電機(jī)學(xué)習(xí)題集及答案

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才會(huì)高于空載值？

二、計(jì)算題

1、兩臺(tái)變壓器的數(shù)據(jù)如下：

第一臺(tái)：1kVA,240/120V,歸算到高壓邊短路阻抗為4?60?。其次臺(tái)：1kVA,120/24V,歸算到高壓邊短路阻抗為1?60?。

現(xiàn)將它們按圖11聯(lián)結(jié)，再接于240V交流電源作連續(xù)降壓，忽略勵(lì)磁電流。（1）所接負(fù)載為ZL=10+j

??300?，求各級(jí)電壓和電流的大小；

（2）若負(fù)載邊短路，求各級(jí)電壓和電流。

I1I2I3ZLU1U2

2

圖11

一臺(tái)20kVA的單相變壓器，原方額定電壓2400V，副方有兩個(gè)獨(dú)立線圈，分別按圖12（a）、（b）、（c）、（d）接負(fù)載，其中箭頭表示線圈兩端的電壓相量。試求：（a）、（b）、（c）、（d）圖各線圈中的電流值；（忽略漏阻抗和激磁電流，圖中負(fù)載電阻單位為歐姆）。

R1120V2400V4?R22400V240VR5?120V3.4?

(a)(b)

R1120V2400V120VR14?R2R35?180V480V6?R2R35?3.4?60V3?

(c)(d)

圖12

3變壓器原、副邊匝數(shù)比?1/?2=3.5/1.5，已知i1=10sin?tA，寫出圖13（a）、（b）兩種狀況下副邊電流i2的表達(dá)式（忽略激磁電流）。

I1U1?I2I1U2U1?I2?1?2?1?2U2（a)（b)

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圖13

習(xí)題六變壓器的負(fù)載運(yùn)行一思考題

1何謂標(biāo)幺值？在變壓器中如何選區(qū)基準(zhǔn)值？選額定制作為標(biāo)值有什么好處？工程分析計(jì)算為什么常用標(biāo)幺值？

2變壓器的電壓調(diào)整率?U(%)與阻抗電壓Uk(%)有什么聯(lián)系？阻抗電壓的大小決定與那些因素？其大小對(duì)變壓器有什么影響？

3一臺(tái)額定頻率60Hz的電力變壓器，接于50Hz，電壓為變壓器額定電壓的5/6倍的電網(wǎng)上運(yùn)行，試問此時(shí)變壓器的磁飽和程度、激磁電流、激磁阻抗、漏電抗以及鐵耗等的實(shí)際值和標(biāo)幺值于原設(shè)計(jì)值是否一致？

4鐵耗合銅耗相等的變壓器效率最高，但在設(shè)計(jì)時(shí)常是鐵耗遠(yuǎn)小于額定電流下的銅耗，例如鐵耗為銅耗的1/3，這是為什么？二、計(jì)算題

1三相變壓器的額定容量SN=750kVA，額定電壓U1N/U2N?10000/400V，Y,d聯(lián)結(jié)，在低壓邊做空載試驗(yàn)的數(shù)據(jù)為：電壓U10?400V，電流I0?65A，空載損耗p0?3.7kW。在高壓邊做短路試驗(yàn)的數(shù)據(jù)為：電壓U1K?450V，電流I1K?35A，短路損耗pK?7.5kW。

''求變壓器參數(shù)的實(shí)際值和標(biāo)幺值，畫出T型等效電路（假設(shè)漏阻抗Z1?Z2，其中電阻r1?r2'和電抗x1?x2，試驗(yàn)室室溫??25?C）。求出滿載且cos?2?0.8（滯后）時(shí)的電壓調(diào)整率。

2三相變壓器的額定容量SN?5600kVA，額定電壓U1N/U2N?6000/3300V,Y,d，聯(lián)結(jié)，空載損耗p0?18kW和短路損耗pKN?56kW，求：

（1）當(dāng)輸出電流I2?I2N,cos?2?0.8（滯后）時(shí)的效率；（2）效率最大時(shí)的負(fù)載系數(shù)?。

3一臺(tái)三相壓器，SN?20kVA,U1N/U2N?6/0.4kV,50H,PKN?588W,uK?4%,Y,dyn0連接。

（1）求短路參數(shù)及阻抗電壓的有功和無功分量；

（2）做滿載且cos?2?0.8（滯后）的簡(jiǎn)化向量圖；（3）計(jì)算按（2）運(yùn)行時(shí)副方電壓U2及cos?2。

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習(xí)題七三相變壓器

1根據(jù)圖14接線圖，按電勢(shì)位形圖定出聯(lián)結(jié)組別；

ABCABCABCABCXYZbcaXYZcabXYZcabXYZcabyyzxzxyzxzxy（a)（b)（c)（d)

圖14

2根據(jù)以下聯(lián)結(jié)組別按電勢(shì)位形圖畫出接線圖：（1）Y,y2（2）Y,d5（3）D,y1（4）Y,y8

3設(shè)有一臺(tái)Y,y5聯(lián)結(jié)的三相鐵心式變壓器，原方線電壓與副方線電壓之間的變比為k，設(shè)把原繞組的A點(diǎn)與副繞組的a點(diǎn)相接，然后把外電源合閘。試證明在Bb間測(cè)得的電壓為：UBb=Uab3

1?3k?k2

設(shè)三相鐵心式變壓器的繞組標(biāo)志如圖15，現(xiàn)把原繞組接成星形，副繞組接成三角形，

如每一鐵柱上原、副繞組之間的變比為k，問線電壓間的變比為多少？由于副方個(gè)繞組聯(lián)結(jié)的不同，實(shí)際上可得兩種不同的Y,d聯(lián)結(jié)法，試為每種聯(lián)結(jié)法畫接線圖，并證明若一種聯(lián)結(jié)法為Y,d11，另一種為Y,d1。

ABCXaYZbcxyz圖15

5Y,d接法的三相變壓器原邊加上額定電壓，將副邊的三角接開路，用伏特計(jì)量測(cè)開口處的電壓，再將三角形連接閉合，用安培計(jì)量測(cè)回路電流，試問在三相變壓器組和三鐵心柱變壓器中各次量測(cè)電壓，電流的大小有何不同？為什么？

6Figure16showsaD,dbankof2400:240-volttransforms.ThesecondAriesab,bc,cahavecentertapsp,q,r.Neglectleakage-impedancevoltagedrops,andassumedratedprimaryimpressedvoltage.WithsecondaryvoltageVabasreferencephasordrawaphasordiagramshowingvoltage

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ab,bc,ca,pq,qr,rp,ap,bp,cp.Findthemagnitudesofthesevoltages.

AYaypXCZ(a)

Bxc(b)

zb

圖16

習(xí)題八一、思考題

1試述變壓器的正序、負(fù)序、零序阻抗的物理意義？為什么變壓器的正序阻抗和負(fù)序阻抗值相等？變壓器零序阻抗的大小與什么因素有關(guān)？

2如何測(cè)定變壓器的零序阻抗？若變壓器線圈的接法和鐵心結(jié)構(gòu)如下，試分析測(cè)得的零序阻抗的大?。?/p>

（1）三相心式變壓器Y,y聯(lián)結(jié)；（2）三相變壓器組，Y,y聯(lián)結(jié)；（3）三相變壓器組，D,y聯(lián)結(jié)。

3為什么三相變壓器組不宜用Y,yn聯(lián)結(jié)，而三相心式變壓器卻可以采用Y,yn聯(lián)結(jié)？二、計(jì)算題

1將不對(duì)稱系統(tǒng)分解成對(duì)稱分量。已知：

（1）三相不對(duì)稱電流IA=200A，IB=200e?????j120?A，IC=200e???j240?A；

（2）三相不對(duì)稱電壓UA=220V，UB=220e??A??B?j120?V，UC=0V。

?2Y,yn0聯(lián)結(jié)，已知原邊對(duì)稱相電壓U、U、UC及參數(shù)。當(dāng)?shù)蛪哼卋和c之間短路，試求原副邊每相電壓與電流。（圖17）

?Bb0ACa圖17

?c3，D,y1聯(lián)結(jié)，已知原邊對(duì)稱電壓U、U、UC及參數(shù)。當(dāng)?shù)蛪哼叄ǜ边叄゜和c與其中點(diǎn)之間短路，試求原副邊的每相的電壓與電流以及中線電流。（圖18）

?A??B??答案參見我的新浪博客：/s/blog_3fb788630100muda.html

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aBCAc圖18

b

習(xí)題九一、思考題

1為什么三繞組變壓器副邊一個(gè)繞組的負(fù)載變化對(duì)另一個(gè)副繞組的端電壓會(huì)產(chǎn)生影響？在升壓變壓器中，為什么把低壓繞組放在高壓繞組與中壓繞組之間，可以減小這種影響？2三繞組變壓器副邊額定容量之和為什么可以比原邊的大？

3三繞組變壓器的兩個(gè)副邊繞組均短路，原繞組接到額定電壓的電源上。試問這時(shí)如何計(jì)算三個(gè)繞組的短路電流？4自耦變壓器的繞組容量（即計(jì)算容量）為什么小于變壓器額定容量？容量是如何傳遞的？這種變壓器最適合的變比范圍是多大？

5與普通變壓器相比，自耦變壓器有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？6使用電流互感器和電壓互感器時(shí)，必需注意些什么？二、計(jì)算題

1單相三繞組變壓器電壓為：高壓側(cè)100kV，中壓側(cè)20kV，低壓側(cè)10kV。在中壓側(cè)帶上功率因數(shù)為0.8（滯后），10000kVA的負(fù)載，在低壓側(cè)帶上6000kVA的進(jìn)相無功功率（電容負(fù)載）時(shí)，求高壓側(cè)的電流（不考慮變壓器的等效漏阻抗及激磁電流）。2有一臺(tái)三相變壓器，銘牌數(shù)據(jù)為：SN=31500kVA,U1N/U2N=400/110Kv,Y,yn0聯(lián)結(jié)，

uK=14.9%，空載損耗p0=105kW，短路損耗pkN=205kW，改裝前后的線路如圖19（a）（b）

所示。求：

(1)改為自耦變壓器后的總?cè)萘縎aN及電磁容量S電磁傳導(dǎo)容量S傳導(dǎo)，改裝后變壓器增加了多少容量？

(2)改為自耦變壓器后，在額定負(fù)載及cos?2=0.8（滯后）時(shí)，效率?自比未改前提高了多少？改為自耦變壓器后在額定電壓時(shí)穩(wěn)態(tài)短路電流是改裝前的穩(wěn)態(tài)短路電流（也是在額定電壓下）多少倍？上述的改裝前后穩(wěn)態(tài)短路電流各為其額定電流的多少倍？

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NYCAZSXBn1圖35

習(xí)題十七同步發(fā)電機(jī)基本電磁關(guān)系一、思考題

1對(duì)稱負(fù)載時(shí)，同步電機(jī)定子電流建立的電樞旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是否交勵(lì)磁繞組？它在勵(lì)磁繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)嗎？為什么？2

依照切割電動(dòng)勢(shì)概念在磁密最大處導(dǎo)線感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也最大，則矢量B0與矢量E0好象是

?落后與B90?，這怎么從物理概念來解同相位的，應(yīng)當(dāng)重合，但實(shí)際時(shí)空相量圖中卻是E00釋？

3同步電機(jī)帶對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，氣隙磁場(chǎng)是由哪些磁動(dòng)勢(shì)建立的，它們的性質(zhì)和關(guān)系如何？4為何同步電機(jī)在對(duì)稱負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，每相電流落后于該相勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)的時(shí)間角度就等于電樞磁動(dòng)勢(shì)落后于交軸的空間電角度？假使三相電流不對(duì)稱，此結(jié)論是否成立？5

?的夾角?為一個(gè)銳角？這一角度是由什么決定?與E在什么狀況下，同步發(fā)電機(jī)的I0的？

6對(duì)應(yīng)于同步電抗的磁通包含有哪兩個(gè)組成分量？每一致步電抗與每相繞組本身的勵(lì)磁電抗有什么區(qū)別？為什么說同步電抗是與三相有關(guān)的電抗而它的數(shù)值又是每相值？

二、計(jì)算題

1有一臺(tái)同步發(fā)電機(jī)，SN=16667kVA，UN=13800V（Y接線）cos?=0.8(滯后)，電樞漏抗標(biāo)幺值x?=0.24,電樞電阻忽略不計(jì)。對(duì)應(yīng)于額定電流的電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)歸算為勵(lì)磁電流

?Ifa=1.35A,空載特性為:

?E00．25450．45850．791501．002051．142501．203001．25350If（A）試用電動(dòng)勢(shì)——磁動(dòng)勢(shì)相量圖求該發(fā)電機(jī)的額定勵(lì)磁電流和電壓調(diào)整率。（用坐標(biāo)紙作圖）2一臺(tái)隱極同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行于恒定電壓下，其勵(lì)磁可隨時(shí)調(diào)整，使其線端功率因數(shù)在不同

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狀況下經(jīng)常等于1，試導(dǎo)出此時(shí)電樞電流I和勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)E0之間的關(guān)系。3一臺(tái)三相汽輪發(fā)電機(jī)SN=30000kVA，UN=11000V，IN=1570A,Y接法。(1)xs=2.35，用相量圖求出cos?=0.855(滯后)時(shí)I=IN的?角和?角。

(2)x?=0.661?，ra不計(jì)，畫出cos=0.5(超前)時(shí)的電動(dòng)勢(shì)相量圖，并求出E?Ea和E04設(shè)有一隱極式同步發(fā)電機(jī)在某種狀況下轉(zhuǎn)子磁極磁場(chǎng)的振幅和定子磁場(chǎng)的振幅適相等，

?發(fā)電機(jī)的端電壓為每相3000V，略去電阻及漏抗，試求當(dāng)功率因數(shù)角?=30及??60時(shí)

0的空載電動(dòng)勢(shì)。

5已知一臺(tái)凸極同步電機(jī)U*=1，I*=1，Xd*=0.6,ｒa?0,大。

?=20?(領(lǐng)先),當(dāng)t=0時(shí),uA最

?（1）用電動(dòng)勢(shì)相量圖求EA0（2）判斷電樞反應(yīng)是去磁還是助磁。

習(xí)題十八同步發(fā)電機(jī)基本電磁關(guān)系一、思考題

1為什么研究凸極同步電機(jī)時(shí)要用雙反應(yīng)理論？

2在凸極同步電機(jī)中，假使?角既不等于90?又不等于0?，用雙反應(yīng)理論分析電樞反應(yīng)磁密

Ba。和電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)

Fa兩個(gè)矢量在統(tǒng)一的時(shí)空相量圖上是否同相？

Ba和由它感應(yīng)的

電動(dòng)勢(shì)

?Ea是否還差90?？為什么？

3當(dāng)凸極同步電機(jī)電流I為已知恒定數(shù)值，而?變動(dòng)時(shí)其所產(chǎn)生的電樞反應(yīng)電動(dòng)動(dòng)勢(shì)Ea值是否是恒值,試問在何?值下所生的Ea最大,何?值時(shí)為最??？

?x和jI?xad這兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)分量？4凸極同步電機(jī)相量圖中為什么沒有jIaqdq5為什么凸極同步電機(jī)的電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)Fad、Faq要?dú)w算到直軸上具有勵(lì)磁磁動(dòng)力勢(shì)波形的等效磁動(dòng)勢(shì)？試述電樞磁動(dòng)勢(shì)折算系數(shù)kad，kaq的意義。

二、計(jì)算題1一臺(tái)三相、Y接法凸極同步發(fā)電機(jī)，運(yùn)行數(shù)據(jù)是：U=230V（相電壓），I=10A，cos?=0.8(滯后)，?=60?，ra=0.4?勵(lì)磁相電動(dòng)勢(shì)E0=400V，忽略磁路飽和影響，畫出電機(jī)此時(shí)電動(dòng)勢(shì)

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相量圖。并求出Id、Iq、xd、xq的數(shù)值。

2設(shè)有一臺(tái)凸極式發(fā)電機(jī)接在電壓為額定值的電網(wǎng)上，電網(wǎng)電壓保持不變，同步電抗標(biāo)幺

?值xd=1.0，xq=0.6,ra?0,當(dāng)該機(jī)供給額定電流且功率困數(shù)為1時(shí)，空載電動(dòng)勢(shì)E0為多少？

??當(dāng)該機(jī)供給額定電流且內(nèi)功率因數(shù)為1時(shí)，空載電動(dòng)勢(shì)E0為多少？

3一臺(tái)三相凸極同步發(fā)電機(jī)的額定數(shù)據(jù)如下：Y

接法，

?PN=400Kw,UN=6300V,cos?N=0.8(滯后),f=50Hz,nN=750r/min,xd=103.1?,xq=62?,忽

略電樞電阻，試求額定運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)角?以及勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)E0的大小。

?ra?0,cos?U?=1I?=1，4一臺(tái)凸極同步發(fā)電機(jī)，已知xdxq試根據(jù)電動(dòng)勢(shì)相量圖證明：

?E?

習(xí)題十九同步電機(jī)的參數(shù)一、思考題1

?0????1?(xd?xq)sin??xdxqcos??(sin??x)2?2q

測(cè)定同步發(fā)電機(jī)空載特性和短路短路特性時(shí)，假使轉(zhuǎn)速降為0.95nN，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果將有

什么影響？2

一般認(rèn)為空載特性E0=f(if)也可以用來作為負(fù)載時(shí)E?=f(i?)，這種看法是否十分準(zhǔn)

確？例如，當(dāng)Ff=1000安匝時(shí)所感生的空載電動(dòng)勢(shì)為240V，那么當(dāng)cos?=0,Ff=1700安匝，kadFad=700安匝，合成磁動(dòng)勢(shì)F??=1700-700=1000安匝時(shí)，是否氣隙電動(dòng)勢(shì)值仍為240V？為什么？并由此說明xp>x?。

3為什么從空載特性和短路特性不能測(cè)定交軸同步電抗？為什么從空載特性和短路特性不能確鑿測(cè)定同步電抗的飽和值？為什么零功率因數(shù)負(fù)載特性跟空載特性有一致的波形？4

用轉(zhuǎn)差法求同步電機(jī)的xd和xq時(shí)，為何轉(zhuǎn)子繞組必需開路？為何試驗(yàn)時(shí)必需先把轉(zhuǎn)子

拖到近同步速再接通定子電源，而不可以把次序顛倒過來？

二、計(jì)算題

1設(shè)有一臺(tái)25000Kw、10.5kW、三相繞Y接法，cos?=0.8（滯后）、50Hz、兩極汽輪發(fā)電機(jī)，已知它的轉(zhuǎn)子繞組每極有72匝，轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的波形因數(shù)kf=1.05，定子電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)為Fa=11.3I安/極，其空載試驗(yàn)和短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

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空載特性線電壓（kV）勵(lì)磁電流（A）短路特性

電樞短路電流（A）勵(lì)磁電流（A）86014017202806.277．510.515512.323213.4631014.1388同時(shí)測(cè)得電樞繞組保梯電抗x?p=0.19，而電樞電阻ra可忽略不計(jì)。試求：（1）同步電抗（不計(jì)飽和）的標(biāo)幺值xs

（2）當(dāng)空載電壓為額定電壓時(shí)接上每相阻抗為ZL=2.82+j2.115歐的星形接法三相負(fù)載，求負(fù)載電流和端電壓；

（3）為保證額定負(fù)載運(yùn)行所需的勵(lì)磁電流；

（4）在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，若開關(guān)跳閘甩負(fù)載，發(fā)電機(jī)的電壓將升高為多少？試計(jì)算電

壓調(diào)整率?U2

00?的數(shù)值。

?國產(chǎn)三相72500kW水輪發(fā)電機(jī)，UN=10.5kW,Y接，cos?N=0.8（滯后），xq=0.554,

電機(jī)的空載、短路和零功率因數(shù)負(fù)載試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：空載特性?U00．550．521．01．01．211．51短路特性1．271．761．332．09i?fIk?00零功率因數(shù)特性（I=IN）

10．965i?fU?i?f設(shè)x?=0.9xp

試求：（1）xd的不飽和值

（2）短路比Kc（3）xp（4）xaq（5）ifN（6）?U答案參見我的新浪博客：/s/blog_3fb788630100muda.html

?????12．115?00

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習(xí)題二十同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行一、思考題

1試述三一致步發(fā)電機(jī)投入電網(wǎng)的條件。為什么要滿足這些條件？怎樣來調(diào)理和檢驗(yàn)滿足這些條件？

2一臺(tái)同步發(fā)電機(jī)單獨(dú)供給一個(gè)對(duì)稱負(fù)載（R及L一定）且發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速保持不變時(shí)，定子的功率因數(shù)cos?由什么決定？當(dāng)此發(fā)電機(jī)并聯(lián)于無限大電網(wǎng)時(shí)，定子電流的cos?又由什么決定？還與負(fù)載性質(zhì)有關(guān)嗎？此時(shí)電網(wǎng)對(duì)發(fā)電機(jī)而言相當(dāng)于怎樣性質(zhì)的電源？3試述功率角?的物理意義。

4畫出與無限大電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行的凸極同步發(fā)電機(jī)失去勵(lì)磁（E0=0）時(shí)的電動(dòng)勢(shì)向量圖，并推導(dǎo)其功角特性，此?時(shí)角代表什么意義？

二、計(jì)算證明題

1一臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)并聯(lián)與無限大電網(wǎng)，額定負(fù)載功率角?=20?，現(xiàn)因外線發(fā)生故障，電網(wǎng)電壓降為60%UN，問：為使?角保持在小于25?范圍內(nèi)，應(yīng)加大勵(lì)磁使E0上升為原來的多少倍?

2有一臺(tái)PN=25000kW,UN=10.5kV,Y接法，cos?N=0.8（滯后），xs=2.13和ra?0的汽

??與I的夾角?輪發(fā)電機(jī)，試求額定負(fù)載下發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)E0、功率角?和E00?3一臺(tái)四級(jí)的隱極同步電機(jī)，端電壓U=1和電流I?=1，同步電抗xs=1，功率因數(shù)

??cos?=

3??）（I落后U，勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)的幅值Ff1=1200安/極，電樞反應(yīng)基波磁動(dòng)勢(shì)的幅值

2Fa=400安/極，忽略定子電阻ra，試用時(shí)空相矢圖求出?'角。

習(xí)題二十一同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行（p496）一、思考題

1為何在隱極同步電機(jī)中，定子電流和定子磁場(chǎng)不能相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，但是凸極同步電機(jī)中卻可以產(chǎn)生？

2比較以下狀況下同步電機(jī)的穩(wěn)定性：

（1）當(dāng)有較大的短路比或輕音樂上的短路比時(shí)；（2）在過勵(lì)狀態(tài)下運(yùn)行或在欠勵(lì)狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)；（3）在輕載下運(yùn)行或在滿載狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)；

（4）在直接接至電網(wǎng)或通過長的輸電線接到電網(wǎng)時(shí)。3試為凸極式同步電機(jī)推導(dǎo)出無功功率的功角特性。

4一臺(tái)三相隱極同步發(fā)電機(jī)，并聯(lián)在無限大電網(wǎng)上，試作出以下三種狀況的相量圖（忽略

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?、I?的軌跡，說明：電阻），并畫出E0（1）保持勵(lì)磁不變，調(diào)理有功，?角及輸出無功是否改變？

（2）保持有功輸入不變，調(diào)理勵(lì)磁，?角及輸出有功是否改變？（3）保持輸出有功不變，調(diào)理有功，?角及勵(lì)磁電流是否改變？

三、計(jì)算題

1有一臺(tái)兩極50Hz汽輪發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)如下：

SN=31250kVA，UN=10.5Kv(Y接法)，cos?=0.8(滯后)，定子每項(xiàng)同步電抗xs=7.0?（不

飽和值），而定子電阻忽略不計(jì)，此發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行于無限大電網(wǎng)，試求：（1）當(dāng)發(fā)電機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，功率角?N，電磁功率PN，同步轉(zhuǎn)矩系數(shù)

載能力km為多大？

（2）若維持上述勵(lì)磁電流不變，但輸出有功功率減半時(shí)，?、PM同步轉(zhuǎn)矩系數(shù)

dTM，過d?cos?將變?yōu)槎嗌?？輸出無功功率將怎樣變化？

dTM及d?（3）發(fā)電機(jī)原來在額定狀態(tài)下運(yùn)行，現(xiàn)在公將其勵(lì)磁電流加大10%，?、PM、cos?和2

I將變化為多少？

一臺(tái)5000Kw、13800V（Y接法）、cos?=0.8(滯后)的水輪發(fā)電機(jī)并聯(lián)于一無限大電網(wǎng)

??上，其參數(shù)為ra?0，xd=11.15,xq=0.7并假定其空載特性為一直線，試求：

（1）當(dāng)輸出功率為10000Kw,cos?=1.0時(shí)，發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流if及功率角?0（2）若保持此輸入有功功率不變，當(dāng)發(fā)電機(jī)失去勵(lì)磁時(shí)，?=？cos?=？3

一個(gè)三相對(duì)稱負(fù)載與電網(wǎng)以及一臺(tái)同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)，如圖3-6所示，已知電網(wǎng)電壓為

?380V，線路電流Ic為50A，功率因數(shù)cos?=0.8(滯后)，發(fā)電機(jī)輸出電流I為40A，功率因數(shù)為0.6(滯后)。求：

（1）負(fù)載的功率因數(shù)為多少？

（2）調(diào)理同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，使發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)等于負(fù)載的功率因數(shù)，此時(shí)發(fā)電

機(jī)輸出的電流I為多少？又此時(shí)從電網(wǎng)吸收的電流Ic為多少？

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Ic電網(wǎng)I負(fù)載GS3~

圖36

習(xí)題二十二同步電動(dòng)機(jī)和同步調(diào)相機(jī)一、思考題1

從同步發(fā)電機(jī)過渡到電動(dòng)機(jī)時(shí)，功率角?，電流I，電磁轉(zhuǎn)矩TM的大小和方向有何變

化？

2分別按電動(dòng)機(jī)慣例與發(fā)電機(jī)慣例畫出同步電機(jī)在以下運(yùn)行狀態(tài)下的電動(dòng)勢(shì)相量圖；（1）發(fā)出有功功率和電感性無功功率；（2）發(fā)出無功功率和電容性無功功率；（3）吸收有功功率和發(fā)出電感性無功功率；（4）吸收有功功率和發(fā)出電感性無功功率；

3已知一臺(tái)同步電機(jī)的電壓、電流相量圖如圖37所示：

（1）若此相量力是按發(fā)電機(jī)慣例畫出，判斷該電機(jī)是運(yùn)行在發(fā)電機(jī)狀態(tài)還是在電動(dòng)機(jī)狀

態(tài)，是運(yùn)行在過勵(lì)還是欠勵(lì)狀態(tài)？

（2）若此相量圖按電動(dòng)機(jī)慣例畫出，重新回復(fù)（1）中的問題。

U150I

4

圖37

為什么當(dāng)cos?落后時(shí)，電樞反應(yīng)在發(fā)電機(jī)的運(yùn)行里顯示出去磁作用；而在電動(dòng)機(jī)中起

助磁作用？

5為什么反應(yīng)式同步電動(dòng)機(jī)必需做成凸極式的才行？它建立磁場(chǎng)所需的勵(lì)磁電流由什么供給？它是否還具有改善電網(wǎng)功率因數(shù)的優(yōu)點(diǎn)？能否單獨(dú)作發(fā)電機(jī)供給電阻或電感？為什么？

6一水電站供應(yīng)一遠(yuǎn)距離用戶，為改善功率因數(shù)添置一臺(tái)同步調(diào)相機(jī)，問此機(jī)應(yīng)裝在發(fā)電大崄這是裝在離用戶不遠(yuǎn)的變電站內(nèi)？為什么？

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二、計(jì)算題1

一臺(tái)三一致步電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)如下：額定功率PN=2000kW，額定電壓UN=3000V(Y接)，

額定功率因數(shù)cos?=0.90(超前)，額定效率?N=0.8，同步電抗為xs=1.5?，忽略定子電阻ra。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的電流為額定值，cos?=1.0時(shí)，勵(lì)磁電流為5A，假使功率改變，電流變?yōu)?.9IN，

cos?=0.8(超前),求此時(shí)的勵(lì)磁電流（設(shè)無載特性為一直線）

2

三相隱極同步發(fā)電機(jī)額定容量SN=60Kva,Y聯(lián)結(jié)，電網(wǎng)電壓UN=380V，xs=1.55?。當(dāng)

電機(jī)過勵(lì)、cos?=0.8（滯后），S=37.5kVA時(shí)，（1）作相量圖，求E0、?（不計(jì)ra）

（2）移去原動(dòng)機(jī)，不計(jì)損耗，作相量圖，求I；

（3）用作同步電動(dòng)機(jī)時(shí)，PM同（1），If不變，作相量圖；

（4）機(jī)械負(fù)載不變，PM同（1），使cos?=1，作相量圖，求此時(shí)電動(dòng)機(jī)的E0。3某工廠變電所變壓器的容量為2000Kva,該廠電力設(shè)備的總負(fù)載為1200kW，cos?=0.65（滯后）;今欲添一臺(tái)500kW，cos?=0.8(超前),?=95%的同步電動(dòng)機(jī)，問當(dāng)電動(dòng)機(jī)滿載時(shí)全廠的功率因數(shù)是多少？變壓器過載否？

4一臺(tái)隱極同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)一負(fù)載，在額定功率及電壓下其功率角?=30?，現(xiàn)因電網(wǎng)發(fā)生故障，它的端正電壓及頻率都下降了10%，求：（1）若此負(fù)載為功率不變型，?=？（2）若此負(fù)載為轉(zhuǎn)矩不變型，?=？

5一個(gè)1000Kw,cos?=0.5（滯后）的感性負(fù)載，原由一臺(tái)同步發(fā)電機(jī)單獨(dú)供給，現(xiàn)為發(fā)送功率因數(shù)，在負(fù)載端正并聯(lián)一臺(tái)同步調(diào)相機(jī)，求：

（1）發(fā)電機(jī)單獨(dú)供給此負(fù)載需求要多大容量（千伏安）？

（2）如利用同步調(diào)相機(jī)來安全補(bǔ)償無功功率，則調(diào)相機(jī)的容量與發(fā)電機(jī)的容量各為多

少？

（3）假使只把發(fā)電機(jī)的cos?由0.5(滯后)調(diào)到0.8(滯后)時(shí)，則此時(shí)調(diào)相機(jī)與發(fā)電機(jī)的容量又各為多少？

（4）假使提高發(fā)電機(jī)的cos?到0.9(滯后)與1.0時(shí)，調(diào)相機(jī)與發(fā)電機(jī)的容量又各為多少？并與（3）比較其容量。

習(xí)題二十三同步發(fā)電機(jī)的不對(duì)稱運(yùn)行一、思考題

1當(dāng)轉(zhuǎn)子以額定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，定子繞組通往負(fù)序電流后，定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組之間的電磁聯(lián)系與通入正序電流時(shí)有何區(qū)別？

2有兩臺(tái)同步發(fā)電機(jī)，定子的材料，尺寸和零件都完全一樣但轉(zhuǎn)子材料不同，一個(gè)轉(zhuǎn)子的磁極用鋼板疊成，另一個(gè)為實(shí)心磁極（整塊鍛鋼），設(shè)兩者都沒有裝阻尼繞組，問哪太電機(jī)

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的負(fù)序電抗小些？3

為什么零序電流只建立漏磁通以及三和三的奇數(shù)倍數(shù)次諧波磁通？為什么x0第31頁共45頁Nn1nT1n1S圖39

4為什么異步電動(dòng)機(jī)的空氣隙必需很??？為什么異步電機(jī)的定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心要用導(dǎo)磁性能良好的硅鋼片制成？

三、分析、計(jì)算題

1為什么有人提出電壓為380V的小型異步電動(dòng)機(jī)的額定電流安培數(shù)約等于它的額定功率數(shù)的兩倍？（一般小型異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)與效率的乘積為0.7~0.82）

2設(shè)有一臺(tái)50Hz八極的三相異步電動(dòng)機(jī)，額定轉(zhuǎn)差率為4.3%，問該機(jī)的同步轉(zhuǎn)而速是多少？額定轉(zhuǎn)速是多少？當(dāng)該機(jī)以150r/min反轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)差率是多少？當(dāng)該機(jī)運(yùn)行在800r/min時(shí)，轉(zhuǎn)差率是多少？當(dāng)該機(jī)在起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)差率是多少？

3有一繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，定子繞組短路，在轉(zhuǎn)而子繞組通入三相交流電流，其頻率為

f1，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)轉(zhuǎn)子以n1=

60f1r/min（p為定、轉(zhuǎn)子繞組極對(duì)數(shù)）沿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，問此p時(shí)轉(zhuǎn)而子的轉(zhuǎn)向如何？轉(zhuǎn)差率如何計(jì)算？

習(xí)題二十六異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行分析一、思考題

1有一臺(tái)繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子靜止且開路，定子繞組加額定電壓，測(cè)得定子電流為0.3I1N；然后把轉(zhuǎn)子繞組短接仍保持不轉(zhuǎn)，在定子繞組上從小到大地增加電壓使定子電流為

I1N。問這兩種狀況下，主磁通?m哪一個(gè)大？為什么？漏磁通呢？

2

若在一異步電機(jī)定子繞組上加以頻率為f1的下序電壓產(chǎn)生下轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在轉(zhuǎn)子繞組

上加以頻率為f2的負(fù)序電壓，產(chǎn)生反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，問這時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速之大??？其轉(zhuǎn)速是否會(huì)隨負(fù)載之增加而降低？

3將變壓器的分析方法應(yīng)用到異步電機(jī)中，二者有哪些一致之點(diǎn)和哪些不同之點(diǎn)？異步電動(dòng)機(jī)的電壓變比，電流變比和阻抗變比各等于什么？4

異步電機(jī)的激磁電抗xm和定子漏抗x1與同步電機(jī)里哪個(gè)電抗相對(duì)應(yīng)，它們的和是否是

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一個(gè)單獨(dú)的相繞組的自感電抗。

三、作圖、計(jì)算題1

異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子開路，+a軸領(lǐng)先+A軸30?,如圖（a），t=0時(shí)，B?位置與+A軸重合，

?、E?的位置。?a、?A、?在時(shí)間相量圖上畫出?及E假使，+a軸落后+A軸90?，如圖40（b），，21?、E?的位置。?a、及E?A、?t=0時(shí)，B?與+a軸重合，在時(shí)間相量圖上畫出?12?a?A?AB?3090(a)

圖40

2

一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組短路并堵轉(zhuǎn)，已知t=0時(shí)，氣隙磁密B?在空間位置如圖41。

B?(b)

?a

?、I?的位置，?a、E當(dāng)轉(zhuǎn)子a相軸線處在圖41（a）、（b)兩種狀況下，在時(shí)間相量圖上畫出?22在空間矢量圖上畫出轉(zhuǎn)而子磁動(dòng)勢(shì)F2的位置。（已知轉(zhuǎn)子阻抗角?2?tg?1x2?80?）r2?a?a60B?(a)

120B?(b)

3

圖41

有一臺(tái)3000V、50Hz、90kW、1475r/min、Y聯(lián)接三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)。在額定運(yùn)

行狀況下的功率因數(shù)為0.86；效率為0.895；定子內(nèi)徑Da=0.35m；鐵心軸向長度l=0.18m，定子上共有18槽；定子繞級(jí)為雙層短矩繞組；每槽有40根導(dǎo)體；線圈跨距為10槽；轉(zhuǎn)子繞組為雙層整距繞組；每一線圈一匝；轉(zhuǎn)而子共有60槽。定、轉(zhuǎn)子繞組支路a1=a2=1，試

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求：

（1）該機(jī)的極數(shù)、同步速及額定運(yùn)行狀況下的轉(zhuǎn)而差率；（2）額定輸入功率及額定輸入電流；

（3）定、轉(zhuǎn)子電壓變kc比、電流變比ki及阻抗變比kx；

（4）當(dāng)在額定電流流過時(shí)，定子基波旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的幅值；（5）設(shè)在額定運(yùn)行狀況下，定子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為額定電壓的0.9倍，求每極基波磁通及氣隙

中基波旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的最高磁通密度；

（6）同上狀況，轉(zhuǎn)子每相感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及頻率；

習(xí)題二十七異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行分析一、思考題1

試說明異步電機(jī)在發(fā)電機(jī)狀態(tài)（n>n1）以及電磁制動(dòng)狀態(tài)(n第36頁共45頁

（2）產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩時(shí)之sm；

（3）當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變時(shí)，在轉(zhuǎn)子中串入電阻R'f=0.1?，此時(shí)之s、n、Pcu2；（4）欲使起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩，問就在轉(zhuǎn)子電路中串入若干電阻？（歸算到定子邊的值）。2一臺(tái)三相繞線轉(zhuǎn)子異步電機(jī)PN=7.5kW，nN=1430r/min，r2=0.06?，今將此電機(jī)用在超重裝置上，加在電機(jī)軸上的靜轉(zhuǎn)矩Tc?T2?T0?4kg?m，要求電機(jī)以500r/min，的轉(zhuǎn)速將重物下降，問此時(shí)在轉(zhuǎn)子回路中每相應(yīng)串入多大的電阻？（忽略pm和pad）

3一臺(tái)三相8極異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)為：PN=260kW，UN=380V，f=50Hz,nN=722r/min，過載能力km=2.13，試求：

（1）產(chǎn)生最大電磁轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)差率；（2）s=0.02時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩；

4一臺(tái)JO2—62—6.13kW異步電動(dòng)機(jī)，UN=380V，三角形接法，額定運(yùn)行時(shí)I2N=274A，

nN=970r/min，在轉(zhuǎn)矩不變?cè)跔顩r下，因電網(wǎng)電壓下降使得轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為900r/min，求此時(shí)轉(zhuǎn)

子電流為多少？

習(xí)題三十異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性1

已知一臺(tái)三相Y接四極異步電機(jī)的額定容量PN=14kW在額定運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)為：額定轉(zhuǎn)

差sN=0.05，轉(zhuǎn)子電阻r2=100?和機(jī)械損耗pm=0.7kW，附加損耗pad=0.3kW，今在轉(zhuǎn)子中串入附加電阻rs?1?sN=0.19?，并把轉(zhuǎn)子卡住不轉(zhuǎn)。問：sN（1）隙磁通?m轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)F2和定子磁動(dòng)勢(shì)F1的大小及相對(duì)位置與額定運(yùn)行時(shí)比較有沒有變化？

（2）此時(shí)的電磁功率PM、轉(zhuǎn)子銅耗pcu2，輸出功率P2和電磁轉(zhuǎn)矩TM是多少？2一臺(tái)三相異步電機(jī)的數(shù)據(jù)為PN=50kW，UN=380V，f=50Hz,，極對(duì)數(shù)p=4，額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)而差率為0.025，最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的二倍。求求最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)速為多少？（用轉(zhuǎn)矩實(shí)用公式）

3一臺(tái)三相六極異步電機(jī)的定子及轉(zhuǎn)子總數(shù)的電抗為每相0.1?，歸算到定子邊的轉(zhuǎn)子電阻

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為每相0.02?.求產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)速？已知電源的頻率為50Hz。又如在起動(dòng)時(shí)需要產(chǎn)生2/3最大轉(zhuǎn)矩，問須在轉(zhuǎn)子中接入多大電阻（歸算到定子邊的值，并忽略定子電阻的影響）？

習(xí)題三十一異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)一、思考題

1普通籠型異步電動(dòng)機(jī)在額定電壓下起動(dòng)時(shí)，為什么起動(dòng)電流很大，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩并不大？但學(xué)槽型或雙籠型電動(dòng)機(jī)在額定電壓下起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流較小而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，為什么？2繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)子回路串入電阻起動(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？試分析比較串入電阻前后起動(dòng)時(shí)的?m、I2、cos?2、Ist是如何變化的？串入的電阻愈大是否起動(dòng)轉(zhuǎn)矩愈大？為什么？

3兩臺(tái)同樣的籠型異步電動(dòng)機(jī)共軸聯(lián)接，拖動(dòng)一個(gè)負(fù)載。假使起動(dòng)時(shí)將它們的定子繞組串聯(lián)以后接到電網(wǎng)上，起動(dòng)完畢后再改接為并聯(lián)試問這樣的起動(dòng)方法，對(duì)最初起動(dòng)電流和最初起動(dòng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的影響怎樣？

二、計(jì)算題

1一臺(tái)三相四極異步電動(dòng)機(jī)額定容量為28kW,額定電壓為380V，額定負(fù)載時(shí)的效率為90%，

cos?1為0.88，定子繞組為三角形聯(lián)接，在額定電壓下的堵轉(zhuǎn)電流為寶寶電流的5.6倍，問

若用“星—三角形〞起動(dòng)時(shí)，最初起動(dòng)電流是多少？

??0.05?；nN=1470r/min，2一臺(tái)繞線轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)p=2，r1?r2??0.01?，x1?x2不計(jì)Im，C?1，ke?ki?1.73。

（1）把最初起動(dòng)電流限制在額定電流的兩倍，問每相應(yīng)串多大的電阻？（2）求串入電阻后的

Tst=？TN3一臺(tái)JO2—41—6型三相50Hz籠型異步電動(dòng)機(jī)，額定功率3kW,額定電壓380V，額定電流

5.7A

，

定

子

繞

組

Y

接

法

。

起

動(dòng)

時(shí)

電

機(jī)

參

數(shù)

：

?=2.8?,C=1.03。試求：r1=2.08?,x1=2.36?,r2?=1.735?,x2（1）全壓起動(dòng)時(shí)的最初起動(dòng)電流倍數(shù)和最初起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)；

（2）若用自耦變壓器的變比kA=2，此時(shí)的最初起動(dòng)電流倍數(shù)和最初起動(dòng)轉(zhuǎn)而矩倍數(shù)是多少？

（3）若定子串電抗器起動(dòng)降壓與（2）一致，其最初起動(dòng)電流倍數(shù)和最初起動(dòng)轉(zhuǎn)而矩

倍數(shù)是多少？

（4）該電機(jī)能否應(yīng)用“星—三角形〞起動(dòng)？為什么？

4一臺(tái)籠型異步電動(dòng)機(jī)由自耦變壓器起動(dòng)，已知自耦變壓器變比為2:1，并知自耦變壓器內(nèi)阻抗歐姆值（從高壓邊看）等于異步電機(jī)短路阻抗歐姆值（從低壓邊看）。認(rèn)為兩短路阻抗

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角相等，忽略勵(lì)磁電流影響，問此時(shí)電網(wǎng)供給的最初起動(dòng)電流和電機(jī)的最初起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為全壓起動(dòng)時(shí)的多少倍？

習(xí)題三十二異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速一、思考題

1變極調(diào)速電動(dòng)機(jī)當(dāng)改變極數(shù)時(shí)，假使氣障磁密最大值保持不變，則電機(jī)的cos?1和激磁電流將如何變化？何故？

2為什么變頻恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速時(shí)要求電源電壓隨頻率成正比變化？若電源的頻率降低，而電壓大小不變，會(huì)出現(xiàn)什么后果？

3試分析繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)子回路程串入電阻調(diào)速時(shí)，電機(jī)內(nèi)部發(fā)生的物理過程，假使不串入電阻，而是接入一個(gè)與轉(zhuǎn)子電流頻率一致、相位一致的外加電動(dòng)勢(shì)，則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速將如何變化？

4一倍級(jí)比的雙速異步電動(dòng)機(jī)，假使從低速改變到調(diào)整，而通入尿床的相序不變，這時(shí)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向如何？為什么？

二、計(jì)算題

1繞線轉(zhuǎn)子異步電機(jī)p=2，f=50Hz，r2?=0.02?,額定負(fù)載時(shí)n=1465r/min，若頻率不變，轉(zhuǎn)矩不變，求：

（1）必需在轉(zhuǎn)子內(nèi)串入多大電阻使n=1050r/min；

（2）若轉(zhuǎn)子未串電阻時(shí)sm=0.2，問有可能用降壓法使其運(yùn)行于1050r/min嗎？2一臺(tái)三相50Hz、6極繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，當(dāng)有額定輸出功率100kW時(shí)，轉(zhuǎn)速為98r/min，若軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩保持不變，在轉(zhuǎn)子回路中接入電阻調(diào)速，把轉(zhuǎn)速降低到750r/min，試求消耗在調(diào)速電阻上的功率和減速后的輸出功率？設(shè)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械損耗為寶寶輸出功率的1%，不計(jì)附加損耗。

3一臺(tái)三相四極繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一重物升降（圖42）。已知絞車半徑R=0.2m，重物的重量G=500N，轉(zhuǎn)子Y接，每相電阻r2=0.05?。當(dāng)重物上升時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1440r/min，忽略機(jī)械摩擦力矩。今欲使電動(dòng)機(jī)以750r/min的轉(zhuǎn)速把重物放下。問轉(zhuǎn)子每相需串入多少附加電阻Rs？附加電阻需要多大的電流容量？并證明。在重物下降時(shí)，轉(zhuǎn)子銅耗Pcu2是來自所做的機(jī)械功PM與來自重物所做的機(jī)械功率P?之和。

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~RM3~圖42V直流電機(jī)

G

習(xí)題三十三一、思考題

1單層繞組和單波繞組的聯(lián)結(jié)規(guī)律有何不同？同樣極對(duì)數(shù)P的單層、單波繞組的支路對(duì)數(shù)為什么相差P倍？

2疊繞組或波繞組元件的第一節(jié)距y1為什么應(yīng)當(dāng)接近于一個(gè)極距，假使大于或小于一個(gè)極距時(shí)有何影響？

3放置電刷的原則是什么？若元件端接對(duì)稱時(shí)，電刷應(yīng)放在換向器的什么位置？若元件端接不對(duì)稱，如圖43所示，電刷應(yīng)放在換向器的什么位置？

N圖43

4何謂換向器上的幾何中性線？它的位置由什么決定？實(shí)際電機(jī)中它的位置應(yīng)在何處？為什么電刷安放在換向器上的幾何中性線上時(shí)，能夠獲得最大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？

二、作圖題

1一單疊右行繞組的數(shù)據(jù)為：S=K=Ze=24，2p=4，試畫出繞組展開圖畫出主磁極和電刷，

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支路對(duì)數(shù)為什么?

2一左行單波繞組數(shù)據(jù)為：S=K=Ze=19，2p=4，

（1）求出各節(jié)距y1、y2、y及yk；（2）畫出繞組展開圖；

（3）在展開圖上畫出磁極位置；（4）畫上電刷位置。

習(xí)題三十四直流電機(jī)的電樞反應(yīng)一、思考題

1何謂電樞反應(yīng)？電樞反應(yīng)的性質(zhì)由什么決定？電樞反應(yīng)對(duì)氣隙磁場(chǎng)有何影響？2在直流發(fā)電機(jī)中，假使電刷偏離幾何中性線后，則其電樞反應(yīng)將對(duì)端電壓產(chǎn)生什么影響？3為什么交軸電樞反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生附加去磁作用？

二、計(jì)算題

1一臺(tái)四極直流電動(dòng)機(jī)的額定電樞電流為43A，電樞繞組為單波繞組，共有378根導(dǎo)體，電樞外徑Da=0.138m，極弧系數(shù)（主極極面寬度與極距之比）?=0.63，電刷放在幾何中性線上，在額定運(yùn)行狀況下，勵(lì)磁磁支勢(shì)為1100安/極，試求：（1）電樞電負(fù)荷；

（2）電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)幅值；

（3）后極尖處磁通密度與前極尖的磁通密度之比（不計(jì)磁路飽和的影響）。

2若題1中電動(dòng)機(jī)的電刷逆電樞旋轉(zhuǎn)方向移過10?電角度，試求電樞反應(yīng)的直軸分量和交軸分量。直軸電樞反應(yīng)為去磁作用還是加磁作用？這時(shí)后極尖處的磁密與前極尖的磁密這比為多少（不計(jì)磁路飽和的影響）？

3一臺(tái)四極直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)為：110V、1500r/min，額定電樞電流為33.3A，電樞繞組為單波繞組，共計(jì)有540根導(dǎo)體，電樞處徑Da=0.138m，電樞電阻Ra=0.3?,電刷在幾何中性線上。由于飽和現(xiàn)象，電樞反應(yīng)的等效去磁安匝數(shù)為交軸電樞磁動(dòng)勢(shì)安匝的12%。該機(jī)在1500r/min時(shí)，測(cè)得的空載曲線Ea?f(If)有如下數(shù)據(jù)：

E?（V）If（A）600.72801.051000.361201.721402.44在額定運(yùn)行狀況下，勵(lì)磁繞組中的電流為1.5。試求：（1）電樞的電負(fù)荷；

（2）電樞反應(yīng)的交軸電樞安匝數(shù)；（3）電樞反應(yīng)的等效駢磁安匝數(shù)；（4）勵(lì)磁繞組的每極匝數(shù)。

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（注：直流電動(dòng)伯電動(dòng)勢(shì)議程式為E?=U?IaRa）

習(xí)題三十五直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩一、思考題

1直流發(fā)電機(jī)負(fù)載運(yùn)行下電樞電動(dòng)勢(shì)與空載時(shí)是否一致？計(jì)算電動(dòng)勢(shì)Ea是用什么磁通計(jì)算的？

2直流發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與哪些因素有關(guān)？若一臺(tái)直流發(fā)電機(jī)的空載電動(dòng)勢(shì)是230V，試問在以下狀況下電動(dòng)勢(shì)如何變化？（1）磁通減少10%；（2）勵(lì)磁電流減少10%；

（3）磁通不變，轉(zhuǎn)速增加20%；

3電磁轉(zhuǎn)矩是怎樣變化的？它的大小與哪些因素有關(guān)？

4為什么說電樞磁動(dòng)勢(shì)的交軸分量與氣隙磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)而矩？直軸分量為什么不產(chǎn)生？

二、計(jì)算題

1一直流發(fā)電機(jī)，2p=4，2a=2，Z=35，每槽內(nèi)嵌有10根導(dǎo)體，如欲在1450r/min下產(chǎn)生230V電動(dòng)勢(shì)，則每極磁通應(yīng)為多少？

?22一直流發(fā)電機(jī)，2p=4，2a=2，S=21，每元件匝數(shù)?s=3，當(dāng)?0=1.825?10Wb、

n=1500r/min時(shí)，試求正、負(fù)電刷間的電壓。

3一直流發(fā)電機(jī)，2p=8，當(dāng)n=600r/min時(shí)，每極磁通?=4?10Wb時(shí)，Ea=230V，試求：

（1）若為單疊繞組，則電樞繞組應(yīng)有多少導(dǎo)體？（2）若為單波繞組，則電樞繞組應(yīng)有多少導(dǎo)體？

4一臺(tái)四極，82kW、230V、970r/min的他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)，假使額定運(yùn)行時(shí)的磁通比空載電壓為額定電壓時(shí)的磁通多5%，試求電機(jī)的額定電磁轉(zhuǎn)而矩（設(shè)從空載到額定運(yùn)行維持轉(zhuǎn)速不變）。

習(xí)題三十六直流電機(jī)的換向思考題

1換向元件在換向過程中可能出現(xiàn)哪些電動(dòng)勢(shì)？是什么原因引起的？它對(duì)換向各大有什么影響？

2換向極的作用是什么？它裝在什么位置？它的繞組應(yīng)如何連接？假使將已調(diào)整好的換向極繞組的極性接反，則運(yùn)行會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？

3換向極已設(shè)計(jì)好的電機(jī)，在額定負(fù)載時(shí)可得到直線換向，現(xiàn)電機(jī)過載，換向極磁路相當(dāng)飽和問換向狀況會(huì)有什么變化？

4接在電網(wǎng)上運(yùn)行的并勵(lì)電動(dòng)機(jī)，如用改變電樞極性來改變旋轉(zhuǎn)方向，換向極繞組不改變，簽名冊(cè)向極繞組不改變，換向狀況是否有變化？

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5小容量?jī)蓛蓸O直流電機(jī)，只裝一只換向極，是否會(huì)造成一刷換向好，另一刷換向不好？6為了保證換向良好，對(duì)換向極的磁路系統(tǒng)和電路系統(tǒng)有何要求？如有一直流發(fā)電機(jī)在額定負(fù)載時(shí)出現(xiàn)延遲性火花，在換向極匝數(shù)不變的狀況下，欲得良好換向，換向極氣隙應(yīng)如何調(diào)整？

習(xí)題三十七直流發(fā)電機(jī)一、思考題

1負(fù)載時(shí)直流發(fā)電機(jī)中有哪些損耗？是什么原因引起的？鐵耗和機(jī)械損耗在什么狀況下可以看成是不變損耗？

2假使沒有磁路飽和現(xiàn)象，并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)能否自勵(lì)？作圖說明。

3并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)正轉(zhuǎn)而能自勵(lì)，反轉(zhuǎn)能否自勵(lì)？假若不能自勵(lì)，應(yīng)怎么辦？

4同一臺(tái)直流發(fā)電機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)速一致時(shí)，把它作為他勵(lì)和并勵(lì)時(shí)的電壓調(diào)整率是否一致，為什么？

二、計(jì)算題

1一臺(tái)四極、82kW、230V、970r/min的他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)，假使每極的合成磁通等于空載額定轉(zhuǎn)速下具有額定電壓時(shí)每極的磁通，試求當(dāng)電機(jī)輸出額定電流時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩。

2一臺(tái)四極、82kW、230V、970r/min的并勵(lì)發(fā)電機(jī)，在75C時(shí)的電樞回路ra=0.0259?，并勵(lì)繞組每極有78.5匝，四極串聯(lián)后的總電阻rf=22.8?，額定負(fù)載時(shí)，并勵(lì)回路串入3.5

??的調(diào)理電阻，電刷壓降?Ub=2V，基本鐵耗及機(jī)械損耗pfe?pm=4.3kW，附加損耗

pad=0.005PN。試求額定負(fù)載時(shí)發(fā)電機(jī)的輸入功率、電磁功率、電磁轉(zhuǎn)矩和效率。

3已知上題發(fā)電機(jī)的空載特性為：If（A）21003．21504．51985．52206．52448．2260117280U0（V）若空載時(shí)產(chǎn)生額定電壓，勵(lì)磁電路應(yīng)串入多大調(diào)理電阻？在額定轉(zhuǎn)速下的臨界電阻是多少？4一臺(tái)并勵(lì)發(fā)電機(jī)在600r/min時(shí)空載電壓為125V，假使將轉(zhuǎn)速提高到1200r/min，同時(shí)將勵(lì)磁回路電阻增加一倍，問電機(jī)的空載電壓應(yīng)為多少？

習(xí)題三十八直流電動(dòng)機(jī)一、思考題

1如何判別直流電機(jī)運(yùn)行于發(fā)電機(jī)狀態(tài)還是電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，它們的Tm與n，Ea與Ia的方向關(guān)系怎樣？能量轉(zhuǎn)換關(guān)系有何不同？

2并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)在電網(wǎng)上運(yùn)行，今要將發(fā)電機(jī)改為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，若只改變勵(lì)磁電流If，

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使If減小以使E?減小，其它不變，能不能成為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行？

3一臺(tái)正在運(yùn)行的并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速為1450r/min?，F(xiàn)將它停下來用改變勵(lì)磁繞組的極性改變轉(zhuǎn)向后（其它未變），當(dāng)電樞電流的大小與正轉(zhuǎn)而時(shí)一致時(shí)，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速為1500r/min，試問這可能是什么原因引起的？

4拖動(dòng)某生產(chǎn)機(jī)械的直流電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)而和反轉(zhuǎn)時(shí)軸上輸出轉(zhuǎn)矩一致，但正轉(zhuǎn)時(shí)電樞電流比反轉(zhuǎn)時(shí)大，試分析其原因？

二、計(jì)算題

1已知一他勵(lì)直流電機(jī)，接在220V的電網(wǎng)上運(yùn)行，并知電機(jī)為單波繞組，2p