《电机学》(第二版)绪论及第1篇课后习题答案

1、绪 论0-1 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？0-2 在图0-3中，当给线圈N1外加正弦电压u 1时，线圈N 1 和 N 2 中各感应什么性质的电动势？电动势的大小与哪些因素有关？0-3 感应电动势中的负号表示什么意思？0-4 试比较磁路和电路的相似点和不同点。0-5 电机运行时，热量主要来源于哪些部分？为什么用温升而不直接用温度表示电机的发热程度？电机的温升与哪些因素有关？0-6 电机的额定值和电机的定额指的是什么？0-7 在图0-2中，已知磁力线的直径为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？图0-

2、9 习题0-8附图0-8 在图0-9所示的磁路中，线圈N1、N 2中通入直流电流I1、I2，试问：（1） 电流方向如图所示时，该磁路上的总磁动势为多少？（2） N 2中电流I2反向，总磁动势又为多少？（3） 若在图中a、b处切开，形成一空气隙，总磁动势又为多少？（4） 比较1、3两种情况下铁心中的B、H的相对大小，及3中铁心和气隙中H的相对大小？解：1） 2） 3）不变 4）由于，而，所以，。在3）中，由于，所以0-9 两根输电线在空间相距2m，当两输电线通入的电流均为100A时，求每根输电线单位长度上所受的电磁力为多少？并画出两线中电流同向及反向时两种情况下的受力方向。解：由，得每根输电线单

3、位长度上所受的电磁力为当电流同向时，电磁力为吸力；当电流反向时，电磁力为斥力。如下图所示：0-10 一个有铁心的线圈，线圈电阻为2。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。解： 第一篇 变 压 器第 1 章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？1-2 变压器有哪些主要部件？各部件的作用是什么？1-3 铁心在变压器中起什么作用？如何减少铁心中的损耗？1-4 变压器有哪些主要额定值？原、副方额定电压的含义是什么？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

4、。解： 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。解： 第 2 章2-1在研究变压器时，原、副方各电磁量的正方向时如何规定的？2-2在变压器中主磁通和原、副绕组漏磁通的作用有什么不同？它们各是由什么磁动势产生的？在等效电路中如何反映它们的作用？2-3为了在变压器原、副绕组方得到正弦波感应电动势，当铁心不饱和时激磁电流呈何种波形？当铁心饱和时情形又怎样？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、空载电流、铁心损耗和原、副方的电动势有何变化？2-5一台额定电压为220/110V的变压器，若误将低压

5、侧接到220V的交流电源上，将会产生什么样的后果？2-6变压器折算的原则是什么？如何将副方各量折算到原方？2-7变压器的电压变化率是如何定义的？它与哪些因素有关？2-8为什么可以把变压器的空载损耗看作变压器的铁耗，短路损耗看作额定负载时的铜耗？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，所得到铁耗是否相同？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: 高压绕组的匝数变压器的变比低压绕组的匝数2-11一台单相变压器，S

6、N=100kVA，U1N/U2N=6000/230V，R1=4.32，x1=8.9，R2=0.0063，x2=0.013。求：1) 折算到高压侧的短路参数Rk、xk和Zk；2) 折算到低压侧的短路参数k、k和k；3) 将1）、2）的参数用标么值表示，由计算结果说明什么问题？4) 变压器的短路电压uk及其有功分量ukr、无功分量ukx；5) 在额定负载下，功率因数分别为cos2=1、cos2=0.8（滞后）、cos2=0.8（超前）3种情况下的U。解: 1) 2) 3) 4) 5) U1( Rk* cos2+ xk* sin2) 100 =(0.02391.0+0.05040) 100 =2.3

7、9 U2( Rk* cos2+ xk* sin2) 100 =(0.02390.8+0.05040.6) 100 =4.87 U3( Rk* cos2+ xk* sin2) 100 =(0.02390.8 - 0.05040.6) 100 = -1.052-12一台三相变压器，SN=750kVA,U1N/U2N=10000/400V,Y,d接法，f=50HZ。试验在低压侧进行，额定电压时的空载电流I0=65A，空载损耗p0=3700W；短路试验在高压侧进行，额定电流时的短路电压Uk=450V，短路损耗pkN=7500W（不考虑温度变化的影响）。试求：1) 折算到高压边的参数，假定R1=2=,x

8、1=2=；2) 绘出T形电路图，并标出各量的正方向；3) 计算满载及cos2=0.8（滞后）时的效率N；4) 计算最大效率max。解：1) , 折算至高压侧的激磁参数：Zm=k2m=14.43210.66=2219.7 Rm= k2m=14.4320.875=182.2 = k2=14.43210.62=2211.3 短路参数计算： Zk =Rk =Xk=R1=2=x1=2=2) T形电路图如下： 4) 满载时的效率第 3 章3.1 三相变压器组和三相心式变压器在磁路结构上各有什么特点？3.2 三相变压器的联结组由哪些因素决定的？3.3为什么三相变压器组不采用Y，y连接？而三相心式变压器又可以

9、采用呢？3.4 Y，y接法的三相变压器组中，相电动势中有三次谐波电动势，线电动势中有无三次谐波电动势？为什么？3.5 变压器理想并联运行条件有哪些？3.6 并联运行的变压器，如果联结组不同或变比不等会出现什么情况？3.7 两台容量不相等的变压器并联运行，是希望容量大的变压器短路电压大一些好，还是小一些好？为什么？3.8 为什么变压器的正序阻抗和负序阻抗相同？变压器的零序阻抗决定于哪些因素？3.9 为什么Y，yn接法不能用于三相变压器组，却可用于三相心式变压器？3.10 一台单相变压器，220V110V，绕组标志如题图3-1所示。将X与a连接，高压绕组接到220V的交流电源上，电压表接在Ax上，

10、如A、 题图3-1a同极性，电压表读数是多少？如A、a异极性呢？ 解：A、a同极性时压表读数是A、a异极性时压表读数是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)*3-12 根据下列变压器的联结组别画出其接线图： 1）Y，d5；2）Y，y2；3）D，y11。解： 1） 2） 3)（略）3-13 两台并联运行的变压器，在SNI=1000kAV，SNII=500kAV，不允许任何一台变压器过载的情况下，试计算下列条件并联变压器组可供给的最大负载，并对其结果进行讨论。1）=0.9；2）=0.9；解：1），第一台变压器先达满载。设，则2），第二

11、台变压器先达满载。设，则讨论：可见，并联运行时，容量大的变压器，其较小，则并联变压器组利用率较高。3-14 两台变压器数据如下：SNI=1000kAV，ukI=6.5，SNII=2000kAV，ukII=7.0联结组均为Y，d11额定电压均为35/10.5kVA。现将它们并联运行，试计算：1）当输出为3000kVA时，每台变压器承担的负载是多少？2）在不允许任何一台过载的条件下，并联组最大输出负载是多少？此时并联组的利用率是多少？解：1）由 得 2），第一台变压器先达满载。设，则 3-15 某变电所总负载是3000kVA，若选用规格完全相同的变压器并联运行，每台变压器的额定容量为1000kVA

12、。1）在不允许任何一台变压器过载的情况下需要几台变压器并联运行？2）如果希望效率最高，需要几台变压器并联运行？已知每台变压器的损耗是：=5.4kW，=15kW。 3-16 试将三相不对称电压2200,200-110,210-250分解为对称分量。 3-17 一台容量为100kVA，Y，yn0联结组的三相心式变压器，6000400 V，=0.02+j0.05，=0.1+j0.6如发生单相对地短路，试求：1）原绕组的三相电流；2）副方的三相电压； 3）中点移动的数值。 解：1）单相对地短路时副方的短路电流 2) 副方的三相电压,忽略和，则3) 中点移动第 4 章4-1 变压器空载电流很小，为什么空

13、载合闸电流却可能很大？4-2 变压器在什么情况下突然短路电流最大？大致是额定电流的多少倍？对变压器有何危害？4-3 变压器突然短路电流的大小与有什么关系？为什么大容量必要器的设计得大些？4-4 变压器绕组上承受的径向电磁力和轴向电磁力方向如何？哪一种电磁力对绕组的拨坏作用更大一些？为什么？4-5 变压器运行时可能出现哪些过电压？如何保护？4-6 有一台三相变压器，联结组，试求：1）高压方的稳态短路电流及其标么值；2）在最不利的情况下发生副方突然短路时短路电流的最大值和标么值。 解：1） 2）第 5 章5-1 三绕组变压器等效电路中的电抗、与双绕组变压器的漏电抗有何不同？为什么有时在、中有一个会出现负值？5-2 什么是自耦变压器的额定容量、绕组容量和传导容量？它们之间的关系是什么？5-3 为什么电压互感器的在运行时不允许副边短路？电流互感器在运行时不允许副方开路？5-4 一台三相三绕组变压器，额定容量为10000/10000/10000kVA，额定电压为110/38.5/11kV，其联结组为YN，yn0，d11，短路试验数据如下：绕 组短路损耗（kW）阻抗电压（%）高一中111.20高一低148.75中一低82.70试计算简化等效电路中的各参数。5-5 一台三相双绕组变