电机与拖动各章典型题

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1.1电机和变压器的磁路常用什么材料制成，这类材料应具有哪些主要特性？

答：电机和变压器的磁路常用导磁性能高的硅钢片叠压制成，磁路的其它部分常采用导磁性能较高的钢板和铸铁制成。这类材料应具有导磁性能高、磁导率大、铁耗低的特征。

1.4试比较磁路和电路的相像点和不同点。

答：磁路和电路的相像只是形式上的，与电路相比较，磁路有以下特点：

1）电路中可以有电动势无电流，磁路中有磁动势必然有磁通；2）电路中有电流就有功率损耗；而在恒定磁通下，磁路中无损耗

343）由于G导约为G绝的1020倍，而?Fe仅为?0的10~10倍，故可认为电流只在导体中流过，而磁路中除主磁通外还必需考虑漏磁通；4）电路中电阻率?在一定温度下恒定不变，而由铁磁材料构成的磁路中，磁导率?随B变化，即磁阻Rm随磁路饱和度增大而增大。

1-7在图0-2中，已知磁力线l的直径为10cm，电流I1=10A，I2=5A，I3=3A，试求该磁力线上的平均磁场强度是多少？

答：平均磁场强度

H??I/l?(I1?I2?I3)/?D1-10一个有铁心的线圈，线圈电阻为2Ω。将其接入110V交流电源，测得输入功率为22W，电流为1A，试求铁心中的铁耗及输入端的功率因数。2p??p?p?22?1?2?20wcu解：Fe?(10?5?3)A/??0.1m?38.2A/m2-1.1变压器是根据什么原理进行电压变换的？变压器的主要用途有哪些？答：变压器是一种静止的电器设备，它利用电磁感应原理，把一种电压等级的交流电能转换成频率一致的另一种电压等级的交流电能。

变压器的主要用途有：变压器是电力系统中实现电能的经济传输、灵活分派和合理使用的重要设备,在国民经济其他部门也获得了广泛的应用，如：电力变压器（主要用在输配电系统中，又分为升压变压器、降压变压器、联络变压器和厂用变压器）、仪用互感器（电压互感器和电流互感器,在电力系统做测量用）、特种变压器（如调压用的调压变压器、试验用的试验变压器、炼钢用的电炉变压器、整流用的整流变压器、焊接用的电焊变压器等）。

22cos??PS??0.2110?1第1页共11页

2-1.2变压器有哪些主要部件？各部件的作用是什么？

答：电力变压器的基本构成部分有：铁心、绕组、绝缘套管、油箱及其他附件等，其中铁心是变压器的主磁路，又是它的机械骨架。绕组由铜或铝绝缘导线绕制而成，是变压器的电路部分。绝缘套管:变压器的引出线从油箱内部引到箱外时必需通过绝缘套管，使引线与油箱绝缘。油箱：存放变压器油。分接开关，可在无载下改变高压绕组的匝数,以调理变压器的输出电压。

2-1.3铁心在变压器中起什么作用？如何减少铁心中的损耗？

答：铁心是变压器的主磁路，又是它的机械骨架。为了提高磁路的导磁性能，减少铁心中的磁滞、涡流损耗，铁心一般用高磁导率的磁性材料——硅钢片叠成，其厚度为0.35mm~0.5mm，两面涂以厚

0.02mm~0.23mm的漆膜，使片与片之间绝缘。

2-1.5一台单相变压器，SN=5000kVA，U1N/U2N=10/6.3kV，试求原、副方的额定电流。I1N解：SN5000?103???500A3U1N10?10I2N2-1.6一台三相变压器，SN=5000kVA，U1N/U2N=35/10.5kV，Y，d接法，求原、副方的额定电流。SN5000?103???793.7A3U2N6.3?10I1N?解：SN5000?103??82.48A33U1N3?35?10I2N?

2-2.4变压器的外加电压不变，若减少原绕组的匝数，则变压器铁心的饱和程度、空载电流、铁心损耗和原、副方的电动势有何变化？

答：根据U1?E1?4.44fN1?m可知,少,主磁通?m将增加，磁密

Bm??m?U14.44fN1,因此,一次绕组匝数减

SN?3U2N5000?103?274.9A33?10.5?10

?mS，因S不变，Bm将随?m的增加而增加，

铁心饱和程度增加；由于磁导率?下降。由于磁阻

大。根据磁路欧姆定律I0N1??mRm，当线圈匝数减少时，空载电流增大；又由于铁心损耗pFe?Bmf1，所以铁心损耗增加；由于外加电压不变，所

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2.2Rm?l?S，所以磁阻增

以根据U1?E1?4.44fN1?m，所以原方电动势基本不变，而副方电动势则由于磁通的增加而增大。

2-2.5一台额定电压为220/110V的变压器，若误将低压侧接到220V的交流电源上，将会产生什么后果？

答：根据U1?E1?4.44fN1?m可知,此时主磁通增加接近2倍，磁路饱和程度大增，励磁电流将会大大增加，铁耗和铜耗增大，变压器过热。同时噪声过大，振动明显。

2-2.8为什么可以把变压器的空载损耗看做变压器的铁损，短路损耗看做额定负载时的铜损？

答：空载时，绕组电流很小，绕组电阻又很小，所以铜损耗I0R1很小,故铜损耗可以忽略，空载损耗可以近似看成铁损耗。测量短路损耗时，变压器所加电压很低，而根据U1??E1?I1Z1可知，由于漏阻抗压降I1Z1的存在，E1则更小。又根据E1?4.44fN1?m可知，由于E1很小，磁通就很小，

1.3因此磁密很低。再由铁损耗pFe?Bmf，可知铁损耗很小，可以忽略，

22额定负载时短路损耗可以近似看成额定负载时的铜损耗。

2-2..9变压器在高压側和低压側分别进行空载试验，若各施加对应的额定电压，所得到铁耗是否一致？

答：一致。空载试验时输入功率为变压器的铁损耗，无论在高压边还是在低压边加电压，都要加到额定电压，根据U?E?4.44fN?m可知，

?m1?U1N?m1U1NN2KU2NNU2N???2?1?m2?4.44fN1；U2NKN24.44fN2，故?m2U2NN1，即

?m1??m2。因此无论在哪侧做，主磁通大小都是一致的，铁损耗就一样。短路试验时输入功率为变压器额定负载运行时的铜损耗，无论在高压边还是在低压边做，都要使电流达到额定电流值，绕组中的铜损耗是一样的2-2.10一台单相变压器，SN=5000kVA,U1N/U2N=35/6.0kV,fN=50HZ,铁心有效面积A=1120cm2，铁心中的最大磁密Bm=1.45T，试求高、低压绕组的匝数和变比。解:高压绕组的匝数U1NU1NN1??4.44f?m4.44fBavA35?103??152424.44?50??1.45?1120?10?4?N1U1N35kVk????5.83N2U2N6kV变压器的变比N11524??261k5.83低压绕组的匝数2-3.5变压器理想并联运行的条件有哪些？N2?第3页共11页

答：变压器理想并联运行的条件有：

（1）各变压器高、低压方的额定电压分别相等，即各变压器的变比相等；（2）各变压器的联结组一致；

（3）各变压器短路阻抗的标么值Zk相等，且短路电抗与短路电阻之比相等。

上述三个条件中，条件（2﹚必需严格保证。

*2-3.11根据题图3-2的接线图，确定其联结组别。

1）2）3）题图3-2

解：1）2）3)

2-5.3为什么电压互感器在运行时不允许副边短路？电流互感器在运行时不允许副边开路？

答：由于电压互感器副边所接的测量仪表，例如电压表、功率表的电压线圈等，其阻抗很大，故电压互感器运行时相当于一台降压变压器的空载运行，电压互感器是按空载运行设计的。若电压互感器在运行时副边短路会产生很大的短路电流，烧坏互感器的绕组。

电流互感器在运行时不允许副边开路是由于电流互感器的原方电流是由被测试的电路决定的，在正常运行时，电流互感器的副方相当于短路，副方电流有猛烈的去磁作用，即副方的磁动势近似与原方的磁动势大小相等、方向相反，因而产生铁心中的磁通所需的合成磁动势和相应的励磁电流很小。若副方开路，则原方电流全部成为励磁电流，使铁心中的磁通增大，铁心过分饱和，铁耗急剧增大，引起互感器发热。同时因副绕组匝数好多，将会感应出危险的高电压，危及操作人员和测量设备的安全。

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4.1在额定转矩不变的条件下，假使把外施电压提高或降低，电动机的运行

1,P2,n,?,cos?）会发生怎样的变化？状况（P答设额定电压运行时为B点。在额定转矩

不变的条件下，假使把外施电压提高，则转速n增加，如图中A点，输出功率P2增大，

1将会增加。由于电压提高，铁耗输入功率P增大，但定、转子电流减小，铜耗减小，且后者更显著，故效率提高。而由于电压提高，磁通增大，空载电流增大，功率因数降低。假使把外施电压降低，则转速n下降，如图

1将会减小。中C点，P2减小，输入功率P而电压下降，铁损减小，但此时定子电流和转子电流均在增大，定、转子铜损增大，其增加的幅度远大于铁损减小幅度，故效率?下降。电压下降，空载电流也会下降，功率因数cos?上升

4.4起动电阻不加在转子内，而串联在定子回路中，是否也可以达到同

样的目的？

答不能。虽然将起动电阻加在定子回路中，会降低加在定子上的起动电

2T?U1st压，从而使实现起动电流的降低，但是由于，所以在降低起动电

流的同时起动转矩也在降低，而且是以平方的速度降低，所以并不能达到

将电阻串在转子回路的效果。

4.13一台三相异步电动机：p?2,PN?28KW,UN?380V,?N?90%,cos?N?0.88，定子绕组?形联接。已知在额定电压下直接起动时，电网所供给的线电流是电动机额定电流的5.6倍。今改用Y??法起动，求电网所供给的线电流。

解直接起动时

Isi?kIIN?kIPN3UNcos?N?N?301A

改用Y??法起动时，电网所供给的线电流

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