電機(jī)學(xué)作業(yè)答案

1、同步電機(jī)章節(jié)作業(yè)：1. 有一臺(tái)TS854-210-40的水輪發(fā)電機(jī)，PN=100兆瓦，UN=13。8千伏，fN=50赫茲，求1發(fā)電機(jī)的額定電流；2額定運(yùn)行時(shí)能發(fā)多少有功和無功功率？3轉(zhuǎn)速是多少？1額定電流4648.6A2有功功率無功功率48.4MVar3轉(zhuǎn)速 150rpm 2 同步發(fā)電機(jī)的電樞反響性質(zhì)主要決定于什么？在以下情況下忽略電機(jī)自身電阻，電樞反響各起什么作用？1）   三相對稱電阻負(fù)載；2） 電容負(fù)載，發(fā)電機(jī)同步電抗；3） 電感負(fù)載答：電樞反響的性質(zhì)取決于內(nèi)功率因數(shù)角，而角既與負(fù)載性質(zhì)有關(guān)，又與發(fā)電機(jī)本身的參數(shù)有關(guān)。電樞反響既有交軸又有直軸去磁電樞反響；電樞反響為直軸去磁電樞

2、反響；電樞反響為直軸去磁電樞反響。3. 試述直軸和交軸同步電抗的意義。X d和X q的大小與哪些因素有關(guān)？答：直軸交軸同步電抗是表征對稱穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)直軸交軸電樞反響基波磁場和漏磁場綜合效應(yīng)的電磁參數(shù)。與氣隙大小、電源頻率、繞組匝數(shù)、鐵心幾何尺寸、材質(zhì)及磁路的飽和程度有關(guān)。4. 有一臺(tái)70000kVA、60000kW、13.8kV(Y接)的三相水輪發(fā)電機(jī)，交、直軸同步電抗的標(biāo)幺值分別為,，試求額定負(fù)載時(shí)發(fā)電機(jī)的激磁電動(dòng)勢不計(jì)磁飽和與定子電阻(1.732)%5.同步發(fā)電機(jī)短路特性曲線為什么是直線？當(dāng)時(shí)，這時(shí)的激磁電流已處于空載特性曲線的飽和段，為什么此時(shí)求得的卻是不飽和值，而在正常負(fù)載下卻是飽和值？

3、答：因x很小，故氣隙電動(dòng)勢很小，用來感應(yīng)氣隙電動(dòng)勢的氣隙磁通很小，所以短路時(shí)，電機(jī)磁路不飽和，E0If，而E0Ik，因此IkIf，所以短路特性是一條過原點(diǎn)的直線。盡管當(dāng)Ik=IN 時(shí)勵(lì)磁電流已于空載特性的飽和段，但其E0取之于空載特性曲線的氣隙線，而且短路時(shí)電機(jī)磁路又處于不飽和狀態(tài)，所以求得的xd為不飽和值。在正常負(fù)載下，電機(jī)磁路處于飽和狀態(tài)，所以xd為飽和值。6.同步發(fā)電機(jī)的功角在時(shí)間和空間上各有什么含義？答： 時(shí)間相位角：發(fā)電機(jī)空載電動(dòng)勢與端電壓之間的相位角為功角?？臻g相位角：是感應(yīng)空載電動(dòng)勢主磁通的主磁極軸線和產(chǎn)生端電壓的定子等效假想合成磁通忽略電阻下，主磁場、電樞反響磁場和漏磁場的合成

4、的磁極軸線之間的夾角。7有一臺(tái),三相水輪發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行，發(fā)電機(jī)的端電壓和負(fù)載為,，滯后，試求發(fā)電機(jī)的激磁電動(dòng)勢、和不計(jì)定子電阻(1.603；72.257；2.126)8有一臺(tái)同步電動(dòng)機(jī)在額定電壓、額定頻率和額定負(fù)載下功率因數(shù)超前運(yùn)行時(shí)，功率角=25°，現(xiàn)因電網(wǎng)故障，電網(wǎng)頻率下降5%，負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，問功率角如何變化設(shè)勵(lì)磁不變，電樞電阻、凸極與飽和效應(yīng)忽略變?yōu)?3.67°9某工廠電力設(shè)備的總功率為4500kW，滯后。由于生產(chǎn)開展，想添置一臺(tái)1000kW的同步電動(dòng)機(jī)，并使得工廠的總功率因數(shù)提高到0.8滯后，問此電動(dòng)機(jī)的容量及其功率因數(shù)為多少？電動(dòng)機(jī)的損耗忽略不計(jì)1103.2

5、kVA；0.9064超前%感應(yīng)電機(jī)章節(jié)作業(yè)1 試述“同步和“異步的含義？何謂異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率？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)？2. 一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，PN=4.5千瓦，380/220伏，轉(zhuǎn)/分，試求：（1）   接成Y形或形時(shí)的定子額定電流；10.68A；18.45A（2） 同步轉(zhuǎn)速及定子磁極對數(shù)P；1500rpm, 2（3） 帶額定負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)差率；(0.0333)3. 當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)1450rpm接入50HZ電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，定子電動(dòng)勢的頻率是多少？轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢的頻率為多少？由定子電流的產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)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(dòng)勢以什么

6、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(dòng)勢的相對速度是多少？答： f1；f2=s f1 ；以n1的速度截切定子，又以n1-n的速度截切轉(zhuǎn)子。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(dòng)勢的相對速度為 。4. 異步電動(dòng)機(jī)等效電路中的附加電阻的物理意義是什么？能否用電感或電容來代替，為什么？答：異步電動(dòng)機(jī)等效電路中的附加電阻實(shí)為代表機(jī)械負(fù)載嚴(yán)格地說還包括機(jī)械損耗等 的一個(gè)虛擬電阻，用轉(zhuǎn)子電流在該電阻所消耗的功率來等效代替總機(jī)械功率包括軸上輸出的機(jī)械功率和機(jī)械損耗等.因輸出的機(jī)械功率及機(jī)械損耗等均屬有功性質(zhì)，因此，從電路角度來模擬的話，只能用有功元件電阻，而不能用無功元件電感

7、或電容來等效代替。5 為什么說異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)總是滯后的，而變壓器呢？答： 異步電動(dòng)機(jī)定，轉(zhuǎn)子間的電磁關(guān)系尤如變壓器，定子電流也由空載電流和負(fù)載分量電流兩局部組成：1  維持氣隙主磁通和漏磁通，需從電網(wǎng)吸取一定的滯后無功電流即為I0；2  負(fù)載分量電流取決于轉(zhuǎn)子電路；由等效電路可知，電動(dòng)機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率還包括機(jī)械損耗等只能用轉(zhuǎn)子電流流過虛擬的附加電阻所消耗的功率來等效代替因輸出的機(jī)械功率是有功的，故只能用有功元件電阻來等效代替。再加上轉(zhuǎn)子繞組的漏阻抗，故轉(zhuǎn)子電流只可能是滯后無功電流，那么與轉(zhuǎn)子平衡的定子負(fù)載分量也只能是滯后的無功電流，因此異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)總是滯后

8、的。變壓器卻不一定。與異步電動(dòng)機(jī)相同的一點(diǎn)是其空載電流總是滯后無功電流，而變壓器所帶的電氣負(fù)載有阻、感、容性的(而異步電動(dòng)機(jī)在電路中模擬機(jī)械負(fù)載的只能是阻性的有功元件)，當(dāng)其負(fù)載容抗假設(shè)大于變壓器的感抗時(shí)，其功率因數(shù)就會(huì)超前。6一臺(tái)六極異步電動(dòng)機(jī)，額定功率PN=28千瓦，UN=380伏，f1=50Hz，nN=950轉(zhuǎn)/分，額定負(fù)載時(shí)，pcu1+pFe=2.2千瓦，pmec=1.1千瓦，pad=0，計(jì)算在額定時(shí)的sN、pcu2、N、I1和f2 。(0.05；1.532kW；85.3%；56.68A；2.5Hz)%7. 異步電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，且負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，假設(shè)電源電壓下降過多，對電動(dòng)機(jī)的T

9、max、Tst、1、I1、I2、s及有何影響，為什么？答： Tmax減??；Tst減?。?減?。?S增大，降低，I1、I2增大8. 一臺(tái)50Hz、380V的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，假設(shè)運(yùn)行于60Hz、380V的電源上，當(dāng)輸出轉(zhuǎn)矩不變時(shí)，以下各量是增大還是減?。空埥忉屧?激磁電抗、激磁電流、定子功率因數(shù)；2轉(zhuǎn)速、同步轉(zhuǎn)速；3sm和最大轉(zhuǎn)矩；4起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩；5效率。答：1激磁電流也變?yōu)樵瓉淼?/6，負(fù)載下定子功率因數(shù)會(huì)升高。由于頻率增大及磁路飽和程度降低，激磁電抗增大。2由于頻率增大，同步轉(zhuǎn)速成比例增大，電機(jī)轉(zhuǎn)速也增加。3頻率增加時(shí)sm減??；最大轉(zhuǎn)矩減小。4頻率增加使定、轉(zhuǎn)子漏抗增大，所以起動(dòng)電流和起動(dòng)

10、轉(zhuǎn)矩均減小。5效率增加。9.有一臺(tái)三相4極2p=4聯(lián)結(jié)的繞線式異步電動(dòng)機(jī)，=50，=150，=380。額定負(fù)載時(shí)測得轉(zhuǎn)子銅損耗=2210，機(jī)械損耗=2640，雜散損耗=1000。電機(jī)參數(shù)為=0.012，=0.06，忽略勵(lì)磁電流，求：（1） 額定運(yùn)行時(shí)的電磁功率，轉(zhuǎn)差率，以及額定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。155850W；0.01418,1478rpm（2） 當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩不變時(shí)，在轉(zhuǎn)子每相繞組回路中串入電阻=0.1已折合到定子側(cè)后的轉(zhuǎn)差率。0.130610.普通鼠籠異步電動(dòng)機(jī)在額定電壓下起動(dòng)，為什么起動(dòng)電流很大，而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩卻不大？答：起動(dòng)初瞬，n=0，s=1，附加電阻，相當(dāng)于短路運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)起動(dòng)電流：由于定，轉(zhuǎn)子

11、繞阻的漏阻抗即很小，故起動(dòng)電流很大。2 其一：功率因數(shù)角大，功率因數(shù)cos2就很低，其二，由于起動(dòng)電流大，定子繞組漏阻抗壓增大， 小，基于此兩原因，所以異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩就不大。11 繞線式異步電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)子回路中串電阻起動(dòng)時(shí)，為什么既能降低起動(dòng)電流，又能增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩？答：繞線式異步電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)子回路串電阻增加了轉(zhuǎn)子回路阻抗，由式 可見，起動(dòng)電流隨所串電阻r2st增大而減小，轉(zhuǎn)子回路串電阻同時(shí)，還減小轉(zhuǎn)子回路阻抗角，從而提高轉(zhuǎn)子回路功率因數(shù)cos2，其結(jié)果增大了轉(zhuǎn)子電流的有功分量，從而增大了起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。%直流電機(jī)章節(jié)作業(yè)1. 一臺(tái)Z2型直流發(fā)電機(jī)，額定功率為PN=145千瓦，額定電壓UN=230伏，

12、額定轉(zhuǎn)速nN=1450轉(zhuǎn)/分，求該發(fā)電機(jī)的額定電流？解：額定電流 2. 把一以他勵(lì)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速提高20%，空載電壓會(huì)提高多少激磁電阻保持不變？假設(shè)是一臺(tái)并激發(fā)電機(jī)，那么電壓升高得多還是少激磁電阻保持不變？答： 他勵(lì)發(fā)電機(jī)： , 即=C，故 ，空載電壓增加1.2倍。并勵(lì)發(fā)電機(jī)：假設(shè)=C情況同上，空載電壓Uo增加1.2倍，但由于Uo增加的同時(shí)，也相應(yīng)加，從而導(dǎo)致也增大。所以并勵(lì)發(fā)電機(jī)空載電壓增加的程度比他勵(lì)發(fā)電機(jī)大。3. 何謂直流電機(jī)的電樞反響？電樞反響對氣隙磁場有何影響？公式和中的應(yīng)是什么磁通？答：直流電機(jī)在空載運(yùn)行時(shí),氣隙磁場僅有勵(lì)磁磁動(dòng)勢產(chǎn)生,而負(fù)載運(yùn)作時(shí),氣隙磁場是由勵(lì)磁磁動(dòng)勢和電樞磁動(dòng)勢

13、共同產(chǎn)生的,顯然與空載時(shí)不同，因此把電樞磁動(dòng)勢對主極磁場的影響稱為電樞反響. 電樞反響結(jié)果可能使氣隙磁場畸變，同時(shí)還可能使氣隙磁場削弱或增強(qiáng).公式中的為每個(gè)極面下的氣隙磁通,它由勵(lì)磁磁動(dòng)勢和電樞磁動(dòng)勢共同產(chǎn)生的.4. 一臺(tái)四極82kW，230V、970rpm的他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)，如果負(fù)載時(shí)每極的合成磁通量恰好等于空載額定轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生額定電壓時(shí)每極磁通量，請計(jì)算電機(jī)輸出額定電流時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩。解：807.7Nm 5.一臺(tái)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？38605.23W；254.2NM%6 試解釋他激和并激發(fā)電機(jī)的外特性為什么是一條下傾的曲線？答：

14、 討論他勵(lì)和并勵(lì)發(fā)電機(jī) 他勵(lì)發(fā)電機(jī)：稍下傾曲線端電壓U隨負(fù)載電流I增大稍有下降，原因有：負(fù)載增大，電樞反響去磁效應(yīng)增強(qiáng)，氣隙磁通減小，使電樞電動(dòng)勢減小。負(fù)載增加，電樞繞組電阻壓降增大。并勵(lì)發(fā)電機(jī)：原因是：除、兩原因與他勵(lì)發(fā)電機(jī)相同外，由、原因引起U減小，致使減小他勵(lì)發(fā)電機(jī)不變，磁通減小，進(jìn)一步減小，致使端電壓下降幅度較大。7并激直流發(fā)電機(jī)正轉(zhuǎn)能自激，反轉(zhuǎn)能否自激？為什么？如果反接勵(lì)磁繞組，電機(jī)并以額定轉(zhuǎn)速反轉(zhuǎn)，這種情況能否自激建壓？答：不能自激，能自激建壓8并激直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流取決于什么？正常工作時(shí)的電樞電流又決定于什么？答：起動(dòng)時(shí)：起動(dòng)電流大小取決于外加電壓和電樞回路電阻。正常工作時(shí)，由于反電動(dòng)勢Ea的作用，電樞電流大小卻取決于負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小。9 一臺(tái)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，電樞回路總電阻，勵(lì)磁回路電阻，忽略電樞反響的影響，求：1電動(dòng)機(jī)的額定輸出轉(zhuǎn)矩？54.1N