電機(jī)及電力拖動(dòng)課后習(xí)題答案

《電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)》課后習(xí)題

第一章習(xí)題答案

1.直流電機(jī)有哪些主要部件？各用什么材料制成？起什么作用？

答：主要部件：（1）定子部分：主磁極，換向極，機(jī)座，電刷裝置。

（2）轉(zhuǎn)子部分：電樞鐵心，電樞繞組，換向器。

直流電機(jī)得主磁極一般采用電磁鐵，包括主極鐵心與套在鐵心上主極繞組（勵(lì)磁繞組）主磁極得作

用就是建立主磁通。

換向極也就是由鐵心與套在上面得換向繞組構(gòu)成，作用就是用來(lái)改善換向。機(jī)座通常采用鑄鋼件或

用鋼板卷焊而成，作用兩個(gè)：一就是用來(lái)固定主磁極，換向極與端蓋，并借助底腳將電機(jī)固定在機(jī)座上;

另一個(gè)作用就是構(gòu)成電機(jī)磁路得一部分。

電刷裝置由電刷、刷握、刷桿、刷桿座與匯流條等組成，作用就是把轉(zhuǎn)動(dòng)得電樞與外電路相連接，

并通過(guò)與換向器得配合，在電刷兩端獲得直流電壓。

電樞鐵心一般用原0、5mm得涂有絕緣漆得硅鋼片沖片疊加而成。有兩個(gè)作用，一就是作為磁得通

路，一就是用來(lái)嵌放電樞繞組。

電樞繞組就是用帶有絕緣得圓形或矩形截面得導(dǎo)線繞成得線圈按一定得規(guī)律聯(lián)接而成，作用就是感

應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與通過(guò)電流，使電機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量裝換，就是直流電機(jī)得主要電路部分。

換向器就是由許多帶有鳩尾得梯形銅片組成得一個(gè)圓筒，它與電刷裝置配合，在電刷兩端獲得直流

電壓。

2.一直流電動(dòng)機(jī)，已知PN=13kw,UN=220V,nN=150（f/min,〃=0.85求額定電流K。

3.一直流電動(dòng)機(jī)，已知PN=9以w,UN=230V,nN=145Q*/min,〃=0.89求額定電流及。

解：發(fā)電機(jī)PN=UN【N，故L=3=「丫：391A

7.什么叫電樞反應(yīng)？電樞反應(yīng)得性質(zhì)與哪些因素有關(guān)？一般情況下，發(fā)電機(jī)得電樞反應(yīng)性質(zhì)就是什么？

對(duì)電動(dòng)機(jī)呢？

答：負(fù)載時(shí)電樞磁動(dòng)勢(shì)對(duì)主磁場(chǎng)得影響稱為電樞反應(yīng)。

電刷反應(yīng)得性質(zhì)與電刷得位置有關(guān)系。

當(dāng)電刷位于幾何中性線上時(shí)，發(fā)電機(jī)得電樞反應(yīng)性質(zhì)就是交軸電樞反應(yīng)，此時(shí)物理中性線由幾何中

性線順轉(zhuǎn)向移動(dòng)了一個(gè)角度，而電動(dòng)機(jī)得電樞反應(yīng)也就是交軸電樞反應(yīng)，但物理中性線由幾何中性線逆

轉(zhuǎn)向移動(dòng)一個(gè)角度。

8.什么叫換向？為什么要換向？改善換向得方法有哪些？

答：元件從一條支路轉(zhuǎn)入另一條支路時(shí)，元件得電流將改變一次方向，這種元件中電流改變方向得過(guò)程

就稱為''換向〃。

改善換向得目得在于消除電刷下得火花。

常用得改善換向方法有兩種：（1）裝置換向極；（2）正確選用電刷。

10.一臺(tái)4極82kw、230v、930r/min得并勵(lì)發(fā)電機(jī)，在75c時(shí)得電樞回路電阻Ra=0.025G,勵(lì)磁繞

組電阻R,f=22.8。，額定負(fù)載時(shí)勵(lì)磁回路串入調(diào)節(jié)電阻Rpf=3.5。，電刷壓降2AUb=2V,鐵耗與機(jī)

械損耗〃氏+=2.3kw,附加損耗=0Q5PN。求額定負(fù)載時(shí)，發(fā)電機(jī)得輸入功率、電磁功率、電磁

轉(zhuǎn)矩與效率。

230

解：勵(lì)磁電流=8.75A

Rrf+Rpf22.8+3.5

額定電流卜=^~=82-10=356A

UN230

電樞電流L=L+If=3565+8.75=365A

電樞電動(dòng)勢(shì)E,,=U+I,R.,+2AU=2365x0.025-92-24.5V

dINNddDh

電磁功率Pem=EaIa=241.5x365.3=88.2kw

輸入功率P,=P。"1+P。=「所+PFe+Pd+P,

'=88.2+2.3+0.05x82=94.6kw

5P

電磁轉(zhuǎn)矩Tem=5-=95om=9.55x88.2x1()3=煩…m

ON930

效率n^^xlOC%=—x100%=86.7%

P,94.6

11.一臺(tái)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，在額定電壓UN=220v,額定電流L=80A得情況下運(yùn)行，75℃時(shí)得電樞電

阻Ra=0.010，電刷接觸壓降2AUb=2V,勵(lì)磁回路總電阻Rd+Rp0=11CQ,附加損耗p5=0.0?\，

效率77=0.85。求：(1)額定輸入功率P「(2)額定輸出功率P?；(3)總損耗Zp；(4)電樞銅耗p,,“；(5)

勵(lì)磁回路損耗P,(6)電刷接觸損耗p,而(7)附加損耗以；(8)機(jī)械損耗與鐵耗pc+〃反。

解:(1)額定輸入功率P,=UNIN=220x80=17.6kw

(2)額定輸出功率p?=R?〃=17.6x0.85=14.96kw

(3)總損耗Z〃=P|—P2=17.6—14.96=2.64kw

(4)勵(lì)磁電流

電樞電流L一【N80-2=78A

2

電樞銅耗〃cua=I；Ra=78x0.01=61w

2

(5)勵(lì)磁回路損耗Pf=If(Rrf+Rpf)=2xllO=44()w

電刷接觸損耗

(6)Pcub=Iax2AUb=78x2=156w

附加損耗

(7)Pv=0.01PN=0.01xP2=0.01X14960150w

Pft+PQ=P1-P2-Pcua-Pcub-Pcuf-Ps

(8)機(jī)械損耗與鐵耗

=17600-14960-61-156-440-150=1833w

12.什么叫發(fā)電機(jī)外特性？她勵(lì)發(fā)電機(jī)與并勵(lì)發(fā)電機(jī)得外特性有什么不同？為什么？

答:發(fā)動(dòng)機(jī)得外特性就是，當(dāng)門(mén)=限L=[N時(shí)U=f(I)得關(guān)系曲線。

并發(fā)動(dòng)電機(jī)得外特性與她勵(lì)發(fā)電機(jī)得外特性有兩點(diǎn)不同：(1)并勵(lì)發(fā)電機(jī)得電壓調(diào)整率比她勵(lì)得大;

(2)并勵(lì)發(fā)電機(jī)得穩(wěn)態(tài)短路電路電流小。

這就是由于她勵(lì)發(fā)電機(jī)得勵(lì)磁電流為常數(shù)，不受端電壓變化得影響。而并勵(lì)發(fā)電機(jī)得勵(lì)磁電流卻隨

電機(jī)端電壓得降低而減小，這就就是使電樞電動(dòng)勢(shì)進(jìn)一步下降。當(dāng)負(fù)載電阻短路時(shí)，電樞端電壓為0,

勵(lì)磁電流也為0,此時(shí)電樞繞組中電流由剩磁電動(dòng)勢(shì)所產(chǎn)生，而剩磁電動(dòng)勢(shì)不大，所以穩(wěn)態(tài)短路電流也

不大。

13.一并勵(lì)發(fā)電機(jī)，額定運(yùn)行時(shí)情況正常，當(dāng)轉(zhuǎn)速降為;5時(shí)，電樞電壓U=0,試分析原因。

答：并勵(lì)發(fā)電機(jī)能夠自勵(lì)必須滿足三個(gè)條件：即發(fā)電機(jī)主磁極必須有一定剩磁，勵(lì)磁繞組與電樞聯(lián)接

要正確，勵(lì)磁回路得總電阻要小于臨界電阻。對(duì)應(yīng)于不同得轉(zhuǎn)速，臨界電阻就是不同得。當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時(shí),

臨界電阻也相應(yīng)下降。本題中，當(dāng)轉(zhuǎn)速n=；nN時(shí)，使得勵(lì)磁回路得總電阻大于臨界電阻，不能滿足自

勵(lì)得第三個(gè)條件，同時(shí)電樞電壓U=0、

14.一臺(tái)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，銘牌數(shù)據(jù)為PN=96kw,UN=440V,1N=255A，L=5A,

以=155Q\min,并已知Ra=0.07G。試求:

(1)電動(dòng)機(jī)額定輸出轉(zhuǎn)矩TN；

(2)電動(dòng)機(jī)額定電磁轉(zhuǎn)矩丁曲;

(3)電動(dòng)機(jī)理想空載轉(zhuǎn)速n0

曳=2=經(jīng)潛過(guò)=59L5Mm

解：⑴TN

n

CNN1550

(2)額定電樞電流IaN=IN-IfN=255-5=25A

由電樞回路方程UN=C>N+IaNRa

ZHU-1R440—250x0.078.

得N~N=--------------=0.n27v/rpr

nN1550

電磁轉(zhuǎn)矩Tenl=9.550?潤(rùn)小=9.55x0.27x250=644.6A^-m

(3)理想空載轉(zhuǎn)速八="="=163帥力

°0.27

《電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)》課后習(xí)題

第二章習(xí)題答案

1.什么叫單軸系統(tǒng)？什么叫多軸系統(tǒng)？為什么要把多軸系統(tǒng)折算成單軸系統(tǒng)？

答：電動(dòng)機(jī)與工作機(jī)構(gòu)直接相聯(lián)，這種系統(tǒng)稱為單軸系統(tǒng)。

電動(dòng)機(jī)不直接與工作機(jī)構(gòu)相聯(lián)接，而就是通過(guò)一套傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使電動(dòng)機(jī)得角速度。傳遞到工作機(jī)構(gòu)

時(shí)，變成符合于工作機(jī)構(gòu)所需要得角速度。小這種系統(tǒng)稱為多軸系統(tǒng)。

因?yàn)?，研究多軸系統(tǒng)得運(yùn)動(dòng)情況，就必須列出每一根軸得運(yùn)動(dòng)方程式與各軸之間互相聯(lián)系得方程式,

這就是相當(dāng)復(fù)雜與麻煩得。就電力系統(tǒng)而言，主要就是把電動(dòng)機(jī)作為研究對(duì)象，并不需要詳細(xì)研究每根

軸得問(wèn)題。因此，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，通常都把多軸系統(tǒng)折算成等效得單軸系統(tǒng)。

2.把多軸系統(tǒng)折算為單軸系統(tǒng)時(shí)，哪些量需要進(jìn)行折算？折算得原則就是什么？

答：需要折算得量有工作機(jī)構(gòu)得負(fù)載轉(zhuǎn)矩、系統(tǒng)中各軸得轉(zhuǎn)動(dòng)慣量L、J2、……J2o對(duì)于某些直線運(yùn)動(dòng)得

工作機(jī)構(gòu)，則必須把進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)得質(zhì)量m,及運(yùn)動(dòng)所克服得阻力F,折算到電動(dòng)機(jī)軸上。

折算原則就是保持拖動(dòng)系統(tǒng)在折算前后，其傳送得功率與貯存得動(dòng)能不變。

3.一龍門(mén)刨床，齒輪1與電動(dòng)機(jī)直接聯(lián)接，各齒輪與工作臺(tái)得數(shù)據(jù)及圖樣見(jiàn)書(shū)上。已知：

切削力Fz=981（N,切削速度匕=43m/min,傳動(dòng)效率%=0.8,齒輪6得節(jié)距為20mm,電動(dòng)機(jī)電

樞得飛輪矩為230N.m,工作臺(tái)與床身得摩擦因數(shù)為0、1、

試計(jì)算：（1）折算到電動(dòng)機(jī)軸上得系統(tǒng)總飛輪矩及負(fù)載轉(zhuǎn)矩；（2）切削時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出功率。

解：（1）總飛輪矩GD?負(fù)載轉(zhuǎn)矩M7

CD?包括旋轉(zhuǎn)部分8；和直線部分五X(qián)

GD；+GD；+GD"GD；+GD產(chǎn)“GD；

GD；

2

ft)fz6

(zjIzJ[z3)

40.2+19.656.8+37.25137.2

230+8.25+

irswiwa

=251.5Nm2

vL=43m/min=0.72m/s

n0V=Z^/(Zv.KtO,J=(0.72x60)/(78x0.02)=27.6r/min

(］、、二二?！?-

n,=n?(—Z?Z4Z=207.67x(A—x—64x—55)=3323r/mm

Z5Z3Z,303820

G1+G2=(147009800W=2450(W

)

36XG1+G2_365x24500x0.7222

GD：241.98Nm

nl3323?

GD2=GD；+GD；=25L5+4L98=2935Nm2

cuuEa!+G2)〃+FZ4

Mz=9.55^^=9.55——-----=-----—

^,55X2450(X0.1+9810X0.72

3323x0.8

=3168N-m2

（2）切削時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出功率Pz

Pz=Mz-n,/9.55=3168x3323/9.55=lIkW

4.常見(jiàn)得生產(chǎn)機(jī)械得負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性有哪幾種？

答:基本可歸納為三大類(lèi):

恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載（負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tz得大小為定值，與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩就是否轉(zhuǎn)向可分為，反抗

性得恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載與位能性得恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載）

恒功率負(fù)載（負(fù)載功率,一定，負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tz與轉(zhuǎn)速L成反比）

2

三、通風(fēng)機(jī)負(fù)載（負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速得平方成正比，Tz=kn）

5.什么叫電動(dòng)機(jī)得固有機(jī)械特性與人為機(jī)械特性？

答:固有機(jī)械特性就是指當(dāng)電動(dòng)機(jī)得工作電壓與磁通均為額定值，電樞電路中沒(méi)有串入附加電阻時(shí)得機(jī)

械特性。

人為機(jī)械特性就是指人為得改變電動(dòng)機(jī)參數(shù)或電樞電壓而得到得機(jī)械特性。

6.電力拖動(dòng)穩(wěn)定運(yùn)行得條件就是什么？一般要求電動(dòng)機(jī)得機(jī)械特性就是向下傾斜還就是向上翹得？為

什么？

答：電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行得條件就是：在工作點(diǎn)上，有三幽＜色殳成立。

dndn

一般要求電動(dòng)機(jī)得機(jī)械特性就是向下傾斜得。

因?yàn)?，大多?shù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩都就是隨轉(zhuǎn)速得升高而增大或者說(shuō)保持恒值。

7.一臺(tái)她勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，銘牌數(shù)據(jù)如下：PN=2.2kW,UN=220V,L=12.6A,nN=150(f/minO求:

(1)繪出固有機(jī)械特性；(2)當(dāng)I；,=glN時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n；(3)當(dāng)nN=15507min時(shí)，電樞電流

解：『弓4電3七彳)也喂了00"8。小2.4。。取2。

220-12.6x2

C八=0.13

n1500

CM=9.55C4=9.55x0.13=1.24

由…叢-必

(1)知

n臉一屋為』2202

T=1692308-12.392T

dT9.55(0.13)2

n°=16927minJ3=i2.

n0=1692-12.4T

(2)當(dāng)Ia=g】N時(shí)

T=CMa=9.55x0.13xL12.6=7.82Nm

ea2

n=1692-12,4x7,821=1595r/min

U-E_220-0.13xl550_

(3)INa——V.ZDA

a2

8.根據(jù)題7中電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)，(1)繪出電樞串入附加電阻=2C時(shí)得人為機(jī)械特性；(2)繪出當(dāng)。=0.8°N

時(shí)得人為機(jī)械特性；(3)繪出當(dāng)電壓U=3UN時(shí)得人為機(jī)械特性；(4)分別求出上述三種情況當(dāng)I,=K

時(shí)，電動(dòng)機(jī)得轉(zhuǎn)速。

解：由題可知

2+2

(1)n=1692----------T=1692-24.8T

9.55x0.1327

(2)n=-1692-1-2^4yT=2115-19.375T

0.8O.82

(3)n=846-12.4T

(4)1=IN，T=9.55x0.13x126=15.642褻m

第一種情況：n=1692-24.8x15.64=1304.06r/min

第二種情況:n=2115-19.375T=2115-19.375xl5.6429=1811.98r/min

第三種情況：n=846-12.4T=846-12.4x15.6429=652.（）6r/min

9.一臺(tái)直流她勵(lì)電動(dòng)機(jī)，銘牌數(shù)據(jù)如下：PN=13kW,UN=220V,IN=68.6A,nN=150Q-/min,該

電動(dòng)機(jī)作起重電機(jī)用，在額定負(fù)載時(shí)，試問(wèn)：（1）要求電動(dòng)機(jī)以800r/min得速度下放重物，應(yīng)該采取什

么措施？（2）要求電動(dòng)機(jī)以1800r/min得速度下放重物，應(yīng)采取什么措施？

解：求固有機(jī)械特性

12VUNIN-P/2Y220x62.6-1300Ci'

(23人I：J3A68^,=0.222~0.297!。三0.25。

…UN-I.R,220-68.6x0.25

TJR0.251

n=*-------~7Tnn=1629-1.436T,n=1629-

9.55CC4)20.135

(1)n=800r/min下放

串一個(gè)電阻

U+E220+0.135x800

Ra+Rpca4.78KI

68.69

R40c=4.781-0.25=4.530

（2）能耗制動(dòng)

R,+RR+R

____a______TaSI=>O=-(R,+R)x68.6

2;s

9.55Ce^)C*

0.135x1800?「

=>------------=R+R=3.542Q

68.6a,

=>Rs=3.542-0.25=3.292Q

反接制動(dòng)-uNR

Ra+R

C@9.55CC4)

0.25+R

=1800—1629=-------^x68.6=0.336Q

0.135

Rn、=0.336—0.25=O.O86Q

10.根據(jù)題9得電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)，起吊重物，在負(fù)載轉(zhuǎn)矩TZ=；TN時(shí)，運(yùn)行在固有特性上，現(xiàn)用電樞反接法

進(jìn)行制動(dòng)，問(wèn)：（1）若制動(dòng)開(kāi)始時(shí)得瞬時(shí)電流不大于24，在電樞回路中應(yīng)串入多大電阻？（2）當(dāng)轉(zhuǎn)速

制動(dòng)到零時(shí)，若不切斷電源，電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)如何？

解：由題知n=1629-1.436T,T=-T,n=1629-1.8521=1565.5476r/min

2N

=Rp=3.144-0.25=2.894Q

（2）反轉(zhuǎn)會(huì)超過(guò)-1629r/min

11.根據(jù)題9得電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)，起吊重物，在負(fù)載轉(zhuǎn)矩TZ=3TN時(shí)，運(yùn)行在固有特性上，現(xiàn)用能耗制動(dòng)，

問(wèn)：（1）若制動(dòng)開(kāi)始時(shí)得瞬時(shí)電流不大于2k，制動(dòng)電阻應(yīng)為多大？（2）若轉(zhuǎn)速制動(dòng)到零時(shí)，不采取其

她措施，電動(dòng)機(jī)得運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)如何？

解：⑴由前幾題知:n=1565>476r/min

EE

2

2TN=———=R,+Rn=j=1.540Q

P

Ra+Rp2IN

=>Rp=1.540-0.25=1.29Q

（2）不采用措施反轉(zhuǎn)到另一個(gè)轉(zhuǎn)速

12.電動(dòng)機(jī)得調(diào)速與轉(zhuǎn)速變化有何區(qū)別？在同一條機(jī)械特性上，為什么轉(zhuǎn)矩越大轉(zhuǎn)速越低？

答：調(diào)速就是為了生產(chǎn)需要而人為得對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行得一種控制，它與電動(dòng)機(jī)得負(fù)載變化時(shí)而引起得

轉(zhuǎn)速變化就是兩個(gè)不同得概念。調(diào)速需要人為得改變電氣參數(shù)，而負(fù)載變化所引起得轉(zhuǎn)速變化則就是自

動(dòng)進(jìn)行得，這時(shí)電氣參數(shù)不變。

由公式__!一可知，在同一條機(jī)械特性上，轉(zhuǎn)矩T越大轉(zhuǎn)速n越小。

「人9C.〈5DXC"八)2

13.一臺(tái)她勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，銘牌數(shù)據(jù)如下：PN=7.5kW,UN=220V,IN=4Q8A,

nN=150Q-/min,R；,=0.3幻，設(shè)軸上負(fù)載轉(zhuǎn)矩T,=0.8TN時(shí)，求：(1)在固有特性上工作時(shí)得電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)

速n；(2)若其她條件不變，當(dāng)磁通減弱到0、5公時(shí)，電動(dòng)機(jī)得轉(zhuǎn)速為什么？

解:(1)機(jī)械特性

,U-IR220-0.36x40.8…一

NNa----------------=0.137

N-

nN1500

2200.36

>0.1379.55x(0.137)2T=>n=1605-2.01T

T=0.8TN，TN=9.55x0.137x40.8=53.38N-m

n=1605—2.01T=1605—2.01x53.38=149&/min

⑵。=0.防T=1TN

n=3210-3.141Tnn=3210—3.141x,x53.38=3042r/min

2

14.根據(jù)題13得電動(dòng)機(jī)，若電樞中串入電阻Rg=05。，此時(shí)電動(dòng)機(jī)得轉(zhuǎn)速等于多少？

解:由題知Rpa=0.5Q

36+05

n=16050--T=16O5-4.8(JT

9.55x(0.137)2

T=0.8果

n=1605-4.80x53.38=1349r/min

15.何謂恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速？何謂恒功率調(diào)速？

答：恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速就是指在調(diào)速過(guò)程中始終保持電磁轉(zhuǎn)矩不變得調(diào)速。

恒功率調(diào)速就是指在調(diào)速過(guò)程中始終保持輸入得電功率不變得調(diào)速。

16.對(duì)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，應(yīng)采用何種調(diào)速方法？為什么？

答：電樞回路串電阻調(diào)速與降低電樞電壓調(diào)速。

因?yàn)檫@樣既滿足了負(fù)載要求，又就是得電動(dòng)機(jī)得到充分利用。

17.對(duì)恒功率負(fù)載，應(yīng)采用何種調(diào)速方法？為什么？

答：弱磁調(diào)速適用于恒功率負(fù)載。

《電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)》課后習(xí)題

第三章習(xí)題答案

3.勵(lì)磁電抗Xm得物理意義如何？X,“大好還就是小好？若將鐵心抽出，X”,將如何變化？若一次繞組匝

數(shù)增加5%,而其余不變，則X?,大致如何變化？若鐵心疊片松散，片數(shù)不足，則X,”及I。如何變化？若

鐵心硅鋼片接縫間隙較大時(shí)，對(duì)Xm及I。有何影響？

答：勵(lì)磁電抗X,”表示與主磁通相對(duì)應(yīng)得電抗，其大小與磁路飽與程度有關(guān)。

X?,越大則空載電流越小，因此Xm大好。

若將鐵心抽出，磁阻將急劇增大，X,”將顯著變小。

若一次繞組匝數(shù)增加5%,而其余不變，由X",=wLn,=WN2A”,可知，X,,、大致增加10%。

若鐵心疊片松散，片數(shù)不足，都將使磁阻增加，X,”下降，I。增大。

若鐵心硅鋼片接縫間隙較大，則I。將變大，X”下降。

4.變壓器空載運(yùn)行時(shí)，一次側(cè)加額定電壓，為什么空載電流I。很??？如果接在直流電源上，一次側(cè)也

加額定電壓，這時(shí)一次繞組得電流將有什么變化？鐵心中得磁通有什么變化？二次繞組開(kāi)路與短路時(shí)對(duì)

一次繞組中電流得大小有無(wú)影響？

答：變壓器空載運(yùn)行時(shí)，由于勵(lì)磁阻抗很大，因此即使一次側(cè)加額定電壓，空載電流I。都很小。

若接在直流電源上，則一次側(cè)漏電抗與勵(lì)磁電抗都為0,此時(shí)一次繞組電流將非常大。

鐵心中得磁通也變?yōu)楹愣ù磐?。一、二次繞組之間不存在電磁感應(yīng)作用，而次繞組開(kāi)路與短路對(duì)一

次繞組中得電流大小沒(méi)有影響。

6.一臺(tái)50Hz單相變壓器，若接在60Hz得電網(wǎng)上運(yùn)行，額定電壓不變，問(wèn)空載電流、鐵心損耗、漏抗、

勵(lì)磁阻抗及電壓調(diào)整率有何變化？

答：由U1=4.44fN/m可知，當(dāng)f由50Hz變?yōu)?0Hz時(shí)，必將減小，空載電流下降，鐵心損耗下降,

而漏抗Xb=wL°=2MLb將隨f得增大而增大，；勵(lì)磁阻抗將增大，由于Xk增大，因此電壓調(diào)整率將變

大。

7.一臺(tái)單相變壓器，額定電壓為220V/110V,如果不慎將低壓側(cè)誤接到220V電源上，變壓器將發(fā)生什

么現(xiàn)象？

答：此時(shí)變壓器得磁通將急劇增大，磁路嚴(yán)重飽與，勵(lì)磁電流非常大，鐵耗與銅耗都將顯著增大，變壓

器將過(guò)熱，同時(shí)噪聲過(guò)大，震動(dòng)明顯。

8.有一臺(tái)單相變壓器，已知：SN=500(kV?A,UN/UM=35kV/6.6kV,鐵心得有效截面積

=112(bm2,鐵心中最大磁通密度Bm=1.45T,試求：高、低壓繞組得匝數(shù)與電壓比各為多少？

解：耙=BmSR=1.45x1120X10-4=1624x1O-4wb

_^_=_35x10；_____=971匝

4.44%4.44x50x1624x10"

UN26.6xlO3

=183匝

N2--4

4.44^,n4.44x50x1624x1O-

電壓比k=—U=Nd=Q絲71=5.3

%N2183

9.一臺(tái)單相變壓器，額定容量為5kV-A,高、低壓繞組均有兩個(gè)匝數(shù)相同得線圈，高、低壓側(cè)每個(gè)線

圈得額定電壓分別為1100V與110V,現(xiàn)在它們進(jìn)行不同方式得聯(lián)結(jié)。試問(wèn)：可得幾種不同得電壓比？

每種聯(lián)結(jié)時(shí)得高、低壓側(cè)額定電流為多少？

答:可得四種不同得電壓比，分別就是1100/110,1100/220,2200/110,2200/220；對(duì)應(yīng)得高、低壓側(cè)額定

電流分別就是4、55A/45、5A,4、55A/22、7A,2、27A/45,5A,2、27A/22、7A。

10.兩臺(tái)單相變壓器，電壓為220V/110V,一次側(cè)匝數(shù)相等，但空載電流。=21°?。今將兩臺(tái)變壓器一

次繞組順極性串聯(lián)起來(lái)加440V電壓，問(wèn)兩臺(tái)變壓器二次側(cè)得空載電壓各為多少？

解：根據(jù)題意，I0I=21011,則ZoingZou

440,4401

xl

串聯(lián)后%-r=293V,UUI------x—=1467V

2

1+-1+-

22

TJ

U”=U..x—=293x—=1467V

2，

"U2N110

IT220

U,=U,x—^i467x—=73.4V

2n11n1=

U2N110

12.有一臺(tái)三相變壓器，已知：SN-lOOkVA,UNI/UN2=6.3kV/0.4IV,聯(lián)結(jié)組為Y,ynO因電源壓

改為10kV,如果用改繞高壓繞組得方法來(lái)滿足電源電壓得改變，而保持低壓繞組每相為55匝不變，則

新得高壓繞組每相匝數(shù)應(yīng)為多少？如果不改變高壓繞組匝數(shù)會(huì)產(chǎn)生什么后果？

解：改繞后變壓器中主磁通得幅值應(yīng)保持不變。

N=義也，則NI=的$$="@x55=866匝

改繞前

N2-0.4V3

改繞后叢N二，=,則N；=3x866=1375匝

N.又睜6.3736.3

若不改高壓繞組匝數(shù)，則變壓器鐵心將嚴(yán)重飽與，二次側(cè)電壓也將升高，變壓器將過(guò)熱并產(chǎn)生振動(dòng)

與噪聲。

13.有一臺(tái)1000匝得鐵心線圈接到110V、50Hz得交流電源上，由安培表與瓦特表得讀數(shù)得知L=0.5A、

R=10w,把鐵心抽出后電流與功率就變?yōu)?00A與lOOOwo若不計(jì)漏磁，試求：（1）兩種情況下得參

數(shù)與等效電路；（2）兩種情況下電流得無(wú)功分量與有功分量；（3）兩種情況下磁通得最大值。

解：⑴有鐵心時(shí)Z.=-=—=220(0

I,0.5

&者懸=400

X,=Jz：-R：=422002-4()2=2199Q

無(wú)鐵心時(shí)z,=U=11。

2

12100

X,=Jz；-R；=7O?21=0.46。

兩種情況下都可等效為一個(gè)電阻與一個(gè)電抗元件相串聯(lián)。

p1o

(2)有鐵心時(shí)cos%=-^-=———=0.182

'UJ110x0.5

電流有功分量I,cos0=0.5X0.182=0.091A

電流無(wú)功分量I,sin0=I,-Jl-cos2=0.49A

無(wú)鐵心時(shí)

電流有功分量I,cos%=I,X工-=100x」000°=90.1A

22

?U2I2110x100

電流無(wú)功分量

10000y

I2sin%=I?Jl-cos?弘=100xJl-(=4L7A

110x100

(3)有鐵心時(shí)E)=U,

U.,110

0ml=0.5x10-3wb

4.44fN4.44x50x1000

222

無(wú)鐵心時(shí)E2=-(I2R2)=V110-100=72100=45.8V

E2_45.83

落2=0.21xl0wb

4.44fN-4.44x50x1000

16.一臺(tái)三相變壓器，SN=750kV-A,UNI/UN2=10000V/40(V,Y,ynO聯(lián)結(jié)，在低壓側(cè)作空載試驗(yàn)

時(shí)得I。=60A，po=3800w,在高壓側(cè)做短路試驗(yàn)時(shí)得=440V

,Pk=10900w(Ikl=INI),室溫20℃,試求:

(1)折算到高壓側(cè)得勵(lì)磁電阻與短路阻抗；

(2)短路阻抗得標(biāo)么值R：、X；、Z：；

(3)計(jì)算滿載及co眄=0.8(滯后)時(shí)得△!；?、上及〃;

(4)計(jì)算最大效率〃2。

解：(1)UN”=UNJG=1000&百=577W

%=UN2/73=400/V3=23IV

3

TSN750x10)HA

INI=~r=----=~i=-----------=43.4A

V3UN173X10000

k=UNI/UN2^=5774/231=25

P。產(chǎn)gpo=gx38O@126W

Z：三Z[=5^=—=3.83Q

m

°Io60

2

Zm=kZ；=252x3.83=2399

U%=5/百=440/6=254V

%="=%090妗363G

Zk=%=也=當(dāng)=5.850

IkIN,43.4

Pg_3633

(2)R=L93Q

kI：43.42

22

Xk=Jzj-R：=V5.85-1.93=5.52Q

cc235+75,cc310CCS

R<r=R--------=1.93x----=2.35Q

k7755Ck235+20255

22

Zk75X.=JR嬴+X：=A/2.35+5.52=6.0Q

UkN=V3IN1Zk75t.=73x43.4x6.0=45V

Z：=U；N=—=-^-1=0.045

k

UN110000

2

PkN=31；Rk75T=3x43.4x2.35=132WS

?N/VIN1K/J

PkN_13279

=0.018

2

SN750x10

V3INIXk_V3x43.4x5.52

X；0.072

UNI10000

(3)滿載時(shí)I*=1?已知COS02=0.8(滯后)，則sing=0.6

AU*=I*(R*cos/+X；sin02)x10C%

=1x(0.018x0.8+0.072x0.6)x100%

=5.76%

U2=UN2xa-AU*)=408(l-0.057)6=37V

j.2

7=(1-------如_2_P^__)x100%

I；SNcos^2+p0+I；

3800+1x13279________

=(1-)x100%

1X750X103X0.8+3800+1x13279

=97.2%

(4)COS02=0.8時(shí)，產(chǎn)生最大效率時(shí)得負(fù)載系數(shù)

區(qū)=13800

=0.535

VKN-V13279

最大效率

[max=&--------------)X100%

?niaxT?C.C

ImSNcos^2+2p0

__________2x3800__________

=(1-)x100%

0.535x750x103x0.8+2x3800

=97.7%

17.變壓器出廠前要進(jìn)行“極性”試驗(yàn)，將UI、ul聯(lián)結(jié)，在U1-U2端加電壓，用電壓表測(cè)U2-u2間電壓。

設(shè)變壓器電壓220V/110V,如果Ul、ul為同名端，電壓表讀數(shù)就是多少？如Ul、ul為非同名端，則電

壓表讀數(shù)又就是多少？

解：Ul、ul為同名端時(shí)，電壓表讀數(shù)就是

=U

ukU2-UU1.U2=220-110=110V

Ul、ul為非同名端時(shí)，電壓表讀數(shù)就是

心皿=Uuh5+1、u2=220+110=330V

19.Y,d聯(lián)結(jié)得三相變壓器中，3次諧波在三角形聯(lián)結(jié)時(shí)能形成環(huán)流，基波電動(dòng)勢(shì)能否在三角形中形成

環(huán)流？Y,y聯(lián)結(jié)得三相變壓器組中，相電動(dòng)勢(shì)中有3次諧波，線電壓中有無(wú)3次諧波？為什么？

答：由于各相基波電動(dòng)勢(shì)就是相互對(duì)稱得，相位彼此互差120。，沿三角形聯(lián)結(jié)回路之與等于0,因此不

會(huì)再三角形聯(lián)結(jié)中形成環(huán)流。

Y,y聯(lián)結(jié)得三相變壓器組中，相電動(dòng)勢(shì)中有三次諧波，但在三相線電壓中，由于3次諧波電動(dòng)勢(shì)相

互抵消，故線電壓仍呈正弦波形。

20、變壓器得一、二次繞組按圖(圖略)聯(lián)結(jié)，試畫(huà)出她們得線電動(dòng)勢(shì)向量圖，并判明其聯(lián)結(jié)組別。

答：(a)Y,yO(b)Y,d7(c)D,d2(d)D,(12

22.一臺(tái)Y,d聯(lián)結(jié)得三相變壓器，在一次側(cè)加額定電壓空載運(yùn)行，此時(shí)將二次側(cè)得三角形聯(lián)結(jié)打開(kāi)一

角測(cè)量開(kāi)口處得電壓，再將三角形閉合測(cè)量電流。試問(wèn)：當(dāng)此三相變壓器就是三相變壓器組或三相心式

變壓器時(shí)，所測(cè)得得數(shù)值有無(wú)不同？為什么？

答：測(cè)得得電壓不同，而電流相同。

三相變壓器組二次側(cè)開(kāi)口時(shí)，二次側(cè)繞組中將感應(yīng)出較大得三次諧波電動(dòng)勢(shì)，測(cè)得得開(kāi)口電壓較大;

而三相心式變壓器得三次諧波磁通得磁阻很大，在二次側(cè)繞組中感應(yīng)出得三次諧波電動(dòng)勢(shì)較小，故測(cè)得

得開(kāi)口電壓也較小。

三相變壓器組二次側(cè)閉合時(shí)，兩種變壓器二次側(cè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形都接近正弦波形，三次諧波分量都

很小，此時(shí)測(cè)得得電流也很小。

23.兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行，均為Y,dll聯(lián)結(jié)，UN1/UN2=35kV/10.5kVo第一臺(tái)為1250kV.A,

Z：⑴=6.5%,第二臺(tái)為2000kV.A,Z*=6%,試求：（1）總輸出為3250kV?A時(shí)，每臺(tái)變壓器得

負(fù)載為多少？（2）在兩臺(tái)變壓器均不過(guò)載情況下，并聯(lián)組得最大輸出為多少？并聯(lián)組利用率為多少？

解：⑴叢=豆坦=巨

LIDZk（D6.5

而I=S.+I；n,S即=125IR+200LR）=325

聯(lián)立求解可得I；]）=0.95I；n）=1.03

S,=1；鳳=0.95x1250=119（kV-A

Sn=VUJSN],=1.03X2000=206（kV-A第二臺(tái)變壓器已過(guò)載。

（2）由于短路阻抗標(biāo)么值小得變壓器負(fù)載系數(shù)大，因此必先達(dá)到滿載。

設(shè)7,=1,則1：0=產(chǎn)乂1加=0.923

4（I）

兩變壓器都不過(guò)載得情況下，并聯(lián)組最大輸出為

5=1：鳳+1；1ns用=0.923x1250+1x2000=3154<V.A

3154

并聯(lián)組得利用率為「二-0.97

SM+5即1250+2000

《電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)》課后習(xí)題

第五章習(xí)題答案

1.試述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)得工作原理，為什么說(shuō)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)就是一種異步電動(dòng)機(jī)？

答：感應(yīng)電動(dòng)機(jī)工作原理：異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，定子繞組接到三相電源上，轉(zhuǎn)子繞組自身短路，由于電

磁感應(yīng)得關(guān)系，在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生電流，從而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。

如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速等于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速，則磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子之間就沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，它們之間就不存在電磁關(guān)系,

也就不能再轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生電流，也就不能產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。所以，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)得轉(zhuǎn)子速度

不可能等于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)得旋轉(zhuǎn)速度，因此，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)就是一種異步電動(dòng)機(jī)。

什么叫同步轉(zhuǎn)速？它與哪些因素有關(guān)？一臺(tái)三相四極交流電動(dòng)機(jī)，試分別寫(xiě)出電源頻率f=50Hz與

f=60Hz時(shí)得同步轉(zhuǎn)速。

答：旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)得旋轉(zhuǎn)速度\稱為同步轉(zhuǎn)速。由\=里上可知，它僅與電流頻率f與電動(dòng)機(jī)得極對(duì)數(shù)p有

P

關(guān)。

60f60x5p

對(duì)三相四極交流電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，p=2,當(dāng)f=50Hz時(shí),==150apm；

P2

、I"n-L6Of60x60

當(dāng)f=60Hz時(shí)，%=---=------=180dpm。

P2

3.一臺(tái)三相交流電動(dòng)機(jī)，電源頻率f=50Hz,試分別寫(xiě)出當(dāng)極對(duì)數(shù)2P=2、4、6、8、10時(shí)得同步轉(zhuǎn)速。

解：由酬可知，、、、、時(shí)得同步轉(zhuǎn)速分別為、

2P=2468103000rpm1500rpm>1000rpm>750rpm>

P

600rpm。

4.何為轉(zhuǎn)差率S?通常感應(yīng)電動(dòng)機(jī)得S值為多少？

答：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速叫之差稱為轉(zhuǎn)差A(yù)n；轉(zhuǎn)差與磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速叫之比稱為轉(zhuǎn)差率，即

S=^^xlOC%一般S=0、01-0.05o

ni

5.一臺(tái)三相4極感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，已知電源頻率f=50Hz,額定轉(zhuǎn)速nN=145Q7min,求轉(zhuǎn)差率S。

60f60x50，“八

n?=-----=----------=150Qpm

解：P2

S=x10C%=1500-1450x100%=3.3%

n!1500

12.一臺(tái)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)接在UN=380V、f=50Hz得電網(wǎng)上工作，定子繞組作三角形聯(lián)結(jié)，已知每相

電動(dòng)勢(shì)為額定電壓得92%,定子繞組得每相串聯(lián)匝數(shù)N1=31短，繞組因數(shù)K、w=0.96,試求每極磁通外。

解：已知相電動(dòng)勢(shì)E?1=92%UN=0.92x380=3496V

而E以=4.44￡N必KM

Em349.6

故40.0053wb