電機(jī)與拖動基礎(chǔ)習(xí)題解答(第二版)__許建國

1、第一章1 . 1 一臺直流電動機(jī)的數(shù)據(jù)為:額定功率 =25 kW ,額定電壓 =220 V ,額定轉(zhuǎn)速 =1 500 r /min,額定效率 =86 .2 %。試求: ( 1 )額定電流; ( 2 )額定負(fù)載時的輸入功率 。 解：（1）直流電動機(jī)的:額定功率 （2） 1 . 2 一臺直流發(fā)電機(jī)的數(shù)據(jù)為:額定功率=12 kW ,額定電壓=230 V ,額定轉(zhuǎn)速=1 450 r /min,額定效率=83 .5 %。試求: ( 1 )額定電流; ( 2 )額定負(fù)載時的輸入功率 。 解：（1）直流發(fā)電機(jī)的:額定功率 （2）1 . 3 一臺直流電機(jī),已知極對數(shù)p=2 ,槽數(shù)Z和換向片數(shù)K均等于22 ,采

2、用單疊繞組。 ( 1 )計算繞組各節(jié)距; ( 2 )求并聯(lián)支路數(shù)。 解：（1）第一節(jié)距 ,為短距繞組。 單疊繞組的合成節(jié)距及換向器節(jié)距均為1,即 第二節(jié)距 (2) 并聯(lián)支路數(shù)等于磁極數(shù),為4。1 . 4 一臺直流電機(jī)的數(shù)據(jù)為:極數(shù)2 p=4 ,元件數(shù)S=120 ,每個元件的電阻為0 . 2 。當(dāng)轉(zhuǎn)速為1 000 r /min時,每個元件的平均感應(yīng)電動勢為10 V ,問當(dāng)電樞繞組為單疊或單波繞組時,電刷間的電動勢和電阻各為多少? 解：當(dāng)電樞繞組為單疊繞組時, 繞組并聯(lián)支路數(shù)等于磁極數(shù),為4,每一條支路串聯(lián)的元件數(shù)為30, 換向器上放置4個電刷,假設(shè)一個電刷短路一個元件, 每一條支路有一個元件被短

3、路,則電刷間的電動勢為=2910=290V ;每一條支路的電阻為 ,4條并聯(lián)支路的電阻,即電刷間的電阻為 當(dāng)電樞繞組為單波繞組時, 繞組并聯(lián)支路數(shù)為2,每一條支路串聯(lián)的元件數(shù)為60, 換向器上可以放置4個電刷,至少短路4個元件,則電刷間的電動勢為每一條支路的電阻為 電刷間的電阻為 1 . 5 已知一臺直流電機(jī)的極對數(shù)p=2 ,元件數(shù)S= Z = K=21 ,元件的匝數(shù)=10 ,單波繞組,試求當(dāng)每極磁通=1 . 42 Wb,轉(zhuǎn)速n =1 000 r /min時的電樞電動勢為多少? 解：單波繞組并聯(lián)支路對數(shù)a=1, 電樞總導(dǎo)體數(shù) 電樞電動勢 1 . 6 一臺直流電機(jī),極數(shù)2 p=6 ,電樞繞組總的

4、導(dǎo)體數(shù)N=400 ,電樞電流=10 A ,氣隙每極磁通=0 . 21 Wb 。試求采用單疊繞組時電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩為多大?如把繞組改為單波繞組,保持支路電流的數(shù)值不變,電磁轉(zhuǎn)矩又為多大? 解: 電樞繞組為單疊繞組時,并聯(lián)支路對數(shù)a=p=3, 電磁轉(zhuǎn)矩 如果把電樞繞組改為單波繞組, 保持支路電流的數(shù)值不變,則電磁轉(zhuǎn)矩也不變,仍為 133.69,因?yàn)闊o論是疊繞組還是波繞組,所有導(dǎo)體產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向是一致的, 保持支路電流不變,就保持了導(dǎo)體電流不變,也就保持了電磁轉(zhuǎn)矩不變。 也可以用計算的方法: 單疊繞組時并聯(lián)支路數(shù)為6, 支路電流 改為單波繞組, 保持支路電流的數(shù)值不變,仍為,而并聯(lián)支路數(shù)為2 (

5、a=1), 電樞電流 電磁轉(zhuǎn)矩 。 1 . 7 一臺他勵直流電機(jī),極對數(shù)p=2 ,并聯(lián)支路對數(shù)a =1 ,電樞總導(dǎo)體數(shù)N=372 ,電樞回路總電阻=0 .208 ,運(yùn)行在U=220 V ,n =1 500 r /min, =0 . 011 Wb的情況下。 =362 W ,=204 W ,試問: ( 1 )該電機(jī)運(yùn)行在發(fā)電機(jī)狀態(tài)還是電動機(jī)狀態(tài)? ( 2 )電磁轉(zhuǎn)矩是多大? ( 3 )輸入功率、輸出功率、效率各是多少? 解: (1) ,低于電源電壓U=220 V,所以電機(jī)運(yùn)行在電動機(jī)狀態(tài)。 (2) (3) 輸入功率 輸出功率 =14575W=14.575KW 效率 =89.5%1 . 8 如果直流

6、電機(jī)的電樞繞組元件的形狀如題1 . 8圖所示,則電刷應(yīng)放在換向器的什么位置上? N 極 題1 . 8圖 某種電樞繞組 元件的形狀 解: 電刷在換向器的位置應(yīng)使被電刷短路的元件感應(yīng)電動勢為零。對于對稱元件,電刷中心線與磁極中心線重合。對于題中的不對稱元件,當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn),使該元件中心線與N極中心線對齊時, 電刷應(yīng)將該元件短路,若換向片寬度為B,則電刷中心線偏離磁極中心線的偏移量,是元件第一節(jié)距。1 .9 一臺并勵直流電動機(jī)的額定數(shù)據(jù)為: =220 V , =92 A , =0 . 08 ,=88 . 7 , =86 %,試求額定運(yùn)行時: ( 1 )輸入功率; ( 2 )輸出功率; ( 3 )總損耗;

7、 ( 4 )電樞回路銅損耗; ( 5 )勵磁回路銅損耗; ( 6 )機(jī)械損耗與鐵損耗之和。解: ( 1 )輸入功率 ( 2 )輸出功率 ( 3 )總損耗 (4) 電樞回路銅損耗 ( 5 )勵磁回路銅損耗 ( 6 )機(jī)械損耗與鐵損耗之和為 1 . 10 一臺并勵直流電動機(jī)的額定數(shù)據(jù)為, =17 kW , =92 A , =220 V ,=0 . 08 , =1 500 r /min,電樞回路總電阻R=0 .1 ,勵磁回路電阻=110 ,試求: ( 1 )額定負(fù)載時的效率; ( 2 )額定運(yùn)行時的電樞電動勢; ( 3 )額定負(fù)載時的電磁轉(zhuǎn)矩。 解: ( 1 )額定負(fù)載時的輸入功率 =84% (2)

8、 ( 3 )額定負(fù)載時的電磁轉(zhuǎn)矩 1 .11 一臺并勵直流發(fā)電機(jī),電樞回路總電阻=0 . 25 ,勵磁回路電阻=44 ,當(dāng)端電壓=220 V ,負(fù)載電阻=4 時,試求: ( 1 )勵磁電流和負(fù)載電流; ( 2 )電樞電動勢和電樞電流; ( 3 )輸出功率和電磁功率。解: (1) (2) =220+0.2560=235 V (3) 輸出功率 =22055=12100W=12.1KW 電磁功率 =12.1+ = 12.1+0.9 +1.1=14.1KW1 . 12 一臺他勵直流發(fā)電機(jī),額定轉(zhuǎn)速為1 000 r /min,當(dāng)滿載時電壓為220 V ,電樞電流為10 A ,勵磁電流保持為2 .5 A

9、。已知在n =750 r /min時的空載特性如下表所列:If/A0.41.01.62.02.52.63.03.64.4Ea/V3378120150176180194206225試求: ( 1 )轉(zhuǎn)速為額定、勵磁電流保持2 . 5 A時的空載電動勢; ( 2 )如果將發(fā)電機(jī)改為并勵,且n =,為保持同樣的空載電動勢,磁場回路的電阻應(yīng)為多少? ( 3 )如果保持磁場回路電阻不變,電機(jī)為并勵,此時能夠自勵建壓的臨界轉(zhuǎn)速為多少? ( 4 )如果保持n =,電機(jī)為并勵,此時能夠自勵建壓的臨界電阻為多少? 解: (1) 與n成成正比,轉(zhuǎn)速為額定、勵磁電流保持2 . 5 A時的空載電動勢為 (2) , ,

10、 時的電壓U=220V,可知電樞電阻壓降為 234.7-220=14.7V, 電樞電阻為14.7/10=1.47,將發(fā)電機(jī)改為并勵,設(shè)勵磁電流要增加X,為(2.5+X),X比較小，可以認(rèn)為與勵磁電流成比例增大為,空載時電樞電流就是勵磁電流,產(chǎn)生的電樞電阻壓降為,保持同樣的空載電動勢234.7V不變,得到方程式(938.8-14.7)X=36.75 X=36.75/924.1=0.0398A=2.5+0.0398=2.5398A磁場回路的電阻為 (3) 當(dāng)磁場回路的電阻為92.4不變時,要產(chǎn)生如表中的最小勵磁電流0.4A時, 勵磁繞組電壓為0.492.4=36.96V ,加上電樞電阻壓降(14.

11、7/10) 0.4,其和即為電電樞電動勢此時電機(jī)能夠自勵建壓的臨界轉(zhuǎn)速為若電機(jī)轉(zhuǎn)速低于臨界轉(zhuǎn)速, 勵磁電流小于0.4A,電壓就建立不起來。 (4) 時, ,減減去電樞電阻壓降(14.7/10) 0.4,其差即為勵磁繞組電壓,所以臨界電阻為 若勵磁電阻大于108.5, 電壓就建立不起來。第二章2 . 1 變壓器能改變交流電的電壓和電流,能不能改變直流電的電壓和電流?為什么? 答: 變壓器能改變交流電的電壓和電流,但不能改變直流電的電壓和電流。因?yàn)樽儔浩魇菓?yīng)用電磁感應(yīng)原理而工作的,只有當(dāng)一次繞組接交流電源時, 一次繞組才會流過交流電流,在鐵心中產(chǎn)生變化的磁通,從而在二次繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢;如果一

12、次繞組接直流電源,則一次繞組流過的是直流電流, 在鐵心中產(chǎn)生的磁通是恒定不變的,不能在二次繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,所以變壓器只能改變交流電的電壓和電流,不能改變直流電的電壓和電流。2 . 2 變壓器的鐵心為什么要用硅鋼片疊成而不用整塊鋼制成? 答: 變壓器的繞組流過交流電流時會在鐵心中產(chǎn)生磁滯損耗和渦流損耗,統(tǒng)稱為鐵損耗。 磁滯損耗與鐵磁材料的磁滯回線面積有關(guān), 硅鋼片的磁滯回線較窄, 磁滯損耗較小。渦流損耗與鐵磁材料的電阻成反比,與鋼片厚度的平方成正比, 硅鋼片是在電工鋼中加入少量的硅而制成, 電阻率較大, 用硅鋼片疊成的鐵心, 鐵損耗較小,所以變壓器的鐵心要用硅鋼片疊成而不用整塊鋼制成。2

13、. 3 一臺變壓器額定電壓為220 /110 V ,若把二次繞組( 110 V )接在220 V交流電源上,主磁通和勵磁電流將如何變化? 答:若忽略變壓器繞組漏阻抗壓降,則繞組的端電壓與感應(yīng)電動勢相等。正常工作時鐵心磁路處于飽和狀態(tài)。若把額定電壓為110 V的二次繞組接在220 V交流電源上, 二次繞組感應(yīng)電動勢將增大一倍, 感應(yīng)電動勢與鐵心磁通成正比,所以鐵心磁通也將增大一倍,由于鐵心磁路處于飽和狀態(tài), 勵磁電流將不只是增大一倍,而將增大許多倍。2 . 4 一臺變壓器一次繞組額定電壓為220 V ,不小心把一次繞組接在220 V的直流電源上,會出現(xiàn)什么情況?答: 若把額定電壓為交流220 V

14、的變壓器一次繞組接在220 V直流電源上時, 鐵心中產(chǎn)生的磁通將是恒定不變的,不會在一次繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢, 一次繞組電流,由于繞組電阻比較小,則一次繞組電流會很大,大大超過其額定電流,很快會將變壓器燒壞。2 . 5 變壓器空載運(yùn)行時,功率因數(shù)為什么很低?這時從電源吸收的有功功率和無功功率都消耗在什么地方? 答: 變壓器空載電流可分解為有功分量和無功分量,會產(chǎn)生鐵損耗, 產(chǎn)生空載磁場, 與 相比小很多, 約為0.01,所以功率因數(shù)很低?？蛰d時從電源吸收的有功功率轉(zhuǎn)變?yōu)殍F損耗, 無功功率轉(zhuǎn)變?yōu)槔@組中的磁場貯能。2 . 6 何謂變壓器的主磁通?何謂變壓器的漏磁通?它們各有什么特點(diǎn)?各起什么作用?

15、 答: 同時與一次和二次繞組相交鏈的磁通稱為主磁通,只與一次繞組或只與二次繞組相交鏈的磁通稱為漏磁通。主磁通經(jīng)過的是鐵心磁路,磁阻小, 磁通量大; 漏磁通經(jīng)過的磁路是空氣或變壓器油, 磁阻大, 磁通量小。主磁通起著傳遞電能的媒介作用; 漏磁通不能傳遞能量,只產(chǎn)生電壓降。2 . 7 何謂變壓器的勵磁電抗?希望是大好還是小好?為什么? 答: 變壓器的勵磁電抗是表示變壓器繞組的勵磁電流在繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的電抗,即,所以,表示單位勵磁電流在繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢, 因而希望大好, 越大,同樣的勵磁電流在繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就越大。2 . 8 電抗 、的物理意義如何?當(dāng)負(fù)載變化時,它們的數(shù)值變化嗎

16、?為什么? 答: 電抗是表示一次繞組電流產(chǎn)生的漏磁通在一次繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的電抗, ;電抗是表示二次繞組電流產(chǎn)生的漏磁通在二次繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的電抗,。當(dāng)負(fù)載變化時, 、數(shù)值不變,因?yàn)槁┐磐ń?jīng)過的是由空氣和變壓器油組成的線性磁路,沒有鐵磁材料的飽和現(xiàn)象,所以數(shù)值不變。2 . 9 何謂折算?變壓器參數(shù)折算時應(yīng)該遵循什么原則? 答: 折算是在保持變壓器內(nèi)部原有電磁關(guān)系不變的前提下,把二次繞組的匝數(shù)變換為一次繞組的匝數(shù)，并對二次電磁量進(jìn)行折合的算法。折算時遵循的原則是保持原有電磁關(guān)系不變,即磁動勢不變,輸出功率不變,銅損耗不變等等。2 .10 何謂標(biāo)么值?若一次電流的標(biāo)么值為0. 5 ,問二次電

17、流的標(biāo)么值為多少?為什么? 答: 某一物理量的實(shí)際值與其基準(zhǔn)值之比,稱為該物理量的標(biāo)么值。若一次電流的標(biāo)么值為0. 5 ,則二次電流的標(biāo)么值也為0.5,因?yàn)楹雎钥蛰d電流時,則磁動勢平衡方程式為 即一次與二次電流的標(biāo)么值相等。2 . 11 在一次側(cè)和二次側(cè)作空載試驗(yàn)時,從電源吸收的有功功率相同嗎?測出的參數(shù)相同嗎?短路試驗(yàn)的情況又怎樣? 答: 在一次側(cè)和二次側(cè)作空載試驗(yàn)時,從電源吸收的有功功率相同, 測出的參數(shù)中,變比相同,但勵磁阻抗不相同, 一次側(cè)測得的勵磁阻抗是二次側(cè)測得的勵磁阻抗的,因?yàn)闊o論是在一次側(cè)或二次側(cè)作空載試驗(yàn)時的電壓都是其對應(yīng)的額定電壓,鐵心磁通是額定磁通,鐵損耗相同,所以從電源

18、吸收的有功功率相同。在一次側(cè)和二次側(cè)作短路試驗(yàn)時,從電源吸收的有功功率也相同,一次側(cè)測得的短路阻抗也是二次側(cè)測得的短路阻抗的。2 . 12 準(zhǔn)確地說變壓器的變比是空載時一次、二次繞組感應(yīng)電動勢之比,還是負(fù)載時一次、二次電壓之比? 答: 準(zhǔn)確地說變壓器的變比是空載時一次、二次繞組感應(yīng)電動勢之比,不是負(fù)載時一次、二次電壓之比。由于漏阻抗壓降較小,可以近似認(rèn)為變壓器的變比是負(fù)載時一次、二次電壓之比。2 . 13 變壓器的電壓變化率的大小與哪些因素有關(guān)?答: 變壓器的電壓變化率與負(fù)載系數(shù)、短路阻抗和負(fù)載的功率因數(shù)有關(guān)。負(fù)載系數(shù)大, 電壓變化率大; 短路阻抗大, 電壓變化率大;電阻性負(fù)載電壓變化率較小,

19、 電感性負(fù)載電壓變化率較大。2 . 14 變壓器的效率的高低與哪些因素有關(guān)?什么情況下變壓器的效率最高? 答; 變壓器效率的高低與負(fù)載系數(shù)及功率因數(shù)有關(guān)。在不變損耗(鐵損耗)與可變損耗(銅損耗)相等時變壓器效率最高。2 . 15 若三相變壓器的一次、二次繞組線電動勢領(lǐng)先 90 ,試問這臺變壓器聯(lián)結(jié)組標(biāo)號的標(biāo)號數(shù)是多少?答: 將三相變壓器的一次繞組線電動勢作為時鐘的長針指向鐘面的“12”, 二次繞組線電動勢落后 90 ,作為時鐘的短針指向鐘面的“3”,所以聯(lián)結(jié)組標(biāo)號的標(biāo)號數(shù)是3。2 . 16 變壓器并聯(lián)運(yùn)行的條件是什么?其中哪一個條件要絕對滿足?為什么?答: 變壓器并聯(lián)運(yùn)行的條件有三:一是各一次

20、側(cè)、二次側(cè)額定電壓分別相等,即變比相同;二是聯(lián)結(jié)組相同;三是短路阻抗標(biāo)么值相等。其中第二個條件聯(lián)結(jié)組相同是要絕對滿足,因?yàn)槿袈?lián)結(jié)組不同,表明并聯(lián)變壓器二次側(cè)繞組線電動勢之間有相位差, 并聯(lián)運(yùn)行時在二次側(cè)繞組線之間會產(chǎn)生電壓差,而變壓器短路阻抗較小,這樣就會在繞組之間產(chǎn)生較大的環(huán)流,將繞組燒壞。2 .17 何謂變壓器容量?何謂繞組容量?在雙繞組變壓器中它們是相等還是不相等?在自耦變壓器中呢? 答: 變壓器容量就是變壓器的的視在功率,單相變壓器容量等于其端電壓與電流的乘積。繞組容量等于其端電壓與流過繞組電流的乘積。在雙繞組變壓器中變壓器容量與繞組容量相等;在自耦變壓器中它們不相等, 變壓器容量等于

21、繞組容量加上傳導(dǎo)容量, 變壓器容量大于繞組容量。2 . 18 電壓互感器和電流互感器在使用中應(yīng)注意哪些事項?答: 電壓互感器在使用中二次側(cè)不能短路, 電流互感器在使用中二次側(cè)不能開路,無論是電壓互感器還是電流互感器在使用中二次側(cè)都要接地。2 .19 電焊變壓器外特性的特點(diǎn)是什么?答: 電焊變壓器的輸出電壓隨焊接電流的增大而急劇下降,具有急劇下降的外特性。2 . 20 一臺三相電力變壓器,額定容量= 2 000 kV A,額定電壓/ =6 /0 . 4 kV ,Yd接法,試求一次、二次繞組額定電流與各為多少? 解: 變壓器額定容量 2 . 21 試計算下列各臺變壓器的變比K: ( 1 ) /=3

22、 300 /220 V的單相變壓器; ( 2 ) /=6 /0 . 4 kV的Yy接法的三相變壓器; ( 3 ) /=10 /0 . 4 kV的Yd接法的三相變壓器。 解: ( 1 ) 單相變壓器 ( 2 ) Yy接法的三相變壓器 ( 3 ) Yd接法的三相變壓器2. 22 一臺三相電力變壓器Yd接法,額定容量 =1 000 kV A,額定電壓/ =10 /3 . 3 kV ,短路阻抗標(biāo)么值 =0 . 053 ,二次側(cè)的負(fù)載接成三角形,=( 50 +j85 ),試求一次側(cè)電流、二次側(cè)電流和二次側(cè)電壓?解: =1.75 = 忽略短路阻抗角與負(fù)載阻抗角的不同,則變壓器一相的阻抗Z為2 .23 一臺

23、單相雙繞組變壓器,額定容量為=600 kV A, / =35 /6 . 3 kV ,當(dāng)有額定電流流過時,漏阻抗壓降占額定電壓的6 . 5 %,繞組中的銅損耗為9 .5 kW (認(rèn)為是75 的值),當(dāng)一次繞組接額定電壓時,空載電流占額定電流的5 . 5 %,功率因數(shù)為0. 10 。試求: ( 1 )變壓器的短路阻抗和勵磁阻抗各為多少? ( 2 )當(dāng)一次繞組接額定電壓,二次繞組接負(fù)載 =80 40 時的、及各為多少?解: (1) (2) =80 40 =一相的阻抗Z為 =2582 40 2 .24 一臺三相電力變壓器Yy聯(lián)結(jié),額定容量為=750 kV A,額定電壓/ =10 /0 . 4 kV ;

24、在低壓側(cè)做空載試驗(yàn)時,=400 V ,=60 A ,空載損耗=3 . 8 kW ;在高壓側(cè)做短路試驗(yàn)時, =400 V ,= =43 .3 A ,短路損耗 =10 .9 kW ,鋁線繞組,室溫20 ,試求: ( 1 )變壓器各阻抗參數(shù),求阻抗參數(shù)時認(rèn)為, ,并畫出T型等值電路圖; ( 2 )帶額定負(fù)載,cos =0 . 8（滯后)時的電壓變化率u及二次電壓 ; ( 3 )帶額定負(fù)載,cos =0 . 8 (超前)時的電壓變化率u及二次電壓 。 解: (1) 低壓側(cè)的勵磁電阻為 勵磁阻抗 勵磁電抗 折算到高壓側(cè)的勵磁阻抗為 同理 T型等值電路圖如題2.24圖 題2.24圖（2） = （3） 2

25、. 25 兩臺三相變壓器并聯(lián)運(yùn)行,有關(guān)數(shù)據(jù)如下: =1 250 kV A, /=35 /10 . 5 kV ,=0 .065 ,Yd11 。 =2 000 kV A, /=35 /10 . 5 kV ,=0 . 06 ,Yd11 。試求: ( 1 )總輸出為3 250 kV A時,每臺變壓器輸出為多少? ( 2 )在兩臺變壓器均不過載的前提下,并聯(lián)運(yùn)行時的最大輸出為多少?解: (1) = (2) 兩臺變壓器均不過載時,令 則 1154 KVA KVA2 . 26 有四臺三相變壓器,接線圖如題2 .26圖所示,通過畫繞組電動勢相量圖,確定它們的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號。 (a) (b) (c) (d)題2.2

26、6圖 變壓器接線圖 解: 圖(a)中的變壓器繞組電動勢相量圖如下圖 由圖可見,一次繞組線電動勢相量與二次繞組線電動勢相量的相位差為,當(dāng)指向時鐘鐘面”12”時, 則指向時鐘鐘面的”5”,故標(biāo)號數(shù)為5, 變壓器聯(lián)結(jié)組標(biāo)號是Yd5。 圖(b)中的變壓器繞組電動勢相量圖如下圖 由圖可見,一次繞組線電動勢相量與二次繞組線電動勢相量的相位差為,當(dāng)指向時鐘鐘面”12”時, 則指向時鐘鐘面的”9”,故標(biāo)號數(shù)為9, 變壓器聯(lián)結(jié)組標(biāo)號是Yd9。 圖(c)中的變壓器繞組電動勢相量圖如下圖 由圖可見,一次繞組線電動勢相量與二次繞組線電動勢相量的相位差為,標(biāo)號數(shù)為8, 變壓器聯(lián)結(jié)組標(biāo)號是Yy8。 圖(d)中的變壓器繞組

27、電動勢相量圖如下圖 由圖可見,一次繞組線電動勢相量與二次繞組線電動勢相量的相位差為,標(biāo)號數(shù)為9, 變壓器聯(lián)結(jié)組標(biāo)號是Dy9。2 . 27 畫出下列聯(lián)結(jié)組標(biāo)號變壓器的接線圖: ( 1 ) Yd3 ; ( 2 ) Dy1 。解: ( 1 ) Yd3,表示變壓器一次繞組線電動勢相量與二次繞組線電動勢相量的相位差為,繞組電動勢相量圖如圖(1)所示,這樣, 二次繞組線電動勢相量圖就有二個等邊三角形,即和。 圖（1） 在中,點(diǎn)已確定,則繞組的另一個個端點(diǎn)可以和連接在一起,也可以和連接在一起, 所以變壓器二次繞組6個端點(diǎn)連接規(guī)律如圖(a)和圖(b)所示。 圖 (a) 圖 (b) 滿足圖(a)和圖(b)要求的

28、接線圖分別如圖(c)和圖(d)所示。 圖（c） 圖 (d ) 對,為了方便,將改為,這樣,對應(yīng)的二次繞組的六個端點(diǎn)也有兩種組合,分別如圖(e)和圖(f)所示。滿足圖(e)和圖(f)要求的接線圖分別如圖(g)和圖(h)所示。 圖（e） 圖（f） 圖（g） 圖（h） (2) 聯(lián)結(jié)組為Dy1的變壓器電動勢相量圖如圖(2)所示,可得到表示二次側(cè)電動勢相量的兩個等邊三角形,即和。 圖 (2 ) 對二次側(cè)線電動勢相量,其相電動勢相量與線電動勢相量的關(guān)系如圖(i)所示,對應(yīng)的接線圖如圖(j)所示。 圖（i） 圖 (j)對線電動勢相量,將改為,其相電動勢相量與線電動勢相量的關(guān)系如圖(k)所示,對應(yīng)的接線圖如圖

29、(m)所示。 圖(k) 圖 (m)2 . 28 畫出下列聯(lián)結(jié)組標(biāo)號變壓器的接線圖: ( 1 ) Yy10 ; ( 2 ) Dd6 。 解: (1) 聯(lián)結(jié)組標(biāo)號為 Yy10的變壓器電動勢相量圖如圖(a)所示,得到二次側(cè)電動勢相量的兩個等邊三角形,即和。 圖 (a) 二次側(cè)線電動勢相量為的變壓器,其接線圖如圖(b)所示。 圖 (b) 對線電動勢相量,將改為,其對應(yīng)的接線圖如圖(c)所示。 圖 (c)(2)聯(lián)結(jié)組標(biāo)號為Dd6的變壓器電動勢相量圖如圖(d)所示,得到二次側(cè)電動勢相量的兩個等邊三角形,即和。 圖 (d) 二次側(cè)電動勢相量為時,6個端點(diǎn)的連接關(guān)系如圖(e)和圖(f)所示。 圖(e) 圖(f

30、) 與圖(e)對應(yīng)的變壓器接線圖如圖(g)所示; 與圖(f)對應(yīng)的變壓器接線圖如圖(h)所示。 圖(g) 圖(h) 二次側(cè)電動勢相量為時, 將改為,6個端點(diǎn)的連接關(guān)系如圖(i)和圖(j)所示。 圖 (i) 圖 (j) 與圖(i)對應(yīng)的變壓器接線圖如圖(k)所示; 與圖(j)對應(yīng)的變壓器接線圖如圖(m)所示。 圖 (k) 圖 (m) 2 . 29 一臺單相自耦變壓器數(shù)據(jù)為=220 V , =180 V , =400 A ,當(dāng)不計損耗和漏阻抗壓降時,試求: ( 1 )一次電流和公共繞組部分的電流I; ( 2 )二次繞組容量及傳導(dǎo)容量Sc。解: ( 1 ) ( 2 ) 第三章3 . 1 三相異步電動

31、機(jī)的結(jié)構(gòu)主要是哪幾部分?它們分別起什么作用?答: 三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)分定子和轉(zhuǎn)子兩部分,定、轉(zhuǎn)子之間有空氣隙。定子是由定子鐵心、定子繞組和機(jī)座三個部分組成。定子鐵心是磁路的一部分, 同時用來嵌放定子繞組; 定子繞組通電時能產(chǎn)生磁場; 機(jī)座用來固定與支撐定子鐵心。轉(zhuǎn)子部分有轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子鐵心也是磁路的一部分, 同時用來嵌放轉(zhuǎn)子繞組; 轉(zhuǎn)子繞組的作用是產(chǎn)生感應(yīng)電動勢、流過電流并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。 3 . 2 異步電動機(jī)的基本工作原理是什么?為什么異步電動機(jī)在電動運(yùn)行狀態(tài)時,其轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速總是低于同步轉(zhuǎn)速? 答: 異步電動機(jī)是應(yīng)用通電導(dǎo)體在磁場中產(chǎn)生電磁力的原理而工作的。電動機(jī)在工作時定子旋轉(zhuǎn)

32、磁場與轉(zhuǎn)子之間要有相對切割運(yùn)動,否則在轉(zhuǎn)子繞組中不能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢, 不能產(chǎn)生電流,也就沒有電磁轉(zhuǎn)矩,所以在電動運(yùn)行狀態(tài)時,轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不能等于同步轉(zhuǎn)速,只能低于同步轉(zhuǎn)速。 3 . 3 什么叫轉(zhuǎn)差率?三相異步電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)差率為多少?為什么轉(zhuǎn)差率是異步電動機(jī)最重要的一個技術(shù)參數(shù)? 答: 旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速即同步轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之差(- n)稱為轉(zhuǎn)差。轉(zhuǎn)差(- n)與同步轉(zhuǎn)速之比,稱為轉(zhuǎn)差率,用s表示,即s= 額定轉(zhuǎn)差率很小,約為0.0150.05。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n=( 1 - s),用轉(zhuǎn)差率s能表示轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速, 轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電動勢也與轉(zhuǎn)差率相關(guān),所以轉(zhuǎn)差率是最重要的一個技術(shù)參數(shù)。 3 . 4 已知一臺三相異步電

33、動機(jī)的額定功率=10 kW ,額定電壓 =380 V ,額定功率因數(shù)cos=0 . 75 ,額定效率=86 %,問其額定電流為多少? 解: 由 =cos kW 則有=23.6A 3 .5 一臺異步電動機(jī)定子繞組有6根引出線,其銘牌上標(biāo)明“電壓380 /220 V ,接法Y/”。如果三相電源電壓是380 V ,定子繞組應(yīng)采用哪種接法?出線盒內(nèi)的接線端子應(yīng)如何連接?答: 應(yīng)采用Y接法, 出線盒內(nèi)三個繞組的末端、連接在一起,三個首端出線頭、接三相電源,3 . 6 三相異步電動機(jī)的定子繞組是如何組成的?按什么規(guī)律連接?有什么特點(diǎn)? 答: 三相異步電動機(jī)的定子繞組由三個匝數(shù)相等、相位互差的繞組組成。三個

34、繞組可以連接成Y聯(lián)接(星形聯(lián)接),也可以連接成聯(lián)接(三角形聯(lián)接)。其特點(diǎn)是對稱的三相繞組。3 .7 三相異步電動機(jī)銘牌上標(biāo)注的額定功率是輸入功率還是輸出功率?是電功率還是機(jī)械功率?答: 三相異步電動機(jī)銘牌上標(biāo)注的額定功率不是輸入功率,而是輸出功率, 不是電功率,而是機(jī)械功率。3 . 8 單相繞組通以單相交流電將在氣隙中產(chǎn)生什么性質(zhì)的磁場?三相對稱繞組通以三相對稱電流將在氣隙中產(chǎn)生什么性質(zhì)的磁場?兩種磁場之間有何內(nèi)在聯(lián)系?答: 單相繞組通以單相交流電將在氣隙中產(chǎn)生脈動磁場。三相對稱繞組通以三相對稱電流將在氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。脈動磁場可以分解為基波與高次諧波磁場, 三相對稱繞組的基波磁場疊加在一起

35、就形成了基波旋轉(zhuǎn)磁場。3 . 9 三相旋轉(zhuǎn)磁動勢的幅值與極數(shù)及繞組系數(shù)之間有什么關(guān)系? 答: 由三相旋轉(zhuǎn)磁動勢幅值表達(dá)式 =1 .35可知, 磁動勢幅值與極對數(shù)p成反比關(guān)系,與繞組系數(shù)成正比。3 . 10 若將三相異步電動機(jī)三相電源的任何兩相引線對調(diào),異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向?qū)⒆骱巫兓?為什么? 答: 若將三相異步電動機(jī)三相電源的任何兩相引線對調(diào),則電動機(jī)反轉(zhuǎn)。因?yàn)楫?dāng)電動機(jī)定子繞組外接電源相序變化時, 定子旋轉(zhuǎn)磁場就反向,所以電動機(jī)也就反向旋轉(zhuǎn)。3 . 11 為什么三相異步電動機(jī)空載電流的標(biāo)么值要比變壓器的大? 答: 變壓器的磁路是鐵心構(gòu)成的磁路,磁阻小,產(chǎn)生一定的額定磁通所需要的勵磁電流比較小;

36、而三相異步電動機(jī)的磁路中包含有定、轉(zhuǎn)子之間的氣隙, 氣隙的磁阻比較大,產(chǎn)生同樣大小的額定磁通所需要的勵磁電流就比較大,所以三相異步電動機(jī)空載電流的標(biāo)么值要比變壓器的大。3 . 12 三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組短路并堵轉(zhuǎn),若定子繞組加額定電壓,將會產(chǎn)生什么后果?并分析原因。 答: 當(dāng)三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組短路并堵轉(zhuǎn)時,若定子繞組加額定電壓,則流過繞組的電流會很大,使電動機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重,導(dǎo)致燒壞電動機(jī)。其原因是: 轉(zhuǎn)子繞組短路并堵轉(zhuǎn)時, 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為零, 旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子的相對切割速度為最大,在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大, 轉(zhuǎn)子電流最大,定子電流也就最大,約為額定電流的57倍,會燒壞電動機(jī)。3 . 13

37、異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率s是如何定義的?電機(jī)運(yùn)行時,轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動勢、電流的頻率與定子頻率是什么關(guān)系?答: 轉(zhuǎn)差率s的定義是轉(zhuǎn)差(- n)與同步轉(zhuǎn)速之比,即s=電機(jī)運(yùn)行時,轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動勢的頻率、電流的頻率與定子頻率成成正比,即 3 . 14 異步電機(jī)的時空相量圖中,哪些是時間相量,哪些是空間相量? 答: 異步電機(jī)的時空相量圖中,表示電流、電壓、感應(yīng)電動勢的相量是時間相量, 表示磁通、磁動勢的相量是空間相量。3 . 15 一臺額定電壓380 V 、星形聯(lián)結(jié)的三相異步電動機(jī),如果誤連成三角形聯(lián)結(jié),并接到380 V的電源上,會有什么后果?為什么? 答: 一臺額定電壓380 V 、星形聯(lián)結(jié)的三相異步電

38、動機(jī),如果誤連成三角形聯(lián)結(jié),并接到380 V的電源上, 電動機(jī)會被燒壞。因?yàn)轭~定電壓380 V 、星形聯(lián)結(jié)的三相異步電動機(jī),其定子繞組額定電壓為220V，若將星形聯(lián)結(jié)的定子繞組誤連成三角形聯(lián)結(jié), 并接到380 V的電源上,這時定子繞組電壓為380 V,大大超過其額定電壓,會使定子電流變得很大, 會燒壞電動機(jī)。3 . 16 一臺額定電壓380 V 、三角形聯(lián)結(jié)的三相異步電動機(jī),如果誤連成星形聯(lián)結(jié),并接到380 V的電源上滿載運(yùn)行時,會有什么后果?為什么?答: 額定電壓380 V 、三角形聯(lián)結(jié)的三相異步電動機(jī),如果誤連成星形聯(lián)結(jié),并接到380 V的電源上滿載運(yùn)行時, 電動機(jī)不能起動,不能運(yùn)行。額定

39、電壓380 V 、三角形聯(lián)結(jié)的三相異步電動機(jī),如果誤連成星形聯(lián)結(jié),并接到380 V的電源上時,其一相繞組電壓降為380/=220V, 由于起動轉(zhuǎn)矩與繞組電壓的平方成正比, 這時起動轉(zhuǎn)矩降低為原來的,故而在滿載時電動機(jī)不能起動,不能運(yùn)行,時間一長會燒壞電動機(jī)。3 . 17 三相異步電動機(jī)帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載額定運(yùn)行時,會產(chǎn)生哪些損耗?請畫出功率流程圖。 答: 電動機(jī)運(yùn)行時的損耗有定子銅損耗,定子鐵損耗,轉(zhuǎn)子銅損耗,機(jī)械摩擦損耗,附加損耗。其功率流程圖如題3.17圖。 題3.17圖3 . 18 三相異步電動機(jī)的電磁功率、轉(zhuǎn)子銅損耗和機(jī)械功率之間在數(shù)量上存在著什么關(guān)系?答: 三相異步電動機(jī)的電磁功率、轉(zhuǎn)子銅

40、損耗和機(jī)械功率之間存在著比例關(guān)系,三者之比為1s(1-s)。3 . 19 三相異步電動機(jī)負(fù)載運(yùn)行時,其T形等值電路為什么不能簡化成一字形等值電路? 答: 在電動機(jī)T形等值電路中,轉(zhuǎn)子的等值電阻為,s很小,約為0.0150.05, 就比較大, 轉(zhuǎn)子阻抗+也就比較大。勵磁阻抗與相并聯(lián), 與相比,并沒有大到可以去掉而對電路沒有影響的程度,所以不能去掉勵磁阻抗而將T形等值電路簡化成一字形等值電路。3 . 20 異步電動機(jī)的過載倍數(shù)、起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)有何意義?它們是否越大越好? 答: 異步電動機(jī)的過載倍數(shù)表示電動機(jī)的過載能力,用最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比來表示,即= 起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)表示電動機(jī)起動時帶負(fù)載的能力,等

41、于起動轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比,即=較大時, 電動機(jī)的過載能力較大, 較大時, 電動機(jī)起動時帶負(fù)載的能力較大,但它們不是越大越好,因?yàn)殡妱訖C(jī)的最大轉(zhuǎn)矩是一定的, 過大時,就小, 電動機(jī)帶額定負(fù)載的能力降低,這是不可取的,一般為1.82.2, 為2左右。3 . 21 異步電動機(jī)帶負(fù)載起動,負(fù)載越大,起動電流是不是越大?為什么? 答: 異步電動機(jī)帶負(fù)載起動, 起動電流與負(fù)載大小無關(guān),并不是負(fù)載越大,起動電流就越大。轉(zhuǎn)子電流= , 起動時s=1, 起動時的轉(zhuǎn)子電流 , 與負(fù)載無關(guān),所以起動電流即定子電流 也與負(fù)載無關(guān),只不過負(fù)載越大, 起動加速度就變小, 起動時間變長。3 . 22 異步電動機(jī)在何種條件下

42、的機(jī)械特性是固有機(jī)械特性? 答: 異步電動機(jī)定子繞組接額定頻率的額定電壓,定、轉(zhuǎn)子回路不串接任何元器件得到的機(jī)械特性就是固有機(jī)械特性。3 . 23 試簡述三相異步電動機(jī)的運(yùn)行性能優(yōu)劣主要通過哪些技術(shù)指標(biāo)來反映? 答: 三相異步電動機(jī)的運(yùn)行性能優(yōu)劣主要通過功率因數(shù)和效率等技術(shù)指標(biāo)來反映, 功率因數(shù)越高, 運(yùn)行性能越優(yōu)越; 效率越高, 能量利用率高,運(yùn)行性能越優(yōu)越。另外，最大轉(zhuǎn)矩越大，電動機(jī)帶負(fù)載能力越大; 起動轉(zhuǎn)矩越大，電動機(jī)帶負(fù)載起動能力越大。3 . 24 三相異步電動機(jī)T形等值電路的參數(shù)主要通過什么實(shí)驗(yàn)來測定? 答: 三相異步電動機(jī)T形等值電路的參數(shù)主要通過空載實(shí)驗(yàn)和短路實(shí)驗(yàn)來測定。通過空載

43、實(shí)驗(yàn)測定電動機(jī)的勵磁阻抗和鐵損耗及機(jī)械損耗。通過短路實(shí)驗(yàn)測定電動機(jī)的短路阻抗,短路實(shí)驗(yàn)又稱堵轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)。3 . 25 為什么三相異步電動機(jī)的功率因數(shù)總是滯后的? 答: 三相異步電動機(jī)要從電網(wǎng)吸收滯后的勵磁電流產(chǎn)生磁場;定子和轉(zhuǎn)子繞組都是感性負(fù)載,所以三相異步電動機(jī)的功率因數(shù)總是滯后的。3 . 26 為什么要進(jìn)行頻率折算?折算應(yīng)遵循什么樣的基本原則? 答: 三相異步電動機(jī)運(yùn)行時,定子電流頻率為,轉(zhuǎn)子電流頻率為,定、轉(zhuǎn)子電流頻率不相等, 對不同頻率的電量列出的方程組不能聯(lián)立求解,也不能根據(jù)它們求出等值電路和相量圖。所以要把轉(zhuǎn)子的頻率折合,使定、轉(zhuǎn)子有相同的頻率。頻率折算的原則是保持轉(zhuǎn)子磁動勢不變,也就

44、是保持轉(zhuǎn)子電流不變。3 . 27 說明三相異步電動機(jī)等值電路中,參數(shù)、 、 、 、各代表什么意義?三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子附加電阻( 1 - s)/ s 是如何產(chǎn)生的?它代表什么物理意義? 答: 、分別表示三相異步電動機(jī)定子一相繞組的電阻和電抗;、 分別表示轉(zhuǎn)子一相繞組的電阻和電抗折算到定子的折算值; 、分別表示勵磁電阻和電抗。轉(zhuǎn)子附加電阻( 1 - s)/ s 是頻率折算產(chǎn)生的, 它代表了電動機(jī)輸出的機(jī)械功率3 . 28 一臺三相異步電動機(jī),額定運(yùn)行時轉(zhuǎn)速=1 450 r /min,問這時傳遞到轉(zhuǎn)子的電磁功率有百分之幾消耗在轉(zhuǎn)子電阻上?有百分之幾轉(zhuǎn)化成機(jī)械功率?解: 電磁功率、總機(jī)械功率、轉(zhuǎn)子銅損耗之間的比例為 =1 ( 1 - s) s,所以傳遞到轉(zhuǎn)子的電磁功率中有3.3%消耗在轉(zhuǎn)子電阻上, 有96.7%轉(zhuǎn)化成機(jī)械功率。3 . 29一臺三相異步電動機(jī),額定功率=25 kW ,額定電壓=380 V ,額定轉(zhuǎn)速=1 470 r /min,額定效率=86% ,額定功率因數(shù)cos=0 . 86 ,求電動機(jī)額定運(yùn)行時的輸入功率和額定電流。 解: = 3 . 30 一臺三相異步電動機(jī),額定功率=7 . 5 kW ,額定電壓=380 V ,額定轉(zhuǎn)速=971 r /min,額定功率因數(shù)cos=0 . 786 ,定子三角形