電機(jī)及電力拖動(dòng)課后習(xí)題答案

1、電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)課后習(xí)題第一章習(xí)題答案1直流電機(jī)有哪些主要部件？各用什么材料制成？起什么作用?答：主要部件：（1）定子部分：主磁極，換向極，機(jī)座，電刷裝置。（2）轉(zhuǎn)子部分：電樞鐵心，電樞繞組，換向器。直流電機(jī)的主磁極一般采用電磁鐵，包括主極鐵心和套在鐵心上主極繞組（勵(lì)磁繞組）主磁極的 作用是建立主磁通。換向極也是由鐵心和套在上面的換向繞組構(gòu)成，作用是用來改善換向。機(jī)座通常采用鑄鋼件或用 鋼板卷焊而成，作用兩個(gè)：一是用來固定主磁極，換向極和端蓋，并借助底腳將電機(jī)固定在機(jī)座上;另一個(gè)作用是構(gòu)成電機(jī)磁路的一部分。電刷裝置由電刷、刷握、刷桿、刷桿座和匯流條等組成，作用是把轉(zhuǎn)動(dòng)的電樞與外電路相連接, 并通

2、過與換向器的配合，在電刷兩端獲得直流電壓。電樞鐵心一般用原 0.5mm的涂有絕緣漆的硅鋼片沖片疊加而成。有兩個(gè)作用，一是作為磁的通路，一是用來嵌放電樞繞組。電樞繞組是用帶有絕緣的圓形或矩形截面的導(dǎo)線繞成的線圈按一定的規(guī)律聯(lián)接而成，作用是感應(yīng) 電動(dòng)勢和通過電流，使電機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量裝換，是直流電機(jī)的主要電路部分。換向器是由許多帶有鳩尾的梯形銅片組成的一個(gè)圓筒，它和電刷裝置配合，在電刷兩端獲得直流電壓。2.直流電動(dòng)機(jī)，已知Pn=13kw，Un =220V，n150Or/min， =0.85,求額定電流 In。解:電動(dòng)機(jī)PnUnIn R3二化= J3i10_=69.5AUn rn 220 X0.853

3、.一直流電動(dòng)機(jī)，已知Pn= 90kw， Un =230V， nN =1450i7min，厲=0.89,求額定電流 In。In =二=900 391 直解:發(fā)電機(jī)Pn UnIn故 U N 2307.什么叫電樞反應(yīng)？電樞反應(yīng)的性質(zhì)與哪些因素有關(guān)？ 一般情況下，發(fā)電機(jī)的電樞反應(yīng)性質(zhì)是什么?對電動(dòng)機(jī)呢?答：負(fù)載時(shí)電樞磁動(dòng)勢對主磁場的影響稱為電樞反應(yīng)。電刷反應(yīng)的性質(zhì)與電刷的位置有關(guān)系。當(dāng)電刷位于幾何中性線上時(shí)，發(fā)電機(jī)的電樞反應(yīng)性質(zhì)是交軸電樞反應(yīng)，此時(shí)物理中性線由幾何中 性線順轉(zhuǎn)向移動(dòng)了一個(gè)角度，而電動(dòng)機(jī)的電樞反應(yīng)也是交軸電樞反應(yīng)，但物理中性線由幾何中性線逆 轉(zhuǎn)向移動(dòng)一個(gè)角度。8.什么叫換向？為什么要換向

4、？改善換向的方法有哪些?答：元件從一條支路轉(zhuǎn)入另一條支路時(shí)，元件的電流將改變一次方向，這種元件中電流改變方向的過 程就稱為換向。改善換向的目的在于消除電刷下的火花。常用的改善換向方法有兩種：（1）裝置換向極；（2）正確選用電刷。10. 一臺(tái)4極82kw、230v、930r/min的并勵(lì)發(fā)電機(jī)，在75C時(shí)的電樞回路電阻R0.025，勵(lì)磁繞組電阻 EMBED Equation.3匕=22恥，額定負(fù)載時(shí)勵(lì)磁回路串入調(diào)節(jié)電阻Rpf =彳恥，電刷壓降2Ub =2V，鐵耗和機(jī)械損耗PFe + Pc = 2.3kw，附加損耗PsZOSPn。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：勵(lì)磁電

5、流_230lf .ff 莎8.曲Un額定電流lP8n01356.5AUn 230電樞電流la = In +If =356.5+8.75 = 365.3A電磁功率隘 =Eala =241.5x365.3 = 88.2kw輸入功率P1 = Pem + P0 = Pem + PFe + PQ 十 ps= 88.2+2.3 +0.05x82 =94.6kw電磁轉(zhuǎn)矩3Pem9.55Pem 9.588.10“匚.Tem =905.7N m0NN930效率=牛100%=94100%=86.7%11. 一臺(tái)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，在額定電壓 Un =220v，額定電流In =80A的情況下運(yùn)行，75r時(shí)的電樞電阻Ra

6、 O1。，電刷接觸壓降2Pcua =laRa =78 咒 0.01 = 61w也Ub=2V，勵(lì)磁回路總電阻Rrf +R pf i10。，附加損耗PsO.SPn效率n =0.85。求：(1)額定輸入功率Pi；(2)額定輸出功率P2 ；( 3)總損耗W P ; ( 4)電樞銅耗Pcua ；(5)勵(lì)磁回路損耗Pf (6)電刷接觸損耗Pcub ； (7)附加損耗Ps ； (8)機(jī)械損耗和鐵耗P+PFe。解：(1)額定輸入功率=Un In =220x80 =17.6kw(2)額定輸出功率總損耗勵(lì)磁電流Rrf+R Pf 110電樞電流la =In -If =80-2=78AP2 = R R = 17.6X

7、 0.85 = 14.96kw2p = R-P2 =17.6 -14.96 = 2.64kw電樞銅耗(5)勵(lì)磁回路損耗Pf =l2(Rrf + Rpf) 211440w(6)電刷接觸損耗Pcub =IaX2AUb =78x2=156w(7)附加損耗Ps =0.01Pn =0.01 XP2 =0.0仔 14960 =150wPpe + PO P1 - P2 - Pcua - Pcub - Pcuf - Ps機(jī)械損耗和鐵耗= 17600 -14960-61-156-440-150 =1833w12. 什么叫發(fā)電機(jī)外特性？他勵(lì)發(fā)電機(jī)和并勵(lì)發(fā)電機(jī)的外特性有什么不同？為什么?（1）并勵(lì)發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)整率

8、比他勵(lì)的答：發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性是，當(dāng)n=nN IIfN時(shí)U=f（ I ）的關(guān)系曲線。并發(fā)動(dòng)電機(jī)的外特性和他勵(lì)發(fā)電機(jī)的外特性有兩點(diǎn)不同: 大；（2）并勵(lì)發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)短路電路電流小。0，勵(lì)這是由于他勵(lì)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流為常數(shù)，不受端電壓變化的影響。而并勵(lì)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流卻隨 電機(jī)端電壓的降低而減小，這就是使電樞電動(dòng)勢進(jìn)一步下降。當(dāng)負(fù)載電阻短路時(shí)，電樞端電壓為 磁電流也為0,此時(shí)電樞繞組中電流由剩磁電動(dòng)勢所產(chǎn)生，而剩磁電動(dòng)勢不大，所以穩(wěn)態(tài)短路電流也不 大。113. 一并勵(lì)發(fā)電機(jī)，額定運(yùn)行時(shí)情況正常，當(dāng)轉(zhuǎn)速降為2nN時(shí)，電樞電壓U=0，試分析原因。答：并勵(lì)發(fā)電機(jī)能夠自勵(lì)必須滿足三個(gè)條件：即發(fā)電機(jī)主磁極必須有

9、一定剩磁，勵(lì)磁繞組與電樞聯(lián)接 要正確，勵(lì)磁回路的總電阻要小于臨界電阻。對應(yīng)于不同的轉(zhuǎn)速，臨界電阻是不同的。當(dāng)轉(zhuǎn)速降低1n = nN時(shí)，臨界電阻也相應(yīng)下降。本題中，當(dāng)轉(zhuǎn)速 2 時(shí)，使得勵(lì)磁回路的總電阻大于臨界電阻，不能滿 足自勵(lì)的第三個(gè)條件，同時(shí)電樞電壓 U=0.14 .一臺(tái)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，銘牌數(shù)據(jù)為Pn =96kw，embed Equation.3 U n = 44V , 1 n = 25曲，EMBEDEquation.3 IfN 一5，nN =1550r min，并已知 Ra07膽。試求:(1)電動(dòng)機(jī)額定輸出轉(zhuǎn)矩T(2)電動(dòng)機(jī)額定電磁轉(zhuǎn)矩Tem(3)電動(dòng)機(jī)理想空載轉(zhuǎn)速no。3Pn9.55Pn

10、9.55咒 96x10口Tn = 591.5N m解:( 1)NnN1550(2)額定電樞電流IaN =In-IfN =2555 = 250A由電樞回路方程Un =。沖nN +IaNRaCe*得一N-IaNRa=440-2502078 =0.27v/rpmnN1550電磁轉(zhuǎn)矩Tern =9.55Ce則 aN = 9.55 0.27咒 250 = 644.6N m(3)理想空載轉(zhuǎn)速n0=Ci=需=1630rpm電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)課后習(xí)題第二章習(xí)題答案1. 什么叫單軸系統(tǒng)？什么叫多軸系統(tǒng)？為什么要把多軸系統(tǒng)折算成單軸系統(tǒng)?答：電動(dòng)機(jī)和工作機(jī)構(gòu)直接相聯(lián)，這種系統(tǒng)稱為單軸系統(tǒng)。傳遞到工作機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)不直接和

11、工作機(jī)構(gòu)相聯(lián)接，而是通過一套傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使電動(dòng)機(jī)的角速度 時(shí)，變成符合于工作機(jī)構(gòu)所需要的角速度 Bz，這種系統(tǒng)稱為多軸系統(tǒng)。因?yàn)?，研究多軸系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)情況，就必須列出每一根軸的運(yùn)動(dòng)方程式和各軸之間互相聯(lián)系的方程 式，這是相當(dāng)復(fù)雜和麻煩的。就電力系統(tǒng)而言，主要是把電動(dòng)機(jī)作為研究對象，并不需要詳細(xì)研究每 根軸的問題。因此，為了簡化計(jì)算，通常都把多軸系統(tǒng)折算成等效的單軸系統(tǒng)。J J2、Jz。對于某些直線運(yùn)動(dòng)2. 把多軸系統(tǒng)折算為單軸系統(tǒng)時(shí)，哪些量需要進(jìn)行折算？折算的原則是什么?答：需要折算的量有工作機(jī)構(gòu)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩、系統(tǒng)中各軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 的工作機(jī)構(gòu)，則必須把進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量 mz及運(yùn)動(dòng)所克服的阻力Fz折

12、算到電動(dòng)機(jī)軸上。折算原則是保持拖動(dòng)系統(tǒng)在折算前后，其傳送的功率和貯存的動(dòng)能不變。 一龍門刨床，齒輪1與電動(dòng)機(jī)直接聯(lián)接，各齒輪和工作臺(tái)的數(shù)據(jù)及圖樣見書上。已知: 切削力Fz =9810N,切削速度Vz = 43m/min，傳動(dòng)效率*。=0.8，齒輪g的節(jié)距為20mm,電動(dòng)機(jī)電 樞的飛輪矩為230n m，工作臺(tái)與床身的摩擦因數(shù)為 0.1. 試計(jì)算：（1）折算到電動(dòng)機(jī)軸上的系統(tǒng)總飛輪矩及負(fù)載轉(zhuǎn)矩；（2）切削時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出功率。 解：（1）總飛輪矩GD2 負(fù)載轉(zhuǎn)矩Mz GD 2包括旋轉(zhuǎn)部分GDa和直線部分GdD“2 “2 “2 gd2+ gd2 gd2 +gd2GD： =GDd tGD；+7+ _4Z4

13、匡丿石丿空2 石丿137.2gd6厶4運(yùn)丿便2便2昇里2120丿(20丿 138丿 120丿 V38丿 130丿= 251.5N -m24 = 43m/min = 0.72m/sno =uz/(Zbtk6)=(0.72咒60)/(78X0.02)= 27.6r/min)27.6 (空咒去竺)332.3r/min303820/ 7 6 Z 4 Z 2=n0( 漢 X Z5 Z3 Z1G1 +G2(14700 +9800)365G1 +G2)92= 2n1GD2W =24500W2二36550072“1.98N 忡2332.322 2 2 2GD = GDa +GDb3 =251.5 +41.98

14、 =293.5NR”cuuFzUG1 +G) +Fz%Mz =9.55 =9.55nJcncc24500X0.1 +9810X0.72332.3咒0.82= 316.8N E=9.55 天（2）切削時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出功率pzPz = Mz ni/9.55 =316.8x332.3/9.55 =11kW4.常見的生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性有哪幾種?答:基本可歸納為三大類:、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載（負(fù)載轉(zhuǎn)矩 Tz的大小為定值，與轉(zhuǎn)速無關(guān)。根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩是否轉(zhuǎn)向可分為，反抗性的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載和位能性的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載）、恒功率負(fù)載（負(fù)載功率Pz一定，負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tz和轉(zhuǎn)速nz成反比）三、通風(fēng)機(jī)負(fù)載（負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比，Tz =k

15、 n?）5.什么叫電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性?答：固有機(jī)械特性是指當(dāng)電動(dòng)機(jī)的工作電壓和磁通均為額定值，電樞電路中沒有串入附加電阻時(shí)的機(jī)械特性。人為機(jī)械特性是指人為的改變電動(dòng)機(jī)參數(shù)或電樞電壓而得到的機(jī)械特性。6.電力拖動(dòng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件是什么？ 一般要求電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是向下傾斜還是向上翹的？為什么?答：電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的條件是：在工作點(diǎn)上，有dn dn成立。一般要求電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是向下傾斜的。因?yàn)?，大多?shù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩都是隨轉(zhuǎn)速的升高而增大或者說保持恒值。7.臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，銘牌數(shù)據(jù)如下:Pn =2.2kW, U N = 220V, I= 12.6A , n= 1500r/minl -1I求

16、：（1）繪出固有機(jī)械特性；（2）當(dāng)a 2 N時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n； （3）當(dāng)nN =1550r/min時(shí)，電樞電流lao解:Ra (2|)UnIn-Pn23iN2、2202.6-2200 =1.8012.40撿12.62Ce _ U N I NRa絲口0.131500Ct* =9.55Ce* =9.55X0.13 =1.24(1)(2)n = UN IaRa由Ce*UnRaT 二C? 9.55Ce22 rn=2200.1 9.55(O.13)2T=1692.308T2.392Tnono= 1692r/min= 1692-12.4T1I2In 時(shí)= 12.41=Ce 勺 a =9.55x0.13X5

17、X12.6 =7.821N、mn=1692-12.4x 7.821=1595r/minlaUN-Ea 220-0.13x1550 =9 25ARa8根據(jù)題7中電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù),(1 )繪出電樞串入附加電阻 RPa=2時(shí)的人為機(jī)械特性；(2)繪出當(dāng)* R8%時(shí)的人為機(jī)械特性;U(3)繪出當(dāng)電壓Jun2 時(shí)的人為機(jī)械特性；(4)分別求出上述三種情21500況當(dāng)la =In時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。解：由題可知(1)2+2= 169229.55x0.13T =1692 -24.8T1692-iT =2115-19.375T0.8 0.82(3)= 846-12.4T(4)la=lN，T =9.55x0.13x12

18、.6 =15.6429N第一種情況：n = 1692-24.8x15.64 =1304.06r/m in第二種情況：n= 2115-19.375T = 2115-19.375x15.6429 =1811.98r/min第三種情況：n=846-12.4T =846 -12.4X15.6429 =652.06r/min9.一臺(tái)直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī),銘牌數(shù)據(jù)如下:Pn =13kW，Un = 220V，I68.6A pIn =1500r/min 該電動(dòng)機(jī)作起重電機(jī)用，在額定負(fù)載時(shí)，試問:(1)要求電動(dòng)機(jī)以800r/min的速度下放重物，應(yīng)該采取什么措施？ ( 2)要求電動(dòng)機(jī)以1800r/min的速度下放重物

19、，應(yīng)采取什么措施?解：求固有機(jī)械特性/U N I N - Pnr 12 Y220X62.6-13000I |N丿 II -123 A68.6= 0.222 - 0.2970 =0.250EMBED Equatio n.3= 0.135c 由 _Un -laRa 220 68.6X0.25 Ce屮一Ran =-_ T= n= 1629-1.436T, n =1629- IC/ 9.55(Cet)0.135（1）n = 800r/min，下放串一個(gè)電阻c c U +Ea 220 +0.135x800 一 R a 中 R pc = = = 4.7810I NRp c =4.781 -0.25 =4.

20、53068.69（2）能耗制動(dòng)二 Ra+R Tn -9.55(Ce期 20.135x1800 c 丄c c 一cc=Rg + Rs = 3.542068.6=Rs =3.542 -0.25 =3.2920= -Ra Ts I = c沖n= -(Ra+Rs)x 68.6 C申反接制動(dòng)-UnRsRa +Rs T2 T NnjUN10.根據(jù)題9的電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)，起吊重物，在負(fù)載轉(zhuǎn)矩t=2Tn時(shí)，運(yùn)行在固有特性上，現(xiàn)用電樞反接法進(jìn)行制動(dòng)，問：（1）若制動(dòng)開始時(shí)的瞬時(shí)電流不大于2In，在電樞回路中應(yīng)串入多大電阻？ （2）當(dāng)轉(zhuǎn)速制動(dòng)到零時(shí)，若不切斷電源，電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)如何?解：由題知n =1629-1.436

21、T, -TN，n= 1629-1.852I2= 1565.5476r/minIz=21 NC 9.55( Ce 劎0.25 +Rs -1800 = -1629 Tn9.55X0.13520.25 +R PS=1800 -1629 = X 68.6 =0.33600.135Rps =0.336 -0.25 =0.0860Rp =3.144-0.25 =2.89恥(2)反轉(zhuǎn) 會(huì)超過-1629r/min11.根據(jù)題9的電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)，起吊重物，在負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tz 2Tn時(shí)，運(yùn)行在固有特性上，現(xiàn)用能耗制動(dòng)，問：（1）若制動(dòng)開始時(shí)的瞬時(shí)電流不大于 2In，制動(dòng)電阻應(yīng)為多大？（ 2）若轉(zhuǎn)速制動(dòng)到零時(shí)，不采取其他措

22、施，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)如何?解：（1）由前幾題知：n=1565.476r/minEaRa+R p= Ra+R P =旦=1.54002In=Rp = 1.540-0.25 =1.290（2）不采用措施 反轉(zhuǎn)到另一個(gè)轉(zhuǎn)速12.電動(dòng)機(jī)的調(diào)速和轉(zhuǎn)速變化有何區(qū)別？在同一條機(jī)械特性上，為什么轉(zhuǎn)矩越大轉(zhuǎn)速越低?答：調(diào)速是為了生產(chǎn)需要而人為的對電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行的一種控制，它和電動(dòng)機(jī)的負(fù)載變化時(shí)而引起的 轉(zhuǎn)速變化是兩個(gè)不同的概念。調(diào)速需要人為的改變電氣參數(shù)，而負(fù)載變化所引起的轉(zhuǎn)速變化則是自動(dòng)U N Ra+Rpa進(jìn)行的，這時(shí)電氣參數(shù)不變。由公式n CZ g.SCeT可知，在同一條機(jī)械特性上，轉(zhuǎn)矩T越大 轉(zhuǎn)速n越小。

23、13 . 一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，銘牌數(shù)據(jù)如下：Pn =7.5kW，Un =220V, In = 40.8A nN =1500r/min，Ra二0.36，設(shè)軸上負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tz =0.8Tn時(shí)，求：（1）在固有特性上工作時(shí)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n；（2）若其他條件不變，當(dāng)磁通減弱到 0.5%時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為什么?解：（1）機(jī)械特性-1貝 、c t-UN-gRg _ 220 -0.36x40.8 _0137nN15002200.36=T= n= 1605 -2.01T0.137 9.55x(0.137 )= 0.8Tn, Tn =9.55x0.137x40.8 =53.38N m= 1605 -2.01T =1

24、605 -2.01x53.38 =1498r/min=0.5也1n = 3210-3.141T= n= 3210 -3.141 xx 53.38 = 3042r/min214.根據(jù)題13的電動(dòng)機(jī)，若電樞中串入電阻Rpa =0.軌，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速等于多少?解：由題知RP a “5。= 1605-0.36 + 0.5 2 T =1605-4.80T9.55x(0.137)= 0.8Tn= 1605 - 4.80 X 53.38 = 1349r/min15.何謂恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速？何謂恒功率調(diào)速?答：恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速是指在調(diào)速過程中始終保持電磁轉(zhuǎn)矩不變的調(diào)速。恒功率調(diào)速是指在調(diào)速過程中始終保持輸入的電功率不變的

25、調(diào)速。16.對恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，應(yīng)采用何種調(diào)速方法？為什么?答：電樞回路串電阻調(diào)速和降低電樞電壓調(diào)速。因?yàn)檫@樣既滿足了負(fù)載要求，又是的電動(dòng)機(jī)得到充分利用。17.對恒功率負(fù)載，應(yīng)采用何種調(diào)速方法？為什么?答：弱磁調(diào)速適用于恒功率負(fù)載。電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)課后習(xí)題第三章習(xí)題答案3勵(lì)磁電抗Xm的物理意義如何？ Xm大好還是小好？若將鐵心抽出， Xm將如何變化？若一次繞組匝數(shù)增加5%，而其余不變，則Xm大致如何變化？若鐵心疊片松散，片數(shù)不足，則 Xm及l(fā)0如何變化？若鐵心硅鋼片接縫間隙較大時(shí)，對 Xm及1。有何影響?答：勵(lì)磁電抗Xm表示與主磁通相對應(yīng)的電抗，其大小和磁路飽和程度有關(guān)。Xm越大則空載電流越小，因此X

26、m大好。若將鐵心抽出，磁阻將急劇增大， Xm將顯著變小。2若一次繞組匝數(shù)增加5%,而其余不變，由Xm =WLm=WN Am可知，Xm大致增加10%。若鐵心疊片松散，片數(shù)不足，都將使磁阻增加，Xm下降，l0增大。若鐵心硅鋼片接縫間隙較大，則10將變大，Xm下降。4變壓器空載運(yùn)行時(shí)，一次側(cè)加額定電壓，為什么空載電流10很?。咳绻釉谥绷麟娫瓷?，一次側(cè)也加額定電壓，這時(shí)一次繞組的電流將有什么變化？鐵心中的磁通有什么變化？二次繞組開路和短路時(shí) 對一次繞組中電流的大小有無影響?答：變壓器空載運(yùn)行時(shí)，由于勵(lì)磁阻抗很大，因此即使一次側(cè)加額定電壓，空載電流l0都很小。若接在直流電源上，則一次側(cè)漏電抗和勵(lì)磁電抗

27、都為 0，此時(shí)一次繞組電流將非常大。鐵心中的磁通也變?yōu)楹愣ù磐?。一、二次繞組之間不存在電磁感應(yīng)作用，而次繞組開路和短路對一 次繞組中的電流大小沒有影響。6臺(tái)50Hz單相變壓器，若接在 60Hz的電網(wǎng)上運(yùn)行，額定電壓不變，問空載電流、鐵心損耗、漏抗、勵(lì)磁阻抗及電壓調(diào)整率有何變化?答：由5二巳=4.44fN理m可知，當(dāng)f由50Hz變?yōu)?0Hz時(shí)，*m將減小，空載電流下降，鐵心損耗下SFe解:N135心03=4.44x50x1624x10-4 =971 匝N236.6X10=44=4.44心0；16；4咒10-4 =183 匝降，而漏抗Xb=wLb = 2討Lb將隨f的增大而增大，；勵(lì)磁阻抗將增大，

28、由于Xk增大，因此電壓調(diào)整率將變大。7臺(tái)單相變壓器，額定電壓為220V/110V，如果不慎將低壓側(cè)誤接到 220V電源上，變壓器將發(fā)生什么現(xiàn)象?答：此時(shí)變壓器的磁通將急劇增大，磁路嚴(yán)重飽和，勵(lì)磁電流非常大，鐵耗和銅耗都將顯著增大，變 壓器將過熱，同時(shí)噪聲過大，震動(dòng)明顯。有一臺(tái)單相變壓器，已知：S5000kV A，Un1/Un2 =35kV/6.6kV，鐵心的有效截面積2 T120cm，鐵心中最大磁通密度Bm=1.45T，試求：高、低壓繞組的匝數(shù)和電壓比各為多少?% =BmSFe =1.45X1120X10-4 =1624x10-4wb電壓比k=壯唱喘=5.39一臺(tái)單相變壓器，額定容量為5kV識(shí)

29、，高、低壓繞組均有兩個(gè)匝數(shù)相同的線圈，高、低壓側(cè)每個(gè)線圈的額定電壓分別為1100V和110V,現(xiàn)在它們進(jìn)行不同方式的聯(lián)結(jié)。試問：可得幾種不同的電壓比?每種聯(lián)結(jié)時(shí)的高、低壓側(cè)額定電流為多少?答:可得四種不同的電壓比，分別是1100/110, 1100/220, 2200/110,2200/220對應(yīng)的高、低壓側(cè)額定電流分別是 4.55A/45.5A，4.55A/22.7A，2.27A/45.5A，2.27A/22.7A。10.兩臺(tái)單相變壓器，電壓為220V/110V，一次側(cè)匝數(shù)相等，但空載電流 b r2*。今將兩臺(tái)變壓器一次繞組順極性串聯(lián)起來加 440V電壓，問兩臺(tái)變壓器二次側(cè)的空載電壓各為多少

30、?1解：根據(jù)題意，l021011，則Z0 了丹串聯(lián)后Uii440=x1 =293V U1II1+丄2 ，丄=146.7V1+1 22U2I=川普=293喘=146.7VU 211=5存皿=146.7x 竺0 =73.4VU2N11012.有一臺(tái)三相變壓器，已知：Sn iOOkV A，Un1/Un2 =6.3kV/0.4kV，聯(lián)結(jié)組為丫，yn。因電源壓改為10kV，如果用改繞高壓繞組的方法來滿足電源電壓的改變，而保持低壓繞組每相為55匝不變，則新的高壓繞組每相匝數(shù)應(yīng)為多少？如果不改變高壓繞組匝數(shù)會(huì)產(chǎn)生什么后果?解：改繞后變壓器中主磁通的幅值應(yīng)保持不變。N1 U N16U N神-Nj =xn2改繞

31、前 N2 Un，則 Un2*=6.3 佯咒 55 =8660.4/J3匝N； Um 10/7310M II f 匚 N1 =上咒866 =1375 改繞后 N1Un 63山3，則 6.3匝若不改高壓繞組匝數(shù)，則變壓器鐵心將嚴(yán)重飽和，二次側(cè)電壓也將升高，變壓器將過熱并產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。13.有一臺(tái)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h =0.5A、R Ow，把鐵心抽出后電流和功率就變?yōu)?00A和1000w。若不計(jì)漏磁，試求：（1）兩種情況下的參數(shù)和等效電路；（2）兩種情況下電流的無功分量和有功分量；（3 ）兩種情況下磁通的最大值。ZU = 110 =2

32、200CJ 解: (1)有鐵心時(shí)110.5無鐵心時(shí)R1 =X1Z2R2X2I QQIQQ= JZ1-R1 =72200 -40 =2199.60I2Ti110 =1.101001002=Jz2 -R；= 0.460兩種情況下都可等效為一個(gè)電阻與一個(gè)電抗元件相串聯(lián)。coSP1P1(2 )有鐵心時(shí)10 =0.182110x0.5電流有功分量11 coSP1= 0.5x0.182 =0.091A電流無功分量11 sin 1= l1j1-cos21=0.49A無鐵心時(shí)I 2 COS申2 i 2 X電流有功分量U2I2=100 咒 00=90.1A110x100電流無功分量I2S in2肛八叭1-(肌)

33、jA(3)有鐵心時(shí)E1 =U11U1110-3 = 0.5x10 wb4.44fN4.44x50x1000無鐵心時(shí)E2=Juf -(I2R2)2 二 J1102 -1002 二 J2100 = 45.8V2E245.8= 0.21X10-3wb4.44fN4.44x50x100016. 一臺(tái)三相變壓器,Sn =750kV AUn1/Un2 10000V/400V , Y, ynO聯(lián)結(jié)，在低壓側(cè)作空載試驗(yàn)時(shí)得l0 =60A , P0 =3800w，在高壓側(cè)做短路試驗(yàn)時(shí)得Uk =440VPk =10900w (Ik1,室溫20 r，試求:折算到高壓側(cè)的勵(lì)磁電阻和短路阻抗;短路阻抗的標(biāo)么值R*、X

34、*、Z*;計(jì)算滿載及COS% =0.8 （滯后）時(shí)的AU二U2及n ； 計(jì)算最大效率max解：（1）Un卄 Unf =10000/73 =5774VUn2 = Un2/3 =400/=231V1 N14=羋應(yīng)=43.4AV3Uni10000k =Un神/Un2*=5774/231 =2511P0 血=Po = X 3800 = 1267 w3 3zm=z0 二罟=10=3-83Zm =k2zm =252 x3.83 =2393=2.35。235 +20255Zk75 C =jRk75c + xk = J2.352+5.522 =6.00IUkN =J3IN1Zk75C= 73x43.4x6.0

35、 =451Vz iT = u kNU N1= 45L =0.0451 100002PkN = 3I N1 R k75 C= 3x43.42 x2.35 =13279wRj = PkN =-PkNSn=竺篤=0.018750x10V3lN1XkX k =Un1=屁43牛5.52 =0.07210000（3）滿載時(shí) hi，已知 cos2 =0.8 （滯后），則 sin2 =0.6iU = I(RJcosW2 +X：sinW2)x 100%=1 x(0.018x0.8 +0.072x0.6)X100% = 5.76%U2 =Un2(1-也U )400X(1-0.0576)377V(1 - Po+En

36、 2 ) 100%1 2SN cos2 + Po 中吩 PkNc3800+1x13279、(1 3)100%1X 750 天 103 X 0.8 + 3800 + 1x13279= 97.2%（4）cos2=0.8時(shí)，產(chǎn)生最大效率時(shí)的負(fù)載系數(shù)J型=0.535V132792p0.茁)100%ImSN COSW2 +2 P02x3800最大效率(1- 0.535咒75003 咒0.8+2咒3800)”= 97.7%17.變壓器出廠前要進(jìn)行“極性”試驗(yàn)，將U1、u1聯(lián)結(jié)，在U1-U2端加電壓，用電壓表測 U2-u2間電壓。設(shè)變壓器電壓 220V/110V，如果U1、u1為同名端，電壓表讀數(shù)是多少？如

37、 U1、u1為非同名端,則電壓表讀數(shù)又是多少?解:U1、u1為同名端時(shí)，電壓表讀數(shù)是U U2 -u2 = Uu1、U2-Uu1、U2 =220-110 =110VU1、U2 W1、u2U1、u1為非同名端時(shí)，電壓表讀數(shù)是U U2-U2 = U U1、U 2 + Uu1、u2 =220+110= 330VU1、U251、u219.丫，d聯(lián)結(jié)的三相變壓器中，3次諧波在三角形聯(lián)結(jié)時(shí)能形成環(huán)流，基波電動(dòng)勢能否在三角形中形成環(huán)流？ 丫，y聯(lián)結(jié)的三相變壓器組中，相電動(dòng)勢中有 3次諧波，線電壓中有無3次諧波？為什么?答：由于各相基波電動(dòng)勢是相互對稱的，相位彼此互差120。，沿三角形聯(lián)結(jié)回路之和等于 0,因此

38、不會(huì)再三角形聯(lián)結(jié)中形成環(huán)流。丫，y聯(lián)結(jié)的三相變壓器組中，相電動(dòng)勢中有三次諧波，但在三相線電壓中，由于3次諧波電動(dòng)勢相互抵消，故線電壓仍呈正弦波形。20變壓器的一、二次繞組按圖（圖略）聯(lián)結(jié)，試畫出他們的線電動(dòng)勢向量圖，并判明其聯(lián)結(jié)組別。答：(a) 丫，y0(b) 丫，d7(c) D，d2 (d) D，d222. 一臺(tái)丫，d聯(lián)結(jié)的三相變壓器，在一次側(cè)加額定電壓空載運(yùn)行，此時(shí)將二次側(cè)的三角形聯(lián)結(jié)打開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(shí)，所測得的數(shù)值有無不同？為什么?答：測得的電壓不同，而電流相同。三相變壓器組二次側(cè)開口時(shí)，二次側(cè)繞組中將感應(yīng)

39、出較大的三次諧波電動(dòng)勢，測得的開口電壓較大；而三相心式變壓器的三次諧波磁通的磁阻很大，在二次側(cè)繞組中感應(yīng)出的三次諧波電動(dòng)勢較小,故測得的開口電壓也較小。三相變壓器組二次側(cè)閉合時(shí)，兩種變壓器二次側(cè)感應(yīng)電動(dòng)勢波形都接近正弦波形，三次諧波分量都很小，此時(shí)測得的電流也很小。23.兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行，均為丫，d11聯(lián)結(jié),Un1 / Un2 =35kV/OWkV。第一臺(tái)為 1250kV 4，Z k*（ I） = 6.5%第二臺(tái)為2000kV A，Z*（11）= 6%，試求：（1）總輸出為3250kV ”A時(shí)，每臺(tái)變壓器的負(fù)載為多少?（2）在兩臺(tái)變壓器均不過載情況下，并聯(lián)組的最大輸出為多少？并聯(lián)組利用率為多

40、少?1（ Zu ii）6解：（1）*）Z *（i）6.5I（：）Sni +1（：）Snii =12501（：）+ 20001（：）= 3250聯(lián)立求解可得（:）二0.95n：） =1.03S| =|（：）Sni =0.95X1250 =1190kV ASii =1*）Snii =1.03咒2000 =2060kV A第二臺(tái)變壓器已過載。（2）由于短路阻抗標(biāo)么值小的變壓器負(fù)載系數(shù)大，因此必先達(dá)到滿載。設(shè)応）=1，則Z * - k（l1）X| ） = 0.923Zk（ i）兩變壓器都不過載的情況下，并聯(lián)組最大輸出為6=I（：）Sni +I（：）Snii =0.923咒 1250 +12000 =3

41、1542 A3154= 0.97 并聯(lián)組的利用率為SnI +Snii 1250 +2000第五章習(xí)題答案1.試述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)得工作原理，為什么說感應(yīng)電動(dòng)機(jī)是一種異步電動(dòng)機(jī)?答：感應(yīng)電動(dòng)機(jī)工作原理：異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，定子繞組接到三相電源上，轉(zhuǎn)子繞組自身短路，由于 電磁感應(yīng)的關(guān)系，在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢，產(chǎn)生電流，從而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速等于旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速，則磁場和轉(zhuǎn)子之間就沒有相對運(yùn)動(dòng)，它們之間就不存在電磁關(guān)系，也就不能再轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢，產(chǎn)生電流，也就不能產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。所以，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn) 子速度不可能等于旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度，因此，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)是一種異步電動(dòng)機(jī)。f=50Hz

42、與2.什么叫同步轉(zhuǎn)速？它與哪些因素有關(guān)？ 一臺(tái)三相四極交流電動(dòng)機(jī)，試分別寫出電源頻率f=60Hz時(shí)的同步轉(zhuǎn)速。ni答：旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度ni稱為同步轉(zhuǎn)速。由60fP可知，它僅與電流頻率 f和電動(dòng)機(jī)的極對數(shù) P有關(guān)。對三相四極交流電動(dòng)機(jī)來說,p=2，當(dāng) f=50Hz 時(shí),叱=i500rpm；P 2當(dāng)f .60Hz時(shí)，厲=型=660P= 1800rpm。3.臺(tái)三相交流電動(dòng)機(jī)，電源頻率f=50Hz，試分別寫出當(dāng)極對數(shù) 2p=2、4、6、8、10時(shí)的同步轉(zhuǎn)速。_60fni -解：由P可知，2p=2、4、6、8、10時(shí)的同步轉(zhuǎn)速分別為3000rpm、1500rpm、1000rpm、750rpm、600r

43、pm。4.何為轉(zhuǎn)差率S?通常感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的S值為多少?答：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速 ni之差稱為轉(zhuǎn)差 An ；轉(zhuǎn)差與磁場轉(zhuǎn)速 ni之比稱為轉(zhuǎn)差率，即S=nLlnxi00%ni般 S=0.010.05o5臺(tái)三相4極感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，已知電源頻率f=50Hz，額定轉(zhuǎn)速nN =1450r/min，求轉(zhuǎn)差率S。60f60x50n1 =1500rpmP 2S=1500-1450 X100% =3.3%解.n 1150012. 一臺(tái)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)接在Un =380V、f =50Hz的電網(wǎng)上工作，定子繞組作三角形聯(lián)結(jié)，已知每相電動(dòng)勢為額定電壓的92%，定子繞組的每相串聯(lián)匝數(shù)N1 =312匝，繞組因數(shù)Kw1 =0.

44、96，試求每極磁通解：已知相電動(dòng)勢 E =92%Un 二0.9380 =349.6V349.6而 E0 =4.44fN神iKwi故 *4.44fN1Kw1=0.0053wb4.44X50X312X0.96第六章習(xí)題答案1與同容量的變壓器相比較，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的空載電流大，還是變壓器的空載電流大？為什么?答：感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的空載電流大。這是由于異步電動(dòng)機(jī)的主磁路中含有氣隙段，氣隙段得磁阻很大，從而使感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的空載電流 大。2.感應(yīng)電動(dòng)機(jī)理想空載時(shí)，空載電流等于零嗎？為什么?答：空載電流不等于零。這是因?yàn)楦袘?yīng)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)必須從電網(wǎng)吸收感性無功用于建立磁場，因此理想空載時(shí)空載電流也不 能等于0。3說明感應(yīng)

45、電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的能量傳遞過程，為什么負(fù)載增加時(shí)，定子電流和輸入功率會(huì)自動(dòng)增加？從空載到額定負(fù)載，電動(dòng)機(jī)的主磁通有無變化？為什么?答：感應(yīng)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，從電網(wǎng)吸收電功率，其中一部分消耗在定子繞組銅耗和定子鐵耗上，余下的 功率以電磁感應(yīng)的形式由定子傳遞到轉(zhuǎn)子，稱為電磁功率。電磁功率有一部分消耗在轉(zhuǎn)子繞組的銅耗 上，余下的就是使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的總機(jī)械功率。總機(jī)械功率減去機(jī)械損耗和附加損耗后，才是轉(zhuǎn)子軸端輸 出的機(jī)械功率。由磁動(dòng)勢平衡方程式11 0 +（-l2）可知，理想空載時(shí)，1；=0，h =1。隨著負(fù)載增加，轉(zhuǎn)子側(cè)電流也增大，于是定子電流的負(fù)載分量也相應(yīng)增大，因此定子電流和輸入功率會(huì)隨著負(fù)載的增加而自動(dòng)

46、增加。電動(dòng)機(jī)主磁通略有減小。電動(dòng)機(jī)從空載到額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，由于定子電壓不變的，而Il乙增加使Ei減小，所以電機(jī)的主磁通略有減小。6.在分析感應(yīng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，為什么要用一靜止的轉(zhuǎn)子來代替實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子？這時(shí)轉(zhuǎn)子要進(jìn)行哪些折算？如何折算?答：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子側(cè)的頻率和定子側(cè)的頻率不相同，它們之間不能進(jìn)行直接運(yùn)算，也無法將定、 轉(zhuǎn)子電路聯(lián)接起來。用靜止轉(zhuǎn)子代替實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子后，轉(zhuǎn)子側(cè)的頻率和定子側(cè)頻率相同，這時(shí)可以 建立異步電動(dòng)機(jī)的等效電路。要進(jìn)行的折算有頻率折算和繞組折算。頻率折算：轉(zhuǎn)子電路串入一附加電阻竽Rr。繞組折算:2?I2 七，z；*，其中k一-NikwiN 2 kw2_ miNikwiki

47、=m2N2kw27感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的等效電路有哪幾種？試說明 T形等效電路中各個(gè)參數(shù)的物理意義。答：有兩種：T形等效電路和簡化等效電路。T形等效電路中各參數(shù)物理意義如下:Rl :定子繞組每相電阻，稱為定子電阻;X日：與定子側(cè)漏磁通相對應(yīng)的漏電抗，稱為定子漏電抗;Rm :反應(yīng)鐵耗的等效電阻，稱為等效電阻;Xm :與主磁通相對應(yīng)的勵(lì)磁電抗;R；:轉(zhuǎn)子繞組電阻折算值;X:與轉(zhuǎn)子側(cè)漏磁通相對應(yīng)的轉(zhuǎn)子漏電抗折算值。8.一臺(tái)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的輸入功率為 8.6kW，定子銅耗為425W、鐵耗為210W、轉(zhuǎn)差率S=0.034,試計(jì)算電動(dòng)機(jī)的電磁功率、轉(zhuǎn)子銅耗及機(jī)械功率。解：Pern 二P- PFe -Pcui =86

48、OO-425-21O = 7965WPcu2 =SPm =0.034X7965 =271Wp。= Pem - Pcu2 = 7965- 271 = 7694W電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)課后習(xí)題第七章習(xí)題答案2.三相籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流一般為額定電流的47倍，為什么起動(dòng)轉(zhuǎn)矩只有額定轉(zhuǎn)矩的0.81.2倍？答：異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流雖然很大，但是由于起動(dòng)時(shí)Cs業(yè)很小，轉(zhuǎn)子電流的有功分量就很小；其次,由于起動(dòng)電流很大，定子繞組的漏抗壓降大，使感應(yīng)電動(dòng)勢E1減小，從而也減小。所以，起動(dòng)時(shí)小，轉(zhuǎn)子電流的有功分量也小，使得起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也不大，僅為額定轉(zhuǎn)矩的0.81.2 倍。3.三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)能夠在低于額定電壓的情況下運(yùn)行嗎

49、？為什么?答：不能。2由于Tm正比于5，電壓下降時(shí)，則電磁轉(zhuǎn)矩下降更多，會(huì)造成定、轉(zhuǎn)子電流增大，則定、轉(zhuǎn)子銅耗增大，且其增加的幅度遠(yuǎn)大于鐵耗減小的幅度，故效率也下降，重載時(shí)電動(dòng)機(jī)可能停轉(zhuǎn)。若無保護(hù)，電機(jī)繞組可能因過熱而受損。4.繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子電路中串入起動(dòng)電阻，為什么能減小起動(dòng)電流，增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩?list = I2st =Ui答：起動(dòng)時(shí),（1+2）+（xg+xy，很明顯，轉(zhuǎn)子回路內(nèi)串電阻起動(dòng)，可減小最初起動(dòng)電流，同時(shí)，電阻增加使cs2增加；而起動(dòng)電流減小使感應(yīng)電動(dòng)勢 Ei增加，*1增加，所以提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。6 .深槽式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和雙籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)為什么能改善起動(dòng)性能?答：這是由于起動(dòng)時(shí)集膚效應(yīng)的存在，使起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子電流主要集中在槽口或上籠，等效轉(zhuǎn)子電阻比較大，從而可以改善起動(dòng)性能。9一臺(tái)繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，已知Pn=44kW，n N=1435/min，E2n=243V，Jn=110V，設(shè)起動(dòng)時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為Tz mO.STn，