電機(jī)學(xué)課后答案承林-陳喬夫-熊永前-華中科技大學(xué)

電機(jī)學(xué)課后答案

承林陳喬夫熊永前

第1章導(dǎo)論

1.1電機(jī)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(diǎn)：導(dǎo)磁率高。

電路：紫銅線。特點(diǎn)：導(dǎo)電性能好，電阻損耗小.

電機(jī)：熱軋硅鋼片，永磁材料：鐵氧體稀土鉆鉉鐵硼

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(huì)不停

轉(zhuǎn)動(dòng)，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￡磁通密度8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(dòng)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￡磁通密度，材料，體積，厚度有關(guān)。

1.3變壓器電動(dòng)勢、運(yùn)動(dòng)電動(dòng)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(shí)間變化而在線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢

E=4.44加裔。

運(yùn)動(dòng)電勢：線圈與磁場間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的芻與磁密8運(yùn)

動(dòng)速度外導(dǎo)體長度1，匝數(shù)〃有關(guān)。

1.6自感系數(shù)的大小與哪些因素有關(guān)？有兩個(gè)匝數(shù)相等的線圈，一個(gè)

繞在閉合鐵心上，一個(gè)繞在木質(zhì)材料上，哪一個(gè)自感系數(shù)大？哪一

個(gè)自感系數(shù)是常數(shù)？哪一個(gè)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(shí)間變化而在線圈內(nèi)感應(yīng)的電勢叫

自感電勢。er-等

對(duì)空心線圈：5=Li所以整

LLdt

自感:￡=乎==芋Zif=Z?Z\〃，八〃j=彳

所以，￡的大小與匝數(shù)平方、磁導(dǎo)率從磁路截面積4磁路平

均長度】有關(guān)。

閉合鐵心山〉出所以閉合鐵心的自感系數(shù)遠(yuǎn)大于木質(zhì)材料。因

為自是常數(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，假設(shè)一次繞組外加正弦電壓為、繞組電阻發(fā)、電

流力時(shí)，問

(1)繞組內(nèi)為什么會(huì)感應(yīng)出電動(dòng)勢？

(2)標(biāo)出磁通、一次繞組的自感電動(dòng)勢、二次繞組的互感電動(dòng)

勢的正方向；

(3)寫出一次側(cè)電壓平衡方程式；

⑷當(dāng)電流右增加或減小時(shí)，分別標(biāo)出兩側(cè)繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢

的實(shí)際方向。

解：(1)???〃】為正弦電壓，，電流力也隨時(shí)間變化，由力產(chǎn)生的磁

通隨時(shí)間變化，由電磁感應(yīng)定律知e=-N喏產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢.

(2)磁通方向：右手螺旋定那么，全電流定律q方向：阻止線圈中

磁鏈的變化，符合右手螺旋定那么：四指指向電勢方向，拇指為

磁通方向。

(3)4=叫'1+叫甯

(4)(增加,如右圖。力減小

1.8在圖L30中，如果電流力在鐵心中建立的磁通是①二①”,sin電，

二次繞組的匝數(shù)是生，試求二次繞組內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢有效值的計(jì)算公

式，并寫出感應(yīng)電動(dòng)勢與磁通量關(guān)系的復(fù)數(shù)表示式。

解：(1)6…嗤憶中J

⑵E2=^[900=-0.707^A^2cl)190°

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L31所示，試分

別求出以下條件下線圈內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢：

(1)導(dǎo)體中通以直流電流I,線圈以線速度y從左向右移動(dòng)；

(2)導(dǎo)體中通以電流i=/“sin如，線圈不動(dòng)；

(3)導(dǎo)體中通以電流i=/?,sin，線圈以線速度y從左向右移動(dòng)。

解：關(guān)鍵求磁通①=出

(1)?①=切笨Bxcbi??ev=-b\B{a+c-vvt)—B(a+vr)]v

??

?，=JHl=?2%(a+c+vr)

同理a+vt處的B值

e="d__i________i)=_______vc______

’2兀%+Wa+c+u/2兀(a+yfXa+c+yf)

(2)只有變壓器電勢

=

①=84=Z?JB、dxJHxl=NIN1

H/2兀(°+°)='B*=〃?！笆?含士=龔/帆sins士

?a-\-c

??O>=f—i—cZr=sincotln(tz4-x)Inis\ncot

a

e=一夸%in且及coscot

T127ra

(

3)運(yùn)動(dòng)電勢&變?yōu)椋?=甯(C雷+⑺(把(1)中的I用

/,〃sin碗代)

a+c+vf

變壓器電勢變?yōu)椋?lt;D=C啊油sin皿Ina十W

bJa+vtBxdt=2兀a+vt

線圈中感應(yīng)電勢e=.+e7

1

.10在圖1.32所示的磁路中，兩個(gè)線圈都接在直流電源上，人小

M、M，答復(fù)以下問題：

(1)總磁動(dòng)勢尸是多少？

(2)假設(shè)右反向，總磁動(dòng)勢尸又是多少？

(3)電流方向仍如下圖，假設(shè)在八。出切開形成一空氣隙5，

總磁動(dòng)勢戶是多少？此時(shí)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(jì)漏磁的情況下，比擬(3)中鐵

心和氣隙中反〃的大小。

(5)比擬(1)和(3)中兩種情況下鐵心中的反，的大小。

Q)F=N3-N?I?有右手螺旋定那么判斷可知，兩個(gè)磁勢產(chǎn)生的磁

通方向相反。

(2)F=N3+N￡

(3)總的磁勢不變?nèi)詾楫a(chǎn)=

I?磁壓降km*鐵心Rm=-空氣隙心=上

"AAM

雖然\>8但Y"AAoRmaKnO

；?空氣隙的磁壓降大

(4):?忽略漏磁而截面積相等

??B=BFeVA。?4：?%>HFe

(5)???第一種情況；①⑴大???B⑴>%

同理“⑴>/)

1.9一個(gè)帶有氣隙的鐵心線圈(參考圖1.14)，假設(shè)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，問鐵心內(nèi)的磁

通①和線圈中的電流I將如何變化？假設(shè)線圈電阻可忽略不計(jì)，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，

問鐵心內(nèi)磁通和線圈中電流是否變化？

如氣隙5增大磁阻此增大，如磁勢不變，那么。減小

Vu=Ri+e=Ri+舞

???。在減小,年<0，，增大

接在交流電源上，同上直流電源：等=0，，不變

但。仍然減小。

1.

10一個(gè)有鐵心的線圈，電阻為2Q。當(dāng)將其接入H0V的交流電源時(shí),

測得輸入功率為90W,電流為2.5A，試求此鐵心的鐵心損耗。

電功率平衡可知(或能量守恒)，輸入的功率一局部消耗在線

圈電阻上，一局部為鐵耗

6,=以一=90—2.5?><2=77.5狡

1.11對(duì)于圖1.14,如果鐵心用D23硅鋼片疊成，截面積

A=12.25x107機(jī)2,鐵心的平均長度I=0.4m，空氣隙3=0.5x10-3〃?繞組的匝

數(shù)為600匝，試求產(chǎn)生磁通中=109x1(尸皿時(shí)所需的勵(lì)磁磁動(dòng)勢和勵(lì)磁

電流。.

磁密人”微■=。?89(丁)

查磁化曲線299(%)

氣隙：H,=08%萬xl()_7=7,08599x1。一"%?)

磁動(dòng)勢：F=HFJ+H<Q

=299x0.4+7.08599x105x0.5x10-3

=473.9(A)

VF=NIAI=F/N=473.9/600=0.79(A)

1.12設(shè)L11題的勵(lì)磁繞組的電阻為120Q，接于nov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，e7=0

:?1=號(hào)=鞋；?F=NI=600x|ig=550(A)

然后根據(jù)誤差進(jìn)行迭代設(shè)0=12.56x1070。那么

“383(%)昨―

??日b=%”叱

??

AF=551.3-550=1.3很小，，假設(shè)正確

1.13設(shè)L12題的勵(lì)磁繞組的電阻可忽略不計(jì)，接于50Hz的正

弦電壓110V(有效值)上，問鐵心磁通最大值是多少？.

Ve=uAE=110V

4

??①”？="%.44x50x600=8.258x10(Wb)

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A=2.5x1(尸加2,磁路平均長/(—0.5/?，/2—0.2m，h-0.5m(包括

氣隙5)，3=0.2x10-2川。己知空氣隙中的磁通量中=4.6X10TM，又

7V2Z2=10300A，求另外兩支路中的①|(zhì)、①2及N/。

%”14600(%)(查表得到的)

由右側(cè)回路可求：

=10300-(14600X0.5+1.464968義班X0.2X10-2)

=10300-(7300+2929.94)=70A

匕=7%;=140(%)B2=0.41(7)

；?①，=3A=0.41x2.5x10-3=i025x1003(VW?)

-2

,=1420X0.5-140X0.2=640(A)

第二章直流電機(jī)

2.1為什么直流發(fā)電機(jī)能發(fā)出直流電流？如果沒有換向器，電機(jī)

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(jī)不能發(fā)出直流電。

2.2試判斷以下情況下，電刷兩端電壓性質(zhì)

(1)磁極固定，電刷與電樞同時(shí)旋轉(zhuǎn)；

(2)電樞固定，電刷與磁極同時(shí)旋轉(zhuǎn)。

(1)交流???電刷與電樞間相對(duì)靜止，，電刷兩端的電壓性質(zhì)

與電樞的相同。

(2)直流電刷與磁極相對(duì)靜止，.??電刷總是引出某一極性下

的電樞電壓，而電樞不動(dòng)，磁場方向不變.??是直流。

2.3在直流發(fā)電機(jī)中，為了把交流電動(dòng)勢轉(zhuǎn)變成直流電壓而采用

了換向器裝置；但在直流電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)中，換向法把電刷兩端的直流電壓轉(zhuǎn)換為電樞內(nèi)

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(jī)結(jié)構(gòu)的主要部件有哪幾個(gè)？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(gè)主磁極換向極，機(jī)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(jī)電樞繞組可以只有一個(gè)線圈做成，單

實(shí)際的直流電機(jī)用很多線圈串聯(lián)組成，為什么？是不是線圈愈多愈

好？

一個(gè)線圈產(chǎn)生的直流脈動(dòng)太大，且感應(yīng)電勢或電磁力太小，線

圈愈多，脈動(dòng)愈小，但線圈也不能太多，因?yàn)殡姌需F心外表不能開

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)定子繞組磁朝閉合，同時(shí)交鏈勵(lì)磁繞組和電樞

繞組，在電樞中感應(yīng)電動(dòng)勢，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。

漏磁通：有一小局部不穿過氣隙進(jìn)入電樞，而是經(jīng)主極間的空

氣隙釘子磁朝閉合，不參與機(jī)電能量轉(zhuǎn)換，①,與飽和系數(shù)有關(guān)。

2.7什么是直流電機(jī)的磁化曲線？為什么電機(jī)的額定工作點(diǎn)一般

設(shè)計(jì)在磁化曲線開始彎曲的所謂“膝點(diǎn)”附近？

磁化曲線：①。①。-主磁通，4勵(lì)磁磁動(dòng)勢

設(shè)計(jì)在低于“膝點(diǎn)”，那么沒有充分利用鐵磁材料，即同樣的

磁勢產(chǎn)生較小的磁通①。，如交于“膝點(diǎn)。那么磁路飽和，浪費(fèi)磁勢,

即使有較大的尸。,假設(shè)磁通中。根本不變了，而我的需要是①。（根據(jù)

E和7；公式）選在膝點(diǎn)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(jī)額定點(diǎn)選在不飽和段有兩個(gè)缺點(diǎn)：①材料利用不充分②磁場容

易受到勵(lì)磁電流的干擾而不易穩(wěn)定。

選在飽和點(diǎn)有三個(gè)缺點(diǎn)：①勵(lì)磁功率大增②磁場調(diào)節(jié)困難③電樞反

響敏感

2.8為什么直流電機(jī)的電樞繞組必須是閉合繞組？

直流電機(jī)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(dòng)，無法保證正常換向。

2.9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(shí)際電機(jī)中的位置在何處？

①電樞上幾何中性線：相臨兩點(diǎn)極間的中性線

②換向器上幾何中性線：電動(dòng)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(duì)稱元件：與電樞上的幾何中性線重合。對(duì)

稱元件：與極軸軸線重合。

④實(shí)際電機(jī)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(gè)串聯(lián)元件都是后一個(gè)疊在前一個(gè)上

面以T

單波：相臨兩串聯(lián)元件對(duì)應(yīng)邊的距離約為2c形成波浪型

節(jié)距上：y=金土￡

產(chǎn)±1(單疊)y=*=然果=),

并聯(lián)支路數(shù)2a=2p(單疊)2a=z(單波)

2.11直流發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢與哪些因素有關(guān)？假設(shè)一臺(tái)直流發(fā)

電機(jī)的額定空載電動(dòng)勢是230V,試問在以下情況下電動(dòng)勢的變化如

何？

⑴磁通減少10%;

(2)勵(lì)磁電流減少10%；

(3)磁通不變，速度增加20%；

(4)磁通減少10%,同時(shí)速度增加20%。

直發(fā)：E=CQ〃=^①〃

(1)。減少10%,那么0=0.90

即f=等=備??E=O.9E=0.9X230=207(V)

(2)勵(lì)磁電流減少10%,如果飽和，那么。不變，E也不變，如

沒有飽和，那么。也減少10%,E=207(V)

A207<E<230V

(3)^=4=-^-AE=\.2E=276(V)

En

(4)

E~6〃-89Gl.2〃

2.12一臺(tái)4極單疊繞組的直流電機(jī)，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(duì)電機(jī)的性能有何影響？端電壓有何變化？此時(shí)發(fā)電機(jī)能供

應(yīng)多大的負(fù)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(shí)發(fā)電機(jī)能

供應(yīng)多大的負(fù)載？

(3)假設(shè)只用相對(duì)的兩組電刷是否能夠運(yùn)行？

(4)假設(shè)有一極失磁，將會(huì)產(chǎn)生什么后果？

(1)取出相臨的兩組電刷，電機(jī)能夠工作，此時(shí)，電樞感應(yīng)電

動(dòng)勢不受影響，但電機(jī)容量會(huì)減??；設(shè)原來每條支路電流為I,4條

支路總電流為41,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1+打41,現(xiàn)在電流與原來電流之

比為方I：41=1，因此容量減為原來容量的上

(2)只有一個(gè)元件斷線時(shí)，電動(dòng)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)，總電流為原來的總

(3)假設(shè)只用相對(duì)的兩組電刷，由于兩路電刷間的電壓為零，

所以電機(jī)無法運(yùn)行。

(4)單疊：由于電刷不動(dòng)，假設(shè)有一磁極失磁，那么有一條支

路無電勢，，電刷間無感應(yīng)電動(dòng)勢，電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生環(huán)流，電機(jī)不能

運(yùn)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(jī)能工作，對(duì)感應(yīng)電勢和電機(jī)容

量均無影響，僅取一只電刷時(shí)，因仍是兩條支路并聯(lián)，所以電機(jī)還

能工作，對(duì)電動(dòng)勢和電機(jī)容量均無影響。

(2)一個(gè)元件斷線，對(duì)電動(dòng)勢無影響，由于僅剩下一條支路

有電流，電流為原來的九容量減為原來的方

(3)只用相對(duì)的兩只電刷時(shí)，由于兩只電刷為等電位，電壓為

零，因此電機(jī)無法運(yùn)行。

(4)單波失去一個(gè)磁極，感應(yīng)電動(dòng)勢減小九容量減小/且內(nèi)

部產(chǎn)生環(huán)流。

2.14何謂電樞反響？電樞反響對(duì)氣隙磁場有何影響？直流發(fā)電機(jī)

和直流電動(dòng)機(jī)的電樞反響有哪些共同點(diǎn)？又有哪些主要區(qū)別？

電樞反響：電樞磁場對(duì)勵(lì)磁磁場的作用

交軸電樞反響影響：①物理中性線偏離幾何中性線

②發(fā)生疇變

③計(jì)及飽和時(shí)，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(dòng)勢不均。

發(fā)電機(jī)：物理中性線順電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向移過一個(gè)不大的a角

電動(dòng)機(jī)：物理中性線逆電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向移過一個(gè)不大的a角

直軸電樞反響影響：電動(dòng)機(jī)：電刷順電樞轉(zhuǎn)向偏移，助磁，反之去

磁

2.15直流電機(jī)空載和負(fù)責(zé)運(yùn)行時(shí)，氣隙磁場各由什么磁動(dòng)勢建

立？負(fù)載時(shí)電樞回路中的電動(dòng)勢應(yīng)由什么樣的磁通進(jìn)行計(jì)算？

空載：為僅由勵(lì)磁磁動(dòng)勢2NJ,建立，F(xiàn)『2IfNf

負(fù)載：由2NJ/和AX共同建立：玲+工由每極合成磁通計(jì)算，即

負(fù)載磁通計(jì)算，;負(fù)載時(shí)，導(dǎo)體切割的是負(fù)載磁通(即合成磁通〕

2.16一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)，磁路是飽和的，當(dāng)電機(jī)帶負(fù)載以后，電刷

逆著電樞旋轉(zhuǎn)方向移動(dòng)了一個(gè)角度，試問此時(shí)電樞反響對(duì)氣隙磁場

有什么影響？

電動(dòng)機(jī)電刷逆電樞轉(zhuǎn)向移動(dòng)，直軸電樞反響去磁，交軸電樞

反響總是去磁的

2.17直流電機(jī)有哪幾種勵(lì)磁方式？分別對(duì)不同勵(lì)磁方式的發(fā)電

機(jī)、電動(dòng)機(jī)列出電流/、/〃、/r的關(guān)系式。

四種勵(lì)磁方式：他勵(lì)，并勵(lì)，串勵(lì)，復(fù)勵(lì)

電動(dòng)機(jī)：他勵(lì)：1=1(1

并勵(lì)：/=/4+//

串勵(lì)：1=Ia=If

復(fù)勵(lì)：/=/〃+//=//'短復(fù)勵(lì)

la=Ir/=/,,+//長復(fù)勵(lì)

發(fā)電機(jī)：他勵(lì)：I=Ia

并勵(lì)：I=Ia+If

串勵(lì)：1=1a=If

復(fù)勵(lì)：i=m：短復(fù)勵(lì)

2.18如何判別直流電機(jī)是運(yùn)行于發(fā)電機(jī)狀態(tài)還是運(yùn)行于電動(dòng)機(jī)狀

態(tài)？它們的心、〃、小u、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(dòng)機(jī)狀態(tài)，反之為發(fā)電

機(jī)狀態(tài)。

電動(dòng)機(jī)：與n方向相同，是驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，4與U方向相反，是反電

動(dòng)勢，人方向流向電樞，￡,與方向相反。EaIa=TemCl

只有輸入電能，克服反電勢，才能產(chǎn)生電樞電流，進(jìn)而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)

矩。

發(fā)電機(jī)：&與n方向相反，是阻力轉(zhuǎn)矩，E與U方向相同，紜與人

方向相同，發(fā)出電功率，為克服阻力轉(zhuǎn)矩&,不斷輸入機(jī)械能，才

能維持發(fā)電機(jī)以轉(zhuǎn)n旋轉(zhuǎn)，發(fā)出電能。

2.52一臺(tái)直流發(fā)電機(jī)2p=8,當(dāng)〃=600/7min，每極磁通中=4x10。貨時(shí),

￡二230V，試求：

(1)假設(shè)為單疊繞組，那么電樞繞組應(yīng)有多少導(dǎo)體？

(2)假設(shè)為單波繞組，那么電樞繞組應(yīng)有多少導(dǎo)體？

解：⑴￡=8；y=春=島;;=95.83

Q=器單疊,

A=智g=嶺95.83=5750根

(2)單波：a=l

N=—95.83=1438根

2.53一臺(tái)直流電機(jī)，2P=4，5=120,每元件電阻為0.2Q，當(dāng)轉(zhuǎn)速

=1000/7min時(shí)，每元件的平均電動(dòng)勢為10V。問當(dāng)電樞繞組為單疊或

單波時(shí)，電樞端的電壓和電樞繞組的電阻R“各為多少？

解：單疊繞組：每支路元件數(shù)：號(hào)=3()

電刷端電壓U=30X10=300V

電樞繞組電阻R=苧=L5Q單波繞組：每支路元件數(shù)：

苧=60電刷端電壓：U=10X60=600V

電樞繞組電阻：&==

2.61—^直流電機(jī)并聯(lián)于u=220V電網(wǎng)上運(yùn)行，a=\9p=29N-398根,

nv=1500r/min，中=0.0103VW7，電樞回路總電阻(包括電刷接觸電阻)

(=0.17。，〃=1.83A，/k=276W，〃…=379W，雜散損耗p,“f=0.86《％，

試問：此直流電機(jī)是發(fā)電機(jī)還是電動(dòng)機(jī)運(yùn)行？計(jì)算電磁轉(zhuǎn)矩乙,和效

率。

解：(1)E=c①〃=等中九=鬻X0.0103X1500=205(V)<220V

?總電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。

⑵/.=弩=鏟=88.24(4)

：.Tem=Cr^I(t=符91”=^x0.0103x88,24=115.15(^.m)

(3)I=Ia+/z=88.24+1.83=90.07(A)

P2=PM~PFe~P,nec-a二2一(4+&，,+a)=

205XX1986%,=17263.79(W)

QX100%=?^X100%=87?12%或者:

/6■JU1

&=0.86%X19815.4=170.41(w)

8="zP=19815.4—九-pcilf-pFe-pniec-七二17263.7(W)

2.57一臺(tái)并勵(lì)電動(dòng)機(jī)，PN=5.5kW，UN=110V，IN=58A，nN=1470r/min，

勺=138C，%=0.15C(包括電刷接觸電阻)。在額定負(fù)載時(shí)突然在電

樞回路中串入0.5C電阻，假設(shè)不計(jì)電樞回路中的電感和略去電樞反響

的影響，試計(jì)算此瞬間的以下工程：

(1)電樞反電動(dòng)勢；

(2)電樞電流；

(3)電磁轉(zhuǎn)矩；

(4)假設(shè)總制動(dòng)轉(zhuǎn)矩不變，求到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)的轉(zhuǎn)速。

⑴一號(hào)=*=榔=0.797(4)

**?嗎=八-/,亦6=110-57.2x0.15=101.42")在電樞串入電阻的瞬間，①和

n不變，，電動(dòng)勢不變，E=101.42(V)

不變，.??①不變，由于慣性，n不變(加講串電阻調(diào)速過程)

⑵〃=?=喘翳=13.2⑷

⑶>=舟=+F'=&5&=9.55。*/,

或者：???(?￡①不變

(4)???總制動(dòng)轉(zhuǎn)矩不變，???卻不變。

???電樞電流/.=57.2⑷不變

??E=U—(凡+&)=110—57.2X(0.15+0.5)=72.82(7)

???繆=等???H=%卷=1470x勰=1055.5%)

41

2.58并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的外=96%卬，UN=440V9/N=255A，/仆=5A，

nN=500r/mino電樞電阻為0.078Q，試求：

(1)電動(dòng)機(jī)的額定輸出轉(zhuǎn)矩；

(2)在額定電流時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩；

(3)電機(jī)的空載轉(zhuǎn)速；

(4)在總制動(dòng)轉(zhuǎn)矩不變的情況下，當(dāng)電樞回路串入o.g電阻后的穩(wěn)

定轉(zhuǎn)速.

解：⑴型=念=號(hào)翳=1833.5(N.㈤

(2)EaN=U-1aRa=440-250x0.078=420.5(V)

⑶c①二答=嗡=0.841=523.2%0)

空載轉(zhuǎn)速〃。—市—嚅―523.2%)

(4)總制動(dòng)轉(zhuǎn)矩不變，&不變，〃=IaN=250A

??%=等許=魏乂500=470.3%)

2.59一臺(tái)并勵(lì)電動(dòng)機(jī)，PN=1.2kW，UN=110V,nN=900/7min，入=85%，

R—0.08C(包括電刷接觸電阻)，心=2A。假設(shè)總制動(dòng)轉(zhuǎn)矩不變，在

電樞回路串入一電阻使轉(zhuǎn)速降低到450r/min，試求串入電阻的數(shù)值、

輸出功率和效率(假設(shè)p°OC〃)。

解：，N=/=缶=^^=77(4)

(1)。陽=*=器=0.1156吊=6麗=”-4((+與)即

0.1156X450=110-75X(0.08+勺)求解得R,=o.6933Q

第三章變壓器

3.1變壓器有哪幾個(gè)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,包括芯柱和鐵輒兩局部

繞組:電路

油箱:加強(qiáng)散熱，提高絕緣強(qiáng)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、外表涂絕

緣漆的硅鋼片制造鐵心？

變壓器鐵心的作用是磁路.鐵心中交變的磁通會(huì)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(qiáng)散熱和提高絕緣強(qiáng)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，2N,,UZN,SN,fN

U,N:一次繞組端子間電壓保證值

力%：空載時(shí),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(shí)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%.=%2=K實(shí)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(fù)載時(shí)

影響主磁通，4和二次電壓力的變化，以及限制二次繞組短路時(shí)短路

電流的大小,在等效電路中用2反響磁通的作甩用亂,j反響漏

磁通的作用

3.6電抗x5、Xcx”,的物理概念如何？它們的數(shù)據(jù)在空載試驗(yàn)、

短路試驗(yàn)及正常負(fù)載運(yùn)行時(shí)是否相等？

小：對(duì)應(yīng)一次繞組的漏磁通,磁路的磁組很大，因此小很小,因?yàn)榭?/p>

氣的磁導(dǎo)率為常數(shù)，，均為常數(shù)

%=%+X26叫短路電抗

與：對(duì)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(lì)磁電抗和鐵心磁

導(dǎo)率成正比

由于短路時(shí)電壓低，主磁通小，而負(fù)載試驗(yàn)時(shí)加額定電壓，主磁通

大，所以短路試驗(yàn)時(shí)與比空載試驗(yàn)時(shí)的與大.正常負(fù)載運(yùn)行時(shí)加額定

電壓，所以主磁通和空載試驗(yàn)時(shí)根本相同，即負(fù)載運(yùn)行時(shí)的勵(lì)磁電抗

與空載試驗(yàn)時(shí)根本相等，為，々在空載試驗(yàn),斷路試驗(yàn)和負(fù)載運(yùn)行時(shí),

數(shù)值相等，

4=賁叫短路阻抗Z8=RK+jXK=(%+&)+,/(/+9)是常數(shù)??不變

(心凡隨溫度變化)

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(fù)載時(shí)變壓器真正的鐵耗和銅耗與空

載損耗和短路損耗有無差異，為什么？

解：?空載損耗6=而混十七空載時(shí)很小，???

加溫可忽略:He

P

R?CUVPk=匕+々:短路試驗(yàn)時(shí)外施電壓力很小,

，①很小，A）很小???鐵耗很小,可忽略鐵耗，Pk。匕

負(fù)載時(shí)心：與空載時(shí)無差異，這是因?yàn)楫?dāng)f不變時(shí)，

%OC320c①20c爐0cUz負(fù)載與空載時(shí)一次繞組側(cè)施加的電壓根本不

變，根本不變，那么不變損耗，嚴(yán)格說，空載時(shí)，漏抗壓降大

，磁密略低，鐵耗略少些

個(gè)如果是同一電流，那么無差異。如果考慮到短路損耗包含少量

的鐵耗的話，負(fù)載真正的銅耗比短路時(shí)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±1跳，

對(duì)X”,的影響怎樣？如果僅將外施電壓變化±10%,其影響怎樣？

如果僅將頻率變化±1期，其影響又怎樣？

解：①一，二次繞組匝數(shù)變比±10%。

%：如N'\=M+10^=1.1N、?：/=A1廣漏磁路的漏磁導(dǎo)，為常

數(shù):.%=1.F與=12/即％增加21%

如N產(chǎn)2一10%=0?9M那么小=0.92%=0.811%即為減少19%,二次

繞組匝數(shù)變化對(duì)均無影響

乙：/=2次心=2兀咻<=2笈加;牛N、增加,/。減少I.U增大A

A；,<-19%o

②外施電壓變比±10%,/不變，

u*由磁化曲線知，/。比0〃變化快???①JUJUT/。J/T

③.："2吶瓦A小為漏磁路的漏磁導(dǎo)???AM為常數(shù)

???/變化±10%,均變化±10%。

乙:乙除與f成正比外，還與小成正比

?.?石=4.44加①???/變化±10%,E不變

.??①變化±10%,

如/增加10%,那么①減小10%,口增大的增加大

于10%。

/減小10%,那么①增加10%,減小，，乙的減小于10%。

3.12一臺(tái)變壓器，原設(shè)計(jì)的額定頻率為50Hz,現(xiàn)將它接到60Hz

的電網(wǎng)上運(yùn)行，額定電壓不變，試問對(duì)勵(lì)磁電流、鐵耗、漏抗、

電壓變化率等有何影響？

解：/也50法變?yōu)?0法，額定電壓不變。

①。苫g=4.44河%,/變?yōu)樵瓉淼?，那么￡〃變?yōu)樵瓉淼目?/p>

?勵(lì)磁電流減小，即/。L/。為原來的焉

②3以即4/=1.2-1.6

雖然頻率變?yōu)樵瓉淼?倍，但頻率的1.6次方與鐵耗成正比

但①，〃減小看倍，，紇減小焉倍，但圖的平方與心,成正比

最終仍是鐵耗減小，即之】

③勵(lì)磁電抗4=2萬明Am=2）用牛/3飽和程度降低，4T??…T

④漏電抗：%=2乃小;A1,八京為漏磁路磁導(dǎo)可認(rèn)為是常數(shù)

:.職隨頻率增大而增大。

⑤電壓變化率△U%=A（R；cos02+XsinA）丁x；T,工AU增大

3.15在分析變壓器時(shí)，為何要進(jìn)行折算？折算的條件是什么？如

何進(jìn)行具體折算？假設(shè)用標(biāo)么值時(shí)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)過折算的根本解公司無法畫出等效電路，，要折算。

⑵如果將二次繞組折算到一次側(cè)，因?yàn)槎卫@組通過其磁動(dòng)勢工對(duì)

一起繞組起作用，.??只要保持尸2不變，就不會(huì)影響一次繞組的各個(gè)

量

⑶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

E==N\i?，八=%,E2=kE2fU2=kU2

2222

R2=kR2,x2t7=kX2aRL=kRL,XL=kXL

⑷假設(shè)用標(biāo)么值時(shí)不需要折算，因?yàn)橛脴?biāo)么值表示時(shí)折算前后數(shù)值

相等例

3.16一臺(tái)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(dòng)勢和磁動(dòng)勢平衡方程式；

⑵繪出cos/=1時(shí)的相量圖。

(1)=E1+E1J+/./?,U2=E2+E2,+I2R2

/M+AM-S”凡也-乂/。(要注意方向，如與圖中相反，那么為:

令E=9EXS=E2S=ji?/

E2=j4.44.2九(沒有“一”號(hào))耳=〃.44加0,(沒有“一”號(hào))

X9

=E+'禺+J^\\cr。2=A++兒也4++A=A)

⑵COS夕2=1時(shí)相量圖

3.35有一臺(tái)單相變壓器，額定容量SN=250日A,額定電壓

UlN/U2N=10/0.4吐，試求一、二次側(cè)的額定電流。

3.36有一臺(tái)三相變壓器，額定容量%=5000日人，額定電壓

UlN/U2N=10/6.34,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。

⑴九=憊=瀛=288.7(4)

⑵UM="%=%=5.774(匹)

3.43有一臺(tái)單相變壓器，額定容量｛=ioo日A,額定電壓

UXN/U2N=6000/230V,f=50Hzo一二次側(cè)繞組的電阻和漏電抗的數(shù)

值為：Ri=4.32C;R2=0.0063Q;X1(T=8.9Q;X2<T=0.013Q,試求：

(1)折算到高壓側(cè)的短路電阻4、短路電抗土及短路阻抗乙；

(2)折算到低壓側(cè)的短路電阻此、短路電抗x;及短路阻抗方

(3)將上面的參數(shù)用標(biāo)么值表示；

(4)計(jì)算變壓器的阻抗電壓及各分量；

(5)求滿載及cos/=1、COS92=0.8(滯后)及COS°2=0.8(超前)

等三種情況下的并對(duì)結(jié)果進(jìn)行討論。

(1)尺二*&二(鬻)2、0063=4.2870%=26.1

:.RK=RI+R2=4.32+4.287=8.607Q

⑵折算到低壓測：4=親=蟒=0.0063Q/=猾=晶=0.0131。

，及=《+&=0.0063+0.0063=0.0126Q

⑶阻抗機(jī)值：

(4)=ZJIN=(8.607+/7.457)X16.667=143.33+J290.95

4=會(huì)=出蒜產(chǎn)也可以，但麻煩。

,:U1=Z；，U；=5.4%U；=R；=2.39%U：=X；=4.85%

⑸NU=/?(7?*cos(p2+X*sin).??是滿載:.0=1

(a)cos仍=1sin%=0=0.0239x1-2.39%

(b)cos%=0.8(滯后)sing=0.6

(c)cos外=0.8(超前)sin(p2--0.6

說明：電阻性和感性負(fù)載電壓變化率是正的，即負(fù)載電壓低于空載

電壓，容性負(fù)載可能是負(fù)

載電壓高于空載電壓。

3.44有一臺(tái)單相變壓器，：為=2.19Q,X1<7=15.4Q,R2=0.15Q,

=0.964Q,=1250=126000,=876M=260

X2CT心。,乂匝,匝；

當(dāng)COS02=0.8(滯后)時(shí)，二次側(cè)電流,2=1804,4=6300V,

試求：.

(1)用近似“「”型等效電路和簡化等效電路求“及人并

將結(jié)果進(jìn)行比擬；

(2)畫出折算后的相量圖和“T”型等效電路。

(1)〃=親=鬻=3.37K=&公=3.37?x0.15=1.7035(。)

P型等效電路簡化等效

電路

P型：設(shè)也那么U：=應(yīng)應(yīng)=3.37x600(也=2022他(V)

=20200+(2.19+1.7035+；15.4+/10.948)x53.41|-36.87

=20220+(3.8935+j26.348)x53.41|-36.87,

=20220+1422.52|44.720=20220+1010.78+J1000.95

=20220+1422.52|44.72。=20220+1010.78+J1000.95

=21230.78+jl000.95-21254.36|2.699(V)

;

/(=/o+/2=0.2443-jl.6607+42.728-732.046=42.9723-733.7067=54.615|-38.12:.

=21254(V)=54.615(A)

用簡化等效電路：

U.=21254(V)(不變)Z,=Z2=53.41(A)

比擬結(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(tái)三相變壓器，Ydll接法，/?,=2.19Q,Xla=15.4Q,R2=0.15Q,

X2a=0.964Q,變比2=3.37。忽略勵(lì)磁電流，當(dāng)帶有cos/=0.8(滯后)

的負(fù)載時(shí)，U■>=6000V9/,=312A9、乙、cos夕］o

設(shè)區(qū)=20220叵刃R么［*==53.41|-36.87

：?U；?=21254|2.699(見上題):.Q=描3=36812CV)/,=兒=53.43A

6=2.699-(-36.870=40.8Zcose=0.76(滯后)

3.46一臺(tái)三相電力變壓器，額定數(shù)據(jù)為：sN=\(wkVA9u}N=\0kv9

u2N=400V,Yy接法。在高壓方加電壓進(jìn)行短路試驗(yàn)，uk=4OOV,

/,=57.1APk=11.6/:Wo試求：

(1)短路參數(shù)4、X”ZA;

(2)當(dāng)此變壓器帶I2=1155A9cos%=0.8(滯后)負(fù)載時(shí)，低壓方

電壓力。

(1)求出一相的物理量及參數(shù)，在高壓側(cè)做試驗(yàn)，不必折算

⑵方法一：

尸=今，3冠=器=1443.42(A)J尸=幡=OS

；?4=索=99.99-100/?/?；=>=0.0116

:.NU="R；cos6+X；sin仍)=0.8x(0.0116x0.8+0.0383x0.6)=0.02581Al/=1-^

仁=d-①

:.=(1-0.0258l)x230.947=225(V)

U2=瘋&>=73x225=389.7M

方法二：利用簡化等效電路

=牛=噌=46.2(A)設(shè)七二5過為R么/24,=46.2l-36.87-

A5773.67cos6>+J5773.67sin0=46.2|-36.87x4|73.1S+t/2(I)

=184.8|36.28+=149.16+j\09.35+%中

5773.67sin^=109.35解得：《①=5623.5(V)

/?4中=牛=224.9,U2=73x225=389.7(V)

3.48一臺(tái)三相變壓器，S“=560043,i/bV/t/2Af=10/6.3Z:V,Ydll接法。

在低壓側(cè)加額定電壓作空載試驗(yàn)，測得，4=6720W,

IQ=8.2Aoo在高壓側(cè)作短路試驗(yàn)，短路電流人=八,Pk=17920IV,

Uk=550V,試求：

(1)用標(biāo)么值表示的勵(lì)磁參數(shù)和短路參數(shù)；

(2)電壓變化率AU-O時(shí)負(fù)載的性質(zhì)和功率因數(shù)cosp?;

(3)電壓變化率AU最大時(shí)的功率因數(shù)和AU值；

(4)COS02=O.9(滯后)時(shí)的最大效率。

先求出一相的物理量

5

Aw=%IN=%xI0=323.35(A)力3=5773.67M

折算到高壓側(cè)：

短路參數(shù)：

(2)/=1AU=0=R；cos%+X；sin(p2/.名/=一&=一魁=-0.05829

；?6=-3.3359???是容性負(fù)載cos6=0.998(超前)

⑶0=1普=-R；由132+X；8s%=0

；?吆Q=乎=皤=17.156科=86.66（感性）cos%=。。583（滯后）

（4）&=蔗（即h感心時(shí)效率最大）二信=0.06124

3.49有一臺(tái)三相變壓器，SN=5600U]N/U2N=\0/63kV9Ydll聯(lián)

接組。變壓器的空載及短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)為：

試驗(yàn)名線電壓線電流三相功備注

稱uyvL/A率P/W

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(shí)際值及標(biāo)幺值;

(2)求滿載cos%=0.8(滯后)時(shí)，電壓調(diào)整率及二次側(cè)

電壓力和效率；

(3)求cos%=0.8(滯后)時(shí)的最大效率。

解：q”=%xU=577367")心放=鬻落=323.35(A)

空載低壓側(cè)分=頌%=2266.7(W)Q=%=4.27(A)

，4=*=翳=1475.4(。)凡=,=騫=124.32(。)

X：n=J1475.4?-124.32?=1470.15(Q)變比%”=0.916

fnO.MMJ

短路參數(shù)計(jì)算：Ug=著=317.55(丫)如=323.3(A)

(2)△(7=以用cosg+X；sin/)=1X(0.003214x0.8+0.0549x0.6)=3.55%

△u=l-臺(tái)?二=(1-AG)^2Ar0=(1-0.0355)X6300=6076.3(V)

⑶4=屋=隔=°61464

第四章交流電機(jī)繞組的根本理論

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(gè)線圈組彼此串聯(lián)

直流繞組：一個(gè)元件的兩端分別與兩個(gè)換向片相聯(lián)

4.2何謂相帶？在三相電機(jī)中為什么常用60。相帶繞組而不用

120°相帶繞組？

相帶：每個(gè)極下屬于一相的槽所分的區(qū)域叫相帶，在三相電

機(jī)中常用60相帶而不用120相帶是因?yàn)椋?0相帶所分成的電動(dòng)

勢大于⑵)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(duì)數(shù)有什么關(guān)

系？

雙層繞組：〃1nax=2P單層繞組："max=尸

4.7為什么說交流繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢既是時(shí)間的函數(shù)，又是空

間的函數(shù)，試以三相繞組合成磁動(dòng)勢的基波來說明。

三相繞組合成磁動(dòng)勢的基波：4cos(wt-0)

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(shí)間的

變化，該正弦波沿電流相序旋轉(zhuǎn)，所以，它既是時(shí)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(dòng)勢和磁動(dòng)勢方面的統(tǒng)一性。

短距匝數(shù)：繞組由整距改為短距時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(或磁動(dòng)勢)所

打的折扣。

分布匝數(shù)：繞組由集中改為分布時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(或者磁動(dòng)勢)所

打的折扣

電動(dòng)勢的繞組系數(shù)與磁動(dòng)勢的繞組系數(shù)計(jì)算公式完全相同，說明電

動(dòng)勢和磁動(dòng)勢具有相似性，時(shí)間波和空間波具有統(tǒng)一性

4?15有一雙層三相繞組，^24,2尸4,爐2,試?yán)L出：

(1)槽電動(dòng)勢星形圖；

(2)疊繞組展開圖。

(D槽電動(dòng)勢星形圖

只畫一相：

首一首，尾一尾連接

4.17一臺(tái)三相同步發(fā)電機(jī)，J^=50HZ,/^=1500r/min,定子采用雙

層短距分布繞組，于3,yjT=8/9,每相串聯(lián)匝數(shù)a108,Y聯(lián)接，

-2-2

每極磁通量。尸L015義1。-2%，<Z>3=0.66X10Wb,<Z>5=0.24X10Wb,

07=0.09X10-2Wb,試求：

(1)電機(jī)的極數(shù)；

(2)定子槽數(shù)；

(3)繞組系數(shù)九八氏3、、氏5、品;

(4)相電動(dòng)勢后、后、區(qū)、E及合成相電動(dòng)勢及和線電動(dòng)勢與。

?60/60.50)

⑴/二丁說L

.?.2尸二4

z

M=礪

（2）/.z=2mpq=2?3?2?3=36

4.18一臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)，2極，50Hz,定子54槽每槽內(nèi)兩根導(dǎo)

體，a=l,必=22槽，Y聯(lián)接?？蛰d線電壓〃=6300V,求每極基波磁

通量①1。

4.19三相雙層短距繞組，工50Hz,2尸10,^180,廳15,“二3,

于1,每極基波磁通血=0.113Wb,磁通密度后(sinJ+0.3sin3夕

+0.2sin50}T,試求：

(1)導(dǎo)體電動(dòng)勢瞬時(shí)值表達(dá)式：

(2)線圈電動(dòng)勢瞬時(shí)值表達(dá)式；

(3)繞組的相電動(dòng)勢和線電動(dòng)勢的有效值。

Z180,

⑴q=-----=-------=6

2mp2-3.5

導(dǎo)體電動(dòng)勢有效值

E=2.22必=2.22.50.0.113=12.543

最大值cl

心,”=6號(hào)=17.74?）

設(shè)t=0時(shí)3=0,.\0=wt

(2)線圈電動(dòng)勢：

(3)

線圈中無三次諧波故耳=6甲片

第五章異步電機(jī)

5.1什么叫轉(zhuǎn)差率？如何根據(jù)轉(zhuǎn)差率來判斷異步機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)？

轉(zhuǎn)差率為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速〃與同步轉(zhuǎn)速力之差對(duì)同步轉(zhuǎn)速々之比值

s=竽svO為發(fā)電機(jī)狀態(tài)。Ovsvl為電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，s>I為

電磁制動(dòng)狀態(tài)。

5.2異步電機(jī)作發(fā)電機(jī)運(yùn)行和作電磁制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，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(yùn)行狀態(tài)？

發(fā)電機(jī)運(yùn)行和電磁制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩方向都與轉(zhuǎn)向相反，

是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩；但發(fā)電機(jī)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(dòng)運(yùn)行時(shí)，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(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流的標(biāo)幺值比變壓器的大得

多？

在額定電壓時(shí)異步機(jī)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?yàn)楫惒綑C(jī)在定子和轉(zhuǎn)子之

間必須有空隙，使轉(zhuǎn)子能在定子內(nèi)圓內(nèi)自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣異步機(jī)

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(duì)變壓器而言，異步電動(dòng)機(jī)所需勵(lì)磁磁動(dòng)勢大，勵(lì)磁電流大。

5.5三相異步電機(jī)的極對(duì)數(shù)〃、同步轉(zhuǎn)速小轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速八定子頻

率力、轉(zhuǎn)子頻率力、轉(zhuǎn)差率S及轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢乃相對(duì)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速々

之間的相互關(guān)系如何？試填寫下表中的空格。

-|1-l

PnJr-min/?/r-minfJHz,"Hzsn2/r-min

1500.03

2100050

1800603

5600-500

31000-0.2

4501

人相對(duì)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速〃2=%入相對(duì)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(jìn)行的？

答：繞組折算：將異步電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組折算成一個(gè)相數(shù)為犯，匝數(shù)

為繞組系數(shù)為乙的等效轉(zhuǎn)子繞組來替代原來的轉(zhuǎn)子繞組,

保持極對(duì)數(shù)不變。

頻率折算：用一個(gè)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(gè)分飛的模擬電阻，而定子方各

物理量不變。

折算的條件：保持轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢不變，及轉(zhuǎn)子上有功，無功率不

變。

5.9異步電動(dòng)機(jī)的等效電路有哪幾種？等效電路中的［(IT)川此代

表什么意義？能否用電感或電容代替？

等效號(hào)路T形等效電路

「形準(zhǔn)確｝形等效電路㈠為復(fù)數(shù))

換準(zhǔn)確P形等效電路㈠為實(shí)數(shù))

簡化「形等效電路6=1)

消耗在子用上的電功率就是電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的機(jī)械功率匕.它

是有功功率，不能用電容或電感代替。

5.10異步電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，假設(shè)電源電壓下降過多，會(huì)

產(chǎn)生什么嚴(yán)重后果？試說明其原因。如果電源電壓下降，對(duì)感

應(yīng)電動(dòng)機(jī)的丁max、乙、①巾、小5有何影響？

;，”乜+4負(fù)載不變???&不變&=GQJcos仍如電壓下降過多

中3，為保持&不變，易燒毀電機(jī)。

%,=%,,咸土?，???小8。：

1黑MJ???5J乙J乙"u：a=-E+病

，E尸”=4.44/Mg:.u、I①,“I

轉(zhuǎn)矩Q=QR/cos/不變，①3/2f??&="為常數(shù)乙不變

心不變s=夢＜匕2=嗎//??"T；?&T'sT(或者ql，&成平方下

降，而負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變；?〃%T)

5.12某繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，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(duì)最大轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩有何影響？

(1)%增加一倍，兀增加，熱、不變

(2)%+?增加一倍，幾減小，心減小

(3)/由50Hz變?yōu)?0Hz,相當(dāng)于々.”增加，且分母增大了

?F，人減小

5.13一臺(tái)籠型異步電動(dòng)機(jī)，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，以下物理量將如何變化？

(1)轉(zhuǎn)速〃；-1刀」亡危產(chǎn).,ImJ而負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，，〃

下降

(2)轉(zhuǎn)子電流乙；負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，＜根本不變，???ZxCg/cosg

，右根本不變。

⑶定子電流人；人二八，.根本不變。

(4)定子功率因數(shù)cos/;

(5)輸入功率R；4根本不變4根本不變。

(6)輸出功率尸2；4J(;。匕2增大)

(7)效率〃；?損耗減小

⑻起動(dòng)轉(zhuǎn)矩

(9)最大電磁轉(zhuǎn)矩7_。不變

5.28一臺(tái)型號(hào)為J02-82-4的三相異步電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的額定電流

PN=廊&COS%”?**IN=&工皈=一―痣＞5%=102.62(A)

5.31一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)為：UN=380V,定子△聯(lián)接，50Hz,

額定轉(zhuǎn)速nN=1426r/nin,耳=2.865C,Xla=7.71Q,/?；=2.82Q,

X)=11.75C,此忽略不計(jì)，X/H=202Q0試求：

(1)極數(shù)；

解：VnN=1426%n1?“I=1500%而?*?P=2,即2P=4

⑵同步轉(zhuǎn)速；

(3)額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)差率和轉(zhuǎn)子頻率；

(4)繪出T型等效電路并計(jì)算額定負(fù)載時(shí)的小耳、cos0和/；。

:，入=當(dāng)=就氏=6.337|-31.99定子電流為同