(完整版)《電機(jī)學(xué)》課后習(xí)題答案(總75頁)

1、電機(jī)學(xué)課后習(xí)題答案華中科技大學(xué) 辜承林 主編第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，

2、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(yùn)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(yùn)動電勢：線圈與磁場間的相對運(yùn)動而產(chǎn)生的eT與磁密B，運(yùn)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內(nèi)感應(yīng)的電勢叫自感電勢。 對空心線圈： 所以 自感

3、： 所以，L的大小與匝數(shù)平方、磁導(dǎo)率、磁路截面積A、磁路平均長度l有關(guān)。 閉合鐵心0，所以閉合鐵心的自感系數(shù)遠(yuǎn)大于木質(zhì)材料。因?yàn)?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）繞組內(nèi)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(shí)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)

4、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，試求二次繞組內(nèi)感應(yīng)電動勢有效值的計(jì)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內(nèi)的感應(yīng)電動勢： （1）導(dǎo)體中通以直流電流I，線圈以線速度從左向右移動； （2）導(dǎo)體中通以電流，線圈不動； （3）導(dǎo)體中通以電流，線圈以線速度從左向右移動。

5、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(yùn)動電勢ev變?yōu)椋?（把（1）中的I用代）變壓器電勢變?yōu)椋?線圈中感應(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(jì)漏磁的情況下，比較（3）中鐵心和氣隙中B、H的大小。（5）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

6、通方向相反。 (2) （3） 總的磁勢不變?nèi)詾?磁壓降 鐵心 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 19 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，問鐵心內(nèi)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(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。110 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

7、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 111 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=FN=473.9600=0.79(A)112 設(shè)111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(jìn)行迭代 設(shè)則 =551.3-550=1.3 很小，假設(shè)正確113 設(shè)112題的勵磁繞組的電阻可忽略

8、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？ E=110V 114 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(146000.5+1.4649680.2)=10300-(7300+2929.94)=70A =14200.5-1400.2=640(A)第二章 直流電機(jī)21 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

9、機(jī)不能發(fā)出直流電。22 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。 （2）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。23 在直流發(fā)電機(jī)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(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24 直流電機(jī)結(jié)構(gòu)的主要部件有

10、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(jī)座 電刷 電樞鐵心，電樞繞組，換向器 見備課筆記25 從原理上看，直流電機(jī)電樞繞組可以只有一個線圈做成，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?yàn)殡姌需F心表面不能開太多的槽，線圈太多，無處嵌放。26 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

11、勢，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。 漏磁通： 有一小部分不穿過氣隙進(jìn)入電樞，而是經(jīng)主極間的空氣隙釘子磁軛閉合，不參與機(jī)電能量轉(zhuǎn)換，與飽和系數(shù)有關(guān)。27 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： -主磁通，勵磁磁動勢 設(shè)計(jì)在低于“膝點(diǎn)”，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(diǎn)”，則磁路飽和，浪費(fèi)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(diǎn)附近好處：材料利用較充分可調(diào)性好穩(wěn)定性較好。電機(jī)額定點(diǎn)選在不飽和段有兩個缺點(diǎn)：材料利用不充分磁場容易受到勵磁電流的干擾而不易穩(wěn)定。選在飽和點(diǎn)有三個缺點(diǎn)

12、：勵磁功率大增磁場調(diào)節(jié)困難電樞反應(yīng)敏感28 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，無法保證正常換向。29 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？電樞上幾何中性線：相臨兩點(diǎn)極間的中性線 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 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。 實(shí)際電機(jī)中。210 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

13、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)211 直流發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電動勢與哪些因素有關(guān)？若一臺直流發(fā)電機(jī)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) 207E230V (3) (4) 212 一臺4極單疊繞組的直流電機(jī)，問： （1

14、）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(jī)的性能有何影響？端電壓有何變化？此時發(fā)電機(jī)能供給多大的負(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？此時發(fā)電機(jī)能供給多大的負(fù)載？ （3）若只用相對的兩組電刷是否能夠運(yùn)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(jī)能夠工作，此時，電樞感應(yīng)電動勢不受影響，但電機(jī)容量會減??；設(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

15、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(jī)無法運(yùn)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(jī)內(nèi)部產(chǎn)生環(huán)流，電機(jī)不能運(yùn)行。213 如果是單波繞組，問212題的結(jié)果如何？ (1)只用相鄰兩只電刷，電機(jī)能工作，對感應(yīng)電勢和電機(jī)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(jī)還能工作，對電動勢和電機(jī)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

16、于兩只電刷為等電位，電壓為零，因此電機(jī)無法運(yùn)行。 (4)單波失去一個磁極，感應(yīng)電動勢減小，容量減小且內(nèi)部產(chǎn)生環(huán)流。 214 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(jī)和直流電動機(jī)的電樞反應(yīng)有哪些共同點(diǎn)？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：物理中性線偏離幾何中性線 發(fā)生疇變 計(jì)及飽和時，交軸有去磁作用， 直軸可能去磁，也可能增磁。 使支路中各元件上的感應(yīng)電動勢不均。 發(fā)電機(jī)：物理中性線順電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向移過一個不大的角 電動機(jī)：物理中性線逆電機(jī)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(jī)：電刷順電樞轉(zhuǎn)向偏移，助磁，反之去磁215 直流電機(jī)空載和負(fù)責(zé)

17、運(yùn)行時，氣隙磁場各由什么磁動勢建立？負(fù)載時電樞回路中的電動勢應(yīng)由什么樣的磁通進(jìn)行計(jì)算？ 空載：僅由勵磁磁動勢建立，負(fù)載：由和Ax共同建立： 由每極合成磁通計(jì)算，即負(fù)載磁通計(jì)算，負(fù)載時，導(dǎo)體切割的是負(fù)載磁通（即合成磁通）216 一臺直流電動機(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(jī)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217 直流電機(jī)有哪幾種勵磁方式？分別對不同勵磁方式的發(fā)電機(jī)、電動機(jī)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(jī)：他勵： 并勵： 串勵： 復(fù)勵： 短復(fù)勵 ， 長復(fù)

18、勵 發(fā)電機(jī)：他勵： 并勵： 串勵： 復(fù)勵： 短復(fù)勵218 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)行于電動機(jī)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(jī)狀態(tài)，反之為發(fā)電機(jī)狀態(tài)。 電動機(jī)：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(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，與方向相同，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。219 為什么電機(jī)的效率隨輸出功率不同而變化？負(fù)載時直流電機(jī)中有哪些損耗？是什么原

19、因引起的？為什么鐵耗和機(jī)械損耗可看成是不變損耗？ 電機(jī)銅耗隨輸出功率變化，所以效率隨輸出功率變化，負(fù)載時有：銅耗，鐵耗，機(jī)械損耗。銅耗：電樞繞組銅耗和勵磁繞組銅耗。，鐵耗：交變磁場引起渦流損耗和磁滯損耗機(jī)械能：抽水，電刷摩擦損耗鐵耗和機(jī)械耗和附加損耗與負(fù)載電流無關(guān) 認(rèn)為是不變損耗220 直流發(fā)電機(jī)中電樞繞組元件內(nèi)的電動勢和電流是交流的還是直流的？若是交流的，為什么計(jì)算穩(wěn)態(tài)電動勢時不考慮元件的電感？ 都是交流的通過電刷引出的感應(yīng)電動勢是直流，不考慮元件電感221 他勵直流發(fā)電機(jī)由空載到額定負(fù)載，端電壓為什么會下降？并勵發(fā)電機(jī)與他勵發(fā)電機(jī)相比，哪一個的電壓變化率大？ 空載時：他勵發(fā)電機(jī)端電壓U=E

20、=負(fù)載時： 電壓下降并勵下降大，隨著電壓下降，減小，下降，端電壓更加下降222 若把直流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速升高20%，問在他勵方式下運(yùn)行和并勵方式下運(yùn)行時，哪一種運(yùn)行方式下空載電壓升高的較多？ 空載電壓 他勵時，n升20，E升20并勵時，n增加 E增加，增加，增加，E除n增大外，也增大，并勵時，空載電壓升較多。223 并勵發(fā)電機(jī)正轉(zhuǎn)時能自勵，反轉(zhuǎn)時還能自勵嗎？224 要想改變并勵電動機(jī)、串勵電動機(jī)及復(fù)勵電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，應(yīng)該怎樣處理？225 并勵電動機(jī)正在運(yùn)行時勵磁繞組突然斷開，試問在電機(jī)有剩磁或沒有剩磁的情況下有什么后果？若起動時就斷了線又有何后果？226 一臺正在運(yùn)行的并勵直流電動機(jī)，轉(zhuǎn)速為14

21、50r/min?，F(xiàn)將它停下來，用改變勵磁繞組的極性來改變轉(zhuǎn)向后（其它均未變），當(dāng)電樞電流的大小與正轉(zhuǎn)時相同時，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速為1500r/min，試問這可能是什么原因引起的？227 對于一臺并勵直流電動機(jī)，如果電源電壓和勵磁電流保持不變，制動轉(zhuǎn)矩為恒定值。試分析在電樞回路串入電阻后，對電動機(jī)的電樞電流、轉(zhuǎn)速、輸入功率、銅耗、鐵耗及效率有何影響？為什么？228 電磁換向理論是在什么基礎(chǔ)上分析問題的？主要結(jié)論是什么？在研究真實(shí)換向過程應(yīng)如何補(bǔ)充修正？229 換向元件在換向過程中可能出現(xiàn)哪些電動勢？是什么原因引起的？它們對換向各有什么影響？230 換向極的作用是什么？它裝在哪里？它的繞組怎么連接？如果將已

22、調(diào)整好換向極的直流電機(jī)的換向極繞組的極性接反，那么運(yùn)行時會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？231 一臺直流電機(jī)，輕載運(yùn)行時換向良好，當(dāng)帶上額定負(fù)載時，后刷邊出現(xiàn)火花。問應(yīng)如何調(diào)整換向極下氣隙或換向極繞組的匝數(shù)，才能改善換向？232 接在電網(wǎng)上運(yùn)行的并勵電動機(jī)，如用改變電樞端的極性來改變旋轉(zhuǎn)方向，換向極繞組不改換，換向情況有沒有變化？ 233 小容量2極直流電機(jī)，只裝了一個換向極，是否會造成一電刷換向好另一電刷換向不好？234 沒有換向極的直流電動機(jī)往往標(biāo)明旋轉(zhuǎn)方向，如果旋轉(zhuǎn)方向反了會出現(xiàn)什么后果？如果將這臺電動機(jī)改為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，又不改動電刷位置，問它的旋轉(zhuǎn)方向是否與原來所標(biāo)明的方向一樣？235 環(huán)火是怎樣引起的

23、？補(bǔ)償繞組的作用是什么？安置在哪里？如何連接？236 選擇電刷時應(yīng)考慮哪些因素？如果一臺直流電機(jī)，原來采用碳-石墨電刷，額定負(fù)載時換向良好。后因電刷磨壞，改換成銅-石墨電刷，額定負(fù)載時電刷下火花很大，這是為什么？244 電機(jī)的冷卻方式和通風(fēng)系統(tǒng)有哪些種類？一臺已制成的電機(jī)被加強(qiáng)冷卻后，容量可否提高？245 已知某直流電動機(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： =385.2 (A)246 已知直流發(fā)電機(jī)的額定功率，額定電壓，額定轉(zhuǎn)速，試求電機(jī)的額定電流。247 一臺直流發(fā)電機(jī)的數(shù)據(jù)：，總導(dǎo)體數(shù)，并聯(lián)支路數(shù)，運(yùn)行角速度是，每極磁通。試計(jì)算 （1）發(fā)電機(jī)

24、的感應(yīng)電動勢； （2）當(dāng)轉(zhuǎn)速，但磁通不變時發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電動勢； （3）當(dāng)磁通變?yōu)闀r發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電動勢。 解：(1) =130.0392 =611.5V(2)E=130.0392900=458.6V(3)E=130.0435900=509V248 一臺4極、230V、的他勵直流發(fā)電機(jī)，如果每極的合成磁通等于空載額定轉(zhuǎn)速下具有額定電壓時每極的磁通，試求當(dāng)電機(jī)輸出額定電流時的電磁轉(zhuǎn)矩。解： 250 試計(jì)算下列繞組的節(jié)距，和，繪制繞組展開圖，安放主極及電刷，求并聯(lián)支路對數(shù)。 （1）右行短距單疊繞組：，； （2）右行整距單疊繞組：，； （3）左行單波繞組：，； （4）左行單波繞組：，。251 一臺直流發(fā)

25、電機(jī)，每元件匝數(shù)，當(dāng)、時試求正負(fù)刷間的電動勢。 解： = 8.42=4.2 252 一臺直流發(fā)電機(jī)，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253 一臺直流電機(jī)，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=3010=300V電樞繞組電阻 單波繞組：每支路元件數(shù)： 電刷端電壓：U=1060=600V電樞繞組電阻：=254 一臺2極發(fā)電機(jī)，空載時每極磁通

26、為，每極勵磁磁動勢為3000A?，F(xiàn)設(shè)電樞圓周上共有電流8400A并作均勻分布，已知電樞外徑為若電刷自幾何中性線前移機(jī)械角度，試求： （1）每極的交軸電樞磁動勢和直軸電樞磁動勢各為多少？ （2）當(dāng)略去交軸電樞反應(yīng)的去磁作用和假定磁路不飽和時，試求每極的凈有磁動勢及每極下的合成磁通。255 有一直流發(fā)電機(jī)，每個元件的串聯(lián)匝數(shù)，電刷在幾何中性線上，試計(jì)算額定負(fù)載時的線負(fù)荷A及交軸電樞磁動勢。256 一臺并勵直流發(fā)電機(jī)，單波繞組，電樞導(dǎo)體總數(shù)根，額定勵磁電流，空載額定電壓時的磁通。電刷安放在幾何中性線上，忽略交軸電樞反應(yīng)的去磁作用，試求額定負(fù)載時的電磁轉(zhuǎn)矩及電磁功率。 解： 257 一臺并勵直流發(fā)電機(jī)

27、，電樞電路各繞組總電阻，勵磁繞組每極匝數(shù)匝，勵磁繞組電阻。當(dāng)轉(zhuǎn)速為時，測得電機(jī)的空載特性如下表： U0/V44104160210230248276I/A037091145200223251335試求：（1）欲使空載產(chǎn)生額定電壓，勵磁回路應(yīng)串入多大電阻？ （2）電機(jī)的電壓調(diào)整率；（3）在額定運(yùn)行情況下電樞反應(yīng)的等效去磁磁動勢。259 一臺4極并勵電動機(jī)，主極繞組每極2800匝，總勵磁電阻。電機(jī)在時的空載特性如下：I/A020304050607080910U0/V75110140168188204218231240 當(dāng)額定負(fù)載時，電樞電流為76A，此時電樞反應(yīng)的去磁磁動勢用并勵繞組的電流表示時為，

28、試求： （1）額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速； （2）若在此電機(jī)中的每個主極裝設(shè)匝的串勵繞組（積復(fù)勵或差復(fù)勵兩種情況），這時電樞電路的總電阻，試求額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速。260 兩臺完全相同的并勵直流電機(jī)，機(jī)械上用同一軸聯(lián)在一起，并聯(lián)于230V的電網(wǎng)上運(yùn)行，軸上不帶其它負(fù)載。在時空載特性如下：I/A1314U0/V18671959 現(xiàn)在，電機(jī)甲的勵磁電流為，電機(jī)乙的為，轉(zhuǎn)速為，電樞回路總電阻（包括電刷接觸電阻）均為，若忽略電樞反應(yīng)的影響，試問： （1）哪一臺是發(fā)電機(jī)？哪一臺為電動機(jī)？（2）總的機(jī)械損耗和鐵耗是多少（3）只調(diào)節(jié)勵磁電流能否改變兩機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)（保持轉(zhuǎn)速不變）？（4）是否可以在時兩臺電機(jī)都從電網(wǎng)吸取功率

29、或向電網(wǎng)送出功率？解：(1)甲臺電機(jī)在時的電動勢為195.9V, 乙臺電機(jī)在時的電動勢為186.7V, 甲臺電機(jī)在時電動勢 () 乙臺電機(jī)在時電動勢： 230V 230V 甲為發(fā)電機(jī)，乙為電動機(jī)。 (2)電動機(jī)： 發(fā)電機(jī)： 兩臺電機(jī)總的機(jī)械耗和鐵耗為： 電動機(jī)： 發(fā)電機(jī)： 總的機(jī)械耗和鐵耗：(3)要改變兩臺電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)并保持轉(zhuǎn)速不變，應(yīng)減小甲臺電機(jī)的勵磁電流，同時增加乙臺電機(jī)的勵磁電流，當(dāng)兩臺電機(jī)的勵磁電流相同時，兩臺電機(jī)都是電動機(jī)，最后乙為發(fā)電機(jī)，甲為電動機(jī)。(4)都可以通過從電網(wǎng)吸收電功率成為電動機(jī)，但不能都成為發(fā)電機(jī)，因?yàn)闆]有原動機(jī)，即沒有輸入機(jī)械能，無法輸出電能。261一直流電機(jī)并聯(lián)于

30、電網(wǎng)上運(yùn)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(jī)是發(fā)電機(jī)還是電動機(jī)運(yùn)行？計(jì)算電磁轉(zhuǎn)矩和效率。 解：（1）=205（V）220V 總電動機(jī)運(yùn)行。 （2） （3）=88.24+1.83=90.07(A) =20588.24-276-379-0.86=17263.79(W)100=100=87.12或者：=0.8619815.4=170.41()=17263.7()262一臺、220V的并勵電動機(jī)，額定效率，電樞回路的總電阻（包括電刷接觸電阻），并勵回路電阻。今欲使起動電流限制為額定電流的倍，試求起動變阻器電阻應(yīng)為多少？若起動時不接起動電阻則起動電流為額定電流的多

31、少倍？263一臺并勵電動機(jī)，（包括電刷接觸電阻）。在額定負(fù)載時突然在電樞回路中串入電阻，若不計(jì)電樞回路中的電感和略去電樞反應(yīng)的影響，試計(jì)算此瞬間的下列項(xiàng)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(dá)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。 電樞電流不變 264并勵電動機(jī)的，。已知電樞電阻為，試求： （1）電動機(jī)的額定輸出轉(zhuǎn)矩； （2）在額定電流時的電磁轉(zhuǎn)矩； （3）電機(jī)的空載轉(zhuǎn)速；（4）在總制動轉(zhuǎn)矩不變的情況下，

32、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， 265一臺并勵電動機(jī)，（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01156450=11075（0.08+）求解得266串勵電動機(jī)，電樞回路各繞組電阻，一對電刷接觸壓降。若制動總轉(zhuǎn)矩為額定值，外施電壓減到150V，試求此時電樞電流及轉(zhuǎn)速（假設(shè)電機(jī)不飽和）。 解：(1)是串勵 又總制動轉(zhuǎn)矩保持為額定值 為常數(shù)，(2) (條件不變)否則：267某串勵電動機(jī)，（包括電刷接觸電阻），欲在負(fù)載制動轉(zhuǎn)矩不變條件下把轉(zhuǎn)速

33、降到，需串入多大電阻？ 解：總制動轉(zhuǎn)矩不變 不變，不變268已知他勵直流電動機(jī)，試求： （1）拖動額定負(fù)載在電動機(jī)狀態(tài)下運(yùn)行時，采用電源反接制動，允許的最大制動力矩為，那么此時應(yīng)串入的制動電阻為多大？ （2）電源反接后轉(zhuǎn)速下降到時，再切換到能耗制動，使其準(zhǔn)確停車。當(dāng)允許的最大力矩也為 時，應(yīng)串入的制動電阻為多大？269一臺并勵電動機(jī)，試求下列制動方式制動時，進(jìn)入制動狀態(tài)瞬間的電樞回路的損耗和電磁制動轉(zhuǎn)矩。 （1）電動機(jī)在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載在額定狀態(tài)下運(yùn)行時，電樞回路串電阻使轉(zhuǎn)速下降到時穩(wěn)定運(yùn)行，然后采用反接制動； （2）采用能耗制動，制動前的運(yùn)行狀態(tài)同（1）； （3）電動機(jī)帶位能性負(fù)載作回饋制動運(yùn)行，

34、當(dāng)時。第三章 變壓器31 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(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32 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.鐵心中交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.33 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.34 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 ,

35、: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35 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(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36 電抗、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)行時是否相等？為什么定量計(jì)算可認(rèn)為和是不變的？的大小對變壓器的運(yùn)行性能有什么影響？在類變壓器的范圍如何？ :對

36、應(yīng)一次繞組的漏磁通,磁路的磁組很大，因此很小,因?yàn)榭諝獾拇艑?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(fù)載試驗(yàn)時加額定電壓，主磁通大，所以短路試驗(yàn)時比空載試驗(yàn)時的大.正常負(fù)載運(yùn)行時加額定電壓，所以主磁通和空載試驗(yàn)時基本相同,即負(fù)載運(yùn)行時的勵磁電抗與空載試驗(yàn)時基本相等，,在空載試驗(yàn),斷路試驗(yàn)和負(fù)載運(yùn)行時,數(shù)值相等,叫短路阻抗 是常數(shù)不變(隨溫度變化)(見背面)37 為了得到正弦感應(yīng)電動勢，當(dāng)鐵

37、心不飽和與飽和時，空載電流應(yīng)各呈何種波形？為什么？ 鐵心不飽和時,空載電流與成正比,如感應(yīng)電勢成正弦,則也為正弦變化，也為正弦鐵心飽和時: 為尖頂波,見圖3.838 試說明磁動勢平衡的概念極其在分析變壓器中的作用？一次電流產(chǎn)生的磁動勢和二次電流產(chǎn)生的磁動勢共同作用在磁路上，等于磁通乘磁組,即 其中是考慮鐵心的磁滯和渦流損耗時磁動勢超前磁通的一個小角度,實(shí)際鐵心的很小，而,則,即這就叫磁動勢平衡,即一二次磁動勢相量的大小相等，方向相反，二次電流增大時,一次電流隨之增大.當(dāng)僅考慮數(shù)量關(guān)系時,有即或利用磁動勢平衡的概念來定性分析變壓器運(yùn)行時,可立即得出結(jié)論,一,二次電流之比和他們的匝數(shù)成反比.39

38、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(yàn)時外施電壓很小, 很小, 很小 鐵耗很小,可忽略鐵耗, 負(fù)載時：與空載時無差別，這是因?yàn)楫?dāng)f不變時，負(fù)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(yán)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(fù)載真正的銅耗比短路時側(cè)略小。310 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

39、果僅將頻率變化，其影響又怎樣？解：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。外施電壓變比10，不變，由磁化曲線知， 比 變化快 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。311 分析變壓器有哪幾種方法？它們之間有無聯(lián)系？為什么？ 解：分析變壓器有三種方法：基本方程式，等效電路和相量圖，三者有聯(lián)系，他們的物理本質(zhì)是一樣，都反映了變壓

40、器內(nèi)部的電磁關(guān)系，在進(jìn)行定量計(jì)算時，宜采用等效電路和方程式，定性的給各物理量間關(guān)系時，可用相量圖。312 一臺變壓器，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。 變?yōu)樵瓉淼?，則變?yōu)樵瓉淼膭畲烹娏鳒p小，即，為原來的 雖然頻率變?yōu)樵瓉淼谋叮l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，即勵磁電抗 ，飽和程度降低， 漏電抗： 為漏磁路磁導(dǎo)可認(rèn)為是常數(shù) 隨頻率增大而增大。電壓變化率，313 一臺額定頻率為50Hz的電力變壓器，接到頻率為60Hz、電壓為

41、額定電壓5/6倍的電網(wǎng)上運(yùn)行，問此時變壓器的空載電流、勵磁電抗、漏電抗及鐵耗等將如何變化？為什么？ 解： 原來現(xiàn)在 與3.12一樣如改為60Hz電力變壓器，接到50Hz電網(wǎng)上，電壓為倍，則現(xiàn)在 (1)磁通未變 不變(2)不變 飽和程度不變 不變 故 減小為原來的倍(3) 也減小為原來的倍，副方電抗也一樣，(4) 不變 隨的減小而減小。314 在變壓器高壓方和低壓方分別加額定電壓進(jìn)行空載試驗(yàn)，所測得的鐵耗是否一樣？計(jì)算出來的勵磁阻抗有何差別？ 在高壓方和低壓方做空載試驗(yàn)，只要都加額定電壓，由于這兩種情況下主磁通是相等的；原因是 鐵損耗相等在高壓方做： 為電壓，為在高壓側(cè)測得的空載電流。在低壓方做

42、： 為低壓方做空載試驗(yàn)時所測得的電壓，電流。無論在高壓做還是低壓做磁通不變，相同電壓之比等于匝數(shù)之比，即又磁通相等，兩種情況磁勢相同， 315 在分析變壓器時，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？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?yàn)槎卫@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?yàn)橛脴?biāo)么值表示時折算前后數(shù)

43、值相等例316 一臺單相變壓器，各物理量的正方向如圖3.1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317 如何確定聯(lián)接組？試說明為什么三相變壓器組不能采用Yy聯(lián)接組，而三相心式變壓器又可以呢？為什么三相變壓器中常希望一次側(cè)或者二次側(cè)有一方的三相繞組接成三角形聯(lián)接？318 一臺Yd聯(lián)接的三相變壓器，一次側(cè)加額定電壓空載運(yùn)行。此時將二次側(cè)的三角形打開一角測量開口處的電壓，再將三角形閉合測量電流，試問當(dāng)此三相變壓器是三相變壓器組或三相心式變壓器時，所測得的數(shù)值有無不同？為

44、什么？319 有一臺Yd聯(lián)接的三相變壓器，一次側(cè)（高壓方）加上對稱正弦電壓，試分析： （1）一次側(cè)電流中有無3次諧波？ （2）二次側(cè)相電流和線電流中有無3次諧波？ （3）主磁通中有無3次諧波？ （4）一次側(cè)相電壓和線電壓中有無3次諧波？（5）二次側(cè)相電壓和線電壓中有無3次諧波？320 并聯(lián)運(yùn)行的理想條件是什么？要達(dá)到理想情況，并聯(lián)運(yùn)行的各變壓器需滿足什么條件？321 并聯(lián)運(yùn)行的變壓器若短路阻抗的標(biāo)么值或變比不相等時會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？如果各變壓器的容量不相等，則以上兩量對容量大的變壓器是大些好呢還是小些好呢？為什么？322 試說明變壓器的正序、負(fù)序和零序阻抗的物理概念。為什么變壓器的正序、負(fù)序阻抗

45、相等？變壓器零序阻抗的大小與什么因素有關(guān)？323為什么三相變壓器組不宜采用Yyn聯(lián)接？而三相心式變壓器又可以用Yyn聯(lián)接呢？324 如何測定變壓器的零序電抗？試分析Yyn聯(lián)接的三相變壓器組和三相心式變壓器零序電抗的大小。325 試畫出Yny、Dyn和Yy聯(lián)接變壓器的零序電流流通路徑及所對應(yīng)的等效電路，寫出零序阻抗的表達(dá)式。326 如果磁路不飽和，變壓器空載合閘電流的最大值是多少？327 在什么情況下突然短路電流最大？大致是額定電流的多少倍？對變壓器有什么危害性？328 變壓器突然短路電流值與短路阻抗有什么關(guān)系？為什么大容量的變壓器把設(shè)計(jì)得大些？329 三繞組變壓器中，為什么其中一個二次繞組的負(fù)

46、載變化時對另一個二次繞組的端電壓發(fā)生影響？對于升壓變壓器為什么把低壓繞組擺在高壓與中壓繞組之間時可減小這種影響？330 三繞組變壓器的等效電抗與兩繞組變壓器的漏電抗在概念上有什么不同？331自耦變壓器的繞組容量（即計(jì)算容量）為什么小于變壓器的額定容量？一、二次側(cè)的功率是如何傳遞的？這種變壓器最合適的電壓比范圍是多大？332 同普通兩繞組變壓器比較，自耦變壓器的主要特點(diǎn)是什么？333電流互感器二次側(cè)為什么不許開路？電壓互感器二次側(cè)為什么不許短路？334 產(chǎn)生電流互感器和電壓互感器誤差的主要原因是什么？為什么它們的二次側(cè)所接儀表不能過多？335 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。 336 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) 337 有一臺三相變壓器，額定容量，額定電壓，Yyn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) 338 兩臺單相變壓器，一次側(cè)的匝數(shù)相等，但空載電流。今將兩變壓器的一次側(cè)繞組順極性串聯(lián)起來，一次側(cè)加440V電壓問兩變壓器二次側(cè)的空載電壓是