電機學課后習題答案(文件)

　

【正文】 變化時對另一個二次繞組的端電壓發生影響？對于升壓變壓器為什么把低壓繞組擺在高壓與中壓繞組之間時可減小這種影響？3．30 三繞組變壓器的等效電抗與兩繞組變壓器的漏電抗在概念上有什么不同？3．31自耦變壓器的繞組容量（即計算容量）為什么小于變壓器的額定容量？一、二次側的功率是如何傳遞的？這種變壓器最合適的電壓比范圍是多大？3．32 同普通兩繞組變壓器比較，自耦變壓器的主要特點是什么？3．33電流互感器二次側為什么不許開路？電壓互感器二次側為什么不許短路？3．34 產生電流互感器和電壓互感器誤差的主要原因是什么？為什么它們的二次側所接儀表不能過多？3．35 有一臺單相變壓器，額定容量，額定電壓，試求一、二次側的額定電流。今將兩變壓器的一次側繞組順極性串聯起來，一次側加440V電壓問兩變壓器二次側的空載電壓是否相等？∵ 且一次側匝數相等∴而 且電壓和匝數相等∴∴現將兩臺的一次繞組順極性串聯起來，則 即 由于變 壓器I的磁阻為變壓器II的2倍。 解：3．41 有一臺單相變壓器，額定容量為5kVA，高、低壓側均由兩個繞組組成，一次側每個繞組的額定電壓為，二次側每個繞組的額定電壓為，用這個變壓器進行不同的聯接，問可得幾種不同的變比？每種聯接時的一、二次側額定電流為多少？ 共有4種：1：兩高壓繞組串聯，兩低壓繞組串聯 2：兩高壓繞組串聯，兩低壓繞組并聯 3：兩高壓繞組并聯，兩低壓繞組串聯 4：兩高壓繞組并聯，兩低壓繞組并聯 ， 3．42 將一臺1000匝的鐵心線圈接到110V、50Hz的交流電源上，由安培表和瓦特表的讀數得知、把鐵心取出后電流和功率就變為100A和10Kw。 (1) ∴(2)折算到低壓測： ∴(3)阻抗機值： (4) 也可以，但麻煩。 T型等效電路3．45 一臺三相變壓器，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??； 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小； ∵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。 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?。?）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 把一臺三相交流電機定子繞組的三個首端和三個末端分別連在一起，再通以交流電流，則合成磁動勢基波是多少？如將三相繞組依次串聯起來后通以交流電流，則合成磁動勢基波又是多少？可能存在哪些諧波合成磁動勢？如圖： =0如將三相繞組依次串聯起來后通以交流電流，可能存在3次及3次倍數的諧波∴3次及3的倍數次諧波，大小相等，相位相同，相加后不會抵消，即： =而其它次諧波5次，7次相互后為0，∴不存在其它次諧波4．10 一臺三角形聯接的定子繞組，當繞組內有一相斷線時，產生的磁動勢是什么磁動勢？聯接的定子繞組，內有一相斷線時，設C相斷線，即 = 是相同圖形旋轉磁場（可參考教材）4．11 把三相感應電動機接到電源的三個接線頭對調兩根后，電動機的轉向是否會改變？為什么？改變，由于三相繞組產生的合成旋轉磁動勢方程的轉向取決于電流的相序，因此相序反了，旋轉磁場方向改變，轉向改變。旋轉磁動勢：轉速為同步速，方向從超前相電流繞組的軸線轉向滯后相電流繞組的軸線，它的振幅穩定不變，等于一相磁勢的倍?！嗤l多采用Y形聯接。4．5 為什么采用短距和分布繞組能削弱諧波電動勢？為了消除5次或7次諧波電動勢，節距應選擇多大？若要同時削弱5次和7次諧波電動勢，節距應選擇多大？繞組短距后，一個線圈的兩個線圈邊中的基波和諧波（奇次）電動勢都不在相差，因此，基波和諧波電動勢都比整距時減?。粚ǎ叹喽鴾p小的空間電角度較小，∴基波電動勢減小得很少；但對V次諧波，短距減小的則是一個較大的角度（是基波的V倍），因此，總體而言，兩個線圈中諧波電動勢相量和的大小就比整距時的要小得多，因此諧波電動勢減小的幅度大于基波電動勢減小的幅度∴可改善電動勢波形。相帶繞組而不用120176。先求出一相的物理量（A） 折算到高壓側：