電機學課后習題答案(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 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）。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）。 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。若制動總轉矩為額定值，外施電壓減到150V，試求此時電樞電流及轉速（假設電機不飽和）。 解：(1)∵是串勵 ∴又∵總制動轉矩保持為額定值∴ 為常數，∴(2) (條件不變)否則：∴2．67某串勵電動機，，，（包括電刷接觸電阻），欲在負載制動轉矩不變條件下把轉速降到，需串入多大電阻？ 解：∵總制動轉矩不變 ∴不變，∴不變∴∴2．68已知他勵直流電動機，，，試求： （1）拖動額定負載在電動機狀態下運行時，采用電源反接制動，允許的最大制動力矩為 ，那么此時應串入的制動電阻為多大？ （2）電源反接后轉速下降到時，再切換到能耗制動，使其準確停車。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。 （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。第三章 變壓器3．1 變壓器有哪幾個主要部件？各部件的功能是什么？ 變壓器的主要部件:鐵心:磁路,包括芯柱和鐵軛兩部分繞組:電路油箱:加強散熱，提高絕緣強度套管:使高壓引線和接地的油箱絕緣3．2 變壓器鐵心的作用是什么？、表面涂絕緣漆的硅鋼片制造鐵心？ ,用涂絕緣漆的薄硅鋼片疊成鐵心,可以大大減小鐵耗.3．3 為什么變壓器的鐵心和繞組通常浸在變壓器油中？ 因變壓器油絕緣性質比空氣好，所以將鐵心和繞組浸在變壓器油中可加強散熱和提高絕緣強度.3．4 變壓器有哪些主要額定值？一次、二次側額定電壓的含義是什么？ 額定值 ,,:一次繞組端子間電壓保證值:空載時,一次側加額定電壓,二次側測量得到的電壓3．5 變壓器中主磁通與漏磁通的作用有什么不同？在等效電路中是怎樣反映它們的作用的？ 主磁通:同時交鏈一次，二次繞組,但是能量從一次側傳遞到二側的媒介,使,實現變壓功能漏磁通:只交鏈自身繞組,作用是在繞組電路中產生電壓降,負載時影響主磁通, 和二次電壓的變化,以及限制二次繞組短路時短路電流的大小,在等效電路中用反應磁通的作用,用,反應漏磁通的作用3．6 電抗、的物理概念如何？它們的數據在空載試驗、短路試驗及正常負載運行時是否相等？為什么定量計算可認為和是不變的？的大小對變壓器的運行性能有什么影響？在類變壓器的范圍如何？ :對應一次繞組的漏磁通,磁路的磁組很大，因此很小,因為空氣的磁導率為常數,∴為常數叫短路電抗:對應于主磁通,主磁通所走的磁路是閉合鐵心,其磁阻很小,而電抗與磁阻成反比,鐵心的磁導率不是常數,它隨磁通密度的增加而變小，磁阻與磁導率成反比,所以勵磁電抗和鐵心磁導率成正比由于短路時電壓低,主磁通小，而 負載試驗時加額定電壓，主磁通大，所以主磁通和空載試驗時基本相同,即負載運行時的勵磁電抗與空載試驗時基本相等，,在空載試驗,斷路試驗和負載運行時,數值相等,叫短路阻抗 是常數∴不變(隨溫度變化)(見背面)3．7 為了得到正弦感應電動勢，當鐵心不飽和與飽和時，空載電流應各呈何種波形？為什么？ 鐵心不飽和時,空載電流與成正比,如感應電勢成正弦,則也為正弦變化，∴也為正弦鐵心飽和時: 為尖頂波,3．8 試說明磁動勢平衡的概念極其在分析變壓器中的作用？一次電流產生的磁動勢和二次電流產生的磁動勢共同作用在磁路上，等于磁通乘磁組,即 其中是考慮鐵心的磁滯和渦流損耗時磁動勢超前磁通的一個小角度,實際鐵心的很小，而,則,即這就叫磁動勢平衡,即一二次磁動勢相量的大小相等，方向相反，二次電流增大時,一次電流隨之增大.當僅考慮數量關系時,有即或∴利用磁動勢平衡的概念來定性分析變壓器運行時,可立即得出結論,一,二次電流之比和他們的匝數成反比.3．9 為什么變壓器的空載損耗可以近似地看成是鐵耗，短路損耗可以近似地看成是銅耗？負載時變壓器真正的鐵耗和銅耗與空載損耗和短路損耗有無差別，為什么？ 解： ∵空載損耗 空載時很小，∴可忽略 ∴ ∵∵短路試驗時外施電壓很小, ∴很小, 很小 ∴鐵耗很小,可忽略鐵耗, 負載時：與空載時無差別，這是因為當f不變時，負載與空載時一次繞組側施加的電壓基本不變，∴基本不變，則不變損耗，嚴格說，空載時，漏抗壓降大∴磁密略低，鐵耗略少些：如果是同一電流，則無差別。如果考慮到短路損耗包含少量的鐵耗的話，負載真正的銅耗比短路時側略小。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％。如+10％= ∵漏磁路的漏磁導，為常數 ∴即增加21％如－10％=％，二次繞組匝數變化對無影響 增加，減少∴u增大 ∴19％。②外施電壓變比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％，變化177。10％。 ： 除與成正比外，還與成正比 ∵ ∴變化177。10％，E不變 ∴變化177。10％，如增加10％，則減小10％，增大，∴的增加大于10％。減小10％，則增加10％，減小，∴的減小于10％。3．11 分析變壓器有哪幾種方法？它們之間有無聯系？為什么？ 解：分析變壓器有三種方法：基本方程式，等效電路和相量圖，三者有聯系，他們的物理本質是一樣，都反映了變壓器內部的電磁關系，在進行定量計算時，宜采用等效電路和方程式，定性的給各物理量間關系時，可用相量圖。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。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。⑤電壓變化率∵，∴3．13 一臺額定頻率為50Hz的電力變壓器，接到頻率為60Hz、電壓為額定電壓5/6倍的電網上運行，問此時變壓器的空載電流、勵磁電抗、漏電抗及鐵耗等將如何變化？為什么？ 解： 原來現在 ∴如改為60Hz電力變壓器，接到50Hz電網上，電壓為倍，則現在 ∴(1)∵磁通未變 ∴不變(2)∵不變 ∴飽和程度不變 ∴不變 故 ∴減小為原來的倍(3) ∴也減小為原來的倍，副方電抗也一樣，(4) 不變 ∴隨的減小而減小。3．14 在變壓器高壓方和低壓方分別加額定電壓進行空載試驗，所測得的鐵耗是否一樣？計算出來的勵磁阻抗有何差別？ 在高壓方和低壓方做空載試驗，只要都加額定電壓，由于這兩種情況下主磁通是相等的；原因是 ∴鐵損耗相等在高壓方做： 為電壓，為在高壓側測得的空載電流。在低壓方做： 為低壓方做空載試驗時所測得的電壓，電流?！邿o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。(2)如果將二次繞組折算到一次側，因為二次繞組通過其磁動勢對一起繞組起作用，∴只要保持不變，就不會影響一次繞組的各個量(3)具體方法是將二次繞組的匝數折合到與一次繞組相同的匝數，即 ∴，， ，(4)若用標么值時不需要折算，因為用標么值表示時折算前后數值相等例3．16 一臺單相變壓器，試求： （1）寫出電動勢和磁動勢平衡方程式；（2）繪出時的相量圖。(1) (要注意方向，如與圖中相反，則為：)令， （沒有“－”號）（沒有“－”號）， (2) 時相量圖3．17 如何確定聯接組？試說明為什么三相變壓器組不能采用Yy聯接組，而三相心式變壓器又可以呢？為什么三相變壓器中常希望一次側或者二次側有一方的三相繞組接成三角形聯接？3．18 一臺Yd聯接的三相變壓器，一次側加額定電壓空載運行。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。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。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。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。 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。 (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。(1) (2) 3．38 兩臺單相變壓器，一次側的匝數相等，但空載電流。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?！郔的主磁通是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。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。鐵柱有效截面積為，鐵柱中磁通密度的最大值，試求高、低壓繞組的匝數及該變壓器的變比。 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？