电机与拖动基础项目化教程（第2版）思考与练习题参考答案汇 项目1-4

项目一任务1练习题参考答案电刷与换向器配合可以把转动的电枢绕组电路和外电路相连接，并把电枢绕组中的交流电转变成电刷两端的直流电。主要作用是改善直流电机的换向，尽可能地消除电火花。2．转子部分包括电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴、轴承、风扇等。电枢铁心是电机磁路的一部分，电枢绕组是用绝缘铜线绕制的线圈按一定规律嵌放到电枢铁心槽中，并与换向器作相应联接。电枢绕组是电机的核心部件，电机工作时在其中产生感应电动势和电磁转矩，实现机电能量的转换。换向器的作用是与电刷一起，起转换电动势和电流的作用。3.直流电动机的换向装置主要由电刷和换向器等构成，是电枢电路的引出（或引入）装置，在直流发电机中，换向器起整流作用，在直流电动机中，换向器起逆变作用。4.换向器装在定子上，电刷装在转子上。5.直流电动机按励磁方式分可以分为：他励直流电动机、串励电动机、并励电动机、复励电动机。图见书上1-126.1）他励直流电动机图1他励直流电动机工作原理图励磁电流与电枢电流、线路输入电流无关，且，如图1所示。2）并励直流电动机图2并励直流电动机工作原理图线路输入电流等于励磁电流与电枢电流之和，即：I=If+I7.直流电动机的拆装步骤及注意事项：（1）拆除电动机的所有外部接线，并作好标记；（2）拆卸皮带轮或联轴器；（3）拆除换向器端的端盖螺栓和轴承盖螺栓，并取下轴承外盖；（4）打开端盖的通风窗，从刷握中取出电刷，再拆下接到刷杆上的连接线；（5）拆卸换向器端的端盖，取出刷架；（6）用厚纸或布包好换向器，以保持换向器清洁及不被碰伤；（7）拆除轴伸端的端盖螺栓，把电枢同端盖从定子内小心地取出或吊出，并放在木架上，以免擦伤电枢绕组；（8）拆除轴伸端的轴承盖螺栓，取下轴承外盖及端盖。如轴承已损坏或需清洗，还应拆卸轴承，如轴承无损坏则不必拆卸。8.滚动轴承的拆卸：1）用拉码拆卸如图3这种方法简单、实用，专用工具的尺寸可随轴承直径任意调节，只要转动手柄，轴承就被拉出。操作时应注意以下几点：（1）拉脚的拉钩应钩住轴承的内圈，不能钩在外圈上，因为拉外圈达不到拆卸目的，还可能损坏轴承。（2）拉轴承时轴承拉脚与地面的高度一定要用木块或其他东西垫得适当，使拉脚螺杆对准轴承的中心孔，不要歪斜，扳转要慢，用力要均匀。图3拉码法（3）要防止拉脚的拉钩滑脱，如果滑脱会使轴承的外圈或其他机件损坏。2）用铜棒拆卸如图4用端部呈楔形的铜棒以倾斜方向顶着轴承内圈，然后用手锤敲打铜棒，把轴承敲出。敲击时，应沿着轴承内圈四周相对两侧轮流均匀敲击，不可只敲一边，不可用力过猛。图4铜棒敲击法搁在圆筒上拆卸如图5在轴承的内圈下面用两块厚铁板夹住转轴，并用能容纳转子的圆筒支住，在转轴上端垫上厚木板或铜板，敲打取下轴承。图5圆筒拆卸法4）加热拆卸如装配过紧或轴承氧化而不易拆卸时，可将轴承内圈加热，使其膨胀而松脱。加热前，用湿布包好转轴，防止热量扩散，用100℃左右的机械油浇在轴承内圈上，趁热用上述方法拆卸。滚动轴承的清洗方法：用防锈油封存的轴承，可用溶剂型清洗剂清洗。对于使用厚油和防锈油脂如工业用凡士林防锈的轴承，可先用变压器油加热溶解清洗（油温不得超过90℃），待防锈油脂溶化取出冷却后，再用水基型金属清洗剂冲洗。凡用气相剂、防锈水和其他水溶性防锈材料防锈的轴承，亦可用皂类碱性清洗剂清洗。使用环保溶剂型清洗剂清洗时，应一手捏住轴承内圈，另一手慢慢转动外圈，直至轴承的滚动体、滚道、保持架上的油污完全洗掉之后，再清洗净轴承外圈的表面。清洗时还应注意，开始时宜缓慢转动，往复摇晃，不得过分用力旋转，否则，轴承的滚道和滚动体易被附着的污物损伤。轴承清洗数量较大时，为了保证清洗质量，可分粗、细清洗两步进行。滚动轴承的质量检查：轴承清洗完毕后需要仔细观察，在轴承内外圈滚道里、滚动体上及保持架的缝隙里可能会有一些残留油脂。检验时，可先用干净的塞尺将剩余的油刮出，涂于拇指上，用食指去搓，若有沙沙响声，说明轴承未清洗干净，应再洗一遍。最后将轴承拿在手上，捏住内圈，拨动外圈水平旋转（大型轴承可放在装配台上，内圈垫垫，外圈悬空，压紧内圈子，转动外圈），以旋转灵活、无阻滞、无跳动为合格。9.IN=250AP1=61.11kW10．IN=93.1AP1=20.48kW项目一任务2练习题参考答案：1.他励直流电动机在额定电压和额定磁通下，电枢电路没有外接电阻时，得到固有机械特性。一台他励电动机的固有机械特性有1条，人为机械特性有3类，有无数条。2.（1）固有机械特性方程：（2）电枢串电阻的人为机械特性方程：额定负载时的转速：磁通为额定值的80%时的人为特性方程：额定负载时的转速:电压降低至50%时的人为特性方程:额定负载时的转速:3.理想空载转速：实际空载转速：4.（1）电动机的转速：（2）电枢回路串入0.3Ω电阻时的稳态转速：（3）电压降至188V时，降压瞬间的电枢电流：-192.6A降压后的稳态转速：（4）将磁通减弱至80%时的稳态转速：5.（1）固有机械特性：（2）电枢回路串入1.6Ω的电阻时的机械特性：（3）电源电压降至原来的一半时的机械特性：（4）磁通减少30%时的机械特性：项目一任务3练习题参考答案1.因为直流电动机在起动瞬间（n=0时），此时电枢电流Ist=UN2.如果不切除直流电动机起动时电枢回路的外串电阻，将会使起动电流变小，使起动转矩降低，有可能使电动机无法带负载起动。如果电机空载起动了，将使电机的运行速度低于额定转速，使电机的损耗增大，从而降低电机的运行效率。3．直流电动机的最大起动电流一般为额定电流的（1.5~2）的额定电流。起动电流选得过大，会对电动机的换向带来不利的影响，还会引起电网电压的下降，影响电网上其他用户的正常的用电，另外过大的起动转矩还会损坏传动机构。起动电流选的过小，使起动转矩很小，从而使电动机无法带负载起动。4．除了极小容量的直流电动机可以采用直接起动外，直流电动机一般采用电枢回路串电阻起动和降低电枢电压起动的方法。5．由电动机电磁转矩的表达式T=C6．电枢回路串电阻调速、降压调速、弱磁调速。1）电枢回路串电阻调速特点：（1）设备简单，操作方便；（2）低速时，机械特性很软，当负载变化时，转速波动很大。静态稳定性差，调速范围不大；（3）由于电阻的不连续调节，因此速度调节不平滑，属有级调速。（4）电枢电流在调节电阻上消耗的能量大，调速时效率低，效率与转速成正比。2）改变端电压调速特点：（1）降压的人为特性是一簇与固有特性平行的直线，无论是满载、轻载还是空载都有明显的调速效果；（2）由于人为特性硬度不变，低速时由于负载变化引起的转速波动不大。静态稳定性好，调速范围大；（3）可平滑调节端电压，使转速平滑调节，实现无级调速；（4）调节过程能量损耗小。3）减弱磁通的调速：优点：设备简单，调节方便，能耗小。缺点：单方向调节，转速调得过高，励磁过弱，电枢电流变大，换向变坏，出现不稳定。7．能耗制动、反接制动，回馈制动。其中反接制动又分为：倒拉反接制动、电压反接制动。回馈制动又称为再生发电制动。他励直流电动机的能耗制动：断开电机的直流电源，同时在电枢回路中串接制动电阻；他励直流电动机的反接制动：对调电枢回路电源极性，要使他励电动机在低于理想空载转速下运行采用倒拉反转制动，在高于理想空载转速下运行采用回馈制动。8.（1）IST=1692.3A9.（1）15.8（2）0.64Ω项目一任务4练习题参考答案1.电枢绕组的局部短路，比如一个或两个线圈有短路时，可以切断短路线圈，在两个换向片上接以跨接线，继续使用。电枢绕组的局部断路，紧急处理方法，在叠绕组中，将有断路的绕组所接的两相邻换向片用跨接线连起来，在波绕组中，也可以用跨接线将有断路的绕组所接的两换向片接起来，但这两个换向片相隔一个极距，而不是相邻的两片。换向器片间短路，只要刮掉片间短路的金属屑、电刷粉末、腐蚀性物质及尘污等，直到用万用电表检验无短路为止。再用云母粉末或者小块云母加上胶水填补孔洞使其干燥。若上述方法不能消除片间短路，需拆开换向器，检查其内表面。换向器对地短路故障，需把换向器上的紧固螺帽松开，取下前面的端环，把因接地而烧毁的云母片刮去，换上同样尺寸和厚薄的新云母片，装好即可。更换电刷时，要使其型号与旧碳刷相一致，严禁两块及以上碳刷同时更换。在更换时，首先用专用扳手松动刷辫紧固螺丝，松动紧固螺丝时不宜松动过度，防止螺丝脱落；取下碳刷刷辨；再将碳刷和均压弹簧同时取下。装碳刷时，先将碳刷放入刷握；压好均压弹簧；再用专用扳手紧固刷辫紧固螺丝，紧固螺丝时不宜用力过大，防止将螺丝损坏；检查碳刷在刷握内活动自如，弹簧应压在碳刷中心位置，压力正常；装、取压紧弹簧时，动作应缓慢，要用力捏住均压弹簧严防其滑落。测量和调节电刷对换向器的压力：电刷压力不均匀或不符合要求，可能有电刷过短、弹簧由于过热变软老化失去弹性等原因。应使用弹簧秤检查电刷压力。恒压弹簧应完整无机械损伤，压力应符合其产品的规定，同一极上的弹簧压力偏差不宜超过5％；非恒压的电刷弹簧，有规定时压力应符合其产品的规定，当无规定时，应调整到不使电刷冒火的最低压力，一般为140～250g/cm2，同一刷架上每个电刷的压力应均匀。4.直流电机的换向器是用来改变电流方向的。以直流发电机为例，电机输入机械能，电枢绕组里产生交变电流，在电刷和换向器的作用下，输出方向不变的直流电，所以如果没有换向器，直流电机就不能发出直流电。5.并励直流电动机在运行中，若励磁绕组断线，则主磁通下降到剩磁磁通值，而电枢电流将迅速增大，转速迅速上升，可能大大超过额定转速，造成“飞车”，使换向器、电枢绕组和转动部件损坏，甚至造成人身事故。电机空载时励磁绕组断开最容易发生这种危险情况。项目一思考与练习参考答案思考与练习一、填空题1.直流电机具有可逆性，既可作电动机运行，又可作发电机运行。作发电机运行时，将机械能（其他形式的能）变成电能输出，作电动机运行时，则将电能变成机械能输出。2.直流电动机根据励磁方式的不同可分为他励电动机、串励电动机、并励电动机和复励电动机。3.直流电机的换向极数安装在相邻两个主磁极之间的几何中心线处，其作用是改善换向，消除火花。4.并励直流电动机，当电源反接时，其中Ia的方向改变，转速方向不变。5.直流电机由定子和转子两部分组成。直流电动机的基本工作原理是电磁力定律：直流发电机的工作原理是电磁感应原理。6.直流电机定子绕组常见的故障有励磁绕组过热、励磁绕组匝间短路、定子绕组接地、定子绕组断路。7.直流电机电枢绕组常见的故障有电枢绕组短路、电枢绕组断路、电枢绕组接地。8.直流电机换向器常见的故障有片间短路、接地、换向片凹凸不平、云母片凸出。9.直流电机的起动方法有：电枢回路串电阻分级起动、降压起动。10.直流电机的调速方法有：电枢回路串电阻调速、降低电枢电压调速、减弱磁通调速。二、判断题1.✔；2.✘；3.✘；4.✘；5.✘；6.✔；7.✘；8.✘；9.✔；10.✔选择题1．A；2．C；3．A；4．C；5．B；6．C；7.B；8.A；9.C;10.B项目二任务1练习题思考与练习1.三相异步电动机名称中，“异步”的含义:转子转速n总是略小于旋转磁场的转速n1，这两个转速之间是存在差异的，所以这种电动机被称为异步电动机；又因为三相异步电动机是通过电磁感应的原理来工作的，所以这种电机又称为感应电动机。若转子突然被卡住，电动机的n=0,s=1，切割磁力线的速度大大增加，定子及转子电流均很大，电动机的温升大大增加，电机将发热严重，如果时间过长，有可能烧毁电机。异步电动机定子上有三相对称的交流绕组，三相对称交流绕组通入三相对称交流电流时，将在电机气隙空间产生旋转磁场。旋转磁场的转向取决于电流的相序，要改变旋转磁场的转向只有任意改变三根电源进线中的两根。由可知，三组异步电动机旋转磁场的转速取决于电源的频率和电机的磁极对数。工频下的2、4、6、8、10极的三相异步电动机的同步转速分别为3000r/min、1500r/min、1000r/min、750r/min、600r/min。当三相异步电动机转子电路开路时，电动机不能转动，虽然转子和旋转磁场之间有相对运动，切割磁力线，在转子回路产生感应电动势，但因为转子回路开路，不会有电流产生，也就不会产生电磁转矩，因此转子就不会旋转。同步转速n1与转子转速n之差对同步转速n当三相异步电动机的机械负载增加时，电动机的转速下降,转子和旋转磁场之间相对运动的速度增加，切割磁力线的速度增加，在转子回路电流增加，根据磁通势平衡原则，定子电流回路电流也将变大。电动机型号Y112S-2的含义是：Y：代表三相异步电动机112：代表机座中心高112mmS：机座长度代号(S一短机座，M一中机座，L一长机座)2：电机的极数是两极电机它们的区别主要在转子上。绕线异步电动机的转子绕组像定子绕组一样为三相对称绕组，可以联结成星形或三角形。绕组的三根引出线接到装在转子一端轴上的三个集电环上，用一套三相电刷引出来，可以自行短路，也可以接三相电阻。串电阻是为了改善起动特性或为了调节转速。

鼠笼式异步电动机的转子绕组与定子绕组大不相同。它是在转子铁心上的槽里都放一根导条，在铁心两端有两个端环，分别把所有导条伸出槽外的部分都联结起来，形成了短路回路，不可以接三相电阻。异步电动机定、转子之间的气隙尽可能地小。异步电动机气隙小的目的是为了减小其励磁电流(空载电流)，从而提高电动机功率因数。因异步电动机的励磁电流是由电网供给的，故气隙越小，电网供给的励磁电流就小。而励磁电流又属于感性无功性质，故减小励磁电流，相应就能提高电机的功率因数。异步电动机的转子旋转方向始终与旋转磁场的方向一致，而旋转磁场的方向又取决于通入交流电的相序，因此只要改变定子电流相序，即任意对调电动机的两根电源线，便可使电动机反转。因为三相异步电动机的额定转速略低于速度，所以这两台电机的同步速度分别是1500r/min、3000r/min，因此第一台电机的额定转差率为：第二台电机的额定转差率为：15.（1）星形连接时：三角形形连接时：同步转速是1500r/min，定子的磁极对数为2额定转差率是0.03316.,17.（1）三角形接线时：星形接线时：（2）额定转矩：（3）额定转差率：0.087（4）电动机的极数为4极项目二任务2练习题参考答案三相异步电动机的固有机械特性：当定子的对称三相绕组按规定的接线方式，定子不经任何阻抗直接加额定电压、额定频率的三相电压，转子回路不串任何阻抗，直接短路，这种情况下得到的n＝f（T），称为固有机械特性。人为机械特性：人为地改变电动机地任一个参数（如U1、f1、p、定子回路电阻或电抗、转子回路电阻或电抗）的机械特性称为人为机械特性。2.过载能力：转差率：0.0373.1）因为额定转速是1440r/min，所以同步转速为1500r/minS临界转差率：S2）求实用表达式：额定转矩：T最大转矩：T固有机械特性表达式：T求转速为1300r/min时的电磁转矩：S=代入机械特性实用表达式T绘制固有机械特性曲线：（可以画T-S特性，也可以画n-T特性）同步点的坐标：（0,0）额定工作点的坐标：（0.04,49.7）临界点的坐标：（0.166,109.4）把S=1代入固有机械特性表达式：T因此起动点的坐标：（1,35.3）固有机械特性如下图所示：4.1）因为额定转速是720r/min，所以同步转速为750r/minS临界转差率：S额定转矩：T最大转矩：T2）固有机械特性表达式：T同步点的坐标：（0,0）额定工作点的坐标：（0.04,994.8）临界点的坐标：（0.183,2387.5）把S=1代入固有机械特性表达式：T因此起动点的坐标：（1,845.6）3）固有机械特性如下图所示：项目二任务3练习题参考答案鼠笼型异步电动机的起动方法有：定子串电阻或电抗降压起动，优点：降低了起动电流，缺点：对大中型异步电动机是不经济的，起动转矩小了，适合空载或轻载起动；Y/△降压起动，优点：降低了起动电流，缺点：起动转矩小了，适合空载或轻载起动；自耦变压器降压起动，优点：优点：降低了起动电流，缺点：起动转矩小了，适合空载或轻载起动。绕线型异步电动机的起动方法：转子回路串电阻起动，优点：降低了起动电流，电阻选择合适，增大了起动转矩，缺点：起动过程不平稳；转子串频敏变阻器起动，优点：优点：降低了起动电流，增大了起动转矩，起动过程平稳，缺点：损耗较大。绕线式异步电动机在转子回路串电阻增加了转子回路阻抗，起动电流随所串电阻的增大而减小，选择适当电阻可使起动转矩增大，直至达到最大值，故可以允许电动机在重载下起动，但转子回路串入的电阻不是越大越好。如果所串电阻太大，使起动电流太小，同时起动转矩也将减小。线绕式异步电动机转子绕组串入电阻，改变电阻的大小，即可调速。串接的电阻越大，则转速越低。转子串电阻调速的优点是设备简单，成本低，缺点是低速时机械特性软，转速不稳定，电能浪费多，电动机的效率低，轻载时调速效果差。主要用于恒转矩负载如起重运输设备中。当电网频率一定、电机参数不变，如定转子电阻电抗值不发生变化的情况下，起动转矩和外施电压的平方成正比。笼型异步电动机全压起起动时，起动瞬间，转子速度等于0，旋转磁场以同步速度切割转子，在短路的转子绕组中感应很大的电动势和电流，引起与它平衡的定子电流的负载分量急剧增加，以致定子电流也很大，所以起动电流大。但起动时，功率因数很小，转子电流的有功分量并不大，而起动转矩正比于转子电流的有功分量，所以使得起动转矩并不大。变极调速时，改变定子绕组的接线方式有不同，但其共同点是：改变了定子绕组中半相绕组的电流方向，从而改变了电机的磁极数和磁极对数。变极调速时，改变异步电动机定子绕组的接线的方法来改变定子的极对数。因为变极前后三相绕组的相序发生了变化。若要保持电动机转向不变，所以应把接到电动机的３根电源线任意对调两根。Y/YY变极调速方法属于恒转矩调速，电梯电动机变极调速定子绕组应采用Y/YY变极调速方案。这种接法极数减少一半，转速增加一倍，功率增加一倍，接近恒转矩调速，适宜带起重电葫芦、运输传送带等恒转矩负载。△/YY属于恒功率调速，车床切削电动机的变极调速，定子绕组应采用△/YY变极调速方案，这种接法极数减少一半，转速增加一倍，转矩减小了近一半，而功率仅变化了15%，接近恒功率调速，应用于各种机床的粗加工和精加工。①②如果采用Y-△起动，起动转矩变为：起动瞬间考虑过载能力，电机产生的最大转矩为：大于1250N·m的负载，所以能带动该负载起动。三相异步电动机当电源电压降低时，电动机的最大电磁转矩变小，若电源电压下降20%，电动机的最大转矩和起动转矩都将下降为原来的64%。项目二任务4练习题参考答案三相异步电动机的绝缘性能检查主要检查，一是相间绝缘，二是对地绝缘。两个绝缘性能的检测都需要用到兆欧表。判别定子绕组在装配过程中是否造成线头断裂、松动、绝缘不良等现象。可以测量三相绕组的直流电阻是否平衡，要求误差不超过平均值的4％。可以根据电动机功率大小，分别采用万用表测量（高电阻）或精度较高的电桥测量（低电阻），应测量三次，取其平均值。三相异步电动机做空载试验，应该在低压侧接线，主要是为了便于选择仪表和实验人员的安全，因为做变压器空载时，电压要加到额定电压，甚至略大于额定电压。三相异步电动机空载损耗主要包含定子空载铜耗、铁耗和机械损耗。首先从空载损耗中减去定子空载铜耗，再根据机械损耗的大小仅与转速有关，和端电压无关，而铁耗与磁通的平方成正比，即与电压的平方成正比，画出特性曲线，延长曲线交纵轴于A点，A点的纵坐标即为机械损耗。从三相异步电动机空载损耗中减去定子空载铜耗、减去机械损耗，就得到了铁耗。项目二思考与练习参考答案思考与练习一、填空题1.三相异步电动机的定子由定子铁心、定子绕组和机座等三部分组成。2.某4极50HZ的电动机，其三相定子磁场的速度为1500r/min，若额定转差率为0.04，则额定速度为1440r/min。3.三相异步电动机按转子绕组的结构可以分为：笼型电机、绕线型电机两大类。4.三相旋转磁势的转速与电源频率f成正比，与磁极对数P成反比。5.异步电动机转差率范围是0～1。二、判断题1.✔2.✔3.✔4.✘5.✘6.✘7.✘8.✘9.✔10.✔三、选择题 1.C2.C3.B4.C5.A6.A7.C项目三任务1练习题参考答案1.变压器的铁心构成变压器的磁路，同时又起着器身的骨架作用。为了减少铁心损耗，采用0.35mm厚、表面涂的绝缘漆的硅钢片迭成。2.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。3.变压器二次额定电压U2N是指变压器一次侧加额定电压，二次侧空载时的端电压。4.根据可知，，由于电压增高，主磁通将增大，磁密将增大,磁路过于饱和，根据磁化曲线的饱和特性，磁导率μ降低，磁阻增大。于是，根据磁路欧姆定律可知,产生该磁通的励磁电流必显著增大。再由铁耗可知，由于磁密增大,导致铁耗增大，铜损耗也显著增大，变压器发热严重，可能损坏变压器。5.由于磁通所经路径不同，把磁通分成主磁通和漏磁通，便于分别考虑它们各自的特性，从而把非线性问题和线性问题分别予以处理

区别：1）在路径上，主磁通经过铁心磁路闭合，而漏磁通经过非铁磁性物质磁路闭合。

2）在数量上，主磁通约占总磁通的99%以上，而漏磁通却不足1%。

3）在性质上，主磁通磁路饱和，φ0与I0呈非线性关系，而漏磁通磁路不饱和，φ1σ与I1呈线性关系。

4）在作用上，主磁通在二次绕组感应电动势，接上负载就有电能输出，起传递能量的媒介作用，而漏磁通仅在本绕组感应电动势，只起了漏抗压降的作用。

空载时，有主磁通和一次绕组漏磁通，它们均由一次侧磁动势激励。负载时有主磁通，一次绕组漏磁通，二次绕组漏磁通。主磁通由一次绕组和二次绕组的合成磁动势即激励，一次绕组漏磁通由一次绕组磁动势激励，二次绕组漏磁通由二次绕组磁动势激励。6.根据可知，电源电压不变，从60Hz降低到50Hz后，频率下降到原来的（1/1.2），主磁通将增大到原来的1.2倍，磁密也将增大到原来的1.2倍，磁路饱和程度增加，磁导率μ降低，磁阻增大。于是，根据磁路欧姆定律可知,产生该磁通的激磁电流必将增大。

再由讨论铁损耗的变化情况。

60Hz时，

50Hz时，

因为，，所以铁损耗增加了。

漏电抗，因为频率下降，所以原边漏电抗，副边漏电抗减小。又由电压变化率表达式可知，电压变化率将随，的减小而减小。7.要从电网取得功率，供给变压器本身功率损耗，它转化成热能散逸到周围介质中。小负荷用户使用大容量变压器时，在经济技术两方面都不合理。对电网来说，由于变压器容量大，励磁电流较大，而负荷小，电流负载分量小，使电网功率因数降低，输送有功功率能力下降，对用户来说，投资增大，空载损耗也较大，变压器效率低。8.变压器的变比：45.65一次绕组的额定电流：4.76A二次绕组的额定电流：217.39A一台SN=5000kVA，U1N/U2N=10/6.3kV，Y，d联结的三相变压器，试求：（1）变压器一次侧的额定电压：10kV，额定电流288.7A；变压器二次侧的额定电压：6.3kV，额定电流458.2A（2）变压器一次绕组的额定电压：5.78kV，额定电流288.7A；变压器二次绕组的额定电压：6.3kV，额定电流264.6A项目三任务2练习题参考答案变压器的同名端又称同极性端，又称同名端，变压器线圈的极性是指一次侧、二次侧两线圈的相对极性，即在每瞬间，一次侧线圈的某一端电位为正时，二次侧线圈也一定在同一瞬时有一个为正的对应端，我们把这两个对应端称为变压器的同名端，或者同极性端，通常用“※”或“●”来表示。当某一瞬间，电流从绕组的某一端流入（或流出）时，若两个绕组的磁通在磁路中方向一致，则这两个绕组的电流流入（或流出）端就是同极性端。2.变压器的同一相绕组的两个端子可以用万用表的电阻档来判定，如果万用表的两个表棒所接的正好是同一个线圈的两个端子,那它一定是通路的或者说电阻是比较小的。3.同极性端的判定方法通常有三种：观察法、直流法和交流法。4.直流法来判别变压器同名端：用1.5V或3V的直流电源，按下图所示连接，直流电源接入高压绕组，直流毫伏表接入低压绕组。当合上开关S的一瞬间，如毫伏表指针向正方向偏转，则接直流电源正极的端子与接直流毫伏表正极的端子为同名端5.将高压绕组一端与低压绕组一端用一根导线连接起来，同时将高压绕组的另一端与低压绕组的另一端接入交流电压表，如下图所示。在高压绕组两端接入低压交流电源，测量U1、U2的值，若U1﹥U2，则A与a为同名端；若U1﹤U2，则A与a为异名端也可以分别测量UAX、UAa、Uax三个电压值，若UAa=UAX-Uax，则A与a、X与x为同极性端。如得出:UAa=UAX+Uax，则A与a、X与x为异极性端。6.变压器的同名端如果接错，有可能烧毁变压器。项目三任务3练习题参考答案1.单相变压器的组别用来反映单相变压器两侧绕组电动势或电压之间的相位关系。影响组别的因素有绕组的绕向（决定同极性端子）和首、末端标记。用时钟法表示时，把高压绕组的电动势相量作为时钟的长针，并固定在12点。低压绕组的电动势相量作为短针，其所指的数字即为单相变压器的连接组别号。单相变压器仅有两种组别，记为II0（低压绕组电动势与高压绕组电动势同相）或II6（低压绕组电动势与高压绕组电动势反相）。我国国家标准规定II0为单相变压器的标准组别。2.三相心式变压器省材料，效率高，占地少，成本低，运行维护简单，但它具有下列缺点：1）在电站中，为了防止因电气设备的损坏而造成停电事故，往往一相发生事故，整个变压器都要拆换，但如果选用三相组式变压器，一相出了事故只要拆换该相变压器即可，所以三相心式变压器的备用容量是三相组式变压器的三倍，增加了电站成本。

2）在巨型变压器中，选用三相组式变压器，每个单台变压器的容量只有总容量的三分之一，故重量轻，运输方便。

3）由于心式变压器三相磁路不对称，中间铁心柱磁路短，磁阻小，在电压对称时，该相所需励磁电流小。3.

答：1）变比相等；

2）组别相同；3）短路阻抗的标么值相等，短路阻抗角相等

具体分析：

1）变比不等时的并联运行：

（1）空载运行时，即使变比K相差不大，它也能引起较大环流。

（2）负载运行

负载运行时，变比小的变压器所分担的电流大，而变比大的变压器所分担的电流小，因此，变比不等影响变压器的负荷分配，若变比小的变压器满载，则变比大的变压器就达不到满载，故总容量就不能充分被利用。

2）连接组别不同时的并联运行

连接组别不同时，二次侧线电动势的相位差很大，因为变压器短路阻抗甚小，必然产生很大环流，它将烧毁变压器绕组，故连接组别不同的变压器绝对不允许并联运行。

3）短路阻抗标么值不等时的并联运行

短路阻抗标幺值不等的结果，使短路阻抗标幺值大的变压器所分配的负载小，而使短路阻抗标幺值小的变压器所分配的负载大，致使总有一台变压器的容量不能被充分利用。为使各台变压器所承担的电流同相，还要求各台变压器的短路阻抗角相等。4.为了避免制造和使用上的混乱，国家标准规定对单相双绕组电力变压器只有ⅠⅠ0联结组别一种。对三相双绕组电力变压器规定只有Yyn0、Yd11、YNd11、YNy0和Yy0五种。5.Yy6，Yd7项目三思考与练习参考答案思考与练习一、填空题1.电压互感器使用时副边不允许短路电流互感器使用时副边不允许开路。2.变压器铁心导磁性能越好，其励磁电流越小。3.变压器中接电源的绕组称为原边（一次）（初级）绕组，接负载的绕组称为副边（二次）（次级）绕组。4.变压器油既是绝缘介质又是冷却介质。5.变压器的铁心是磁路部分，变压器的绕组是电路部分。二、判断题1．✔2．✔3．✔4．✔5．✔6．✘7．✔8．✔9．✔10．✔项目四任务1练习题参考答案1.交流伺服电动机运行平稳，噪音小，但控制特性为非线性并且因转子电阻大而使损耗大，效率低。与同容量直流伺服电动机相比体积大，质量大，所以只适用于0.5W～100W的小功率自动控制系统中。直流伺服电动机过载倍数大，时间长；具有大的转矩/惯量比，响应快。低速转矩大，惯量大，可与丝杆直接相联，省去了齿轮等传动机构，提高了机床的加工精度。调速范围大，与高性能的速度控制单元组成速度控制系统时，调速范围超过1∶2000。2.交流伺服电动机的转子电阻比单相异步电动机大得多，所以伺服电动机与单机异步电动机相比，有三个显著特点：1）起动转矩大：由于转子电阻大，与普通异步电动机的转矩特性曲线相比，具有较大的起动转矩。因此，当定子一有控制电压，转子立即转动，即具有起动快、灵敏度高的特点。2）运行范围较广3）无自转现象：正常运转的伺服电动机，只要失去控制电压，电机立即停止运转。交流伺服电动机运行平稳、噪音小，但由于转子电阻大，损耗大，效率低3.交流伺服电动机的结构主要可分为两大部分，即定子部分和转子部分。在定子铁心中安放着空间互成90°电角度的两相绕组，所以交流伺服电动机是一种两相的交流电动机。由于交流伺服电动机转速总是低于旋转磁场的同步速，而且随着负载阻转矩值的变化而变化，因此交流伺服电动机又称为两相异步伺服电动机。与一般交流异步电动机不同的是，交流伺服电机为了便于控制转速，把转子电阻设计的很高，使电机的机械特性变得很软（不是很硬），即转速低时，电磁转矩较大。信号系数αe不但可以表示控制电压的值，而且也可表示电机不对称运行的程度。如当αe=1，气隙中合成磁场是一个圆形旋转磁场，电机处于对称运行状态；当αe=0，对应的是一个脉振磁场，电机不对称程度最大；αe越接近0，磁场的椭圆度就越大，不对称程度也就越大。如果伺服电动机控制电压消失后像一般单相异步电动机那样继续转动，则出现失控现象，我们把这种因失控而自行旋转的现象称为自转。为消除交流伺服电动机的自转现象，必须加大转子电阻r2。5．交流伺服电动机的控制方式（1）幅值控制保持控制电压与励磁电压间的相位差不变，仅改变控制电压的幅值。（2）相位控制保持控制电压的幅值不变，仅改变控制电压与励磁电压间的相位差。（3）幅-相控制同时改变控制电压的幅值和相位。6．交流伺服电动机的电磁转矩T与转差率s(或转速n)的关系曲线，即T=f(s)曲线［或T=f(n)曲线］称为机械特性。7．交流伺服电动机在没有控制电压时，定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场，转子静止不动。当有控制电压时，定子内便产生一个旋转磁场，转子沿旋转磁场的方向旋转，在负载恒定的情况下，电动机的转速随控制电压的大小而变化，当控制电压的相位相反时，伺服电动机将反转。单相异步电动机转子是普通鼠笼型的，通常在定子上有两相绕组，一主一副，副绕组配合主绕组启动电机，电机启动达一定转速后副绕组电源切断，不会再产生磁场，如果只有主绕组，电机不会自动转起来。项目四任务2练习题参考答案1.步进电机步距角的计算公式是：Q=360º/N.Zr，Zr为转子的齿数，N为运行拍数，N=km(k=1,2；m为相数)，所以步进电机的步距角和定子绕组的的相数、转子的齿数、以及通电方式有关。2.步进电机的转速可以用频率来控制，步进电机的运行频率跟转速成正比，可以通过计算公式，计算出步进电机的转速。步进电机的转速为n=60f/NZr，得到每分钟多少转，由于可能采用的频率过高，或者调节频率占空比所引起的变化，所以特别强调是平均转速。3．步进电机可以采用三相单拍、双拍、单双拍等各种通电方式，不同通电方式主要影响电机的步距角和矩频特性。4．控制绕组每改变一次通电状态，转子转过的角度叫步距角。步进电机步距角的计算公式是：Q=360º/N.Zr，其步距角与拍数成反比，而步进电机可以采用三相单三拍控制方式或三相六拍控制方式运行，因此，一台步进电机由于采用三拍或六拍不同的运行方式就会有两个步距角。5．（1）电机的步距角：0.75°；（2）转速：75r/min。6．步进电机中，控制绕组的通电状态每切换一次叫做“拍”，若每次只有一相控制绕组通电，切换三次为一个循环为“三拍”，叫三相单三拍控制方式。双三拍控制方式是指每次同时有两相控制绕组通电，通电方式是UV→VW→WU→UV，切换三次为一个循环，故称三相双三拍控制。三相六拍控制方式的通电顺序是U→UV→V→VW→W→WU→U。每改变一次通电状态，转子旋转的角度只有双三拍通电方式的一半。定子三相绕组经六次换接完成一个循环，故称“六拍”控制。项目四任务3练习题参考答案1.无刷直流电动机由电子开关电路、永磁式同步电动机及位置传感器组成，它去掉了普通直流伺服电动机的电刷和换向器，避免了滑动机械接触影响电机的精度、性能和可靠性以及火花引起的无线电干扰，增长了电机寿命，也避免了结构复杂、噪音大、维护困难的缺点，却保留了直流电动机调速和起动性能好、堵转转矩大的优点；同时还具有交流永磁式同步电动机结构简单、运行可靠、维护方便等优点。2.位置传感器是组成无刷直流电动机系统的三大部分之一，也是区别于有刷直流电动机的主要标志。其作用是检测主转子在运动过程中的位置，将转子磁钢磁极的位置信号转换成电信号，为逻辑开关电路提供正确的换相信息，以控制它们的导通与截止，使电动机电枢绕组中的电流随着转子位置的变化按次序换向，形成气隙中步进式的旋转磁场，驱动永磁转子连续不断地旋转。3.位置传感器的基本功能是在电动机的每一个电周期内，产生出所要求的开关状态数。也就是说电动机传感器的永磁转子每转过一对磁极（N、S极）的转角，就要产生出与电机逻辑分配状态相对应的开关状态数，以完成电动机的一个换流全过程。如果转子充磁的极对数越多，则在360°机械角度内完成该换流全过程的次数也就越多。其充磁的极对数一般设计成和电动机的主转子一样，以确保换向节拍和主转子磁极处在换向位置的时间是同步的。这样可提高平均转矩，同时降低转矩的波动值。4.无刷直流电机的电机本体在结构上与永磁同步电机类似，只是没笼型绕组和它的启动装置。它的定子绕组可以是简单的单相，也可以是三相以上的结构，电枢绕组的连接方式主