電機(jī)學(xué)第三版課后習(xí)題測驗(yàn)答案

1、電機(jī)學(xué)第三版課后習(xí)題測驗(yàn)答案原邊接上電源后，流過激磁電流10,產(chǎn)生勵(lì)磁磁動勢F0, 在鐵芯中產(chǎn)生交變主磁通（1）0,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分別產(chǎn)生同頻率的感 應(yīng)電動勢el和e2,且有，顯然，由于原副邊匝數(shù)不等，即 N1HN2,原副邊的感應(yīng)電動勢也就不等，即elHe2,而繞組的電 壓近似等于繞組電動勢，即U1E1, U2E2,故原副邊電壓不等，即 U1HU2，但頻率相等。1-2變壓器一次線圈若接在直流電源上， 二次線圈會有穩(wěn)定直流電壓嗎？答：不會。因?yàn)榻又绷麟娫?，穩(wěn) 定的直流電流在鐵心中產(chǎn)生恒定不變的磁通，其變化率為零，不 會在繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。

2、1-3變壓器的空載電流的性質(zhì)和作用 如何？答：作用：變壓器空載電流的絕大部分用來供勵(lì)磁，即產(chǎn)生 主磁通，另有很小一部分用來供給變壓器鐵心損耗，前者屬無功 性質(zhì)，稱為空載電流的無功分量，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功分量總是遠(yuǎn)遠(yuǎn) 大于有功分量，故空載電流屬感性無功性質(zhì)，它使電網(wǎng)的功率因 數(shù)降低，輸送有功功率減小。1-4 一臺220/110伏的變壓器，變 比，能否一次線圈用2匝，二次線圈用1匝，為什么？答：不 能。由可知，由于匝數(shù)太少，主磁通將劇增，磁密過大，磁路過于 飽和，磁導(dǎo)率u降低，磁阻增大。于是，根據(jù)磁路歐姆定律可第1頁共1頁 知，產(chǎn)生該磁通的激磁

3、電流必將大增。再由可知，磁密過大，導(dǎo) 致鐵耗大增，銅損耗也顯著增大，變壓器發(fā)熱嚴(yán)重，可能損壞變 壓器。1-5有一臺S-100/6、3三相電力變壓器，Y, yn （Y/Y0） 接線,銘牌數(shù)據(jù)如下：10%二7% P0=600W uk%=4、5% PkN=2250W 試 求：1。畫出以高壓側(cè)為基準(zhǔn)的近似等效電路，用標(biāo)么值計(jì)算其參 數(shù)，并標(biāo)于圖中；2。當(dāng)變壓器原邊接額定電壓，副邊接三相對稱 負(fù)載運(yùn)行，每相負(fù)載阻抗，計(jì)算變壓器一、二次側(cè)電流、二次端電壓及輸入的有功功率及此時(shí)變壓 器的鐵損耗及激磁功率。解：1. 1-6三相變壓器的組別有何意義，如何用時(shí)鐘法來表示？ 答：三相變壓器的連接組別用來反映三相變壓

4、器對稱運(yùn)行時(shí)， 高、低壓側(cè)對應(yīng)的線電動勢（線電壓）之間的相位關(guān)系。影響組 別的因素不僅有繞組的繞向、首末端標(biāo)記，還有高、低壓側(cè)三相 繞組的連接方式。用時(shí)鐘法表示時(shí)，把高壓繞組的線電動勢（線 電壓）相量作為時(shí)鐘的長針，并固定在12點(diǎn)，低壓繞組的線電動 勢（線電壓）相量作為短針，其所指的數(shù)字即為三相變壓器的連 接組別號。三相變壓器共有12種組別，其中有6種單數(shù)組別和6 種偶數(shù)組別。1-7為什么說變壓器的激磁電流中需要有一個(gè)三次諧 波分量，如果激磁電流中的三次諧波分量不能流通，對線圈中感 應(yīng)電動機(jī)勢波形有何影響？答：因?yàn)榇怕肪哂酗柡吞匦?，只有?頂波電流才能產(chǎn)生正弦波磁通，因此激磁電流需要有三次諧波

5、分 量（只有這樣，電流才是尖頂波）。如果沒有三次諧波電流分第1頁共1頁 量，主磁通將是平頂波，其中含有較大的三次諧波分量，該三次諧 波磁通將在繞組中產(chǎn)生三次諧波電動勢，三次諧波電動勢與基波 電動勢疊加使相電動勢呈尖頂波形，繞組承受過電壓，從而危及 繞組的絕緣。18有一臺60000千伏安，220/11千伏，Y, d（Y/A ）接線的三相變壓器，求：（1）高壓側(cè)穩(wěn)態(tài)短路電流 值及為額定電流的倍數(shù)；（2）在最不得的情況發(fā)生突然短路， 最大的短路電流是多少？解：一次側(cè)額定電流短路阻抗標(biāo)么值短路電流標(biāo)么值和短路電流 有名值6000KV屬大容量變壓器 最大短路電流：1-9工頻三相變 壓器，額定容量320k

6、VA,額定電壓6300/400V, Yd形連接，試驗(yàn) 數(shù)據(jù)如下表。試驗(yàn)類型線電壓V線電流A總功率W備注短路28429、35700高壓側(cè)測量空載40027、71450低壓側(cè)測量（1）作出變壓器的近似等效電路，各 參數(shù)用標(biāo)幺值表示；（2） 一次側(cè)施加額定電壓，次級側(cè)接負(fù) 載，負(fù)載電流為0、8倍額定電流，功率因數(shù)0、8滯后，計(jì)算電 壓變化率；解：（1）變壓器的近似等效電路如下圖所示：短路阻 抗短路電阻短路電抗激磁阻抗激磁電阻激磁電抗髙壓側(cè)的 基值選擇，則高壓側(cè)阻抗基值為低壓側(cè)的基值選擇，則低壓側(cè)阻 抗基值為相應(yīng)的標(biāo)幺值為：短路阻抗標(biāo)幺值 短路電阻標(biāo)幺值 短 路電抗標(biāo)幺值 激磁阻抗標(biāo)幺值 激磁電阻標(biāo)幺

7、值 激磁電抗標(biāo)幺值（2）,則，電壓變化率異步電機(jī)2-1何謂異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)差 率？在什么情況下轉(zhuǎn)差率為正，什么情況為負(fù)，什么情況下轉(zhuǎn)差第1頁共1頁 率小于1或大于1?如何根據(jù)轉(zhuǎn)差率的不同來區(qū)別各種不同運(yùn)行狀 態(tài)？答：異步電機(jī)轉(zhuǎn)差率S是指旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速nl與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n 之間的轉(zhuǎn)速差（nl-n）與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速nl的比率，即。當(dāng)nl 時(shí)，轉(zhuǎn)差率為正（s0） , n nl時(shí)轉(zhuǎn)差率為負(fù)（s0）；當(dāng) nln0時(shí)，轉(zhuǎn)差率sl；當(dāng)0n8時(shí)，轉(zhuǎn)差率sl；當(dāng)+ osl時(shí) 為電磁制動運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)1SO時(shí)為電動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)0s-oo 時(shí)為發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。2-2 一臺三相感應(yīng)電動機(jī)：fl二50Hz, p二2。在轉(zhuǎn)差率為0

8、、02時(shí)，求：（1）定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速nl; （2） 定子旋轉(zhuǎn)磁場相對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速；（3）轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場相對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn) 速；（4）轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場相對定子的轉(zhuǎn)速。解:（1）、定子磁場轉(zhuǎn)速：（2）、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速：定子磁場相 對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速：（3）、轉(zhuǎn)子磁場相對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速：（4）轉(zhuǎn)子磁場相對定子的轉(zhuǎn)速：2-3 一臺三相異步電動機(jī)， PN二4、5千瓦，Y/A接線，380/220伏，轉(zhuǎn)/分，試求： 1.接成Y形或A形時(shí)的定子額定電流；2.同步轉(zhuǎn)速及定子磁 極對數(shù)P； 3.帶額定負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)差率；解：（1）Y接時(shí):UN=380V 接時(shí)：UN二220V （2）磁極對數(shù) 取p二2同步轉(zhuǎn)速（3）額定轉(zhuǎn)差率2-4 一臺三相四極異步

9、電動機(jī)，150kW, 501Iz, 380V, Y接法，額定負(fù)載時(shí)pcu2二2、2kW, pmec二2、6kW,附加損第1頁共1頁 耗pad=l. lkWo試求1、額定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)差率；2、額定 運(yùn)行時(shí)的電磁功率和電磁轉(zhuǎn)矩；3、如額定運(yùn)行時(shí)，保持負(fù)載轉(zhuǎn) 矩不變，在轉(zhuǎn)子繞組中串入電阻使電機(jī)的轉(zhuǎn)速降低10%,問串入 的電阻阻值是原轉(zhuǎn)子電阻的多少倍？調(diào)速后的轉(zhuǎn)子銅耗是多少？ 解：(1)額定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速為由可解得(2)電磁功率為電磁轉(zhuǎn) 矩為(3)串入電阻后的轉(zhuǎn)速為此時(shí)的轉(zhuǎn)差率為由于保持不變，轉(zhuǎn) 子電流不變，電磁轉(zhuǎn)矩也不變，接入電阻后，轉(zhuǎn)子銅耗為則串入 的電阻值為原電阻值的倍數(shù)為2-5當(dāng)異步電動機(jī)運(yùn)

10、行時(shí)，定子電 動勢的頻率是fl,轉(zhuǎn)子電動勢的頻率為f2,由定子電流的產(chǎn) 生的旋轉(zhuǎn)磁動勢以什么速度截切定子，又以什么速度截切轉(zhuǎn)子？ 由轉(zhuǎn)子電流的產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁動勢以什么速度截切轉(zhuǎn)子，又以什么 速度截切定子？，它與定子旋轉(zhuǎn)磁動勢的相對速度是多少？答：由定子電流產(chǎn)生的定子旋轉(zhuǎn)磁動勢以nl的速度截切定子，又 以nl-n的速度截切轉(zhuǎn)子。由轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢以 的速度截切轉(zhuǎn)子，又以的速度截切定子，它與定子旋轉(zhuǎn)磁動勢的 相對速度為。2-6 -臺4極異步電動機(jī)，額定功率PN二5。5千 瓦,fl二50Hz,在某運(yùn)行情況下，自定子方面輸入的功率為6、32 千瓦，pcul=341 瓦，pcu2=237、5

11、瓦,pFe=l67、5瓦，pmec=45瓦，pad=29瓦，試?yán)L出該電機(jī)的功率流程 圖，標(biāo)明電磁功率、總機(jī)械功率和輸出功率的大小，并計(jì)算在該第1頁共1頁 運(yùn)行情況下的效率、轉(zhuǎn)差率、轉(zhuǎn)速及空載轉(zhuǎn)矩、輸出轉(zhuǎn)矩和電磁 轉(zhuǎn)矩。解：輸出功率：效率：電磁功率：轉(zhuǎn)差率：轉(zhuǎn)速：空載損耗：空載轉(zhuǎn)矩：輸出轉(zhuǎn)矩：電磁轉(zhuǎn)矩：或2-7正序電 流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場以什么速度截切轉(zhuǎn)子，負(fù)序電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁 場以什么速度截切轉(zhuǎn)子？當(dāng)三相異步電動機(jī)在不對稱電壓運(yùn)行 時(shí)，轉(zhuǎn)子電流會有哪幾種頻率？ nlnln答：正序分量電流產(chǎn)生的 旋轉(zhuǎn)磁場以nl-n的速度截切轉(zhuǎn)子，負(fù)序分量電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場 以nl+n速度截切轉(zhuǎn)子。三相異步電動機(jī)在不

12、對稱運(yùn)行時(shí)，電機(jī)內(nèi)部只有正序和負(fù)序 分量電流，它們分別產(chǎn)生正序和負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁動勢，前者在轉(zhuǎn)子繞 組感應(yīng)電動勢和電流，其頻率為，后者在轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動勢和 電流，其頻率為：、同步電機(jī)3-1試述三相同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并 列的條件？為什么要滿足這些條件？怎樣檢驗(yàn)是否滿足？答：條件是：（1）待并發(fā)電機(jī)的電壓Ug與電網(wǎng)電壓Uc大小相 等；（2）待并發(fā)電機(jī)的電壓相位與電網(wǎng)電壓相位相同；（3） 待并發(fā)電機(jī)的頻率fg與電網(wǎng)頻率fc相等；（4）待并發(fā)電機(jī)電壓相序與電網(wǎng)電壓相序一致；若不滿足這些條 件：條件（1）不滿足，發(fā)電機(jī)在并列瞬間會產(chǎn)生有害的滯后（或 超前）發(fā)電機(jī)電壓900 （即無功性質(zhì)）的巨大瞬態(tài)沖擊電流，使

13、定 子繞組端部受沖擊力而變形；條件（2）不滿足發(fā)電機(jī)在并列瞬間 會產(chǎn)生有害的滯后（或超前）發(fā)電機(jī)電壓一相位角的巨大瞬態(tài)沖 擊電流，使定子繞組端部受沖擊力而變形，同時(shí)，沖擊電流的有第1頁共1頁 功分量還會在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上產(chǎn)生沖擊機(jī)械扭轉(zhuǎn)矩，使機(jī)軸扭曲 變形，大的沖擊電流還會使電樞繞組過熱；條件（3）不滿足，發(fā) 電機(jī)在并列時(shí)會產(chǎn)生拍振電流，在轉(zhuǎn)軸上產(chǎn)生時(shí)正、時(shí)負(fù)的轉(zhuǎn) 矩，使電機(jī)振動，同時(shí)沖擊電流會使電樞繞組端部受沖擊力而變 形，還會使電樞繞組發(fā)熱；條件（4）不滿足的發(fā)電機(jī)絕對不允許 并列，因?yàn)榇藭r(shí)發(fā)電機(jī)電壓恒差1200, AU恒等于，它將產(chǎn)生巨 大的沖擊電流而危及發(fā)電機(jī)，也可能使發(fā)電機(jī)不能牽入同步

14、。3-2 凸極同步電機(jī)分析中運(yùn)用到多種電抗的參數(shù)，請分別比較以下各 組電抗的大小，并簡述原因。（1）不飽和同步電抗與飽和同步電 抗；（2）交軸同步電抗與直軸同步電抗；（3）漏抗與保梯電 抗。答：（1）不飽和同步電抗 飽和同步電抗。原因（要點(diǎn)）： 磁路不飽和，則磁導(dǎo)大，則不飽和同步電抗大；（可以從多個(gè)角度 分析）（2）交軸同步電抗直軸同步電抗。原因（要點(diǎn)）：直軸氣 隙小，則磁阻小（磁導(dǎo)大），則直軸同步電抗大；（3）漏抗 Xs o 3-3有一臺三相汽輪發(fā)電機(jī)，PN=25000千瓦， UN 二10、5千伏，（滯后），Y接線，同步電抗。試求額定負(fù)載 下發(fā)電機(jī)的空載相電動勢、之間的夾角及之間的夾角。解：

15、外功第1頁共1頁率因數(shù)角以電壓相量為基準(zhǔn)，即空載電動勢和功角內(nèi)功率因數(shù)角 3-4同步發(fā)電機(jī)的電樞反應(yīng)的性質(zhì)取決于什么，交軸和直軸電樞反 應(yīng)對同步發(fā)電機(jī)的磁場有何影響？答:同步電機(jī)有負(fù)載后，電 樞繞組電流產(chǎn)生的磁場對氣隙磁場的影響稱為電樞反應(yīng)。電樞反 應(yīng)的性質(zhì)由空載電勢E0和電樞電流I的夾角即內(nèi)功率因數(shù)角所決 定。直軸電樞反應(yīng)是增磁或去磁作用，交軸電樞反應(yīng)使得合成磁 場與主磁極磁場在空間形成一定的相位差，使主磁場扭歪，同時(shí) 交軸磁勢與合成磁場之間的相互作用形成了電磁轉(zhuǎn)矩。、3-5 -臺 汽輪發(fā)電機(jī)，額定功率因數(shù)為0、8 (滯后)，同步電抗X*s二0、 8,該機(jī)并聯(lián)于大電網(wǎng)。試求：(1)額定運(yùn)行時(shí)

16、的功角d； (2) 如果保持激磁不變，輸出有功功率減半，求此時(shí)的電樞電流及功 率因數(shù)。解：設(shè)(1)(2)則即則則直流電機(jī)IaUIIf并勵(lì)I(lǐng)a=If+IIf=U/Rf4-l直流電機(jī)有哪些激磁方式？各有何特點(diǎn)？不 同的激磁方式下，負(fù)載電流、電樞電流與激磁電流有何關(guān)系？ 答：他勵(lì)I(lǐng)aUflf IU他勵(lì)I(lǐng)二Iq If二Uf/Rf并勵(lì) 自勵(lì)串勵(lì)復(fù)勵(lì) IaUIIf復(fù)勵(lì)I(lǐng)a=If+IIaUI=If串勵(lì)I(lǐng)a=If=I4-2試述并激直流發(fā)電 機(jī)的自激過程和自激條件？答：有剩磁。當(dāng)電機(jī)起動旋轉(zhuǎn)時(shí)， 電樞繞組切割主磁極下氣隙中的剩磁磁場而感應(yīng)一數(shù)值很小的剩 磁電動勢，由于勵(lì)磁繞組與電樞繞組并聯(lián)，因此就有一不大的勵(lì)

17、磁電流流過勵(lì)磁繞組，產(chǎn)生一個(gè)不大的磁場，它也作用在氣隙 中。若它對原剩磁磁場起助磁作用，氣隙磁場得以加強(qiáng)，致使電第1頁共1頁 樞繞組感應(yīng)電動勢比原剩磁電動勢增大，則勵(lì)磁電流就進(jìn)一步增 大，其建立的磁場更進(jìn)一步增強(qiáng)（即助磁作用進(jìn)一步增強(qiáng)）,電 樞電動勢進(jìn)一步提升，,周而復(fù)始，經(jīng)幾個(gè)循環(huán)，電樞繞組便 建立起電壓，因而要求電樞轉(zhuǎn)向及勵(lì)磁繞組接線正確。為使建 立一個(gè)定值電壓，還需主磁場具有飽和特性，因磁路飽和后，勵(lì) 磁電流即使再增大，主磁場因飽和而增加不大了，所以電樞電動 勢就穩(wěn)定在某一定值。這個(gè)穩(wěn)定值的大小還取決于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回 路電阻的大小，為保證要建立某一定值電壓，還要求：勵(lì)磁回路 電阻小于其臨界

18、值。4-3若將串勵(lì)直流電動機(jī)接到額定電壓不變的 50Hz交流電源上，此時(shí)電動機(jī)能否產(chǎn)生轉(zhuǎn)向恒定的電磁轉(zhuǎn)矩？簡 述原因。答能產(chǎn)生轉(zhuǎn)向恒定的電磁轉(zhuǎn)矩。，串勵(lì)電機(jī)中， 通入交流電時(shí)，方向始終保持同步，所以可產(chǎn)生轉(zhuǎn)向恒定的電磁 轉(zhuǎn)矩。4-4 一臺并勵(lì)直流電動機(jī)，電樞回路總電阻，勵(lì)磁回路 電阻，忽略電樞反應(yīng)的影響，求：（1）電動機(jī)的額定輸出轉(zhuǎn)矩？（2）額定負(fù)載時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩；（3）額定負(fù)載時(shí)的效率；（4）在 理想空載時(shí)（）的轉(zhuǎn)速；（5）當(dāng)電樞回路中串入一電阻R=0、 15Q時(shí)，在額定轉(zhuǎn)矩下的轉(zhuǎn)速。解：額定輸出轉(zhuǎn)矩額定負(fù)載時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩：勵(lì)磁電流電樞電 流 額定負(fù)載時(shí)效率當(dāng)電樞回路串入，在時(shí)轉(zhuǎn)速：4-5 臺 并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)，電樞回路電阻，一對電刷壓降，勵(lì)磁回路電 阻，求額定時(shí)的電磁功率和電磁轉(zhuǎn)矩？解：勵(lì)磁電流負(fù)載電流 電樞電流 電樞電動勢 電磁功率 電