电机学上习题课2012

1、1电机学电机学Electric Machinery2012.052 1 一台直流发电机的额定功率一台直流发电机的额定功率PN=180kW，额定电压，额定电压UN = 230 V， 额定效率额定效率 N =89.5%。求额定电流？。求额定电流？解：额定电流为解：额定电流为3NNN180 10782.6 A230PIU 例例2：一台直流电动机的额定功率：一台直流电动机的额定功率PN=100kW，额定电压，额定电压UN = 220 V， 额定效率额定效率 N =89%。求额定电流？。求额定电流？解：额定电流为解：额定电流为3NNNN100 10510.7 A2200.89PIU3 2 一台四极他励直

2、流电动机，铭牌数据：一台四极他励直流电动机，铭牌数据：PN=100kW，UN=330V，nN=730r/min， N=91.5%，电枢绕组为单波绕组，电，电枢绕组为单波绕组，电枢总导体数枢总导体数=186，额定运行时气隙每极磁通，额定运行时气隙每极磁通=0.0698Wb，求额，求额定电磁转矩。定电磁转矩。 解解 p=2，a=1，Na=186，则转矩常数，则转矩常数 2 .591218622aapNCTA18331A9150330101003NNNNaN.UPIImN72.1368mN18.3310698. 021.59aNemNICTT额定电枢电流额定电枢电流额定电磁转矩额定电磁转矩4 3一台

3、四极并励直流电动机的额定数据为：一台四极并励直流电动机的额定数据为：PN=5.5 kW，UN=220V，nN=1450r/min， N=82%。电枢回路电阻。电枢回路电阻Ra=0.68（包括电刷接触电阻），励磁回路电阻包括电刷接触电阻），励磁回路电阻Rf= 168。试求额定负载下。试求额定负载下的感应电动势、电磁功率、电磁转矩和空载损耗。的感应电动势、电磁功率、电磁转矩和空载损耗。 解：解：额定电流额定电流励磁电流励磁电流额定电枢电流额定电枢电流感应电动势感应电动势电磁功率电磁功率A493082022010553NNNN.UPIW75840182916200aNNem.IEPA31116822

4、0fNf.RUINaN.IIINNaNa22029.18 0.68200.16VEUI R5电磁转矩电磁转矩空载损耗空载损耗mN4738601450275840602Nemem.nPTW7340550075840Nem2em0.PPPPp6N4 一台并励直流电动机，一台并励直流电动机，PN=10kW，UN=220V， N = 83%， nN=1000r/min， ra=0.283，2 Ub=2V，IfN=1.7A。设负载总转矩。设负载总转矩TL恒定，在电枢回路中串入一电阻使转速减到恒定，在电枢回路中串入一电阻使转速减到500r/min，试求：，试求：(1)额定运行时的

5、感应电动势、电枢电流和电磁转矩；额定运行时的感应电动势、电枢电流和电磁转矩；(2)电枢回路电枢回路调节电阻；调节电阻；(3)调速后电动机的效率。调速后电动机的效率。解解 (1)额定电流额定电流额定电枢电流额定电枢电流A77.54A83. 022010103NNNNUPIA07.53A)7 . 177.54(fNNaNIIIV98.2022283. 007.532202baaNNNUrIUE20298. 0100098.202NNnECE额定运行时电磁转矩额定运行时电磁转矩mN87.10207.5320298. 03030aNaNemICICTET额定运行时感应电动势额定运行时感应电动势7N (

6、2) 由于负载转矩衡定，因此，调速前后电磁转矩不变，即电枢由于负载转矩衡定，因此，调速前后电磁转矩不变，即电枢电流不变电流不变A07.53aNa IIV49.10150020298. 0nCEE所串的调节电阻为所串的调节电阻为912. 1283. 007.53249.1012202aabNjrIUEUR感应电动势感应电动势 (2)因负载转矩恒定，输出功率与转速成正比，而电枢电流不变因负载转矩恒定，输出功率与转速成正比，而电枢电流不变，输入功率不变，故调速后的效率为，输入功率不变，故调速后的效率为 %5 .41%100100050083. 0%100%100%100NNNNNN12nnPnnPP

7、P85 一台并励直流电动机，一台并励直流电动机，PN=10kW，UN=220V， N = 83%， nN=1000r/min， ra=0.283，2 Ub=2V，IfN=1.7A。 在满载运行时，突然在电枢回路中串入在满载运行时，突然在电枢回路中串入1.0电阻。不计电枢回路电感，忽略电枢反应影响，仍设电阻。不计电枢回路电感，忽略电枢反应影响，仍设TL恒定，试计算串入恒定，试计算串入电阻瞬间的：电阻瞬间的：(1)电枢电动势；电枢电动势；(2)电枢电流；电枢电流；(3)电磁转矩；电磁转矩；(4)稳定运行转速。稳定运行转速。 解：解：(1)串入电阻瞬间，由于机械惯性，转速不突变，即串入电阻瞬间，由于

8、机械惯性，转速不突变，即n=nN，而，而励磁回路不受影响，且不计电枢回路电感和电枢反应作用，即励磁回路不受影响，且不计电枢回路电感和电枢反应作用，即不变，所以不变，所以 此瞬间感应电动势不变此瞬间感应电动势不变 EEN202.98 V(2)电枢电流则突变为电枢电流则突变为 A71.11A0 . 1283. 0298.2022202jabNaRrUEUI(3)电磁转矩变为电磁转矩变为mN70.22mN10003071.1198.202602NaemnIET9 (4) 由于负载转矩衡定，稳定后，电磁转矩等于调速前的转矩，由于负载转矩衡定，稳定后，电磁转矩等于调速前的转矩，故电枢电流等于调速前的电枢

9、电流故电枢电流等于调速前的电枢电流A07.53aNa IIV91.149V)2283. 107.53220(2)(bjaaNURrIUE感应电动势感应电动势稳定运行转速稳定运行转速 min/ r55.738100098.20291.149NNnEEn1011Y,yY,y联结的三相变压器组，其空载电流和联结的三相变压器组，其空载电流和相电动势波形分别为（相电动势波形分别为（ ）(A) 尖顶波和尖顶波尖顶波和尖顶波(B) 尖顶波和正弦波尖顶波和正弦波(C) 正弦波和尖顶波正弦波和尖顶波(D) 平顶波和平顶波平顶波和平顶波答案：C填空题填空题12填空题填空题一台单相变压器，空载与额定运行时一、一台单

10、相变压器，空载与额定运行时一、二次侧端电压之比分别为二次侧端电压之比分别为29:529:5和和145:24145:24，则电压变化率为（则电压变化率为（ ）(A) 4%(B) 4.17%(C) -4%(D) -4.17%答案：A13填空题填空题、两台三相变压器并联运行，它们的两台三相变压器并联运行，它们的联结组别相同，短路阻抗标幺值相等，但联结组别相同，短路阻抗标幺值相等，但的电压比比的电压比比的大，则（的大，则（ ）(A) 先满载先满载(B) 先满载先满载(C) 同时满载同时满载(D) 无法确定无法确定答案：C14填空题填空题、两台三相变压器并联运行，它们的两台三相变压器并联运行，它们的联结

11、组别相同，电压比相等，但联结组别相同，电压比相等，但的短路的短路阻抗标幺值比阻抗标幺值比的大，则（的大，则（ ）(A) 先满载先满载(B) 先满载先满载(C) 同时满载同时满载(D) 无法确定无法确定答案：B15填空题填空题变压器运行时的电压变化率（变压器运行时的电压变化率（ ）(A) 与负载大小有关与负载大小有关(B) 与负载性质有关与负载性质有关(C) 与负载的大小和性质都有关与负载的大小和性质都有关(D) 与负载大小和性质都无关与负载大小和性质都无关答案：C16填空题填空题变压器带额定容量负载运行时，其效率（变压器带额定容量负载运行时，其效率（ ）(A) 是一个定值是一个定值(B) 不是

12、一个定值不是一个定值(C) 与负载的性质有关与负载的性质有关答案：C17一台双绕组单相变压器，其主磁通在一、二次侧线一台双绕组单相变压器，其主磁通在一、二次侧线圈中产生的每匝电动势分别为圈中产生的每匝电动势分别为ec1和和ec2，则应有（，则应有（ ） (A)ec1 ec2(B)ec1 ec2 (C)ec1= ec2(D)无法确定无法确定 答案：C填空填空题题18一台额定电压为一台额定电压为220/110V220/110V的单相变压器，若将高的单相变压器，若将高压侧接到压侧接到250V250V电源上，其激磁电抗将（电源上，其激磁电抗将（ ）(A) 增大增大(B) 减小减小(C) 不变不变(D)

13、无法确定无法确定答案：B填空填空题题19简答题简答题2021222324A965110353103150333N1NN1.USIA6828810363103150333N2NN2.USIkV207.203353N1N1UUA671663682883N2N2.II例例1 一台一台Yd11联接联接(一次侧星形接，二次侧三角形接一次侧星形接，二次侧三角形接)的三相变的三相变压器，额定容量压器，额定容量SN=3150kVA，U1N/U2N=35/6.3kV。求一、二次。求一、二次侧的额定线电流、额定相电流和额定相电压。侧的额定线电流、额定相电流和额定相电压。解：一次侧额定电流解：一次侧额定电流二次侧额

14、定电流二次侧额定电流一次侧额定相电压一次侧额定相电压二次侧额定相电流二次侧额定相电流一次侧额定相电流一次侧额定相电流A9651N1N1.II二次侧额定相电压二次侧额定相电压kV36N2N2.UU注意：注意：分析模型中，参数均为相值，但已知的额定值均为线值，分析模型中，参数均为相值，但已知的额定值均为线值，做题时要注意转换。做题时要注意转换。 2526N1N1N50028.87A33 10SIU解：(1) 高压侧额定电流 例例3：一台三相变压器，：一台三相变压器，SN=500kVA，U1N/U2N=10/0.4kV，Dy接法。接法。在低压在低压侧加额定电压做空载实验，测得空载损耗为侧加额定电压做

15、空载实验，测得空载损耗为1800W，空载电流为额定电流的，空载电流为额定电流的2。在高压方加在高压方加400V电压进行短路试验，测得短路电流电压进行短路试验，测得短路电流Ik=23.1A时的短路时的短路损耗损耗Pk=2.9kW。试计算：试计算：（1）折算到高压侧的励磁参数和短路参数的实际）折算到高压侧的励磁参数和短路参数的实际值和标幺值；（值和标幺值；（2）满载且）满载且cos 2=0.8（滞后）下的效率；（滞后）下的效率；（3）变压器的最大）变压器的最大效率。效率。 31N1N1N1N1N10 10Z600/328.87/3UUII高压测阻抗基值*00003N180010.020.00365

16、00 10pUIpS根据空载试验：；*00mm*2200* 2* 222mmm10.00365090.020.0250949.18UpZRIIXZR；27*kk1N*kk1N*kkN4000.041000023.10.828.872.90.0058500UUUIIIppS根据短路试验：*kk*k*kk*22k*2*222kkk0.040.050.80.00580.00910.80.050.00910.049UZIpRIXZR*mm1N*mm1N9600540049.1860029508RR ZXX Z*kk1N*kk1N0.0091 6005.460.04960029.4RR ZXX Z28*

17、kNk*kNkNN10.00910.0091 5000004550 WpRpp S(2)满载 ，%44.98%1004550118008 . 050000014550118001%100cos1202kN202NkN20pppSpp0mkN18004550pp(3)=0.629%11.99%100180028 . 05000001180021%1002cos2102Nm0maxpSp291. 变比不等的变压器并联运行变比不等的变压器并联运行30例例5 两台变压器并联运行，两台变压器并联运行， U1N/U2N=35/6.3kV，联接组均为，联接组均为Yd11，额定容量，额定容量：SNI=6300

18、kVA，SNII=5000kVA；短路阻抗：；短路阻抗： 分别为分别为0.07和和0.075，不计阻抗，不计阻抗角差别。试计算并联组最大容量、最大输出电流、利用率。角差别。试计算并联组最大容量、最大输出电流、利用率。3132例例4.6 试分析如图所示三相绕组所产生的磁动势的性质、转向。试分析如图所示三相绕组所产生的磁动势的性质、转向。 334-21 试分析下列情况下是否会产生旋转磁动势，转向怎样？试分析下列情况下是否会产生旋转磁动势，转向怎样？（1）对称两相组内通以对称两相正序电流时；三相绕组的一）对称两相组内通以对称两相正序电流时；三相绕组的一相（例如相（例如C相）断线时。相）断线时。344-21 Y接法三相对称的绕组外接三相对称电压，如突然绕组的接法三相对称的绕组外接三相对称电压，如突然绕组的C相断线，试分析此时绕组产生磁动势的性质。相断线，试分析此时绕组产生磁动势的性质。353637 例例 一台三相异步电动机，定子采用双层短距叠绕组，一台三相异步电动机，定子采用双层短距叠绕组，Y联接，定联接，定子槽数子槽数Z=48，极数，极数2p=4，线圈匝数，线圈匝数Nc=22，节距，节距y1=10，每相并联，每相并联支路数支路数a=4，定子绕组相电流，定子绕组相电流I=37A，f=50Hz，试求：，试求： (1)每相串联匝数及基波绕组系数；每相串