《電機(jī)與拖動(dòng)》習(xí)題解答.pdf

變壓器部分 習(xí)題與解答 1、為了得到正弦感應(yīng)電勢(shì)，當(dāng)鐵心不飽和時(shí)，空載電流各成何種波 形？為什么？ 答：為了得到正弦感應(yīng)電勢(shì)，根據(jù)知，就必須使磁通也是正弦量，當(dāng) 鐵心不飽和時(shí)，故，此時(shí)空載電流也是正弦變化量，即呈正弦波。 當(dāng) 鐵心飽和時(shí)，空載電流比磁通變化大，此時(shí)空載電流呈尖頂波形。 2、為什么可以把變壓器的空載損耗近似看成是鐵耗，而把短路損耗看 成是銅耗？變壓器實(shí)際負(fù)載時(shí)實(shí)際的鐵耗和銅耗與空載損耗和短路損耗 有無區(qū)別？為什么？ 答：因?yàn)榭蛰d時(shí)電流很小，在空載損耗中鐵耗占絕大多數(shù)，所以空 載損耗近似看成鐵耗。 而短路時(shí)，短路電壓很低，因而磁通很小，鐵 耗也很小，短路損耗中銅耗占絕大多數(shù)，所以近似把短路損耗看成銅 耗。 實(shí)際負(fù)載時(shí)鐵耗和銅耗與空載時(shí)的鐵耗和銅耗有差別，因?yàn)楹笠?個(gè)是包含有其它損耗。 3、 變壓器的其它條件不變，僅將原、副邊線圈匝數(shù)變化10，試問對(duì) 和的影響怎樣？如果僅將外施電壓變化10，其影響怎樣？如果僅將頻 率變化10，其影響又怎樣？ 答：因?yàn)?，所以?dāng)原、副邊匝數(shù)變化10時(shí)，變化20。由于 w變化10，而U不變，使變化10。又因?yàn)?，磁通變?0時(shí)由于飽 和影響，變化k，所以的變化大于20。 將外施電壓變化10時(shí)，也將變化10，使不變，的變化大于 10。 這是因?yàn)樽兓?0，由于磁路飽和影響，變化大于10。 如果將頻率變化10，所以變化10，而f變化10，則因?yàn)閁 不變，使變化10。同樣使的變化大于10。 4、 一臺(tái)變壓器，原設(shè)計(jì)頻率為50赫茲，現(xiàn)將它接到60赫茲的電網(wǎng)上運(yùn) 行，額定電壓不變。試問對(duì)激磁電流，鐵耗，漏抗，電壓變化率有何影 響？ 答：因?yàn)?，?dāng)U不變而f改變后，將下降到原來的5/6，所以激磁電流 將減小。漏抗，所以增大6/5倍。電壓變化率隨增大而增大。 又因?yàn)椋?而，所以鐵耗將下降。 5、 有一臺(tái)單相變壓器，額定容量KVA，原副邊額定電壓伏，赫茲。原 副線圈的電阻及漏抗為歐，。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 k 歐 （2）折算到低壓邊的短路阻抗 歐 (3) 所以 （4）短路電壓百分值 （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。 6、 一臺(tái)單相變壓器，已知，當(dāng)滯后時(shí)，副邊電 流，。試求： (1) 用近似T形等效電路和簡(jiǎn)化等效電路求，并將結(jié)果進(jìn)行比較 (2) 畫出折算后的矢量圖和T形等效電路。 解：（1）變壓器變比k 所以 用近似T形等效電路計(jì)算時(shí)，以作參考向量 6000伏， 所以 6000 6300.082987.16 伏 144.83+113.59184.06 A 故 伏 A 用簡(jiǎn)化等效電路計(jì)算時(shí)，仍以作參考向量 伏 A 所以 用兩種等效電路計(jì)算結(jié)果相差很小。U相同，I略變。 （2） 7、 一臺(tái)單相變壓器，空載及短路實(shí)驗(yàn)的結(jié)果如下： 實(shí)驗(yàn)名稱電壓（伏）電流（安）功率（W）電源加在 空載630010.15000低壓邊 短路324015.1514000高壓邊 試計(jì)算（1）折算到高壓邊的參數(shù)（實(shí)際值及標(biāo)么值），假定，（2）畫 出折算到高壓邊 的T型等效電路；（3）計(jì)算短路電壓的百分值及其二 分量；（4）滿載及滯后時(shí)的電壓變化率及效率（5）最大效率。 解：（1）空載實(shí)驗(yàn)可以得到折算到高壓邊的參數(shù) ，而k60/6.39.524 所以 根據(jù)短路實(shí)驗(yàn)得到折算到低壓邊的參數(shù) 所以 （2）折算到高壓的T型等效電路 （3） 所以 （4）電壓變化率 （1.69440.8+5.69440.6） 4.77 此時(shí)， 而 所以 kw 故 kw 則 （5）達(dá)到最大效率時(shí)， 所以 所以 98.19 8、 一臺(tái)的單相變壓器，如接在直流電源上，其電壓大小和銘牌電壓一 樣，試問此時(shí)會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？副邊開路或短路對(duì)原邊電流的大小有無 影響？（均考慮暫態(tài)過程） 答：因是直流電，變壓器無自感和感應(yīng)電勢(shì)，所以加壓后壓降全由 電阻產(chǎn)生，因而電流很大，為。如副邊開路或短路，對(duì)原邊電流均無影 響，因?yàn)椴蛔儭?9、 變壓器的額定電壓為220/110伏，若不慎將低壓方誤接到220伏電源 上，試問激磁電流將會(huì)發(fā)生什么變化？變壓器將會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？ 答：誤接后由知，磁通增加近一倍，使激磁電流增加很多（飽和時(shí) 大于一倍）。此時(shí)變壓器處于過飽和狀態(tài)，副邊電壓440伏左右，使效 率降低，絕緣可能被擊穿等現(xiàn)象發(fā)生。 10、 一臺(tái)三相變壓器，5600KVA，Y/11連接，變壓器空載及短 路實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下： 實(shí)驗(yàn)名 稱 線電壓 （伏） 線電流 （安） 三相功率 （W） 電源加 在 空載63007.46800低壓邊 短路55032418000高壓邊 求：（1）計(jì)算變壓器參數(shù)，實(shí)際值及標(biāo)么值； （2）利用型等效電路，求滿載滯后時(shí)的副邊電壓及原邊電 流； （3）求滿載滯后時(shí)的電壓變化率及效率。 解：（1） 所以 則： 因 所以 （2）以作參考向量，即，并近似認(rèn)為相位與相反，故可以得到 0.8j0.6 所以 故 kV 故 （3）（0.32010.6+5.480.6）3.54 對(duì)于第（2）個(gè)問題，由于假設(shè)與同相，如想減小這一假設(shè) 造成的誤差，可對(duì)相位進(jìn)行修正 現(xiàn)修正后的 這樣，與arcCos0.8很接近了。 11、 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 次諧波成分。 12、 一臺(tái)Y/連接的三相變壓器，原邊加額定電壓空載運(yùn)行。此時(shí)將副 方的三角形打開一角測(cè)量開口處的電壓，再將三角形閉合測(cè)量其中的電 流。試問當(dāng)此時(shí)三相變壓器試組式或心式時(shí)，所測(cè)得的數(shù)據(jù)有什么不 同？為什么？ 答：由于組式變壓器各相磁路相互獨(dú)立，三次諧波磁通的磁路就是 主磁路，而心式變壓器中三次諧波磁通只能走箱壁，與空氣等耦合，很 大。故測(cè)開口處電壓時(shí)組式很大，而心式很小。當(dāng)閉合測(cè)電流時(shí)，表中 測(cè)得的電流就是三次諧波電流。這個(gè)起一個(gè)激磁電流的作用，使主磁通 中減小。 13、 兩臺(tái)三相變壓器并聯(lián)運(yùn)行，組號(hào)均為Y/11，數(shù)據(jù)如下： 變壓器1：5600KVA ，6000/3050V ，0.055； 變壓器2：3200KVA ， 6000/3000V ，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)每一變壓器的 循環(huán)電流及其標(biāo)么值。 解：電流A A A A 則 變比 環(huán)流（線電流）A 所以， 14、 用對(duì)稱分量法分析Y/Y連接的三相變壓器兩相短路時(shí)，原、副方 電流的相互關(guān)系。此種情況下是否有中點(diǎn)移動(dòng)現(xiàn)象？為什么？ 解：設(shè)副方a、b兩相短路，并令短路電流為，則由對(duì)稱分量法得 出：=， 所以= = =0 所以= = 則+= += +=0 原方實(shí)際電流， 因 沒有零序分量 所以 此種情況下沒有中點(diǎn)移動(dòng)現(xiàn)象 由 ， ， 得 故 15、 某工廠由于生產(chǎn)的發(fā)展，用電量由500kVA增加到800kVA。原有一 臺(tái)變壓器SN =560kVA, U1N/U2N6000/400，Y，yn0聯(lián)結(jié)，Uk4.5。 現(xiàn)有三臺(tái)變壓器可供選用，它們的數(shù)據(jù)是： 變壓器1：320kVA，6300/400V，Uk4，Y，yn0聯(lián)結(jié)； 變壓器2：240kVA，6300/400V，Uk4.5，Y，yn4聯(lián)結(jié)； 變壓器1：320kVA，6300/440V，Uk4，Y，yn0聯(lián)結(jié)； 1、試計(jì)算說明，在不使變壓器過載的情況下，選用那一臺(tái)投入并聯(lián)比 較適合？ 2、如果負(fù)載增加需選兩臺(tái)變比相等的與原變壓器并聯(lián)運(yùn)行，試問最大 總負(fù)載容量是多少？那臺(tái)變壓器最先達(dá)到滿載？ 解：（1）選第1臺(tái)適合。 （2）如果負(fù)載增加，則選第一臺(tái)與第二臺(tái)，但第二臺(tái)要進(jìn) 行改接，使原 Y，yn4改接為Y，yn0。 則三臺(tái)變壓器中，由于第一臺(tái)，Uk4最小，所以最先達(dá) 到滿載 則S1SN320kVA。 故 所以 所以 kVA 16、 兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行均為Y，d11聯(lián)結(jié)標(biāo)號(hào)，U1N/U2N 35/10.5KV，第一臺(tái)1250kVA，Uk16.5，第二臺(tái)2000kVA，Uk1 6，試求： 1、總輸出為3250kVA時(shí)，每臺(tái)變壓器的負(fù)載是多少？ 2、在兩臺(tái)變壓器均不過載的情況下，并聯(lián)組的最大輸出為多少？此 時(shí)并聯(lián)組的利用率達(dá)到多少？ 解：1、 所以 所以 所以 kVA kVA 2、兩臺(tái)變壓器均不過載，則第二臺(tái)滿載， kVA 并聯(lián)組利用率： 17、 一臺(tái)三相雙線圈變壓器，SJ1100/3，100KVA，3000/400V，Y/Y0 12，P0616w，PkN2350w?，F(xiàn)將其改成升壓自耦變壓器。試 求： （1） 改接后折算到高壓方的參數(shù)；（實(shí)際值基標(biāo)么值） （2） 該自耦變壓器的額定容量和線圈容量之比； （3） 當(dāng)它供給滿載且功率因數(shù)為1時(shí)的電壓變化率和效率。 解：因?yàn)镵VA， 這是將3000/400V改成3000/3400自耦變壓器是的容量。 而 所以 ， ， ， （2） （3） 另解：當(dāng)將3000/400變壓器改成400/3400變壓器（這種變比用自耦 變壓器意義不大,反而會(huì)帶來其它問題） （1）KVA， k0.133 而 所以 ， ， ， （2） （3） 直流電機(jī)及拖動(dòng)部分 習(xí)題與解答 1、為什么直流電機(jī)能發(fā)出直流電？如果沒有換向器，直流電機(jī)能不能 發(fā)出直流電流？ 答：直流由于換向器的作用，使電刷短接的元件始終切割相同磁 極，感應(yīng)電勢(shì)在電刷兩端不變，故直流機(jī)能發(fā)出直流電。 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(shí)旋轉(zhuǎn)： （2） 電樞固定，電刷與磁極同時(shí)旋轉(zhuǎn)。 答：（1）電刷兩端的是交流電壓： （2）電刷兩端的是直流電壓。 3、 已知某直流電動(dòng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù)如下，額定功率，額定電壓，額定轉(zhuǎn) 速，額定效率，試求該電機(jī)的額定電流。 解：對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)， 故該電機(jī)的額定電流 4、 一臺(tái)直流發(fā)電機(jī)額定容量180kw，額定電壓230伏，額定轉(zhuǎn)速 1450r/m，額定效率89.5%,求額定輸入功率和額定電流。 解：此電機(jī)的額定輸入功率 額定電流 5、 何謂主磁通？何謂漏磁通？漏磁通大小與那些因素有關(guān)？ 答：要通過空氣隙與主極和電樞繞組交鏈的磁通，就是主極磁通。 只與激磁繞組交鏈而不通過氣隙與電樞繞組交鏈的磁通稱為漏磁通。 漏磁通與電機(jī)磁極結(jié)構(gòu)、激磁繞組、氣隙等有關(guān)。 6、何謂飽和現(xiàn)象？電機(jī)的磁路為什么會(huì)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象?飽和對(duì)電機(jī)運(yùn)行 性能有何影響？ 答：當(dāng)隨著H增大而減小，即磁阻增大的現(xiàn)象叫做飽和現(xiàn)象。 電 機(jī)磁路中由于有非線性鐵磁材料，所以會(huì)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象。 由于飽和現(xiàn) 象的存在，使電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)H和B的值不能取得過高，材料利用率受到 限制，激磁電流需要增大。 7、 一臺(tái)四極單迭繞組的直流電機(jī)。 （1） 如果取出相鄰的兩組電刷，只用剩下的兩外兩組電刷是否可以？ 對(duì)電機(jī)性能有何影響？端電壓有何變化？此時(shí)發(fā)電機(jī)能供給多大 的負(fù)載（用額定功率的百分?jǐn)?shù)表示）； （2） 如果有一元件斷線，電刷間的電壓有何變化？電流有何變化？ （3） 若只用相對(duì)的兩組電刷是否能夠運(yùn)行？ （4） 若有一極失磁，將會(huì)產(chǎn)生什么后果？ 答：（1）對(duì)于四級(jí)單迭繞組直流電機(jī)，如果取出相鄰的兩組電 刷、，用另外剩下的兩組電刷仍然可以運(yùn)行，僅因、去掉之后使，間元 件產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)相互抵消，但端電壓仍是原來一條支路的端電壓保持 不變。并聯(lián)之路數(shù)由原來的4變?yōu)榱?，能供給的負(fù)載為原來的50。 (2)如果有一元件斷線，使原來并聯(lián)支路數(shù)由4變成3，電刷間電壓 不變，負(fù)載能力變?yōu)樵瓉淼?5。 （3）若只用相對(duì)兩組電刷不能運(yùn)行，因?yàn)槿缰挥眠\(yùn)行時(shí)，感應(yīng)電勢(shì) 與感應(yīng)電勢(shì)相抵消，使端電壓為零，不能發(fā)電。 （4）若有一極失磁，如圖所示，如假定失磁，則產(chǎn)生的磁勢(shì)比產(chǎn)生 的磁勢(shì)大，故每極下磁通為+。由于磁通不等，故在每 極下導(dǎo)體中感應(yīng)電勢(shì)也不等，這樣單迭繞組中使每條支路（并聯(lián)）產(chǎn)生 的總感應(yīng)電勢(shì)不等，形成環(huán)流，由于電機(jī)繞組電阻很小，環(huán)流將很大， 使電機(jī)過熱。 8、 試計(jì)算下列各繞組的節(jié)距，和，繪制繞組展開圖，安放主極及電 刷，并求并聯(lián)支路對(duì)數(shù)。 （1） 右行短距單迭繞組：2P4，ZS22； （2） 右行整距單波繞組：2P4，Z=S=20; （3） 左行單波繞組，2P4,Z=S=19; （4） 左行單波繞組，2P4,Z=S=21; 解：（1） 1 1-5-4 a2 （2）5 1 1-5-4 a2 （3） a1 954 （4） a1 5 展開圖略。 9、 一臺(tái)直流發(fā)電機(jī)，2P4，a1，Z35，每槽內(nèi)有10根導(dǎo)體，如要 在1450r/min下產(chǎn)生230伏電勢(shì)，則每極磁通應(yīng)為多少？ 解：電機(jī)的總導(dǎo)體數(shù)N10 Z350根 根據(jù)直流電機(jī)感應(yīng)電勢(shì)系數(shù)11.67 由得每極磁通0.0136（） 故需每極磁通為0.0136韋。 10、 用單波繞組代替單迭繞組時(shí)，若導(dǎo)體數(shù)和其他條件均不變，電機(jī) 額定容量有無改變？例如一臺(tái)六極電機(jī)原為單波繞組，如果改成單迭繞 組，保持元件數(shù)和元件匝數(shù)不變，問電機(jī)額定容量會(huì)不會(huì)改變？其它額 定量要不要改變？ 答：用單波代單迭時(shí)，其它條件均不變，則電機(jī)額定容量不會(huì)變 化，因?yàn)槊總€(gè)元件的感應(yīng)電勢(shì)、負(fù)載能力均不變，所以改變接法之后電 機(jī)容量不變。 如一臺(tái)六極電機(jī)由單波改為單迭，保持元件數(shù)和元件匝數(shù)不變，則 電機(jī)額定容量不變，其它額定電壓由原來的 變成/3，額定電流由原來的 變?yōu)?，其它的額定量不變。這是因?yàn)槊總€(gè)極下繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)和 每根導(dǎo)體內(nèi)流過的電流并沒有改變。 11、 一臺(tái)四極直流發(fā)電機(jī)，空載電壓為440伏，電樞繞組修理后，保持 原來的轉(zhuǎn)速和勵(lì)磁電流不變，發(fā)出的空載電壓為220伏，問修理前后該 電樞繞組可能是什么型式的繞組？為什么？如果保持電樞導(dǎo)體內(nèi)電流不 變，問修理前后發(fā)電機(jī)的功率有無改變？為什么？ 答：因繞組修理前后保持轉(zhuǎn)速和勵(lì)磁電流不變，而空載電壓卻減小 一半，從不變可知為修改前的一半，所以可以認(rèn)為修改前為波繞組，而 修改后為迭繞組。 如保持電樞導(dǎo)體電流不變，則總電流為原來的2倍， 故修改前后發(fā)電機(jī)功率P保持不變。 12 、 直流發(fā)電機(jī)感應(yīng)電勢(shì)與那些因素有關(guān)？若一臺(tái)直流發(fā)電機(jī)空載電 勢(shì)是230伏，試問在下列情況下電勢(shì)的變化如何？ （1） 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。 解：根據(jù)感應(yīng)電勢(shì)知，當(dāng)一臺(tái)結(jié)構(gòu)一定的電機(jī)，它的電勢(shì)與磁通和 轉(zhuǎn)速有關(guān)。（1）磁通減少10時(shí)，207伏 （2） 勵(lì)磁電流減少10時(shí)，由于磁路有飽和現(xiàn)象存在，當(dāng)磁路不飽 和時(shí)使磁通減少10，即207伏，當(dāng)磁路飽和時(shí)，磁通減小很多，感 應(yīng)電勢(shì)比230伏小但比207伏大。 （3）磁通不變，轉(zhuǎn)速增加20時(shí)，276伏 （4）磁通減少10，同時(shí)轉(zhuǎn)速增加20， 248.4伏 ，此時(shí)，電勢(shì)增加了10。 13、 一臺(tái)四極、82kw、230伏、970r/min的并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)，在75度時(shí) 電樞回路電阻，并勵(lì)繞組每極有78.5匝，四極串勵(lì)繞組總電阻，額定負(fù) 載時(shí)，并勵(lì)回路串入3.5歐的調(diào)節(jié)電阻，電刷壓降為2伏，基本鐵耗及機(jī) 械損耗，附加損耗，試求額定負(fù)載時(shí)發(fā)電機(jī)的輸入功率，電磁功率，電 磁轉(zhuǎn)矩和效率。 解：電機(jī)的額定電流 勵(lì)磁繞組中通過的電流 電樞電流為 +356.5+8.75365.25 A 電機(jī)中電樞繞組感應(yīng)電勢(shì) 230+365.25*0.0259+2 241.46 伏 所以在額定負(fù)載時(shí)，發(fā)電機(jī)的輸入功率 241.46*365.25*0.001+2.3+0.005*82 90.89 kw 電機(jī)的電磁功率 88.19 kw 電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩 （Nm） 發(fā)電機(jī)的效率 14、 一臺(tái)并勵(lì)發(fā)電機(jī)在600r/min時(shí)空載電壓為125伏，假如將轉(zhuǎn)速提高 到1200r/min，同時(shí)將勵(lì)磁回路的電阻增加一倍，問電機(jī)的空載電壓為多 少？ 解：假定在1200r/min場(chǎng)阻增大一倍時(shí)保持不變， 由于假定不變，所以E正比于轉(zhuǎn)速n， 故1200r/min時(shí)空載端電壓伏 當(dāng)伏時(shí)實(shí)際的為 與假定不變相符，故電機(jī)空載電壓為250伏。 15、 如何判斷直流電機(jī)運(yùn)行于發(fā)電機(jī)狀態(tài)還是電動(dòng)機(jī)狀態(tài)？它們的、 n、E、U、的方向有何不同？能量轉(zhuǎn)換關(guān)系如何? 答：可以根據(jù)反電勢(shì)（感應(yīng)電勢(shì)）E的大小來判斷直流 的運(yùn)行狀 態(tài)。當(dāng)EU時(shí)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)，反之處于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)。 發(fā)電狀態(tài)時(shí)于n 反向，E于同向，于反向；電動(dòng)機(jī)于n同向，E于、反向。 發(fā)電機(jī)從機(jī) 械能電能，電動(dòng)機(jī)從電能機(jī)械能。 16、一臺(tái)15kw，220伏的并勵(lì)電動(dòng)機(jī)，額定效率85.3，電樞回路總 電阻0.2歐，并勵(lì)回路電阻歐，今欲使所電樞起動(dòng)電流限制為額定電流 的1.5倍，試求起動(dòng)變阻器電阻應(yīng)為多少？其電流容量為多少？若起動(dòng) 時(shí)不接起動(dòng)器則起動(dòng)電流為額定電流的多少倍？ 解：并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的額定電流安 設(shè)電樞起動(dòng)變阻器電阻為，則有起動(dòng)時(shí)， 其電阻的電流容量安 若不用起動(dòng)器而直接起動(dòng)，則起動(dòng)電流 起動(dòng)電流是額定電流倍數(shù) 倍 17、 并勵(lì)電動(dòng)機(jī)銘牌如下：，440伏， 安，已知電樞電阻為0.078歐，試求：（均忽略電樞反應(yīng)的影響） （1） 電動(dòng)機(jī)的額定輸入轉(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0.1歐電阻 后的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。 解：（1）電動(dòng)機(jī)的額定輸入轉(zhuǎn)矩 （Nm） （2）伏 因?yàn)?故在額定電流時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩（Nm） （3）因 故 （vm/r） 故理想的空載轉(zhuǎn)速 r/min （5） 在不變的情況下，電樞回路不串入電阻時(shí) 當(dāng)電樞回路串入電阻時(shí) 聯(lián)立解得 r/min 串入0.1歐電阻之后得穩(wěn)定轉(zhuǎn)速為470r/min。 18、 兩臺(tái)完全相同的直流并勵(lì)電機(jī)，機(jī)械上用同一軸聯(lián)在一起，并聯(lián) 于230伏的電網(wǎng)上運(yùn)行，軸上不帶負(fù)載。在1000r/m時(shí)空載特性為 （A）1.31.4 （v）186.7195.9 現(xiàn)在電機(jī)甲的勵(lì)磁電流為1.4安，電機(jī)乙的為1.3安，轉(zhuǎn)速為1200r/m，電 樞回路總電阻（包括電刷接觸電阻）均為0.1歐，若忽略電樞反應(yīng)影 響，試問：（1）那一臺(tái)是發(fā)電機(jī)？那一臺(tái)是電動(dòng)機(jī)？（2）總的機(jī)械損 耗和鐵耗是多少？（3）只改變勵(lì)磁電流能否改變兩電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài) （保持轉(zhuǎn)速不變）？（4）是否可以在1200r/m時(shí)兩臺(tái)電機(jī)都從電網(wǎng)吸收 功率或向電網(wǎng)送去功率？ 解：（1）在n1200r/m時(shí)甲的感應(yīng)電勢(shì)235.08伏 乙電機(jī)的感應(yīng)電勢(shì)伏 U，故甲電機(jī)處于發(fā)電機(jī)，乙電機(jī)處于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)。 （2）根據(jù)得甲電樞電流安 根據(jù)得乙電機(jī)電樞電流安 故總的機(jī)械損耗和鐵耗為： w （3）能改變其運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)甲的安，乙的安即可達(dá)到要求。 （4）由于機(jī)組有存在，故在安之間總可以找到一個(gè)電流，當(dāng)時(shí)使 電機(jī)在1200r/m時(shí)同時(shí)從電網(wǎng)吸收功率。 反之由于機(jī)組無原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)， 根本不可能同時(shí)向電網(wǎng)輸出功率（根據(jù)能量守恒定律）。 19、 一臺(tái)17kw，110伏，185安，1000r/m的并勵(lì)電動(dòng)機(jī)。額定勵(lì)磁電流 安，電樞電路總電阻（包括電刷接觸電阻）歐，運(yùn)行在額定工況。采用 能耗制動(dòng)方式停車，在它的電樞電路里串入1.5歐的電阻。試求制動(dòng)初 瞬的電樞電流和減轉(zhuǎn)矩。 解：額定運(yùn)行時(shí)電樞電流安 反電勢(shì)伏 在能耗制動(dòng)時(shí)初瞬，因不變，n也未及改變 所以感應(yīng)電勢(shì)伏 初瞬電流安 電磁轉(zhuǎn)矩（Nm） 110（1854.02） 0.056617000 1053.94 w （Nm） 減速轉(zhuǎn)矩（Nm） 20、 一臺(tái)并勵(lì)電動(dòng)機(jī)10kw，伏，r/m，安，歐，試求：在額定電樞 電流下，從下列制動(dòng)方式制動(dòng)時(shí)，電樞電路內(nèi)所需串聯(lián)的電阻值，電樞 電路內(nèi)的損耗以及電磁制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 （1） 反接制動(dòng)，n200r/m；（2）反饋制動(dòng)，n200r/m；（3）能耗 制動(dòng)，n200r/m； 解：額定運(yùn)行時(shí)：額定電流安 電樞電流安 （1） 反接制動(dòng)，感應(yīng)電勢(shì)伏 所串電阻歐 損耗 w 制動(dòng)轉(zhuǎn)矩M Nm （2） 反饋制動(dòng)，感應(yīng)電勢(shì) 伏 串電阻歐 損耗 w 制動(dòng)轉(zhuǎn)矩M Nm （3） 能耗制動(dòng)，感應(yīng)電勢(shì)伏 串電阻 歐 損耗 w 制動(dòng)轉(zhuǎn)矩M Nm 交流電機(jī)及拖動(dòng)部分 習(xí)題與解答 1、在交流電機(jī)中，那類電機(jī)叫同步電機(jī)？那類電機(jī)叫異步電機(jī)？它們 的基本工作原理和激磁方式有什么不同？ 答：在交流電機(jī)中，凡是轉(zhuǎn)子速度與電機(jī)同步轉(zhuǎn)速相同的電機(jī)叫做 同步電機(jī)，反之，轉(zhuǎn)子速度與電機(jī)同步轉(zhuǎn)速不一致的叫做異步電機(jī)。同 步機(jī)磁極由直流勵(lì)磁。同步發(fā)電機(jī)工作原來就是，轉(zhuǎn)子磁極被原動(dòng)機(jī)帶 動(dòng)旋轉(zhuǎn)起來，使磁場(chǎng)相對(duì)定子旋轉(zhuǎn)，切割定子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)發(fā)出交 流電。異步電動(dòng)機(jī)當(dāng)在三相對(duì)稱繞組中統(tǒng)入對(duì)稱的三相電流后，它們共 同作用產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)的勵(lì)磁是由電流的無功產(chǎn)生。旋轉(zhuǎn) 磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，通過短路環(huán)形成感生電流，這個(gè)電流 在磁場(chǎng)中受力，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，這就是異步機(jī)工作原理。 2、整數(shù)槽雙層迭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？整數(shù)槽雙層波繞組的最大并聯(lián)支路數(shù)是多少？如何才能達(dá)到？ 答：整數(shù)槽雙層迭繞組的最大并聯(lián)支路數(shù)a極數(shù)2P。將每相的線 圈組并聯(lián)在一起即可達(dá)到2P條并聯(lián)支路數(shù)。整數(shù)槽單層繞組最大并聯(lián)支 路數(shù)aP，同前一樣的聯(lián)法。整數(shù)槽雙層波繞組最大可能并聯(lián)支路數(shù)a 2P，聯(lián)時(shí)讓y即可。 3、在電勢(shì)相加的原則下，交流迭繞組和波繞組的連接規(guī)律有什么不 同？并說明二者的主要優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用范圍。 答：交流迭繞組連接規(guī)律是任何兩個(gè)相鄰的線圈都是后一個(gè)跌在前 一個(gè)上。然后將同屬一相的相鄰線圈直接串聯(lián)起來，形成迭繞組，它使 用于10kw以上中小型異步電機(jī)及大型同步機(jī)定子繞組中。它的優(yōu)點(diǎn)是 短矩時(shí)端點(diǎn)節(jié)銅，能獲得較多的并聯(lián)支路數(shù)。波繞組是依次把同極下的 線圈串聯(lián)起來，每次前進(jìn)約這種繞組就是波繞組。它可以減少線圈之間 的連接線，短矩時(shí)不能節(jié)銅，多用于水輪機(jī)和繞線式異步機(jī)的轉(zhuǎn)子中。 4、 試說明諧波電勢(shì)產(chǎn)生的原因及其削弱方法。 答：諧波電勢(shì)是由于磁極磁場(chǎng)非正弦分布以及電樞表面齒槽分布影響 產(chǎn)生的。削弱的方法 有：（1）改變磁極的極化形狀使之電樞表面磁場(chǎng) 分布接近正弦。 （2）在三相電機(jī)中采用或Y接消除三次諧波。 （3） 采用短矩繞組削弱高次諧波。 （4）采用分布繞組削弱高次諧波電勢(shì)。 （5）采用鈄槽削弱齒諧波電勢(shì)。（6）采用分?jǐn)?shù)槽繞組削弱齒槽諧波電 勢(shì)。 5、為什么采用短矩和分布繞組能削弱諧波電勢(shì)？為什么削弱5次諧波和 7 次諧波電勢(shì)，節(jié)距選多大比較合適？ 答：從繞組系數(shù)公式可知，采用短矩和分布繞組能削弱諧波電勢(shì)， 這是因?yàn)槊坎垭妱?shì)隨著諧波次數(shù)的增加，相鄰槽的電勢(shì)相位差增大倍， 所以采用它們可以削弱諧波電勢(shì)。從知，要削弱5次和7次諧波電勢(shì)，選 y1比較合適，此時(shí)，使它們削弱都比較大。 6、 何謂相帶？在三相電機(jī)中為什么常采用600相帶繞組而不用1200相帶 繞組？ 答：將極下的電樞表面分成三等分，每相占一等分，我們稱每一等分 為一相帶。在三相電機(jī)中采用600相帶繞組可以產(chǎn)生比1200相帶繞組高 的感應(yīng)電勢(shì)，分布系數(shù)也大于1200相帶，所以采用600相帶。 7、 交流電機(jī)的頻率、極數(shù)和同步轉(zhuǎn)速之間有什么關(guān)系？試求下列交流 電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速或極數(shù)。 （1） 汽論發(fā)電機(jī)f50Hz，2P2，n？ （2） 水輪發(fā)動(dòng)機(jī)f60Hz，2P32，n？ （3） 同步發(fā)電機(jī)f50Hz，n750r/m，2P？ 解： 交流電機(jī)的頻率、極數(shù)和同步轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系是 n60f/P120f /2P （1） 汽論發(fā)電機(jī)n12050/23000r/m （2） 水輪發(fā)電機(jī)n12050/32225r/m （3） 同步電動(dòng)機(jī)2P120f/n12050/7508 8、 交流繞組和直流繞組的基本區(qū)別在哪里？為什么直流繞組必須用閉 合繞組，而交流繞組卻常接成開啟繞組？ 答：基本區(qū)別在于交流繞組分相，不閉合。直流繞組不分相，但必 須閉合。直流繞組由于換向，使電刷與換向器之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以為 了保證電機(jī)運(yùn)行，就必須使直流繞組用閉合繞組。而交流繞組是在繞組 中通電后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，不存在換向問題，所以常將其接成開啟繞組。 9、 試求雙層繞組的優(yōu)點(diǎn)，我是現(xiàn)代中、大型電機(jī)的交流繞組一般都采 用雙層繞組？ 答：雙層繞組可以恨靈活的選擇線圈節(jié)距來削弱諧波電勢(shì)和磁勢(shì)， 并且漏抗較小，電壓中、大型電機(jī)一般都采用它。 10、 有一臺(tái)三相異步發(fā)電機(jī)2P2，轉(zhuǎn)速為3000r/m，電樞槽數(shù)Z60， 雙層繞組，單支路，每個(gè)線圈為單匝，設(shè)氣隙磁場(chǎng)的基波 Wb，五次諧 波磁密幅值Bm5為基波幅值的20。試求： （1） 基波電勢(shì)的頻率；整距線圈時(shí)基波的繞組系數(shù)和一 相的基波電勢(shì)；五次諧波的繞組系數(shù)和一相的五次 諧波電勢(shì)。 （2） 如要消除五次諧波，繞組的節(jié)距應(yīng)選為多少？此時(shí) 一相的基波電勢(shì)降變成多少？ 解：（1）基波電勢(shì)的頻率 Hz 每相每極槽數(shù)q60/（23）10 槽角度 基波繞組系數(shù) 每相繞組串聯(lián)匝數(shù)W60/320 T 所以 V 五次諧波繞組系數(shù) V （3） 要消除五次諧波則應(yīng)使 即使 而，故 所以要使五次諧波為零，則必須 解得：或或或 根據(jù)繞組的實(shí)際連接情況，消除五次諧波時(shí)應(yīng)使或，此時(shí) 所以 V 11、 把一臺(tái)三相交流電機(jī)定子繞組的三個(gè)首端和三個(gè)末端分別聯(lián)在一 起，再通以交流電流，合成磁勢(shì)是多少？如將三相繞組依次串聯(lián)起來后 通以交流電流，合成磁勢(shì)又是多少？ 答：不論是串、并聯(lián)，繞組中均通以的電流為同相的，所以三相合成 的磁勢(shì)為零。 12、 一臺(tái)三角形連接的定子繞組，當(dāng)繞組內(nèi)有一相斷線時(shí)，產(chǎn)生的磁 勢(shì)是什么磁勢(shì)？ 答：如假定C相斷開，則A、B兩相中通以的交流電時(shí)間上相差1200， 合成磁勢(shì)為橢圓旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)。 13、 有一1000kw三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)，f50Hz，電機(jī)得同步速度n 187.5r/m， Un6kV，Y接法，額定效率，定子為雙層繞組，Z288， y18槽，每槽內(nèi)有8根有效導(dǎo)體，每相有兩條支路，已知電動(dòng)機(jī)的激磁 電流Im45IN， 試求三相基波激磁磁勢(shì)幅值。 解：電機(jī)極對(duì)數(shù)P 對(duì)極 額定電流A 極距 槽 所以 每相串聯(lián)匝數(shù)W匝 激磁電流A 三相基波合成激磁磁勢(shì)幅值為： A/P 14、 一電機(jī)（如圖所示）當(dāng)在不動(dòng)的轉(zhuǎn)子上的單相繞組中通以50Hz電 流后，將在定子三相對(duì)稱繞組中感應(yīng)電勢(shì)。今如將定子三相繞組端點(diǎn)短 路，問此時(shí)定子三相繞組中流過的電流產(chǎn)生的合成磁勢(shì)是脈振的還是旋 轉(zhuǎn)的？ 解：設(shè)轉(zhuǎn)子繞組軸線與AX軸線差