《船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)》鄭華耀主編_課后習(xí)題參考答案

1、船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)第1章電與磁1-1、鐵磁材料具有哪三種性質(zhì)？答：鐵磁材料具有“高導(dǎo)磁率”、“磁飽和”以及“磁滯和剩磁”等三種性質(zhì)。1-2、為什么通電線(xiàn)圈套在鐵心上，它所產(chǎn)生的磁通會(huì)顯著增加？答：通電線(xiàn)圈未套在鐵心上時(shí)，其產(chǎn)生的磁通所經(jīng)過(guò)的磁路主要是空氣隙，磁阻很大，因此磁通一般較小。當(dāng)通電線(xiàn)圈套在鐵心上時(shí)，磁通所經(jīng)過(guò)的磁路有很大的一段是由鐵磁材 料組成的，磁路的磁阻顯著下降，所以它所產(chǎn)生的磁通會(huì)顯著增加。1-3、鐵磁材料在交變磁化時(shí)， 為什么會(huì)產(chǎn)生磁滯和渦流損耗？直流電磁鐵的鐵心為什么是由 整塊鑄鐵制成的？答：由于鐵磁材料有磁滯和剩磁的性質(zhì)，需要一定的外界提供一定的能量來(lái)克服磁滯 和剩磁的作

2、用實(shí)現(xiàn)交變磁化，因此交變磁化時(shí)會(huì)產(chǎn)生磁滯損耗。交變磁化的磁通將在鐵心中 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，而由于鐵磁材料本身具有一定的導(dǎo)電能力，感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)將在鐵心中形成渦流 （以鐵心中心軸線(xiàn)為圓心的同心環(huán)形電流），渦流在導(dǎo)體上產(chǎn)生的損耗就是渦流損耗。直流電磁鐵產(chǎn)生的磁通是大小和方向都恒定不變的直流磁通，直流磁通不會(huì)產(chǎn)生渦流損耗，因此 沒(méi)有必要象交流電磁鐵那樣采用硅鋼片制造，為了使制造工藝簡(jiǎn)化，直流電磁鐵的鐵心就常 常采用整塊鑄鐵制成。1-4、標(biāo)出圖1-23中通電導(dǎo)體A B和C所受電磁力的方向。答：參考書(shū)P.17頁(yè)，根據(jù)左手定則，通電導(dǎo)體 A所受電磁力的方向?yàn)閺挠彝螅煌妼?dǎo) 體B所受電磁力的方向?yàn)閺淖笸?；通電?dǎo)

3、體 C有兩個(gè)導(dǎo)體，左下邊的導(dǎo)體所受電磁力的方 向?yàn)閺淖笸?，右上邊?dǎo)體所受電磁力的方向?yàn)閺挠彝螅?若兩個(gè)導(dǎo)體是一個(gè)線(xiàn)圈的兩個(gè)邊， 則這個(gè)線(xiàn)圈將受到逆時(shí)針的電磁轉(zhuǎn)矩。1-5、應(yīng)用右手定則，確定圖 1-24中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向或磁場(chǎng)方向（圖中箭頭表示導(dǎo)體運(yùn)動(dòng) 方向，。表示感應(yīng)大多數(shù)方向）。答：（參考書(shū)P.17頁(yè)）在圖（a）中磁場(chǎng)為左N右S,導(dǎo)體從上往下運(yùn)動(dòng)，根據(jù)右手定則 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向應(yīng)該為由紙面指向外，即用。表示；在圖 （b）中磁場(chǎng)為右N左S,導(dǎo)體從 下往上運(yùn)動(dòng)，根據(jù)右手定則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向應(yīng)該為由紙面指向外，即也用。表示；圖（c）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向?yàn)椋怯赏庵赶蚣埫?，運(yùn)動(dòng)方向從下往上運(yùn)動(dòng)，根據(jù)

4、右手定則，作用兩邊的磁場(chǎng)應(yīng)該是左 N右S;圖（d）中磁場(chǎng)為右N左S,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為。，是由紙面指向外， 導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向應(yīng)該是從下往上。1-6、什么是自感？如何確定自感電動(dòng)勢(shì)的方向？在圖1-25所示的電路中，繪出開(kāi)關(guān)SA閉合時(shí)自感電動(dòng)勢(shì)的方向和開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)自感電動(dòng)勢(shì)的方向。答：所謂自感，有兩層意思：一是指線(xiàn)圈的自感現(xiàn)象；二是指自感系數(shù)（反映線(xiàn)圈產(chǎn)生 自感電動(dòng)勢(shì)的能力，即自感系數(shù)L的數(shù)值）。當(dāng)線(xiàn)圈通入變化的電流時(shí)，變化電流產(chǎn)生的磁通也是變化的，變化磁通在線(xiàn)圈本身感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱(chēng)為自感現(xiàn)象，即由于自身電流在自身感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象，簡(jiǎn)稱(chēng)自感。線(xiàn)圈的匝數(shù)與磁路導(dǎo)磁能力不同時(shí)，即使電流的大小和變化率相同，感應(yīng)的

5、自感電動(dòng)勢(shì)將是不同的，反映線(xiàn)圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)能力的參數(shù)為自感系數(shù)L ，簡(jiǎn)稱(chēng)自感。在自感現(xiàn)象中感應(yīng)的自感電動(dòng)勢(shì)方向與阻礙磁通變化的方向符合右手螺旋定則，即感電動(dòng)勢(shì)總是力圖阻礙磁通和電流變化的。根據(jù)右手螺旋定則，在圖 1-25 所示的電路中，當(dāng) SA閉合時(shí)，線(xiàn)圈中的電流i 將按圖中所示方向增加，產(chǎn)生的磁通在從下往上的方向上增加，因此自感電動(dòng)勢(shì)的方向是線(xiàn)圈的上端為正，下端為負(fù)。當(dāng) SA 打開(kāi)時(shí)，線(xiàn)圈中的電流i 將按圖中所示方向減少，產(chǎn)生的磁通在從下往上的方向上減少，因此自感電動(dòng)勢(shì)的方向是線(xiàn)圈的上端為負(fù)，下端為正。1-7 、交、直流接觸器有什么不同點(diǎn)？（注：本題主要指交、直流接觸器的電磁機(jī)構(gòu)）答 ：交

6、、直流接觸器的不同點(diǎn)基本上體現(xiàn)在交、直流電磁鐵的不同點(diǎn)上，即，它們的電磁機(jī)構(gòu)的不同點(diǎn)上。交、直流接觸器電磁機(jī)構(gòu)的主要不同點(diǎn)有：鐵心構(gòu)造不同，線(xiàn)圈結(jié)構(gòu)不同，工作原理方面存在差異。具體如下：鐵心構(gòu)造方面的不同：交流電磁鐵的鐵心由鋼片疊壓而成，且一般有短路環(huán)；直流電磁鐵的鐵心一般由整塊鑄鐵制成，且不設(shè)短路環(huán)。交流電磁鐵為了減少渦流損耗，鐵心的應(yīng)該由片間涂有絕緣材料的硅鋼片疊壓而成。 此外為了避免鐵心中因磁通過(guò)零而出現(xiàn)的吸力為零，從而出現(xiàn)銜鐵振動(dòng)現(xiàn)象，交流電磁鐵的鐵心一般設(shè)有短路環(huán)。而直流電磁鐵因?yàn)榉€(wěn)定運(yùn)行時(shí)不會(huì)產(chǎn)生渦流損耗，為了簡(jiǎn)化工藝等，鐵心通常由整塊鑄鐵制成。直流電磁鐵鐵心產(chǎn)生的吸力恒定不變，因

7、此不需要設(shè)置短路環(huán)。線(xiàn)圈結(jié)構(gòu)方面的不同：交流電磁鐵線(xiàn)圈是帶骨架的“矮胖形”線(xiàn)圈，線(xiàn)徑粗，匝數(shù)少；直流電磁鐵線(xiàn)圈是不帶骨架的“細(xì)長(zhǎng)形”線(xiàn)圈，線(xiàn)徑細(xì)，匝數(shù)多。交流電磁鐵工作時(shí)鐵心會(huì)產(chǎn)生磁滯損耗，線(xiàn)圈也會(huì)產(chǎn)生銅損耗，這些損耗都將轉(zhuǎn)換成熱量，為了增加線(xiàn)圈與鐵心的散熱效果，交電磁鐵的線(xiàn)圈通常做成“矮胖形” ，繞制在專(zhuān)門(mén)的骨架上，與鐵心之間形成一定的間隙以利于它們各自的散熱。直流電磁鐵穩(wěn)定工作時(shí)不會(huì)產(chǎn)生鐵損耗，溫度通常較線(xiàn)圈低，因此，直流電磁鐵的線(xiàn)圈通常直接繞在與鐵心緊密貼在一起的絕緣材料上，這樣，線(xiàn)圈產(chǎn)生的熱量容易通過(guò)鐵心散發(fā)，為了增加散熱效果，直流電磁鐵的線(xiàn)圈則通常做成“細(xì)長(zhǎng)形” ，以利于與鐵心的接觸

8、面積。此外，交流電磁鐵工作時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平衡電源電壓，起限流作用，為了使其有足夠的吸力，線(xiàn)圈的線(xiàn)阻應(yīng)較小，因而線(xiàn)徑較粗，匝數(shù)少。而直流電磁鐵工作時(shí)不感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，為了限制通過(guò)線(xiàn)圈的電流，線(xiàn)圈的線(xiàn)阻應(yīng)較大，因而線(xiàn)徑較細(xì)，匝數(shù)多。工作原理方面存在的差異：交流電磁鐵是恒磁通型的，直流電磁鐵是恒磁勢(shì)型的。對(duì)于交流電磁鐵，只要電源電壓和頻率不變，因?yàn)閁E=4.44Nf，其磁通基本不變，因此不管銜鐵是否吸合，電磁鐵產(chǎn)生的吸力基本保持不變。但是，銜鐵吸合前，磁路的磁阻大，線(xiàn)圈通過(guò)的電流大；銜鐵吸合后磁路的磁阻小，線(xiàn)圈通過(guò)的電流小（因?yàn)榇艅?shì)IN=磁阻X，不變而磁阻大， I 就大；磁阻小， I 就小） 。若工作時(shí)交

9、流電磁鐵的銜鐵不能完全吸合，將很容易使線(xiàn)圈因過(guò)熱而損壞。對(duì)于直流電磁鐵，要電源電壓不變，流過(guò)線(xiàn)圈的電流只與線(xiàn)圈的導(dǎo)線(xiàn)電阻有關(guān)。已經(jīng)制好的線(xiàn)圈，電阻不變，線(xiàn)圈通過(guò)的電流也不變。因此，不管銜鐵是否吸合，電磁鐵產(chǎn)生的磁勢(shì)保持不變。但是，銜鐵吸合前，磁路的磁阻大，磁勢(shì)不變，則產(chǎn)生的吸力??；銜鐵吸合后磁路的磁阻小，磁勢(shì)不變，則產(chǎn)生的吸力大。因此直流電磁鐵的線(xiàn)圈通常在銜鐵吸合前通以較大的電流以增加其吸力，銜鐵吸合后則串入“經(jīng)濟(jì)電阻”限制電流，提高線(xiàn)圈的工作壽命，且可避免銜鐵因?yàn)槭４哦霈F(xiàn)不能釋放。1-8 、交流接觸器接到相同電壓的直流電源上會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？答 ：交流接觸器因其線(xiàn)圈工作時(shí)會(huì)感應(yīng)電勢(shì)，此電勢(shì)正

10、常工作時(shí)起限流作用，為了使其 有足夠的吸力，線(xiàn)圈的線(xiàn)阻應(yīng)較小，因而線(xiàn)徑較粗，匝數(shù)較少。若將其接到直流電路中，由于不能感應(yīng)出電勢(shì)，在相同大小的電壓下，將產(chǎn)生非常之大的電流（十幾甚或幾十倍于額定電流） ，這將使接觸器的線(xiàn)圈立即燒毀。1-9 、交流接觸器為什么要用短路環(huán)？答 ：簡(jiǎn)單地說(shuō)，交流接觸器用短路環(huán)是為了避免銜鐵的振動(dòng)。交流接觸器的線(xiàn)圈通過(guò)的是交流電流，在鐵心中產(chǎn)生的是交變磁通。在一個(gè)周期內(nèi)，交流電流和交變磁通都有兩個(gè)瞬時(shí)值為零的“過(guò)零點(diǎn)” 。在“過(guò)零點(diǎn)”瞬間，鐵心產(chǎn)生的電磁吸力為零。而交流接觸器的銜鐵是靠反力彈簧釋放的，工作時(shí)銜鐵是靠電磁吸力克服反力彈簧作用力而吸合的，因此若不采用短路環(huán)，在

11、“過(guò)零點(diǎn)”銜鐵就會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)。短路環(huán)是用良導(dǎo)體焊接成的，將鐵心的一部分套住。接觸器工作時(shí)產(chǎn)生的交變磁通也通過(guò)被短路環(huán)套住的部分鐵心，且在短路環(huán)中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生電流。短路環(huán)中的電流也會(huì)產(chǎn)生磁通，而且，接觸器線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁通為零時(shí)（變化率最大） ，短路環(huán)感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)、產(chǎn)生的電流和磁通都達(dá)到最大，因此保證接觸器線(xiàn)圈電流“過(guò)零點(diǎn)”時(shí)鐵心產(chǎn)生的磁通和吸力不圍零，從而避免銜鐵的振動(dòng)。也就是說(shuō)，交流接觸器鐵心中的短路環(huán)是避免鐵心兩部分產(chǎn)生的磁通同時(shí)為零，從而避免銜鐵的振動(dòng)的。1-10 、交流接觸器為什么要用鋼片疊成？答 ：交流電磁鐵工作時(shí)，線(xiàn)圈通入的是交流電流，在鐵心中產(chǎn)生的是交變磁通，交變磁通會(huì)在鐵心中產(chǎn)生

12、渦流損耗。為了減少渦流損耗，鐵心的應(yīng)該由片間涂有絕緣材料的硅鋼片疊壓而成。第 2 章 變壓器2-1 、 變壓器中主磁通和漏磁通的性質(zhì)和作用有什么不同？在分析變壓器時(shí)是怎樣反映它們的作用的？答 ：主磁通：沿鐵心閉合，同時(shí)與原、副邊繞組交鏈，并在所交鏈的繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。它是實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的媒介，是變壓器的工作磁通，占總磁通的絕大部分。無(wú)論空在還是運(yùn)行，只要變壓器的端電壓一定，主磁通都將不會(huì)改變，維持在一個(gè)恒定的值。在分析變壓器時(shí)常以勵(lì)磁電抗Xm 反應(yīng)主磁通的作用。由于主磁通的磁路是非線(xiàn)性的，故Xm 不是常數(shù)，隨著鐵心飽和程度的提高而減小。漏磁通：主要沿非鐵磁材料閉合，僅與原邊繞組或者副邊繞組交鏈，

13、在所交鏈的繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，起漏抗壓降的作用，在數(shù)量上遠(yuǎn)小于主磁通。由于漏磁通主要沿非鐵磁物質(zhì)閉合，所經(jīng)磁路是線(xiàn)性的，它與所交鏈繞組的電流成正比。在分析變壓器時(shí)，以漏抗X。反映漏磁通的作用。由于磁路基本上是線(xiàn)性的，故X。壓基本上為常數(shù)。主磁通由原邊繞組和副邊繞組磁通勢(shì)共同產(chǎn)生，漏磁通僅由原邊或副邊繞組磁通勢(shì)單獨(dú)產(chǎn)生。2-2、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的量值與哪些因素有關(guān)？勵(lì)磁阻抗Zm的物理意義如何？ Xm的大小與哪些因素有關(guān)？答：根據(jù)“ 4.44公式（即E=4.44fN標(biāo) ,影響變壓器繞組感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)量值（即幅值大小）的因素有：繞組的匝數(shù)、電源的頻率和與繞組交鏈磁通的幅值。勵(lì)磁阻抗Zm的物理意義是：阻抗的電阻

14、部分用來(lái)反映變壓器磁路損耗在一相電路中的等效，阻抗的電抗部分則反映變壓器在磁路中產(chǎn)生主磁通時(shí)，對(duì)電路相電流產(chǎn)生相位的影響和對(duì)相電壓產(chǎn)生電壓降落的影響。其中，勵(lì)磁阻抗Zm = Rm+jXm, Rm是變壓器的勵(lì)磁電阻，反映變壓器鐵損大小的等效電阻，不能用伏安法測(cè)量。Xm是變壓器的勵(lì)磁電抗，反映了主磁通對(duì)電路的電磁效應(yīng)。與 Xm 的大小有關(guān)的因素主要有：繞組匝數(shù)、磁路磁阻（材料的導(dǎo)磁率和磁路截面尺寸）以及電源頻率，因?yàn)?，Xm=2TtfXLm,而Lm又與繞組匝數(shù)、磁路磁阻等有關(guān)。當(dāng)電源頻率、線(xiàn)圈 匝數(shù)和鐵心尺寸一定時(shí)，Xm主要由繞組的磁導(dǎo)率成正比。2-3、額定電壓為110/24V變壓器，若將原邊繞組接

15、于220V交流電源上，其結(jié)果如何？若將220/24V的變壓器接于110V交流電源上，其結(jié)果又將如何？答：若將110/24V變壓器的原邊繞組接于 220V交流電源上，由于這時(shí)原邊電壓增加一倍， 由于U E=4.44Nf8，就要求磁路的磁通也增加一倍。但一般變壓器設(shè)計(jì)時(shí)都讓其鐵心 工作在半飽和區(qū)，在半飽和區(qū)再使磁通增加一倍，則勵(lì)磁電流（空載電流）將大大增加，使 繞組的銅耗和鐵心損耗大大增加，變壓器將很快燒毀。若將220/24V的變壓器接于110V交流電源上，磁路的磁通減少，對(duì)于變壓器運(yùn)行沒(méi)有什 么不良影響。只是此時(shí)磁路完全不飽和，變壓器鐵心的利用率降低而已。同時(shí)，變壓器副邊 輸出電壓減小為12V,

16、不能滿(mǎn)足原來(lái)負(fù)載的要求。2-4、額定頻率為50Hz的變壓器接于頻率為 60Hz的額定電壓上，以及額定頻率為60Hz的變壓器接于頻率為 50Hz的額定電壓上，將對(duì)變壓器運(yùn)行帶來(lái)什么影響？50Hz和60Hz的變壓器能通用嗎？答：鐵心損耗與頻率有關(guān)，頻率增加鐵心損耗也增加。但頻率增加，根據(jù)U= E=4.44Nf，若電源電壓不變，則磁路的磁通減少，勵(lì)磁電流減小，繞組的銅損耗略有減少；同理， 60Hz的變壓器接于頻率為50Hz的額定電壓上，鐵耗有所減少，但磁路飽和程度增加，繞組的銅耗有所增加。由于空載電流較小，頻率在 50Hz和60Hz之間變化，銅耗和鐵耗的變化量 都不太不大，而且一個(gè)增加另外一個(gè)就減少

17、，同時(shí)考慮變壓器都有一定的過(guò)載能力。因此， 在50Hz和60Hz的變壓器還是可以通用的。2-5、一臺(tái)額定電壓為 220/110V的變壓器，原、副邊繞組匝數(shù)N1、N2分別為2000和1000,若為節(jié)省銅線(xiàn)，將匝數(shù)改為400和200,是否可以？答：不可以。根據(jù) U- E=4.44fNm可知，當(dāng)匝數(shù)減小而為了維持同樣電壓，必須導(dǎo)致磁 通大大增加，必然使得磁路飽和，電流顯著增大。題中條件下，匝數(shù)減少為原來(lái)的1/5 ,為了平衡電源電壓，磁通需要增加到原來(lái)的5倍，磁路嚴(yán)重飽和，電流增加的倍數(shù)可達(dá)原來(lái)的幾十倍，若沒(méi)有保護(hù)措施，線(xiàn)圈將瞬間燒毀。2-6、變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)引起副邊電壓變化的原因是什么？副邊電壓變化

18、率的大小與這些因素 有何關(guān)系？當(dāng)副邊帶什么性質(zhì)負(fù)載時(shí)有可能使電壓變化率為零？答：變壓器負(fù)載運(yùn)行，引起副邊端電壓變化的原因有：短路阻抗，負(fù)載的大小和性質(zhì)。Q感性位或h）容佳位裁題圖2-6負(fù)載相量圖相同負(fù)載時(shí)，變壓器短路阻抗值越大， 其輸出電壓變化越大。短路阻抗一定、負(fù)載的功率因數(shù)保持不變時(shí)，負(fù)載越大（負(fù) 載阻抗值小、電流大），變壓器的輸出電壓變化越大。負(fù)載 的性質(zhì)主要指負(fù)載是感性、容性和電阻性。一般而言，若忽略 變壓器繞組的電阻壓降，從變壓器負(fù)載相量圖（題圖 2-6）可 見(jiàn)，電感性負(fù)載電流具有去磁性質(zhì)，對(duì)變壓器副邊電壓變化率 起增大的作用。電容性負(fù)載電流具有增磁作用（或者說(shuō)容性負(fù) 載電流在變壓器

19、的漏抗上產(chǎn)生了負(fù)的壓降值），其作用的體現(xiàn)是使副邊電壓升高。若負(fù)載容抗大于變壓器漏抗，容性負(fù)載將 使電壓變化率減??；若負(fù)載容抗等于變壓器漏抗，容性負(fù)載將 使電壓變化率為零；若負(fù)載容抗小于變壓器漏抗，容性負(fù)載將 使電壓變化率變?yōu)樨?fù)值。也就是說(shuō)，當(dāng)副邊帶電容性負(fù)載時(shí)有可能使電壓變化率為零。簡(jiǎn)單地說(shuō)，變壓器負(fù)載運(yùn)行，引起副邊端電壓變化的原因有：短路阻抗，負(fù)載的大小和性質(zhì)。短路阻抗的大，負(fù)載的大，副邊電壓變化率就大。當(dāng)副邊帶電容性負(fù)載時(shí)有可 能使電壓變化率為零。題圖2-7感性及容性負(fù)載時(shí)的相量圖2-7、根據(jù)圖2-4所示的簡(jiǎn)化等效電路圖，列出電 壓平衡方程式，并分別畫(huà)出感性及容性負(fù)載 時(shí)的相量圖。答：電壓

20、平衡方程式為：岱=0R+j 0Xl?1=- ?U=- （e+?iRK +j ?iXk 相量圖如右圖所示?！菊f(shuō)明】：由題圖2-7b）可見(jiàn)：當(dāng)變壓器帶容 性負(fù)載時(shí)，若保持變壓器副邊端電壓不變，則其原邊電壓應(yīng)該減小。這是因?yàn)槿菪载?fù)載使負(fù)載電流比 副邊電壓的相位超前，超前的電流在變壓器短路阻 抗上產(chǎn)生負(fù)的壓降值（或者說(shuō)，超前的電流具有增 磁性質(zhì)）。2-8、變壓器空載時(shí)，原邊加額定電壓，雖然原邊電阻中ri很小，可空載電流并不大，為什答：變壓器空載運(yùn)行時(shí)，從電源輸入的電流主要在鐵心磁路中產(chǎn)生交變的主磁通，交變 的主磁通在原邊繞組將感應(yīng)幅值接近電源電壓的反電勢(shì)，且與電源電壓的實(shí)際相位幾乎相反。原邊繞組上的反

21、電勢(shì)作用是與電源電壓相平衡，使加在原邊繞組電阻ri中電壓很小。因此,雖然ri很小，但空載電流并不大。2-9、一臺(tái)50Hz的單相變壓器，若誤把原邊繞組接到與其額定電壓相同直流電源上，會(huì)發(fā)生 什么現(xiàn)象？答：當(dāng)原邊接到直流電源上時(shí)，主磁通是恒定直流磁通，原、副邊繞組中沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng) 勢(shì)。沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電源電壓相平衡，直流電源電壓將全部降落在原邊繞組的電阻上，產(chǎn) 生巨大的短路電流。若沒(méi)有短路保護(hù)措施，原邊繞組很快將被燒毀。2-10、在使用電壓互感器及電流互感器時(shí)，各應(yīng)注意什么？為什么？答：電壓互感器使用時(shí)應(yīng)注意：副邊繞組不許短路。這是因?yàn)殡妷夯ジ衅髡＿\(yùn)行 時(shí)，負(fù)載接電壓表，阻抗很大，接近于空載運(yùn)行。

22、如果副邊繞組短路，則變成短路運(yùn)行，電 流從空載電流變成短路電流， 造成原副邊繞組電流均變得很大，會(huì)使互感器繞組過(guò)熱而燒毀。鐵心和副邊繞組的一端必須可靠接地。這是因?yàn)殡妷夯ジ衅鞯脑吽与妷憾际歉唠妷海?為了避免由于絕緣老化或損壞造成漏電，危及副繞組所連接的設(shè)備甚至人身安全。副邊所 帶的負(fù)載阻抗不能低于額定負(fù)載阻抗。否則，負(fù)載電流引起的電壓變化率將超過(guò)允許值，互 感器的精度將受到影響。電流互感器使用時(shí)應(yīng)注意：副邊繞組不許開(kāi)路。這是因?yàn)殡娏骰ジ衅髡＿\(yùn)行 時(shí)，相當(dāng)于變壓器工作在短路狀態(tài)，原副邊磁動(dòng)勢(shì)處于平衡狀態(tài)，磁場(chǎng)很弱。若副邊開(kāi)路， 原邊電流完全用于勵(lì)磁，磁場(chǎng)變得很強(qiáng)，將在副邊感應(yīng)出很高的電壓，

23、將擊穿絕緣，危及人 身及設(shè)備安全。即使不會(huì)損傷絕緣，強(qiáng)大的勵(lì)磁磁場(chǎng)也會(huì)使磁路嚴(yán)重飽和，鐵心嚴(yán)重磁化， 從而導(dǎo)致電流互感器報(bào)廢。鐵心和副邊繞組的一端必須可靠接地。這是因?yàn)殡娏骰ジ衅鞯?原邊所接電路通常又是高電壓的電路，為了避免由于絕緣老化或損壞造成漏電，危及副繞組 所連接的設(shè)備甚至人身安全。副邊所帶的負(fù)載阻抗不能高于額定負(fù)載阻抗，否則也將影響互感器的測(cè)量精度。2-11、一臺(tái)三相變壓器，額定容量為SN=400kVA,額定電壓為Ui/U2=36000/6000V , Y/連接。試求：(1)原、副邊額定電流；(2)在額定工作情況下，原、副邊繞組中的電流；(3)已知原邊繞組匝數(shù) Ni=600,問(wèn)副邊繞組

24、匝數(shù) 2為多少？解：(1)原、副邊額定電流：由于額定電流、額定電壓分別為線(xiàn)電流、線(xiàn)電壓，因此：I1n=Sn/( 33 U1n)=400000/( 石 X 36000)=6.415(A)I2n=Sn/( 33 U2n)=400000/( 8 X 6000)=38.49(A)(2) 在額定工作情況下，原、副邊繞組中的電流：設(shè)， I 1P、12P分別為額定工作情況下原、副邊繞組中的電流。對(duì)于Y/連接的變壓器，原邊 Y連接有：I1P=I 1n=6.415(A)副邊連接有：I2P=I 2N/ . 3 =38.49/ 3 =22.22(A)(3) 求副邊繞組匝數(shù) N2：因?yàn)镮2/I尸N1/N2,因此：N2

25、=N1I 1P/I 2P=600 X 6.415/22.22 =173(匝)答：(1)原、副邊額定電流分別為6.415A和38.49A; (2)在額定工作情況下，原、副邊繞組中的電流分別為6.415A和22.22 A ; (3)原邊繞組匝數(shù) Ni=600匝時(shí)，副邊繞組匝數(shù)N2約為173匝。2-12、一臺(tái)三相變壓器，其額定值為SN=1800kVA, Ui/U2=6300/3150 , Y/連接，繞組銅損與鐵損之和為(6.6+21.2 ) kW求：當(dāng)輸出電流為額定值、負(fù)載功率因數(shù) cos =0.8時(shí)的 效率。解：(1)額定輸出電流：I2 n=Sn/(而 U2n)=1800/( m X3.15)=3

26、29.9(A)(2) 輸出電流為額定值、負(fù)載功率因數(shù)cos=0.8時(shí)，副邊輸出的有功功率P2N：P2n=SnX cos =1800X0.8=1440kW(3) 輸出電流為額定值、負(fù)載功率因數(shù)cos=0.8時(shí)的效率：=P2/P1 X 100%=P/(P 2+pFe+pcu) X 100%=1440/(1440+6.6+21.2) X 100%=98.1 %答：當(dāng)輸出電流為額定值、負(fù)載功率因數(shù) cos =0.8時(shí)的效率約為98.1 %。第3章異步電動(dòng)機(jī)3-1、什么叫轉(zhuǎn)差率？如何根據(jù)轉(zhuǎn)差率判斷異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)？答：所謂轉(zhuǎn)差率，就是轉(zhuǎn)差的比率，是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間的轉(zhuǎn)差與氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相對(duì)

27、比率。其定義式為s=(n 0-n)n 0。根據(jù)轉(zhuǎn)差率可以判斷異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子與氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的關(guān)系，從而判斷異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，具體如下：當(dāng)sn,異步電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電(即第七章介紹的回饋或再生)制動(dòng)狀態(tài)；當(dāng)s=0時(shí)，n=n。，異步電動(dòng)機(jī)處于理想空載運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)0vsv1時(shí)，n1時(shí)，n1時(shí)，n1時(shí)，n0,異步電動(dòng)機(jī)處于反接制動(dòng)狀態(tài)(參見(jiàn)第七章)?！毕峦?。3-2、異步電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和處于電磁（反接）制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)， 電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向之間的關(guān)系是否一樣？應(yīng)該怎樣分析，才能區(qū)分這兩種運(yùn)行狀態(tài)？答：所謂制動(dòng)，從字面上看就是“制止運(yùn)動(dòng)”，只有電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反才能制動(dòng)。因此，只要處于制動(dòng)狀態(tài)，

28、電磁轉(zhuǎn)矩的方向都是與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反。也就是說(shuō)，異步電動(dòng)機(jī)處 于發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和處于反接制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向之間的關(guān)系都是一樣的。要區(qū)分這兩種運(yùn)行狀態(tài)可以從異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子與氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的關(guān)系（即轉(zhuǎn)差率）進(jìn)行判斷：當(dāng)s1時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)處于反接制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。此時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速 no方向相反，若以氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速no方向?yàn)閰⒖颊较?，則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n低于氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速no。a）三相電流b）方向3-3、如果將繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組短接，而把轉(zhuǎn)子繞組連接到對(duì)稱(chēng)三相電源上，將會(huì) 發(fā)生什么現(xiàn)象？答：若將繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組短接，而把 轉(zhuǎn)子繞組連接到電壓合適的對(duì)稱(chēng)三相電

29、源上，則繞線(xiàn)式 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子仍然能夠正常轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)此時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向 與氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向相反，氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)于轉(zhuǎn)子的 速度為no；氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)于定子的轉(zhuǎn)速為sno,轉(zhuǎn)向題圖3-3轉(zhuǎn)子接電源也與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，如右圖 （題圖3-3）所示。在題圖3-3中，轉(zhuǎn)子繞組通入三相交流電流，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以no（相對(duì)于轉(zhuǎn)子）或$ no （相對(duì)于定子）的轉(zhuǎn)速按照a、b、c的相序順時(shí)針旋轉(zhuǎn)， 切割定子繞組感應(yīng)電勢(shì)，產(chǎn)生電流如圖3-3 b）所示。根據(jù)左手定則，定子繞組受力F方向?yàn)椋篈J、XT,而由于定子固定不動(dòng)，轉(zhuǎn)子將受到相反方向力的作用，因此電磁轉(zhuǎn)矩T和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n的方向都為逆時(shí)針?lè)较颉?-4、與同容量的變壓器相

30、比較，異步電動(dòng)機(jī)的空載電流大，還是變壓器的空載電流大？為什么？答：異步電動(dòng)機(jī)的空載電流大，因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)磁路中含有氣隙，氣隙磁阻大，使得產(chǎn)生額定磁通量的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)增大，相應(yīng)勵(lì)磁（空載）電流就大，約占額定電流的2。獷4。%（早期電機(jī)為2o%H50%;而變壓器主磁路是閉合的不含有氣隙，其勵(lì)磁電流也小的多，約占額 定電流的3%- 8% （早期變壓器為 5% 1。%1。3-5、一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，如果把轉(zhuǎn)子抽掉，而在定子繞組上加三相額定電壓，會(huì)產(chǎn)生什么后果？答：三相異步電動(dòng)機(jī)抽掉轉(zhuǎn)子，磁路中氣隙將大大增加，即磁路的導(dǎo)磁率減小。當(dāng)定子 繞組施加三相額定電壓，由 4.44公式知，磁通仍為額定值，在磁路的磁

31、阻增大的情況下，需 要有很大的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)，勵(lì)磁電流將大大超過(guò)額定電流，很快將使定子繞組燒毀。3-6、異步電動(dòng)機(jī)定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組沒(méi)有直接的電氣聯(lián)系，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，試說(shuō)明其物理過(guò)程。從空載到滿(mǎn)載電機(jī)主磁通有無(wú)變化？答：異步電動(dòng)機(jī)的相量圖與變壓器相似，由相量圖可見(jiàn)，轉(zhuǎn)子電流具有去磁性質(zhì)。由轉(zhuǎn)子電流公式或等效電路中轉(zhuǎn)子等效電阻r 2/s可知：當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，轉(zhuǎn)子電流將增大。而轉(zhuǎn)子電流的去磁性質(zhì)將使主磁通出現(xiàn)下降的趨勢(shì)，定子繞組感應(yīng)的電勢(shì)也將出現(xiàn)減少的趨勢(shì)。當(dāng) 電源電壓不變時(shí)，定子繞組的電流將自動(dòng)增加，以補(bǔ)償轉(zhuǎn)子電流的去磁作用。因此，負(fù)載增 加時(shí)，定子電流和輸入功率會(huì)自

32、動(dòng)增加。由于定子繞組的電阻和漏抗都較小，從異步電動(dòng)機(jī)定子回路的電壓平衡方程式可知，定 子電壓Ui約等于定子繞組感應(yīng)的電勢(shì)U1 = Ei=4.44kwfmi因此，從空載到滿(mǎn)載，若不考慮定子漏阻抗影響，異步電機(jī)的主磁通基本不變。若考慮定子漏阻抗影響，則主磁通略有減少。3-7、三相異步電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，如果轉(zhuǎn)子突然被卡住而不能轉(zhuǎn)動(dòng)，試問(wèn)這時(shí)電動(dòng)機(jī)的電流有無(wú)變化？對(duì)電動(dòng)機(jī)有何影響？答：如果轉(zhuǎn)子突然卡住，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)將突然增大，致使轉(zhuǎn)子電流突然增大，產(chǎn)生較 大的電流沖擊和機(jī)械力矩的沖擊。而根據(jù)磁勢(shì)平衡關(guān)系知，轉(zhuǎn)子電流增大定子電流也將增加，電機(jī)定、轉(zhuǎn)子繞組的銅損耗增加，時(shí)間稍長(zhǎng)繞組將過(guò)熱，若保護(hù)裝置不動(dòng)

33、作則可能燒毀繞組。3-8、在分析異步電動(dòng)機(jī)時(shí)， 轉(zhuǎn)子邊要進(jìn)行哪些折算？為什么要進(jìn)行這些折算？折算的條件是什么？答：在分析異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，轉(zhuǎn)子邊要進(jìn)行的折算有：頻率折算，繞組折算。折算的目的是：由于轉(zhuǎn)子電路的電靈頻率隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速（或電機(jī)的轉(zhuǎn)差率）變化 而變化，難于直接進(jìn)行電氣分析。因此需要進(jìn)行頻率折算，將轉(zhuǎn)子電量的頻率折算成與定子 電量頻率一致的等效電量，以便進(jìn)行電氣分析。即用一個(gè)靜止不動(dòng)的繞組代替實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn) 子繞組，而且兩個(gè)繞組對(duì)磁路的影響必須一樣。通過(guò)頻率折算后的轉(zhuǎn)子繞組與變壓器的情 況相同，但頻率折算后的靜止繞組的匝數(shù)與定子繞組匝數(shù)不一樣，仍然不能進(jìn)行直接的電氣 分析，因此還必須象變壓器一樣

34、進(jìn)行繞組折算，用一個(gè)匝數(shù)相同的等效繞組代替頻率折算后 的靜止繞組，從而消除磁路分析的麻煩得到與變壓器相似的等效電路。進(jìn)行頻率折算和繞組折算的條件是：折算前后等效繞組與實(shí)際繞組的磁勢(shì)一樣，產(chǎn)生的電磁功率和損耗一樣。3-9、異步電動(dòng)機(jī)的等效電路與變壓器的等效電路有無(wú)差別？等效電路中的L_s2代表什么？s能否用電感或電容代替？為什么？答：首先，兩種等效電路是有相似的地方的。兩者相同點(diǎn)主要是：形式一樣；變壓器 的原邊和三相異步電動(dòng)機(jī)定子邊都采用每相參數(shù)的實(shí)際值，而變壓器的副邊和異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 子都采用折合值。但是，兩者卻有如下突出的不同點(diǎn)：變壓器中折合只是繞組匝數(shù)折合，而異步電 動(dòng)機(jī)除了繞組匝數(shù)折合外，

35、還有頻率、相數(shù)折合。變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)，變壓器的負(fù)載阻抗只 需要乘以變比的平方，便可以用等效電路計(jì)算，變壓器的輸出的電功率的性質(zhì)及功率因素完 全取決于負(fù)載的性質(zhì)，可以是電阻性、電感性或電容性的。而三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，實(shí)際 輸出機(jī)械功率，但在等效電路上用一個(gè)等效電阻表示，其上消耗（電功率）代表了電動(dòng)機(jī)輸 出的機(jī)械功率。也就是說(shuō)，機(jī)械功率的大小與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率有關(guān)，性質(zhì)也是電阻上的有功功率，不可能有電感性或者電容性的。轉(zhuǎn)子電路中是機(jī)械功率的等效電阻。3-10、異步電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，若電源電壓下降過(guò)多，會(huì)產(chǎn)生什么后果？試說(shuō)明其原因。如果電源電壓下降 20%對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、功率因

36、數(shù)等各有 何影響？答：異步電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，若電源電壓下降過(guò)多，將使定、轉(zhuǎn)子電流都將增 大較多，電機(jī)的銅損耗增加較多，可能使電機(jī)出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象，從而加速繞組絕緣的老化，甚 至燒毀。這是因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比，電壓下降電機(jī)產(chǎn)生 的電磁轉(zhuǎn)矩減小，在額定負(fù)載小運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速將明顯下降，轉(zhuǎn)差率將增加較多。從轉(zhuǎn)子電 流計(jì)算公式看，轉(zhuǎn)子電流增大較多，同時(shí)引起定子電流有較大的增加。由于異步電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩都與電源電壓的平方成正比，電源電壓下 降20%即電源電壓為原來(lái)的 0.8,因此異步電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩都為額定電壓時(shí)的 0.64 ,即下降了 36%根據(jù)前面的

37、分析，電壓下降，轉(zhuǎn)差率增加，轉(zhuǎn)子回路的等效電阻r2/s減小，轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)cos 2=(r 2/s)/x 22+(r 2/s)2將減小。而帶額定負(fù)載時(shí)定子電流主要成分是轉(zhuǎn)子 電流分量，勵(lì)磁電流分量所占的比例較小，cos 2減小則定子電路的功率因數(shù)cos 1也將比額定電壓時(shí)對(duì)應(yīng)的數(shù)值有所減小。3-11、漏抗大小對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能，包括起動(dòng)電流、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)子電路 的功率因數(shù)等有何影響？答：漏抗大小對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能有影響，具體表現(xiàn)為：由于等效電路可知，漏抗 增大，起動(dòng)電流減?。挥捎谵D(zhuǎn)矩與功率因數(shù)表達(dá)式(式 3-23、式3-21和式3-10)可知，起 動(dòng)轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)子電

38、路的功率因數(shù)都減小。3-12、有些三相異步電動(dòng)機(jī)有380/220V兩種額定電壓，定子繞組可以連接成星形，也可連接成三角形。試問(wèn)在什么情況下采用何種連接方法？答：三相異步電動(dòng)機(jī)有兩種額定電壓380/220V時(shí)，一般同時(shí)標(biāo)注其連接形式為Y/Ao因?yàn)閷?duì)于已經(jīng)出廠的異步電動(dòng)機(jī)，其磁路的磁通與相繞組感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)基本確定，也就是說(shuō) 定子一相繞組的耐壓已經(jīng)確定。但三相繞組采用Y或連接形式，電機(jī)線(xiàn)間電勢(shì)有不同的數(shù)值。因此，當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)標(biāo)出的額定電壓380/220V時(shí)，說(shuō)明其定子一相繞組的額定電壓為220V。當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)定子三相繞組采用Y連接時(shí)，其額定電壓為 380V;當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)定子三相繞組采用連接時(shí)，其

39、額定電壓為220V。3-13、三相異步電動(dòng)機(jī)在滿(mǎn)載和空載下起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩是否一樣？答：三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與其所帶負(fù)載沒(méi)有任何關(guān)系，因此在滿(mǎn)載和空載下起動(dòng) 時(shí)，其起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩都是一樣的。這可從異步電動(dòng)機(jī)的電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式得到 驗(yàn)證。若忽略勵(lì)磁電流，起動(dòng)電流可由P.40頁(yè)式3-9進(jìn)行計(jì)算(令s=1);起動(dòng)轉(zhuǎn)矩則可由P.44頁(yè)式3-23或P.43頁(yè)式3-18進(jìn)行計(jì)算(令 s=1)。而式3-9、式3-18和式3-23都與其 所帶負(fù)載的大小沒(méi)有任何關(guān)系。3-14、如果電動(dòng)機(jī)的三角形連接誤接成星形連接，或者星形連接誤接成三角形連接，其后果 將如何？答：如果電動(dòng)機(jī)的三角形連接誤

40、接成星形，則定子每相繞組的端電壓下降為原來(lái)的 1/灰,主磁通將大大減小，若要使流過(guò)電動(dòng)機(jī)繞組不超過(guò)額定電流，由于式 3-12可知，應(yīng) 該減小電動(dòng)機(jī)所帶的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。否則當(dāng)接額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，繞組中電流將增加，超過(guò)額定值， 致使保護(hù)器件動(dòng)作或者燒毀繞組(因?yàn)門(mén)減小，轉(zhuǎn)速將下降，轉(zhuǎn)差率 s將增加，由式3-9可知，I2將增大；由式3-12可知，J只有12T才能使T保持額定值與額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩平衡)。如果電動(dòng)機(jī)的星形連接被誤接為三角形，則定子每相繞組的端電壓將為原額定電 壓白J3倍，為了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電源電壓平衡，要求主磁通也要增加到為原來(lái)的石倍,磁路將嚴(yán)重飽和，勵(lì)磁電流大大增加，也會(huì)致使保護(hù)器件動(dòng)作或者燒毀繞

41、組。3-15、某三相異步電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為460r/min ,當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的一半時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速約為多少？解：由于異步電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)差率為1%9%,即sn=0.010.09可以推算出該電機(jī)為6對(duì)極的異步電動(dòng)機(jī)，其理想空載轉(zhuǎn)速n0為500r/min :, n0=nN/(1-s n)=460/(0.91 0.99)=464.6 505.5r/minp=60f/n0=3000/(464.6 505.5)=5.934 6.457 ,而 p 只能為整數(shù)，p=6(對(duì)極)；n 0=60f/p=3000/6=500(r/min)， sN=(n0-n)/n 0=(500-460)/500=0.08從機(jī)械

42、特性看，由于異步電動(dòng)機(jī)在額定工作范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)差率 s與負(fù)載轉(zhuǎn)矩T可以 用直線(xiàn)近似代替，即近似認(rèn)為s8n或s=kT)。因此，負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的一半(即 T=0.5Tn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率s和轉(zhuǎn)速n分別為：s SnT/Tn=0.08 X 0.5=0.04 n=no(1-s)=500(1-0.04)=500x 0.96=480(r/min)答 ：該三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的一半時(shí)的轉(zhuǎn)速約為 480r/min 。3-16 、單相分相式電動(dòng)機(jī)如何改變其旋轉(zhuǎn)方向？罩極式電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向能否改變？答 ：改變單相分相式電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向，可單獨(dú)改變其任意一個(gè)繞組的接線(xiàn)(即，將其兩根引線(xiàn)脫開(kāi)對(duì)調(diào)一下再接上。

43、注：若同時(shí)改變其兩個(gè)繞組的接線(xiàn)則電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向?qū)⒉粫?huì)改變) 。這是因?yàn)?，單?dú)改變其任意一個(gè)繞組的接線(xiàn)時(shí)，流過(guò)該繞組電流方向變反，兩個(gè)繞組流過(guò)的電流相位關(guān)系發(fā)生變化(原來(lái)電流相位比另一繞組電流超前的繞組，單獨(dú)改變?nèi)我庖粋€(gè)繞組的接線(xiàn)后， 該繞組電流相位變成滯后流過(guò)另一繞組的電流) ， 而單相分相式電動(dòng)機(jī)兩個(gè)繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向總是從電流相位超前的繞組向電流相位滯后的繞組轉(zhuǎn)動(dòng)。電流相位關(guān)系發(fā)生變化，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向就與原來(lái)的旋轉(zhuǎn)方向相反，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向也就與原來(lái)的轉(zhuǎn)向相反，即單相分相式電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向得到改變。3-17 、一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)明 f=50Hz ， nN=960r/

44、min ，問(wèn)該電動(dòng)機(jī)的極數(shù)是多少？解：由于異步電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)差率為1%9%,即sn-0.010.09,通過(guò)sn、nN和no之間的關(guān)系，以及n0、 f 和 p 之間的關(guān)系可以求出該電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)，具體過(guò)程如下：n0=nN/(1-s n)=960/(0.91 0.99)=969.7 1054.9r/minp=60f/n0=3000/(969.7 1054.9)=2.8 3.1 ,而 p 只能為整數(shù)，. . p=3(對(duì)極)。即，該電動(dòng)機(jī)的極數(shù)是6(個(gè))極。答 ：該電動(dòng)機(jī)的極數(shù)是6 極。3-18 、三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)附近運(yùn)行，當(dāng) (1) 負(fù)載增大、 (2) 電壓升高、 (3) 頻率 升高時(shí)

45、，其轉(zhuǎn)速和定子電流分別有何變化？答：根據(jù)三相異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性、調(diào)壓人工機(jī)械特性和調(diào)頻人工機(jī)械特性， 可以知道：當(dāng)負(fù)載增大時(shí)，三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有所下降；當(dāng)電壓升高時(shí)，三相異步 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有所上升；當(dāng)頻率升高時(shí)，三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也有所上升。(【注】：調(diào)頻人工機(jī)械特性可以由于P.36頁(yè)式3-1的理想空載轉(zhuǎn)速或磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速表達(dá)式推知： 當(dāng)f T ,n。也T ,整個(gè)機(jī)械特性向上平移；當(dāng) f J , n。也J ,整個(gè)機(jī)械特性向下平移。)由三相異步電動(dòng)機(jī)的相量圖及磁勢(shì)平衡方程式可知，定子電流等于轉(zhuǎn)子電流與勵(lì)磁電流的相量和，要分析定子電流可以先分析轉(zhuǎn)子電流的情況。由異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性及P

46、.40頁(yè)式3-9的轉(zhuǎn)子電流表達(dá)式可知：由于負(fù)載增大時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速略有下降，轉(zhuǎn)差率增大，轉(zhuǎn)子電流增大。而電源電壓不變則主磁通不變，勵(lì)磁電流不變。因此，當(dāng)電壓升高時(shí)，三相異步電動(dòng)機(jī)的定子電流增大；由于電壓升高時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流增大，且轉(zhuǎn)子電流由于電動(dòng)勢(shì)E20 的增大也相應(yīng)增大。因此，當(dāng)電壓升高時(shí)，三相異步電動(dòng)機(jī)的定子電流增大；由于電源電壓不變，定、轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也基本不變，當(dāng)頻率升高時(shí)，由4.44 公式可知，主磁通減小，勵(lì)磁電流減小。又由于頻率升高時(shí)轉(zhuǎn)子漏抗X20=2 fL 20增大，E20 基本不變，則轉(zhuǎn)子電流減小。因此，當(dāng)頻率升高時(shí)，三相異步電動(dòng)機(jī)的定子電流減小。3-19 、有

47、一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，nN=1470r/min ， f=50Hz 。分別在 n=0、 n=2n0/3 、 s=0.02 三種情況下，求：(1) 定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)定子的轉(zhuǎn)速；(2)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速；(3)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速；(4)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)定子的轉(zhuǎn)速；(5)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速。答：計(jì)算交流繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)繞組本身轉(zhuǎn)速的公式為：no=60f/p。為了計(jì)算旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，應(yīng)該先求該三相異步電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)p。根據(jù)nN=1470r/min , f=50Hz ,則可求出該三相異步電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù) p=2 (方法參見(jiàn)3-16題和3-17題)。由于定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)

48、子是否轉(zhuǎn)動(dòng)及轉(zhuǎn)速多少無(wú)關(guān)，且定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是三相定子交流繞組產(chǎn)生的，三相交流繞組通過(guò)的是f=50Hz的三相交流電，因此定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)定子的轉(zhuǎn)速為：ni=60f/p=60 X50/2=3000/2=1500r/min 。定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 ni2等于定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)定子的轉(zhuǎn)速ni減去轉(zhuǎn)子對(duì)定子的轉(zhuǎn)速 n,因此，當(dāng) n=0、n=2no/3n=2n o/3=1000 r/min、s=0.02n=n o(1-s)=1500 x 0.98=1470 r/min時(shí)，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 n12分別為：n=0時(shí)， n12=n1-n=n 0-n=1500r/min ； n=1000r/min 時(shí)，n12

49、=m-n=n 0-n=1500-1000=500r/min； n=1470r/min 時(shí)，n12=m-n=n 0-n=1500-1470=30r/min 。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是轉(zhuǎn)子繞組的交流電流產(chǎn)生的，由于轉(zhuǎn)子電流的頻率隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 不同而不同，因此應(yīng)先求出不同轉(zhuǎn)速時(shí)轉(zhuǎn)子電流頻率。根據(jù)f2=sf1，可以求出在n=0、n=2n0/3、s=0.02 時(shí)轉(zhuǎn)子電流頻率分別為：n=0 時(shí) f2=50Hz、n=2nO/3 時(shí) f2=50/3Hz、s=0.02 時(shí) f2=1Hz。再根據(jù)公式 n2=60f2/p ,就可分別求出在 n=0、n=2n0/3、s=0.02三種情況下轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì) 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速分別為： n2

50、=60f 2/p=1500r/min、 n2=500r/min、 n2=30r/min 。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)定子的轉(zhuǎn)速n21等于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n2加上轉(zhuǎn)子(對(duì)定子的)轉(zhuǎn)速 n。對(duì)于題目給出的三種情況，n分別為0、1000r/min和1470 r/min 。因此，在三種情況時(shí)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)定子的轉(zhuǎn)速n21=n2+n分別為：n21=n2+n=1500+0=1500r/min、 n21=n2+n=1000+500=1500r/min、 n21=n2+n=1470+30=1500r/min 。由此可見(jiàn)，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 對(duì)定子的轉(zhuǎn)速n21也與轉(zhuǎn)子是否轉(zhuǎn)動(dòng)及轉(zhuǎn)速多少無(wú)關(guān)，即與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)定子的轉(zhuǎn)速相

51、等。比較和的計(jì)算結(jié)果可以得出：轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與定子繞組產(chǎn)生的旋 轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間相對(duì)靜止。即，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速都等于0。3-20、一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)PN=30kW UN=380V, I n=57.5A , f=50Hz, sn=0.02 , =90% p=2,三角形接法，試求：(1)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速；(2)額定輸出轉(zhuǎn)矩及功率因數(shù)。解：求定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n12:由于 n0=60f/p=60 x 50/2=3000/2=1500r/min , nN=(1-s N)n 0=(1-0.02)1500=0.98x 1500=1470r/min，而定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)

52、速n12為：n12N=n0-n N=1500-1470=30(r/min)求額定輸出轉(zhuǎn)矩 T2N為：T2N=PN/ n=(60 X PN)/(2XnN) =9.55 X PN/n N=9.55 X 30000/1470=194.88(N - m)求額定功率因數(shù)cos為：cos=P1N/( & UNI N)=P2N/( V3 UNI n)=30000/(0.9 X J3 X 380 X 57.5)=0.88答：定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速是30r/min 。額定輸出轉(zhuǎn)矩為194.88 N- m,功率因數(shù)為0.88。3-21、一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)已知如下數(shù)據(jù)：PN=2.2kW, UN=380V, nN=

53、1420r/min , cos =0.82 ,=81%電源頻率f=50Hz,星形接法。試計(jì)算：(1)定子繞組中的相電流Ip,電動(dòng)機(jī)的額定電流In及額定轉(zhuǎn)矩Tn;(2)額定轉(zhuǎn)差率SN及額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)子電流頻率f2。解：定子繞組中的相電流Ip,電動(dòng)機(jī)的額定電流In及額定轉(zhuǎn)矩Tn:Sn=Pn/( X cos )=2200/(0.81 X 0.82) =3312(kVA)In=Sn/( V3 Un)=3312/( 33 X 380)=5(A) ; .星形接法，I p=I n=5(A)Tn=Pn/ n=(60 X Pn)/(2X nN) =9.55 X PN/n n=9.55 X 2200/1420=1

54、4.79(N - m)額定轉(zhuǎn)差率Sn及額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)子電流頻率f2：根據(jù)nN=1420r/min , f=50Hz ,則可求出該電動(dòng)機(jī)理想空載轉(zhuǎn)速n0=1500r/min ,極對(duì)數(shù)p=2 (方法參見(jiàn)3-16題和3-17題)。sn =(n 0-n)/n 0=(1500-1420)/1500=0.0533f2=sn X f=0.0533 X50=2.67(Hz)答：定子繞組中的相電流Ip和電動(dòng)機(jī)的額定電流In都約為5A,額定轉(zhuǎn)矩Tn為14.79N- m；額定轉(zhuǎn)差率Sn為0.0533 ,額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)子電流頻率f2為2.67Hz。3-22、一臺(tái)三相四極鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，已知其額定數(shù)據(jù)如下：PN=5.

55、5kW, Uj=380V,nN=1440r/min , cos =0.84 , =85.5%,過(guò)載系數(shù) =2.2 ,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù) kT=2.2 , I st/I n=7, 電源頻率f=50Hz,星形接法。試計(jì)算：額定狀態(tài)下的轉(zhuǎn)差率Sn、電流In和轉(zhuǎn)矩Tn,以及起動(dòng)電流Ist、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst、最大轉(zhuǎn)矩Tmax。解：由于是三相四極電機(jī)，極對(duì)數(shù) p=2。n0=60f/p=3000/2 =1500r/min,所以：額定轉(zhuǎn)差率 Sn 為：SN=(n 0-n)/n 0=(1500-1440)/1500=0.04額定電流 In 為：In=PN/( J3UNX X cos )=5500/( J3 X 380 X 0.855 X 0.84)=11.64(A) 額定轉(zhuǎn)矩 Tn 為：Tn=9.55 X PN/nN=9.55 X 5500/1440=36.47(N - m) 起動(dòng)電流 I st為：Ist=7XIN=81.45(A)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 Tst為：Tst=kTXTN=2.2 X36.47=80.24(N - m)最大轉(zhuǎn)矩 Tmax為：Tmax= X Tn=2.2 X 36.47=80.24(N - m)答：額定轉(zhuǎn)差率Sn為0.04 ,額定電流In為11.64A ,額定轉(zhuǎn)矩Tn為36.47N - m,起動(dòng)電流Ist為81.45A,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩