張廣溢郭前崗電機(jī)學(xué)習(xí)題答案.doc

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1、張廣溢 電機(jī)學(xué)習(xí)題解答緒 論0.1 電機(jī)和變壓器的磁路常用什么材料制成，這類材料應(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。這類材料應(yīng)具有導(dǎo)磁性能高、磁導(dǎo)率大、鐵耗低的特征。0.2在圖0.3中，當(dāng)給線圈外加正弦電壓時(shí)，線圈和中各感應(yīng)什么性質(zhì)的電動(dòng)勢(shì)？電動(dòng)勢(shì)的大小與哪些因素有關(guān)？答：當(dāng)給線圈外加正弦電壓時(shí)，線圈中便有交變電流流過(guò)，產(chǎn)生相應(yīng)的交變的磁動(dòng)勢(shì)，并建立起交變磁通，該磁通可分成同時(shí)交鏈線圈、的主磁通和只交鏈線圈的漏磁通。這樣，由主磁通分別在線圈和中感應(yīng)產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)。由漏磁通在線圈中產(chǎn)生交變的。電動(dòng)勢(shì)的大小分別

2、和、的大小，電源的頻率，交變磁通的大小有關(guān)。0-3 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)中的負(fù)號(hào)表示什么意思？ 答：是規(guī)定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正方向與磁通的正方向符合右手螺旋關(guān)系時(shí)電磁感應(yīng)定律的普遍表達(dá)式；當(dāng)所有磁通與線圈全部匝數(shù)交鏈時(shí)，則電磁感應(yīng)定律的數(shù)學(xué)描述可表示為；當(dāng)磁路是線性的，且磁場(chǎng)是由電流產(chǎn)生時(shí)，有為常數(shù)，則可寫成。 0.4試比較磁路和電路的相似點(diǎn)和不同點(diǎn)。答：磁路和電路的相似只是形式上的，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3）由于G導(dǎo)約為G絕的1020倍，而僅為的倍，故可認(rèn)為電流只在導(dǎo)體中流過(guò)，而磁路中除

3、主磁通外還必須考慮漏磁通；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)率隨變化，即磁阻隨磁路飽和度增大而增大。0.5電機(jī)運(yùn)行時(shí)，熱量主要來(lái)源于哪些部分？為什么用溫升而不直接用溫度表示電機(jī)的發(fā)熱程度？電機(jī)的溫升與哪些因素有關(guān)？答：電機(jī)運(yùn)行時(shí)，熱量主要來(lái)源于各種損耗，如鐵耗、銅耗、機(jī)械損耗和附加損耗等。當(dāng)電機(jī)所用絕緣材料的等級(jí)確定后，電機(jī)的最高允許溫度也就確定了，其溫升限值則取決于冷卻介質(zhì)的溫度，即環(huán)境溫度。在電機(jī)的各種損耗和散熱情況相同的條件下，環(huán)境溫度不同，則電機(jī)所達(dá)到的實(shí)際溫度不同，所以用溫升而不直接用溫度表示電機(jī)的發(fā)熱程度。電機(jī)的溫升主要決定于電機(jī)損耗的大小、散熱情

4、況及電機(jī)的工作方式。0.6 電機(jī)的額定值和電機(jī)的定額指的是什么？答：電機(jī)的額定值是指電機(jī)在某種定額下運(yùn)行時(shí)各物理量的規(guī)定值；而電機(jī)的定額是指制造廠按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求對(duì)電機(jī)的全部電量和機(jī)械量的數(shù)值及運(yùn)行的持續(xù)時(shí)間和順序所作的規(guī)定。0-7 在圖0-2中，已知磁力線的直徑為10cm，電流I1 = 10A，I2 = 5A，I3 = 3A，試求該磁力線上的平均磁場(chǎng)強(qiáng)度是多少？答：平均磁場(chǎng)強(qiáng)度0.8 在圖0.8所示的磁路中，線圈中通入直流電流，試問(wèn)：（1） 電流方向如圖所示時(shí)，該磁路上的總磁動(dòng)勢(shì)為多少？（2） 中電流反向，總磁動(dòng)勢(shì)又為多少？（3） 若在圖中處切開(kāi)，形成一空氣隙，總磁動(dòng)勢(shì)又為多少？（4） 比較

5、兩種情況下鐵心中的的相對(duì)大小，及中鐵心和氣隙中的相對(duì)大小？解：（1） （2） （3）不變（4）由于，而， 所以，。 其中 和 分別 圖0.8表示兩種情況下的各物理量。 在（3）中，由于，所以 。0-9 兩根輸電線在空間相距2m，當(dāng)兩輸電線通入的電流均為100A時(shí)，求每根輸電線單位長(zhǎng)度上所受的電磁力為多少？并畫(huà)出兩線中電流同向及反向時(shí)兩種情況下的受力方向。解：由，得每根輸電線單位長(zhǎng)度上所受的電磁力為當(dāng)電流同向時(shí)，電磁力為吸力；當(dāng)電流反向時(shí)，電磁力為斥力。如下圖所示：0-10 一個(gè)有鐵心的線圈，線圈電阻為2。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

6、因數(shù)。解： 第一篇 變 壓 器第 1 章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)換成頻率相同的另一種電壓等級(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、靈活分配和合理使用的重要設(shè)備,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)其他部門也獲得了廣泛的應(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

7、用的電焊變壓器等）。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)線繞制而成，是變壓器的電路部分。絕緣套管:變壓器的引出線從油箱內(nèi)部引到箱外時(shí)必須通過(guò)絕緣套管，使引線與油箱絕緣。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)節(jié)變壓器的輸出電壓。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，

8、兩面涂以厚的漆膜，使片與片之間絕緣。1.4 變壓器有哪些主要額定值？原、副方額定電壓的含義是什么？答：變壓器的主要額定值有：額定容量、額定電壓和、額定電流和 、額定頻率等。原、副方額定電壓的含義是指：正常運(yùn)行時(shí)規(guī)定加在一次側(cè)的端電壓稱為變壓器一次側(cè)的額定電壓；二次側(cè)的額定電壓是指變壓器一次側(cè)加額定電壓時(shí)二次側(cè)的空載電壓。對(duì)三相變壓器，額定電壓、額定電流均指線值。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。解： 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。解： 第

9、2 章2.1 在研究變壓器時(shí)，原、副方各電磁量的正方向是如何規(guī)定的？答：從原理上講，正方向可以任意選擇，但正方向規(guī)定不同，列出的電磁方程式和繪制的相量圖也不同。通常按習(xí)慣方式規(guī)定正方向，稱為慣例。具體原則如下：（1）在負(fù)載支路，電流的正方向與電壓降的正方向一致；而在電源支路，電流的正方向與電動(dòng)勢(shì)的正方向一致；（2）磁通的正方向與產(chǎn)生它的電流的正方向符合右手螺旋定則；（3）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正方向與產(chǎn)生它的磁通的正方向符合右手螺旋定則。2.2 在變壓器中主磁通和原、副邊繞組漏磁通的作用有什么不同？它們各是由什么磁動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的？在等效電路中如何反映它們的作用？答：（1）主磁通在原、副繞組中均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)

10、副方接上負(fù)載時(shí)便有電功率向負(fù)載輸出，故主磁通起傳遞能量的作用；而漏磁通不起傳遞能量的作用，僅起壓降作用。（2）空載時(shí)，有主磁通和一次側(cè)繞組漏磁通，它們均由一次側(cè)磁動(dòng)勢(shì)激勵(lì)產(chǎn)生；負(fù)載時(shí)有主磁通，一次側(cè)繞組漏磁通，二側(cè)次繞組漏磁通。主磁通由一次繞組和二次繞組的合成磁動(dòng)勢(shì)即激勵(lì)產(chǎn)生，一次側(cè)繞組漏磁通由一次繞組磁動(dòng)勢(shì)激勵(lì)產(chǎn)生，二次側(cè)繞組漏磁通由二次繞組磁動(dòng)勢(shì)激勵(lì)產(chǎn)生。（3）在等效電路中，主磁通用勵(lì)磁參數(shù)來(lái)反映它的作用，一次側(cè)漏磁通用漏電抗來(lái)反映它的作用，而二次側(cè)漏磁通用漏電抗來(lái)反映它的作用。2.3為了在變壓器原、副繞組方得到正弦波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)鐵心不飽和時(shí)激磁電流呈何種波形？當(dāng)鐵心飽和時(shí)情形又怎樣？答

11、：為了在變壓器原、副繞組方得到正弦波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)鐵心不飽和時(shí)，因?yàn)榇呕€是直線，勵(lì)磁電流和主磁通成正比，故當(dāng)主磁通成正弦波變化，激磁電流亦呈正弦波變化。而當(dāng)鐵心飽和時(shí)，磁化曲線呈非線性，為使磁通為正弦波，勵(lì)磁電流必須呈尖頂波。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)可知,因此,一次繞組匝數(shù)減少,主磁通將增加，磁密，因不變，將隨的增加而增加，鐵心飽和程度增加；由于磁導(dǎo)率下降。因?yàn)榇抛?，所以磁阻增大。根?jù)磁路歐姆定律 ，當(dāng)線圈匝數(shù)減少時(shí)，空載電流增大；又由于鐵心損耗，所以鐵心損耗增加；因?yàn)橥饧与妷翰蛔儯愿?/p>

12、據(jù)，所以原方電動(dòng)勢(shì)基本不變，而副方電動(dòng)勢(shì)則因?yàn)榇磐ǖ脑黾佣龃蟆?.5一臺(tái)額定電壓為的變壓器，若誤將低壓側(cè)接到的交流電源上，將會(huì)產(chǎn)生什么后果？答：根據(jù)可知,此時(shí)主磁通增加接近倍，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。2.6變壓器折算的原則是什么？如何將副方各量折算到原方？答：折算僅僅是研究變壓器的一種方法，它不改變變壓器內(nèi)部電磁關(guān)系的本質(zhì)。折算的原則是保證折算方折算前后所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)不變。副方各量折算方法如下： 將副方電流除以；副方感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、電壓乘以；漏阻抗、負(fù)載阻抗應(yīng)乘以。 2.7變壓器的電壓變化率是如何定義的？它與哪些因素有關(guān)？答：變

13、壓器的電壓變化率定義為：當(dāng)變壓器的原方接在額定電壓、額定頻率的電網(wǎng)上，副方的空載電壓與給定負(fù)載下副方電壓的算術(shù)差，用副方額定電壓的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示的數(shù)值，即變壓器電壓變化率可按下式計(jì)算：?？芍儔浩麟妷鹤兓实拇笮≈饕鸵韵挛锢砹肯嚓P(guān)：（1）電壓變化率與負(fù)載的大小（值）成正比；在一定的負(fù)載系數(shù)下，當(dāng)負(fù)載為阻感負(fù)載時(shí)，漏阻抗（阻抗電壓）的標(biāo)么值越大，電壓變化率也越大；（2）電壓變化率還與負(fù)載的性質(zhì)，即功率因角數(shù)的大小和正負(fù)有關(guān)。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，所以銅損耗很小,故銅損耗可以忽略，空載損耗可以近

14、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)可知，由于漏阻抗壓降的存在，則更小。又根據(jù)可知，因?yàn)楹苄?，磁通就很小，因此磁密很低。再由鐵損耗，可知鐵損耗很小，可以忽略，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。2.9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，所得到鐵耗是否相同？ 答：相同?？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)可知，； ，故，即。因此無(wú)論在哪側(cè)做，主磁通大小都是相同的，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

15、組中的銅損耗是一樣的 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)變壓器的變比低壓繞組的匝數(shù)2-11一臺(tái)單相變壓器，SN=100kVA，U1N/U2N=6000/230V，R1=4.32，x1=8.9，R2=0.0063，x2=0.013。求：1) 折算到高壓側(cè)的短路參數(shù)Rk、xk和Zk；2) 折算到低壓側(cè)的短路參數(shù)k、k和k；3) 將1）、2）的參數(shù)用標(biāo)么值表示，由計(jì)算結(jié)果說(shuō)明什么問(wèn)題？4) 變壓器的短路電壓uk及其有功分量u

16、kr、無(wú)功分量ukx；5) 在額定負(fù)載下，功率因數(shù)分別為cos2=1、cos2=0.8（滯后）、cos2=0.8（超前）3種情況下的U。解: 1) 2) 3) 4) 5) U1( Rk* cos2+ xk* sin2) 100 =(0.02391.0+0.05040) 100 =2.39 U2( Rk* cos2+ xk* sin2) 100 =(0.02390.8+0.05040.6) 100 =4.87 U3( Rk* cos2+ xk* sin2) 100 =(0.02390.8 - 0.05040.6) 100 = -1.052-12一臺(tái)三相變壓器，SN=750kVA,U1N/U2N=

17、10000/400V,Y,d接法，f=50HZ。試驗(yàn)在低壓側(cè)進(jìn)行，額定電壓時(shí)的空載電流I0=65A，空載損耗p0=3700W；短路試驗(yàn)在高壓側(cè)進(jìn)行，額定電流時(shí)的短路電壓Uk=450V，短路損耗pkN=7500W（不考慮溫度變化的影響）。試求：1) 折算到高壓邊的參數(shù)，假定R1=2=,x1=2=；2) 繪出T形電路圖，并標(biāo)出各量的正方向；3) 計(jì)算滿載及cos2=0.8（滯后）時(shí)的效率N；4) 計(jì)算最大效率max。解：1) , 折算至高壓側(cè)的激磁參數(shù)： 短路參數(shù)計(jì)算： Zk =Rk =Xk=2) T形電路圖如下： 4) 滿載時(shí)的效率 第 3 章3.1 三相變壓器組和三相心式變壓器在磁路結(jié)構(gòu)上各有

18、什么特點(diǎn)？答：三相變壓器組磁路結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)是各相磁路各自獨(dú)立，彼此無(wú)關(guān)；三相心式變壓器在磁路結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)是各相磁路相互影響，任一瞬間某一相的磁通均以其他兩相鐵心為回路。3.2三相變壓器的聯(lián)結(jié)組是由哪些因素決定的？答：三相變壓器的聯(lián)結(jié)組是描述高、低壓繞組對(duì)應(yīng)的線電動(dòng)勢(shì)之間的相位差，它主要與（1）繞組的極性（繞法）和首末端的標(biāo)志有關(guān)；（2）繞組的連接方式有關(guān)。3.4 Y，y接法的三相變壓器組中，相電動(dòng)勢(shì)中有三次諧波電動(dòng)勢(shì)，線電動(dòng)勢(shì)中有無(wú)三次諧波電動(dòng)勢(shì)？為什么？答：線電動(dòng)勢(shì)中沒(méi)有三次諧波電動(dòng)勢(shì)，因?yàn)槿沃C波大小相等，相位上彼此相差，即相位也相同。當(dāng)采用Y，y接法時(shí)，線電動(dòng)勢(shì)為兩相電動(dòng)勢(shì)之差，所以線電

19、動(dòng)勢(shì)中的三次諧波為零。以相為例，三次諧波電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式為，所以線電動(dòng)勢(shì)中沒(méi)有三次諧波電動(dòng)勢(shì)。 3.5變壓器理想并聯(lián)運(yùn)行的條件有哪些？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)組相同；（3） 各變壓器短路阻抗的標(biāo)么值相等，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必須嚴(yán)格保證。3.6 并聯(lián)運(yùn)行的變壓器，如果聯(lián)結(jié)組不同或變比不等會(huì)出現(xiàn)什么情況？答：如果聯(lián)結(jié)組不同，當(dāng)各變壓器的原方接到同一電源，副方各線電動(dòng)勢(shì)之間至少有30的相位差。例如Y，y0和Y，d11兩臺(tái)變壓器并聯(lián)時(shí)，副邊的線電動(dòng)勢(shì)即使大小相等，由于對(duì)應(yīng)線

20、電動(dòng)勢(shì)之間相位差300，也會(huì)在它們之間產(chǎn)生一電壓差，如圖所示。其大小可達(dá)=sin15=0.518。這樣大的電壓差作用在變壓器副繞組所構(gòu)成的回路上，必然產(chǎn)生很大的環(huán)流（幾倍于額定電流），它將燒壞變壓器的繞組。如果變比不等，則在并聯(lián)運(yùn)行的變壓器之間也會(huì)產(chǎn)生環(huán)流。3.7 兩臺(tái)容量不相等的變壓器并聯(lián)運(yùn)行，是希望容量大的變壓器短路電壓大一些好，還是小一些好？為什么？答：希望容量大的變壓器短路電壓小一些好，這是因?yàn)槎搪冯妷捍蟮男。诓⒙?lián)運(yùn)行時(shí)，不容許任何一臺(tái)變壓器長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)行，因此并聯(lián)運(yùn)行時(shí)最大的實(shí)際總?cè)萘勘葍膳_(tái)額定容量之和要小，只可能是滿載的一臺(tái)的額定容量加上另一臺(tái)欠載的實(shí)際容量。這樣為了不浪費(fèi)變壓器

21、容量，我們當(dāng)然希望滿載的一臺(tái)，即短路電壓小的一臺(tái)容量大，欠載運(yùn)行的一臺(tái)容量越小越好。3.8為什么變壓器的正序阻抗和負(fù)序阻抗相同？變壓器的零序阻抗決定于哪些因素？答：由于正序和負(fù)序均是對(duì)稱的，僅存在B相超前還是C相超前的差別，對(duì)變壓器的電磁本質(zhì)沒(méi)什么不同，因此負(fù)序系統(tǒng)的等效電路和負(fù)序阻抗與正序系統(tǒng)相同，即；變壓器的零序阻抗主要決定于（1）三相變壓器繞組的連接方式（2）磁路的結(jié)構(gòu)等因素。3.9從帶單相負(fù)載的能力和中性點(diǎn)移動(dòng)看，為什么Y，yn接法不能用于三相變壓器組，卻可以用于三相心式變壓器？答： Y，yn接線的組式變壓器接單相負(fù)載時(shí)，由于零序阻抗大（），負(fù)載電流將很小，因此根本不能帶單相負(fù)載。但很

22、小的零序電流就會(huì)產(chǎn)生很大的零序電動(dòng)勢(shì)，造成中點(diǎn)浮動(dòng)較大，相電壓嚴(yán)重不對(duì)稱。在極端的情況下，如一相發(fā)生短路，即短路電流僅為正常激磁電流的3倍，使其余兩相電壓提高到原來(lái)的倍，這是很危險(xiǎn)的。因此三相變壓器組不能接成Y，yn聯(lián)結(jié)組。而心式變壓器，由于零序阻抗很?。ê苄。?，單相負(fù)載電流的大小主要由負(fù)載阻抗決定，因此它可以帶一定的單相負(fù)載。只要適當(dāng)限制中線電流，則相電壓的偏移也不會(huì)很大。因此三相心式變壓器組可以接成Y，yn聯(lián)結(jié)組。3.10 一臺(tái)單相變壓器，220V110V，繞組標(biāo)志如右圖所示：將與連接，高壓繞組接到220V的交流電源上，電壓表接在上，如、同極性，電壓表讀數(shù)是多少？如、異極性呢？解：、同極性

23、時(shí)壓表讀數(shù)是： 、異極性時(shí)壓表讀數(shù)是：3-11 根據(jù)題圖3-2的接線圖，確定其聯(lián)結(jié)組別。 1） 2） 3） 題圖 3-2解： 1） 2） 3)3.12 根據(jù)下列變壓器的聯(lián)結(jié)組別畫(huà)出其接線圖： 1）Y，d5；2）Y，y2；3）D，y11。解：1）Y，d5，有兩種接法，如下圖a）、b）所示。 2）Y，y2，只有一種接法，如下圖2）所示。3）D，y11，有兩種接法，下圖3）所示高壓邊為AX-CZ-BY接法，另一種接法AX-CZ-BY略。 3-13 兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行的變壓器，在SNI=1000kAV，SNII=500kAV，不允許任何一臺(tái)變壓器過(guò)載的情況下，試計(jì)算下列條件并聯(lián)變壓器組可供給的最大負(fù)載，并對(duì)

24、其結(jié)果進(jìn)行討論。1）=0.9；2）=0.9；解：1），第一臺(tái)變壓器先達(dá)滿載。設(shè)，則2），第二臺(tái)變壓器先達(dá)滿載。設(shè)，則討論：可見(jiàn)，并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，容量大的變壓器，其較小，則并聯(lián)變壓器組利用率較高。3-14 兩臺(tái)變壓器數(shù)據(jù)如下：SNI=1000kAV，ukI=6.5，SNII=2000kAV，ukII=7.0聯(lián)結(jié)組均為Y，d11額定電壓均為35/10.5kVA?，F(xiàn)將它們并聯(lián)運(yùn)行，試計(jì)算：1）當(dāng)輸出為3000kVA時(shí)，每臺(tái)變壓器承擔(dān)的負(fù)載是多少？2）在不允許任何一臺(tái)過(guò)載的條件下，并聯(lián)組最大輸出負(fù)載是多少？此時(shí)并聯(lián)組的利用率是多少？解：1）由 得 2），第一臺(tái)變壓器先達(dá)滿載。設(shè)，則 3.15 某變電所總負(fù)

25、載是3000kVA，若選用規(guī)格完全相同的變壓器并聯(lián)運(yùn)行，每臺(tái)變壓器的額定容量為1000kVA。1）在不允許任何一臺(tái)變壓器過(guò)載的情況下需要幾臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行？2）如果希望效率最高，需要幾臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行？已知每臺(tái)變壓器的損耗是：。解：1），需要3臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行。2） ，需要5臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行。3.16試將三相不對(duì)稱電壓：分解為對(duì)稱分量。解： 3.16試將三相不對(duì)稱電壓：分解為對(duì)稱分量。解： 3-17 一臺(tái)容量為100kVA，Y，yn0聯(lián)結(jié)組的三相心式變壓器，6000400 V，=0.02+j0.05，=0.1+j0.6如發(fā)生單相對(duì)地短路，試求：1）原繞組的三相電流；2）副方的三相電壓； 3）中

26、點(diǎn)移動(dòng)的數(shù)值。 解：1）單相對(duì)地短路時(shí)副方的短路電流 2) 副方的三相電壓,忽略和，則3) 中點(diǎn)移動(dòng)副邊：第 4 章4.1變壓器的空載電流很小，為什么空載合閘電流卻可能很大？答：變壓器空載合閘時(shí)，鐵心磁通處于瞬變過(guò)程中，此時(shí)的磁通最大值可達(dá)穩(wěn)態(tài)時(shí)的2倍，由于鐵心有磁飽和現(xiàn)象，其對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁電流將急劇增大到穩(wěn)態(tài)值的幾十倍，甚至上百倍。4.2變壓器在什么情況下突然短路電流最大？大致是額定電流的多少倍？對(duì)變壓器有何危害？答：當(dāng)時(shí)發(fā)生突然短路，繞組中暫態(tài)分量短路電流初始值最大，經(jīng)過(guò)半個(gè)周期（）時(shí)出現(xiàn)沖擊電流，其值約為額定電流的20-30倍。這是一個(gè)很大的沖擊電流，它會(huì)在變壓器繞組上產(chǎn)生很大的電磁力，嚴(yán)重

27、時(shí)可能使變壓器繞組變形而損壞。4.3變壓器突然短路電流的大小和有什么關(guān)系？為什么大容量變壓器的設(shè)計(jì)得大些？答：由=，可知變壓器突然短路電流大小與短路阻抗的標(biāo)幺值大小成反比。因?yàn)榇笕萘孔儔浩鞫搪冯娏飨鄬?duì)較大，繼電保護(hù)相對(duì)較難，所以為了限制短路電流，應(yīng)將設(shè)計(jì)得大些。 4.4變壓器繞組上承受的徑向電磁力和軸向電磁力方向如何？哪一種電磁力對(duì)繞組的破壞作用更大一些？為什么？答：變壓器繞組上承受的徑向電磁力方向?yàn)閮蓚€(gè)繞組受到的徑向方向相反，外層繞組受張力，內(nèi)層繞組受壓力；軸向電磁力其作用方向?yàn)閺睦@組兩端擠壓繞組。由于繞組兩端最大，所以靠近鐵的部分線圈最容易遭受損壞，故結(jié)構(gòu)上必須加強(qiáng)機(jī)械支撐。4.5變壓器運(yùn)

28、行時(shí)可能出現(xiàn)哪些過(guò)電壓？如何保護(hù)？答：變壓器運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的過(guò)電壓有：一是由于輸電線直接遭受雷擊或雷云放電在輸電線上感應(yīng)的過(guò)電壓，稱為大氣過(guò)電壓；另一種情況是當(dāng)變壓器或線路上開(kāi)關(guān)合閘或拉閘時(shí)，伴隨著系統(tǒng)電磁能量的急劇變化而產(chǎn)生的過(guò)電壓，稱為操作過(guò)電壓。操作過(guò)電壓一般為額定電壓的34.5倍，而大氣過(guò)電壓可達(dá)額定電壓的812倍。為了保證變壓器的安全可靠運(yùn)行，必須采取過(guò)電壓保護(hù)措施。常用的方法有：（1）安裝避雷器（2）加強(qiáng)繞組的絕緣（3）增大繞組的匝間電容（4）采用中性點(diǎn)接地系統(tǒng)。4-6 有一臺(tái)三相變壓器，聯(lián)結(jié)組，試求：1）高壓方的穩(wěn)態(tài)短路電流及其標(biāo)么值；2）在最不利的情況下發(fā)生副方突然短路時(shí)短路電

29、流的最大值和標(biāo)么值。 解：1） 2） 第 5 章5.1三繞組變壓器等效電路中的電抗與雙繞組變壓器的漏電抗有何不同？為什么有時(shí)在中有一個(gè)會(huì)出現(xiàn)負(fù)值？答：、并不代表三繞組變壓器各繞組的漏電抗，而是各繞組自感電抗和各繞組之間的互感電抗組合而成得等效電抗。對(duì)于雙繞組變壓器，每個(gè)繞組產(chǎn)生的漏磁通只與本繞組交鏈而不與另一個(gè)繞組交鏈，即這些漏磁通均為自感漏磁通。因此雙繞組變壓器的漏電抗為本繞組的自漏感電抗。在三繞組變壓器中，的大小與各繞組在鐵心上的排列位置有關(guān)。排列在中間位置的繞組其組合的等效電抗最小，常接近于零，甚至為微小的負(fù)值。負(fù)電抗是電容性質(zhì)的，這當(dāng)然不是變壓器繞組真具有電容性，各繞組之間的漏電抗、是

30、不會(huì)為負(fù)的，只是在相互組合時(shí)產(chǎn)生的負(fù)值而已。5.2 什么是自耦變壓器的額定容量、繞組容量和傳導(dǎo)容量？它們之間的關(guān)系是什么？答：自耦變壓器的容量是指它的輸入容量或輸出容量。額定運(yùn)行時(shí)的容量用表示，即自耦變壓器的額定容量。由于自耦變壓器一、二次側(cè)既有磁的聯(lián)系，也有電的聯(lián)系，因此它從一次側(cè)傳遞到二次側(cè)的容量即額定容量由兩部分組成：由繞組的串聯(lián)部分和公共部分之間經(jīng)電磁感應(yīng)作用傳送的功率，即繞組容量；由繞組的公共部分靠電的聯(lián)系直接由一次側(cè)傳遞到二次側(cè)的功率，即傳導(dǎo)功率。他們之間的關(guān)系可以簡(jiǎn)單的表示為： ，。其中：表示自耦變壓器的繞組容量, 表示自耦變壓器的額定容量，表示自耦變壓器的傳導(dǎo)容量。5.3為什么

31、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)路是因?yàn)殡娏骰ジ衅鞯脑诫娏魇怯杀粶y(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，副方電流有強(qiáng)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

32、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)很多，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。5-4 一臺(tái)三相三繞組變壓器，額定容量為10000/10000/10000kVA，額定電壓110/38.5/11kV，其聯(lián)結(jié)組為YN，yn0，d11，短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：繞 組短路損耗（kW）阻抗電壓（%）高一中111.20高一低148.75中一低82.70試計(jì)算簡(jiǎn)化等效電路中的各參數(shù)。解： 5-5 一臺(tái)三相雙繞組變壓器，SN=31500kVA，U1N/U2N=400/110kV，po=105kW，pkN=205kW。如果改接成510/110kV自耦變壓器，試

33、求：1） 自耦變壓器的額定容量、傳導(dǎo)容量和繞組容量各是多少？2） 在額定負(fù)載和cos=0.8的條件下運(yùn)行時(shí)，雙繞組變壓器和改接成自耦變壓器的效率各是多少？ 解：1） 自耦變壓器的繞組容量自耦變壓器的額定容量自耦變壓器的傳導(dǎo)容量3） 雙繞組變壓器的效率改接成自耦變壓器后po、pkN不變，其效率第二篇 交流電機(jī)的共同理論第6章6.1 時(shí)間和空間電角度是怎樣定義的？機(jī)械角度與電角度有什么關(guān)系？答 空間電角度是指一對(duì)主磁極所占的空間距離，稱為360的空間電角度。時(shí)間電角度是指感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)交變一次所需要的時(shí)間為360的時(shí)間電角度。機(jī)械角度和電角度之間的關(guān)系為：電角度=極對(duì)數(shù)機(jī)械角度。6.2 整數(shù)槽雙層繞組

34、和單層繞組的最大并聯(lián)支路數(shù)與極對(duì)數(shù)有何關(guān)？答 采用60相帶法，在單層繞組中，每對(duì)極下，必須用兩個(gè)相帶下的槽導(dǎo)體組成一個(gè)線圈組（如用A相帶和X相帶的槽導(dǎo)體組成A相線圈組），也就是每對(duì)極只有一個(gè)極相組，所以最大并聯(lián)支路數(shù)等于極對(duì)數(shù)，而在雙層繞組中，每個(gè)槽中上下層分開(kāi)，一個(gè)相帶下的線圈可組成一個(gè)極相組，每對(duì)極有二個(gè)極相組，所以最大并聯(lián)支路數(shù)可等于極對(duì)數(shù)的二倍，即。6.3為什么單層繞組采用短距線圈不能削弱電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)中的高次諧波？答 單層繞組采用60相帶，在每對(duì)極下，必須用兩個(gè)相帶下的槽導(dǎo)體組成一個(gè)極相組，所以對(duì)于單層繞組來(lái)說(shuō)，一般它只能組成整距繞組，即使采用短距連接，各線圈的電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)并未改變

35、，所以不能削弱諧波。6.4 何謂相帶？在三相電機(jī)中為什么常用60相帶繞組，而不用120相帶繞組？答 相帶通常指一個(gè)線圈組在基波磁場(chǎng)中所跨的電角度。常采用60相帶繞組是因?yàn)椋海?）分布系數(shù)較大；（2）有正負(fù)相帶而不含偶數(shù)次諧波磁動(dòng)勢(shì)。6.5 試說(shuō)明諧波電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原因及其削弱方法。答 一般在同步電機(jī)中，磁極磁場(chǎng)不可能為正弦波，由于電機(jī)磁極磁場(chǎng)非正弦分布所引起的發(fā)電機(jī)定子繞組電動(dòng)勢(shì)就會(huì)出現(xiàn)高次諧波。為了盡量減少諧波電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生，我們常常采取一些方法來(lái)盡量削弱電動(dòng)勢(shì)中的高次諧波，使電動(dòng)勢(shì)波形接近于正弦。一般常用的方法有：（1） 使氣隙磁場(chǎng)沿電樞表面的分布盡量接近正弦波形。（1） 用三相對(duì)稱繞組的聯(lián)結(jié)

36、來(lái)消除線電動(dòng)勢(shì)中的3次及其倍數(shù)次奇次諧波電動(dòng)勢(shì)。（2） 用短距繞組來(lái)削弱高次諧波電動(dòng)勢(shì)。（4） 采用分布繞組削弱高次諧波電動(dòng)勢(shì)。（5） 采用斜槽或分?jǐn)?shù)槽繞組削弱齒諧波電動(dòng)勢(shì)。6.6 試述分布系數(shù)和短距系數(shù)的意義。若采用長(zhǎng)距線圈，其短距系數(shù)是否會(huì)大于1。答 短距系數(shù)：它表示線圈短距后感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)比整距時(shí)應(yīng)打的折扣。由于短距或長(zhǎng)距時(shí)，線圈電動(dòng)勢(shì)為導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)的相量和，而全距時(shí)為代數(shù)和，故除全距時(shí)=1 以外，在短距或長(zhǎng)距時(shí)，都恒小于1。 分布系數(shù)： 由于繞組分布在不同的槽內(nèi)，使得q個(gè)分布線圈的合成電動(dòng)勢(shì)小于q個(gè)集中線圈的合成電動(dòng)勢(shì)，由此所引起的折扣。不難看出，。6.7 齒諧波電動(dòng)勢(shì)是由于什么原因引起的？

37、在中、小型感應(yīng)電機(jī)和小型凸極同步電機(jī)中，常用轉(zhuǎn)子斜槽來(lái)削弱齒諧波電動(dòng)勢(shì)，斜多少合適？答 在交流電機(jī)中，空載電動(dòng)勢(shì)的高次諧波中，次數(shù)為的諧波較強(qiáng)，由于它與一對(duì)極下的齒數(shù)有特定關(guān)系，所以我們稱之為齒諧波電動(dòng)勢(shì)。在中、小型感應(yīng)電機(jī)和小型凸極同步電機(jī)中，常用轉(zhuǎn)子斜槽來(lái)削弱齒諧波電動(dòng)勢(shì)，一般斜一個(gè)齒距。6-8 已知Z=24，2p=4，a=1，試?yán)L制三相單層繞組展開(kāi)圖。解：，取單層鏈?zhǔn)荆@組展開(kāi)圖如下：6-9 有一雙層繞組，Z=24，2p=4，a=2，。試?yán)L出：（1）繞組的槽電動(dòng)勢(shì)星形圖并分相；（2）畫(huà)出其疊繞組A相展開(kāi)圖。解：（1）槽電動(dòng)勢(shì)星形圖如右：（2）畫(huà)出其疊繞組A相展開(kāi)圖如下 ：6.10一臺(tái)兩極

38、汽輪發(fā)電機(jī)，頻率為，定子槽數(shù)為槽，每槽內(nèi)有兩根有效導(dǎo)體，接法，空載線電壓為。試求基波磁通量。解 6-11 一臺(tái)三相同步發(fā)電機(jī)，f=50HZ ，nN =1500r/min，定子采用雙層短距分布繞組：q=3，每相串聯(lián)匝數(shù)N=108，Y接法，每極磁通量1=1.01510-2Wb，3=0.6610-3Wb，5=0.2410-3Wb， 7=1.01510-4Wb，試求：（1）電機(jī)的極對(duì)數(shù)；（2）定子槽數(shù)；（3）繞組系數(shù)kN1、kN3、kN5、kN7；（4）相電動(dòng)勢(shì)E1、E3、E5、E7及合成相電動(dòng)勢(shì)E和線電動(dòng)勢(shì)El。解：（1）電機(jī)的極對(duì)數(shù) ；（2）定子槽數(shù) ；（3）繞組系數(shù) （4）電動(dòng)勢(shì) 第7章7.1為

39、什么說(shuō)交流繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)既是時(shí)間的函數(shù)，又是空間的函數(shù)，試以三相合成磁動(dòng)勢(shì)的基波來(lái)說(shuō)明。答 同步電機(jī)的定子繞組和異步電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子繞組均為交流繞組，而它們中的電流則是隨時(shí)間變化的交流電，因此，交流繞組的磁動(dòng)勢(shì)及氣隙磁通既是時(shí)間函數(shù)，同時(shí)空間位置不同，磁動(dòng)勢(shì)和氣隙磁通密度分布不同，所以又是空間的函數(shù)。三相合成磁動(dòng)勢(shì)的基波為：從表達(dá)式上可以看出，三相合成磁動(dòng)勢(shì)的基波為在空間按正弦分布，且隨時(shí)間以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的磁動(dòng)勢(shì)，因此它既是時(shí)間的函數(shù)，又是空間的函數(shù)。7.2脈振磁動(dòng)勢(shì)和旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)各有哪些基本特性？產(chǎn)生脈振磁動(dòng)勢(shì)，圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)和橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的條件有什么不同？答 1） 脈振磁動(dòng)勢(shì)的基本特點(diǎn)為

40、：（1） 空間位置不變，在電機(jī)的氣隙空間按階梯形波分布，幅值隨時(shí)間以電流的頻率按正弦規(guī)律變化。（2） 單相繞組的脈振磁動(dòng)勢(shì)可分解為基波和一系列奇次諧波。每次波的頻率相同都等于電流的頻率，其中，磁動(dòng)勢(shì)基波的幅值為：次諧幅值為 （3） 基波的極對(duì)數(shù)就是電機(jī)的極對(duì)數(shù)，而次諧波的極對(duì)數(shù)。（4） 各次波都有一個(gè)波幅在相繞組的軸線上，其正負(fù)由繞組系數(shù)決定。2）旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的基本特點(diǎn)為：（1） 對(duì)稱的三相繞組內(nèi)通有對(duì)稱的三相電流時(shí)，三相繞組合成磁動(dòng)勢(shì)的基波是一個(gè)在空間按正弦分布、幅值恒定的圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，其幅值為每相基波脈振磁動(dòng)勢(shì)最大幅值的3/2倍， 即 （2） 合成磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)速， 即同步轉(zhuǎn)速 （3） 合成磁

41、動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)向取決于三相電流的相序及三相繞組在空間的排列。合成磁動(dòng)勢(shì)是從電流超前相的繞組軸線轉(zhuǎn)向電流滯后相的繞組軸線。改變電流相序即可改變旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)向。（4） 旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)位置視相繞組電流大小而定，當(dāng)某相電流達(dá)到正最大值時(shí)，合成磁動(dòng)勢(shì)的正幅值就與該相繞組軸線重合。產(chǎn)生脈振磁動(dòng)勢(shì)，圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)和橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的條件為：當(dāng)和中有一個(gè)為零時(shí)，合成磁動(dòng)勢(shì)為圓型旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)當(dāng)時(shí)，合成磁動(dòng)勢(shì)為橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)當(dāng)時(shí)，合成磁動(dòng)勢(shì)為脈振磁動(dòng)勢(shì)7.3一臺(tái)三角形連接的定子繞組，接到對(duì)稱的三相電源上，當(dāng)繞組內(nèi)有一相斷線時(shí)，將產(chǎn)生什么性質(zhì)的磁動(dòng)勢(shì)？答 設(shè)C相繞組斷線，則，A,B兩相電流為。將坐標(biāo)原點(diǎn)取在A相繞組軸線

42、上，則有因此，合成磁動(dòng)勢(shì)為橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，其轉(zhuǎn)向?yàn)锳BCA。時(shí)的向量圖如圖所示。 7.4把一臺(tái)三相交流電機(jī)定子繞組的三個(gè)首端和末端分別連在一起，通以交流電流，合成磁動(dòng)勢(shì)基波是多少？如將三相繞組依次串聯(lián)起來(lái)后通以交流電流，合成磁動(dòng)勢(shì)基波又是多少？為什么？答 把一臺(tái)三相交流電機(jī)定子繞組的三個(gè)首端和末端分別連在一起，通以交流電流，相當(dāng)于并聯(lián)，則三個(gè)繞組內(nèi)流過(guò)相位相同的交流電流，空間相差，矢量合成為零，所以合成磁動(dòng)勢(shì)基波為零；如將三相繞組依次串聯(lián)起來(lái)后通以交流電流，相當(dāng)于串接，繞組內(nèi)流過(guò)的電流仍然是空間相差，但是同相位，所以矢量合成后得到的磁動(dòng)勢(shì)基波為零。7.5把三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)接到電源的三個(gè)接線頭對(duì)

43、調(diào)兩根后，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向是否會(huì)改變？為什么？答 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向會(huì)發(fā)生改變。因?yàn)榇艌?chǎng)的轉(zhuǎn)向?qū)?huì)因?yàn)殡娫唇泳€頭的對(duì)調(diào)而發(fā)生變化，旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)向?qū)?huì)與原先的相反。7.6試述三相繞組產(chǎn)生的高次諧波磁動(dòng)勢(shì)的極對(duì)數(shù)、轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速和幅值。多少？答 三相繞組產(chǎn)生的高次諧波磁動(dòng)勢(shì)的（1）極對(duì)數(shù)（2）轉(zhuǎn)速 （3）轉(zhuǎn)向，當(dāng)，則為反向（即和基波磁動(dòng)勢(shì)反向相反），則為正向（即和基波磁動(dòng)勢(shì)反向相同）(4) 幅值它們所建立的磁場(chǎng)在定子繞組內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率為 即繞組諧波磁場(chǎng)在繞組自身的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率與產(chǎn)生繞組諧波磁動(dòng)勢(shì)的基波電流頻率相同，因此它可與基波電動(dòng)勢(shì)相量相加。7.7短距系數(shù)和分布系數(shù)的物理意義是什么？為什么現(xiàn)代交流

44、電機(jī)一般采用短距、分布繞組？答 短距系數(shù)物理意義是：短距線匝電動(dòng)勢(shì)（為構(gòu)成線匝的兩導(dǎo)體有效邊電動(dòng)勢(shì)相量和）與整距線匝電動(dòng)勢(shì)(為構(gòu)成線匝的兩導(dǎo)體有效邊電動(dòng)勢(shì)代數(shù)和)的比值，即： 分布系數(shù)物理意義是：線圈組各線圈分布在若干個(gè)槽時(shí)電動(dòng)勢(shì)相量和和對(duì)各線圈都集中在同一槽時(shí)電動(dòng)勢(shì)代數(shù)和的比值，即：因?yàn)槎叹嗪头植祭@組能削弱或消除高次諧波電動(dòng)勢(shì)。7.8一臺(tái)的三相電機(jī)，通以的三相交流電流，若保持電流的有效值不變，試分析其基波磁動(dòng)勢(shì)的幅值大小，極對(duì)數(shù)、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向?qū)⑷绾巫兓?？?三相合成磁動(dòng)勢(shì)基波的幅值為：因?yàn)殡娏鞯挠行е挡蛔?，所以磁?dòng)勢(shì)的幅值大小不變，又因?yàn)槎l率增大到60HZ，所以轉(zhuǎn)速增加1.2倍，又因?yàn)橄嘈虿?/p>

45、變，所以轉(zhuǎn)向不變，極對(duì)數(shù)也不變。7.9一臺(tái)兩相交流電機(jī)的定子繞組在空間上相差90電角度，若匝數(shù)相等，通入怎樣的電流形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)？通入什么樣的電流形成脈振磁場(chǎng)？若兩相匝數(shù)不等，通入什么樣的電流形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)？通入什么樣的電流形成脈動(dòng)磁場(chǎng)？答 （1）繞組中通入在時(shí)間上互差90電角度的兩相對(duì)稱電流可以形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（2）通入相同相位的電流會(huì)形成脈振磁場(chǎng)（3）若匝數(shù)不相等，則當(dāng)繞組中通入幅值大小不相等但在時(shí)間上互差90電角度的兩相對(duì)稱電流以保證 和中有一個(gè)為零時(shí)，可以形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，同理，通入相同相位但幅值大小不相等的電流會(huì)形成脈振磁場(chǎng)。7-10一臺(tái)三相四極感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，PN=132kW，UN

46、=380V，IN=235A，定子繞組采用三角形連接，雙層疊繞組，槽數(shù)Z=72，y1=15，每槽導(dǎo)體數(shù)為72，a=4，試求：（1）脈振磁動(dòng)勢(shì)基波和3、5、7等次諧波的振幅，并寫出各相基波脈振磁動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式；（2） 算三相合成磁動(dòng)勢(shì)基波及5、7次諧波的幅值，寫出它們的表達(dá)式，并說(shuō)明各次諧波的轉(zhuǎn)向、極對(duì)數(shù)和轉(zhuǎn)速；（3） 分析基波和5、7次諧波的繞組系數(shù)值，說(shuō)明采用短距和分布繞組對(duì)磁動(dòng)勢(shì)波形有什么影響。解：（1）額定相電流 ， 設(shè)三相電流對(duì)稱，則各相基波脈振磁動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式：（2），正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)，由計(jì)算可知，基波繞組系數(shù)值遠(yuǎn)大于5、7次諧波的繞組系數(shù)值，說(shuō)明采用短距和分布繞組對(duì)基波磁動(dòng)勢(shì)幅值影響不大

47、，而對(duì)5、7次諧波磁動(dòng)勢(shì)幅值大大減小，使電機(jī)磁動(dòng)勢(shì)波形近似為正弦波。7.11一臺(tái)三相二極汽輪發(fā)電機(jī)，接法，（滯后），槽數(shù)，試求額定電流時(shí)：(1)相繞組磁動(dòng)勢(shì)的基波幅值及瞬時(shí)值表達(dá)式；(2)三相合成磁動(dòng)勢(shì)的基波幅值及瞬時(shí)值表達(dá)式；(3)畫(huà)出A相電流為最大值時(shí)的三相磁動(dòng)勢(shì)空間矢量及其合成磁動(dòng)勢(shì)空間矢量圖。解 （1）相繞組磁動(dòng)勢(shì)的基波幅值：相繞組磁動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式(2)三相合成磁動(dòng)勢(shì)的基波幅值：三相合成磁動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式：(3)A相電流為最大值時(shí)的磁動(dòng)勢(shì)空間矢量圖(時(shí)) 7.12一臺(tái)三相交流電機(jī)，定子繞組為單層，接法，若通以三相不對(duì)稱電流：，試寫出三相合成磁動(dòng)勢(shì)基波表達(dá)式，并分析該磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)向。

48、解，相繞組磁動(dòng)勢(shì)的基波幅值 磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)向分析如下： 7-13電樞繞組若為兩相繞組，匝數(shù)相同，但空間相距120電角度，A相流入，問(wèn)：（1）若，合成磁動(dòng)勢(shì)的性質(zhì)是什么樣的？畫(huà)出磁動(dòng)勢(shì)向量圖，并標(biāo)出正、反轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)分量；（2）若要產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，且其轉(zhuǎn)向?yàn)閺?A軸經(jīng)120到+B軸的方向，電流iB應(yīng)是怎樣的，寫出瞬時(shí)值表達(dá)式（可從磁動(dòng)勢(shì)向量圖上分析）。解：（1）合成磁動(dòng)勢(shì)（基波）為橢圓旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。當(dāng)時(shí)，在+A軸，各自從+B軸倒退120電角度。磁動(dòng)勢(shì)向量圖如下圖1所示。（2）若要產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，且其轉(zhuǎn)向?yàn)閺?A軸經(jīng)120到+B軸的方向，電流iB應(yīng)是：,磁動(dòng)勢(shì)向量圖如下圖2所示。 圖1 圖2第三篇異

49、 步 電 機(jī) 第8章8.1為什么感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速一定低于同步速，而感應(yīng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速則一定高于同步轉(zhuǎn)速？如果沒(méi)有外力幫助，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速能夠達(dá)到同步速嗎？答 因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向相同，只有（異步電動(dòng)機(jī)），即轉(zhuǎn)子繞組與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子繞組才能感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流，從而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。若轉(zhuǎn)速上升到，則轉(zhuǎn)子繞組與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同速、同向旋轉(zhuǎn)，兩者相對(duì)靜止，轉(zhuǎn)子繞組就不感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流，也就不產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)就不轉(zhuǎn)了。而感應(yīng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子用原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)進(jìn)行工作，進(jìn)行機(jī)電能量的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)速只有高于同步轉(zhuǎn)速，才能向外送電。如果沒(méi)有外力的幫助，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不能達(dá)到同步轉(zhuǎn)速。8.2簡(jiǎn)述異步電機(jī)的

50、結(jié)構(gòu)。如果氣隙過(guò)大，會(huì)帶來(lái)怎樣不利的后果？答 異步電機(jī)主要是由定子、轉(zhuǎn)子兩大部分組成，定、轉(zhuǎn)子中間是空氣隙，此外，還有端蓋、軸承、機(jī)座、風(fēng)扇等部件。如果氣隙過(guò)大，會(huì)造成產(chǎn)生同樣大小的主磁場(chǎng)時(shí)所需要的勵(lì)磁電流的增大，由于勵(lì)磁電流是無(wú)功電流，所以會(huì)降低電機(jī)的功率因數(shù)，減少電機(jī)的效率。8.3 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)額定電壓、額定電流，額定功率的定義是什么?答 額定電壓是指額定運(yùn)行狀態(tài)下加在定子繞組上的線電壓，單位為V；額定電流是指電動(dòng)機(jī)在定子繞組上加額定電壓、軸上輸出額定功率時(shí)，定子繞組中的線電流，單位為A；額定功率是指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)軸上輸出的機(jī)械功率，單位是kw。8.4繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)，如果定子繞組短路，

51、在轉(zhuǎn)子邊接上電源，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)轉(zhuǎn)子順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)問(wèn)此時(shí)轉(zhuǎn)子會(huì)旋轉(zhuǎn)嗎？轉(zhuǎn)向又如何?答 會(huì)旋轉(zhuǎn)。因?yàn)樾D(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)轉(zhuǎn)子順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，根據(jù)電磁感應(yīng)，在定子側(cè)，會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩企圖帶動(dòng)定子旋轉(zhuǎn)，但是定子不能動(dòng)，則反作用于轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向?yàn)槟鏁r(shí)針。8.5 一臺(tái)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，,.試問(wèn):(1) 電動(dòng)機(jī)的極數(shù)是多少?(2) 額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)差率s是多少？(3) 額定負(fù)載下的效率是多少？ 解：（1）電動(dòng)機(jī)的極數(shù)；（2）額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)差率（3）額定負(fù)載下的效率第9章9.1 過(guò)載能力 ，：機(jī)數(shù)據(jù)為：額定電壓，組均為三相，到滿載氣騙轉(zhuǎn)子靜止與轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子邊的電量和參數(shù)有何變化？答 當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子電流的有效

52、值為轉(zhuǎn)子電流的頻率相應(yīng)的轉(zhuǎn)子繞組中的電動(dòng)勢(shì)為 ，轉(zhuǎn)子漏抗為，和靜止時(shí)相比，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的參數(shù)和轉(zhuǎn)差率成正比。9.2 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，為什么定、轉(zhuǎn)子磁勢(shì)之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)？答 設(shè)定子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)于定子繞組的轉(zhuǎn)速為，因?yàn)檗D(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)于轉(zhuǎn)子繞組的轉(zhuǎn)速為。由于轉(zhuǎn)子本身相對(duì)于定子繞組有一轉(zhuǎn)速n，為此站在定子繞組上看轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)速為。而，所以，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，定、轉(zhuǎn)子磁勢(shì)之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。9.3 當(dāng)感應(yīng)電機(jī)在發(fā)電及制動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，定、轉(zhuǎn)子磁勢(shì)之間也沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，試證明之答 設(shè)定子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)于定子繞組的轉(zhuǎn)速為，因?yàn)檗D(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)于轉(zhuǎn)子繞組的轉(zhuǎn)速為。由于轉(zhuǎn)子本身相對(duì)于定子繞組有一

53、轉(zhuǎn)速，為此站在定子繞組上看轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)速為。而，該式不論轉(zhuǎn)差率為何值時(shí)均成立。只不過(guò)當(dāng)感應(yīng)電機(jī)在發(fā)電狀態(tài)運(yùn)行時(shí)時(shí)，為負(fù)，的轉(zhuǎn)向與定子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)向相反；當(dāng)感應(yīng)電機(jī)在制動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向與的與定子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)向相反，s1。所以，當(dāng)感應(yīng)電機(jī)在發(fā)電及制動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，定、轉(zhuǎn)子磁勢(shì)之間也沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。9.4用等效靜止的轉(zhuǎn)子來(lái)代替實(shí)際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，為什么不會(huì)影響定子邊的各種量數(shù)？定子邊的電磁過(guò)程和功率傳遞關(guān)系會(huì)改變嗎？答 我們知道異步電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子之間沒(méi)有電路上的聯(lián)結(jié)，只有磁路的聯(lián)系，這點(diǎn)和變壓器的情況相類似。從定子邊看轉(zhuǎn)子只有轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)與定子旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)起作用，只要維持轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)

54、的大小、相位不變，至于轉(zhuǎn)子邊的電動(dòng)勢(shì)、電流以及每相串聯(lián)有效匝數(shù)是多少都無(wú)關(guān)緊要。根據(jù)這個(gè)道理，我們?cè)O(shè)想把實(shí)際電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子抽出，換上一個(gè)新轉(zhuǎn)子，它的相數(shù)、每相串聯(lián)匝數(shù)以及繞組系數(shù)都分別和定子的一樣（新轉(zhuǎn)子也是三相、）。這時(shí)在新?lián)Q的轉(zhuǎn)子中，每相的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為、電流為，轉(zhuǎn)子漏阻抗為，但產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)卻和原轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的一樣。雖然換成了新轉(zhuǎn)子，但轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)并沒(méi)有改變，所以不影響定子邊，從而也就不會(huì)影響定子邊的各種量數(shù)。不會(huì)。9.5 感應(yīng)電機(jī)等效電路中代表什么意義？能不能不用電阻而用一個(gè)電感或電容來(lái)表示？為什么？答 用在上消耗的電功率來(lái)等效代表轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)的機(jī)械功率（還包括機(jī)械損耗等）。不能。因?yàn)檩?/p>

55、出的機(jī)械功率是有功的，故只能用有功元件電阻來(lái)等效代替。9.6當(dāng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)機(jī)械負(fù)載增加時(shí)以后，定子方面輸入電流增加，因而輸入功率增加，其中的物理過(guò)程是怎樣的？從空載到滿載氣隙磁通有何變化？答 因?yàn)?，所以，即，可?jiàn)，當(dāng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)機(jī)械負(fù)載增加時(shí)，轉(zhuǎn)子側(cè)的電流就會(huì)增加，相應(yīng)的轉(zhuǎn)子側(cè)的磁動(dòng)勢(shì)也會(huì)增大，根據(jù)電動(dòng)勢(shì)平衡方程式可見(jiàn)，隨著轉(zhuǎn)子側(cè)磁動(dòng)勢(shì)的增加，定子方面的磁動(dòng)勢(shì)也在增加，即輸入電流增加，因而輸入功率增加。電機(jī)從空載到滿載運(yùn)行，由于定子電壓不變，所以氣隙磁通基本上保持不變。9.7 和同容量的變壓器相比較，感應(yīng)電機(jī)的空載電流較大，為什么？答 因?yàn)楦袘?yīng)電機(jī)有氣隙段，氣隙段磁阻很大。9.8感應(yīng)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子

56、邊的頻率并不相同，相量圖為什么可以畫(huà)在一起？根據(jù)是什么？答 因?yàn)樵谶@里進(jìn)行了除匝數(shù)、相數(shù)折算外，還對(duì)轉(zhuǎn)子邊的頻率進(jìn)行了折算。本來(lái)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)能輸出機(jī)械功率，傳給生產(chǎn)機(jī)械。經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)子頻率的折算，把電動(dòng)機(jī)看成不轉(zhuǎn)，用一個(gè)等效電阻上的損耗代表電動(dòng)機(jī)總的機(jī)械功率，這樣就實(shí)現(xiàn)了相量圖可以畫(huà)在一起的分析方法。根據(jù)的原則就是保持折算方在折算前后的磁動(dòng)勢(shì)不變。9.9 一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)：.定子繞組為接法，試計(jì)算額定負(fù)載時(shí)的定子電流、轉(zhuǎn)子電流、勵(lì)磁電流、功率因數(shù)、輸入功率和效率。解：采用型等效電路，相電流為功率因數(shù) 輸入功率 效率 第10章10.1 什么叫轉(zhuǎn)差功率？轉(zhuǎn)差功率消耗到哪里去了？增大這部分消耗，異步電動(dòng)

57、機(jī)會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？答 在感應(yīng)電機(jī)中，傳送到轉(zhuǎn)子的電磁功率中，s部分變?yōu)檗D(zhuǎn)子銅耗，（1-s）部分轉(zhuǎn)換為機(jī)械功率。由于轉(zhuǎn)子銅耗等于所以它亦稱為轉(zhuǎn)差功率。增大這一部分消耗，會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子銅耗增大，電機(jī)發(fā)熱，效率降低。10.2 異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩物理表達(dá)式的物理意義是什么？答 電磁功率除以同步機(jī)械角速度得電磁轉(zhuǎn)矩，經(jīng)過(guò)整理為，從上式看出，異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T與氣隙每極磁通、轉(zhuǎn)子電流以及轉(zhuǎn)子功率因數(shù)成正比，或者說(shuō)與氣隙每極磁通和轉(zhuǎn)子電流的有功分量乘積成正比。10.3異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，若電源電壓下降過(guò)多，會(huì)產(chǎn)生什么后果？答 當(dāng)時(shí)，若電源電壓下降過(guò)多，因?yàn)?，則電磁轉(zhuǎn)矩下降更多,會(huì)造成定、轉(zhuǎn)子電流

58、急速增大，則定子、轉(zhuǎn)子銅耗增大，且其增加的幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鐵耗減小的幅度，故效率下降，甚至電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。若無(wú)保護(hù)，則繞組會(huì)因過(guò)熱而燒毀。10.4 一臺(tái)三相二極異步電動(dòng)機(jī)，額定數(shù)據(jù)為：，定子繞組D接，?？蛰d試驗(yàn)數(shù)據(jù)：，機(jī)械損耗。短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)：。時(shí)，。試計(jì)算：（1）額定輸入功率；（2）定、轉(zhuǎn)子銅損耗；（3）電磁功率和總機(jī)械功率；（4）效率；（5）畫(huà)出等值電路圖，并計(jì)算參數(shù)、。解：（1）額定輸入功率（2）定、轉(zhuǎn)子銅損耗（3）電磁功率總機(jī)械功率:（4）效率（5）T型等值電路圖如下：電路參數(shù)：10.5一臺(tái)三相六極異步電動(dòng)機(jī)，額定數(shù)據(jù):，定子繞組D接。定子銅損耗，鐵損耗,機(jī)械損耗，附加損耗。計(jì)算在額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)差率、轉(zhuǎn)子電流頻率、轉(zhuǎn)子銅損耗、效率及定子電流。解 由，得