電機(jī)學(xué)-緒論ppt課件

1、.,電機(jī)學(xué)作業(yè),.,.,.,1-3 自感系數(shù)L的大小與哪些因素有關(guān)？有兩個(gè)匝數(shù)相等的線(xiàn)圈，一個(gè)繞在閉合鐵心上，一個(gè)繞在木質(zhì)材料上，試問(wèn)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)是變數(shù)，隨什么因素變化？,解：由,自感系數(shù)大小與線(xiàn)圈的匝數(shù)，與線(xiàn)圈的材料，與線(xiàn)圈的長(zhǎng)短，與線(xiàn)圈的橫截面積有關(guān)。,鐵心的自感系數(shù)較大，因?yàn)殍F的磁導(dǎo)性能比木質(zhì)材料好，即,所以鐵心的自感系數(shù)較大。,木質(zhì)材料的線(xiàn)圈自感系數(shù)不變，繞在閉合鐵心上的線(xiàn)圈自感系數(shù)是個(gè)變數(shù)，隨鐵磁材料的飽和而逐步下降（此處默認(rèn)線(xiàn)圈匝數(shù)，長(zhǎng)短和橫截面積不變）,.,解：,.,.,.,.,.,2-3鐵心在變壓器中起什么作用？為什么要用表面涂有絕緣物的薄硅鋼

2、片來(lái)制造鐵心？,解：變壓器中的鐵心可以構(gòu)成閉合的磁路，起導(dǎo)磁的作用。,用表面涂有絕緣物的薄硅鋼片來(lái)制造鐵心是為了提高磁路的磁導(dǎo)率和降低鐵心的渦流損耗。,2-6 有一臺(tái)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。,解：,.,2-7 有一臺(tái)三相變壓器，額定容量,，額定電壓,，一次側(cè)三相星形連接，二次側(cè)三,相三角形連接，一，二次側(cè)的額定電流及相電流。,解：,一次側(cè)三相星形連接中：,二次側(cè)三角形連接中：,.,3-2變壓器一二次側(cè)的電壓電動(dòng)勢(shì)磁通方向如圖（a）所示，一次側(cè)電壓的波形如圖（b）所示，試畫(huà)出,，的,波形，并用相量圖表示,的關(guān)系（忽略嘍阻抗,壓降）,.,在忽略漏磁通抗壓降的條件下

3、， 并設(shè) ，則一次側(cè)電動(dòng)勢(shì)的波形與一次側(cè)電壓的波形相差一個(gè)負(fù)號(hào)（即上下顛倒）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知：,解：,即 比 滯后90，幅值為 由題圖可知，變壓器的變比k= ,則 即 的波形與的 波形頻率、相位一致。幅值相差0.5倍。 根據(jù)空載時(shí)的電磁關(guān)系可得 ：則兩者波形圖一致。,.,波形圖：,相量圖：,.,3-3變壓器一、二側(cè)各電磁量的正方向如圖所示。已知 ，試寫(xiě)出圖中兩種情況下二次側(cè)電流 的表達(dá)式（忽略勵(lì)磁電流）,.,解：在忽略勵(lì)磁電流的條件下。由圖中可知 （a）中變壓器變比為： (b)中變壓器變比為 根據(jù)電磁關(guān)系可知， 則（a）中， （b）中，,.,習(xí)題3-4：變壓器空載，一次側(cè)加額定交流電

4、壓時(shí)，一次側(cè)電流很小，為什么一次側(cè)電流很小？如果加相同數(shù)值的直流電壓，為什么此時(shí)一次側(cè)電流極大？如此時(shí)二次側(cè)短路對(duì)一次側(cè)電流大小有無(wú)影響？,解：變壓器空載時(shí)，雖然一次側(cè)繞組電阻很小，但由于繞組中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)幾乎和額定電壓相等，致使空載電流很小。如果一次側(cè)繞組施加數(shù)值相等的直流電壓，由于一次側(cè)繞組沒(méi)有自感電動(dòng)勢(shì)，同時(shí)一次側(cè)繞組電阻很小，直流電流很大。若此時(shí)將二次側(cè)短路，由于一次側(cè)額定電壓為直流，鐵心中無(wú)磁通，變壓器不工作，因此不會(huì)影響一次側(cè)電流的大小。,.,習(xí)題3-5：為了得到正弦波的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)鐵心飽和和不飽和時(shí)空載電流各呈何種波形？,解：鐵心不飽和時(shí)，空載電流、電動(dòng)勢(shì)和主磁通均成正比，

5、若想得到正弦波電動(dòng)勢(shì)，空載電流應(yīng)為正弦波；鐵心飽和時(shí)，空載電流與主磁通成非線(xiàn)性關(guān)系（見(jiàn)磁化曲線(xiàn)），電動(dòng)勢(shì)和主磁通成正比關(guān)系，若想得到正弦波電動(dòng)勢(shì)，空載電流應(yīng)為尖頂波.,.,習(xí)題3-6：設(shè) 為變壓器的變比，試比較下列各式的準(zhǔn)確性：,若某些是近似的，試說(shuō)明其所忽略的因素和在什么條件下方可使用？,解:第一個(gè)公式為準(zhǔn)確的，第二、三個(gè)公式為在不考慮漏磁抗壓降（忽略勵(lì)磁電流）和繞組電阻的情況下成立。,.,3-9變壓器的額定電壓為220/110V,若不慎將低壓側(cè)接到220V的交流電源上，試分析將產(chǎn)生什么樣的后果？,由題可知：U1/U2=N1/N2=2=K 當(dāng)二次側(cè)接上220V電壓時(shí)E2=U2=220V，因?yàn)?/p>

6、 k=E1/E2，所以一次側(cè)的電動(dòng)勢(shì)E1=440V 在一次側(cè)中的電動(dòng)勢(shì)平衡方程為 U1=-E1+I1Z1 I1=(U1+E1)/Z1 即一次側(cè)的電流會(huì)增大一次側(cè)的銅損PCU=I2R1，也會(huì)增大，可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備損壞。？,另解：就二次側(cè)而言當(dāng)接110V電壓時(shí)，電流為額定電流，當(dāng)電壓升高為原來(lái)的2倍時(shí)，因?yàn)樽杩共蛔儯娏骶蜁?huì)變?yōu)樵瓉?lái)額定電流的2倍，使二次側(cè)燒毀。,.,3-10在制造同一規(guī)格的變壓器時(shí)，如誤將其中一臺(tái)的鐵心少疊10%，試問(wèn)在空載試驗(yàn)時(shí)，若外施電壓與其他變壓器相同，則這臺(tái)變壓器的主磁通、鐵損耗、勵(lì)磁電流、勵(lì)磁阻抗與其他變壓器有什么不同？又如誤將其中一臺(tái)的一次側(cè)繞組匝數(shù)少數(shù)5%，在作上述試

7、驗(yàn)時(shí)這臺(tái)變壓器的主磁通、鐵損耗、勵(lì)磁電流、勵(lì)磁阻抗與其他變壓器有什么不同？,解：（1）因?yàn)橥馐╇妷合嗤?，所?所以E保持不變,由,所以主磁通不變,因?yàn)殍F心少疊10% 所以截面積A下降10%，因?yàn)?所以B上升10% 由鐵材料的磁化曲線(xiàn) 當(dāng)B上升時(shí)，,會(huì)變小。,因?yàn)?所以鐵損耗為原來(lái)1.1平方倍,由,.,當(dāng)A下降10%時(shí)，Rm上升大于10%，所以i0上升大于10%,因?yàn)?所以當(dāng)I0上升時(shí)，Zm下降，所以勵(lì)磁阻抗下降,解（2）,解：（1）因?yàn)橥馐╇妷合嗤?所以E保持不變,由,當(dāng)匝數(shù)n下降5%時(shí)，E保持不變所以主磁通上升5%,因?yàn)橹鞔磐ㄉ仙?%，所以B上升5%,而,所以鐵損耗上升為原來(lái)的1.05

8、的平方,.,而,當(dāng)主磁通上升5%時(shí)，勵(lì)磁電流也上升5%,由,當(dāng)勵(lì)磁電流上升時(shí)，一次側(cè)電壓不變，所以勵(lì)磁阻抗下降,.,3-12某變壓器額定電壓為6000/400V，在高壓側(cè)有+5%的分接頭，如圖所示，電源電壓為額定值，并要求二次側(cè)電壓較額定值升高5%。試問(wèn): （1）應(yīng)如何調(diào)節(jié)分接頭？ （2）分接頭調(diào)節(jié)后，如輸出功率不變，試分析以下各量的變化。,2,.,.,3-13變壓器元設(shè)計(jì)為50Hz，現(xiàn)用之于60Hz的電網(wǎng)上，在額定電壓和額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，試分析下列各量如何變化：,.,.,.,3-14在額定工作狀態(tài)下的變壓器，當(dāng)電網(wǎng)電壓下降5%，而負(fù)載阻抗及其他條件均不變時(shí)，試分析下列各量如何變化：,.,.,

9、3-17有兩臺(tái)單相變壓器和，它們的額定電壓相同，均為U1N/U2N=220/110V且一次側(cè)匝數(shù)也相同，但空載電流I0=2I0今將兩臺(tái)變壓器的一次側(cè)繞組予以串聯(lián)，并加上440V電壓，試問(wèn)兩臺(tái)變壓器二次側(cè)的空載電壓是否相等？,.,3-18如圖所示的單相變壓器，電壓為220/110V,設(shè)高壓側(cè)加220V電壓時(shí)，勵(lì)磁電流為I0，主磁通為m。今若將X和a端連在一起，在A和x端加330V電壓，此時(shí)勵(lì)磁電流和主磁通各位多少？若將x和X端連在一起，在A和a加110V電壓，此時(shí)勵(lì)磁電流和主磁通又為多少？,解：（1）,（2）,.,3-23 有一臺(tái)單相變壓器，額定容量SN=100KVA，一、二次側(cè)額定電壓U1N/

10、U2N=6000/230V，一、二次側(cè)繞組的電阻和漏電抗分別為r1=4.32， r2=0.0063、 （1）折算到高壓側(cè)的短路電阻rk、短路電抗xk短路阻抗zk （2）折算到低壓側(cè)的短路電阻rk，短路電抗xk及短路阻抗zk （3）將上面參數(shù)用標(biāo)幺值表示 （4）計(jì)算變壓器短路電壓百分值uk及其有功分量ukr、無(wú)功分量ukx （5）求滿(mǎn)載及,解： （1）,.,(2),(3),取一次側(cè)作為標(biāo)準(zhǔn)基值，即Z=360，則：,.,（4）,（5）,(a),當(dāng),時(shí),由于在滿(mǎn)載情況下運(yùn)行，所以負(fù)載系數(shù)為1,（b）當(dāng) （滯后）時(shí),.,（c） 當(dāng) （超前）時(shí),.,3-24 有一臺(tái)三相變壓器，Sn=5600KVA,U1

11、n/U2n=10/6.3KV,Yd11連接，空載電 壓6300V，空載電流7.4A，空載功率18KW，短路電壓550V，短路電流323A， 短路功率56KW。求： （1）電路參數(shù)（用標(biāo)幺值表示） （2）滿(mǎn)載且 （滯后）時(shí)電壓變化率及效率 （3）最高效率時(shí)負(fù)載系數(shù)及其最高效率,低壓側(cè)三角連接，則：,（1）解： 高壓側(cè)星型連接，所以,.,空載時(shí)，二次側(cè)為三角形連接，所以,短路時(shí)，一次側(cè)為星型連接，則：,.,由空載試驗(yàn)所求得的數(shù)據(jù)在低壓側(cè)，所以以低壓側(cè)作為基準(zhǔn)值，則;,折算到低壓側(cè)的各勵(lì)磁參數(shù)為：,.,由短路試驗(yàn)可求得折算到高壓側(cè)的短路參數(shù)：,.,（2）,.,（3）,.,3-25 設(shè)有一臺(tái)1800K

12、VA；10000/400V,Yyn0連接的三相鐵心式變壓器，短路電壓百分值 Uk=4.5%,空載電流I0=3%，空載損耗P=6800W，短路損耗為22000W，試求： （1）當(dāng)一次側(cè)電壓保持在額定值一次側(cè)電流為額定值，cos=0.8時(shí)二次側(cè)電壓和電流 （2）根據(jù)（1）求二次側(cè)電壓變化率 （3）用電壓變化率公式，直接求在（1）情況下電壓變化率,.,.,（2）,（3）,.,4-2根據(jù)4-36接線(xiàn)圖，定出連接組。,.,4-3根據(jù)下列連接組畫(huà)出接線(xiàn)圖：,.,.,4-4單相變壓器按圖規(guī)定一次側(cè)電壓，電流，電動(dòng)勢(shì)的正方向，如空載時(shí)外施電壓為,試畫(huà)出,的波形,.,4-5Yd接法的三相變壓器，一次側(cè)加上額定電

13、壓，將二次側(cè)三角形連接打開(kāi)測(cè)量開(kāi)口電壓，再將三角形連接閉合測(cè)量回路電流，試問(wèn)在三相組式變壓器與三相鐵芯式變壓器中，各次測(cè)量所得電壓，電流大小有何不同？為什么？,(1)在三相組式變壓器中，當(dāng)加上額定電壓時(shí)，在二次側(cè)所測(cè)的電動(dòng)勢(shì)是由平頂主磁通產(chǎn)生，為尖頂電動(dòng)勢(shì)，而在三相鐵心式變壓器中因?yàn)槿沃C波與主磁通走的是不一樣的路線(xiàn)（三次諧波成分沿郵箱壁形成回路），所以在鐵心內(nèi)的主磁通變現(xiàn)為正弦波，其所感應(yīng)的二次側(cè)電動(dòng)勢(shì)為正弦波電動(dòng)勢(shì)。,（2）因?yàn)?僅相當(dāng)于一次側(cè)空載電流中的三次諧波分量，其值不大，所以所測(cè)電流大致相同,.,4-6三相組式變壓器和一臺(tái)三相鐵芯式變壓器，容量相同，額定電壓相同，且都是Yy連接組。

14、在他們 一次側(cè)加上額定電壓為380V，觀察相電壓波形，三次諧波占基波的比例前者為50%，后者為5%。試比較這兩臺(tái)變壓器相電壓的大?。ê雎晕宕我陨系闹C波電壓），線(xiàn)電壓與相電壓比值的大小。,.,.,4-7一臺(tái)Yd連接的三相變壓器，高壓側(cè)加對(duì)稱(chēng)正弦額定電壓，作空載運(yùn)行。試分析： （1）一次側(cè)電流，二次側(cè)相電流和線(xiàn)電流中有無(wú)三次諧波成分？ （2）主磁通及一，二次側(cè)繞組相電動(dòng)勢(shì)中有無(wú)三次諧波成分？ （3）一次側(cè)相電壓及二次側(cè)相電壓和線(xiàn)電壓中有無(wú)三次諧波成分？,(1),所以一次側(cè)電流沒(méi)有三次諧波成分，一次側(cè)相電流也無(wú)三次諧波成分。,由一次側(cè)產(chǎn)生的主磁通為平頂波形，所以在二次側(cè)會(huì)形成尖頂波的電動(dòng)勢(shì)，并且三相

15、繞組中三次諧波電動(dòng)勢(shì)大小相等而相位相同，因而在三角形回路中會(huì)產(chǎn)生三次諧波電流，所以二次側(cè)相電動(dòng)勢(shì)會(huì)有三次諧波成分，因?yàn)槿沃C波存在于三角形回路中，所以二次側(cè)線(xiàn)電流無(wú)三次諧波成分。,（2）,由上分析，主磁通因?yàn)橐淮蝹?cè)電流無(wú)三次諧波成分，所以主磁通會(huì)有三次諧波成分，一次側(cè)相電動(dòng)勢(shì)等于所加電壓，所以無(wú)三次諧波成分，二次側(cè)電動(dòng)勢(shì)是由平頂?shù)闹鞔磐óa(chǎn)生，所以會(huì)形成尖頂?shù)南嚯妱?dòng)勢(shì)，所以有三次諧波成分。,.,（3）,由上，一次側(cè)相電壓無(wú)三次諧波成分，因?yàn)樽骺蛰d分析，同上題理，二次側(cè)相電壓是由平頂?shù)闹鞔磐óa(chǎn)生，所以由三次諧波成分，二三次諧波成分只存在于三角形回路中，所以線(xiàn)電壓無(wú)三次諧波成分。,.,5-2 試判斷

16、5-5(a)、(b)所示的兩臺(tái)變壓器的連接組？如它們的一、二次側(cè)額定電壓分別相等，且短路阻抗的標(biāo)幺值相同，試問(wèn)采取什么樣的措施可以使他們投入并聯(lián)運(yùn)行？,解：投入并聯(lián)需滿(mǎn)足條件： 變比相等； 連接組別相同； 短路電壓uk相等；,.,一二次側(cè)的額定電壓分別相等，且短路阻抗標(biāo)幺值相等 只需讓a,b兩變壓器連接組相同即可投入并聯(lián)運(yùn)行 措施：將a,變壓器二次側(cè)變壓器接線(xiàn)改為如下圖所示 然后再講兩變壓器反相并聯(lián)即可.,.,5-3 兩臺(tái)三相變壓器并聯(lián)運(yùn)行，它們的連接組均為Yd11，數(shù)據(jù)如下 變壓器T1：5600KVA，6000/3050,Z*kT1=0.055 變壓器T2：3200KVA，6000/3000

17、,Z*kT2=0.055 兩臺(tái)變壓器的短路電阻與短路電抗之比相等，試求空載時(shí)每一 變壓器中的循環(huán)電流及其標(biāo)幺值。,解：二次側(cè)額定電流,二次側(cè)的短路阻抗,.,所以,循環(huán)電流為,標(biāo)幺值,.,5-4某變電所有兩臺(tái)變壓器，連接組相同，數(shù)據(jù)如下： 第一臺(tái)：SNT1=3200KVA,U1N/U2N=35/6.3kv,ukT1=6.9%; 第二臺(tái)：SNT2=5600KVA,U1N/U2N=35/6.3kv,uKT2=7.5%; 試求 （1)兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行，輸出總負(fù)載為6000KVA時(shí)， 每臺(tái)變壓器應(yīng)分擔(dān)多少？ （2）在沒(méi)有任何一臺(tái)變壓器過(guò)載的情況下，可輸出的最 大總負(fù)載為多少？,解：UKT1=Z*KT1

18、=6.9%， UKT2=Z*KT2=7.5%,.,（2）短路阻抗標(biāo)幺值最小的一臺(tái)負(fù)載系數(shù)最大，當(dāng)其 達(dá)到滿(mǎn)載時(shí)，即=1時(shí)，總負(fù)載最大,.,5-5某工廠由于生產(chǎn)發(fā)展，用電量由500KVA增為800KVA，原有變壓器SN=500KVA，U1N/U2N=6300/400V，Yyn0，uk=6.55%,現(xiàn)有三臺(tái)備用變壓器數(shù)據(jù)如下： （1） SN=320KVA,U1N/U2N=6300/400v,Yyn0，uk=5%; （2） SN=240KVA,U1N/U2N=6300/400kv,Yyn4,uk=6.5%; （3） SN=320KVA,U1N/U2N=6300/420kv,Yyn0, uk=6.5%

19、; 試計(jì)算說(shuō)明在不允許變壓器過(guò)載的情況下，選用哪一臺(tái)運(yùn)行恰當(dāng)？如負(fù)載增加后需用三臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行，選兩臺(tái)變比相同的與已知的一臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行，問(wèn)最大的總負(fù)載容量可能是多少？哪一臺(tái)變壓器最先滿(mǎn)載?,解： （1）假設(shè)選用變壓器與原變壓器并聯(lián),0=S/Z*K0 (SN/Z*K)=800/(0.06514092.3)=0.87 1= S/Z*K1 (SN/Z*K)=800/(0.0514092.3)=1.1351 有變壓器過(guò)載 不能選變壓器。,.,假設(shè)選用變壓器與原變壓器并聯(lián)。 (SN/Z*K)=500/0.065+240/ 0.065=11384.6 Z*K0 = Z*K2 0=2=S/Z*K0(SN/Z*K) =800/(0.06511384.6)=1.081 有變壓器過(guò)載 不能選變壓器。 假設(shè)選用變壓器與原變壓器并聯(lián)。 (SN/Z*K)=500/0.065+320/ 0.065=12615.4 Z*K0 = Z*K3 0= 3=S/Z*K0(SN/Z*K) =800/(0.06512615.4)=0.9761 此時(shí)無(wú)變壓器過(guò)載,變比接近，環(huán)流較小可忽略 選變壓器恰當(dāng),(2),., Z*K0 = Z*K2, Z*K1 Z*K0 = Z*K2 變壓器最先達(dá)到滿(mǎn)載 當(dāng)=1時(shí)，負(fù)載最大為