電機學課后習題答案-全文預覽

　　

【正文】 短路參數： (2) ∴∴ ∴是容性負載 （超前）（3） ∴ （感性）(滯后)(4) (即時效率最大)= =3．49 有一臺三相變壓器，Yd11聯接組。試求： （1）型等效電路的參數，并畫出型等效電路； （2）該變壓器高壓方接入110kV電網，低壓方接一對稱負載，每相負載阻抗為，求低壓方電流、電壓、高壓方電流。 設 則∴（見上題）∴ (滯后) 3．46 一臺三相電力變壓器，額定數據為：，Yy接法。3．44 有一臺單相變壓器，已知：，匝，匝； 當（滯后）時，二次側電流，試求： （1）用近似“”型等效電路和簡化等效電路求及，并將結果進行比較；（2）畫出折算后的相量圖和“T”型等效電路。 (1)有鐵心時： 學習參考無鐵心時： (2) ∴3．43 有一臺單相變壓器，額定容量，額定電壓。今將X、a端聯在一起，Ax端加330V電壓，此時空載電流和主磁通為多少？若將X、x端聯接在一起，在Aa端加110V電壓，則空載電流和主磁通又為多少？ 解：(1)設高壓繞組為匝，低壓繞組為匝則原來主磁通： 現在匝數為（Z，a端連在一起）∴ ∴ ∴主磁通沒變，∴勵磁磁勢而 ∴(2)若將Z，x連在一起，則匝數為：現在的主磁通 不變∴勵磁磁勢不變而 ∴ ∴3．40 有一臺單相變壓器，額定容量，高、低壓側額定電壓。 (1) (2) 3．37 有一臺三相變壓器，額定容量，額定電壓，Yyn聯接，試求： （1）一、二次側的額定電流；（2）一、二次側的額定相電壓和相電流。為什么變壓器的正序、負序阻抗相等？變壓器零序阻抗的大小與什么因素有關？3．23為什么三相變壓器組不宜采用Yyn聯接？而三相心式變壓器又可以用Yyn聯接呢？3．24 如何測定變壓器的零序電抗？試分析Yyn聯接的三相變壓器組和三相心式變壓器零序電抗的大小。∵無論在高壓做還是低壓做磁通不變，相同∴電壓之比等于匝數之比，即又∵磁通相等，∴兩種情況磁勢相同，∴∴ ∴3．15 在分析變壓器時，為何要進行折算？折算的條件是什么？如何進行具體折算？若用標么值時是否還需要折算？ (1)∵變壓器一，二次繞組無直接電聯系，且一，二次繞組匝數不等，用設有經過折算的基本解公司無法畫出等效電路，∴要折算。① 變為原來的，則變為原來的∴勵磁電流減小，即，為原來的② 雖然頻率變為原來的倍，但減小倍，∴減小倍，但的平方與成正比∴最終仍是鐵耗減小，即③勵磁電抗 ，飽和程度降低， ∴④漏電抗： 為漏磁路磁導可認為是常數∴ 隨頻率增大而增大。10％，如增加10％，則減小10％，增大，∴的增加大于10％。10％，變化177。10％。 （1）電動機在恒轉矩負載在額定狀態下運行時，電樞回路串電阻使轉速下降到時穩定運行，然后采用反接制動； （2）采用能耗制動，制動前的運行狀態同（1）； （3）電動機帶位能性負載作回饋制動運行，當時。 解：(1) 即0．1156450=110－75（+）求解得2．66串勵電動機，電樞回路各繞組電阻，一對電刷接觸壓降。 (1) ∴在電樞串入電阻的瞬間，和n不變，∴電動勢不變∴∵不變，∴不變，由于慣性，n不變（加講串電阻調速過程）(2) (3) ∴ 或者：∵不變 (4) ∵總制動轉矩不變， ∴不變。 解：（1）==205（V）＜220V ∴總電動機運行。在時空載特性如下：Iｆ/A1．31．4U0/V186．7195．9 現在，電機甲的勵磁電流為，電機乙的為，轉速為，電樞回路總電阻（包括電刷接觸電阻）均為，若忽略電樞反應的影響，試問： （1）哪一臺是發電機？哪一臺為電動機？（2）總的機械損耗和鐵耗是多少（3）只調節勵磁電流能否改變兩機的運行狀態（保持轉速不變）？（4）是否可以在時兩臺電機都從電網吸取功率或向電網送出功率？解：(1)∵, , ∴甲臺電機在時電動勢 (∵) 乙臺電機在時電動勢： ＞230V ＜230V∴ 甲為發電機，乙為電動機。當轉速為時，測得電機的空載特性如下表： U0/V44104160210230248276Iｆ/A0．370．911．452．002．232．513．35試求：（1）欲使空載產生額定電壓，勵磁回路應串入多大電阻？ （2）電機的電壓調整率；（3）在額定運行情況下電樞反應的等效去磁磁動勢。2．55 有一直流發電機，每個元件的串聯匝數，電刷在幾何中性線上，試計算額定負載時的線負荷A及交軸電樞磁動勢。 解： = 247。 解：(1) =13 =(2)E==13900=(3)E=13900=509V2．48 一臺4極、230V、的他勵直流發電機，如果每極的合成磁通等于空載額定轉速下具有額定電壓時每極的磁通，試求當電機輸出額定電流時的電磁轉矩。試求該電機的額定電流。現將它停下來，用改變勵磁繞組的極性來改變轉向后（其它均未變），當電樞電流的大小與正轉時相同時，發現轉速為1500r/min，試問這可能是什么原因引起的？2．27 對于一臺并勵直流電動機，如果電源電壓和勵磁電流保持不變，制動轉矩為恒定值。2．19 為什么電機的效率隨輸出功率不同而變化？負載時直流電機中有哪些損耗？是什么原因引起的？為什么鐵耗和機械損耗可看成是不變損耗？ ∵電機銅耗隨輸出功率變化，所以效率隨輸出功率變化，負載時有：銅耗，鐵耗，機械損耗。 四種勵磁方式：他勵，并勵，串勵，復勵 電動機：他勵： 并勵： 串勵： 復勵： 短復勵 ， 長復勵 發電機：他勵： 并勵： 串勵： 復勵： 短復勵2．18 如何判別直流電機是運行于發電機狀態還是運行于電動機狀態？它們的、的方向有何不同？能量轉換關系如何？ 如所受電磁力的方向與電樞轉向相同即為電動機狀態，反之為發電機狀態。 (4)單波失去一個磁極，感應電動勢減小，容量減小且內部產生環流。 直發： （1）減少10％，則 即 ∴ （2）勵磁電流減少10％，如果飽和，則不變，E也不變，如沒有飽和，則也減少10％，=207(V) ∴207E230V (3) ∴ (4) 2．12 一臺4極單疊繞組的直流電機，問： （1）如果取出相鄰的兩組電刷，只用剩下的另外兩組電刷是否可以？對電機的性能有何影響？端電壓有何變化？此時發電機能供給多大的負載（用額定功率的百分比表示）？ （2）如有一元件斷線，電刷間的電壓有何變化？此時發電機能供給多大的負載？ （3）若只用相對的兩組電刷是否能夠運行？（4）若有一極失磁，將會產生什么后果？ (1)取出相臨的兩組電刷，電機能夠工作，此時，電樞感應電動勢不受影響，但電機容量會減小；設原來每條支路電流為I，4條支路總電流為4I，現在兩條支路并聯，一條支路電阻為另一條支路的3倍，因此兩條并聯總電流為I+I=I，現在電流與原來電流之比為I：4I=，因此容量減為原來容量的 (2)只有一個元件斷線時，電動勢不受影響，元件斷線的那條支路為零，因此現在相當于三條支路并聯，總電流為原來的 (3)若只用相對的兩組電刷，由于兩路電刷間的電壓為零，所以電機無法運行。2．9 何謂電樞上的幾何中性線？何謂換向器上的幾何中性線？換向器上的幾何中性線由什么決定？它在實際電機中的位置在何處？①電樞上幾何中性線：相臨兩點極間的中性線 ②換向器上幾何中性線：電動勢為零的元件所接兩換向片間的中心線 ③由元件結構決定，不對稱元件：與電樞上的幾何中性線重合。 漏磁通： 有一小部分不穿過氣隙進入電樞，而是經主極間的空氣隙釘子磁軛閉合，不參與機電能量轉換，與飽和系數有關。 (1)交流 ∵電刷與電樞間相對靜止，∴電刷兩端的電壓性質與電樞的相同。 磁密查磁化曲線 氣隙： 磁動勢: = =(A) ∵F=NI ∴I=F／N=／600=(A)1．12 設1．11題的勵磁繞組的電阻為，接于110V的直流電源上，問鐵心磁通是多少？ 先求出磁勢： ∵是直流電源 ∴不變，∴ ∴然后根據誤差進行迭代 設則∴ ∴∴ == 很小，∴假設正確1．13 設1．12題的勵磁繞組的電阻可忽略不計，接于50Hz的正弦電壓110V（有效值）上，問鐵心磁通最大值是多少？ ∵ ∴E=110V ∴1．14 圖14中直流磁路由D23硅鋼片疊成，磁路各截面的凈面積相等，為，磁路平均長，（包括氣隙）。 (2) （3） 總的磁勢不變仍為 ∵磁壓降 鐵心 空氣隙 雖然 但∵ ∴ ∴空氣隙的磁壓降大 （4）∵忽略漏磁 ∴ 而截面積相等 ∴ ∵ ∴（5）∵第一種情況∵大 ∴ 同理 1．9 一個帶有氣隙的鐵心線圈（參考圖），若線圈電阻為R，接到電壓為U的直流電源上，如果改變氣隙的大小，問鐵心內的磁通和線圈中的電流I將如何變化？若線圈電阻可忽略不計，但線圈接到電壓有效值為U的工頻交流電源上，如果改變氣隙大小，問鐵心內磁通和線圈中電流是否變化？ 如氣隙增大磁阻增大，如磁勢不變，則減小 ∵ ∵ 在減小 ∴ ∴ 增大 接在交流電源上，同上 直流電源：∵ ∴不變 但仍然減小。解：(1) (2) 有一單匝矩形線圈與一無限長導體在同一平面上，試分別求出下列條件下線圈內的感應電動勢： （1）導體中通以直流電流I，線圈以線速度從左向右移動； （2）導體中通以電流，線圈不動； （3）導體中通以電流，線圈以線速度從左向右移動。 ，若一次繞組外加正弦電壓u繞組電阻R電流i1時，問 （1）繞組內為什么會感應出電動勢？ （2）標出磁通、一次繞組的自感電動勢、二次繞組的互感電動勢的正方向； （3）寫出一次側電壓平衡方程式； （4）當電流i1增加或減小時，分別標出兩側繞組的感應電動勢的實際方向。181。？有兩個匝數相等的線圈，一個繞在閉合鐵心上，一個繞在木質材料上，哪一個自感系數大？哪一個自感系數是常數？哪一個自感系數是變數，隨什么原因變化？解：自感電勢：由于電流本身隨時間變化而在線圈內感應的電勢叫自感電勢。 渦流損耗：由電磁感應定律，硅鋼片中有圍繞磁通呈渦旋狀的感應電動勢和電流產生叫渦流，渦流在其流通路徑上的等效電阻中產生的損耗叫渦流損耗。 電路：紫銅線。 特點：導磁率高。 與磁場交變頻率f，磁通密度B，材料，體積，厚度有關。 運動電勢：線圈與磁場間的相對運動而產生的eT與磁密B，運動速度v，導體長度l，匝數N有關。 閉合鐵心181。0是常數，所以木質材料的自感系數是常數，鐵心材料的自感系數是隨磁通密度而變化。i1減小 ，如果電流i1在鐵心中建立的磁通是，二次繞組的匝數是，試求二次繞組內感應電動勢有效值的計算公式，并寫出感應電動勢與磁通量關系的復數表示式。(1) 有右手螺旋定則判斷可知，兩個磁勢產生的磁通方向相反。 電功率平衡可知（或能量守恒），輸入的功率一部分消耗在線圈電阻上，一部分為鐵耗 ∴1．11 對于圖，如果鐵心用D23硅鋼片疊成，截面積，鐵心的平均長度，空氣隙繞組的匝數為600匝，試求產生磁通時所需的勵磁磁動勢和勵磁電流。2．2 試判斷下列情況下，電刷兩端電壓性質（1）磁極固定，電刷與電樞同時旋轉；（2）電樞固定，電刷與磁極同時旋轉。2．6 何謂主磁通？何謂漏磁通？漏磁通的大小與哪些因素有關？ 主磁通： 從主極鐵心經氣隙，電樞，再經過相鄰主極下的氣隙和主極鐵心，最后經定子繞組磁軛閉合，同時交鏈勵磁繞組和電樞繞組，在電樞中感應電動勢，實現機電能量轉換。選在飽和點有三個缺點：①勵磁功率大增②磁場調節困難③電樞反