電機學課后習題答案-預覽頁

　

【正文】 應敏感2．8 為什么直流電機的電樞繞組必須是閉合繞組？ 直流電機電樞繞組是閉合的，為了換向的需要，如果不閉合，換向器旋轉，電刷不動，無法保證正常換向。2．10 單疊繞組與單波繞組在繞法上、節距上、并聯支路數上的主要區別是什么？ 繞法上： 單疊：任意兩個串聯元件都是后一個疊在前一個上面 單波：相臨兩串聯元件對應邊的距離約為形成波浪型 節距上： （單疊） 并聯支路數 2a=2p(單疊) 2a=z(單波)2．11 直流發電機的感應電動勢與哪些因素有關？若一臺直流發電機的額定空載電動勢是230V，試問在下列情況下電動勢的變化如何？ （1）磁通減少10%； （2）勵磁電流減少10%； （3）磁通不變，速度增加20%；（4）磁通減少10%，同時速度增加20%。 (2)一個元件斷線，對電動勢無影響，由于僅剩下一條支路有電流，電流為原來的，容量減為原來的 (3)只用相對的兩只電刷時，由于兩只電刷為等電位，電壓為零，因此電機無法運行。 發電機：物理中性線順電機旋轉方向移過一個不大的角 電動機：物理中性線逆電機旋轉方向移過一個不大的角直軸電樞反應影響：電動機：電刷順電樞轉向偏移，助磁，反之去磁2．15 直流電機空載和負責運行時，氣隙磁場各由什么磁動勢建立？負載時電樞回路中的電動勢應由什么樣的磁通進行計算？ 空載：僅由勵磁磁動勢建立，負載：由和Ax共同建立： 由每極合成磁通計算，即負載磁通計算，∵負載時，導體切割的是負載磁通（即合成磁通）2．16 一臺直流電動機，磁路是飽和的，當電機帶負載以后，電刷逆著電樞旋轉方向移動了一個角度，試問此時電樞反應對氣隙磁場有什么影響？ 電動機電刷逆電樞轉向移動，直軸電樞反應去磁，交軸電樞反應總是去磁的2．17 直流電機有哪幾種勵磁方式？分別對不同勵磁方式的發電機、電動機列出電流、的關系式。 發電機：與n方向相反，是阻力轉矩，E與U方向相同，與方向相同，發出電功率，為克服阻力轉矩，不斷輸入機械能，才能維持發電機以轉n旋轉，發出電能。2．23 并勵發電機正轉時能自勵，反轉時還能自勵嗎？2．24 要想改變并勵電動機、串勵電動機及復勵電動機的旋轉方向，應該怎樣處理？2．25 并勵電動機正在運行時勵磁繞組突然斷開，試問在電機有剩磁或沒有剩磁的情況下有什么后果？若起動時就斷了線又有何后果？2．26 一臺正在運行的并勵直流電動機，轉速為1450r/min。后因電刷磨壞，改換成銅石墨電刷，額定負載時電刷下火花很大，這是為什么？2．44 電機的冷卻方式和通風系統有哪些種類？一臺已制成的電機被加強冷卻后，容量可否提高？2．45 已知某直流電動機銘牌數據如下：額定功率，額定電壓，額定轉速，額定效率。試計算 （1）發電機的感應電動勢； （2）當轉速，但磁通不變時發電機的感應電動勢； （3）當磁通變為時發電機的感應電動勢。2．51 一臺直流發電機，每元件匝數，當、時試求正負刷間的電動勢。現設電樞圓周上共有電流8400A并作均勻分布，已知電樞外徑為若電刷自幾何中性線前移機械角度，試求： （1）每極的交軸電樞磁動勢和直軸電樞磁動勢各為多少？ （2）當略去交軸電樞反應的去磁作用和假定磁路不飽和時，試求每極的凈有磁動勢及每極下的合成磁通。 解： ∴ 2．57 一臺并勵直流發電機，電樞電路各繞組總電阻，勵磁繞組每極匝數匝，勵磁繞組電阻。`2．60 兩臺完全相同的并勵直流電機，機械上用同一軸聯在一起，并聯于230V的電網上運行，軸上不帶其它負載。2．61一直流電機并聯于電網上運行，已知，根，電樞回路總電阻（包括電刷接觸電阻），雜散損耗，試問：此直流電機是發電機還是電動機運行？計算電磁轉矩和效率。在額定負載時突然在電樞回路中串入電阻，若不計電樞回路中的電感和略去電樞反應的影響，試計算此瞬間的下列項目： （1）電樞反電動勢； （2）電樞電流； （3）電磁轉矩；（4）若總制動轉矩不變，求達到穩定狀態的轉速。若總制動轉矩不變，在電樞回路串入一電阻使轉速降低到，試求串入電阻的數值、輸出功率和效率（假設）。當允許的最大力矩也為 時，應串入的制動電阻為多大？2．69一臺并勵電動機，試求下列制動方式制動時，進入制動狀態瞬間的電樞回路的損耗和電磁制動轉矩。3．10 變壓器的其它條件不變，僅將一、二次繞組匝數變化，對，的影響怎樣？如果僅將外施電壓變化，其影響怎樣？如果僅將頻率變化，其影響又怎樣？解：①一，二次繞組匝數變比177。10％，不變，由磁化曲線知， 比 變化快 ∴∴③ 為漏磁路的漏磁導 ∴為常數 ∴變化177。10％，E不變 ∴變化177。3．12 一臺變壓器，原設計的額定頻率為50Hz，現將它接到60Hz的電網上運行，額定電壓不變，試問對勵磁電流、鐵耗、漏抗、電壓變化率等有何影響？解：也50變為60，額定電壓不變。在低壓方做： 為低壓方做空載試驗時所測得的電壓，電流。此時將二次側的三角形打開一角測量開口處的電壓，再將三角形閉合測量電流，試問當此三相變壓器是三相變壓器組或三相心式變壓器時，所測得的數值有無不同？為什么？3．19 有一臺Yd聯接的三相變壓器，一次側（高壓方）加上對稱正弦電壓，試分析： （1）一次側電流中有無3次諧波？ （2）二次側相電流和線電流中有無3次諧波？ （3）主磁通中有無3次諧波？ （4）一次側相電壓和線電壓中有無3次諧波？（5）二次側相電壓和線電壓中有無3次諧波？3．20 并聯運行的理想條件是什么？要達到理想情況，并聯運行的各變壓器需滿足什么條件？3．21 并聯運行的變壓器若短路阻抗的標么值或變比不相等時會出現什么現象？如果各變壓器的容量不相等，則以上兩量對容量大的變壓器是大些好呢還是小些好呢？為什么？3．22 試說明變壓器的正序、負序和零序阻抗的物理概念。 3．36 有一臺三相變壓器，額定容量，額定電壓，Yd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。∴I的主磁通是II的 ，即 ∴ 而 ∴ 3．39 有一臺單相變壓器，當在高壓側加220V電壓時，空載電流為，主磁通為。設不計漏磁，試求： （1）兩種情況下的參數、等效電路；（2）兩種情況下的最大值。∵ ∴ (5) ∵是滿載 ∴(a) (b) (滯后) (c) (超前) 說明：電阻性和感性負載電壓變化率是正的，即負載電壓低于空載電壓，容性負載可能是負載電壓高于空載電壓。忽略勵磁電流，當帶有（滯后）的負載時，求、。 (1)求出一相的物理量及參數，在高壓側做試驗，不必折算 (2)方法一： ∴ ∴ ∴ ∴ ∴∴∴方法二：利用簡化等效電路設 則 ∴ = 解得：∴ ∴（V）3．47 一臺三相電力變壓器的名牌數據為：，Yd11接法， 。在高壓側作短路試驗，短路電流，試求：（1）用標么值表示的勵磁參數和短路參數； （2）電壓變化率時負載的性質和功率因數； （3）電壓變化率最大時的功率因數和值； （4）（滯后）時的最大效率。 (1) 設∴ ∴∴ （2） (a) 聯結組別為：Yy10（b） 聯結組別：Yd3 (c) 聯結組別：Dy1(4) 聯結組別：Dd6第四章 交流電機繞組的基本理論4．1 交流繞組與直流繞組的根本區別是什么？ 交流繞組：一個線圈組彼此串聯 直流繞組：一個元件的兩端分別與兩個換向片相聯4．2 何謂相帶？在三相電機中為什么常用60176。雙層繞組：可以通過短距節省端部用銅（疊繞組）或減少線圈但之間的連線（波繞），更重要的是可同時采用分布和短距來改善電動勢和磁動勢的波形，因此現代交流電機大多采用雙層繞組。5次，消除7次，要消除5次和7次取4．6 為什么對稱三相繞組線電動勢中不存在3及3的倍數次諧波？為什么同步發電機三相繞組多采用Y型接法而不采用Δ接法？∵三相電動勢中的3次諧波在相位上彼此相差，即同大小，同相位，故星形聯結時，有，即線電勢中的三次諧波被互相抵消，同理，接成形時，線電勢中依然不會存在三次諧波，但卻會在三角形回路中產生的3次諧波環境，在各繞組中產生短路壓降，相當于短路，引起附加損耗。4．8 脈振磁動勢和旋轉磁動勢各有哪些基本特性？產生脈振磁動勢、圓形旋轉磁動勢和橢圓形旋轉磁動勢的條件有什么不同？脈振磁動勢：在空間呈矩形波分布，矩形波的振幅隨時間以正弦電流的頻率按正弦規律變化。三相對稱繞組通入三相不對稱電流時，產生橢圓形旋轉磁動勢。 短距匝數：繞組由整距改為短距時，產生的電動勢（或磁動勢）所打的折扣。(1) (2)4．18 一臺汽輪發電機，2極，50Hz，定子54槽每槽內兩根導體，a=1，y1=22槽，Y聯接。（1） (2) 注：因為星接，故線電勢中無三次諧波 4．21 JO2824三相感應電動機，PN=40kW，UN=38V，IN=75A，定子繞組采用三角形聯接，雙層疊繞組，4極，48槽，y1=10槽，每極導體數為22，a=2，試求： （1）計算脈振磁動勢基波和7等次諧波的振幅，并寫出各相基波脈振磁動勢的表達式； （2）當B相電流為最大值時，寫出各相基波磁動勢的表達式； （3）計算三相合成磁動勢基波及11次諧波的幅值，并說明各次諧波的轉向、極對數和轉速； （4）寫出三相合成磁動勢的基波及11次諧波的表達式；（5）分析基波和11次諧波的繞組系數值，說明采用短距和分布繞組對磁動勢波形有什么影響。設A繞組通入的電流為： 則 因為兩相繞組對稱，兩相電流又對稱，所以A相B相產生的磁勢幅值相等 為旋轉磁勢 轉速：令 方向：從超前相電流所在相位轉到滯后相B相即： A－B 可見旋轉磁勢可分解為空間和時間相位上都差90的兩個脈振磁勢 （1） （2） 4．26 一臺三相四極交流電機，定子三相對稱繞組A、B、C分別通以三相對稱電流iA=10sinωtA、iB=10sin(ωt120)A、iC=10sin(ωt240)A，求： （1）當iA=10A時，寫出各相基波磁動勢的表達式以及三相合成磁動勢基波的表達式，用磁動勢矢量表示出基波合成磁動勢的空間位置；（2）當iA由10A降至5A時，基波合成磁動勢矢量在空間上轉過了多少個圓周？ （1） 當 三相合成： （2）當從降至時，在時間上經過電角度即四極電機轉速為 秒轉 圓周第五章 異步電機5．1 什么叫轉差率？如何根據轉差率來判斷異步機的運行狀態？ 轉差率為轉子轉速與同步轉速之差對同步轉速之比值 為發電機狀態。 （為轉子轉速）5．4 為什么三相異步電動機勵磁電流的標幺值比變壓器的大得多？ 在額定電壓時異步機空在電流標么值為30﹪左右，而變壓器的空載電流標么值為50﹪左右。轉子磁勢是由轉子三相（或多相）對稱繞組感應的三相（或多相）對稱電流產生的一個旋轉磁勢，這個磁勢相對轉子的轉速由轉子電流的頻率決定，當轉子的轉速為相對于轉子的轉速，轉差率為時，轉子電流的頻率，則這個磁動勢相對轉子的轉速為，它相對定子的轉向永遠相同，相對定子的轉速為，即永遠為同步速。5．8 異步電動機定子繞組與轉子繞組沒有直接聯系，為什么負載增加時，定子電流和輸入功率會自動增加，試說明其物理過程。5．10 異步電動機帶額定負載運行時，若電源電壓下降過多，會產生什么嚴重后果？試說明其原因。 （4）定子功率因數；（5）輸入功率； 基本不變∴基本不變。 不大的原因是：在剛起動時，=0 ,=1，轉子頻率較高，轉子電抗較大，轉子邊的功率因數很低，由 知，最初起動時，雖然較大，但因很低，∴仍然不大。如果起動時將它們的定子繞組串聯以后接至電網上，起動完畢后再改接為并聯。5．27 感應調壓器與自耦變壓器相比，有何優缺點？5．28 已知一臺型號為JO2824的三相異步電動機的額定功率為55kW，額定電壓為380V，%，試求該電動機的額定電流 ∴ 5．29 已知某異步電動機的額定頻率為50Hz，額定轉速為970r/min，問該電機的極數是多少？額定轉差率是多少？ ∵ ∴極數為6極。 5．31 已知一臺三相異步電動機的數據為：，定子聯接，50H