浙大电机学章玮课后答案.doc

1、1-1、 变压器电动势旋转电动势产生的原因有什么不同？其大小与哪些因素有关？答：变压器电动势产生原因：线圈与磁场相对静止，但穿过线圈的磁通大小或方向发生变化；旋转电动势产生原因：磁通本身不随时间变化，而线圈与磁场之间有相对运动，从而使线圈中的磁链发生变化。对于变压器电动势： e的大小与线圈匝数、磁通随时间的变化率有关。对于旋转电动势： e的大小与磁感应强度B，导体长度l，相对磁场运动速度v有关。1-2、 磁滞损耗和涡流损耗是什么原因引起的？它的大小与哪些因素有关？答：磁滞损耗产生原因：铁磁材料在外界交变磁场作用下反复磁化时，内部磁畴必将随外界磁场变化而不停往返转向，磁畴间相互摩擦而消耗能量，引

2、起损耗。其大小与最大磁通密度、交变频率f和材料等因素有关，即。同时，磁滞损耗与磁滞回线所包围的面积有关，面积越大，磁滞损耗也就越大。涡流损耗产生原因：铁芯中磁通发生交变时根据电磁感应定律，铁芯中会感应涡流状的电动势并产生电流，即涡流。涡流在铁芯中流通时，会产生损耗，就称为涡流损耗。其大小与铁芯中的磁通密度幅值，磁通的交变频率f、硅钢片厚度d和硅钢片电阻率等因素有关，即。1-3、 如何将和两个形式不同的公式统一起来？答：匝数N为1、有效长度为l，线圈宽度为b的线圈在恒定磁场中以速度v运动时，由电磁感应定律可得：1-4、 电机和变压器的磁路通常采用什么材料制成？这些材料各具有哪些主要特征？答：（1

3、）通常采用高导磁性能的硅钢片来制造电机和变压器的铁芯，而磁路的其他部分常采用导磁性能较高的钢板和铸钢制造，来增加磁路的导磁性能，使其在所需的磁路密度下具有较小的励磁电流。（2）硅钢片的导磁率极高，能减少电机体积，降低励磁损耗，磁化过程中存在不可逆性磁滞现象，交变磁场作用下，会产生磁滞损耗和涡流损耗。2-6 已知一台直流发电机的铭牌参数如下：额定功率PN=200kW，额定电压UN=230V，额定转速nN=1450r/min，额定效率N=90%，试求该发电机的额定输入功率P1和额定电流IN 。答：直流发电机PN=UNIN，代入数据可得IN=869.6AkW2-7 已知一台直流电动机的铭牌参数如下：

4、额定功率PN=55kW，额定电压UN=110V，额定转速nN=1000r/min，额定效率N=85%，试求该发电机的额定输入功率P1、额定电流IN和额定转矩TcN 。答：kW直流电动机P1=UNIN，代入数据可得IN=588A2-10 一台四极单叠绕组的直流电机：1）如果取出相邻两组电刷，只用剩下的两组电刷是否可以？对电机的性能有何影响？端电压有何变化？此时发电机能供多大负载（用额定功率的百分比表示）？2）如果有一元件短线，电刷间的电压有何变化？电流有何变化？3）如果只用相对的两组电刷是否能继续运行？4）若有一个磁极失磁将会产生什么后果？答：（1）若取出相邻两电刷，电机可以工作，但带负载性能降

5、低，原本共4条支路并联，设每支路电流为I，总电流为4I，现在其中3条支路串联后再与第4条支路并联，总电流为1/3I+I=4/3I。端电压不变，。（2）若有一元件断线，电刷间电压不变，由于断线支路无电流，总电流变为3I，即减少为原来的3/4。（3）只用相对的两个电刷时，两条支路上的电动势都为0，无法运行。（4）若一磁极失磁，电极内磁场不对称，造成并联各支路感应电动势不等，甚至产生环流，损坏电机。2-13 一台直流发电机，2P=8，当n=600r/min，每极磁通量Wb时，E=230V，试求：1）若为单叠绕组，则电枢绕组应有多少根导体？2）若为单波绕组，则电枢绕组应有多少根导体？答：，则又（1）当

6、为单叠绕组时，a=P=4，匝（2）当为单波绕组时，a=1，匝2-16、 一台单波绕组的直流发电机，2P=4，PN=50kW，UN=230V，nN=725r/min，K=135，Ny=1，试求： 1）电枢绕组总导体数N；2）空载时，产生额定电压的每极磁通量0；3）若将电枢绕组改为单叠绕组，在同样每极磁通量0及转速下，空载时感应电动势为多少？答：（1）（2）单波绕组a=1Wb（3）若改为单叠绕组a=p=2V2-19 一台并励直流发电机在600r/min时，空载电压为125V，假如将转速提高到1200r/min，同时将励磁回路的电阻增加一倍，问发电机的空载电压为多少？答：并励发动机空载时，I=0所以

7、由于、和很小，因此同时题目指出，速度增大一倍，也增加一倍。那么励磁电流大小不变，磁通不变。那么V2-20 对任一直流发电机，在给定的运行情况下，总可以利用电动势方程式求得，为什么用空载特性曲线上求出对应于E的励磁电流If并非该运行状态的实际励磁电流值？答：当直流发电机有负载时，电枢电流比较大，此时会产生明显的去磁效应或助磁效应，而工作在空载特性曲线对应E的励磁电流If下，是不能满足要求的。所以实际励磁电流会偏大（由于去磁效应）或偏小（由于助磁效应）。2-22 一台并励直流发电机，2P=4，PN=82kW，UN=230V，nN=970r/min，并励绕组每极有78.5匝，四极串联后的总电阻，额定

8、负载时，并励回路串入，V，。试求额定负载时发电机的输入功率、电磁转矩和效率。答：A AAV输入功率kW效率由Nm 2-24 一台他励直流发电机，PN=10kW，UN=230V，nN=1000r/min，额定负载时电枢反应去磁作用相当于励磁电流0.2A。已知在800 r/min时，在所考虑工作范围内，其空载特性可用表示。试求：1）发电机额定励磁电流；2）电压变化率；3）过载25%时的端电压（设电枢反应正比于负载电流）；4）在额定负载时，将端电压提高到250V；励磁电流不变时，其转速应提高到多少？若转速不变时，其励磁电流应增加多少？答：（1）AV考虑在相同的励磁电流作用下，其产生的电动势为V又 ，

9、所以A考虑电枢反应去磁作用，发电机额定励磁电流为A（2）V（3）过载25%时，此时，A故A则由，得VV（4）a)不变，此时A则V去磁作用AA在800 r/min时， 故b)转速不变，A，V，A，所以A故A2-28 如何改变串励、并励和复励直流电动机的转向？答：要改变直流电动机的转向，只要改变电枢电流方向或励磁电流方向。对于串励直流电动机，可将电枢绕组或串励绕组反接，电枢电流或励磁电流改变一个就可以；对于并励直流电动机来说，方法同上；对于复励直流电动机来说，考虑到其励磁绕组的特殊性，在改变电路时，要保证两段励磁绕组的综合励磁作用与电枢电流择一反向。2-31 两台完全相同的并励直流电动机，机械上用

10、一转轴联接在一起，并联于230V的电网上运行，轴上不带其他负载。在1000r/min时空载特性为：/A1.31.4/V186.7195.9此时，甲电机的励磁电流为1.4A，乙电机的励磁电流为1.3A，转速为1200r/min，电枢回路的总电阻均为0.1，若忽略电枢反应去磁的影响和附加损耗，试问：1） 哪台是发电机？哪台是电动机？2） 总的机械损耗和铁耗是多少？3） 若保持转速不变，只调节励磁电流能否改变电机的运行状态？4） 是否可以在1200r/min时两台电机都从电网吸取功率或向电网送出功率？答：（1）对于甲电机，当n=1200r/min时VU甲电机是发电机对于乙电机，当n=1200r/mi

11、n时VU乙电机是电动机（2）对发电机可得A则W甲发电机的机械损耗和铁耗对电动机A乙电动机的机械损耗和铁耗：W（3）调节励磁电流可以改变两机运行状态。（4）可以两机都做电动机从电网吸收功率。但不可以两机都做发电机送出功率，因为不符合能量守恒定律。2-32 一台变励直流电动机，PN=5.5kW，UN=100V，In=58A，nN=1470r/min，Rf=138，Ra=0.15。在额定负载时突然在电枢回路中串0.5电阻，若不计电枢回路中的电感和略去电枢反应去磁的影响，试计算此瞬间的下列各项：1） 电枢反应电动势；2）电枢电流；3）电磁转矩；4）若总制动转矩不变，试求达到稳定状态后的转速。答：（1）

12、V由于串入瞬间电机转速不变，故由知不变。故电枢反应电动势为91.4V。（2）当串入后，所以A（3）Nm（4）若总制动转矩不变，则，知不变则平衡后Ar/min2-35 一台并励直流电动机，PN=7.2kW，UN=110V，nN=900r/min，N=85%，Ra=0.08，IfN=2A。若总制动转矩不变，在电枢回路中串入一电阻，使转速降低到450r/min，试求串入电阻的数值、输出功率和效率。答：转矩不变，则A电枢电势V速度降到450r/min后，V。输出功率kW效率2-41 换向极的作用是什么？它装在哪里？它的绕组应如何励磁？如果不慎将已调节好换向极的直流电机的换向极绕组极性接反，那么运行时会

13、出现什么现象？答：换向极作用是改善换向，在换向区域建立一个适当的外磁场，称为换向磁场。装在几何中性线上。换向极的励磁应使得换向极的磁动势抵消交轴电枢反应，并克服换向极磁路中的磁压降。如果不慎将换向极接反，则不但没有抵消，反而加强了磁场，因此可能出现电刷下的火花。2-42 一台直流电机，轻载运行时换向良好。当带上额定负载时，后刷边出现火花。那么应如何调节换向极下的气隙或换向极绕组的匝数，才能改善换向？答：由于出现的是后刷边的火花，所以可以判断是延迟换向，而（换向极磁场），为使，应增加换向极绕组的匝数，减小换向极下气隙。3-3 变压器铭牌数据为：SN=100kVA，U1N/U2N=6300/400

14、V，Y/Y0连接，低压绕组每相匝数为40匝。1）求高压绕组每相匝数；2）如高压边额定电压由6300V改为10000V，而欲保持主磁通及抵押绕组额定电压不变，则新的高、低压绕组每相匝数又应是多少？答：（1）由，N1=630（2）对于高压边，由于主磁通保持不变，又3-6 两台单相变压器，U1N/U2N=220/110V，原方的匝数相等，但空载电流。今将两变压器的原线圈顺极性串联起来，原方加440V电压，试问两台变压器副方的空载电压是否相等？答：由题，两台变压器U1N相等、，可知则当两变压器原线圈串联时，VV又由得VV可见两变压器副边电压不相等。3-7 一台单相变压器，SN=1000千伏安，U1N/

15、U2N=60/6.3千伏，fN=50赫。空载及短路试验的结果如下：试验名称电压（V）电流（A）功率（W）电源加在空载630010.15000低压方短路321015.1514000高压方试计算：1）折算到高压方的参数（实际值及标幺值），假定，；2）画出折算到高压方的T形等效电路；3）计算短路电压的百分值及其二分量；4）满载及（滞后）时的电压变化率及效率；5）最大效率。答：（1）根据空载试验，有由得折算到高压方时kkk根据短路试验由题，有下面计算标幺值A A（2）画出等效T形电路：（3）得（4）由得kV则kW由题kW，kW得（5）最大效率时，则3-9 变压器负载运行时引起副边端电压变化的原因是什么

16、？副边电压变化率的大小与这些因素有何关系？当副边带什么性质负载时有可能使电压变化率为零？答：由于绕组存在漏阻抗，负载电流流过阻抗时，就会有电压降，从而引起副边端电压变化。副边电压变化率大小与这些因素的关系可表示为。当负载为容性时， ，可能使电压变化率为零。3-10 一台单相交压器SN=2千伏安，U1N/U2N=1100/110伏，R1=4欧，欧，R2=0.04欧，欧，负载阻抗欧时，求：1）原边电流I1、副边电流I2、副边电压U2；2）原边输入的有功功率；3）变压器的效率。答：（1）则AAV（2）W（3）W得3-11 一台三相变压器Y/Y-12接法，SN=200kVA，U1N/U2N=1000/

17、400V。原边接额定电压，副边接三相对称负载，负载为Y接，每相阻抗为ZL=0.96+j0.48。变压器每相短路阻抗为Zk=0.15+j0.35(高压侧)。求该变压器负载运行时的：1）原、副边电流；2）副边端电压；3）输入的视在功率、有功功率及无功功率；4）输出的视在功率、有功功率及无功功率。答：（1）由已知，k=2.5将ZL折算到高压侧，得令的相位为0故（2）由已知，（3）KVAKWKvar（4）KVAKWKvar3-14 画出如图所示各种联接法的向量图，根据向量图标出联接组号。答：（1）联接组号为Y/-1（2）联接组号为/-8（3）联接组号为Y/Y-83-16 一台Y/联接的三相变压器，原方

18、（高压方）加对称正弦额定电压，做空载运行，试分析：1）原方电流、副方相电流和线电流中有无三次谐波成分？2）主磁通及原、副方相电势中有无三次谐波成分？原方相电压及副方相电压和线电压中有无三次谐波成分？答：（1）原边三次谐波电流不能流通。副边相电流中存在三次谐波电流，线电流中没有三次谐波电流。（2）主磁路中有三次谐波分量，但是很小，原、副边相电势中有三次谐波分量，但数值很小。原边相电压有三次谐波成分，副边相电压没有三次谐波成分。副边线电压没有三次谐波成分。3-17 一台单相变压器，额定电压为380/220V。现将Xx连在一起，在A-X端加190V电压，如用电压表测A-a两端，试问：1）A、a为同极

19、性端时，电压应为多少？2）A、a为异极性端时，电压应为多少？答：（1）由V， k=380/220得：V，A、a同性，所以V（2）V，A、a异性V3-18 为了检查变压器的联接组号，在变压器接线后，将高、低压线圈的A、a点相连接，和上电源，用电压表测量Ucb和Uac，试证明：1）Y/Y-12：；2）Y/Y-6：；2）Y/Y-11：。（）答：（1）设，由对称性得（2），所以（3），4-7 如果一台交流发电机线圈电动势的三次谐波已由短距消除，其5次和7次谐波的短距系数为多少？答：为消除3次谐波，线圈的节距为所以5次谐波的短距系数为 7次谐波的短距系数为4-8 为什么说交流绕组所产生的磁动势既是空间函

20、数，又是时间函数。试用单相绕组的磁动势来说明。答：同步电机的定子绕组和异步电机的定、转子绕组均为交流绕组，而它们的电流则是随时间变化的交流电。因此，交流绕组的磁动势及气隙磁通是时间的函数。同时空间上随着电角度按余弦规律分布，即也是空间位置的函数。4-9 三相绕组合成旋转磁动势基波的幅值、转向和转速各决定于多少？为什么？它的波幅的瞬间位置与某相电流的相位有何关系？答：由知幅值4-12 设有两相绕组，A相轴线在B相的逆转向90电角度，A、B相电流为、，试分析所产生的基波合成磁动势，并由此论证一个旋转磁动势可以用两个脉震磁动势来代替。5-1 有一台50赫的异步电机，额定转速转/分，空载转差率为0.0

21、0267，试求该电机的极数、同步转速、空载转速及额定负载时的转差率。答：所以，极数为8同步转速r/min空载转速r/min额定负载转差率5-2 当异步电动机运行时，定子电流的频率是多少?定子电势的频率是多少？转子电势的频率是多少？转子电流的频率是多少？由定子电流所产生的旋转磁势基波将以什么速度切割定子？以什么速度切割转子？由转子电流所产生的旋转磁势基波将以什么速度切割转子？以什么速度切割定子?转子磁势基波切割定子的速度会不会因转子转速的变化而变化？答： （1）定子电流的频率为额定频率（2）定子电势频率与电流频率相同为（3）转子电流频率为，其中（4）转子电势频率与电流频率相同，为（5）由定子电流

22、所产生的旋转磁势以切割定子，以切割转子（6）由转子电流产生的旋转磁势基波以切割转子，以切割定子（7）转子磁势基波切割定子的速度不会因转子转速的变化而变化5-3 有一台绕线式异步电动机，定子绕组短路，在转子绕组通入三相交流电流，其频率为，旋转磁场相对于转子以转/分（为定、转子绕组极对数）沿着顺时针方向旋转，问此时转子转向如何？转差率如何计算？答：此时转子转向为逆时针，转差率。因为转子中的旋转磁场使得定子中也产生顺时针旋转磁场，使定子相对于转子顺时针旋转，而定子固定，故转子逆时针旋转。5-4 三相六级绕线式异步电动机，定、转子绕组均采用星型连接，额定功率250千瓦，额定线电压500伏，额定功率50

23、赫，满载时的效率93.5%，功率因数为0.9；欧，欧，欧，欧； ；定子槽数为72，每槽导体数为16，每相并联支路数为6；转子槽数为90，每槽导体数为2，每相并联支路数为1；空载电流为82.5安。试求：（1）额定负载时的定子电流；（2）忽略及时的激磁电抗；（3）转子阻抗的折算值和。答： （1）A（2）欧欧（3） 欧欧5-6 若在一异步电动机定子绕组上加以频率为的正序电压，产生正转旋转磁场。在转子绕组上加以频率为的负序电压，产生反转旋转磁场。问当电机稳定运行时转子转向？转速的大小？其转速是否会随负载的增加而降低？答：当电机稳定运行时转子转向与正旋转磁场相同。转速的大小为n，则。转子、定子磁动势相同。转速不会随负载的增加而降低。5-8 一台三相异步电动机的输入功率为10.7千瓦，定子铜耗为450瓦，铁耗为200瓦，转差率为，试计算电动机的电磁功率、转子铜耗及总机械功率。答：kWWW