電機(jī)與拖動(dòng)各章典型題

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1.1電機(jī)和變壓器的磁路常用什么材料制成，這類(lèi)材料應(yīng)具有哪些主要特性？

答：電機(jī)和變壓器的磁路常用導(dǎo)磁性能高的硅鋼片疊壓制成，磁路的其它部分常采用導(dǎo)磁性能較高的鋼板和鑄鐵制成。這類(lèi)材料應(yīng)具有導(dǎo)磁性能高、磁導(dǎo)率大、鐵耗低的特征。

1.4試比較磁路和電路的相像點(diǎn)和不同點(diǎn)。

答：磁路和電路的相像只是形式上的，與電路相比較，磁路有以下特點(diǎn)：

1）電路中可以有電動(dòng)勢(shì)無(wú)電流，磁路中有磁動(dòng)勢(shì)必然有磁通；2）電路中有電流就有功率損耗；而在恒定磁通下，磁路中無(wú)損耗

343）由于G導(dǎo)約為G絕的1020倍，而?Fe僅為?0的10~10倍，故可認(rèn)為電流只在導(dǎo)體中流過(guò)，而磁路中除主磁通外還必需考慮漏磁通；4）電路中電阻率?在一定溫度下恒定不變，而由鐵磁材料構(gòu)成的磁路中，磁導(dǎo)率?隨B變化，即磁阻Rm隨磁路飽和度增大而增大。

1-7在圖0-2中，已知磁力線(xiàn)l的直徑為10cm，電流I1=10A，I2=5A，I3=3A，試求該磁力線(xiàn)上的平均磁場(chǎng)強(qiáng)度是多少？

答：平均磁場(chǎng)強(qiáng)度

H??I/l?(I1?I2?I3)/?D1-10一個(gè)有鐵心的線(xiàn)圈，線(xiàn)圈電阻為2Ω。將其接入110V交流電源，測(cè)得輸入功率為22W，電流為1A，試求鐵心中的鐵耗及輸入端的功率因數(shù)。2p??p?p?22?1?2?20wcu解：Fe?(10?5?3)A/??0.1m?38.2A/m2-1.1變壓器是根據(jù)什么原理進(jìn)行電壓變換的？變壓器的主要用途有哪些？答：變壓器是一種靜止的電器設(shè)備，它利用電磁感應(yīng)原理，把一種電壓等級(jí)的交流電能轉(zhuǎn)換成頻率一致的另一種電壓等級(jí)的交流電能。

變壓器的主要用途有：變壓器是電力系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)電能的經(jīng)濟(jì)傳輸、靈活分派和合理使用的重要設(shè)備,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)其他部門(mén)也獲得了廣泛的應(yīng)用，如：電力變壓器（主要用在輸配電系統(tǒng)中，又分為升壓變壓器、降壓變壓器、聯(lián)絡(luò)變壓器和廠(chǎng)用變壓器）、儀用互感器（電壓互感器和電流互感器,在電力系統(tǒng)做測(cè)量用）、特種變壓器（如調(diào)壓用的調(diào)壓變壓器、試驗(yàn)用的試驗(yàn)變壓器、煉鋼用的電爐變壓器、整流用的整流變壓器、焊接用的電焊變壓器等）。

22cos??PS??0.2110?1第1頁(yè)共11頁(yè)

2-1.2變壓器有哪些主要部件？各部件的作用是什么？

答：電力變壓器的基本構(gòu)成部分有：鐵心、繞組、絕緣套管、油箱及其他附件等，其中鐵心是變壓器的主磁路，又是它的機(jī)械骨架。繞組由銅或鋁絕緣導(dǎo)線(xiàn)繞制而成，是變壓器的電路部分。絕緣套管:變壓器的引出線(xiàn)從油箱內(nèi)部引到箱外時(shí)必需通過(guò)絕緣套管，使引線(xiàn)與油箱絕緣。油箱：存放變壓器油。分接開(kāi)關(guān)，可在無(wú)載下改變高壓繞組的匝數(shù),以調(diào)理變壓器的輸出電壓。

2-1.3鐵心在變壓器中起什么作用？如何減少鐵心中的損耗？

答：鐵心是變壓器的主磁路，又是它的機(jī)械骨架。為了提高磁路的導(dǎo)磁性能，減少鐵心中的磁滯、渦流損耗，鐵心一般用高磁導(dǎo)率的磁性材料——硅鋼片疊成，其厚度為0.35mm~0.5mm，兩面涂以厚

0.02mm~0.23mm的漆膜，使片與片之間絕緣。

2-1.5一臺(tái)單相變壓器，SN=5000kVA，U1N/U2N=10/6.3kV，試求原、副方的額定電流。I1N解：SN5000?103???500A3U1N10?10I2N2-1.6一臺(tái)三相變壓器，SN=5000kVA，U1N/U2N=35/10.5kV，Y，d接法，求原、副方的額定電流。SN5000?103???793.7A3U2N6.3?10I1N?解：SN5000?103??82.48A33U1N3?35?10I2N?

2-2.4變壓器的外加電壓不變，若減少原繞組的匝數(shù)，則變壓器鐵心的飽和程度、空載電流、鐵心損耗和原、副方的電動(dòng)勢(shì)有何變化？

答：根據(jù)U1?E1?4.44fN1?m可知,少,主磁通?m將增加，磁密

Bm??m?U14.44fN1,因此,一次繞組匝數(shù)減

SN?3U2N5000?103?274.9A33?10.5?10

?mS，因S不變，Bm將隨?m的增加而增加，

鐵心飽和程度增加；由于磁導(dǎo)率?下降。由于磁阻

大。根據(jù)磁路歐姆定律I0N1??mRm，當(dāng)線(xiàn)圈匝數(shù)減少時(shí)，空載電流增大；又由于鐵心損耗pFe?Bmf1，所以鐵心損耗增加；由于外加電壓不變，所

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2.2Rm?l?S，所以磁阻增

以根據(jù)U1?E1?4.44fN1?m，所以原方電動(dòng)勢(shì)基本不變，而副方電動(dòng)勢(shì)則由于磁通的增加而增大。

2-2.5一臺(tái)額定電壓為220/110V的變壓器，若誤將低壓側(cè)接到220V的交流電源上，將會(huì)產(chǎn)生什么后果？

答：根據(jù)U1?E1?4.44fN1?m可知,此時(shí)主磁通增加接近2倍，磁路飽和程度大增，勵(lì)磁電流將會(huì)大大增加，鐵耗和銅耗增大，變壓器過(guò)熱。同時(shí)噪聲過(guò)大，振動(dòng)明顯。

2-2.8為什么可以把變壓器的空載損耗看做變壓器的鐵損，短路損耗看做額定負(fù)載時(shí)的銅損？

答：空載時(shí)，繞組電流很小，繞組電阻又很小，所以銅損耗I0R1很小,故銅損耗可以忽略，空載損耗可以近似看成鐵損耗。測(cè)量短路損耗時(shí)，變壓器所加電壓很低，而根據(jù)U1??E1?I1Z1可知，由于漏阻抗壓降I1Z1的存在，E1則更小。又根據(jù)E1?4.44fN1?m可知，由于E1很小，磁通就很小，

1.3因此磁密很低。再由鐵損耗pFe?Bmf，可知鐵損耗很小，可以忽略，

22額定負(fù)載時(shí)短路損耗可以近似看成額定負(fù)載時(shí)的銅損耗。

2-2..9變壓器在高壓側(cè)和低壓側(cè)分別進(jìn)行空載試驗(yàn)，若各施加對(duì)應(yīng)的額定電壓，所得到鐵耗是否一致？

答：一致?？蛰d試驗(yàn)時(shí)輸入功率為變壓器的鐵損耗，無(wú)論在高壓邊還是在低壓邊加電壓，都要加到額定電壓，根據(jù)U?E?4.44fN?m可知，

?m1?U1N?m1U1NN2KU2NNU2N???2?1?m2?4.44fN1；U2NKN24.44fN2，故?m2U2NN1，即

?m1??m2。因此無(wú)論在哪側(cè)做，主磁通大小都是一致的，鐵損耗就一樣。短路試驗(yàn)時(shí)輸入功率為變壓器額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)的銅損耗，無(wú)論在高壓邊還是在低壓邊做，都要使電流達(dá)到額定電流值，繞組中的銅損耗是一樣的2-2.10一臺(tái)單相變壓器，SN=5000kVA,U1N/U2N=35/6.0kV,fN=50HZ,鐵心有效面積A=1120cm2，鐵心中的最大磁密Bm=1.45T，試求高、低壓繞組的匝數(shù)和變比。解:高壓繞組的匝數(shù)U1NU1NN1??4.44f?m4.44fBavA35?103??152424.44?50??1.45?1120?10?4?N1U1N35kVk????5.83N2U2N6kV變壓器的變比N11524??261k5.83低壓繞組的匝數(shù)2-3.5變壓器理想并聯(lián)運(yùn)行的條件有哪些？N2?第3頁(yè)共11頁(yè)

答：變壓器理想并聯(lián)運(yùn)行的條件有：

（1）各變壓器高、低壓方的額定電壓分別相等，即各變壓器的變比相等；（2）各變壓器的聯(lián)結(jié)組一致；

（3）各變壓器短路阻抗的標(biāo)么值Zk相等，且短路電抗與短路電阻之比相等。

上述三個(gè)條件中，條件（2﹚必需嚴(yán)格保證。

*2-3.11根據(jù)題圖3-2的接線(xiàn)圖，確定其聯(lián)結(jié)組別。

1）2）3）題圖3-2

解：1）2）3)

2-5.3為什么電壓互感器在運(yùn)行時(shí)不允許副邊短路？電流互感器在運(yùn)行時(shí)不允許副邊開(kāi)路？

答：由于電壓互感器副邊所接的測(cè)量?jī)x表，例如電壓表、功率表的電壓線(xiàn)圈等，其阻抗很大，故電壓互感器運(yùn)行時(shí)相當(dāng)于一臺(tái)降壓變壓器的空載運(yùn)行，電壓互感器是按空載運(yùn)行設(shè)計(jì)的。若電壓互感器在運(yùn)行時(shí)副邊短路會(huì)產(chǎn)生很大的短路電流，燒壞互感器的繞組。

電流互感器在運(yùn)行時(shí)不允許副邊開(kāi)路是由于電流互感器的原方電流是由被測(cè)試的電路決定的，在正常運(yùn)行時(shí)，電流互感器的副方相當(dāng)于短路，副方電流有猛烈的去磁作用，即副方的磁動(dòng)勢(shì)近似與原方的磁動(dòng)勢(shì)大小相等、方向相反，因而產(chǎn)生鐵心中的磁通所需的合成磁動(dòng)勢(shì)和相應(yīng)的勵(lì)磁電流很小。若副方開(kāi)路，則原方電流全部成為勵(lì)磁電流，使鐵心中的磁通增大，鐵心過(guò)分飽和，鐵耗急劇增大，引起互感器發(fā)熱。同時(shí)因副繞組匝數(shù)好多，將會(huì)感應(yīng)出危險(xiǎn)的高電壓，危及操作人員和測(cè)量設(shè)備的安全。

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4.1在額定轉(zhuǎn)矩不變的條件下，假使把外施電壓提高或降低，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行

1,P2,n,?,cos?）會(huì)發(fā)生怎樣的變化？狀況（P答設(shè)額定電壓運(yùn)行時(shí)為B點(diǎn)。在額定轉(zhuǎn)矩

不變的條件下，假使把外施電壓提高，則轉(zhuǎn)速n增加，如圖中A點(diǎn)，輸出功率P2增大，

1將會(huì)增加。由于電壓提高，鐵耗輸入功率P增大，但定、轉(zhuǎn)子電流減小，銅耗減小，且后者更顯著，故效率提高。而由于電壓提高，磁通增大，空載電流增大，功率因數(shù)降低。假使把外施電壓降低，則轉(zhuǎn)速n下降，如圖

1將會(huì)減小。中C點(diǎn)，P2減小，輸入功率P而電壓下降，鐵損減小，但此時(shí)定子電流和轉(zhuǎn)子電流均在增大，定、轉(zhuǎn)子銅損增大，其增加的幅度遠(yuǎn)大于鐵損減小幅度，故效率?下降。電壓下降，空載電流也會(huì)下降，功率因數(shù)cos?上升

4.4起動(dòng)電阻不加在轉(zhuǎn)子內(nèi)，而串聯(lián)在定子回路中，是否也可以達(dá)到同

樣的目的？

答不能。雖然將起動(dòng)電阻加在定子回路中，會(huì)降低加在定子上的起動(dòng)電

2T?U1st壓，從而使實(shí)現(xiàn)起動(dòng)電流的降低，但是由于，所以在降低起動(dòng)電

流的同時(shí)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也在降低，而且是以平方的速度降低，所以并不能達(dá)到

將電阻串在轉(zhuǎn)子回路的效果。

4.13一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)：p?2,PN?28KW,UN?380V,?N?90%,cos?N?0.88，定子繞組?形聯(lián)接。已知在額定電壓下直接起動(dòng)時(shí)，電網(wǎng)所供給的線(xiàn)電流是電動(dòng)機(jī)額定電流的5.6倍。今改用Y??法起動(dòng)，求電網(wǎng)所供給的線(xiàn)電流。

解直接起動(dòng)時(shí)

Isi?kIIN?kIPN3UNcos?N?N?301A

改用Y??法起動(dòng)時(shí)，電網(wǎng)所供給的線(xiàn)電流

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