電機學(xué)課后習(xí)題答案(辜承林)

./第1章導(dǎo)論1.1電機和變壓器的磁路常采用什么材料制成？這些材料各有哪些主要特性？解：磁路：硅鋼片。特點：導(dǎo)磁率高。電路：紫銅線。特點：導(dǎo)電性能好,電阻損耗小.電機：熱軋硅鋼片,永磁材料：鐵氧體稀土鈷釹鐵硼變壓器：冷軋硅鋼片。1.2磁滯損耗和渦流損耗是什么原因引起的？它們的大小與哪些因素有關(guān)？解：磁滯損耗：鐵磁材料在交變磁場作用下反復(fù)磁化,磁疇會不停轉(zhuǎn)動,相互間產(chǎn)生摩擦,消耗能量,產(chǎn)生功率損耗。與磁場交變頻率f,磁通密度B,材料,體積,厚度有關(guān)。渦流損耗：由電磁感應(yīng)定律,硅鋼片中有圍繞磁通呈渦旋狀的感應(yīng)電動勢和電流產(chǎn)生叫渦流,渦流在其流通路徑上的等效電阻中產(chǎn)生的損耗叫渦流損耗。與磁場交變頻率f,磁通密度,材料,體積,厚度有關(guān)。1.3變壓器電動勢、運動電動勢產(chǎn)生的原因有什么不同？其大小與哪些因素有關(guān)？解：變壓器電勢：磁通隨時間變化而在線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。運動電勢：線圈與磁場間的相對運動而產(chǎn)生的eT與磁密B,運動速度v,導(dǎo)體長度l,匝數(shù)N有關(guān)。1.6自感系數(shù)的大小與哪些因素有關(guān)？有兩個匝數(shù)相等的線圈,一個繞在閉合鐵心上,一個繞在木質(zhì)材料上,哪一個自感系數(shù)大？哪一個自感系數(shù)是常數(shù)？哪一個自感系數(shù)是變數(shù),隨什么原因變化？解：自感電勢：由于電流本身隨時間變化而在線圈感應(yīng)的電勢叫自感電勢。對空心線圈：所以自感：所以,L的大小與匝數(shù)平方、磁導(dǎo)率μ、磁路截面積A、磁路平均長度l有關(guān)。閉合鐵心μμ0,所以閉合鐵心的自感系數(shù)遠大于木質(zhì)材料。因為μ0是常數(shù),所以木質(zhì)材料的自感系數(shù)是常數(shù),鐵心材料的自感系數(shù)是隨磁通密度而變化。1.7在圖1.30中,若一次繞組外加正弦電壓u1、繞組電阻R1、電流i1時,問〔1繞組為什么會感應(yīng)出電動勢？〔2標(biāo)出磁通、一次繞組的自感電動勢、二次繞組的互感電動勢的正方向；〔3寫出一次側(cè)電壓平衡方程式；〔4當(dāng)電流i1增加或減小時,分別標(biāo)出兩側(cè)繞組的感應(yīng)電動勢的實際方向。解：<1>∵u1為正弦電壓,∴電流i1也隨時間變化,由i1產(chǎn)生的磁通隨時間變化,由電磁感應(yīng)定律知產(chǎn)生感應(yīng)電動勢.<2>磁通方向：右手螺旋定則,全電流定律方向：阻止線圈中磁鏈的變化,符合右手螺旋定則：四指指向電勢方向,拇指為磁通方向。<3><4>i1增加,如右圖。i1減小1.8在圖1.30中,如果電流i1在鐵心中建立的磁通是,二次繞組的匝數(shù)是,試求二次繞組感應(yīng)電動勢有效值的計算公式,并寫出感應(yīng)電動勢與磁通量關(guān)系的復(fù)數(shù)表示式。解：<1><2>1.9有一單匝矩形線圈與一無限長導(dǎo)體在同一平面上,如圖1.31所示,試分別求出下列條件下線圈的感應(yīng)電動勢：〔1導(dǎo)體以直流電流I,線圈以線速度從左向右移動；〔2導(dǎo)體以電流,線圈不動；〔3導(dǎo)體以電流,線圈以線速度從左向右移動。解：關(guān)鍵求磁通<1>∵∴∵同理a+vt處的B值∴<2>只有變壓器電勢N=1∴∴∴<3>運動電勢ev變?yōu)椋骸舶选?中的I用代變壓器電勢變?yōu)椋壕€圈中感應(yīng)電勢1.10在圖1.32所示的磁路中,兩個線圈都接在直流電源上,已知、、、,回答下列問題：〔1總磁動勢F是多少？〔2若反向,總磁動勢F又是多少？〔3電流方向仍如圖所示,若在、出切開形成一空氣隙,總磁動勢F是多少？此時鐵心磁壓降大還是空氣隙磁壓降大？〔4在鐵心截面積均勻和不計漏磁的情況下,比較〔3中鐵心和氣隙中B、H的大小?！?比較〔1和〔3中兩種情況下鐵心中的B、H的大小。<1>有右手螺旋定則判斷可知,兩個磁勢產(chǎn)生的磁通方向相反。<2>〔3總的磁勢不變?nèi)詾椤叽艍航佃F心空氣隙雖然但∵∴∴空氣隙的磁壓降大〔4∵忽略漏磁∴而截面積相等∴∵∴〔5∵第一種情況∵大∴同理1．9一個帶有氣隙的鐵心線圈〔參考圖,若線圈電阻為R,接到電壓為U的直流電源上,如果改變氣隙的大小,問鐵心的磁通和線圈中的電流I將如何變化？若線圈電阻可忽略不計,但線圈接到電壓有效值為U的工頻交流電源上,如果改變氣隙大小,問鐵心磁通和線圈中電流是否變化？如氣隙增大磁阻增大,如磁勢不變,則減小∵∵在減小∴∴增大接在交流電源上,同上直流電源：∵∴不變但仍然減小。1．10一個有鐵心的線圈,電阻為。當(dāng)將其接入110V的交流電源時,測得輸入功率為90W,電流為,試求此鐵心的鐵心損耗。電功率平衡可知〔或能量守恒,輸入的功率一部分消耗在線圈電阻上,一部分為鐵耗∴1．11對于圖,如果鐵心用D23硅鋼片疊成,截面積,鐵心的平均長度,空氣隙繞組的匝數(shù)為600匝,試求產(chǎn)生磁通時所需的勵磁磁動勢和勵磁電流。磁密查磁化曲線氣隙：磁動勢:==473.9<A>∵F=NI∴I=F／N=473.9／600=0.79<A>1．12設(shè)1．11題的勵磁繞組的電阻為,接于110V的直流電源上,問鐵心磁通是多少？先求出磁勢：∵是直流電源∴不變,∴∴然后根據(jù)誤差進行迭代設(shè)則∴∴∴=551.3-550=1.3很小,∴假設(shè)正確1．13設(shè)1．12題的勵磁繞組的電阻可忽略不計,接于50Hz的正弦電壓110V〔有效值上,問鐵心磁通最大值是多少？∵∴E=110V∴1．14圖1-4中直流磁路由D23硅鋼片疊成,磁路各截面的凈面積相等,為,磁路平均長,,〔包括氣隙,。己知空氣隙中的磁通量,又,求另外兩支路中的、及。<查表得到的>由右側(cè)回路可求：=10300－<14600×0.5+1.464968××0.2×>=10300-<7300+2929.94>=70A∴∴∴=1420×0.5-140×0.2=640<A>第二章直流電機2．1為什么直流發(fā)電機能發(fā)出直流電流？如果沒有換向器,電機能不能發(fā)出直流電流？換向器與電刷共同把電樞導(dǎo)體中的交流電流,"換向"成直流電,如果沒有換向器,電機不能發(fā)出直流電。2．2試判斷下列情況下,電刷兩端電壓性質(zhì)〔1磁極固定,電刷與電樞同時旋轉(zhuǎn)；〔2電樞固定,電刷與磁極同時旋轉(zhuǎn)。<1>交流∵電刷與電樞間相對靜止,∴電刷兩端的電壓性質(zhì)與電樞的相同?！?直流電刷與磁極相對靜止,∴電刷總是引出某一極性下的電樞電壓,而電樞不動,磁場方向不變∴是直流。2．3在直流發(fā)電機中,為了把交流電動勢轉(zhuǎn)變成直流電壓而采用了換向器裝置；但在直流電動機中,加在電刷兩端的電壓已是直流電壓,那么換向器有什么呢？直流電動機中,換向法把電刷兩端的直流電壓轉(zhuǎn)換為電樞的交流電,以使電樞無論旋轉(zhuǎn)到N極下,還是S極下,都能產(chǎn)生同一方向的電磁轉(zhuǎn)矩2．4直流電機結(jié)構(gòu)的主要部件有哪幾個？它們是用什么材料制成的,為什么？這些部件的功能是什么？有7個主磁極換向極,機座電刷電樞鐵心,電樞繞組,換向器見備課筆記2．5從原理上看,直流電機電樞繞組可以只有一個線圈做成,單實際的直流電機用很多線圈串聯(lián)組成,為什么？是不是線圈愈多愈好？一個線圈產(chǎn)生的直流脈動太大,且感應(yīng)電勢或電磁力太小,線圈愈多,脈動愈小,但線圈也不能太多,因為電樞鐵心表面不能開太多的槽,∴線圈太多,無處嵌放。2．6何謂主磁通？何謂漏磁通？漏磁通的大小與哪些因素有關(guān)？主磁通：從主極鐵心經(jīng)氣隙,電樞,再經(jīng)過相鄰主極下的氣隙和主極鐵心,最后經(jīng)定子繞組磁軛閉合,同時交鏈勵磁繞組和電樞繞組,在電樞中感應(yīng)電動勢,實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換。漏磁通：有一小部分不穿過氣隙進入電樞,而是經(jīng)主極間的空氣隙釘子磁軛閉合,不參與機電能量轉(zhuǎn)換,與飽和系數(shù)有關(guān)。2．7什么是直流電機的磁化曲線？為什么電機的額定工作點一般設(shè)計在磁化曲線開始彎曲的所謂"膝點"附近？磁化曲線：-主磁通,勵磁磁動勢設(shè)計在低于"膝點",則沒有充分利用鐵磁材料,即同樣的磁勢產(chǎn)生較小的磁通,如交于"膝點",則磁路飽和,浪費磁勢,即使有較大的,若磁通基本不變了,而我的需要是〔根據(jù)E和公式選在膝點附近好處：①材料利用較充分②可調(diào)性好③穩(wěn)定性較好。電機額定點選在不飽和段有兩個缺點：①材料利用不充分②磁場容易受到勵磁電流的干擾而不易穩(wěn)定。選在飽和點有三個缺點：①勵磁功率大增②磁場調(diào)節(jié)困難③電樞反應(yīng)敏感2．8為什么直流電機的電樞繞組必須是閉合繞組？直流電機電樞繞組是閉合的,為了換向的需要,如果不閉合,換向器旋轉(zhuǎn),電刷不動,無法保證正常換向。何謂電樞上的幾何中性線？何謂換向器上的幾何中性線？換向器上的幾何中性線由什么決定？它在實際電機中的位置在何處？①電樞上幾何中性線：相臨兩點極間的中性線②換向器上幾何中性線：電動勢為零的元件所接兩換向片間的中心線③由元件結(jié)構(gòu)決定,不對稱元件：與電樞上的幾何中性線重合。對稱元件：與極軸軸線重合。④實際電機中。2．10單疊繞組與單波繞組在繞法上、節(jié)距上、并聯(lián)支路數(shù)上的主要區(qū)別是什么？繞法上：單疊：任意兩個串聯(lián)元件都是后一個疊在前一個上面單波：相臨兩串聯(lián)元件對應(yīng)邊的距離約為形成波浪型節(jié)距上：〔單疊并聯(lián)支路數(shù)2a=2p<單疊>2a=z<單波>2．11直流發(fā)電機的感應(yīng)電動勢與哪些因素有關(guān)？若一臺直流發(fā)電機的額定空載電動勢是230V,試問在下列情況下電動勢的變化如何？〔1磁通減少10%；〔2勵磁電流減少10%；〔3磁通不變,速度增加20%；〔4磁通減少10%,同時速度增加20%。直發(fā)：〔1減少10％,則即∴〔2勵磁電流減少10％,如果飽和,則不變,E也不變,如沒有飽和,則也減少10％,=207<V>∴207<E<230V<3>∴<4>2．12一臺4極單疊繞組的直流電機,問：〔1如果取出相鄰的兩組電刷,只用剩下的另外兩組電刷是否可以？對電機的性能有何影響？端電壓有何變化？此時發(fā)電機能供給多大的負載〔用額定功率的百分比表示？〔2如有一元件斷線,電刷間的電壓有何變化？此時發(fā)電機能供給多大的負載？〔3若只用相對的兩組電刷是否能夠運行？〔4若有一極失磁,將會產(chǎn)生什么后果？<1>取出相臨的兩組電刷,電機能夠工作,此時,電樞感應(yīng)電動勢不受影響,但電機容量會減?。辉O(shè)原來每條支路電流為I,4條支路總電流為4I,現(xiàn)在兩條支路并聯(lián),一條支路電阻為另一條支路的3倍,因此兩條并聯(lián)總電流為I+I=I,現(xiàn)在電流與原來電流之比為I：4I=,因此容量減為原來容量的<2>只有一個元件斷線時,電動勢不受影響,元件斷線的那條支路為零,因此現(xiàn)在相當(dāng)于三條支路并聯(lián),總電流為原來的<3>若只用相對的兩組電刷,由于兩路電刷間的電壓為零,所以電機無法運行。<4>單疊：由于電刷不動,若有一磁極失磁,則有一條支路無電勢,∴電刷間無感應(yīng)電動勢,電機部產(chǎn)生環(huán)流,電機不能運行。2.13如果是單波繞組,問2．12題的結(jié)果如何？<1>只用相鄰兩只電刷,電機能工作,對感應(yīng)電勢和電機容量均無影響,僅取一只電刷時,因仍是兩條支路并聯(lián),所以電機還能工作,對電動勢和電機容量均無影響。<2>一個元件斷線,對電動勢無影響,由于僅剩下一條支路有電流,電流為原來的,容量減為原來的<3>只用相對的兩只電刷時,由于兩只電刷為等電位,電壓為零,因此電機無法運行。<4>單波失去一個磁極,感應(yīng)電動勢減小,容量減小且部產(chǎn)生環(huán)流。2．14何謂電樞反應(yīng)？電樞反應(yīng)對氣隙磁場有何影響？直流發(fā)電機和直流電動機的電樞反應(yīng)有哪些共同點？又有哪些主要區(qū)別？電樞反應(yīng)：電樞磁場對勵磁磁場的作用交軸電樞反應(yīng)影響：①物理中性線偏離幾何中性線②發(fā)生疇變③計及飽和時,交軸有去磁作用,直軸可能去磁,也可能增磁。④使支路中各元件上的感應(yīng)電動勢不均。發(fā)電機：物理中性線順電機旋轉(zhuǎn)方向移過一個不大的角電動機：物理中性線逆電機旋轉(zhuǎn)方向移過一個不大的角直軸電樞反應(yīng)影響：電動機：電刷順電樞轉(zhuǎn)向偏移,助磁,反之去磁2．15直流電機空載和負責(zé)運行時,氣隙磁場各由什么磁動勢建立？負載時電樞回路中的電動勢應(yīng)由什么樣的磁通進行計算？空載：僅由勵磁磁動勢建立,負載：由和Ax共同建立：由每極合成磁通計算,即負載磁通計算,∵負載時,導(dǎo)體切割的是負載磁通〔即合成磁通2．16一臺直流電動機,磁路是飽和的,當(dāng)電機帶負載以后,電刷逆著電樞旋轉(zhuǎn)方向移動了一個角度,試問此時電樞反應(yīng)對氣隙磁場有什么影響？電動機電刷逆電樞轉(zhuǎn)向移動,直軸電樞反應(yīng)去磁,交軸電樞反應(yīng)總是去磁的2．17直流電機有哪幾種勵磁方式？分別對不同勵磁方式的發(fā)電機、電動機列出電流、、的關(guān)系式。四種勵磁方式：他勵,并勵,串勵,復(fù)勵電動機：他勵：并勵：串勵：復(fù)勵：短復(fù)勵,長復(fù)勵發(fā)電機：他勵：并勵：串勵：復(fù)勵：短復(fù)勵2．18如何判別直流電機是運行于發(fā)電機狀態(tài)還是運行于電動機狀態(tài)？它們的、、、、的方向有何不同？能量轉(zhuǎn)換關(guān)系如何？如所受電磁力的方向與電樞轉(zhuǎn)向相同即為電動機狀態(tài),反之為發(fā)電機狀態(tài)。電動機：與n方向相同,是驅(qū)動轉(zhuǎn)矩,與U方向相反,是反電動勢,方向流向電樞,與方向相反。只有輸入電能,克服反電勢,才能產(chǎn)生電樞電流,進而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。發(fā)電機：與n方向相反,是阻力轉(zhuǎn)矩,E與U方向相同,與方向相同,發(fā)出電功率,為克服阻力轉(zhuǎn)矩,不斷輸入機械能,才能維持發(fā)電機以轉(zhuǎn)n旋轉(zhuǎn),發(fā)出電能。2．52一臺直流發(fā)電機,當(dāng),每極磁通時,,試求：〔1若為單疊繞組,則電樞繞組應(yīng)有多少導(dǎo)體？〔2若為單波繞組,則電樞繞組應(yīng)有多少導(dǎo)體？解：<1>∴單疊a=4∴根<2>單波：a=1根2．53一臺直流電機,,,每元件電阻為,當(dāng)轉(zhuǎn)速時,每元件的平均電動勢為10V。問當(dāng)電樞繞組為單疊或單波時,電樞端的電壓和電樞繞組的電阻各為多少？解：單疊繞組：每支路元件數(shù)：∴電刷端電壓U=30×10=300V電樞繞組電阻單波繞組：每支路元件數(shù)：電刷端電壓：U=10×60=600V電樞繞組電阻：=2．61一直流電機并聯(lián)于電網(wǎng)上運行,已知,,根,,,電樞回路總電阻〔包括電刷接觸電阻,,,,雜散損耗,試問：此直流電機是發(fā)電機還是電動機運行？計算電磁轉(zhuǎn)矩和效率。解：〔1==205〔V＜220V∴總電動機運行?！?∴〔3=88.24+1.83=90.07<A>==205××=17263.79<W>×100％=×100％=87.12％或者：=0.86％×19815.4=170.41<>=17263.7<>2．57一臺并勵電動機,,,,,,〔包括電刷接觸電阻。在額定負載時突然在電樞回路中串入電阻,若不計電樞回路中的電感和略去電樞反應(yīng)的影響,試計算此瞬間的下列項目：〔1電樞反電動勢；〔2電樞電流；〔3電磁轉(zhuǎn)矩；〔4若總制動轉(zhuǎn)矩不變,求達到穩(wěn)定狀態(tài)的轉(zhuǎn)速。<1>∴在電樞串入電阻的瞬間,和n不變,∴電動勢不變∴∵不變,∴不變,由于慣性,n不變〔加講串電阻調(diào)速過程<2><3>∴或者：∵不變<4>∵總制動轉(zhuǎn)矩不變,∴不變?！嚯姌须娏鞑蛔儭唷摺?．58并勵電動機的,,,,。已知電樞電阻為,試求：〔1電動機的額定輸出轉(zhuǎn)矩；〔2在額定電流時的電磁轉(zhuǎn)矩；〔3電機的空載轉(zhuǎn)速；〔4在總制動轉(zhuǎn)矩不變的情況下,當(dāng)電樞回路串入電阻后的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速.解：<1><2><3>空載轉(zhuǎn)速<4>總制動轉(zhuǎn)矩不變,不變,∴2．59一臺并勵電動機,,,,,〔包括電刷接觸電阻,。若總制動轉(zhuǎn)矩不變,在電樞回路串入一電阻使轉(zhuǎn)速降低到,試求串入電阻的數(shù)值、輸出功率和效率〔假設(shè)。解：<1>即0．1156×450=110－75×〔0.08+求解得第三章變壓器3．1變壓器有哪幾個主要部件？各部件的功能是什么？變壓器的主要部件:

鐵心:磁路,包括芯柱和鐵軛兩部分繞組:電路油箱:加強散熱,提高絕緣強度套管:使高壓引線和接地的油箱絕緣3．2變壓器鐵心的作用是什么？為什么要用厚0.35mm、表面涂絕緣漆的硅鋼片制造鐵心？變壓器鐵心的作用是磁路.鐵心變的磁通會在鐵心中引起鐵耗,用涂絕緣漆的薄硅鋼片疊成鐵心,可以大大減小鐵耗.3．3為什么變壓器的鐵心和繞組通常浸在變壓器油中？因變壓器油絕緣性質(zhì)比空氣好,所以將鐵心和繞組浸在變壓器油中可加強散熱和提高絕緣強度.3．4變壓器有哪些主要額定值？一次、二次側(cè)額定電壓的含義是什么？額定值,,,,,:一次繞組端子間電壓保證值:空載時,一次側(cè)加額定電壓,二次側(cè)測量得到的電壓3．5變壓器中主磁通與漏磁通的作用有什么不同？在等效電路中是怎樣反映它們的作用的？主磁通:同時交鏈一次,二次繞組,但是能量從一次側(cè)傳遞到二側(cè)的媒介,使,實現(xiàn)變壓功能漏磁通:只交鏈自身繞組,作用是在繞組電路中產(chǎn)生電壓降,負載時影響主磁通,和二次電壓的變化,以及限制二次繞組短路時短路電流的大小,在等效電路中用反應(yīng)磁通的作用,用,反應(yīng)漏磁通的作用3．6電抗、、的物理概念如何？它們的數(shù)據(jù)在空載試驗、短路試驗及正常負載運行時是否相等？:對應(yīng)一次繞組的漏磁通,磁路的磁組很大,因此很小,因為空氣的磁導(dǎo)率為常數(shù),∴為常數(shù)叫短路電抗:對應(yīng)于主磁通,主磁通所走的磁路是閉合鐵心,其磁阻很小,而電抗與磁阻成反比,因此很大.另外,鐵心的磁導(dǎo)率不是常數(shù),它隨磁通密度的增加而變小,磁阻與磁導(dǎo)率成反比,所以勵磁電抗和鐵心磁導(dǎo)率成正比由于短路時電壓低,主磁通小,而負載試驗時加額定電壓,主磁通大,所以短路試驗時比空載試驗時的大.正常負載運行時加額定電壓,所以主磁通和空載試驗時基本相同,即負載運行時的勵磁電抗與空載試驗時基本相等,,在空載試驗,斷路試驗和負載運行時,數(shù)值相等,叫短路阻抗是常數(shù)∴不變<隨溫度變化>3．9為什么變壓器的空載損耗可以近似地看成是鐵耗,短路損耗可以近似地看成是銅耗？負載時變壓器真正的鐵耗和銅耗與空載損耗和短路損耗有無差別,為什么？解：∵空載損耗空載時很小,∴可忽略∴∵∵短路試驗時外施電壓很小,∴很小,很小∴鐵耗很小,可忽略鐵耗,負載時：與空載時無差別,這是因為當(dāng)f不變時,負載與空載時一次繞組側(cè)施加的電壓基本不變,∴基本不變,則不變損耗,嚴格說,空載時,漏抗壓降大∴磁密略低,鐵耗略少些：如果是同一電流,則無差別。如果考慮到短路損耗包含少量的鐵耗的話,負載真正的銅耗比短路時側(cè)略小。3．10變壓器的其它條件不變,僅將一、二次繞組匝數(shù)變化,對,的影響怎樣？如果僅將外施電壓變化,其影響怎樣？如果僅將頻率變化,其影響又怎樣？解：①一,二次繞組匝數(shù)變比±10％。如+10％=1.1∵漏磁路的漏磁導(dǎo),為常數(shù)∴即增加21％如－10％=0.9則即減少19％,二次繞組匝數(shù)變化對無影響增加,減少∴u增大∴-19％。②外施電壓變比±10％,不變,由磁化曲線知,比變化快∴∴③為漏磁路的漏磁導(dǎo)∴為常數(shù)∴變化±10％,變化±10％。：除與成正比外,還與成正比∵∴變化±10％,E不變∴變化±10％,如增加10％,則減小10％,增大,∴的增加大于10％。減小10％,則增加10％,減小,∴的減小于10％。3．12一臺變壓器,原設(shè)計的額定頻率為50Hz,現(xiàn)將它接到60Hz的電網(wǎng)上運行,額定電壓不變,試問對勵磁電流、鐵耗、漏抗、電壓變化率等有何影響？解：也50變?yōu)?0,額定電壓不變。①變?yōu)樵瓉淼?則變?yōu)樵瓉淼摹鄤畲烹娏鳒p小,即,為原來的②雖然頻率變?yōu)樵瓉淼谋?但頻率的1.6次方與鐵耗成正比但減小倍,∴減小倍,但的平方與成正比∴最終仍是鐵耗減小,即③勵磁電抗,飽和程度降低,∴④漏電抗：為漏磁路磁導(dǎo)可認為是常數(shù)∴隨頻率增大而增大。⑤電壓變化率∵,∴3．15在分析變壓器時,為何要進行折算？折算的條件是什么？如何進行具體折算？若用標(biāo)么值時是否還需要折算？<1>∵變壓器一,二次繞組無直接電聯(lián)系,且一,二次繞組匝數(shù)不等,用設(shè)有經(jīng)過折算的基本解公司無法畫出等效電路,∴要折算。<2>如果將二次繞組折算到一次側(cè),因為二次繞組通過其磁動勢對一起繞組起作用,∴只要保持不變,就不會影響一次繞組的各個量<3>具體方法是將二次繞組的匝數(shù)折合到與一次繞組相同的匝數(shù),即∴,,,,<4>若用標(biāo)么值時不需要折算,因為用標(biāo)么值表示時折算前后數(shù)值相等例3．16一臺單相變壓器,各物理量的正方向如圖3.67所示,試求：〔1寫出電動勢和磁動勢平衡方程式；〔2繪出時的相量圖。<1><要注意方向,如與圖中相反,則為：>令,〔沒有"－"號〔沒有"－"號,<2>時相量圖3．35有一臺單相變壓器,額定容量,額定電壓,試求一、二次側(cè)的額定電流。3．36有一臺三相變壓器,額定容量,額定電壓,Yd聯(lián)接,試求：〔1一、二次側(cè)的額定電流；〔2一、二次側(cè)的額定相電壓和相電流。<1><2>3．43有一臺單相變壓器,額定容量,額定電壓,。一二次側(cè)繞組的電阻和漏電抗的數(shù)值為：；；；,試求：〔1折算到高壓側(cè)的短路電阻、短路電抗及短路阻抗；〔2折算到低壓側(cè)的短路電阻、短路電抗及短路阻抗〔3將上面的參數(shù)用標(biāo)么值表示；〔4計算變壓器的阻抗電壓及各分量；〔5求滿載及、〔滯后及〔超前等三種情況下的,并對結(jié)果進行討論。<1>∴<2>折算到低壓測：∴<3>阻抗機值：<4>也可以,但麻煩?！摺?lt;5>∵是滿載∴<a><b><滯后><c><超前>說明：電阻性和感性負載電壓變化率是正的,即負載電壓低于空載電壓,容性負載可能是負載電壓高于空載電壓。3．44有一臺單相變壓器,已知：,,,,,,匝,匝；當(dāng)〔滯后時,二次側(cè)電流,,試求：〔1用近似""型等效電路和簡化等效電路求及,并將結(jié)果進行比較；〔2畫出折算后的相量圖和"T"型等效電路。<1>P型等效電路簡化等效電路P型：設(shè)則=====21230.78+j1000.95=∴用簡化等效電路：〔不變比較結(jié)果發(fā)現(xiàn),電壓不變,電流相差2.2％,但用簡化等效電路求簡單。T型等效電路3．45一臺三相變壓器,Yd11接法,,,,,變比。忽略勵磁電流,當(dāng)帶有〔滯后的負載時,,,求、、。設(shè)則∴〔見上題∴<滯后>3．46一臺三相電力變壓器,額定數(shù)據(jù)為：,,,Yy接法。在高壓方加電壓進行短路試驗,,。試求：〔1短路參數(shù)、、；〔2當(dāng)此變壓器帶,〔滯后負載時,低壓方電壓。<1>求出一相的物理量及參數(shù),在高壓側(cè)做試驗,不必折算<2>方法一：∴∴∴∴∴∴∴方法二：利用簡化等效電路設(shè)則∴=解得：∴∴〔V3．48一臺三相變壓器,,,Yd11接法。在低壓側(cè)加額定電壓作空載試驗,測得,,。。在高壓側(cè)作短路試驗,短路電流,,,試求：〔1用標(biāo)么值表示的勵磁參數(shù)和短路參數(shù)；〔2電壓變化率時負載的性質(zhì)和功率因數(shù)；〔3電壓變化率最大時的功率因數(shù)和值；〔4〔滯后時的最大效率。先求出一相的物理量〔A折算到高壓側(cè)：短路參數(shù)：<2>∴∴∴是容性負載〔超前〔3∴〔感性<滯后><4><即時效率最大>==0.061243．49有一臺三相變壓器,,,Yd11聯(lián)接組。變壓器的空載及短路試驗數(shù)據(jù)為：試驗名稱線電壓U1/V線電流I1/A三相功率P/W備注空載63007．46800電壓加在低壓側(cè)短路550323．318000電壓加在高壓側(cè)試求：〔1變壓器參數(shù)的實際值及標(biāo)幺值；〔2求滿載〔滯后時,電壓調(diào)整率及二次側(cè)電壓和效率；〔3求〔滯后時的最大效率。解：空載低壓側(cè)∴變比短路參數(shù)計算：<2>∴<3>第四章交流電機繞組的基本理論4．1交流繞組與直流繞組的根本區(qū)別是什么？交流繞組：一個線圈組彼此串聯(lián)直流繞組：一個元件的兩端分別與兩個換向片相聯(lián)4．2何謂相帶？在三相電機中為什么常用60°相帶繞組而不用120°相帶繞組？相帶：每個極下屬于一相的槽所分的區(qū)域叫相帶,在三相電機中常用相帶而不用相帶是因為：相帶所分成的電動勢大于相帶所分成的相電勢。4．3雙層繞組和單層繞組的最大并聯(lián)支路數(shù)與極對數(shù)有什么關(guān)系？雙層繞組：單層繞組：4．7為什么說交流繞組產(chǎn)生的磁動勢既是時間的函數(shù),又是空間的函數(shù),試以三相繞組合成磁動勢的基波來說明。三相繞組合成磁動勢的基波：在某一瞬間,它在空間成正弦波分布,是空間的函數(shù),隨著時間的變化,該正弦波沿電流相序旋轉(zhuǎn),所以,它既是時間的函數(shù),也是空間的函數(shù)。4．13短距系數(shù)和分布系數(shù)的物理意義是什么？試說明繞組系數(shù)在電動勢和磁動勢方面的統(tǒng)一性。短距匝數(shù)：繞組由整距改為短距時,產(chǎn)生的電動勢〔或磁動勢所打的折扣。分布匝數(shù)：繞組由集中改為分布時產(chǎn)生的電動勢〔或者磁動勢所打的折扣電動勢的繞組系數(shù)與磁動勢的繞組系數(shù)計算公式完全相同,表明電動勢和磁動勢具有相似性,時間波和空間波具有統(tǒng)一性4．15有一雙層三相繞組,Z=24,2p=4,a=2,試繪出：〔1槽電動勢星形圖；〔2疊繞組展開圖。<1>槽電動勢星形圖只畫一相：首—首,尾—尾連接4．17一臺三相同步發(fā)電機,f=50Hz,nN=1500r/min,定子采用雙層短距分布繞組,q=3,y1/τ=8/9,每相串聯(lián)匝數(shù)N=108,Y聯(lián)接,每極磁通量Ф1=1.015×10-2Wb,Ф3=0.66×10-2Wb,Ф5=0.24×10-2Wb,Ф7=0.09×10-2Wb,試求：〔1電機的極數(shù)；〔2定子槽數(shù)；〔3繞組系數(shù)kN1、kN3、、kN5、kN7；〔4相電動勢E1、E3、E5、E7及合成相電動勢Eφ和線電動勢El。<1><2>4．18一臺汽輪發(fā)電機,2極,50Hz,定子54槽每槽兩根導(dǎo)體,a=1,y1=22槽,Y聯(lián)接。已知空載線電壓U0=6300V,求每極基波磁通量Ф1。4．19三相雙層短距繞組,f=50Hz,2p=10,Z=180,y1=15,Nc=3,a=1,每極基波磁通φ1=0.113Wb,磁通密度B=〔sinθ+0.3sin3θ+0.2sin5θT,試求：〔1導(dǎo)體電動勢瞬時值表達式；〔2線圈電動勢瞬時值表達式；〔3繞組的相電動勢和線電動勢的有效值。<1>導(dǎo)體電動勢有效值最大值設(shè)t=0時〔2線圈電動勢：〔3線圈中無三次諧波故第五章異步電機5．1什么叫轉(zhuǎn)差率？如何根據(jù)轉(zhuǎn)差率來判斷異步機的運行狀態(tài)？轉(zhuǎn)差率為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速之差對同步轉(zhuǎn)速之比值為發(fā)電機狀態(tài)。為電動機狀態(tài),為電磁制動狀態(tài)。5．2異步電機作發(fā)電機運行和作電磁制動運行時,電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向之間的關(guān)系是否一樣？怎樣區(qū)分這兩種運行狀態(tài)？發(fā)電機運行和電磁制動運行時,電磁轉(zhuǎn)矩方向都與轉(zhuǎn)向相反,是制動轉(zhuǎn)矩；但發(fā)電機的轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)向相同,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速大于同步速,電磁制動運行時,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)向相反。5．4為什么三相異步電動機勵磁電流的標(biāo)幺值比變壓器的大得多？在額定電壓時異步機空在電流標(biāo)么值為30﹪左右,而變壓器的空載電流標(biāo)么值為50﹪左右。這是因為異步機在定子和轉(zhuǎn)子之間必須有空隙,使轉(zhuǎn)子能在定子圓自動轉(zhuǎn)動,這樣異步機的磁路磁阻就較大,而變壓器磁路中沒有氣隙,磁阻小,因此,相對變壓器而言,異步電動機所需勵磁磁動勢大,勵磁電流大。5．5三相異步電機的極對數(shù)、同步轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、定子頻率、轉(zhuǎn)子頻率、轉(zhuǎn)差率及轉(zhuǎn)子磁動勢相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速之間的相互關(guān)系如何？試填寫下表中的空格。1500.03210005018006035600-50031000-0.24501相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速相對于定子的轉(zhuǎn)速5．7試說明轉(zhuǎn)子繞組折算和頻率折算的意義,折算是在什么條件下進行的？答：繞組折算：將異步電機轉(zhuǎn)子繞組折算成一個相數(shù)為,匝數(shù)為,繞組系數(shù)為的等效轉(zhuǎn)子繞組來替代原來的轉(zhuǎn)子繞組,保持極對數(shù)不變。頻率折算：用一個等效的靜止轉(zhuǎn)子來代替原來的旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子,在該靜止轉(zhuǎn)子回路中串入一個的模擬電阻,而定子方各物理量不變。折算的條件：保持轉(zhuǎn)子磁動勢不變,及轉(zhuǎn)子上有功,無功率不變。5．9異步電動機的等效電路有哪幾種？等效電路中的代表什么意義？能否用電感或電容代替？等效電路T形等效電路形準(zhǔn)確P形等效電路〔為復(fù)數(shù)換準(zhǔn)確P形等效電路〔為實數(shù)簡化形等效電路〔=1消耗在上的電功率就是電動機所產(chǎn)生的機械功率,它是有功功率,不能用電容或電感代替。5．10異步電動機帶額定負載運行時,若電源電壓下降過多,會產(chǎn)生什么嚴重后果？試說明其原因。如果電源電壓下降,對感應(yīng)電動機的、、、、有何影響？∵負載不變∴不變?nèi)珉妷合陆颠^多,為保持不變,易燒毀電機?！唷唷唷噢D(zhuǎn)矩不變,∵為常數(shù)不變不變∵∵∴∴〔或者,成平方下降,而負載轉(zhuǎn)矩不變∴5．12某繞線轉(zhuǎn)子異步電動機,如果〔1轉(zhuǎn)子電阻增加一倍；〔2轉(zhuǎn)子漏電抗增加一倍；〔3定子電壓的大小不變,而頻率由50Hz變?yōu)?0Hz,各對最大轉(zhuǎn)矩和起動轉(zhuǎn)矩有何影響？〔1增加一倍,增加,不變〔2增加一倍,減小,減小〔3由50Hz變?yōu)?0Hz,相當(dāng)于增加,且分母增大了∴,減小5．13一臺籠型異步電動機,原來轉(zhuǎn)子是插銅條的,后因損壞改為鑄鋁的,在輸出同樣轉(zhuǎn)矩的情況下,下列物理量將如何變化？〔1轉(zhuǎn)速；而負載轉(zhuǎn)矩不變,∴下降〔2轉(zhuǎn)子電流；負載轉(zhuǎn)矩不變,基本不變,∵∴基本不變。〔3定子電流；∴基本不變?！?定子功率因數(shù)；〔5輸入功率；基本不變∴基本不變。〔6輸出功率；〔∵增大〔7效率；∵損耗減小〔8起動轉(zhuǎn)矩；〔9最大電磁轉(zhuǎn)矩。不變5．28已知一臺型號為JO2-82-4的三相異步電動機的額定功率為55kW,額定電壓為380V,額定功率因數(shù)為0.89,額定效率為91.5%,試求該電動機的額定電流∴5．31已知一臺三相異步電動機的數(shù)據(jù)為：,定子聯(lián)接,50Hz,額定轉(zhuǎn)速,,,,,忽略不計,。試求：〔1極數(shù)；解：∵∴∴P=2,即2P=4〔2同步轉(zhuǎn)速；〔3額定負載時的轉(zhuǎn)差率和轉(zhuǎn)子頻率；〔4繪出T型等效電路并計算額定負載時的、、和?！喽ㄗ与娏鳛椤矞?∴5．32已知JO2-92-4三相異步電動機的數(shù)據(jù)為：,〔定子聯(lián)接,,,,,,,,機械損耗。試用T型、較準(zhǔn)確Г型和簡化Г型三種等效電路計算額定負載時的定子電流、功率因數(shù)和效率,并對計算結(jié)果進行分析比較。T型等效電路：即〔滯后為了求功率,要計算,∴∴忽略。較準(zhǔn)確P型電路5．34一臺三相異步電動機的輸入功率為10.7kW,定子銅耗為450W,鐵耗為200W,轉(zhuǎn)差率為s=0.029,,試計算電動機的電磁功率、轉(zhuǎn)子銅耗及總機械功率。電磁功率5．35一臺JO2-52-6異步電動機,額定電壓