變壓器和直流電機(jī)習(xí)題講解

1、變壓器習(xí)題講解一.填空題：1. 變壓器鐵心在疊裝時(shí)由于裝配工藝不良，鐵心間隙較大，主磁通將( )，勵(lì)磁電流將( )。 2. 一臺(tái)單相變壓器進(jìn)行空載試驗(yàn)，在高壓側(cè)加額定電壓測(cè)得的損耗和在低壓側(cè)加額定電壓測(cè)得的損耗_。3. 三相變壓器組不宜采用Y,y聯(lián)接組，主要是為了避免( )。4. 不考慮鐵心損耗時(shí)，當(dāng)變壓器的磁通隨時(shí)間正弦變化時(shí)，磁路飽和的非線性性質(zhì)將導(dǎo)致激磁電流成為與磁通同相位的( )波。5. 變壓器的繞組歸算，實(shí)質(zhì)上是( )保持為不變量的條件下，對(duì)繞組的電壓、電流所進(jìn)行的一種線性變換。二問答題1.一臺(tái)變壓器， ， ,當(dāng)它接到頻率為 ，電壓為 的電源上運(yùn)行時(shí)，問：勵(lì)磁電流，鐵耗，一、二次側(cè)漏

2、抗，負(fù)載能力如何變化？為什么？HzfN50vUN220Hzf25vU110，1.答： 由式 可知， 前后兩種情況主磁通相同。從磁路歐姆定律知，勵(lì)磁電流不變。主磁通未變，磁密不變，頻率減小，則鐵耗減?。?）。一、二次側(cè)的漏電抗隨頻率的減小成正比減小。另外，二次側(cè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)比原來減少一倍，故負(fù)載能力減小一倍。mfNEU11144. 43 .12fBpmFe3 . 12fBpmFe2.變壓器在額定電壓和額定頻率的電源下空載運(yùn)行時(shí)，當(dāng)頻率保持不變，電源電壓增加到1.1UN，勵(lì)磁電抗和鐵耗如何變化，為什么？若變壓器二次側(cè)短路，勵(lì)磁電抗和鐵耗如何變化，為什么？2.答：（1）此時(shí)主磁通增大，主磁路飽和程度增

3、加，鐵心磁導(dǎo)率減小，磁阻增大，由磁路歐姆定律知，勵(lì)磁電流大大增加，反映在等效電路中就是勵(lì)磁電抗減小?；蛘哒f，單位磁化電流產(chǎn)生的磁通越大，勵(lì)磁電抗就越?。?。（2）二次側(cè)短路，二次側(cè)電流大大增加，由磁動(dòng)勢(shì)平衡知一次側(cè)電流也大大增加，再?gòu)囊淮蝹?cè)電壓平衡方程式知，電壓U1不變，漏阻抗壓降大大增加，則電動(dòng)勢(shì)E1減小很多，主磁通隨之減小，可知?jiǎng)?lì)磁電抗有所增加。三變壓器負(fù)載運(yùn)行原理示意圖如圖題三所示，當(dāng)圖中二次側(cè)的電磁量正方向全部與圖中相反時(shí)，列出變壓器的六個(gè)基本方程式并畫出相應(yīng)的相量圖.圖題圖題三三. 變壓器負(fù)載運(yùn)行原理圖變壓器負(fù)載運(yùn)行原理圖22121212222211111)()()(LmmmmZIUj

4、xrIEIIIEEjxrIEUjxrIEU三三. .解：此時(shí)變壓器的基本方程式為：解：此時(shí)變壓器的基本方程式為：題三的相量圖四.一臺(tái)單相變壓器50kVA、7200/480V、60Hz。其空載和短路實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：實(shí)驗(yàn)名稱: 電壓（V） 電流（A） 功率（W）電源加在 空載: 480 5.2 245 低壓邊 短路: 157 7 615 高壓邊試求：（1）短路參數(shù)及其標(biāo)么值；（2）空載和滿載時(shí)的銅耗和鐵耗；（3）額定負(fù)載電流、功率因數(shù)滯后時(shí)的電壓變化率、副邊電壓及效率。四.解：(1) 短路參數(shù) 116.944NNNSAIU22104.167NNNSAIU15722.427kkkUZI55.12761

5、522kkkIPR58.1855.1242.222222kkkRZX其阻抗基值 11172001036.876.944NNNUZI所以 10.0216kkNZZZ0121. 087.103655.121*NkkZRR0179.087.103658.181*NkkZXX （2）空載時(shí)鐵耗 WPpFe24500cup銅耗 滿載銅耗 WPIIPkkNkN2 .605615)7944. 6()(221鐵耗 WpFe245（3）額定負(fù)載電流時(shí) 22104.167NAII根據(jù)電壓變化率近似公式%100)sincos(2*2*kkXRu%87. 1%100)81. 010179. 09 . 00121. 0

6、(u此時(shí)副方電壓 22(1 1.87%)471.02NVUU所以 2222471 104.167 0.944158.64NCosUPIw WPpPPkN64.450082 .60524564.4415802121100%98.11%PP效率 變壓器補(bǔ)充習(xí)題講解 1.導(dǎo)出變壓器的等效電路時(shí)，為什么要進(jìn)行歸算?歸算的原則是什么？答： 通過對(duì)變壓器空載運(yùn)行和負(fù)載運(yùn)行時(shí)的理論分析，可以得到變壓器的基本方程組。利用這組方程，便能對(duì)變壓器進(jìn)行定量計(jì)算。但是，解聯(lián)立方程組是相當(dāng)繁雜的，并且由于電力變壓器的變比(又稱電壓比)較大，使變壓器一次、二次繞組的電流、電壓、阻抗等相差很大，使變壓器一次、二次繞組的電流

7、、電壓、阻抗等相差很大，計(jì)算時(shí)不方便，也不便于比較，畫相量圖更是困難。因此，在研究變壓器的運(yùn)行問題時(shí)，希望有一個(gè)既能正確反映變壓器內(nèi)部電磁關(guān)系，又便了工程計(jì)算的等效電路，來代替既有電路，又有磁路和電磁感應(yīng)聯(lián)系的實(shí)際變壓器。2.在判別三相變壓器繞組連接組號(hào)時(shí)，所用的“時(shí)鐘表示法”是什么意思？答：三相變壓器的繞組采用不同的連接時(shí)，一次繞組的線電壓(或線電動(dòng)勢(shì))與二次繞組的線電壓(或線電動(dòng)勢(shì))之間可以形成不同的相位。為了表明一、二次側(cè)線電壓(或線電動(dòng)勢(shì))之間的相位關(guān)系，通常采用所謂的“時(shí)鐘表示法”。兩種方法： 根據(jù)三相變壓器一、二次繞組的同名端和繞組的連接方法，分別畫出一、二次繞組的電壓(或電動(dòng)勢(shì))

8、相量圖。然后把一、二次繞組兩個(gè)線電壓(或線電動(dòng)勢(shì))三角形的重心o和。重合，把一次側(cè)線電壓(或線電動(dòng)勢(shì))三角形的一條中線(如oA)作為時(shí)鐘的長(zhǎng)針，指向鐘面的12；再把二次側(cè)線電壓(或線電動(dòng)勢(shì))三角形中對(duì)應(yīng)的中線(如oa)作為時(shí)鐘的短針，它所指的鐘點(diǎn)就是該連接組的組號(hào)。 根據(jù)三相變壓器一、二次繞組的同名端和繞組的聯(lián)結(jié)方法，分別畫出一、二次繞組的電壓(或電動(dòng)勢(shì))相量圖。然后將兩個(gè)相量圖中的A點(diǎn)和a點(diǎn)重合，把一次繞組的線電壓Uab(或線電動(dòng)勢(shì)Eab)作為時(shí)鐘的長(zhǎng)針，指向鐘面的12；再把二次繞組相旦圖中對(duì)應(yīng)的線電壓Uab(或線電動(dòng)勢(shì)Eab)作為時(shí)鐘的短針，它所指的鐘點(diǎn)就是該連接組號(hào)。3. 三相變壓器的標(biāo)

9、準(zhǔn)連接組有幾種？常用的有幾種?為什么相變壓器組不宜采用Y，y連接？ 答 三相變壓器連接組的種類很多，對(duì)于一次側(cè)繞組和二次側(cè)繞組接成Y形或形的情形，三相變壓器連接組號(hào)有24種。為了制造和并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的方便，我國(guó)規(guī)定Y，yno、Y，d11、YN，dll、YN，y0和Y，yo五種作為標(biāo)準(zhǔn)連接組。五種標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組中，以前三種最為常用。 當(dāng)鐵心磁路達(dá)到飽和時(shí)，為使主磁通為正弦波、將需要尖頂波的勵(lì)磁電流；反之，當(dāng)勵(lì)磁電流為正弦波時(shí)，其產(chǎn)生的主磁通的波形將成為平頂波。 三相變壓器運(yùn)行時(shí)，為使繞組中感應(yīng)出的相電動(dòng)勢(shì)為正弦波，則需要磁路中的主磁通為正弦波；但是，當(dāng)磁路達(dá)到飽和時(shí)，為使主磁通成為正弦波，勵(lì)磁電流將變成

10、尖頂波。此時(shí)勵(lì)磁電流中除含有基波分量外，還含有一定的3次諧波分量小。因?yàn)?次諧波電流大小相等、相位相同，所以，勵(lì)磁電流中的3次諧波能否在變壓器的三相繞組中流通，將直接影響到主磁通和相電動(dòng)勢(shì)的波形。 當(dāng)三相變壓器為Y，y連接組時(shí)，一次和二次繞組都是Y形連接且沒有中線，勵(lì)磁電流中的3次諧波分量不能流通，故勵(lì)磁電流將接近于正弦波。若變壓器工作點(diǎn)位于磁路飽和段，主磁通的波形將成為平頂波，此時(shí)，主磁通中除基波分量外，還將出現(xiàn)3次諧波分量，其3次諧波磁通大小相等、相位相同。 對(duì)于三相變壓器組，由于各相磁路是獨(dú)立的，3次諧波磁通可以在各自的鐵心內(nèi)形成閉合磁路，由于鐵心的磁阻很小，故此時(shí)三次諧波磁通較大。三次

11、諧波磁通在繞組中感應(yīng)出3次諧波電動(dòng)勢(shì)，嚴(yán)重時(shí)3次諧波電動(dòng)勢(shì)的幅值可達(dá)基波電動(dòng)勢(shì)幅位的50以上(因?yàn)?次諧波磁通的交變頻率是基波磁通的交變頻率人的3倍)，結(jié)果使相電動(dòng)勢(shì)的波形成為尖頂波。雖然在三相線電動(dòng)勢(shì)中，3次諧波電動(dòng)勢(shì)互相抵消，使線電動(dòng)勢(shì)仍為正弦波，但是相電動(dòng)勢(shì)峰值的提高將危害到各相繞組的絕緣，所以三相變壓器組不宜采用Y,y連接。 在圖示中，各鉛垂線上對(duì)應(yīng)的高、低壓繞組繞于同一鐵心柱上，已知A、B、c為正相序，試判斷連接組a和b的組號(hào)。連接組號(hào)判別 首先根據(jù)一次繞組的聯(lián)結(jié)方式，畫出一次繞組的電壓相量圖，由于一次繞組為星形聯(lián)結(jié)，所以一次繞組的電壓相量圖如圖（a）所示(注意把一次側(cè)線電壓三角形的

12、一條中線oA作為時(shí)鐘的長(zhǎng)針，指向鐘面的12。還應(yīng)注意一次繞組的A、B、C三相電壓相量應(yīng)為順時(shí)針方向。（1）連接組a的連接組號(hào) 由于一、二次繞組的首端為同名端，故一、二次繞組對(duì)應(yīng)的相電壓相量應(yīng)為同相位。因?yàn)閎相繞組與A相繞組在同一鐵心柱上，所以u(píng)b與UA同相位。同理，c相繞組電壓Uc與uB同相位，a相繞組電壓與uC同相位，如圖(a)所示。 然后根據(jù)二次繞組的連接方式，畫出二次繞組的電壓相量圖。由于二次繞組為連接，按ax-cz-by-ax的順序構(gòu)成閉合回路。所以二次繞組的電壓相量圖如圖(b)所示(注意畫二次繞組的電壓相量圖時(shí)，應(yīng)將(UaUb、Uc圖(a)中所示方向平移到圖(b)。 最后，將二次繞組

13、的電壓相量圖平移，使其線電壓三角形的重心o。勺 與一次側(cè)線電壓三角形的重心o重合，如圖(c)所示。由于二次側(cè)線電壓三角形中對(duì)應(yīng)的中線oa為時(shí)鐘的短針，所以，oa所指的鐘點(diǎn)7，就是該連接組的組號(hào)，記為Y，d7。（2）連接組（b）的連接組號(hào) 由于一次繞組為Y連接，所以一次繞組的電壓相量圖如圖(a)所示。連接組（b）的連接組號(hào) 由于一、二次繞組的首端為非同名端，故一、二次繞組對(duì)應(yīng)的相電壓相量應(yīng)相位相反。因?yàn)閍相與A相繞于同一鐵心柱，所以Ua與UA相位相反，同理，Ub與UB相位相反，Uc與UC相位相反，如圖(a)所示。 因?yàn)槎卫@組為連接、繞組連接順序?yàn)閍x-by-cz-ax，所以二次繞組的電壓相量圖

14、如圖(b)所示。 最后，將二次繞組的電壓相量圖平移，使其線電壓三角形的重心o與一次側(cè)線電壓三角形的重心o重合，如圖(c)所示。由于oa所指的鐘點(diǎn)為7，所以該連接組的組號(hào)為7，記作Y，d7。4. 什么叫標(biāo)么值？使用標(biāo)么值來計(jì)算變壓器問題時(shí)有什么優(yōu)點(diǎn)？用標(biāo)么值表示時(shí)，變壓器的空載電流I0和短路阻抗Zk的標(biāo)幺值一般在什么范圍之內(nèi)？jzsjzbyz答：標(biāo)么值在工程計(jì)算中應(yīng)用甚廣。標(biāo)么值是兩個(gè)同單位物理量的比值，故無量綱。在電機(jī)和變壓器中，常取各物理量的額定值作為基信。為了區(qū)別標(biāo)么值和實(shí)際值，通常在各物理量原來符號(hào)的方上角加“*”號(hào)表示該物理量的標(biāo)么值，如電流的標(biāo)么值用I*表示。*1111*133UUU

15、UUUNN采用標(biāo)么值具有以下優(yōu)點(diǎn)。 （1）不論變壓器或電機(jī)的容量相差多大，用標(biāo)么值表示的參數(shù)及性能數(shù)據(jù)變化范圍很小，這就便于對(duì)不同容量的變壓器或電機(jī)進(jìn)行比較。 例如，對(duì)于電力變壓器，其空載電流的標(biāo)么值為0.020.08 ；短路阻抗的標(biāo)么值約為0.030.1. （2）額定電壓、額定電流、額定容量的標(biāo)么值為1. （3）在三相系統(tǒng)中，相、線標(biāo)么值相等。以Y連接為例 （4）用標(biāo)么值表示時(shí)，單相與三相系統(tǒng)的視在功率、有功功率和無功功率的表達(dá)式相同，即用標(biāo)么值計(jì)算功率時(shí)，無單、三相之分。*22212*2UkUkUUUUNN（5） 歸算前后的標(biāo)么值相等。例如：二次側(cè)歸算到一次側(cè)后的物理量的基值應(yīng)取一次側(cè)的額

16、定值，所以，采用標(biāo)么值時(shí)，一次側(cè)、二次側(cè)各物理量不需要進(jìn)行歸算了采用標(biāo)么值時(shí)，變壓器基本方程的形式不變；采用標(biāo)么值后，某些物理量還具有相同的數(shù)值。習(xí)題5%25.5*kx 有臺(tái)5600 kVA、Y，dll連接，35kV66kV的三相變壓器，從短路試驗(yàn)測(cè)得 x*k=525、R*k1。當(dāng)U1U1N時(shí)，在低壓側(cè)加額定負(fù)載I2I2N，測(cè)得端電壓恰好等于額定值u2u2N，試求此時(shí)負(fù)載的功率因數(shù)角2及負(fù)載性質(zhì)。習(xí)題5解答解：NUU11當(dāng)NII22時(shí)，NUU22根據(jù)電壓變化率的定義式，有0%100%1002222220NNNNNUUUUUUU0%100)sincos(0 . 1%100)sincos(2*2*

17、2*2*kkkkXRXRU0sincos2*2*kkXR1905. 00525. 001. 0cossintan*222kkXR079.102負(fù)載為容性性質(zhì)習(xí)題6 三相電力變壓器帶電阻電感性負(fù)載運(yùn)行時(shí)，負(fù)載電流相同的條件下， 越高，則（ ） 。cosA A：副邊電壓變化率：副邊電壓變化率uu越大，效率越大，效率越高，越高，B B：副邊電壓變化率：副邊電壓變化率uu越大，效率越大，效率越低，越低，C C：副邊電壓變化率：副邊電壓變化率uu越大，效率越大，效率越低，越低，D D：副邊電壓變化率：副邊電壓變化率uu越小，效率越小，效率越高。越高。習(xí)題7一臺(tái)單相變壓器額定電壓為380V/220V，額定

18、頻率為50HZ，如果誤將低壓側(cè)接到380V上，則此時(shí) , , , 。（增加，減少或不變）m0ImZFep習(xí)題8三相變壓器理想并聯(lián)運(yùn)行的條件是（1） ，（2） ，（3） 。（1）空載時(shí)并聯(lián)的變壓器之間無環(huán)流；（2）負(fù)載時(shí)能按照各臺(tái)變壓器的容量合理地分擔(dān)負(fù)載；（3）負(fù)載時(shí)各變壓器分擔(dān)的電流應(yīng)為同相。習(xí)題9如將變壓器誤接到等電壓的直流電源上時(shí)，空載電流將 ，空載損耗將 。習(xí)題10變壓器空載運(yùn)行時(shí)功率因數(shù)很低，其原因?yàn)?。習(xí)題11并聯(lián)運(yùn)行的變壓器應(yīng)滿足（1） ，（2） ， （3） 的要求。（1）各變壓器的額定電壓與電壓比應(yīng)相等；（2）各變壓器的聯(lián)結(jié)組號(hào)應(yīng)相同；（3）各變壓器的短路阻抗的標(biāo)幺值要相等，阻

19、抗角要相同。習(xí)題12聯(lián)接組號(hào)不同的變壓器不能并聯(lián)運(yùn)行，是因?yàn)?。習(xí)題13變壓器有哪些主要部件，它們的主要作用是什么？答：鐵心: 構(gòu)成變壓器的磁路,同時(shí)又起著器身的骨 架作用。 繞組: 構(gòu)成變壓器的電路,它是變壓器輸入和輸 出電能的電氣回路。 分接開關(guān): 變壓器為了調(diào)壓而在高壓繞組引出分接頭,分接開關(guān)用以切換分接頭,從而實(shí)現(xiàn)變壓器調(diào)壓。 油箱和冷卻裝置: 油箱容納器身,盛變壓器油,兼有散熱冷卻作用。 絕緣套管: 變壓器繞組引線需借助于絕緣套管與外電路連接，使帶電的繞組引線與接地的油箱絕緣。習(xí)題14變壓器的空載電流的作用和性質(zhì)如何？它與哪些因素有關(guān)？ 答：作用：變壓器空載電流的絕大部分用來供勵(lì)磁，

20、即產(chǎn)生主磁通，另有很小一部分用來供給變壓器鐵心損耗，前者屬無功性質(zhì)，稱為空載電流的無功分量，后者屬有功性質(zhì)，稱為空載電流的有功分量。 性質(zhì)：由于變壓器空載電流的無功分量總是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于有功分量，故空載電流屬感性無功性質(zhì)，它使電網(wǎng)的功率因數(shù)降低，輸送有功功率減小。習(xí)題15 變壓器空載運(yùn)行時(shí)，是否要從電網(wǎng)取得功率？這些功率屬于什么性質(zhì)？起什么作用？ 答：要從電網(wǎng)取得功率，有功功率供給變壓器本身功率損耗，即鐵心損耗和繞組銅耗，它轉(zhuǎn)化成熱能散發(fā)到周圍介質(zhì)中；無功功率為主磁場(chǎng)和漏磁場(chǎng)儲(chǔ)能。 習(xí)題16 試說明磁勢(shì)平衡的概念及其在分析變壓器中的作用。 磁勢(shì)平衡就是在變壓器中，當(dāng)副邊有電流產(chǎn)生時(shí)，使得整個(gè)磁勢(shì)減小

21、，那么原邊就要增加，這就是磁勢(shì)平衡。在分析變壓器中，可據(jù)此從一個(gè)已知電流求出另一個(gè)電流，并知其電磁本質(zhì)。習(xí)題17一臺(tái)Y/連接的三相變壓器，原邊加對(duì)稱正弦額定電壓，作空載運(yùn)行，試分析：（1）原邊電流、副邊相電流和線電流中有無三次諧波成分？（2）主磁通及原副邊相電勢(shì)中有無三次諧波成分？原方相電壓及副方相電壓和線電壓中有無三次諧波成分？答：（1）由于原方Y(jié)接，三次諧波電流無通路。所以原邊電流沒有三次諧波成分。 副邊三角形接，相電流中有三次諧波成分，而線電流中沒有三次諧波成分。 （2）主磁通中有三次諧波，原副方相電勢(shì)中也有三次諧波成分。原方的相電壓中有三次諧波成分，副邊相電壓及原副方線電壓中均無三次諧

22、波成分。習(xí)題18100NS126000230NNUU50Nf32.41R0063. 02R9 . 81X013. 02X有一臺(tái)單相變壓器，額定容量kVA，V，Hz。原副線圈的電阻及漏抗為原副邊額定電壓試求：（1）折算到高壓邊的短路電阻，短路電抗及阻抗；（2）折算到低壓邊的短路電阻，短路電抗及阻抗；（3）將（1）、（2）求得的參數(shù)用標(biāo)么值表示；（4）計(jì)算變壓器的短路電壓百分比及其分量，。（5）求滿載及副邊功率因數(shù)分別為1、0.8（滯后）、0.8（超前）等三種情況下的電壓變化率并討論計(jì)算結(jié)果。 解：（1）折算到高壓邊的短路阻抗 （2）折算到低壓邊的短路阻抗 (3) 所以 (4 ) 短路電壓百分值

23、（5）當(dāng)滿載，功率因數(shù)時(shí)變壓器的電壓變化率 當(dāng)滯后時(shí)， 當(dāng)超前時(shí)， 對(duì)于電壓變化率，當(dāng)即阻性負(fù)載時(shí)電壓變化率較小，當(dāng)負(fù)載為感性時(shí)，電壓變化率大，當(dāng)負(fù)載為容性時(shí)，負(fù)載時(shí)的端電壓可能高于空載時(shí)的端電壓 22434.78NNNSAIU1116000359.9316.67NNNUZI2222300.529434.78NNNUZI0239. 093.35961. 81NkkZRR0493. 093.35975.171NkkZXX0548. 093.35973.191NkkZZZ0239. 0529. 001265. 02 NkkZRR0493. 0529. 00261. 02 NkkZXX0548. 0

24、529. 0029. 02 NkkZZZ%39. 2%1000239. 0%100KkrRu 所以 (4 ) 短路電壓百分值直流電機(jī)習(xí)題講解一.填空題1.直流電機(jī)的主磁路包括以下幾段：電樞齒兩個(gè)、電樞軛一段、主極鐵心兩個(gè)、定子軛一段以及 。2.直流電機(jī)單疊繞組的并聯(lián)支路對(duì)數(shù)為 ，單波繞組的并聯(lián)支路對(duì)數(shù) 。直流電機(jī)的交軸電樞反應(yīng)結(jié)果是：引起氣隙磁場(chǎng)畸變；使物理中性線偏離幾何中性線一個(gè)角度；計(jì)及飽和時(shí)，對(duì)主磁場(chǎng)有 。一臺(tái)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒定的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，做額定運(yùn)行時(shí)，如果將電源電壓降低了20，則穩(wěn)定后電機(jī)的電樞電流為 倍的額定電樞電流（假設(shè)磁路不飽和）。一臺(tái)串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)與一臺(tái)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，都在

25、滿載下運(yùn)行，它們的額定功率和額定電流都相等，若它們的負(fù)載轉(zhuǎn)矩同樣增加1 N.m，則可知： 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降得多，而 電動(dòng)機(jī)的電流增加得多。 二問答題1.已知一臺(tái)兩極直流電機(jī)，主磁極不加勵(lì)磁電流，只在電刷通以直流電流且電樞以一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，問電樞導(dǎo)體是否感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、電刷兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為多少？為什么？ 1.答： 此時(shí)氣隙磁密由電樞磁動(dòng)勢(shì)單獨(dú)產(chǎn)生，而正、負(fù)電刷間導(dǎo)體電流的大小和方向不變，故氣隙磁密相對(duì)于定子是靜止的，旋轉(zhuǎn)的電樞導(dǎo)體切割此氣隙磁密而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。電刷兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，因正、負(fù)電刷間（支路間）導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)彼此抵消了。從教材圖2.36可清楚的知道這一點(diǎn)。2. 一臺(tái)直流發(fā)電機(jī)，定子為6極

26、，電樞繞組為單疊型式。正常運(yùn)行時(shí)有三對(duì)電刷，如保持額定運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速及勵(lì)磁電流不變，因故去掉一對(duì)電刷，忽略電樞反應(yīng)的影響，試分析電機(jī)可能發(fā)出的最大功率。2.答： 單疊繞組的并聯(lián)支路數(shù)為2p，故原來有6條并聯(lián)支路數(shù)，去掉相鄰一對(duì)電刷后，支路數(shù)變?yōu)?條，其中三條是原來的，另一條由原來的三條支路串聯(lián)而成。 正常運(yùn)行時(shí)， 現(xiàn)在， aaaiaiI62aaaaIiiI95313aaIUPPIUPaa95max此為電機(jī)可能發(fā)出的最大功率。3.一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)一臺(tái)他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，當(dāng)發(fā)電機(jī)的電樞電流增加時(shí)，電動(dòng)機(jī)電樞電流有何變化？機(jī)組轉(zhuǎn)速有何變化？分析其原因。設(shè)電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流均保持不

27、變。 3.答： 直流電動(dòng)機(jī)的電樞電流也增加。因?yàn)橹绷靼l(fā)電機(jī)電流增加時(shí)，輸出功率、電磁功率增加，電磁轉(zhuǎn)矩增大（磁通不變），根據(jù)能量守恒原理，發(fā)電機(jī)必須增大輸入轉(zhuǎn)矩即電動(dòng)機(jī)應(yīng)增加輸出轉(zhuǎn)矩，那么，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩增大，因此電樞電流也增大。電動(dòng)機(jī)電樞電壓為固定值，根據(jù)電壓平衡方程知，機(jī)組轉(zhuǎn)速略有下降。三.計(jì)算題1.一臺(tái)直流電機(jī)，電樞總導(dǎo)體數(shù)N=120，每元件電阻為0.2，當(dāng)轉(zhuǎn)速n=1000r/min時(shí)，每元件的平均電動(dòng)勢(shì)為10V。問當(dāng)電樞繞組分別為單疊和單波時(shí)，正負(fù)電刷端的電壓U和電樞繞組電阻各是多少？ 1.解：電樞繞組為單疊繞組時(shí)，每條支路串聯(lián)的元件數(shù)為120/4=30。因此端電壓U和電樞繞組電阻

28、分別為422paaR)(1502/3010VU75. 04152 . 0aR)(3003010VU32302 . 0aR 電樞繞組為單波繞組時(shí)，每條支路串聯(lián)的元件數(shù)為120/2=60，故有22aVVU600601062602 . 0aR2. 一臺(tái)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，有額定數(shù)據(jù)： kwPN4 . 4vUN220%80Nmin/1500rnN 440fr8.0aR勵(lì)磁繞組電阻 ，電樞電阻 （包括電刷接觸電阻）。為了改善換向，移動(dòng)了電刷，使得在額定電樞電流下轉(zhuǎn)速偏高了額定值的4%。現(xiàn)將此電動(dòng)機(jī)作發(fā)電機(jī)運(yùn)行，若輸出電壓為230v，電樞電流保持為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的額定值，并設(shè)鐵耗、機(jī)械損耗和附加損耗不變，不計(jì)磁

29、路飽和。求：作發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸入功率。 3.解：電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)（移刷前）ARUIfNfN5 . 0440220AUPINNNN258 . 02204400AIIIfNNaN5 .245 . 025vRIUEaaNNaN4 .2008 . 05 .242201336. 015004 .200NaNNenEC移刷后，轉(zhuǎn)速 min/156004. 015001500%4rnnnNN移刷后，電樞電流保持為額定不變，不計(jì)飽和時(shí)有nCEnCEeaNNNeaN（電樞電流不變，則電動(dòng)勢(shì)不變） 所以， 12846.01336.015601500NeNeCnnC從以上分析可知，移刷后直軸電樞反應(yīng)起去磁作用

30、，所以eadNeCC)(00514. 0eNeadeCCC 改作發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，若轉(zhuǎn)向不變，則電樞電流必改變方向，直軸磁通 ad為助磁作用。 所以保持發(fā)電機(jī)運(yùn)行的電樞電流為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的aNI時(shí)，所求轉(zhuǎn)速：min/8 .17231448. 08 . 05 .24230)(rCRIUnadgeaaNgNg 注：不考慮電樞反應(yīng)，有 1397.0221336.0232223,mNegegemNegfmfCCCCII電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的空載損耗：wIEPPpManaNMMemm8 .50944008 .49084400)()(2)()(0發(fā)電機(jī)的輸出功率： wpPPggemg66278 .5094 .6115)(0)()(1直流電機(jī)補(bǔ)充習(xí)題講解1.一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)一臺(tái)直流發(fā)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，當(dāng)發(fā)電機(jī)的電樞電流增加時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電樞電流有什么變化？分析其原因。1.答： 當(dāng)發(fā)電機(jī)的電樞電流增加時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電樞電流也必須增加。 （1）從能量守恒的觀點(diǎn)來看，直流發(fā)電機(jī)的電樞電流增加時(shí)，意味著它的輸出功率增大。既然直流電動(dòng)機(jī)是它的原動(dòng)機(jī)，就應(yīng)該相應(yīng)地增加輸入功率。由于直流電動(dòng)機(jī)的電源電壓為固定值，只有整個(gè)機(jī)組的轉(zhuǎn)速略有下降以增大 電動(dòng)機(jī)電樞電流才行。如果維持不變，只有減小直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流，使其電樞電勢(shì)減小，以增大電樞電流。（2）從轉(zhuǎn)矩平衡的觀點(diǎn)來看，發(fā)電機(jī)