作。2一臺Y,d接線的變壓器，內(nèi)部接線正確但端頭和連結(jié)組標(biāo)號模糊不清。某人先按右圖