电机学第三版课后习题答案解析

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1、电机学第三版课后习题答案 变压器1-1从物理意义上说明变压器为什么能变压，而不能变频率？答：变压器原副绕组套在同一个铁芯上, 原边接上电源后，流过激磁电流I0， 产生励磁磁动势F0， 在铁芯中产生交变主磁通0, 其频率与电源电压的频率相同， 根据电磁感应定律，原副边因交链该磁通而分别产生同频率的感应电动势 e1和e2, 且有 , , 显然，由于原副边匝数不等, 即N1N2，原副边的感应电动势也就不等, 即e1e2, 而绕组的电压近似等于绕组电动势,即U1E1, U2E2,故原副边电压不等,即U1U2, 但频率相等。1-2 变压器一次线圈若接在直流电源上，二次线圈会有稳定直流电压吗？答：不会。因

2、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。1-3变压器的空载电流的性质和作用如何？ 答：作用：变压器空载电流的绝大部分用来供励磁，即产生主磁通，另有很小一部分用来供给变压器铁心损耗，前者属无功性质，称为空载电流的无功分量，后者属有功性质，称为空载电流的有功分量。性质：由于变压器空载电流的无功分量总是远远大于有功分量，故空载电流属感性无功性质，它使电网的功率因数降低，输送有功功率减小。1-4一台220/110伏的变压器，变比，能否一次线圈用2匝，二次线圈用1匝，为什么？答：不能。由可知，由于匝数太少，主磁通将剧增，磁密过大,磁路过于饱和，磁

3、导率降低，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大增。再由可知，磁密过大, 导致铁耗大增， 铜损耗也显著增大，变压器发热严重，可能损坏变压器。1-5有一台S-100/6.3三相电力变压器，Y，yn（Y/Y0）接线，铭牌数据如下：I0%=7% P0=600W uk%=4.5% PkN=2250W试求：1。画出以高压侧为基准的近似等效电路，用标么值计算其参数，并标于图中；2。当变压器原边接额定电压，副边接三相对称负载运行，每相负载阻抗 ，计算变压器一、二次侧电流、二次端电压及输入的有功功率及此时变压器的铁损耗及激磁功率。解：1、 1-6 三相变压器的组别有何意义，如何用

4、时钟法来表示？答：三相变压器的连接组别用来反映三相变压器对称运行时，高、低压侧对应的线电动势（线电压）之间的相位关系。影响组别的因素不仅有绕组的绕向、首末端标记，还有高、低压侧三相绕组的连接方式。用时钟法表示时，把高压绕组的线电动势（线电压）相量作为时钟的长针，并固定在12点，低压绕组的线电动势（线电压）相量作为短针，其所指的数字即为三相变压器的连接组别号。三相变压器共有12种组别，其中有6种单数组别和6种偶数组别。1-7为什么说变压器的激磁电流中需要有一个三次谐波分量，如果激磁电流中的三次谐波分量不能流通，对线圈中感应电动机势波形有何影响？答：因为磁路具有饱和特性，只有尖顶波电流才能产生正弦

5、波磁通，因此激磁电流需要有三次谐波分量（只有这样，电流才是尖顶波）。如果没有三次谐波电流分量，主磁通将是平顶波,其中含有较大的三次谐波分量，该三次谐波磁通将在绕组中产生三次谐波电动势，三次谐波电动势与基波电动势叠加使相电动势呈尖顶波形，绕组承受过电压，从而危及绕组的绝缘。18 有一台60000千伏安，220/11千伏，Y，d（Y/）接线的三相变压器， ，求：（1） 高压侧稳态短路电流值及为额定电流的倍数；（2） 在最不得的情况发生突然短路，最大的短路电流是多少？解： 一次侧额定电流 短路阻抗标么值短路电流标么值和短路电流有名值6000KV属大容量变压器 最大短路电流：1-9 工频三相变压器，额

6、定容量320kVA，额定电压6300/400V，Yd形连接，试验数据如下表。试验类型线电压V线电流A总功率W备注短路28429.35700高压侧测量空载40027.71450低压侧测量（1） 作出变压器的近似等效电路，各参数用标幺值表示；（2） 一次侧施加额定电压，次级侧接负载，负载电流为0.8倍额定电流，功率因数0.8滞后，计算电压变化率；解：（1）变压器的近似等效电路如下图所示：短路阻抗 短路电阻 短路电抗 激磁阻抗 激磁电阻 激磁电抗 高压侧的基值选择，则高压侧阻抗基值为低压侧的基值选择，则低压侧阻抗基值为相应的标幺值为：短路阻抗标幺值 短路电阻标幺值 短路电抗标幺值 激磁阻抗标幺值 激

7、磁电阻标幺值 激磁电抗标幺值 （2），则，电压变化率异步电机2-1 何谓异步电动机的转差率？在什么情况下转差率为正，什么情况为负，什么情况下转差率小于1或大于1？如何根据转差率的不同来区别各种不同运行状态？ 答：异步电机转差率s 是指旋转磁场转速n1与转子转速 n之间的转速差（n1-n）与旋转磁场转速n1的比率，即 。当n0），n n1时转差率为负（sn0时，转差率sn时，转差率s1;当+s1 时为电磁制动运行状态，当1s0时为电动机运行状态，当0s-时为发电机运行状态。2-2 一台三相感应电动机：f1 =50Hz，p=2。在转差率为0.02时，求：(1)定子旋转磁场的转速n1；(2)定子旋转

8、磁场相对转子的转速；(3)转子旋转磁场相对转子的转速；(4)转子旋转磁场相对定子的转速。解：(1). 定子磁场转速：(2). 转子转速：定子磁场相对转子的转速：(3). 转子磁场相对转子的转速：(4) 转子磁场相对定子的转速：2-3 一台三相异步电动机，PN=4.5千瓦，Y/接线，380/220伏，转/分，试求：1 接成Y形或形时的定子额定电流；2 同步转速及定子磁极对数P；3 带额定负载时转差率；解： (1)Y接时： UN=380V 接时： UN=220V (2)磁极对数 取p=2同步转速(3) 额定转差率 2-4一台三相四极异步电动机，150kW，50Hz，380V，Y接法，额定负载时pc

9、u2=2.2kW，pmec=2.6kW，附加损耗pad=1.1kW。试求1. 额定运行时的转速、转差率；2. 额定运行时的电磁功率和电磁转矩；3. 如额定运行时，保持负载转矩不变，在转子绕组中串入电阻使电机的转速降低10，问串入的电阻阻值是原转子电阻的多少倍？调速后的转子铜耗是多少？解：（1）额定运行时的转速为由可解得（2）电磁功率为电磁转矩为（3）串入电阻后的转速为此时的转差率为由于保持不变，转子电流不变，电磁转矩也不变，接入电阻后，转子铜耗为则串入的电阻值为原电阻值的倍数为2-5 当异步电动机运行时，定子电动势的频率是f1，转子电动势的频率为f2， 由定子电流的产生的旋转磁动势以什么速度截

10、切定子，又以什么速度截切转子？由转子电流的产生的旋转磁动势以什么速度截切转子，又以什么速度截切定子？，它与定子旋转磁动势的相对速度是多少？答： 由定子电流产生的定子旋转磁动势以n1的速度截切定子，又以n1-n的速度截切转子。由转子电流产生的转子旋转磁动势以 的速度截切转子，又以 的速度截切定子，它与定子旋转磁动势的相对速度为 。2-6一台4极异步电动机，额定功率PN=5。5千瓦， f1=50Hz，在某运行情况下，自定子方面输入的功率为6.32千瓦，pcu1=341瓦，pcu2=237.5瓦，pFe=167.5瓦，pmec=45瓦，pad=29瓦，试绘出该电机的功率流程图，标明电磁功率、总机械功

11、率和输出功率的大小，并计算在该运行情况下的效率、转差率、转速及空载转矩、输出转矩和电磁转矩 。解：输出功率：效率：电磁功率：转差率：转速： 空载损耗：空载转矩：输出转矩：电磁转矩：或 2-7 正序电流产生的旋转磁场以什么速度截切转子，负序电流产生的旋转磁场以什么速度截切转子？当三相异步电动机在不对称电压运行时，转子电流会有哪几种频率？n1n1n答：正序分量电流产生的旋转磁场以n1-n的速度截切转子，负序分量电流产生的旋转磁场以n1+n速度截切转子。 三相异步电动机在不对称运行时，电机内部只有正序和负序分量电流，它们分别产生正序和负序旋转磁动势，前者在转子绕组感应电动势和电流，其频率为，后者在转

12、子绕组感应电动势和电流，其频率为：.同步电机3-1 试述三相同步发电机准同期并列的条件？为什么要满足这些条件？怎样检验是否满足？答： 条件是：（1）待并发电机的电压Ug与电网电压Uc大小相等； （2）待并发电机的电压相位与电网电压相位相同； （3）待并发电机的频率fg与电网频率fc相等； (4) 待并发电机电压相序与电网电压相序一致；若不满足这些条件：条件（1）不满足，发电机在并列瞬间会产生有害的滞后（或超前）发电机电压900（即无功性质）的巨大瞬态冲击电流，使定子绕组端部受冲击力而变形；条件（2）不满足发电机在并列瞬间会产生有害的滞后（或超前）发电机电压一相位角的巨大瞬态冲击电流，使定子绕组

13、端部受冲击力而变形，同时，冲击电流的有功分量还会在发电机的转轴上产生冲击机械扭转矩，使机轴扭曲变形，大的冲击电流还会使电枢绕组过热；条件（3）不满足，发电机在并列时会产生拍振电流，在转轴上产生时正、时负的转矩，使电机振动，同时冲击电流会使电枢绕组端部受冲击力而变形，还会使电枢绕组发热；条件（4）不满足的发电机绝对不允许并列，因为此时发电机电压恒差1200，U恒等于，它将产生巨大的冲击电流而危及发电机，也可能使发电机不能牵入同步。3-2 凸极同步电机分析中运用到多种电抗的参数，请分别比较以下各组电抗的大小，并简述原因。（1）不饱和同步电抗与饱和同步电抗；（2）交轴同步电抗与直轴同步电抗；（3）漏

14、抗与保梯电抗。答：（1）不饱和同步电抗 饱和同步电抗。原因(要点)：磁路不饱和，则磁导大，则不饱和同步电抗大；(可以从多个角度分析)（2）交轴同步电抗 直轴同步电抗。原因(要点)：直轴气隙小，则磁阻小(磁导大)，则直轴同步电抗大；（3）漏抗 Xs 。3-3 有一台三相汽轮发电机，PN=25000千瓦，UN=10.5千伏，（滞后），Y接线，同步电抗 。试求额定负载下发电机的空载相电动势、之间的夹角及之间的夹角。解：外功率因数角 以电压相量为基准，即空载电动势和功角内功率因数角 3-4同步发电机的电枢反应的性质取决于什么，交轴和直轴电枢反应对同步发电机的磁场有何影响？答：同步电机有负载后，电枢绕组电流产生的磁场对气隙磁场的影响称为电枢反应。电枢反应的性质由空载电势E0和电枢电流I的夹角即内功率因数角所决定。直轴电枢反应是增磁或去磁作用，交轴电枢反应使得合成磁场与主磁极磁场在空间形成一定的相位差，使主磁场扭歪，同时交轴磁势与合成磁场之间的相互作用