電機學課后習題與答案(文件)

　

【正文】 器，Yd11接法，變比。試求： （1）短路參數；（2）當此變壓器帶，（滯后）負載時，低壓方電壓。在低壓側加額定電壓作空載試驗，測得。解： 空載低壓側 ∴ 變比 短路參數計算： (2) ∴(3) 3．50 一臺三相變壓器，Yy聯接，短路阻抗，負載阻抗，試求： （1）一次側加額定電壓時，一二次側電流和二次側電壓； （2）輸入、輸出功率及效率。4．3 雙層繞組和單層繞組的最大并聯支路數與極對數有什么關系？ 雙層繞組： 單層繞組：4．4 試比較單層繞組和雙層繞組的優缺點及它們的應用范圍？ 單層繞組：簡單，下線方便，同心式端部交叉少，但不能做成短匝，串聯匝數N小（同樣槽數），適用于異步機。要完全消除次諧波，只要取即可。三相繞組合成磁動勢的基波：在某一瞬間，它在空間成正弦波分布，是空間的函數，隨著時間的變化，該正弦波沿電流相序旋轉，所以，它既是時間的函數，也是空間的函數。三相對稱繞組通入三相對稱電流（正弦分布）時產生旋轉磁動勢（圖形）。它們所建立的磁場在定子繞組內的感應電動勢的頻率是多少？ 轉向：5次諧波與基波轉向相反，7次諧波相同轉速： 幅值：感應電動勢的頻率即等于產生磁場的定子電流頻率f4．13 短距系數和分布系數的物理意義是什么？試說明繞組系數在電動勢和磁動勢方面的統一性。解：①畫槽電動勢星形圖 4．17 一臺三相同步發電機，f=50Hz，nN=1500r/min，定子采用雙層短距分布繞組，q=3，y1/τ=8/9，每相串聯匝數N=108，Y聯接，每極磁通量Ф1=102Wb，Ф3=102Wb，Ф5=102Wb，Ф7=102Wb，試求： （1）電機的極數； （2）定子槽數； （3）繞組系數kNkNkNkN7；（4）相電動勢EEEE7及合成相電動勢Eφ和線電動勢El。 (1) 導體電動勢有效值最大值 設t=0時（2）線圈電動勢：（3）線圈中無三次諧波 故 4．20 一臺三相同步發電機，定子為三相雙層疊繞組，Y聯接，2p=4，Z=36槽， y1=7τ/9，每槽導體數為6，a=1，基波磁通量Ф1=，基波電動勢頻率f1=50Hz，試求： （1）繞組的基波相電動勢；（2）若氣隙中還存在三次諧波磁通，Ф3=，求合成相電動勢和線電動勢。 圖a中通入負序電流：含產生旋轉磁場，為順時針方向圖b中通入正序電流：含產生旋轉磁場，為順時針方向圖b中通入負序電流：含產生旋轉磁場，為逆時針方向 （2）a圖： 4．24 在對稱的兩相繞組（空間差900電角度）內通以對稱的兩相電流（時間上差900），試分析所產生的合成磁動勢基波，并由此論證“一旋轉磁動勢可以用兩個脈振磁動勢來代表”。5．3 有一繞線轉子感應電動機，定子繞組短路，在轉子繞組中通入三相交流電流，其頻率為，旋轉磁場相對于轉子以（為定、轉子繞組極對數）沿順時針方向旋轉，問此時轉子轉向如何？轉差率如何計算？ 假如定子是可轉動的，那么定子應為順時針旋轉（與旋轉磁場方向相同）但因定子固定不動不能旋轉，所以轉子為逆時針旋轉。150210005018006035600500310004501 相對于轉子的轉速 相對于定子的轉速5．6 試證明轉子磁動勢相對于定子的轉速為同步速度。折算的條件：保持轉子磁動勢不變，及轉子上有功，無功率不變。5．9 異步電動機的等效電路有哪幾種？等效電路中的代表什么意義？能否用電感或電容代替？ 等效電路 T形等效電路 形 準確P形等效電路（為復數） 換準確P形等效電路（為實數） 簡化形等效電路（=1） 消耗在上的電功率就是電動機所產生的機械功率，它是有功功率，不能用電容或電感代替。（3）定子電流； ∴基本不變。5．15 普通籠型異步電動機在額定電壓下起動時，為什么起動電流很大而起動轉矩不大？但深槽式或雙籠電動機在額定電壓下起動時，起動電流較小而起動轉矩較大，為什么？ 大的原因是：在剛啟動時，轉子處于靜止狀態，旋轉磁場以較大的轉速切割轉子導環，在轉子中產生較大的電勢，因而產生較大的電流，由磁勢平衡關系，定子中也將流過較大的電流。5．17 兩臺同樣的籠型異步電動機共軸連接，拖動一個負載。5．22 如果電網的三相電壓顯著不對稱，三相異步電動機能否帶額定負載長期運行？為什么？5．23 已知某一臺三相異步電動機在額定電壓下直接起動時，起動電流等于額定電流的6倍，試計算當電網三相電壓不對稱、負序電壓分量的大小等于額定電壓10%、電機帶額定負載運行時，定子相電流可能出現的最大值是額定電流的多少倍？這樣的運行情況是否允許？為什么？5．24 三相異步電動機在運行時有一相斷線，能否繼續運行？當電機停轉之后，能否再起動？5．25 怎樣改變單相電容電動機的旋轉方向？對罩極式電動機，如不改變其內部結構，它的旋轉方向能改變嗎？5．26 試畫出三相籠型異步電動機由單相電網供電、當作單相電動機應用時的接線原理圖。忽略定子漏阻抗壓降，試求額定運行，時，（1）轉子電流的頻率； 轉子電流的頻率 （2）轉子電流的大小； 滑環上測得電壓為72V，這是線電壓，相電壓為∵轉子開路，且忽略定子漏阻抗壓降，說明轉子上的電壓為 ∴ ∴（3）轉子每相電動勢的大??； ∵轉子開路時測得的轉子感應電勢為此時轉子不轉，即，當時 （4）電機總機械功率。試用T型、較準確Г型和簡化Г型三種等效電路計算額定負載時的定子電流、功率因數和效率，并對計算結果進行分析比較。短路試驗中的一點為：（線電壓）。 （1） ∴（2） （3） =7500+45+= （4）=474+316+213+45+=（5）5．36 一臺4極中型異步電動機，定子Δ聯接，定子額定電流，頻率50Hz，定子銅耗，轉子銅耗，鐵耗，機械損耗，附加損耗。試求： （1）產生最大電磁轉矩時的轉差率；（2）s=。現要求把起動電流限制為3倍額定電流，試計算應在轉子回路每相中接入多大的起動電阻？這時的起動轉矩為多少？ 解： 起動時阻抗： ∴每相接入的起動電阻為：]5．40 一臺4極繞線型異步電動機，50Hz，轉子每相電阻，額定負載時，若負載轉矩不變，要求把轉速降到1100r/min，問應在轉子每相串入多大的電阻？ 解： ∵負載轉矩不變 ∴電磁轉矩不變 5．41一臺三相4極異步電動機，定子Y接法，（滯后），機械損耗和附加損耗之和為288W，設 ，試求： （1）額定運行時輸出功率、電磁功率和輸入功率；（2）額定運行時的電磁轉矩和輸出轉矩。 第六章 同步電機6．1 同步電機和異步電機在結構上有哪些區別？同步電機：轉子直流勵磁，產生主磁場，包括隱極和凸極異步電機：轉子隱極，是對稱繞組，短路，繞組是閉合的，定子兩者都一樣。水輪發電機：低，2P較多，直徑大，扁平形，且為立式結構，為使轉子結構和加工工藝簡單，轉子為凸極式，勵磁繞組是集中繞組，套在磁極上，磁極的極靴行裝有阻尼繞組。6．7 一臺轉樞式三相同步發電機，電樞以轉速n逆時針方向旋轉，對稱負載運行時，電樞反應磁動勢對電樞的轉速和轉向如何？對定子的轉速又是多少？對電樞的轉速為，為定子的轉速為0，方向為順時針。 （1）三相對稱電阻負載； （2）純電容性負載，發電機同步電抗； （3）純電感性負載； （4）。∴電樞反應磁勢對定子也是相對靜止的，而轉子逆時針轉，∴它必須順時針轉，方能在空間靜止。6．6 為什么水輪發電機要用阻尼繞組，而汽輪發電機卻可以不用？水輪發電機一般為凸極結構，為使轉子產生異步轉矩，即能異步起動，加阻尼繞組。6．4汽輪發電機和水輪發電機的主要結構特點是什么？為什么有這樣的特點？氣輪發電機：轉速高，一般為一對極，考慮到轉子受離心力的作用，為很好的固定勵磁繞組，轉子作成細而長的圓柱形，且為隱極式結構。5．43 一臺三相6極籠型異步電機，定子繞組Y接法。在額定電壓下直接起動時，起動電流為額定電流的6倍，試求用YΔ起動時，起動電流是多少？ 解： 直接起動時的起動電流：用Y△起動時： 5．39 一臺三相繞線轉子異步電動機，Y聯接。試求： （1）額定負載下的轉速、電磁轉矩和效率；（2）最大轉矩倍數（即過載能力）和起動轉矩倍數?？蛰d試驗： 忽略 或者 短路試驗： 5．34 ，定子銅耗為450W，鐵耗為200W，轉差率為s=，試計算電動機的電磁功率、轉子銅耗及總機械功率。較準確P型電路5．33 某三相異步電動機，（線電壓），4極，Y聯接。試求：（1）極數； 解：∵ ∴ ∴P=2，即2P=4（2）同步轉速； （3）額定負載時的轉差率和轉子頻率； （4）繪出T型等效電路并計算額定負載時的、和。 5．30 一臺50Hz三相繞線式異步電動機，定子繞組Y聯接，在定子上加額定電壓。試問這樣的起動方法，對起動電流和轉矩的影響怎樣？ 通過串聯起動，使每臺電動機定子繞組電壓為并聯起動時候的因此為并聯時的，為并聯起動時的，而電網供給的起動電流為并聯時的（∵電網供給的電流并聯是一臺起動電流的2倍）5．18 繞線式三相異步電動機拖動恒轉矩負載運行，試定性分析轉子回路突然串入電阻后降速的電磁過程。 對深槽和雙鼠籠異步電動機在起動時，有明顯的集膚效應，即轉子電流在轉子導體表面流動，相等于轉子導體截面變小，電阻增大，即相等于轉子回路串電阻，使當起動完畢后，很小，沒有集膚效應，轉子電流流過的導體截面積增大，電阻減小，相當于起動時轉子回路所串電阻去掉，減小了轉子銅損耗，提高了電機的效率。（6）輸出功率； （∵增大）（7）效率； ∵損耗減小（8）起動轉矩； （9）最大電磁轉矩。如果電源電壓下降，對感應電動機的、有何影響？ ∵負載不變 ∴不變 如電壓下降過多，為保持不變，易燒毀電機。從空載到滿載，電機主磁通有無變化？ 電磁勢平衡方程式：知 當負載時，定子電流只有一個分量，用以產生磁時來抵消轉子磁勢的作用，∴雖然定轉子無直接電聯系，定子電流會自動增加的原因。5．7 試說明轉子繞組折算和頻率折算的意義，折算是在什么條件下進行的？繞組折算：將異步電機轉子繞組折算成一個相數為，匝數為，繞組系數為 的等效轉子繞組來替代原來的轉子繞組，保持極對數不變。這是因為異步機在定子和轉子之間必須有空隙，使轉子能在定子內圓內自動轉動，這樣異步機的磁路磁阻就較大，而變壓器磁路中沒有氣隙，磁阻小，因此，相對變壓器而言，異步電動機所需勵磁磁動勢大，勵磁電流大。 為電動機狀態，為電磁制動狀態。 （1） （2） （3） 基波：正轉， 5次諧波: 反轉，對極 7次諧波： 正轉， 反轉，對極 （4） （15）采用短距分布后，5，7次諧波幅大為減少4．22 一臺50000 kW的2極汽輪發電機，50Hz，三相，UN= kV星形聯接， cosфN=，定子為雙層疊繞組，Z=72槽，每個線圈一匝，y1=7τ/9，a=2，試求當定子電流為額定值時，三相合成磁動勢的基波，7次諧波的幅值和轉速，并說明轉向。已知空載線電壓U0=6300V，求每極基波磁通量Ф1。分布匝數：繞組由集中改為分布時產生的電動勢（或者磁動勢）所打的折扣電動勢的繞組系數與磁動勢的繞組系數計算公式完全相同，表明電動勢和磁動勢具有相似性，時間波和空間波具有統一性4．14 定子繞組磁場的轉速與電流頻率和極對數有什么關系？一臺50Hz的三相電機，通入60Hz的三相對稱電流，如電流的有效值不變，相序不變，試問三相合成磁動勢基波的幅值、轉速和轉向是否會改變？定子繞組磁場的轉速 f－電流頻率P－極對數合成磁動勢基波幅值： 不變，轉速改變是原來的倍 轉向：∵相序不變，∴轉向不變4．15 有一雙層三相繞組，Z=24，2p=4，a=2，試繪出： （1）槽電動勢星形圖；（2）疊繞組展開圖。4．9 把一臺三相