電機(jī)學(xué)課后習(xí)題答案

.z."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，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：所以，L的大小與匝數(shù)平方、磁導(dǎo)率μ、磁路截面積A、磁路平均長度l有關(guān)。閉合鐵心μμ0，所以閉合鐵心的自感系數(shù)遠(yuǎn)大于木質(zhì)材料。因為μ0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)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，試分別求出以下條件下線圈內(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。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)椋骸舶选?〕中的I用代〕變壓器電勢變?yōu)椋壕€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，、、、，答復(fù)以下問題：〔1〕總磁動勢F是多少？〔2〕假設(shè)反向，總磁動勢F又是多少？〔3〕電流方向仍如下圖，假設(shè)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漏磁的情況下，比擬〔3〕中鐵心和氣隙中B、H的大小。〔5〕比擬〔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)生的磁通方向相反。(2)〔3〕總的磁勢不變?nèi)詾椤叽艍航佃F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1．9一個帶有氣隙的鐵心線圈〔參考圖〕，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，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。1．10一個有鐵心的線圈，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〕，輸入的功率一局部消耗在線圈電阻上，一局部為鐵耗∴1．11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=F／N=473.9／600=0.79(A)1．12設(shè)1．11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)展迭代設(shè)則∴∴∴=551.3-550=1.3很小，∴假設(shè)正確1．13設(shè)1．12題的勵磁繞組的電阻可忽略不計，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∴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，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－(14600××××)=10300-(7300+2929.94)=70A∴∴∴=1420××0.2=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)與電樞的一樣?！?〕直流電刷與磁極相對靜止，∴電刷總是引出*一極性下的電樞電壓，而電樞不動，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，則換向器有什么呢？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2．4直流電機(jī)構(gòu)造的主要部件有哪幾個？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2．5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，因為電樞鐵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)電動勢，實現(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軛閉合，不參與機(jī)電能量轉(zhuǎn)換，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)計在磁化曲線開場彎曲的所謂"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，假設(shè)磁通根本不變了，而我的需要是〔根據(jù)E和公式〕選在膝點(diǎn)附近好處：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缺點(diǎn)：①材料利用不充分②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)：①勵磁功率大增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，無法保證正常換向。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：電動勢為零的元件所接兩換向片間的中心線③由元件構(gòu)造決定，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。④實際電機(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：任意兩個串聯(lián)元件都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)2．11直流發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電動勢與哪些因素有關(guān)？假設(shè)一臺直流發(fā)電機(jī)的額定空載電動勢是230V，試問在以下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)∴207<E<230V(3)∴(4)2．12一臺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〕假設(shè)只用相對的兩組電刷是否能夠運(yùn)行？〔4〕假設(shè)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)容量會減小；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)假設(shè)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，假設(shè)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。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。2．14何謂電樞反響？電樞反響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：電樞磁場對勵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計及飽和時，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響影響：電動機(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，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)展計算？空載：僅由勵磁磁動勢建立，負(fù)載：由和A*共同建立：由每極合成磁通計算，即負(fù)載磁通計算，∵負(fù)載時，導(dǎo)體切割的是負(fù)載磁通〔即合成磁通〕2．16一臺直流電動機(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，試問此時電樞反響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)勵發(fā)電機(jī)：他勵：并勵：串勵：復(fù)勵：短復(fù)勵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)向一樣即為電動機(jī)狀態(tài)，反之為發(fā)電機(jī)狀態(tài)。電動機(jī)：與n方向一樣，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，克制反電勢，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方向一樣，與方向一樣，發(fā)出電功率，為克制阻力轉(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。2．19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2．20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？假設(shè)是交流的，為什么計算穩(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2．21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=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2．22假設(shè)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。2．23并勵發(fā)電機(jī)正轉(zhuǎn)時能自勵，反轉(zhuǎn)時還能自勵嗎？2．24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？2．25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？假設(shè)起動時就斷了線又有何后果？2．26一臺正在運(yùn)行的并勵直流電動機(jī)，轉(zhuǎn)速為1450r/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)時一樣時，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速為1500r/min，試問這可能是什么原因引起的？2．27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？2．28電磁換向理論是在什么根底上分析問題的？主要結(jié)論是什么？在研究真實換向過程應(yīng)如何補(bǔ)充修正？2．29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？2．30換向極的作用是什么？它裝在哪里？它的繞組怎么連接？如果將已調(diào)整好換向極的直流電機(jī)的換向極繞組的極性接反，則運(yùn)行時會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？2．31一臺直流電機(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？2．32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？2．33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？2．34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？2．35環(huán)火是怎樣引起的？補(bǔ)償繞組的作用是什么？安置在哪里？如何連接？2．36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？2．44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？2．45*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)2．46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。2．47一臺直流發(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。試計算〔1〕發(fā)電機(jī)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)=13××(2)E==13××(3)E=13××900=509V2．48一臺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：∴∴2．50試計算以下繞組的節(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：，。2．51一臺直流發(fā)電機(jī)，，，，每元件匝數(shù)，當(dāng)、時試求正負(fù)刷間的電動勢。解：=8.4÷2．52一臺直流發(fā)電機(jī)，當(dāng)，每極磁通時，，試求：〔1〕假設(shè)為單疊繞組，則電樞繞組應(yīng)有多少導(dǎo)體？〔2〕假設(shè)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2．53一臺直流電機(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=30×10=300V電樞繞組電阻單波繞組：每支路元件數(shù)：電刷端電壓：U=10×60=600V電樞繞組電阻：=2．54一臺2極發(fā)電機(jī)，空載時每極磁通為，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，電樞外徑為假設(shè)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)略去交軸電樞反響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。2．55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，試計算額定負(fù)載時的線負(fù)荷A及交軸電樞磁動勢。2．56一臺并勵直流發(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，忽略交軸電樞反響的去磁作用，試求額定負(fù)載時的電磁轉(zhuǎn)矩及電磁功率。解：∴一臺并勵直流發(fā)電機(jī)，，，，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/V44104160210230248276Iｆ/A0．370．911．452．002．232．513．35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)行情況下電樞反響的等效去磁磁動勢。2．59一臺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：Iｆ/A0．20．30．40．50．60．70．80．91．0U0/V75110140168188204218231240當(dāng)額定負(fù)載時，電樞電流為76A，此時電樞反響的去磁磁動勢用并勵繞組的電流表示時為，試求：〔1〕額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速；〔2〕假設(shè)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。`2．60兩臺完全一樣的并勵直流電機(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：Iｆ/A1．31．4U0/V186．7195．9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，假設(shè)忽略電樞反響的影響，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)的勵磁電流一樣時，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)，因為沒有原動機(jī)，即沒有輸入機(jī)械能，無法輸出電能。2．61一直流電機(jī)并聯(lián)于電網(wǎng)上運(yùn)行，，，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？計算電磁轉(zhuǎn)矩和效率。解：〔1〕==205〔V〕＜220V∴總電動機(jī)運(yùn)行?！?〕∴〔3〕=88.24+1.83=90.07(A)==205××=17263.79(W)×100％=×100％=87.12％或者：=0.86％×19815.4=170.41()=17263.7()2．62一臺、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？假設(shè)起動時不接起動電阻則起動電流為額定電流的多少倍？2．63一臺并勵電動機(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，假設(shè)不計電樞回路中的電感和略去電樞反響的影響，試計算此瞬間的以下工程：〔1〕電樞反電動勢；〔2〕電樞電流；〔3〕電磁轉(zhuǎn)矩；〔4〕假設(shè)總制動轉(zhuǎn)矩不變，求到達(dá)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?！嚯姌须娏鞑蛔儭唷摺?．64并勵電動機(jī)的，，，，。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，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，∴2．65一臺并勵電動機(jī)，，，，，〔包括電刷接觸電阻〕，。假設(shè)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0．1156×450=110－75×〔0.08+〕求解得2．66串勵電動機(jī)，，，電樞回路各繞組電阻，一對電刷接觸壓降。假設(shè)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：∴2．67*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)速降到，需串入多大電阻？解：∵總制動轉(zhuǎn)矩不變∴不變，∴不變∴∴2．68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，則此時應(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？2．69一臺并勵電動機(jī)，，，，，，，試求以下制動方式制動時，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?！?〕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，當(dāng)時。第三章變壓器3．1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、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,,,,,: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,在等效電路中用反響磁通的作用,用,反響漏磁通的作用3．6電抗、、的物理概念如何？它們的數(shù)據(jù)在空載試驗、短路試驗及正常負(fù)載運(yùn)行時是否相等？為什么定量計算可認(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？:對應(yīng)一次繞組的漏磁通,磁路的磁組很大，因此很小,因為空氣的磁導(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)載試驗時加額定電壓，主磁通大，所以短路試驗時比空載試驗時的大.正常負(fù)載運(yùn)行時加額定電壓，所以主磁通和空載試驗時根本一樣,即負(fù)載運(yùn)行時的勵磁電抗與空載試驗時根本相等，,在空載試驗,斷路試驗和負(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)(見反面)3．7為了得到正弦感應(yīng)電動勢，當(dāng)鐵心不飽和與飽和時，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3．8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.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：∵空載損耗空載時很小，∴可忽略∴∵∵短路試驗時外施電壓很小,∴很小,很小∴鐵耗很小,可忽略鐵耗,負(fù)載時：與空載時無差異，這是因為當(dāng)f不變時，負(fù)載與空載時一次繞組側(cè)施加的電壓根本不變，∴根本不變，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，對，的影響怎樣？如果僅將外施電壓變化，其影響怎樣？如果僅將頻率變化，其影響又怎樣？解：①一，二次繞組匝數(shù)變比±10％。如+∵漏磁路的漏磁導(dǎo)，為常數(shù)∴即增加21％如則即減少19％，二次繞組匝數(shù)變化對無影響增加，減少∴u增大∴-19％。②外施電壓變比±10％，不變，由磁化曲線知，比變化快∴∴③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％。3．11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：根本方程式，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，都反映了變壓器內(nèi)部的電磁關(guān)系，在進(jìn)展定量計算時，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。3．12一臺變壓器，原設(shè)計的額定頻率為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。①變?yōu)樵瓉淼?，則變?yōu)樵瓉淼摹鄤畲烹娏鳒p小，即，為原來的②雖然頻率變?yōu)樵瓉淼牡珳p小倍，∴減小倍，但的平方與成正比∴最終仍是鐵耗減小，即③勵磁電抗，飽和程度降低，∴④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。⑤電壓變化率∵，∴3．13一臺額定頻率為50Hz的電力變壓器，接到頻率為60Hz、電壓為額定電壓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∴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。3．14在變壓器高壓方和低壓方分別加額定電壓進(jìn)展空載試驗，所測得的鐵耗是否一樣？計算出來的勵磁阻抗有何差異？在高壓方和低壓方做空載試驗，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：為低壓方做空載試驗時所測得的電壓，電流。∵無論在高壓做還是低壓做磁通不變，一樣∴電壓之比等于匝數(shù)之比，即又∵磁通相等，∴兩種情況磁勢一樣，∴∴∴3．15在分析變壓器時，為何要進(jìn)展折算？折算的條件是什么？如何進(jìn)展具體折算？假設(shè)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)過折算的根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)，因為二次繞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)折合到與一次繞組一樣的匝數(shù)，即∴，，，，(4)假設(shè)用標(biāo)么值時不需要折算，因為用標(biāo)么值表示時折算前后數(shù)值相等例3．16一臺單相變壓器，各物理量的正方向如圖所示，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3．17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？3．18一臺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)的三角形翻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？為什么？3．19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？3．20并聯(lián)運(yùn)行的理想條件是什么？要到達(dá)理想情況，并聯(lián)運(yùn)行的各變壓器需滿足什么條件？3．21并聯(lián)運(yùn)行的變壓器假設(shè)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？3．22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)序阻抗相等？變壓器零序阻抗的大小與什么因素有關(guān)？3．23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？3．24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。3．25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。3．26如果磁路不飽和，變壓器空載合閘電流的最大值是多少？3．27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？3．28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)計得大些？3．29三繞組變壓器中，為什么其中一個二次繞組的負(fù)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？3．30三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？3．31自耦變壓器的繞組容量〔即計算容量〕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？這種變壓器最適宜的電壓比范圍是多大？3．32同普通兩繞組變壓器比擬，自耦變壓器的主要特點(diǎn)是什么？3．33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？3．34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？3．35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。3．36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)3．37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)3．38兩臺單相變壓器，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)的空載電壓是否相等？∵且一次側(cè)匝數(shù)相等∴而且電壓和匝數(shù)相等∴∴現(xiàn)將兩臺的一次繞組順極性串聯(lián)起來，則即由于變壓器I的磁阻為變壓器II的2倍?！郔的主磁通是II的，即∴而∴3．39有一臺單相變壓器，當(dāng)在高壓側(cè)加220V電壓時，空載電流為，主磁通為。今將*、a端聯(lián)在一起，A*端加330V電壓，此時空載電流和主磁通為多少？假設(shè)將*、*端聯(lián)接在一起，在Aa端加110V電壓，則空載電流和主磁通又為多少？解：(1)設(shè)高壓繞組為匝，低壓繞組為匝則原來主磁通：現(xiàn)在匝數(shù)為〔Z，a端連在一起〕∴∴∴主磁通沒變，∴勵磁磁勢而∴(2)假設(shè)將Z，*連在一起，則匝數(shù)為：現(xiàn)在的主磁通不變∴勵磁磁勢不變而∴∴3．40有一臺單相變壓器，額定容量，高、低壓側(cè)額定電壓。鐵柱有效截面積為，鐵柱中磁通密度的最大值，試求高、低壓繞組的匝數(shù)及該變壓器的變比。解：3．41有一臺單相變壓器，額定容量為5kVA，高、低壓側(cè)均由兩個繞組組成，一次側(cè)每個繞組的額定電壓為，二次側(cè)每個繞組的額定電壓為，用這個變壓器進(jìn)展不同的聯(lián)接，問可得幾種不同的變比？每種聯(lián)接時的一、二次側(cè)額定電流為多少？共有4種：1：兩高壓繞組串聯(lián)，兩低壓繞組串聯(lián)2：兩高壓繞組串聯(lián)，兩低壓繞組并聯(lián)3：兩高壓繞組并聯(lián)，兩低壓繞組串聯(lián)4：兩高壓繞組并聯(lián)，兩低壓繞組并聯(lián)，3．42將一臺1000匝的鐵心線圈接到110V、50Hz的交流電源上，由安培表和瓦特表的讀數(shù)得知、，把鐵心取出后電流和功率就變?yōu)?00A和10Kw。設(shè)不計漏磁，試求：〔1〕兩種情況下的參數(shù)、等效電路；〔2〕兩種情況下的最大值。(1)有鐵心時：-.z.無鐵心時：-.z.(2)∴3．43有一臺單相變壓器，額定容量，額定電壓，。一二次側(cè)繞組的電阻和漏電抗的數(shù)值為：；；；，試求：〔1〕折算到高壓側(cè)的短路電阻、短路電抗及短路阻抗；〔2〕折算到低壓側(cè)的短路電阻、短路電抗及短路阻抗〔3〕將上面的參數(shù)用標(biāo)么值表示；〔4〕計算變壓器的阻抗電壓及各分量；〔5〕求滿載及、〔滯后〕及〔超前〕等三種情況下的，并對結(jié)果進(jìn)展討論。(1)∴(2)折算到低壓測：∴(3)阻抗機(jī)值：(4)也可以，但麻煩?！摺?5)∵是滿載∴(a)(b)(滯后)(c)(超前)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有一臺單相變壓器，：，，，，，，匝，匝；當(dāng)〔滯后〕時，二次側(cè)電流，，試求：〔1〕用近似"〞型等效電路和簡化等效電路求及，并將結(jié)果進(jìn)展比擬；〔2〕畫出折算后的相量圖和"T〞型等效電路。(1)P型等效電路簡化等效電路P型：設(shè)則=====21230.78+j1000.95=∴用簡化等效電路：〔不變〕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3．45一臺三相變壓器，Yd11接法，，，，，變比。忽略勵磁電流，當(dāng)帶有〔滯后〕的負(fù)載時，，，求、、。設(shè)則∴〔見上題〕∴(滯后)3．46一臺三相電力變壓器，額定數(shù)據(jù)為：，，，Yy接法。在高壓方加電壓進(jìn)展短路試驗，，。試求：〔1〕短路參數(shù)、、；〔2〕當(dāng)此變壓器帶，〔滯后〕負(fù)載時，低壓方電壓。(1)求出一相的物理量及參數(shù)，在高壓側(cè)做試驗，不必折算(2)方法一：∴∴∴∴∴∴∴方法二：利用簡化等效電路設(shè)則∴=解得：∴∴〔V〕3．47一臺三相電力變壓器的名牌數(shù)據(jù)為：，，Yd11接法，，，，，。試求：〔1〕型等效電路的參數(shù)，并畫出型等效電路；〔2〕該變壓器高壓方接入110kV電網(wǎng)，低壓方接一對稱負(fù)載，每相負(fù)載阻抗為，求低壓方電流、電壓、高壓方電流。答案與3．48一臺三相變壓器，，，Yd11接法。在低壓側(cè)加額定電壓作空載試驗，測得，，。。在高壓側(cè)作短路試驗，短路電流，，，試求：〔1〕用標(biāo)么值表示的勵磁參數(shù)和短路參數(shù)；〔2〕電壓變化率時負(fù)載的性質(zhì)和功率因數(shù)；〔3〕電壓變化率最大時的功率因數(shù)和值；〔4〕〔滯后〕時的最大效率。先求出一相的物理量〔A〕折算到高壓側(cè)：短路參數(shù)：(2)∴∴∴是容性負(fù)載〔超前〕〔3〕∴〔感性〕(滯后)(4)(即時效率最大)=3．49有一臺三相變壓器，，，Yd11聯(lián)接組。變壓器的空載及短路試驗數(shù)據(jù)為：試驗名稱線電壓U1/V線電流I1/A三相功率P/W備注空載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)的實際值及標(biāo)幺值；〔2〕求滿載〔滯后〕時，電壓調(diào)整率及二次側(cè)電壓和效率；〔3〕求〔滯后〕時的最大效率。解：空載低壓側(cè)∴變比短路參數(shù)計算：(2)∴(3)3．50一臺三相變壓器，，Yy聯(lián)接，短路阻抗，負(fù)載阻抗，試求：〔1〕一次側(cè)加額定電壓時，一二次側(cè)電流和二次側(cè)電壓；〔2〕輸入、輸出功率及效率。(1)設(shè)∴∴∴〔2〕3.51(a)聯(lián)結(jié)組別為：Yy10〔b〕聯(lián)結(jié)組別：Yd3(c)聯(lián)結(jié)組別：Dy1(4)聯(lián)結(jié)組別：Dd6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：一個線圈組彼此串聯(lián)直流繞組：一個元件的兩端分別與兩個換向片相聯(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)中常用相帶而不用相帶是因為：相帶所分成的電動勢大于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)與極對數(shù)有什么關(guān)系？雙層繞組：單層繞組：4．4試比擬單層繞組和雙層繞組的優(yōu)缺點(diǎn)及它們的應(yīng)用范圍？單層繞組：簡單，下線方便，同心式端部穿插少，但不能做成短匝，串聯(lián)匝數(shù)N小〔同樣槽數(shù)〕，適用于異步機(jī)。雙層繞組：可以通過短距節(jié)省端部用銅〔疊繞組〕或減少線圈但之間的連線〔波繞〕，更重要的是可同時采用分布和短距來改善電動勢和磁動勢的波形，因此現(xiàn)代交流電機(jī)大多采用雙層繞組。4．5為什么采用短距和分布繞組能削弱諧波電動勢？為了消除5次或7次諧波電動勢，節(jié)距應(yīng)選擇多大？假設(shè)要同時削弱5次和7次諧波電動勢，節(jié)距應(yīng)選擇多大？繞組短距后，一個線圈的兩個線圈邊中的基波和諧波〔奇次〕電動勢都不在相差，因此，基波和諧波電動勢都比整距時減??；對基波，同短距而減小的空間電角度較小，∴基波電動勢減小得很少；但對V次諧波，短距減小的則是一個較大的角度〔是基波的V倍〕，因此，總體而言，兩個線圈中諧波電動勢相量和的大小就比整距時的要小得多，因此諧波電動勢減小的幅度大于基波電動勢減小的幅度∴可改善電動勢波形。繞組分布后，一個線圈組中相鄰兩個線圈的基波和次諧波電動勢的相位差分別是和〔槽距角〕，這時，線圈組的電動勢為各串聯(lián)線圈電動勢的相量和，因此一相繞組的基波和諧波電動勢都比集中繞組時的小，但由于諧波電動勢的相位差較大，因此，總的來說，一相繞組的諧波電動勢所減小的幅度要大于基波電動勢減小的幅度，使電動勢波形得到改善。要完全消除次諧波，只要取即可。5次，，消除7次，要消除5次和7次取4．6為什么對稱三相繞組線電動勢中不存在3及3的倍數(shù)次諧波？為什么同步發(fā)電機(jī)三相繞組多采用Y型接法而不采用Δ接法？∵三相電動勢中的3次諧波在相位上彼此相差，即同大小，同相位，故星形聯(lián)結(jié)時，有，即線電勢中的三次諧波被互相抵消，同理，接成形時，線電勢中依然不會存在三次諧波，但卻會在三角形回路中產(chǎn)生的3次諧波環(huán)境，在各繞組中產(chǎn)生短路壓降，相當(dāng)于短路，引起附加損耗?！嗤l(fā)多采用Y形聯(lián)接。4．7為什么說交流繞組產(chǎn)生的磁動勢既是時間的函數(shù)，又是空間的函數(shù)，試以三相繞組合成磁動勢的基波來說明。三相繞組合成磁動勢的基波：在*一瞬間，它在空間成正弦波分布，是空間的函數(shù)，隨著時間的變化，該正弦波沿電流相序旋轉(zhuǎn)，所以，它既是時間的函數(shù)，也是空間的函數(shù)。4．8脈振磁動勢和旋轉(zhuǎn)磁動勢各有哪些根本特性？產(chǎn)生脈振磁動勢、圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢和橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢的條件有什么不同？脈振磁動勢：在空間呈矩形波分布，矩形波的振幅隨時間以正弦電流的頻率按正弦規(guī)律變化。旋轉(zhuǎn)磁動勢：轉(zhuǎn)速為同步速，方向從超前相電流繞組的軸線轉(zhuǎn)向滯后相電流繞組的軸線，它的振幅穩(wěn)定不變，等于一相磁勢的倍。條件：一相繞組通入正弦波電流時產(chǎn)生在空間分布的矩形脈振磁勢波。三相對稱繞組通入三相對稱電流〔正弦分布〕時產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動勢〔圖形〕。三相對稱繞組通入三相不對稱電流時，產(chǎn)生橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢。4．9把一臺三相交流電機(jī)定子繞組的三個首端和三個末端分別連在一起，再通以交流電流，則合成磁動勢基波是多少？如將三相繞組依次串聯(lián)起來后通以交流電流，則合成磁動勢基波又是多少？可能存在哪些諧波合成磁動勢？如圖：=0如將三相繞組依次串聯(lián)起來后通以交流電流，可能存在3次及3次倍數(shù)的諧波∴3次及3的倍數(shù)次諧波，大小相等，相位一樣，相加后不會抵消，即：=而其它次諧波5次，7次相互后為0，∴不存在其它次諧波4．10一臺三角形聯(lián)接的定子繞組，當(dāng)繞組內(nèi)有一相斷線時，產(chǎn)生的磁動勢是什么磁動勢？聯(lián)接的定子繞組，內(nèi)有一相斷線時，設(shè)C相斷線，即=是一樣圖形旋轉(zhuǎn)磁場〔可參考教材〕4．11把三相感應(yīng)電動機(jī)接到電源的三個接線頭對調(diào)兩根后，電動機(jī)的轉(zhuǎn)向是否會改變？為什么？改變，由于三相繞組產(chǎn)生的合成旋轉(zhuǎn)磁動勢方程的轉(zhuǎn)向取決于電流的相序，因此相序反了，旋轉(zhuǎn)磁場方向改變，轉(zhuǎn)向改變。4．12試述三相繞組產(chǎn)生的高次諧波磁動勢的極對數(shù)、轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速和幅值。它們所建立的磁場在定子繞組內(nèi)的感應(yīng)電動勢的頻率是多少？轉(zhuǎn)向：5次諧波與基波轉(zhuǎn)向相反，7次諧波一樣轉(zhuǎn)速：幅值：感應(yīng)電動勢的頻率即等于產(chǎn)生磁場的定子電流頻率f4．13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)在電動勢和磁動勢方面的統(tǒng)一性。短距匝數(shù)：繞組由整距改為短距時，產(chǎn)生的電動勢〔或磁動勢〕所打的折扣。分布匝數(shù)：繞組由集中改為分布時產(chǎn)生的電動勢〔或者磁動勢〕所打的折扣電動勢的繞組系數(shù)與磁動勢的繞組系數(shù)計算公式完全一樣，說明電動勢和磁動勢具有相似性，時間波和空間波具有統(tǒng)一性4．14定子繞組磁場的轉(zhuǎn)速與電流頻率和極對數(shù)有什么關(guān)系？一臺50Hz的三相電機(jī)，通入60Hz的三相對稱電流，如電流的有效值不變，相序不變，試問三相合成磁動勢基波的幅值、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向是否會改變？定子繞組磁場的轉(zhuǎn)速f－電流頻率P－極對數(shù)合成磁動勢基波幅值：不變，轉(zhuǎn)速改變是原來的倍轉(zhuǎn)向：∵相序不變，∴轉(zhuǎn)向不變4．15有一雙層三相繞組，Z=24，2p=4，a=2，試?yán)L出：〔1〕槽電動勢星形圖；〔2〕疊繞組展開圖。(1)槽電動勢星形圖只畫一相：首—首，尾—尾連接4．16Z=24，2p=4，a=1，試?yán)L制三相單層同心式繞組展開圖。解：①畫槽電動勢星形圖槽電勢星形圖見4.154．17一臺三一樣步發(fā)電機(jī)，f=50Hz，nN=1500r/min，定子采用雙層短距分布繞組，q=3，y1/τ=8/9，每相串聯(lián)匝數(shù)N=108，Y聯(lián)接，每極磁通量Ф1×10-2Wb，Ф3×10-2Wb，Ф5=0.24×10-2Wb，Ф7×10-2Wb，試求：〔1〕電機(jī)的極數(shù)；〔2〕定子槽數(shù)；〔3〕繞組系數(shù)kN1、kN3、、kN5、kN7；〔4〕相電動勢E1、E3、E5、E7及合成相電動勢Eφ和線電動勢El。(1)(2)4．18一臺汽輪發(fā)電機(jī)，2極，50Hz，定子54槽每槽內(nèi)兩根導(dǎo)體，a=1，y1=22槽，Y聯(lián)接?？蛰d線電壓U0=6300V，求每極基波磁通量Ф1。4．19三相雙層短距繞組，f=50Hz，2p=10，Z=180，y1=15，Nc=3，a=1，每極基波磁通φ1=0.113Wb，磁通密度B=〔sinθθθ〕T，試求：〔1〕導(dǎo)體電動勢瞬時值表達(dá)式；〔2〕線圈電動勢瞬時值表達(dá)式；〔3〕繞組的相電動勢和線電動勢的有效值。(1)導(dǎo)體電動勢有效值最大值設(shè)t=0時〔2〕線圈電動勢：〔3〕線圈中無三次諧波故4．20一臺三一樣步發(fā)電機(jī)，定子為三相雙層疊繞組，Y聯(lián)接，2p=4，Z=36槽，y1=7τ/9，每槽導(dǎo)體數(shù)為6，a=1，基波磁通量Ф1=0.75Wb，基波電動勢頻率f1=50Hz，試求：〔1〕繞組的基波相電動勢；〔2〕假設(shè)氣隙中還存在三次諧波磁通，Ф3，求合成相電動勢和線電動勢?！?〕(2)注：因為星接，故線電勢中無三次諧波4．21JO2-82-4三相感應(yīng)電動機(jī)，PN=40kW，UN=38V，IN=75A，定子繞組采用三角形聯(lián)接，雙層疊繞組，4極，48槽，y1=10槽，每極導(dǎo)體數(shù)為22，a=2，試求：〔1〕計算脈振磁動勢基波和3、5、7等次諧波的振幅，并寫出各相基波脈振磁動勢的表達(dá)式；〔2〕當(dāng)B相電流為最大值時，寫出各相基波磁動勢的表達(dá)式；〔3〕計算三相合成磁動勢基涉及5、7、11次諧波的幅值，并說明各次諧波的轉(zhuǎn)向、極對數(shù)和轉(zhuǎn)速；〔4〕寫出三相合成磁動勢的基涉及5、7、11次諧波的表達(dá)式；〔5〕分析基波和5、7、11次諧波的繞組系數(shù)值，說明采用短距和分布繞組對磁動勢波形有什么影響?！?〕〔2〕〔3〕基波：正轉(zhuǎn)，5次諧波:反轉(zhuǎn)，對極7次諧波：正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)，對極〔4〕〔15〕采用短距分布后，5，7次諧波幅大為減少4．22一臺50000kW的2極汽輪發(fā)電機(jī)，50Hz，三相，UN=10.5kV星形聯(lián)接，cosфN=0.85，定子為雙層疊繞組，Z=72槽，每個線圈一匝，y1=7τ/9，a=2，試求當(dāng)定子電流為額定值時，三相合成磁動勢的基波，3、5、7次諧波的幅值和轉(zhuǎn)速，并說明轉(zhuǎn)向。〔A/極〕反轉(zhuǎn)三次諧波：0〔A/極〕反轉(zhuǎn)〔A/極〕反轉(zhuǎn)4.23〔1〕圖a中通入正序電流：含產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，從超前相A相繞組軸線轉(zhuǎn)向滯后相B相繞組軸線即A-B-C,所以為逆時針方向。圖a中通入負(fù)序電流：含產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，為順時針方向圖b中通入正序電流：含產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，為順時針方向圖b中通入負(fù)序電流：含產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，為逆時針方向〔2〕a圖：4．24在對稱的兩相繞組〔空間差900電角度〕內(nèi)通以對稱的兩相電流〔時間上差900〕，試分析所產(chǎn)生的合成磁動勢基波，并由此論證"一旋轉(zhuǎn)磁動勢可以用兩個脈振磁動勢來代表〞。設(shè)A繞組通入的電流為：則因為兩相繞組對稱，兩相電流又對稱，所以A相B相產(chǎn)生的磁勢幅值相等為旋轉(zhuǎn)磁勢轉(zhuǎn)速：令方向：從超前相電流所在相位轉(zhuǎn)到滯后相B相即：A－B可見旋轉(zhuǎn)磁勢可分解為空間和時間相位上都差90的兩個脈振磁勢4.25〔1〕〔2〕4．26一臺三相四極交流電機(jī)，定子三相對稱繞組A、B、C分別通以三相對稱電流iA=10sinωtA、iB=10sin(ωt-120)A、iC=10sin(ωt-240)A，求：〔1〕當(dāng)iA=10A時，寫出各相基波磁動勢的表達(dá)式以及三相合成磁動勢基波的表達(dá)式，用磁動勢矢量表示出基波合成磁動勢的空間位置；〔2〕當(dāng)iA由10A降至5A時，基波合成磁動勢矢量在空間上轉(zhuǎn)過了多少個圓周？〔1〕當(dāng)三相合成：〔2〕當(dāng)從降至?xí)r，在時間上經(jīng)過電角度即四極電機(jī)轉(zhuǎn)速為秒轉(zhuǎn)圓周第五章異步電機(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)速之差對同步轉(zhuǎn)速之比值為發(fā)電機(jī)狀態(tài)。為電動機(jī)狀態(tài)，為電磁制動狀態(tài)。5．2異步電機(jī)作發(fā)電機(jī)運(yùn)行和作電磁制動運(yùn)行時，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)行和電磁制動運(yùn)行時，電磁轉(zhuǎn)矩方向都與轉(zhuǎn)向相反，是制動轉(zhuǎn)矩；但發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)向一樣，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速大于同步速，電磁制動運(yùn)行時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)向相反。5．3有一繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機(jī)，定子繞組短路，在轉(zhuǎn)子繞組中通入三相交流電流，其頻率為，旋轉(zhuǎn)磁場相對于轉(zhuǎn)子以〔為定、轉(zhuǎn)子繞組極對數(shù)〕沿順時針方向旋轉(zhuǎn)，問此時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向如何？轉(zhuǎn)差率如何計算？假設(shè)定子是可轉(zhuǎn)動的，則定子應(yīng)為順時針旋轉(zhuǎn)〔與旋轉(zhuǎn)磁場方向一樣〕但因定子固定不動不能旋轉(zhuǎn)，所以轉(zhuǎn)子為逆時針旋轉(zhuǎn)?！矠檗D(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速〕5．4為什么三相異步電動機(jī)勵磁電流的標(biāo)幺值比變壓器的大得多？在額定電壓時異步機(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。這是因為異步機(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)自動轉(zhuǎn)動，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，相對變壓器而言，異步電動機(jī)所需勵磁磁動勢大，勵磁電流大。5．5三相異步電機(jī)的極對數(shù)、同步轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、定子頻率、轉(zhuǎn)子頻率、轉(zhuǎn)差率及轉(zhuǎn)子磁動勢相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速之間的相互關(guān)系如何？試填寫下表中的空格。150210005018006035600-500310004501相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速相對于定子的轉(zhuǎn)速5．6試證明轉(zhuǎn)子磁動勢相對于定子的轉(zhuǎn)速為同步速度。轉(zhuǎn)子磁勢是由轉(zhuǎn)子三相〔或多相〕對稱繞組感應(yīng)的三相〔或多相〕對稱電流產(chǎn)生的一個旋轉(zhuǎn)磁勢，這個磁勢相對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速由轉(zhuǎn)子電流的頻率決定，當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)差率為時，轉(zhuǎn)子電流的頻率，則這個磁動勢相對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為，它相對定子的轉(zhuǎn)向永遠(yuǎn)一樣，相對定子的轉(zhuǎn)速為，即永遠(yuǎn)為同步速。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)展的？繞組折算：將異步電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組折算成一個相數(shù)為，匝數(shù)為，繞組系數(shù)為的等效轉(zhuǎn)子繞組來替代原來的轉(zhuǎn)子繞組，保持極對數(shù)不變。頻率折算：用一個等效的靜止轉(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)子磁動勢不變，及轉(zhuǎn)子上有功，無功率不變。5．8異步電動機(jī)定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組沒有直接聯(lián)系，為什么負(fù)載增加時，定子電流和輸入功率會自動增加，試說明其物理過程。從空載到滿載，電機(jī)主磁通有無變化？電磁勢平衡方程式：知當(dāng)負(fù)載時，定子電流只有一個分量，用以產(chǎn)生磁時來抵消轉(zhuǎn)子磁勢的作用，∴雖然定轉(zhuǎn)子無直接電聯(lián)系，定子電流會自動增加的原因。從空載到滿載，由電勢平衡方程式∵根本不變，，略有∴略有下降，故主磁通略為下降。5．9異步電動機(jī)的等效電路有哪幾種？等效電路中的代表什么意義？能否用電感或電容代替？等效電路T形等效電路形準(zhǔn)確P形等效電路〔為復(fù)數(shù)〕換準(zhǔn)確P形等效電路〔為實數(shù)〕簡化形等效電路〔=1〕消耗在上的電功率就是電動機(jī)所產(chǎn)生的機(jī)械功率，它是有功功率，不能用電容或電感代替。5．10異步電動機(jī)帶額定負(fù)載運(yùn)行時，假設(shè)電源電壓下降過多，會產(chǎn)生什么嚴(yán)重后果？試說明其原因。如果電源電壓下降，對感應(yīng)電動機(jī)的、、、、有何影響？∵負(fù)載不變∴不變?nèi)珉妷合陆颠^多，為保持不變，易燒毀電機(jī)?！唷唷唷噢D(zhuǎn)矩不變，∵為常數(shù)不變不變∵∵∴∴〔或者，成平方下降，而負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變∴〕5．11漏電抗大小對異步電動機(jī)的運(yùn)行性能，包括起動電流、起動轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、功率因數(shù)等有何影響？為什么？∴漏電抗與成反比，與成正比5．12*繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(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，各對最大轉(zhuǎn)矩和起動轉(zhuǎn)矩有何影響？〔1〕增加一倍，增加，不變〔2〕增加一倍，減小，減小〔3〕由50Hz變?yōu)?0Hz，相當(dāng)于增加，且分母增大了∴，減小5．13一臺籠型異步電動機(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；而負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，∴下降〔2〕轉(zhuǎn)子電流；負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，根本不變，∵∴根本不變。〔3〕定子電流；∴根本不變?！?〕定子功率因數(shù)；〔5〕輸入功率；根本不變∴根本不變。〔6〕輸出功率；〔∵增大〕〔7〕效率；∵損耗減小〔8〕起動轉(zhuǎn)矩；〔9〕最大電磁轉(zhuǎn)矩。不變5．14繞線式三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路串人適當(dāng)?shù)碾娮杩梢栽龃笃饎愚D(zhuǎn)矩，串入適當(dāng)?shù)碾娍箷r，是否也有相似的效果？轉(zhuǎn)子側(cè)串入電抗，不能增大起動轉(zhuǎn)矩∵串如電抗后雖然增大了，但下降∴總起來起動轉(zhuǎn)矩仍然不能增大。5．15普通籠型異步電動機(jī)在額定電壓下起動時，為什么起動電流很大而起動轉(zhuǎn)矩不大？但深槽式或雙籠電動機(jī)在額定電壓下起動時，起動電流較小而起動轉(zhuǎn)矩較大，為什么？大的原因是：在剛啟動時，轉(zhuǎn)子處于靜止?fàn)顟B(tài)，旋轉(zhuǎn)磁場以較大的轉(zhuǎn)速切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)環(huán)，在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生較大的電勢，因而產(chǎn)生較大的電流，由磁勢平衡關(guān)系，定子中也將流過較大的電流。不大的原因是：在剛起動時，=0,=1，轉(zhuǎn)子頻率較高，轉(zhuǎn)子電抗較大，轉(zhuǎn)子邊的功率因數(shù)很低，由知，最初起動時，雖然較大，但因很低，∴仍然不大。對深槽和雙鼠籠異步電動機(jī)在起動時，有明顯的集膚效應(yīng)，即轉(zhuǎn)子電流在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體外表流動，相等于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體截面變小，電阻增大，即相等于轉(zhuǎn)子回路串電阻，使當(dāng)起動完畢后，很小，沒有集膚效應(yīng)，轉(zhuǎn)子電流流過的導(dǎo)體截面積增大，電阻減小，相當(dāng)于起動時轉(zhuǎn)子回路所串電阻去掉，減小了轉(zhuǎn)子銅損耗，提高了電機(jī)的效率。5．16繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)在轉(zhuǎn)子回路中串人電阻起動時，為什么既能降低起動電流又能增大起動轉(zhuǎn)矩？試分析比擬串入電阻前后起動時的、、、是如何變化的？串入的電阻越大是否起動轉(zhuǎn)矩越大？為什么？繞線式轉(zhuǎn)子串入電阻后，轉(zhuǎn)子電流減小，定子電流也減小，但起動轉(zhuǎn)矩增大，這是因為：在起動時，，雖然串入導(dǎo)致減小，但卻使得設(shè)串電阻前由于，∴②較大，接近正常運(yùn)行時的主磁通，轉(zhuǎn)子回路功率因數(shù)③增大，綜合三個因素，一般情況下，串入電阻后，和將變小，根本不變，嚴(yán)格地講，隨變小，會大一點(diǎn)〔∵變小，〕，將明顯提高明顯增加，因為最大為1，接近1時變化不大了，相反，電阻率大了，電流明顯減小，反而會變小，∴并不是串電阻越大，起動轉(zhuǎn)矩越大。5．17兩臺同樣的籠型異步電動機(jī)共軸連接，拖動一個負(fù)載。如果起動時將它們的定子繞組串聯(lián)以后接至電網(wǎng)上，起動完畢后再改接為并聯(lián)。試問這樣的起動方法，對起動電流和轉(zhuǎn)矩的影響怎樣？通過串聯(lián)起動，使每臺電動機(jī)定子繞組電壓為并聯(lián)起動時候的因此為并聯(lián)時的，為并聯(lián)起動時的，而電網(wǎng)供給的起動電流為并聯(lián)時的〔∵電網(wǎng)供給的電流并聯(lián)是一臺起動電流的2倍〕5．18繞線式三相異步電動機(jī)拖動恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行，試定性分析轉(zhuǎn)子回路突然串入電阻后降速的電磁過程。5．19繞線式三相異步電動機(jī)拖動恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行，在轉(zhuǎn)子回路接入一個與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動勢同頻率、同相位的外加電動勢，試分析電動機(jī)的轉(zhuǎn)速將如何變化？5．20單繞組變極調(diào)速的根本原理是什么？一臺四極異步電動機(jī)，采用單繞組變極方法變?yōu)閮蓸O電機(jī)時，假設(shè)外加電源電壓的相序不變，電動機(jī)的轉(zhuǎn)向?qū)@樣？5．21為什么在變頻恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速時要求電源電壓隨頻率成正比變化？假設(shè)電源的頻率降低，而電壓的大小不變，會出現(xiàn)什么后果。5．22如果電網(wǎng)的三相電壓顯著不對稱，三相異步電動機(jī)能否帶額定負(fù)載長期運(yùn)行？為什么？5．23*一臺三相異步電動機(jī)在額定電壓下直接起動時，起動電流等于額定電流的6倍，試計算當(dāng)電網(wǎng)三相電壓不對稱、負(fù)序電壓分量的大小等于額定電壓10%、電機(jī)帶額定負(fù)載運(yùn)行時，定子相電流可能出現(xiàn)的最大值是額定電流的多少倍？這樣的運(yùn)行情況是否允許？為什么？5．24三相異步電動機(jī)在運(yùn)行時有一相斷線，能否繼續(xù)運(yùn)行？當(dāng)電機(jī)停轉(zhuǎn)之后，能否再起動？5．25怎樣改變單相電容電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向？對罩極式電動機(jī)，如不改變其內(nèi)部構(gòu)造，它的旋轉(zhuǎn)方向能改變嗎？5．26試畫出三相籠型異步電動機(jī)由單相電網(wǎng)供電、當(dāng)作單相電動機(jī)應(yīng)用時的接線原理圖。5．27感應(yīng)調(diào)壓器與自耦變壓器相比，有何優(yōu)缺點(diǎn)？5．28一臺型號為JO2-82-4的三相異步電動機(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%，試求該電動機(jī)的額定電流∴5．29*異步電動機(jī)的額定頻率為50Hz，額定轉(zhuǎn)速為970r/min，問該電機(jī)的極數(shù)是多少？額定轉(zhuǎn)差率是多少？∵∴極數(shù)為6極。5．30一臺50Hz三相繞線式異步電動機(jī)，定子繞組Y聯(lián)接，在定子上加額定電壓。當(dāng)轉(zhuǎn)子開路時，其滑環(huán)上測得電壓為72V，轉(zhuǎn)子每相電阻，每相漏抗。忽略定子漏阻抗壓降，試求額定運(yùn)行，時，〔1〕轉(zhuǎn)子電流的頻率；轉(zhuǎn)子電流的頻率〔2〕轉(zhuǎn)子電流的大?。换h(huán)上測得電壓為72V，這是線電壓，相電壓為∵轉(zhuǎn)子開路，且忽略定子漏阻抗壓降，說明轉(zhuǎn)子上的電壓為∴∴〔3〕轉(zhuǎn)子每相電動勢的大??；∵轉(zhuǎn)子開路時測得的轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢為此時轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)，即，當(dāng)時〔4〕電機(jī)總機(jī)械功率。5．31一臺三相異步電動機(jī)的數(shù)據(jù)為：，定子聯(lián)接，50Hz，額定轉(zhuǎn)速，，，，，忽略不計，。試求：〔1〕極數(shù)；解：∵∴∴P=2，即2P=4〔2〕同步轉(zhuǎn)速；〔3〕額定負(fù)載時的轉(zhuǎn)差率和轉(zhuǎn)子頻率；〔4〕繪出T型等效電路并計算額定負(fù)載時的、、和?！喽ㄗ与娏鳛椤矞蟆?∴5．32JO2-92-4三相異步電動機(jī)的數(shù)據(jù)為：，〔定子聯(lián)接〕，，，，，，，，機(jī)械損耗。試用T型、較準(zhǔn)確Г型和簡化Г型三種等效電路計算額定負(fù)載時的定子電流、功率因數(shù)和效率，并對計算結(jié)果進(jìn)展分析比擬。T型等效電路：即〔滯后〕為了求功率，要計算，∴∴忽略。較準(zhǔn)確P型電路5．33*三相異步電動機(jī)，，〔線電壓〕，，4極，Y聯(lián)接，?？蛰d試驗數(shù)據(jù)為：〔線電壓〕，，，機(jī)械損耗。短路試驗中的一點(diǎn)為：〔線電壓〕，，。試計算出忽略空載附加損耗和認(rèn)為時的參數(shù)、、和。空載試驗：忽略或者短路試驗：5．34一臺三相異步電動機(jī)的輸入功率為10.7kW，定子銅耗為450W，鐵耗為200W，轉(zhuǎn)差率為，，試計算電動機(jī)的電磁功率、轉(zhuǎn)子銅耗及總機(jī)械功率。電磁功率5．35一臺JO2-52-6異步電動機(jī)，額定電壓為380V，定子Δ聯(lián)接，頻率50Hz，額定功率7.5kW，額定轉(zhuǎn)速960r/min，額定負(fù)載時，定子銅耗474W，鐵耗231W，機(jī)械損耗45W，附加損耗，試計算額定負(fù)載時，〔1〕轉(zhuǎn)差率；〔2〕轉(zhuǎn)子電流的頻率；〔3〕轉(zhuǎn)子銅耗；〔4〕效率；〔5〕定子電流?！?〕∴〔2〕〔3〕=7500+45+37.5=7582.5W〔4〕=474+316+213+45+37.5=1103.5W〔5〕5．36一臺4極中型異步電動機(jī)，，，定子Δ聯(lián)接，定子額定電流，頻率50Hz，定子銅耗，轉(zhuǎn)子銅耗，鐵耗，機(jī)械損耗，附加損耗，，。正常運(yùn)行時，，；起動時，由于磁路飽和與趨膚效應(yīng)的影響，，，。試求：〔1〕額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速、電磁轉(zhuǎn)矩和效率；〔2〕最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)〔即過載能力〕和起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)。解：〔1〕即〔2〕5．37一臺三相8極異步電動機(jī)的數(shù)據(jù)為：，，，，過載能力。試求：〔1〕產(chǎn)生最大電磁轉(zhuǎn)矩時的轉(zhuǎn)差率；〔2〕時的電磁轉(zhuǎn)矩?！?〕推倒如下：〔即時〕求一元二次方程即可〔2〕5．38一臺三相4極異步電動機(jī)額定功率為28kW，，，，定子為三角形聯(lián)接。在額定電壓下直接起動時，起動電流為額定電流的6倍，試求用Y-Δ起動時，起動電流是多少？解：直接起動時的起動電流：用Y-△起動時：5．39一臺三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)，，，，，Y聯(lián)接。其參數(shù)為，，，電動勢及電流的變比。現(xiàn)要求把起動電流限制為3倍額定電流，試計算應(yīng)在轉(zhuǎn)子回路每相中接入多大的起動電阻？這時的起動轉(zhuǎn)矩為多少？解：起動時阻抗：∴每相接入的起動電阻為：]5．40一臺4極繞線型異步電動機(jī)，50Hz，轉(zhuǎn)子每相電阻，額定負(fù)載時，假設(shè)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，要求把轉(zhuǎn)速降到1100r/min，問應(yīng)在轉(zhuǎn)子每相串入多大的電阻？解：∵負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變∴電磁轉(zhuǎn)矩不變5．41一臺三相4極異步電動機(jī)，，定子Y接法，〔滯后〕，，，，機(jī)械損耗和附加損耗之和為288W，設(shè)，試求：〔1〕額定運(yùn)行時輸出功率、電磁功率和輸入功率；〔2〕額定運(yùn)行時的電磁轉(zhuǎn)矩和輸出轉(zhuǎn)矩?！?〕2P=4，〔2〕