電機學(xué)課后習(xí)題答案

1、電機學(xué)（十五課本） 第二章變壓器35600 0_ - 513 A， I 2 - I 2N 3 = 513 , 3 = 296 A3U2N 3 6.3 103額定電壓：U1N =U1N ”3 =10 , 3 =5.774kVU2n =U2n - 6.3kV1低壓側(cè)開路實驗：p0 36800 301242I 2N 二SNRmI!ZmI2（7.4, 73 2U 20 I 207.4、36300=1474“JI11ZVm11Xm2 -R = 1474.62 -124.22 =14694折算到高壓側(cè)（一次側(cè)）：Rm =k2Rm =0.9164 124.2 = 1042xm =k2xm =0.9164 1

2、469.4 -1232.8' 1一次阻抗基值：Z1b=U1Ny眄11N ©323Rm104-2 5 83 x*XmRm5.83 , Xmm Z1b 17.87m Z1b高壓側(cè)短路實驗：18000 32=0.057503232竺69.02仃.87ZkPk 3 112k ' U1kI1kU1k 3550311k 'XkRk二 Zk 2 -R? = 0.9832 -0.05752 =0.981"Rk0.0575Z1b-17.87“00325,Xk 6Z1b叫 0.0549仃.872采用近似等效電路，滿載且2 = arccoS0.8 二 36.870 ,co

3、s 2-0.8（滯后）時，取-UU2 00，貝U:2960.9164一36870= 323- 36.870fU 神=zk 乂-I 20+-U2=0.983乂86.65° 匯323N -36.87° +k -U 2< ）< ）'、JT； I2N - 2=2k= 317.5 49.78 kU2 =205. 0.9164U2j242.4mU i 5774 2.414746 85.17= 3.915 -82.76A ,2 2 2若Ui =U代上 4，貝U: Ur 205 kU 2242.4 ，而 Uq-UqN-5774V從而：U2 =6073V，-U2 =607

4、3 00，242 6901205.24 99164 6073 =5774 認U1N _U2 100% URk C0S 2 丄Xk sin 2 100%U1NU1N 丨1=1神=歸+ -I 2© =3.915Z-82.76° +323/-36.87 = 326.6/ - 37.46 0 Al 丿3)電壓調(diào)整率：U1N5774U1N 100%= 5774 U 2 100%= 57749164 6073 100%= 3.56% 5774二 I 2 Rk cos®2 + X k sin W2 k 100% = (0.00325 x 0.8 + 0.0549 x 0.6 W

5、 100% = 3.554% 輸出功率：P2 = SN cos 2 = 5600 0.8 =4480kW輸入功率：P1 = P2 pcu PFe =4480 18 6.8 =4504.8kWPc4480額定效率：二顯 100% 100% = 99.45%P14504.8第二章直流電機3-11 一臺他勵發(fā)電機的轉(zhuǎn)速提高 20%空載電壓會提高多少（設(shè)勵磁電流保持不變）？若為 并勵發(fā)電機，則電壓升高的百分值比他勵發(fā)電機多還是少（設(shè)勵磁電阻不變）？解：他勵發(fā)電機u0二E二Cen，勵磁電流不變，磁通不變，轉(zhuǎn)速提高 20%空載電壓會提 高20%并勵發(fā)電機，U0二E二cen：=1 fRf，轉(zhuǎn)速提高，空載電壓

6、提高，空載電壓提高，勵磁電流 提高，磁通提高，空載電壓進一步提高，所以，并勵發(fā)電機，轉(zhuǎn)速提高20%空載電壓升高的百分值大于他勵時的20%。3-9、一臺4極82kW 230V 970r/min的他勵直流發(fā)電機，電樞上共有 123個元件，每元件 為1匝，支路數(shù)2a 2。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的每極磁 通，試計算當(dāng)電機輸出額定電流時的電磁轉(zhuǎn)矩。解：轉(zhuǎn)矩常數(shù)CTpZa2123 2 =78.3042兀a= 2兀13-12、一臺他勵直流發(fā)電機的額定電壓為230V,額定電流為10A,額定轉(zhuǎn)速為1000r/min ,電樞總電阻Ra =1.5“。已知在750r/min時的空載特性如下

7、：I f /A0.41.01.62.02.53.03.64.45.2E。V33781201501761942.6225240試求：1）額定轉(zhuǎn)速、勵磁電流為 2.5A時的空載電壓為多少？ 2）如轉(zhuǎn)速降為900r/min，空 載電壓為多少？ 3）滿載時電磁功率為多少？p Za2 123 2= 8.21感應(yīng)電動勢常數(shù)Ce =e 60 a=60空載額定轉(zhuǎn)速下具有額定電壓時的每極磁通Ea0-=Ce nNPN820002300.02892Wb8.2 970額定輸出電流 I = la額定電流時的電磁轉(zhuǎn)矩356.52AUN 230TeN =CT"a =78.304 0.02892 356.52 =8

8、07.36N解：1） E二CjF，空載時勵磁電流不變，主極磁通不變，所以Ce二旦=176 = 0.2347en 750額定轉(zhuǎn)速時空載電壓 E = CJn二0.2347 1000 = 234.7V2）轉(zhuǎn)速為 900r/min 時 E =Ce>n =0.2347 90211.2V3） 滿載時端電壓：UN =230V，感應(yīng)電動勢：Ea 二UN IaNRa= 230 T0 1.5 = 245V額定電磁功率：PeN =Eal aN = 245 10 =2.45kW3-13、一臺四極82kW 230V,970r/min的并勵發(fā)電機，只75。= 0.0259，勵磁繞組總電阻 Rf 75。；-22.8，

9、額定負載時并勵回路串入3.51的調(diào)節(jié)電阻，電刷壓降為 2V,鐵耗和機械 損耗共2.5kW，雜散損耗為額定功率的0.5%,試求額定負載時的輸入功率、電磁功率和效率。 解：lN Pn 82 10 356.52 AN UN 230額定負載時勵磁功率：PfN 2302011WfN Rf（750）+Rs 22.8+3.5U N 230IfN N23-8.745A，laN " N I fN 二 356.52 8.745 二 365.27ARfN 22.83.5EaN 二 U N 2 U I aN Ra = 230 2 365.27 0.0259 二 241.46V電磁功率：PeN 二 EaNIa

10、N = 241.46 365.27 = 88.198kW額定輸入功率：P1N 二 PeNPFeP r 88.198 2.5 0.5% 82 二 91.108kWp82額定效率：2 100%100%= 90%P191.1083-14、一臺100kW 230V的并勵發(fā)電機，勵磁繞組每極有1000匝，在額定轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生額定電 壓需勵磁電流7A,額定電流時需9.4A的勵磁電流才能達到同樣的端電壓。今欲將該機改為 平復(fù)勵，問每極應(yīng)加多少匝串勵繞組？解：空載端電壓為230V時勵磁磁動勢為Ffo二Nlfo =1000 7 = 7000A發(fā)電機額定電流為lN Pn = 10°°°&

11、#176; =434.78AN UN 230并勵發(fā)電機額定狀態(tài)時的勵磁磁動勢為FfN =NIfN =1000 9.4 =9400A為保持端電壓不變，抵消電樞反應(yīng)的去磁效應(yīng)和電樞壓降所增加的磁動勢為F =FfN -Ff0 = 9400 -7000 = 2400A這一磁動勢有串勵繞組提供時串勵繞組的匝數(shù)為Nq ='F二2400 . 5.52 :. 6匝S IN 434.783-16、一臺17kW 220V的并勵直流電動機，電樞總電阻 RO.11，在額定電壓下電樞電流 為100A,轉(zhuǎn)速為1450r/min，并勵繞組與一變阻器串聯(lián)以限制勵磁電流為4.3A。當(dāng)變阻器短路時，勵磁電流為9A,轉(zhuǎn)速降

12、低到850r/min，電動機帶有恒轉(zhuǎn)矩負載，機械損耗等不計，試 計算：1）勵磁繞組電阻和變阻器電阻；2）變阻器短路后，電樞電流的穩(wěn)態(tài)值；3）電磁轉(zhuǎn)矩。 解：1）U -220V，變阻器短路時I f =22 =9A，所以Rf =22 = 24.44門f Rf9變阻器勵磁限流時 If 2204.3A，從而 Rs-Rf =51.16 -24.44 =26.仕'f Rs + Rf4.32） n =1450r/min 時，Ea 二U - I aRa = 220-100 0. 210V電磁功率：Pe=EaIa=210 100=21 103W電磁轉(zhuǎn)矩：Te =旦 21000138.3Nme 01450

13、x260恒轉(zhuǎn)矩負載，變阻器短路后：Pe =T -138.3 850 2二.60=12310WPe 二Ea二 U - I a Ra Ia = 220 0.1I （ =12310解得：I a =57.46 A3-18、一臺96kW的并勵直流電動機，額定電壓為 440V,額定電流為255A,額定勵磁電流為 5A,額定轉(zhuǎn)速為500r/min，電樞總電阻為0.078 Q。不計電樞反應(yīng)，試求：1）電動機的額定 輸出轉(zhuǎn)矩；2）額定電流時的電磁轉(zhuǎn)矩；3）電動機的空載轉(zhuǎn)速。解：1）額定輸出轉(zhuǎn)矩T2 =弘 二一96000 -1833.5N m20500 x 2% 602） 額定電壓、額定電流時的感應(yīng)電動勢EaN

14、=U N -IaNRa =440 - 255 - 5 0.078=420.5V額定電流時的電磁轉(zhuǎn)矩 Te Pe - Ea!a420.5 250 =2007.74N meN 0 Q500 疋 2 兀/603） 額定時 EaN 二 Ce" nN = 420.5V，從而 C# =弘=4205 = 0.841nN 500TeN =Cr：JIaN =2007.74N m，從而 CT=TeN - 2007-7 8.0311 aN 250電動機空載轉(zhuǎn)矩 T0 二 TeN -T2 二 2007.74 - 1833.5 二 174.24N m空載時電磁轉(zhuǎn)矩為空載轉(zhuǎn)矩，此時電樞電流lao&T&#

15、176;174.24 =21.696ACT CT 8.031電樞感應(yīng)電動勢 Ea =UN -Ia0Ra =440-21.696 0.078 =438.31V電機空載轉(zhuǎn)速n二電 二438.3! =521.2r/minCe0.841第五章感應(yīng)電機5-3、三相感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)速變化時，轉(zhuǎn)子所生磁動勢在空間的轉(zhuǎn)速是否改變？為什么？ 解：轉(zhuǎn)子所生磁動勢在空間的轉(zhuǎn)速保持為同步轉(zhuǎn)速不變；因為：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為n，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割同步旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)差轉(zhuǎn)速為An二-n，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流的頻率為f2，轉(zhuǎn)子磁動勢相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為“2 = 60立二厶n，轉(zhuǎn)子磁動勢的轉(zhuǎn)向與60p轉(zhuǎn)子同向，所以轉(zhuǎn)子磁動勢相對于定子的轉(zhuǎn)速為 n n2二n

16、 二ns。5-14（5-15）、有一臺三相四極的籠型感應(yīng)電動機，電動機的容量PN =:仃kW，額定電壓U1N =380V，D 聯(lián)結(jié)，參數(shù)為 Rq =0.715X -1.74R2 =0.4161, X 2； =3.031,，Rm =62,Xm =75"電動機的機械損耗p=139W，額定負載時的雜散損耗 p，二320W， 試求額定負載時的轉(zhuǎn)差率、定子電流、定子功率因數(shù)、電磁轉(zhuǎn)矩、輸出轉(zhuǎn)矩和效率。解：假設(shè)額定負載時的轉(zhuǎn)差率為 sN =0.02008，則電機參數(shù)：Z仁;jX 仁；=0.715 j1.74 =1.88 67.70' 1Zm =Rm jXm =6.2 j75 =75.3

17、85.30' 1R2'0 4160Z22 jX2j3.03 二 20.7 j3.03 二 20.9 8.330' 1s0.02008.Z Zm注“715j1.746.2j7520.7j3.03Zm Z26.2j7520.7j3.03= 0.715 j1.74 1573.8 93 二 0.715 j1.74 佃.1 22.6082.571°= 0.715 j1.74 17.6 j7.34 =18.3 j9.08 =20.4 26.40' 1定子電流：U 1380 000 AI 1118.6-26.40 AZZmZ2 二20.4 26.40Zm +Z2cr

18、功率因數(shù)：cos 1 = cos26.40 = 0.896輸入功率：P1 =m1U1I1 cos 1 =3 380 18.6 0.896 = 18.999kW定子銅耗：Pcu1 “丨決 =3 18.62 0.715 =742W*Z2020 9/8 33°I m T 12 , - 18.6 匕 26.40激磁電流：Zm +Z26.2+ j75 +20.7+j3.030 20.9/8.3300 A= 18.6/ 26.400 =4.71/89.10A82.5Z710定子鐵耗：pFe m1I,m R 3 4.712 6.2 =413W電磁功率：P P1 - PcU - PFe =18999

19、-742-413 = 17844W同步轉(zhuǎn)速：,.ns x2兀ns =1500r/min，門ss157.08rad /s60電磁轉(zhuǎn)矩：Pe17844Te113.6N ms 157.08總機械功率:P1 - s Pe = 1 - 0.02008 17844 二仃486W輸出功率：P2 二-P)=17486 - 138 320 = 17028W輸出轉(zhuǎn)矩：P2P2仃 028T2 = = 110.6 N m2 門 21-sNns 60 2- 1 -0.02008 1500 60效率：N二 P2 100% = 17028 100% = 89.6% P118999例 5-6、P1755-23 (24)、有一

20、臺三相繞線型感應(yīng)電動機，PN -155kW,nN =1450r/min,U1N =38(V,定II轉(zhuǎn)子均為 丫 聯(lián)結(jié)，cos N =0.89, N =0.89，參數(shù) R R2 = 0.0121, X = X =0.061 , ke二ki =1.73，激磁電流略去不計。現(xiàn)要把該機的起動電流限制在 1.5 I1N，試計算起動電 阻的值以及起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)。解：額定輸入功率：P1N二蟲 二吏5 =174.16kW1N nN0.89額定輸入容量：SN 二 P1N 二 17416 =195.68kWN cos® N0.89額定輸入電流：11N = /SN = 195.68 = 297.5AJ3U

21、N380起動電流：lst=1.5l1N =1.5 297.5 = 446.3A忽略激磁電流，根據(jù)I1=-I2二- U1.IZm cZ?I stU1卞Rq +R2 + Rst 2 +(X何 + X2b 2起動電阻：RstRst = 0.453 =0.151keki1.732Tmq ,U? R2 Rstst212起動轉(zhuǎn)矩：s R1 R2 RstX1 匚 X2C3(380 73 2 (0 012 + 0 453 )33一001-一空317669N m2二 1500 60 0.012 0.012 0.453 - 0.06 0.06 2額定轉(zhuǎn)矩：PN155000klTnn1020.8N mN "

22、;n 21450 60起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)：#=賽=1.731彳閃弋皿2-0.012 0.012 二 0.453'.15-26 (27)、有一臺三相四極的繞線型感應(yīng)電動機，額定轉(zhuǎn)速 nN = 1485r/min，轉(zhuǎn)子每相電 阻r2 0.0121。設(shè)負載轉(zhuǎn)矩保持為額定值不變，今欲把轉(zhuǎn)速從1485r/min下調(diào)到1050r/min， 問轉(zhuǎn)子每相應(yīng)串入多大的調(diào)速電阻？解：轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)差率特性：Tem1U1R1sm1 U12 m1 U 12s1 1 s11 s R2s負載轉(zhuǎn)矩保持為額定值不變，則:2 2 mq U1 Sn mq U1 sTeN 's R2sN額定轉(zhuǎn)差率：sN調(diào)速后轉(zhuǎn)差率:"

23、s R2 RstR2 R2 Rst1500 1485 二 0.0115001500 -1050s0.31500應(yīng)串電阻：R st-03 漢0 012 -0 012 =0 34800.01第六章同步電機6-1、汽輪發(fā)電機和水輪發(fā)電機在結(jié)構(gòu)上有何區(qū)別？原因何在？ 解：汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子采用隱極式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子細而長； 水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子采用凸極式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子短而粗，有明顯的磁極; 因為：汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)子細而長的隱極式轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量小，運行穩(wěn)定; 水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)速低，凸極式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子短而粗，轉(zhuǎn)動慣量大，運行平穩(wěn);6-8、有一臺 SN =70000kVA、PN = 60000kW、U N =13.8kV （星形聯(lián)結(jié)

24、）的三相水輪發(fā) 電機，交直軸同步電抗的標(biāo)幺值分別為 Xd =1.0, Xq =0.7，試求額定負載時發(fā)電機的激磁電 動勢Eg （不計磁飽和與定子電阻）。解：額定功率因數(shù)：COSN=6000° =6 =0,8571，N SN 700007sin 二 1 - cos?二 0.5151Un© sin® +11 0 = arctan'U n©cos申 +I NRaUN© sin® +1協(xié)；0.5151+0.70=arcta narcta n54.8uN© cos® + iN$R；0.8571激磁電動勢：E0 二U

25、IRa jId Xd jIqXq 二U jIdXd jIqXq以激磁電動勢為參考相量:0 0 0 0I d = I N sin 54.8 _90sin 54.8 _ 90I q = I N cos54.8° 00 二 cos54.8° 00E0 二U jId Xd jIqXq=1 - 54.80 -310j sin 54.80 - 900 1.0 j cos54.80 00 0.7= 0.915 -j0.4035 0.8171 j0.4035 =1.7326-15（ 19）、有一臺Xd =0.8, Xq =0.5的凸極同步發(fā)電機與電網(wǎng)并聯(lián)運行，已知發(fā)電機的U =1,1 ”

26、=1,cos=0.8 （滯后），電樞電阻略去不計，試求發(fā)電機的：1）E0二? N二？；2）Pe max二？（ E。保持為上值）。解：1）功率因數(shù)角：cos =0.8,s in = 0.6,= 36.87。=arcta nU & 7 Garctan" 0.5 =53.97。U cos0.8額定功率角：N - 0 仝=53.970 -36.870 =17.10激磁電動勢：E0 二 U cos IdXd 二 cos 17.10 si n 0 0.8 = 0.95580.6470 = 1.6032）保持激磁電動勢不變，Pe1 max和Pe2 max分別為1.603 10.8-2.004P u 2Pe2 max - 一廠1 1XqXd y丄丄=0.375(0.50.8 丿于是有空1輕 二凹0.1871 P；1(max)2.007P e由圖 6-40 查得，此時 ：（max）=1.07，所以有 P&max） = 1.07P；（吟 廠 1.07x 2.004 = 2.114 Pe