电机学第三版课后习题测验答案

1、电机学第三版课后习题测验答案原边接上电源后，流过激磁电流10,产生励磁磁动势F0, 在铁芯中产生交变主磁通（1）0,其频率与电源电压的频率相同， 根据电磁感应定律，原副边因交链该磁通而分别产生同频率的感 应电动势el和e2,且有，显然，由于原副边匝数不等，即 N1HN2,原副边的感应电动势也就不等，即elHe2,而绕组的电 压近似等于绕组电动势，即U1E1, U2E2,故原副边电压不等，即 U1HU2，但频率相等。1-2变压器一次线圈若接在直流电源上， 二次线圈会有稳定直流电压吗？答：不会。因为接直流电源，稳 定的直流电流在铁心中产生恒定不变的磁通，其变化率为零，不 会在绕组中产生感应电动势。

2、1-3变压器的空载电流的性质和作用 如何？答：作用：变压器空载电流的绝大部分用来供励磁，即产生 主磁通，另有很小一部分用来供给变压器铁心损耗，前者属无功 性质，称为空载电流的无功分量，后者属有功性质，称为空载电 流的有功分量。性质：由于变压器空载电流的无功分量总是远远 大于有功分量，故空载电流属感性无功性质，它使电网的功率因 数降低，输送有功功率减小。1-4 一台220/110伏的变压器，变 比，能否一次线圈用2匝，二次线圈用1匝，为什么？答：不 能。由可知，由于匝数太少，主磁通将剧增，磁密过大，磁路过于 饱和，磁导率u降低，磁阻增大。于是，根据磁路欧姆定律可第1页共1页 知，产生该磁通的激磁

3、电流必将大增。再由可知，磁密过大，导 致铁耗大增，铜损耗也显著增大，变压器发热严重，可能损坏变 压器。1-5有一台S-100/6、3三相电力变压器，Y, yn （Y/Y0） 接线,铭牌数据如下：10%二7% P0=600W uk%=4、5% PkN=2250W 试 求：1。画出以高压侧为基准的近似等效电路，用标么值计算其参 数，并标于图中；2。当变压器原边接额定电压，副边接三相对称 负载运行，每相负载阻抗，计算变压器一、二次侧电流、二次端电压及输入的有功功率及此时变压 器的铁损耗及激磁功率。解：1. 1-6三相变压器的组别有何意义，如何用时钟法来表示？ 答：三相变压器的连接组别用来反映三相变压

4、器对称运行时， 高、低压侧对应的线电动势（线电压）之间的相位关系。影响组 别的因素不仅有绕组的绕向、首末端标记，还有高、低压侧三相 绕组的连接方式。用时钟法表示时，把高压绕组的线电动势（线 电压）相量作为时钟的长针，并固定在12点，低压绕组的线电动 势（线电压）相量作为短针，其所指的数字即为三相变压器的连 接组别号。三相变压器共有12种组别，其中有6种单数组别和6 种偶数组别。1-7为什么说变压器的激磁电流中需要有一个三次谐 波分量，如果激磁电流中的三次谐波分量不能流通，对线圈中感 应电动机势波形有何影响？答：因为磁路具有饱和特性，只有尖 顶波电流才能产生正弦波磁通，因此激磁电流需要有三次谐波

5、分 量（只有这样，电流才是尖顶波）。如果没有三次谐波电流分第1页共1页 量，主磁通将是平顶波，其中含有较大的三次谐波分量，该三次谐 波磁通将在绕组中产生三次谐波电动势，三次谐波电动势与基波 电动势叠加使相电动势呈尖顶波形，绕组承受过电压，从而危及 绕组的绝缘。18有一台60000千伏安，220/11千伏，Y, d（Y/A ）接线的三相变压器，求：（1）高压侧稳态短路电流 值及为额定电流的倍数；（2）在最不得的情况发生突然短路， 最大的短路电流是多少？解：一次侧额定电流短路阻抗标么值短路电流标么值和短路电流 有名值6000KV属大容量变压器 最大短路电流：1-9工频三相变 压器，额定容量320k

6、VA,额定电压6300/400V, Yd形连接，试验 数据如下表。试验类型线电压V线电流A总功率W备注短路28429、35700高压侧测量空载40027、71450低压侧测量（1）作出变压器的近似等效电路，各 参数用标幺值表示；（2） 一次侧施加额定电压，次级侧接负 载，负载电流为0、8倍额定电流，功率因数0、8滞后，计算电 压变化率；解：（1）变压器的近似等效电路如下图所示：短路阻 抗短路电阻短路电抗激磁阻抗激磁电阻激磁电抗髙压侧的 基值选择，则高压侧阻抗基值为低压侧的基值选择，则低压侧阻 抗基值为相应的标幺值为：短路阻抗标幺值 短路电阻标幺值 短 路电抗标幺值 激磁阻抗标幺值 激磁电阻标幺

7、值 激磁电抗标幺值（2）,则，电压变化率异步电机2-1何谓异步电动机的转差 率？在什么情况下转差率为正，什么情况为负，什么情况下转差第1页共1页 率小于1或大于1?如何根据转差率的不同来区别各种不同运行状 态？答：异步电机转差率S是指旋转磁场转速nl与转子转速n 之间的转速差（nl-n）与旋转磁场转速nl的比率，即。当nl 时，转差率为正（s0） , n nl时转差率为负（s0）；当 nln0时，转差率sl；当0n8时，转差率sl；当+ osl时 为电磁制动运行状态，当1SO时为电动机运行状态，当0s-oo 时为发电机运行状态。2-2 一台三相感应电动机：fl二50Hz, p二2。在转差率为0

8、、02时，求：（1）定子旋转磁场的转速nl; （2） 定子旋转磁场相对转子的转速；（3）转子旋转磁场相对转子的转 速；（4）转子旋转磁场相对定子的转速。解:（1）、定子磁场转速：（2）、转子转速：定子磁场相 对转子的转速：（3）、转子磁场相对转子的转速：（4）转子磁场相对定子的转速：2-3 一台三相异步电动机， PN二4、5千瓦，Y/A接线，380/220伏，转/分，试求： 1.接成Y形或A形时的定子额定电流；2.同步转速及定子磁 极对数P； 3.带额定负载时转差率；解：（1）Y接时:UN=380V 接时：UN二220V （2）磁极对数 取p二2同步转速（3）额定转差率2-4 一台三相四极异步

9、电动机，150kW, 501Iz, 380V, Y接法，额定负载时pcu2二2、2kW, pmec二2、6kW,附加损第1页共1页 耗pad=l. lkWo试求1、额定运行时的转速、转差率；2、额定 运行时的电磁功率和电磁转矩；3、如额定运行时，保持负载转 矩不变，在转子绕组中串入电阻使电机的转速降低10%,问串入 的电阻阻值是原转子电阻的多少倍？调速后的转子铜耗是多少？ 解：(1)额定运行时的转速为由可解得(2)电磁功率为电磁转 矩为(3)串入电阻后的转速为此时的转差率为由于保持不变，转 子电流不变，电磁转矩也不变，接入电阻后，转子铜耗为则串入 的电阻值为原电阻值的倍数为2-5当异步电动机运

10、行时，定子电 动势的频率是fl,转子电动势的频率为f2,由定子电流的产 生的旋转磁动势以什么速度截切定子，又以什么速度截切转子？ 由转子电流的产生的旋转磁动势以什么速度截切转子，又以什么 速度截切定子？，它与定子旋转磁动势的相对速度是多少？答：由定子电流产生的定子旋转磁动势以nl的速度截切定子，又 以nl-n的速度截切转子。由转子电流产生的转子旋转磁动势以 的速度截切转子，又以的速度截切定子，它与定子旋转磁动势的 相对速度为。2-6 -台4极异步电动机，额定功率PN二5。5千 瓦,fl二50Hz,在某运行情况下，自定子方面输入的功率为6、32 千瓦，pcul=341 瓦，pcu2=237、5

11、瓦,pFe=l67、5瓦，pmec=45瓦，pad=29瓦，试绘出该电机的功率流程 图，标明电磁功率、总机械功率和输出功率的大小，并计算在该第1页共1页 运行情况下的效率、转差率、转速及空载转矩、输出转矩和电磁 转矩。解：输出功率：效率：电磁功率：转差率：转速：空载损耗：空载转矩：输出转矩：电磁转矩：或2-7正序电 流产生的旋转磁场以什么速度截切转子，负序电流产生的旋转磁 场以什么速度截切转子？当三相异步电动机在不对称电压运行 时，转子电流会有哪几种频率？ nlnln答：正序分量电流产生的 旋转磁场以nl-n的速度截切转子，负序分量电流产生的旋转磁场 以nl+n速度截切转子。三相异步电动机在不

12、对称运行时，电机内部只有正序和负序 分量电流，它们分别产生正序和负序旋转磁动势，前者在转子绕 组感应电动势和电流，其频率为，后者在转子绕组感应电动势和 电流，其频率为：、同步电机3-1试述三相同步发电机准同期并 列的条件？为什么要满足这些条件？怎样检验是否满足？答：条件是：（1）待并发电机的电压Ug与电网电压Uc大小相 等；（2）待并发电机的电压相位与电网电压相位相同；（3） 待并发电机的频率fg与电网频率fc相等；（4）待并发电机电压相序与电网电压相序一致；若不满足这些条 件：条件（1）不满足，发电机在并列瞬间会产生有害的滞后（或 超前）发电机电压900 （即无功性质）的巨大瞬态冲击电流，使

13、定 子绕组端部受冲击力而变形；条件（2）不满足发电机在并列瞬间 会产生有害的滞后（或超前）发电机电压一相位角的巨大瞬态冲 击电流，使定子绕组端部受冲击力而变形，同时，冲击电流的有第1页共1页 功分量还会在发电机的转轴上产生冲击机械扭转矩，使机轴扭曲 变形，大的冲击电流还会使电枢绕组过热；条件（3）不满足，发 电机在并列时会产生拍振电流，在转轴上产生时正、时负的转 矩，使电机振动，同时冲击电流会使电枢绕组端部受冲击力而变 形，还会使电枢绕组发热；条件（4）不满足的发电机绝对不允许 并列，因为此时发电机电压恒差1200, AU恒等于，它将产生巨 大的冲击电流而危及发电机，也可能使发电机不能牵入同步

14、。3-2 凸极同步电机分析中运用到多种电抗的参数，请分别比较以下各 组电抗的大小，并简述原因。（1）不饱和同步电抗与饱和同步电 抗；（2）交轴同步电抗与直轴同步电抗；（3）漏抗与保梯电 抗。答：（1）不饱和同步电抗 饱和同步电抗。原因（要点）： 磁路不饱和，则磁导大，则不饱和同步电抗大；（可以从多个角度 分析）（2）交轴同步电抗直轴同步电抗。原因（要点）：直轴气 隙小，则磁阻小（磁导大），则直轴同步电抗大；（3）漏抗 Xs o 3-3有一台三相汽轮发电机，PN=25000千瓦， UN 二10、5千伏，（滞后），Y接线，同步电抗。试求额定负载 下发电机的空载相电动势、之间的夹角及之间的夹角。解：

15、外功第1页共1页率因数角以电压相量为基准，即空载电动势和功角内功率因数角 3-4同步发电机的电枢反应的性质取决于什么，交轴和直轴电枢反 应对同步发电机的磁场有何影响？答:同步电机有负载后，电 枢绕组电流产生的磁场对气隙磁场的影响称为电枢反应。电枢反 应的性质由空载电势E0和电枢电流I的夹角即内功率因数角所决 定。直轴电枢反应是增磁或去磁作用，交轴电枢反应使得合成磁 场与主磁极磁场在空间形成一定的相位差，使主磁场扭歪，同时 交轴磁势与合成磁场之间的相互作用形成了电磁转矩。、3-5 -台 汽轮发电机，额定功率因数为0、8 (滞后)，同步电抗X*s二0、 8,该机并联于大电网。试求：(1)额定运行时

16、的功角d； (2) 如果保持激磁不变，输出有功功率减半，求此时的电枢电流及功 率因数。解：设(1)(2)则即则则直流电机IaUIIf并励Ia=If+IIf=U/Rf4-l直流电机有哪些激磁方式？各有何特点？不 同的激磁方式下，负载电流、电枢电流与激磁电流有何关系？ 答：他励IaUflf IU他励I二Iq If二Uf/Rf并励 自励串励复励 IaUIIf复励Ia=If+IIaUI=If串励Ia=If=I4-2试述并激直流发电 机的自激过程和自激条件？答：有剩磁。当电机起动旋转时， 电枢绕组切割主磁极下气隙中的剩磁磁场而感应一数值很小的剩 磁电动势，由于励磁绕组与电枢绕组并联，因此就有一不大的励

17、磁电流流过励磁绕组，产生一个不大的磁场，它也作用在气隙 中。若它对原剩磁磁场起助磁作用，气隙磁场得以加强，致使电第1页共1页 枢绕组感应电动势比原剩磁电动势增大，则励磁电流就进一步增 大，其建立的磁场更进一步增强（即助磁作用进一步增强）,电 枢电动势进一步提升，,周而复始，经几个循环，电枢绕组便 建立起电压，因而要求电枢转向及励磁绕组接线正确。为使建 立一个定值电压，还需主磁场具有饱和特性，因磁路饱和后，励 磁电流即使再增大，主磁场因饱和而增加不大了，所以电枢电动 势就稳定在某一定值。这个稳定值的大小还取决于发电机励磁回 路电阻的大小，为保证要建立某一定值电压，还要求：励磁回路 电阻小于其临界

18、值。4-3若将串励直流电动机接到额定电压不变的 50Hz交流电源上，此时电动机能否产生转向恒定的电磁转矩？简 述原因。答能产生转向恒定的电磁转矩。，串励电机中， 通入交流电时，方向始终保持同步，所以可产生转向恒定的电磁 转矩。4-4 一台并励直流电动机，电枢回路总电阻，励磁回路 电阻，忽略电枢反应的影响，求：（1）电动机的额定输出转矩？（2）额定负载时的电磁转矩；（3）额定负载时的效率；（4）在 理想空载时（）的转速；（5）当电枢回路中串入一电阻R=0、 15Q时，在额定转矩下的转速。解：额定输出转矩额定负载时电磁转矩：励磁电流电枢电 流 额定负载时效率当电枢回路串入，在时转速：4-5 台 并励直流发电机，电枢回路电阻，一对电刷压降，励磁回路电 阻，求额定时的电磁功率和电磁转矩？解：励磁电流负载电流 电枢电流 电枢电动势 电磁功率 电