電機學課后習題答案(留存版)

　　

【正文】 8 兩臺單相變壓器，一次側的匝數相等，但空載電流。在高壓方加電壓進行短路試驗。繞組分布后，一個線圈組中相鄰兩個線圈的基波和n次諧波電動勢的相位差分別是和（槽距角），這時，線圈組的電動勢為各串聯線圈電動勢的相量和，因此一相繞組的基波和諧波電動勢都比集中繞組時的小，但由于諧波電動勢的相位差較大，因此，總的來說，一相繞組的諧波電動勢所減小的幅度要大于基波電動勢減小的幅度，使電動勢波形得到改善。(1)槽電動勢星形圖 只畫一相： 首—首，尾—尾連接4．16 已知Z=24，2p=4，a=1，試繪制三相單層同心式繞組展開圖。5．5 三相異步電機的極對數、同步轉速、轉子轉速、定子頻率、轉子頻率、轉差率及轉子磁動勢相對于轉子的轉速之間的相互關系如何？試填寫下表中的空格。 不變5．14 繞線式三相異步電動機轉子回路串人適當的電阻可以增大起動轉矩，串入適當的電抗時，是否也有相似的效果？轉子側串入電抗，不能增大起動轉矩∵串如電抗后雖然增大了，但下降∴總起來起動轉矩仍然不能增大。當轉子開路時，其滑環上測得電壓為72V，轉子每相電阻，每相漏抗。 ∴ ∴ ∴ ∴ 轉矩不變， ∵ 為常數 不變 不變 ∵ ∵ ∴ ∴（或者，成平方下降，而負載轉矩不變∴）5．11 漏電抗大小對異步電動機的運行性能，包括起動電流、起動轉矩、最大轉矩、功率因數等有何影響？為什么？ ∴漏電抗與成反比，與成正比5．12 某繞線轉子異步電動機，如果（1）轉子電阻增加一倍；（2）轉子漏電抗增加一倍；（3）定子電壓的大小不變，而頻率由50Hz變為60Hz，各對最大轉矩和起動轉矩有何影響？ （1）增加一倍，增加，不變 （2）增加一倍，減小，減小 （3）由50Hz變為60Hz，相當于增加，且分母增大了∴，減小5．13 一臺籠型異步電動機，原來轉子是插銅條的，后因損壞改為鑄鋁的，在輸出同樣轉矩的情況下，下列物理量將如何變化？ （1）轉速； 而負載轉矩不變，∴下降（2）轉子電流； 負載轉矩不變，基本不變，∵∴基本不變。5．2 異步電機作發電機運行和作電磁制動運行時，電磁轉矩和轉子轉向之間的關系是否一樣？怎樣區分這兩種運行狀態？ 發電機運行和電磁制動運行時，電磁轉矩方向都與轉向相反，是制動轉矩；但發電機的轉向與旋轉磁場轉向相同，轉子轉速大于同步速，電磁制動運行時，轉子轉向與旋轉磁場轉向相反。4．12 試述三相繞組產生的高次諧波磁動勢的極對數、轉向、轉速和幅值。相帶繞組？ 相帶：每個極下屬于一相的槽所分的區域叫相帶，在三相電機中常用相帶而不用相帶是因為：相帶所分成的電動勢大于相帶所分成的相電勢。 (1) P型等效電路 簡化等效電路P型：設則 = = = = =+=∴ 用簡化等效電路：（不變） 比較結果發現，電壓不變，％，但用簡化等效電路求簡單 。3．25 試畫出Yny、Dyn和Yy聯接變壓器的零序電流流通路徑及所對應的等效電路，寫出零序阻抗的表達式。10％。 ∴電樞電流不變 ∴ ∵ ∴2．64并勵電動機的。2．56 一臺并勵直流發電機，單波繞組，電樞導體總數根，額定勵磁電流，空載額定電壓時的磁通。試分析在電樞回路串入電阻后，對電動機的電樞電流、轉速、輸入功率、銅耗、鐵耗及效率有何影響？為什么？2．28 電磁換向理論是在什么基礎上分析問題的？主要結論是什么？在研究真實換向過程應如何補充修正？2．29 換向元件在換向過程中可能出現哪些電動勢？是什么原因引起的？它們對換向各有什么影響？2．30 換向極的作用是什么？它裝在哪里？它的繞組怎么連接？如果將已調整好換向極的直流電機的換向極繞組的極性接反，那么運行時會出現什么現象？2．31 一臺直流電機，輕載運行時換向良好，當帶上額定負載時，后刷邊出現火花。 (4)單疊：由于電刷不動，若有一磁極失磁，則有一條支路無電勢，∴電刷間無感應電動勢，電機內部產生環流，電機不能運行。己知空氣隙中的磁通量，又，求另外兩支路中的、及。0，所以閉合鐵心的自感系數遠大于木質材料。. .. . ..《電機學》課后習題答案華中科技大學 辜承林 主編第1章 導論 電機和變壓器的磁路常采用什么材料制成？這些材料各有哪些主要特性？解：磁路：硅鋼片。因為181。 (查表得到的) 由右側回路可求： =10300－(14600+)=10300(7300+)=70A ∴ ∴ ∴=1420=640(A)第二章 直流電機2．1 為什么直流發電機能發出直流電流？如果沒有換向器，電機能不能發出直流電流？ 換向器與電刷共同把電樞導體中的交流電流，“換向”成直流電，如果沒有換向器，電機不能發出直流電。2．13 如果是單波繞組，問2．12題的結果如何？ (1)只用相鄰兩只電刷，電機能工作，對感應電勢和電機容量均無影響，僅取一只電刷時，因仍是兩條支路并聯，所以電機還能工作，對電動勢和電機容量均無影響。問應如何調整換向極下氣隙或換向極繞組的匝數，才能改善換向？2．32 接在電網上運行的并勵電動機，如用改變電樞端的極性來改變旋轉方向，換向極繞組不改換，換向情況有沒有變化？ 2．33 小容量2極直流電機，只裝了一個換向極，是否會造成一電刷換向好另一電刷換向不好？2．34 沒有換向極的直流電動機往往標明旋轉方向，如果旋轉方向反了會出現什么后果？如果將這臺電動機改為發電機運行，又不改動電刷位置，問它的旋轉方向是否與原來所標明的方向一樣？2．35 環火是怎樣引起的？補償繞組的作用是什么？安置在哪里？如何連接？2．36 選擇電刷時應考慮哪些因素？如果一臺直流電機，原來采用碳石墨電刷，額定負載時換向良好。電刷安放在幾何中性線上，忽略交軸電樞反應的去磁作用，試求額定負載時的電磁轉矩及電磁功率。已知電樞電阻為，試求： （1）電動機的額定輸出轉矩； （2）在額定電流時的電磁轉矩； （3）電機的空載轉速；（4）在總制動轉矩不變的情況下，當電樞回路串入電阻后的穩定轉速.解：(1) (2) (3) 空載轉速(4)總制動轉矩不變，不變， ∴2．65一臺并勵電動機，（包括電刷接觸電阻）。 ： 除與成正比外，還與成正比 ∵ ∴變化177。3．26 如果磁路不飽和，變壓器空載合閘電流的最大值是多少？3．27 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？對變壓器有什么危害性？3．28 變壓器突然短路電流值與短路阻抗有什么關系？為什么大容量的變壓器把設計得大些？3．29 三繞組變壓器中，為什么其中一個二次繞組的負載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。 T型等效電路3．45 一臺三相變壓器，Yd11接法，變比。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。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。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。（3）定子電流； ∴基本不變。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?。? ∵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。（6）輸出功率； （∵增大）（7）效率； ∵損耗減?。?）起動轉矩； （9）最大電磁轉矩。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。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。4．5 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?，同短距而減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。 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。 (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。10％，如增加10％，則減小10％，增大，∴的增加大于10％。 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。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