電機(jī)學(xué)緒論演示文稿

電機(jī)學(xué)緒論演示文稿目前一頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點電機(jī)學(xué)緒論目前二頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點目前三頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點目前四頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點1-3自感系數(shù)L的大小與哪些因素有關(guān)？有兩個匝數(shù)相等的線圈，一個繞在閉合鐵心上，一個繞在木質(zhì)材料上，試問哪一個自感系數(shù)大？哪一個自感系數(shù)是常數(shù)？哪一個是變數(shù)，隨什么因素變化？解：由自感系數(shù)大小與線圈的匝數(shù)，與線圈的材料，與線圈的長短，與線圈的橫截面積有關(guān)。鐵心的自感系數(shù)較大，因為鐵的磁導(dǎo)性能比木質(zhì)材料好，即所以鐵心的自感系數(shù)較大。木質(zhì)材料的線圈自感系數(shù)不變，繞在閉合鐵心上的線圈自感系數(shù)是個變數(shù)，隨鐵磁材料的飽和而逐步下降（此處默認(rèn)線圈匝數(shù)，長短和橫截面積不變）目前五頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點解：目前六頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點目前七頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點目前八頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點目前九頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點目前十頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點2-3鐵心在變壓器中起什么作用？為什么要用表面涂有絕緣物的薄硅鋼片來制造鐵心？解：變壓器中的鐵心可以構(gòu)成閉合的磁路，起導(dǎo)磁的作用。用表面涂有絕緣物的薄硅鋼片來制造鐵心是為了提高磁路的磁導(dǎo)率和降低鐵心的渦流損耗。2-6有一臺單相變壓器，額定容量,額定電壓試求一，二次側(cè)的額定電流。解：目前十一頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點2-7有一臺三相變壓器，額定容量，額定電壓，一次側(cè)三相星形連接，二次側(cè)三相三角形連接，一，二次側(cè)的額定電流及相電流。解：一次側(cè)三相星形連接中：二次側(cè)三角形連接中：目前十二頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點3-2變壓器一二次側(cè)的電壓電動勢磁通方向如圖（a）所示，一次側(cè)電壓的波形如圖（b）所示，試畫出，的波形，并用相量圖表示的關(guān)系（忽略嘍阻抗壓降）目前十三頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點在忽略漏磁通抗壓降的條件下，并設(shè)，則一次側(cè)電動勢的波形與一次側(cè)電壓的波形相差一個負(fù)號（即上下顛倒）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知：解：即比滯后90°，幅值為由題圖可知，變壓器的變比k=,則即的波形與的波形頻率、相位一致。幅值相差0.5倍。根據(jù)空載時的電磁關(guān)系可得：則兩者波形圖一致。目前十四頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點波形圖：相量圖：目前十五頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點3-3變壓器一、二側(cè)各電磁量的正方向如圖所示。已知，試寫出圖中兩種情況下二次側(cè)電流的表達(dá)式（忽略勵磁電流）目前十六頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點解：在忽略勵磁電流的條件下。由圖中可知（a）中變壓器變比為：(b)中變壓器變比為根據(jù)電磁關(guān)系可知，則（a）中，（b）中，目前十七頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點習(xí)題3-4：變壓器空載，一次側(cè)加額定交流電壓時，一次側(cè)電流很小，為什么一次側(cè)電流很??？如果加相同數(shù)值的直流電壓，為什么此時一次側(cè)電流極大？如此時二次側(cè)短路對一次側(cè)電流大小有無影響？解：變壓器空載時，雖然一次側(cè)繞組電阻很小，但由于繞組中產(chǎn)生的自感電動勢幾乎和額定電壓相等，致使空載電流很小。如果一次側(cè)繞組施加數(shù)值相等的直流電壓，由于一次側(cè)繞組沒有自感電動勢，同時一次側(cè)繞組電阻很小，直流電流很大。若此時將二次側(cè)短路，由于一次側(cè)額定電壓為直流，鐵心中無磁通，變壓器不工作，因此不會影響一次側(cè)電流的大小。目前十八頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點習(xí)題3-5：為了得到正弦波的感應(yīng)電動勢，當(dāng)鐵心飽和和不飽和時空載電流各呈何種波形？解：鐵心不飽和時，空載電流、電動勢和主磁通均成正比，若想得到正弦波電動勢，空載電流應(yīng)為正弦波；鐵心飽和時，空載電流與主磁通成非線性關(guān)系（見磁化曲線），電動勢和主磁通成正比關(guān)系，若想得到正弦波電動勢，空載電流應(yīng)為尖頂波.目前十九頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點習(xí)題3-6：設(shè)為變壓器的變比，試比較下列各式的準(zhǔn)確性：若某些是近似的，試說明其所忽略的因素和在什么條件下方可使用？解:第一個公式為準(zhǔn)確的，第二、三個公式為在不考慮漏磁抗壓降（忽略勵磁電流）和繞組電阻的情況下成立。目前二十頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點3-9變壓器的額定電壓為220/110V,若不慎將低壓側(cè)接到220V的交流電源上，試分析將產(chǎn)生什么樣的后果？由題可知：U1/U2=N1/N2=2=K當(dāng)二次側(cè)接上220V電壓時E2=U2=220V，因為k=E1/E2，所以一次側(cè)的電動勢E1=440V在一次側(cè)中的電動勢平衡方程為U1=-E1+I1Z1I1=(U1+E1)/Z1即一次側(cè)的電流會增大一次側(cè)的銅損PCU=I2R1，也會增大，可能會導(dǎo)致設(shè)備損壞。？？？？？？？？？？？？？？？？？另解：就二次側(cè)而言當(dāng)接110V電壓時，電流為額定電流，當(dāng)電壓升高為原來的2倍時，因為阻抗不變，電流就會變?yōu)樵瓉眍~定電流的2倍，使二次側(cè)燒毀。目前二十一頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點3-10在制造同一規(guī)格的變壓器時，如誤將其中一臺的鐵心少疊10%，試問在空載試驗時，若外施電壓與其他變壓器相同，則這臺變壓器的主磁通、鐵損耗、勵磁電流、勵磁阻抗與其他變壓器有什么不同？又如誤將其中一臺的一次側(cè)繞組匝數(shù)少數(shù)5%，在作上述試驗時這臺變壓器的主磁通、鐵損耗、勵磁電流、勵磁阻抗與其他變壓器有什么不同？解：（1）因為外施電壓相同，所以所以E保持不變由所以主磁通不變因為鐵心少疊10%所以截面積A下降10%，因為所以B上升10%由鐵材料的磁化曲線當(dāng)B上升時，會變小。因為所以鐵損耗為原來1.1平方倍由目前二十二頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點當(dāng)A下降10%時，Rm上升大于10%，所以i0上升大于10%因為所以當(dāng)I0上升時，Zm下降，所以勵磁阻抗下降解（2）解：（1）因為外施電壓相同，所以所以E保持不變由當(dāng)匝數(shù)n下降5%時，E保持不變所以主磁通上升5%因為主磁通上升5%，所以B上升5%而所以鐵損耗上升為原來的1.05的平方目前二十三頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點而當(dāng)主磁通上升5%時，勵磁電流也上升5%由當(dāng)勵磁電流上升時，一次側(cè)電壓不變，所以勵磁阻抗下降目前二十四頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點3-12某變壓器額定電壓為6000/400V，在高壓側(cè)有+5%的分接頭，如圖所示，電源電壓為額定值，并要求二次側(cè)電壓較額定值升高5%。試問:（1）應(yīng)如何調(diào)節(jié)分接頭？（2）分接頭調(diào)節(jié)后，如輸出功率不變，試分析以下各量的變化。2目前二十五頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點目前二十六頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點3-13變壓器元設(shè)計為50Hz，現(xiàn)用之于60Hz的電網(wǎng)上，在額定電壓和額定負(fù)載下運(yùn)行時，試分析下列各量如何變化：目前二十七頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點目前二十八頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點目前二十九頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點3-14在額定工作狀態(tài)下的變壓器，當(dāng)電網(wǎng)電壓下降5%，而負(fù)載阻抗及其他條件均不變時，試分析下列各量如何變化：目前三十頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點目前三十一頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點3-17有兩臺單相變壓器α和β，它們的額定電壓相同，均為U1N/U2N=220/110V且一次側(cè)匝數(shù)也相同，但空載電流I0α=2I0β今將兩臺變壓器的一次側(cè)繞組予以串聯(lián)，并加上440V電壓，試問兩臺變壓器二次側(cè)的空載電壓是否相等？目前三十二頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點3-18如圖所示的單相變壓器，電壓為220/110V,設(shè)高壓側(cè)加220V電壓時，勵磁電流為I0，主磁通為Φm。今若將X和a端連在一起，在A和x端加330V電壓，此時勵磁電流和主磁通各位多少？若將x和X端連在一起，在A和a加110V電壓，此時勵磁電流和主磁通又為多少？解：（1）（2）目前三十三頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點3-23有一臺單相變壓器，額定容量SN=100KVA，一、二次側(cè)額定電壓U1N/U2N=6000/230V，一、二次側(cè)繞組的電阻和漏電抗分別為r1=4.32Ω，r2=0.0063Ω、（1）折算到高壓側(cè)的短路電阻rk、短路電抗xk短路阻抗zk（2）折算到低壓側(cè)的短路電阻rk，短路電抗xk及短路阻抗zk（3）將上面參數(shù)用標(biāo)幺值表示（4）計算變壓器短路電壓百分值uk及其有功分量ukr、無功分量ukx（5）求滿載及解：（1）目前三十四頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點(2)(3)取一次側(cè)作為標(biāo)準(zhǔn)基值，即Z=360，則：目前三十五頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點（4）（5）(a)當(dāng)時由于在滿載情況下運(yùn)行，所以負(fù)載系數(shù)為1（b）當(dāng)（滯后）時目前三十六頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點（c）當(dāng)（超前）時目前三十七頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點3-24有一臺三相變壓器，Sn=5600KVA,U1n/U2n=10/6.3KV,Yd11連接，空載電壓6300V，空載電流7.4A，空載功率18KW，短路電壓550V，短路電流323A，短路功率56KW。求：（1）電路參數(shù)（用標(biāo)幺值表示）（2）滿載且（滯后）時電壓變化率及效率（3）最高效率時負(fù)載系數(shù)及其最高效率低壓側(cè)三角連接，則：（1）解：高壓側(cè)星型連接，所以目前三十八頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點空載時，二次側(cè)為三角形連接，所以短路時，一次側(cè)為星型連接，則：目前三十九頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點由空載試驗所求得的數(shù)據(jù)在低壓側(cè)，所以以低壓側(cè)作為基準(zhǔn)值，則;折算到低壓側(cè)的各勵磁參數(shù)為：目前四十頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點由短路試驗可求得折算到高壓側(cè)的短路參數(shù)：目前四十一頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點（2）目前四十二頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點（3）目前四十三頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點3-25設(shè)有一臺1800KVA；10000/400V,Yyn0連接的三相鐵心式變壓器，短路電壓百分值Uk=4.5%,空載電流I0=3%，空載損耗P=6800W，短路損耗為22000W，試求：（1）當(dāng)一次側(cè)電壓保持在額定值一次側(cè)電流為額定值，cosψ=0.8時二次側(cè)電壓和電流（2）根據(jù)（1）求二次側(cè)電壓變化率（3）用電壓變化率公式，直接求在（1）情況下電壓變化率目前四十四頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點目前四十五頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點（2）（3）目前四十六頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點4-2根據(jù)4-36接線圖，定出連接組。目前四十七頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點4-3根據(jù)下列連接組畫出接線圖：目前四十八頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點目前四十九頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點4-4單相變壓器按圖規(guī)定一次側(cè)電壓，電流，電動勢的正方向，如空載時外施電壓為試畫出的波形目前五十頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點4-5Yd接法的三相變壓器，一次側(cè)加上額定電壓，將二次側(cè)三角形連接打開測量開口電壓，再將三角形連接閉合測量回路電流，試問在三相組式變壓器與三相鐵芯式變壓器中，各次測量所得電壓，電流大小有何不同？為什么？(1)在三相組式變壓器中，當(dāng)加上額定電壓時，在二次側(cè)所測的電動勢是由平頂主磁通產(chǎn)生，為尖頂電動勢，而在三相鐵心式變壓器中因為三次諧波與主磁通走的是不一樣的路線（三次諧波成分沿郵箱壁形成回路），所以在鐵心內(nèi)的主磁通變現(xiàn)為正弦波，其所感應(yīng)的二次側(cè)電動勢為正弦波電動勢。（2）因為僅相當(dāng)于一次側(cè)空載電流中的三次諧波分量，其值不大，所以所測電流大致相同目前五十一頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點4-6三相組式變壓器和一臺三相鐵芯式變壓器，容量相同，額定電壓相同，且都是Yy連接組。在他們一次側(cè)加上額定電壓為380V，觀察相電壓波形，三次諧波占基波的比例前者為50%，后者為5%。試比較這兩臺變壓器相電壓的大?。ê雎晕宕我陨系闹C波電壓），線電壓與相電壓比值的大小。目前五十二頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點目前五十三頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點4-7一臺Yd連接的三相變壓器，高壓側(cè)加對稱正弦額定電壓，作空載運(yùn)行。試分析：（1）一次側(cè)電流，二次側(cè)相電流和線電流中有無三次諧波成分？（2）主磁通及一，二次側(cè)繞組相電動勢中有無三次諧波成分？（3）一次側(cè)相電壓及二次側(cè)相電壓和線電壓中有無三次諧波成分？(1)所以一次側(cè)電流沒有三次諧波成分，一次側(cè)相電流也無三次諧波成分。由一次側(cè)產(chǎn)生的主磁通為平頂波形，所以在二次側(cè)會形成尖頂波的電動勢，并且三相繞組中三次諧波電動勢大小相等而相位相同，因而在三角形回路中會產(chǎn)生三次諧波電流，所以二次側(cè)相電動勢會有三次諧波成分，因為三次諧波存在于三角形回路中，所以二次側(cè)線電流無三次諧波成分。（2）由上分析，主磁通因為一次側(cè)電流無三次諧波成分，所以主磁通會有三次諧波成分，一次側(cè)相電動勢等于所加電壓，所以無三次諧波成分，二次側(cè)電動勢是由平頂?shù)闹鞔磐óa(chǎn)生，所以會形成尖頂?shù)南嚯妱觿?，所以有三次諧波成分。目前五十四頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點（3）由上，一次側(cè)相電壓無三次諧波成分，因為作空載分析，同上題理，二次側(cè)相電壓是由平頂?shù)闹鞔磐óa(chǎn)生，所以由三次諧波成分，二三次諧波成分只存在于三角形回路中，所以線電壓無三次諧波成分。目前五十五頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點5-2試判斷5-5(a)、(b)所示的兩臺變壓器的連接組？如它們的一、二次側(cè)額定電壓分別相等，且短路阻抗的標(biāo)幺值相同，試問采取什么樣的措施可以使他們投入并聯(lián)運(yùn)行？解：投入并聯(lián)需滿足條件：①變比相等；②連接組別相同；③短路電壓uk相等；ABCabcZYXxyzABCXYZayzbcx******cabxzXYZ******ABCXYabcxyzZ目前五十六頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點∵一二次側(cè)的額定電壓分別相等，且短路阻抗標(biāo)幺值相等∴只需讓a,b兩變壓器連接組相同即可投入并聯(lián)運(yùn)行措施：將a,變壓器二次側(cè)變壓器接線改為如下圖所示然后再講兩變壓器反相并聯(lián)即可.BAZCYXabc***XYZ***bcayzx目前五十七頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點5-3兩臺三相變壓器并聯(lián)運(yùn)行，它們的連接組均為Yd11，數(shù)據(jù)如下變壓器T1：5600KVA，6000/3050,Z*kT1=0.055

變壓器T2：3200KVA，6000/3000,Z*kT2=0.055

兩臺變壓器的短路電阻與短路電抗之比相等，試求空載時每一變壓器中的循環(huán)電流及其標(biāo)幺值。解：二次側(cè)額定電流二次側(cè)的短路阻抗目前五十八頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點所以∴循環(huán)電流為標(biāo)幺值目前五十九頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點5-4某變電所有兩臺變壓器，連接組相同，數(shù)據(jù)如下：第一臺：SNT1=3200KVA,U1N/U2N=35/6.3kv,ukT1=6.9%;

第二臺：SNT2=5600KVA,U1N/U2N=35/6.3kv,uKT2=7.5%;試求（1)兩臺變壓器并聯(lián)運(yùn)行，輸出總負(fù)載為6000KVA時，每臺變壓器應(yīng)分擔(dān)多少？（2）在沒有任何一臺變壓器過載的情況下，可輸出的最大總負(fù)載為多少？解：UKT1=Z*KT1=6.9%，UKT2=Z*KT2=7.5%目前六十頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點（2）∵短路阻抗標(biāo)幺值最小的一臺負(fù)載系數(shù)最大，當(dāng)其達(dá)到滿載時，即β=1時，總負(fù)載最大

目前六十一頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點5-5某工廠由于生產(chǎn)發(fā)展，用電量由500KVA增為800KVA，原有變壓器SN=500KVA，U1N/U2N=6300/400V，Yyn0，uk=6.55%,現(xiàn)有三臺備用變壓器數(shù)據(jù)如下：（1）SN=320KVA,U1N/U2N=6300/400v,Yyn0，uk=5%;

（2）SN=240KVA,U1N/U2N=6300/400kv,Yyn4,uk=6.5%;

（3）SN=320KVA,U1N/U2N=6300/420kv,Yyn0,uk=6.5%;試計算說明在不允許變壓器過載的情況下，選用哪一臺運(yùn)行恰當(dāng)？如負(fù)載增加后需用三臺變壓器并聯(lián)運(yùn)行，選兩臺變比相同的與已知的一臺并聯(lián)運(yùn)行，問最大的總負(fù)載容量可能是多少？哪一臺變壓器最先滿載?解：（1）①假設(shè)選用變壓器Ⅰ與原變壓器并聯(lián)

β0=S/[Z*K0∑(SN/Z*K)]=800/(0.065×14092.3)=0.87β1=S/[Z*K1∑(SN/Z*K)]=800/(0.05×14092.3)=1.135>1∵有變壓器過載∴不能選變壓器Ⅰ。目前六十二頁\總數(shù)六十八頁\編于二十點②假設(shè)選用變壓器Ⅱ與原變壓器并聯(lián)?！?SN/Z*K)=500/0.065+240/0.065=11384.6∵Z*K0=Z*K2∴β0=β2=S/[Z*K0∑(SN/Z*K)]=800/(0.065×11384.6)=1.08>1∵有變壓器過載∴不能選變壓器Ⅱ。③假設(shè)選用變壓器Ⅲ與原變壓器并聯(lián)?！?SN/Z*K)=500/0.065+320/0