電機(jī)與拖動(dòng)課后習(xí)題答案

1、電機(jī)與拖動(dòng)參考答案2-1nf1450241.67r / min(1)切削功率：j1 j 2 j32 nf d*2(2)電動(dòng)機(jī)輸出功率:(3)系統(tǒng)總飛輪轉(zhuǎn)矩:PlP2GD2 GDa35(4)電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩:T2TlFD /2FV2*1.5* 22 * 241.670.151.9m/ s2602000*1.93800WPlGDb2j12_2.722 *1.5212 3 J1 J2 J 3 1 2 3(5)不切削時(shí)的電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩:忽略損耗時(shí)的電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩T2旦竺J1J 2 J32000*0.15/22*1.5*238005212.6W0.9*GDc2.2.2j10.9* 0.9GDd2.2 .

2、2 . 2j1 j2 j3922-_-3.5 0.5 0.3 0.25 4.55Nm22 2 * 1 52 * 2 2j22000*0.15/22*1.5*2*0.9*0.9*0.934.29N.M25N.M加速時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩：2GD dn4 55T T09.29*800 19N.M375 dt375傳動(dòng)機(jī)構(gòu)阻轉(zhuǎn)矩：T T2 T2 34.29 25 9.29N.M2-2(a) T Tl2GD dn375 dt減速(b)T Tl2GD2 dn375 dt減速(c)T Tl2GD dn375 dt加速(d)T Tl2GD2 dn375 dt減速Word資料(e)T TlGD2 dn375 dt勻速2

3、-3(a)穩(wěn)定；(b)穩(wěn)定；(c)穩(wěn)定；(d)穩(wěn)定；(e) 不穩(wěn)定;第三章3-1 直流發(fā)電機(jī)通過(guò)電刷和換向器將導(dǎo)體中的交流電勢(shì)整流成直流輸岀。如果沒有換向器輸岀的將是交流電勢(shì)。3-2直流電動(dòng)機(jī)通過(guò)電刷和換向器將外部輸入直流電壓，逆變成導(dǎo)體中的交流電壓和電流。3-3略3-4電樞反映是指電樞繞組流過(guò)電流時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)主極磁場(chǎng)的影響。電樞反應(yīng)的影響為：(1)使氣隙磁場(chǎng)發(fā)生畸變，半個(gè)磁極下磁場(chǎng)消弱，另半個(gè)磁極下磁場(chǎng)加強(qiáng)。(2)磁路不飽和時(shí)，增加的和減弱的相同，每極磁通量不變；磁路飽和時(shí)，半個(gè)磁極下增加的磁通小于另 半個(gè)磁極下減弱的磁通，每極磁通量略有減少。Pn25000(1)I N131 .83A3-

4、5U N N220*0.862Pn25000(2)P1N29002Wn0.862(1)I NPn1200052.17A3-6U N230Pn12000 (2)P1N14371 .3Wn0.8353-7略3-8當(dāng)繞組為單疊形式時(shí)：每條支路并聯(lián)元件匝數(shù)=空 30，4電刷間電勢(shì)電刷間電阻支路電勢(shì)支路元件數(shù)*元件電勢(shì)30* 10 300V支路電阻支路元件數(shù)*元件電阻30*0.2 ,并聯(lián)支路數(shù)并聯(lián)支路數(shù)4 120當(dāng)繞組為單波形式時(shí)：每條支路并聯(lián)元件匝數(shù)=602電刷間電勢(shì)電刷間電阻支路電勢(shì)支路元件數(shù)*元件電勢(shì) 60*10 600V支路電阻支路元件數(shù)*元件電阻60 * 0.2 (并聯(lián)支路數(shù)并聯(lián)支路數(shù)23-9

5、 EaPNn60aPNc*Sn60a2*10*2160* 20.0142*100049.7V3-10采用單疊繞組時(shí):PN2 aIa3*4002 * 30.21*10133.7N.M單疊形式時(shí)的支路電流Ia2a10a1, Ia2aIy2 * 3.33A6PN3*400TIa* 0.21*3.332 a2*1y采用單波繞組時(shí):133.7N.M3-11 EaPN60a2*372 *0.011*1500204 6V60*1(1)因?yàn)镋a U，所以運(yùn)行在發(fā)電機(jī)狀態(tài);204.6 2000.20822.12A, Ea U IaRa竺 Ia 2 372* 0.011* 22.12 28.8N.M2 a2 *1

6、P cuP22I a IaURa 22.122 * 0.208101.77W22.12* 2004424WR1P2Pcu Pm PFe 4424101.77204362P244240.86986.9%R15091.775091.77W3-12 略3-13(1)R UI 200* 92 1840CW(2)R2 R118400*0.86 15824WIIa I f200對(duì)于并勵(lì)電動(dòng)機(jī)而言，.U NI f2.25ARf88.7Ia I I f922.2589.75A(3)p R P218400 15824 2576W PcuIa2Ra89.752 *0.08 644.3W2 2(5) PfI f R

7、f2.25 * 88.7 449W(6) PmPFeP PcuPf2576 644.34491482.7WR2N170003-14( 1)84%P1N92* 220U220IaII f I9290A(2)Rf110Ea,UI a Ra22090*0.08212.8VRm1 IaEa 90*212.819152W(3)TRmRm1915219152121.9N.M2 n/602 *1500/603-15(1)IlU22055ARl4U220I fRf445AIaIlIf55 5 60AEaUI a Ra220 60*0.25 235VR2UIl220* 55 12100WRm Eala 235*

8、 60 14100W第四章4-1直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)要求：(1 )起動(dòng)電流要小，一般在(1.52 ) In ( 2 )起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要大，T；t Tl, ; ( 3) 起動(dòng)設(shè)備要簡(jiǎn)單便可靠。如果起動(dòng)時(shí)直接將額定電壓加至電樞兩端，稱為直接起動(dòng)。由于起動(dòng)初始時(shí)，電動(dòng)機(jī)因機(jī)械慣性而未 能旋轉(zhuǎn)起來(lái)，轉(zhuǎn)速為零，電樞電動(dòng)勢(shì)Ea Ce n 0 ,忽略電樞回路電感的作用時(shí)，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流為stUn EaRa一般電動(dòng)機(jī)的電樞繞組電阻 Ra很小，若直接加上額定電壓起動(dòng)，Ist可達(dá)到額定電流的1020倍。這 樣大的起動(dòng)過(guò)流將導(dǎo)致轉(zhuǎn)向困難，換向器表面產(chǎn)生強(qiáng)烈的火花式環(huán)火；電樞繞組產(chǎn)生過(guò)大的電磁力，引起 繞組損壞；而且產(chǎn)生過(guò)大的

9、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生強(qiáng)烈沖擊，可能損壞機(jī)械傳動(dòng)部件。另外，過(guò)大的 起動(dòng)電流將引起電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，影響同一電網(wǎng)上其他電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。一般直流電動(dòng)機(jī)是不允許直 接起動(dòng).一般直流電動(dòng)機(jī)的最大允許電流為(1.52 ) In,為了限制過(guò)大的起動(dòng)電流，由1st 巴 可以看出,Ra可以采用兩種辦法：一種辦法是降低電源電壓，另一種辦法是電樞回路串電阻。4-2 速度調(diào)節(jié)是用改變電動(dòng)機(jī)參數(shù)的方法，使電力拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行于不同的人為機(jī)械特性上，從而在 相同的負(fù)載下，得到不同的運(yùn)行速度。是人為的有目的行為；速度變化是由于負(fù)載的變化，使電動(dòng)機(jī)在同 一條機(jī)械特性上發(fā)生的轉(zhuǎn)速變化。4-3在額定負(fù)載下，電機(jī)可能運(yùn)行的最高

10、轉(zhuǎn)速nmax與最低轉(zhuǎn)速n min之比稱為調(diào)速范圍。用D表示,即：D n maxnmin t TN在同一條機(jī)械特性上，額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速降A(chǔ)n與理想空載轉(zhuǎn)速n0之比稱為靜差率，用 6表示，即nnNnNnn調(diào)速范圍D與靜差率6是相互制約的兩項(xiàng)性能指標(biāo)，由圖4-4 ( b )可以推斷出D與6之間的關(guān)系式為n maxn maxn maxn maxDn minn。 nNnN-n mnN (1)4-4電動(dòng)機(jī)調(diào)速時(shí)的容許輸出是指電動(dòng)機(jī)電樞電流保持額定值I=In的條件下，在調(diào)速過(guò)程中軸上所能輸岀的功率和轉(zhuǎn)矩。恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速是指在不同轉(zhuǎn)速下保持la=lN,電動(dòng)機(jī)容許輸岀的轉(zhuǎn)矩不變。恒功率調(diào)速是指在調(diào)速范圍內(nèi)，保持la

11、=lN,電動(dòng)機(jī)容許輸岀的電磁功率保持不變。如果以恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式配以恒功率負(fù)載時(shí)，為確保低速時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩滿足要求，只有在最低速時(shí)， 電動(dòng)機(jī)允許輸岀轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相等；在高速運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩就得不到充分利用。如果以恒功率調(diào) 速方式配以恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)為確保高速時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩仍滿足要求，只有在nmax時(shí)電動(dòng)機(jī)允許輸岀轉(zhuǎn)矩才等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩；而在低速時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩都得不到充分利用，造成投資和運(yùn)行費(fèi)用的浪費(fèi)。4-5電動(dòng)機(jī)制動(dòng)運(yùn)行的主要特點(diǎn)是電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向相反，不再?gòu)碾娫次针姽β?。制?dòng)運(yùn)行的作用包括：快速或準(zhǔn)確停車、限制高速。能耗、電壓反接、倒拉反轉(zhuǎn)、回饋等四種形式。4-74-8E aN或Ra0.95

12、U n , I n RaPnIn20.05U n , Ra0.05U NI N0.05*2203050.0361 220*305 2600000.0382 3052. Un(1) 直接起動(dòng)時(shí)丨stRa(2) 如果需要將起動(dòng)電流限制在RaRst器2I N2206111.1120I0.0362倍額定電流，則2200.36R “2* 3050.36 Ra0.36 0.0360.324如果需要將起動(dòng)電流限制在 2倍額定電流，則21 N Ra2*305*0.036 21.96V4-9EaN或Ra0.95U n , I n Ra0.05U n ,2起動(dòng)級(jí)數(shù)mI1RmR1R2R1RRR2*InUnI11 U

13、 N I N Pn In2 3152A4402.892*761 440 * 763 2.89“ cc3 1.960.384152m恨I1177.56A1.96Ra 1.96*0.3840.7532Ra3RaR1R2R31.962*1.963 *RaR10.7220.05J n I N 2900020.3847620.3841.4750.3842.890.369R21.415Ra0.05* 440760.289ceUn I N Ra440 76* 0.376nN9.55ce10000.411I N Ra3.9376* 0.37669.534-104-11n0CeUn0.411440 1070r

14、/ min 0.411(1)250ce、降壓調(diào)速的最低理想空 載轉(zhuǎn)速為250r / min,相應(yīng)的額定轉(zhuǎn)矩最低轉(zhuǎn) 速為: 69.53180.47r/mi n弱磁時(shí)的最高理想空載轉(zhuǎn)速為：Un4400.2933n。nNce弱磁后的電流為：106.4, n0出額定轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)速為：.Un IRa 4401500Ce106.4* 0.376Ce 0.2933最高轉(zhuǎn)速機(jī)械特性的斜率與靜差率:RaCeCT n。 nN 0.3769.55* 0.293321500 136380.090.45771500n 0、(4)最低轉(zhuǎn)速機(jī)械特性的斜 率與靜差率:0.376RaCeCT69.53250ceUn220.233

15、29.55* 0.41120.278220 280* 0.04444015000.29331363&/minnN-9.55ce(1)電樞串電阻: R山6350.327CTce3.12Ra220 0.327* 500(2)UI N降壓調(diào)速2800.0440.158IUnce0.85 IRa0.327* 500 280* 0.044175.8VN I N,不能長(zhǎng)期運(yùn)行220 280/0.85*0.0440.327*0.85739.4r /mim4-124-13ceU N 1 N Ra220 158.5*0.1nN9.55ce1.95帶上0.8倍額定負(fù)載時(shí)n Un O.81 n Ra10000.20

16、4220 0.8*158.5* 0.11016.3r/min0.204電阻時(shí)，電樞電流維持0.8倍額定電流不變:0.81 N( RaR) 220 0.8*158.5*(0.1 0.3) 830r / min電樞回路串入0.3Un(3)電樞電壓為180V時(shí)，電樞電流同樣維持U 0.81 “Ra(4)CeCTn00.2040.8倍額定電流不變180 0.8*158.5* 0.10.204820r /mimce磁通減弱到0.8倍額定磁通時(shí)，負(fù)載轉(zhuǎn)UN INRa220 *158.5* 0.1ce0.204*0.8U n I N Ra22068.7* 0.2241500nN9.55ce1.3U n 22

17、0N1617.6r/mince0.136帶上額定負(fù)載時(shí)n0 nmin 0.3(1)n。n0 (1)0.7*1617.6nmaxn minn min(2)電動(dòng)機(jī)調(diào)速范圍為D(3)電樞回路串入電阻值:n minUn In( Ra R)ce220矩不變，Ia1251r /mim0.1361132.4r / min 15001.3251132.468.7* (0.224 R)0.136丄 *0.81 nIn0.8 NN1132.4r /minR 0.737(4)拖動(dòng)額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí) 電動(dòng)機(jī)輸入功率P輸出功率P,外串電阻上的損耗 顯然效率較低UnIn minPNnNPcu1 N220* 68.715114

18、W1132 4*130009814W15002R 3478.4WceU nI n Ra220 22.3*0.910.2nN10009.55Ce 1.91U N220N1100r/mince0.136帶上額定負(fù)載時(shí)(1)電壓反接制動(dòng)，制動(dòng) 開始時(shí)的制動(dòng)電流為:I UnI aCtnoce nN220 0.2*100042.38ARa R0.91 9因此制動(dòng)開始時(shí)發(fā)出的電磁轉(zhuǎn)矩為T cT 4-14 (2)制動(dòng)結(jié)束時(shí)n 0,可求得此時(shí)的電流為Un 220IaN22.2ARa R 0.919因此制動(dòng)結(jié)束時(shí)發(fā)出的電磁轉(zhuǎn)矩為T cTIa1.91* 42.3880.95N.M4-15T(1)Ia1.91* 2

19、2.242.4N.M(3)當(dāng)負(fù)載為恒轉(zhuǎn)矩的反抗性負(fù)載時(shí)，不切斷電源 因?yàn)榇藭r(shí)的電樞電流大 小小于額定電流，拖動(dòng) 不起負(fù)載。，電機(jī)不能反轉(zhuǎn),U N I N Ra440 76.2* 0.39310000.41nN9.55ce3.92U N440N1073.2r/mince0.41回饋制動(dòng)，且電流為60A時(shí)，電動(dòng)機(jī)工作在固有 機(jī)械特性上UN laRa 440 ( 60) * 0.393(2)在能耗制動(dòng)下工作(2)(Ra R)0.411130.7r / minceCe n 一 0.41* 500Ra0.393 2.3I n76.2忽略空載轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī) 軸上的轉(zhuǎn)矩認(rèn)為是電磁 轉(zhuǎn)矩，得：T cT Ia 3

20、.92* ( 76.2)298.7N.M(3)倒拉反轉(zhuǎn)制動(dòng)情況下，URa RU n ce nI a忽略空載轉(zhuǎn)矩， 電網(wǎng)輸入功率：軸上輸入功率：PcuI a RaNCenRa4400.41* ( 600)0.39313.32750軸上的轉(zhuǎn)矩認(rèn)為是電磁 轉(zhuǎn)矩，得：T cT Ia 3.92* 50196N.Mu N I a 440 * 5022000WPM T 196* -一( 600)12315W (負(fù)號(hào)代表功率為輸入 )6050* 50* (13.3270.393)34300電動(dòng)機(jī)P1P1 PM (誤差來(lái)源于小數(shù)點(diǎn)后忽 略的)4-16UN I nR 220 53*0.3 nN9.55ce(1)能

21、耗制動(dòng)時(shí)：Rce nN2IncecT1.77Ra反接制動(dòng)時(shí):U Nce nN2InRa6350.1860.186*11002*530.0441.93220 0.186*11002* 530.0443.96第五章習(xí)題答案 5-1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岀電能的電氣回路。分接開關(guān)：變壓器為了調(diào)壓而在高壓繞組引岀分接頭，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

22、組引線與接地的油箱絕緣。5-2變壓器鐵芯的作用是什么，為什么它要用 0.35毫米厚、表面涂有絕緣漆的硅鋼片迭成？答：變壓器的鐵心構(gòu)成變壓器的磁路，同時(shí)又起著器身的骨架作用。為了鐵心損耗，采用0.35mm厚、表面涂的絕緣漆的硅鋼片迭成。5-3從物理意義上說(shuō)明變壓器為什么能變壓，而不能變頻率？答：變壓器原副繞組套在同一個(gè)鐵芯上，原邊接上電源后，流過(guò)激磁電流Io，產(chǎn)生勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì) Fo,在鐵芯中產(chǎn)生交變主磁通巾o,其頻率與電源電壓的頻率相同，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，原副邊因交鏈該磁通而d 0d 0一分別產(chǎn)生同頻率的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e i和e2，且有 e-iN1-、e2N 2-顯然，由于原副邊匝dtdt數(shù)不等，即

23、Ni工N2，原副邊的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也就不等，即ei工e2，而繞組的電壓近似等于繞組電動(dòng)勢(shì)，即Ui-Ei、U2-E2,故原副邊電壓不等，即 Ui工U2，但頻率相等。5-4為什么要把變壓器的磁通分成主磁通和漏磁通？它們之間有哪些主要區(qū)別？并指岀空載和負(fù)載時(shí)激勵(lì)各磁通的磁動(dòng)勢(shì)？答：由于磁通所經(jīng)路徑不同，把磁通分成主磁通和漏磁通，便于分別考慮它們各自的特性，從而把非線性問(wèn)題和線性問(wèn)題分別予以處理。區(qū)別：i.在路徑上，主磁通經(jīng)過(guò)鐵心磁路閉合， 而漏磁通經(jīng)過(guò)非鐵磁性物質(zhì)磁路閉合。2.在數(shù)量上，主磁通約占總磁通的99%以上，而漏磁通卻不足 i%。3在性質(zhì)上，主磁通磁路飽和，o與Io呈非線性關(guān)系，而漏磁通磁路不飽

24、和，i,與 Ii呈線性關(guān)系。4 在作用上，主磁通在二次繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，接上負(fù)載就有電能輸岀，起傳遞能量的媒介作用，而漏磁通僅在本繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，只起了漏抗壓降的作用?？蛰d時(shí)，有主磁通o和一次繞組漏磁通 i ，它們均由一次側(cè)磁動(dòng)勢(shì) Fo激勵(lì)。負(fù)載時(shí)有主磁通 o，一次繞組漏磁通 i ，二次繞組漏磁通 2。主磁通 o由一次繞組和二次 繞組的合成磁動(dòng)勢(shì)即 Fo Fi F2激勵(lì)，一次繞組漏磁通 i由一次繞組磁動(dòng)勢(shì) Fj激勵(lì)，二次繞組漏 磁通 2由二次繞組磁動(dòng)勢(shì) F2激勵(lì)。5-5變壓器的空載電流的性質(zhì)和作用如何？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(lái)供勵(lì)磁，即產(chǎn)生主磁通，另有很小一部分用

25、來(lái)供給變壓器鐵心損耗，前者屬無(wú)功性質(zhì)，稱為空載電流的無(wú)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(wú)功分量總是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于有功分量，故空載電流屬感性無(wú)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。IoNi大小：由磁路歐姆定律0-，和磁化曲線可知，Io的大小與主磁通 o,繞組匝數(shù)N及磁路RmU1磁阻Rm有關(guān)。就變壓器來(lái)說(shuō)，根據(jù)Uj E1 4.44 fN1 m，可知，m1，因此， m4.44 fN 1由電源電壓Ui的大小和頻率f以及繞組匝數(shù)Ni來(lái)決定。根據(jù)磁阻表達(dá)式Rm 一 可知，Rm與磁路結(jié)構(gòu)尺寸I，A有關(guān)，還與導(dǎo)磁材料的磁導(dǎo)率有關(guān)。A變壓器鐵芯是鐵磁材料，隨磁路飽

26、和程度的增加而減小，因此Rm隨磁路飽和程度的增加而增大。綜上，變壓器空載電流的大小與電源電壓的大小和頻率，繞組匝數(shù)，鐵心尺寸及磁路的飽和程度有關(guān)。5-6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？為什么小負(fù)荷用 戶使用大容量變壓器無(wú)論對(duì)電網(wǎng)和用戶均不利？答：要從電網(wǎng)取得功率，供給變壓器本身功率損耗，它轉(zhuǎn)化成熱能散逸到周圍介質(zhì)中。小負(fù)荷用戶使用大容量變壓器時(shí)，在經(jīng)濟(jì)技術(shù)兩方面都不合理。對(duì)電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，由于變壓器容量大，勵(lì)磁電流較大，而負(fù) 荷小，電流負(fù)載分量小，使電網(wǎng)功率因數(shù)降低，輸送有功功率能力下降，對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，投資增大，空載損 耗也較大，變壓器效率低。5-7試述變壓器

27、激磁電抗和漏抗的物理意義。它們分別對(duì)應(yīng)什么磁通，對(duì)已制成的變壓器，它們是否是常數(shù)？答：勵(lì)磁電抗對(duì)應(yīng)于主磁通，漏電抗對(duì)應(yīng)于漏磁通，對(duì)于制成的變壓器，勵(lì)磁電抗不是常數(shù)，它隨磁路的飽和程度而變化，漏電抗在頻率一定時(shí)是常數(shù)。5-8變壓器空載運(yùn)行時(shí)，原線圈加額定電壓，這時(shí)原線圈電阻ri很小，為什么空載電流 Io不大？如將它接在同電壓(仍為額定值)的直流電源上，會(huì)如何？答：因?yàn)榇嬖诟袘?yīng)電動(dòng)勢(shì) Ei,根據(jù)電動(dòng)勢(shì)方程：Ui Ei Ei lriIo (rmjXm)jlXi1。* lZmlo(rijxi)可知，盡管幾很小，但由于勵(lì)磁阻抗 Zm很大，所以10不大.如果接直流電源，由于磁通恒定不變，繞組中不感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

28、， 即Ei 0，Ei0，因此電壓全部降在電阻上，即有I Ui/ri，因?yàn)閞i很小，所以電流很大。5-9如將銘牌為60赫的變壓器，接到 50赫的電網(wǎng)上運(yùn)行，試分析對(duì)主磁通、激磁電流、鐵損、漏抗及電 壓變化率有何影響？答：根據(jù)5 Ei 4.44 fNi m可知，電源電壓不變，f從60Hz降低到50Hz后，頻率f下降到原來(lái)的(i/i.2 )，主磁通將增大到原來(lái)的 i.2倍，磁密Bm也將增大到原來(lái)的i.2倍，磁路飽和程度 增加，磁導(dǎo)率卩降低，磁阻Rm增大。于是，根據(jù)磁路歐姆定律 loNi Rm m可知，產(chǎn)生該磁通的激磁電流I 0必將增大再由PFeBm f1.3討論鐵損耗的變化情況。60Hz 時(shí)，pFe

29、B mf 1.350Hz 時(shí)，PFe(1-2Bm)2(112f)1.3因?yàn)?，PP 2Fe 1.21.20.71.14，所以鐵損耗增加了。1.3Fe 1 .2漏電抗xL2 fL，因?yàn)轭l率下降，所以原邊漏電抗x1，副邊漏電抗x2減小。又由電壓變化率表達(dá)式*U I 1(rk cos 2* * * *xksin 2) I (r,r2) cos 2* *xjx2sin2可知，電壓變化率 U將隨X1，X2的減小而減小。5-10變壓器負(fù)載時(shí)，一、二次線圈中各有哪些電動(dòng)勢(shì)或電壓降，它們產(chǎn)生的原因是什么？寫岀它們的表達(dá) 式，并寫岀電動(dòng)勢(shì)平衡方程？ 答：一次繞組有主電動(dòng)勢(shì) Ej，漏感電動(dòng)勢(shì)E1 ，一次繞組電阻壓降

30、11r1，主電動(dòng)勢(shì)Ej由主磁通 0交變產(chǎn)生，漏感電動(dòng)勢(shì)E1由一次繞組漏磁通 1交變產(chǎn)生。一次繞組電動(dòng)勢(shì)平衡方程為U1E1 l1(r1 jx1)；二次繞組有主電動(dòng)勢(shì) E2，漏感電動(dòng)勢(shì)E2 ，二次繞組電阻壓降12r2，主電動(dòng)勢(shì)E2由主磁通0交變產(chǎn)生，漏感電動(dòng)勢(shì) E2由二次繞組漏磁通2交變產(chǎn)生，二次繞組電動(dòng)勢(shì)平衡方程為 U2E2 l2(r2 jx2)。5-11試說(shuō)明磁勢(shì)平衡的概念及其在分析變壓器中的作用。答：磁勢(shì)平衡就是在變壓器中，當(dāng)副邊有電流產(chǎn)生時(shí)，l2使得整個(gè)磁勢(shì)減小 W2I 2，那么原邊就要增加|1，試 Wi IJ W2I 2，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

31、，并知其電磁本質(zhì)。5-12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(wú)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)楹笠粋€(gè)是包含有其它損耗。10 %時(shí)，X1變化 20%。由于w變化10 %，而 U不變，使m變化10 %。又因?yàn)閤m 2 f w2 m，磁通m變化10 %時(shí)m由于飽和影響,m變化k%，所以Xm的變化大于

32、20 %。將外施電壓變化10 %時(shí)，m也將變化10 %，使X不變，Xm的變化大于10 %。這是因?yàn)閙變化 10%，由于磁路飽和影響，m變化大于10 %。如果將頻率變化10 %，Xif，所以x1變化10 %，而f變化10%，則因?yàn)閁不變，使 m變化 10 %。同樣使Xm的變化大于 10 %。5-13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(wèn)對(duì) x1和Xm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)閄1w2 1E 4.44 fw mU，所以當(dāng)原、副邊匝數(shù)變化5-14將一臺(tái)1000匝的鐵心線圈接到110伏，50赫茲的交流電源

33、上，由安培表的讀數(shù)得知H 0.5A，P1 10w，把鐵心抽去后電流和功率為100A和10kw。假設(shè)不計(jì)漏磁，試求：(1)兩種情況下的參數(shù)；(2) 磁化電流和鐵耗電流；(3) 兩種情況下的相同最大值。解：(1)有鐵心時(shí)：110Zm220 Q丨1P1I240xm - Zm rm 195.96取岀鐵心后:Xm0Zm0rm0空1.1100骨1I10，矚0 吆0 0.458(2) 有鐵心時(shí)磁化電流I11XmZm0.5 咤 0.445A220鐵耗電流I FermZm0.5竺2200.091A當(dāng)鐵心 取岀后電流的有功分量1 A0r m0100 Z m01.190.91A空載電流的無(wú)功分量（3）有鐵心時(shí)線圈感

34、應(yīng)電勢(shì)E UX n100Z m01Z1 U10.4581.141.64A根據(jù)E 4.44 fw得有鐵心時(shí)磁通的最大值mmF4.44 fwU14.44 fw1104.44 50 10000.495510 3韋當(dāng)無(wú)鐵心時(shí)感應(yīng)電勢(shì)100 0.45845.8 伏所以無(wú)鐵心時(shí)磁通最大值=Em0 4.44fw45.80.2063 10 3 韋4.44 fw5-15有一臺(tái)單相變壓器，額定容量Sn100 KVA ,原副邊額定電壓U1N2N6000伏，fN 50赫茲230原副線圈的電阻及漏抗為J4.32 歐,r20.0063 , x18.9X20.013試求：（1）折算到高壓邊的短路電阻r ，短路電抗kxk及阻

35、抗Z（2）折算到低壓邊的短路電阻 rk，短路電抗Xk及阻抗Zk ；（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 Uk及其分量Ukr , Ukx。（5）求滿載及Cos 2 1,Cos 20.8（滯后）及Cos ?0.8超前等三種情況下的電壓變化率 U,并討論計(jì)算結(jié)果。解：（1）折算到高壓邊的短路阻抗U1N26.0872NrkH ri r；432 k2r2861xkH x1k2x28.9 26.0872 0.013 17.75ZkH rkH 嘰8.61 j17.7519.73 64.12 (2)折算到低壓邊的短路阻抗kLr1k2r2 0.01265kLX1 在X

36、20.0261kLrkLjxkL 0.01265j0.02610.029 64.12 Q1N2NZ 2N所以rkHxkHZkHrkLSNU1NSNU2NU1N1 1NU2N1 2NrkHZ 1NXkHZ 1NZkHZ 1NrkLZ 2N16.67A434.78A600016.67359.93230434.788.61359.9317.75359.930.5290.02390.049319.730.0548359.930.012650.5290.0239XkLxkLZ 2N沖 0.04930.529ZkLZkLZ 2N整 0.05480.529(4 )短路電壓百分值Ukr100%2.39%Ukx

37、*Xk 100% 4.93%Zkr Zk* 100% 5.48%(5)當(dāng)滿載，功率因數(shù) Cos 21時(shí)變壓器的電壓變化率*u (r Cosk*xkSin 2) 100%2.39%當(dāng)Cos 20.8滯后時(shí)，Sin0.6u (r*Cosk4XkSin 2)100%(0.02390.80.04930.6) 100%4.87%當(dāng)Cos 20.8超前時(shí)，Sin0.6*u (r Cos 2k*xkSin 2)100%(0.0239 0.8 0.04930.6) 100%1.046%對(duì)于電壓變化率，當(dāng) Cos 21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

38、于空載時(shí)的端電壓。5-16 一臺(tái)單相變壓器，已知 r1 2.19 ， X115.4 ， r2 0.15 ， X20.964r m 1250， xm 12600， W1 876T ， W 2260T，當(dāng) Cos 20.8 滯后時(shí)，副邊電流I 2 180 A， U 2 6000V。試求：(1)用近似T形等效電路和簡(jiǎn)化等效電路求禾口 X，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 = W1 3.37W2所以Xmr12.19k23.372x115.4k23.372rm1250k23.372xm126000.1931.357110.16rmr13.372k2x111

39、09.96用近似T形等效電路計(jì)算時(shí)，以*U2作參考向量=6000 伏12 144 j108A 18036.87所以U& u2 i2(z1 Z2)j0.964)=-6000 - 18036.87 (0.193 j 1.357 0.15=-6300.08 2987.16 = 63 07.08 2.7 VgI1gU1Zmg126307.08 2.7144 j108110.16 j1109.96=-144.83+113.59 = 184.06141.9 A故ggUkU 3.37 ( 6307.08 2 7 ) 21250 2 7 V11& i 他06 141.954.63 141 9 ak3.37用簡(jiǎn)

40、化等效電路計(jì)算時(shí)，仍以 U2作參考向量U U2 I2(z1 Z2)6307.08 2.7 伏I1 I2180.00 36.87 a所以U1kU13.37 ( 6307.082.7 )21250 2.7丄k用兩種等效電路計(jì)算結(jié)果相差很小。1l180.00 36.873.37u相同，i略變。53.42 36.87J.19015 EG5-17 一臺(tái)三相變壓器，原、副方額定電壓U1Nti1250 A10/3.15kV , Y/ -11 連接，匝電壓為 14.189 伏,U2N副方額定電流I 2N 183.3A試求(1)原副方線圈匝數(shù);(2)原線圈電流及額定容量;(3 )變壓器運(yùn)行在額定容量且功率因數(shù)為

41、Cos 21、0.9 (超前)和0.85 (滯后)三種情況下的負(fù)載功率解：(1)原方U1N 10 5.7735kV副方U 2N3.15 kV所以W1U 1N14.189407T(2 )額定容量W2U 2N14.189222TSn2NI 2NSn J 3.15 183.31000 KVAI 1NSn1000,3 1057.74A(3 )因Pc S Cos 22n2所以當(dāng)Cos21時(shí)p2 1000W當(dāng)Cos20.9時(shí)P21000 X 0.9 = 900 w當(dāng)Cos20.85 時(shí)P21000 X 0.85=850 w.3u 1 n5-18 一臺(tái)3KVA , 230/115伏單相變壓器，原線圈電阻r1

42、0.3，副線圈電阻2 0.05，原線圈漏抗x10.8 ，副線圈漏抗X20.1 ，鐵耗PFe45 w，額定負(fù)載時(shí)銅耗 Pcu 85w求:（1）副方功率因數(shù)為0.9 （滯后）時(shí)的電壓變化率;供給3.04kw，功率因數(shù)為0.95 （滯后）負(fù)載時(shí)的效率所以解:(1)I 1NZ 1NZ 2Nr1r2Xk故副方Cos2 = 0.8S n 300013.043A 230300026.087 A230Sn2N115115S 17.634I 1NU 2N一 4.408X1（滯后）0.3Z 2NX217.6340.817.634時(shí)電壓變化率衛(wèi)亜 0.02844.408鑑 0.0681u r kCos 2 xkSi

43、n 2=5.524 %（2）供給負(fù)載3.04kw時(shí)，如不考慮電流對(duì)U的影響時(shí),u r kCos 2 xkSin 2=0.028 X 0.95+0.0681八、1 0.952=4.78 %此時(shí)端電壓U U 2N(1u) 115 (1 0.0478)109.5VP23040此時(shí)負(fù)載電流| 227.76AU 2109.5這個(gè)電流對(duì)電壓變化率的影響為所以考慮電流變化對(duì)電壓變化率的影響后電壓變化率u 一丿 4.78%5.09%26.087端電壓U 2115 (1 0.0509)109.17V負(fù)載電流P2U23040109.1727.85A在這個(gè)負(fù)載時(shí)變壓器的鐵耗不變，銅耗為PcuI2 Pk27.85 )

44、2(26.087)85 96.88w所以供給3.04kw、功率因數(shù)為0.95 （滯后）負(fù)載時(shí)的效率為P2P2 P0 Pcu100%3040100%95.54%304045 96.885-19 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（伏）電流（安）功率（W）電源加在空載4805.2245低壓邊短路1577615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) COS0.9滯后時(shí)的電壓變化率、副邊電壓及效率。(注：電壓變化率按近似公式計(jì)算)解:I 1NSn6.944A(1)短路參數(shù)其阻抗基值所以I 2NU 1NSn104.167 AU k15722.42ZkI k7Pkrk61512.55I 2k49Xk ,Zk2 rk18.58U 2NU 1NZ1N72006.9441036.87ZkZk0.0216Z1N0.0121? rk rkZ 1 N0.0179?XkXkZ1N(2)