“电机学”题解--第3---5章

第三章三相变压器

3-1 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。

3-2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I,I0(低压绕组电动势与高压绕组电动势同相)或I,I6(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I,I0为单相变压器的标准组别。

3-3三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。

3-4Y,y0的含义是高、低压侧三相绕组均为Y接线,低压绕组线电动势与高压绕组线电动势同相位。

Y,d11的含义是高压侧三相绕组为Y接线,低压侧三相绕组为△接线,低压侧线电动势超前高压侧线电动势30°。

3-5 标准组别有Y,yn0,YN, y0, Y,y0,Y,d11,YN ,d11

标准组别接线及位形图分别为:见图示但是:

无论是Y,yn0、YN, y0还是Y,y0,位形图都有是一样的

无论是Y,d11还是YN ,d11,位形图也是一样的。

Y ,yn0 YN,y0 Y ,y0

接线:

位形图

V1

U1 u1

W1

w1

v1 · · · U1 V1 W1 · · · u1 v1 w1 n · · ·

U1 V1 W1

· · ·

u1

v1 w1

· · ·

· · ·

U1 V1 W1 u1

v1 w1

N

Y,d11 YN,d11

接线: 位形图

3-6 (a) (b)

· · · U1 V1 W1 · · · u1 v1 w1 V1 U1 u1 W1

w1 v1

· · · U1 V1 W1 · · · u1 v1 w1 N U1 u1

v1 w1 V1

W1 Y , y4 U1 u1 v1

w1 V1 W1

Y, d9

(c) (d)

3-7

D,y 接线

N

N

N

N

N N U U U U U U K 21212133

===

ΦΦ Y,d 接线 N

N N N

N N U U U U U U K 21212133

===

ΦΦ Y,y 接线 N N N

N

N N U U U U U U K 2121213

3===

ΦΦ

D,d 接线

N

N

N N U U U U K 2121==

ΦΦ

3-8 因为磁路具有饱和特性,只有尖顶波电流才能产生正弦波磁通,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。

3-9 三次谐波电动势大小相等,相位互差360o ,即相位相同,因此在d 中能够

形成环流。

U1 u1

w1

v1

V1

W1 D,d2

V1

W1

U1 u1

v1 w1 D,d4

而基波电动势大小相等,相位互差1200,任一瞬间三相电动势代数和恒等于0,因而不能在d中形成环流。

3-10 三相组式变压器由于三相磁路彼此独立,有三次谐波磁通通路。如果采用Y,y接线,三次谐波电流将不能流通,电流为正弦波,由于磁路具有饱和特性,主磁通是平顶波,其中含有较大的三次谐波磁通,相绕组将感应较大的三次谐波电动势,它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,从而危及绝缘。如果采用Y,yn接线,负载时二次侧可以为三次谐波电流提供通路,但由于受到负载阻抗的影响,三次谐波电流不可能大,因而对主磁通波形的改善甚微,也就不能改善电动势波形。

心式变压器由于磁路彼此不独立,没有三次谐波磁通通路,三次谐波磁通只能从铁轭中散发出去,经由变压器油及油箱壁构成回路,因磁阻很大,三次谐波磁通很小,因此主磁通近似为正弦波形,相电动势波形也就基本为正弦波。

但是由于三次谐波磁通频率为基波频率的3倍,将在经过的箱壁及其它结构件中产生较大的涡流损耗,引起局部过热,并降低变压器效率,因此这两种接线只适用于小容量的三相心式变压器。

第四章 变压器运行

4-1 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:

(一) 变比不等时的并联运行 (1)空载运行时的环流

因为变比K Ⅰ≠K Ⅱ,所以变压器二次电动势

I ≠K U K U 1

1,在电动势差的作用下,两台变压器之间产生环流,其为∏

I ∏

I +-

=K K C Z Z K U K U I 1

.

1.

.,因短路阻抗甚小,故即使

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。 (二) 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最小为300,二次绕组电动势差为 22252.015sin 2E E E o

==∆,它为线电动势的52%,相电动势的

⨯352%=90%,如此大的电动势差作用在由两副绕组构成的回路上,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。

(三) 短路阻抗标么值不等时的并联运行 经过分析,此时**1:1:∏

I ∏I =

K K z z ββ,式中∏I ββ,分别为两台变压器的负载系数。因此,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。

4-2 可以,因为它们二次侧线电动势(线电压)具有相同的相位。

4-3 采用Y ,y10或D ,d10组别。

由图示可知,10.5KV 母线电压超前35KV 母线电压30°,3KV 母线电压又超前于10.5KV 母线电压30°。因此,3KV 母线电压超前35KV 母线电压60°, 故T3应采用10号组别。

4-4 四台变压器变比相同,均为K=3000/230。计算短路阻抗标么值和短路阻抗角:

Ⅰ:短路阻抗

Ω===

I I I 493.45

.34155

K K K I U z 短路电阻

Ω===

I

I I 84.05.341000

22K K K I P r 短路电抗

Ω=-=-=I I I 4138.484.0493.42

222K K K r z x

基准阻抗

Ω=⨯===9010

10030003

22

NI NI NI NI NI

S U I U z 短路阻抗标么值

05.090

493

.4*

===

I I NI K K z z z 短路阻抗角

o K K K r x tg 22.79)(

1==I

I

-I φ Ⅱ: 短路阻抗

Ω===

I 59.65.30201

KII KII K I U z 短路电阻

Ω===

3975.15.301300

2

2

KII KII KII I P r 短路电抗

Ω=-=-=44.63975.159.6222

2KII KII KII r z x

基准阻抗

Ω=⨯===901010030003

22

NII NII NII NII NII

S U I U z 短路阻抗标么值

0732.090

59

.6*

===

NII KII KII z z z 短路阻抗角

o KII

KII

KII r x tg 76.77)(

1==-φ III. 短路阻抗

Ω===

2549.22

.61138

KIII KIII KIII I U z 短路电阻

Ω===

42185.02.6115802

2

KIII KIII III K I P r 短路电抗

Ω=-=-=21509.242185.02549.2222

2KIII KIII III K r z x

基准阻抗

Ω=⨯===451020030003

22

NIII NIII NIII NIII NIII

S U I U z 短路阻抗标么值

05.045

2549

.2*

===

NIII KIII KIII z z z 短路阻抗角

o KIII KIII III K tg r x tg 22.79)42185

.021509

.2()(

11===--φ IV :短路阻抗

Ω===

788.12.96172KIV KIV IV K I U z 短路电阻

Ω===

335.02.963100

2

2

KIV KIV KIV I P r 短路电抗

Ω=-=-=7563.1335.0788.1222

2KIV KIV IV K r z x

基准阻抗

Ω=⨯===3010

30030003

22

NIV NIV NIV NIV NIV

S U I U z 短路阻抗标么值

0596.030

788

.1*

===

IVN KIV KIV z z z 短路阻抗角

o KIV KIV KIV tg r x tg 2.79)335

.07563

.1()(

11===--φ 由于KIII KI KIII KI z z φφ==,*

*

,根据变压器并联运行条件,Ⅰ,Ⅲ变压器并联运行最

理想。

4-5 (1) 从电压波形来看,组式变压器三相磁路彼此独立,有三次谐波磁通通路,而

采用Y ,yn 接线时,虽然二次侧可以为三次谐波电流提供回路,但是三次谐波电流要流经负载阻抗,由于受负载阻抗的影响,其值不可能大,因而对主磁通波形的改善程度甚微,即主磁通呈平顶波,相电动势呈尖顶波。心式变压器磁路彼此不独立,没有三次谐波磁通通路,三次谐波磁通只能经过变压器油和油箱壁闭合,因为磁路磁阻大,其值很小,因此,绕组中三次谐波电动势很小,相电动势波形基本为正弦波,但是,由于三次谐波磁通的频率为基波磁通频率的三倍,铁心损耗较大,引起局部过热,降低变压器效率,因此这种接线只适用于小容量的心式变压器(见3-10题)

②Y ,yn 接线的组式变压器接单相负载时,由于零序阻抗大(m m Z Z =0),负载

电流将很小,因此根本不能带单相负载;而心式变压器,由于零序阻抗很小

(0m Z 很小),单相负载电流的大小主要由负载阻抗决定,因此它可以带一定的单相负载。

综上,电力系统中组式变压器不能采用Y ,yn 接线,而小容量的心式变压器可以

采用。

4-6 Y ,yn 接线变压器不对称运行时,二次侧有正序、负序和零序分量电流,而一次

侧由于Y 接无中线,故只有正序和负序分量电流,没有零序分量电流。这样一、二次侧的正序和负序分量电流所建立的正序和负序磁动势恰好互相平衡。而惟独由二次侧零序分量电流所建立的零序磁动势得不到平衡。它就起了励磁磁动势的作用,在变压器铁心中激励零序磁通Ф。,它在各相绕组中产生零序电动势E 。,叠加在各相电压上,结果使带负载相的端电压下降。而不带负载相的端电压升高。此时尽管外加线电压对称,但是三相电压不再对称。在相量图中表现为相电压中点偏离了线电压三角形的几何中心,称为“中性点位移”。

4—7 因为K

N

K z U I =

,所以短路电流大小与短路阻抗大小成反比。 因为**

1K

K N N

K

N

N

K

K z z z I z U I I I ==

==

,所以为了限制短路电流,应将*

K z 设计得较大。

4—8 当112U u =(最大值)时发生突然短路。绕组中不存在暂态分量短路电流。

当01=u 时发生突然短路,绕组中暂态分量短路电流初始值最大。经过半个

周期(πω=t )时出现冲击电流,其值约为额定电流的24—36倍。

4—9 一次侧额定电流 A U S I N

N N 46.15710

2203106000033

311=⨯⨯⨯=

=

短路阻抗标么值

07244.0008.0072.0222

*2

**=+=+=K K K x r z

短路电流标么值和短路电流有名值

8.1307244

.011**====

==

K K N N

K

N

N

K

K z z z I z U I I I

A I I I N K K 95.217246.1578.131*

=⨯==

6000KV 属大容量变压器 8.17.1-=y K 最大短路电流:

*

**max 1K y K

y

K I K z K i ==

A

I I K I i i N

K y N K K 42.553112.522446.1578.13)8.17.1(2221*

1*max max -=⨯⨯-⨯===

4—10 短路试验时,一次侧所加电压很低,由于漏阻抗压降的存在,导致

11144.4U fN E m <=φ,于是,主磁通很小,磁路不饱和;突然短路时,电流

很大,漏阻抗压降很大,因此二次侧主感应电动势 )(222.

2.

jx r I E += 比短路试验时大,主磁通相比也大,因此磁路比短路试验时饱和,但是主磁通比正常运行时小,因此磁路饱和程度比正常运行时低。

4—11 空载合闸时磁通出现瞬变过程。由于暂态分量的存在,使铁心磁通大约可达稳

态磁通的2倍。于是磁路过于饱和,根据磁化曲线的饱和特性,此时的激磁电流将达正常稳态空载电流的数十至近百倍,称为励磁涌流。

由于一次绕组电阻1r 比短路电阻K r 小,而总电感1L 又比短路电感K L 大,所以

空载合闸的时间常数11r L =

τ比突然短路的时间常数K

K r L

=τ大很多,因此空载合闸电流衰减要较突然短路电流慢得多。

4-12 空载合闸电流比额定电流小。不能产生励磁涌流。因为空载合闸到3KV 电源上,

最严重情况时,磁通将达稳态磁通的2倍左右,即对应6kV 电压的磁通。根据

m fN E U φ11144.4=≈ 可知,此时的磁通必定小于对应10kV 电压的磁通,励磁电流比加10 kV 电压时的空载稳态电流还小,因此它一定比额定电流小很多,不可能产生励磁涌流。

第五章其他变压器

5—1同一铁心柱上套有高压、中压、低压三种电压等级绕组的变压器,称为三绕组变压器。

应用:它可以将三种不同电压等级的输电系统联系起来;有时由于输电距离的不同,发电厂发出的电能需要由两种不同的电压等级输出,这时可以用一台三绕组变压器来代替两台双绕组变压器,从而使发电厂和变电所的设备得以简化、节省资金,维护管理方便。

与双绕组变压器比较:

相同点:从绝缘角度考虑,高压绕组均套在最外面。

不同点:双绕组变压器的低压绕组靠近铁心套在里面,而三绕组变压器的低压绕组可能靠近铁心套在里层,也可能套在高压绕组和中压绕组之间。至于如何套置,需要从功率传递情况及短路阻抗的合理性来考虑,一般是使相互之间功率传递多的两个绕组耦合紧一点(靠得近一点),这样它们之间漏磁通少,短路阻抗就小,以保证有较小的电压变化率。对于发电厂的升压变压器,它的功率主要由低压侧向高压大电网传递,要求低压绕组与高压绕组耦合得紧一些,因此把低压绕组套在中间(靠近高压绕组),中压绕组套在里层;而降压变压器,其功率主要由高压侧向中压侧传递,因此把中压绕组套在中间(靠近高压绕组),低压绕组套在里层。

5—2三相三绕组变压器标准组别有YN,yn0,d11和YN,yn0,y0两种。

在三绕组变压器中,一般两个绕组不能同时达到满载,因此三个绕组的容量可

以设计成不等或相等,把三个绕组容量的最大值定义为三绕组变压器的额定容

量。

如将额定容量作为100%,三绕组变压器三个绕组容量的配合有三种情况,如下所示。

高压绕组中压绕组低压绕组

100% 100% 100%

100% 100% 50%

100% 50% 100%

特别指出,三个绕组容量的配合关系只是表示每个绕组所能传递功率的最大能

力,并不是说三个绕组就按照此比例关系来传递功率。比如第二种情况,中压

绕组所能传递的最大功率为额定功率;而低压绕组所能传递的最大功率为额定

功率的一半,如果超过这个数值,低压绕组将会因为过载而损坏。

5—3无论升压变压器,还是降压变压器,从绝缘角度考虑,高压绕组均套在最外层。

对于升压变压器,低压侧功率主要向高压侧传递,因此低压绕组套在中间(靠近高压绕组),中压绕组套在里层。反映在短路阻抗上,高、低压绕组之

间的短路阻抗相对小,从而保证高压侧有较小的电压变化率。

对于降压变压器,高压侧功率主要向中压侧传递,因此中压绕组套在中间(靠近高压绕组),低压绕组套在里层。反映在短路阻抗上,高、中压绕组之

间的短路阻抗相对小,从而保证中压侧有较小的电压变化率。

5—4 三绕组变压器负载时的磁动势是三个绕组共同作用产生的合成磁动势,即

.3.2.1.0F F F F ++=,或者,3.

32.21.11.0N I N I N I N I ++=,因此二次某侧负

载的变化一定会引起另外两个绕组中电流的变化,这是磁动势平衡的结果。也就是说,三绕组变压器的一次侧电流同时受到二次两侧绕组中负载电流的影响,因此,当二次某一侧负载的大小或性质变化时,一次侧的漏阻抗压降会发生变化,直接影响二次两侧绕组的主电动势,进而影响两个绕组的端电压。因此,二次某一侧负载变化不仅影响本侧端电压,还会影响另一侧的端电压。

在升压变压器中,将低压绕组置于中间,减小了高、低压绕组之间和中、低压绕组之间的短路阻抗。当二次某一侧负载变化时,一次侧电流变化,但由于漏阻抗压降小,对二次两侧绕组主电动势的影响不大,所以对另一侧端电压影响减小。

5—5

三绕组变压器等效电路中的等效电抗所对应的是自身绕组的自漏磁通和本绕组分别与另两个绕组之间的互漏磁通,即等效电抗由各绕组的自感和绕组间的互感组合而成。显然它与双绕组变压器漏抗的含义不同,后者仅是自感漏抗,恒为正值;而前者除了自感外,还包含互感,互感可能为负值,因此其等效电抗可能会出现负值。

5—6

一次侧与二次侧具有公共线圈的变压器,称为自耦变压器。其特点是一、二次绕组之间不仅有磁的耦和,还有电的直接联系。

优点:自耦变压器的绕组容量(电磁容量)小于额定容量,因此,与同容量的双绕组变压器相比,省材料、重量轻、损耗小、效率高、价格便宜。 适用场合:变比a K 越接近于1,效益系数(a

K 1

1-

)越小,越省材料,自耦变压器优点越显著。因此自耦变压器用在一、二次侧电压比不大的场合为宜,变比不宜超过2。

5—7

自耦变压器传递的功率包括两部分:一部分是电磁功率,另一部分是传导功率。传导功率直接由一次侧传递到二次侧,不需要增加绕组容量,因此它的设计容量(绕组容量)比额定容量小。

5—8

将一个绕组分裂成在电路上彼此不相连而在磁路只有松散耦合的两个绕组的变压器,即为分裂变压器。

从原理上说,分裂变压器与三绕组变压器相同。 结构上,分裂绕组之间有较大的短路阻抗而分裂绕组与不分裂绕组之间有较小的短路阻抗且相等

5—9

1、分裂运行和分裂阻抗

分裂绕组的一个支路对另一个支路的运行,称为分裂运行。此时两个分裂绕组之间的短路阻抗称为分裂阻抗。 2、穿越运行和穿越阻抗

两个分裂绕组并联组成统一的低压绕组对不分裂绕组(高压绕组)的运行,称

为穿越运行。此时高、低压绕组之间的短路阻抗称为穿越阻抗。

3、半穿越运行和半穿越阻抗

当任一个分裂绕组开路,另一个分裂绕组对不分裂绕组的运行,称为半穿越运

行。此时的短路阻抗称为半穿越阻抗。

4、分裂系数

分裂阻抗与穿越阻抗之比,称为分裂系数,记为f K ,即

K

f f Z Z K

5—10 分裂变压器的两个分裂绕组耦合松散,因此它们之间漏磁通较大,导致短路阻

抗较大;但是普通变压器绕组之间耦合紧密,漏磁通较小,因此短路阻抗小。

变压器自测题

一、填空

1、传递能量的媒介 电抗压降

2、电源电压的大小 频率

3、大 小

4、减小

5、可变损耗与不变损耗相等

6、实际值与基准值的比值

7、额定容量(kV A )

8、不变 增大

9、减小 减小 10、越大 越小 11、超前 90

12、铁心结构 线圈连接方式 13、小

14、二次侧零序磁动势得不到平衡 15、YN ,yn0 d11,YN yn0,y0 二、项选择 1、(3) 2、(4) 3、(2) 4、(4) 5、(3) 三、简答

1、 空载时励磁磁动势只有原边磁动势100N I F =,负载时励磁磁动势为原、副两边的合成磁动势,即2.

1.

0.

F F F +=也就是22.

11.

10.

N I N I N I +=。

2、 接电阻时,由于变压器本身存在漏电抗和励磁电抗,因此原边输入的无功功率

属于感性无功性质;接电感时,显然原边输入的无功功率属于感性无功性质;接电容负载时,原边输入的无功功率性质可能属于容性也可能属于感性,这时取决于负载容抗和变压器本身的感抗谁大,如果负载容抗大于变压器本身的感抗,则无功功率属于容性,反之,无功功率为感性。

3、 励磁阻抗大好。根据m

z U I 1

0=可知,励磁阻抗越大励磁电流越小。 4、根据 m fN E U φ11144.4=≈可知,1

1

44.4fN U m =φ于是

f 减小,则磁通m φ必增大,磁密m B 也增大,铁心饱和程度增强, 励磁电流增大, 励

磁电抗0

1I U

x m ≈减小;漏抗σσσπωfL L x 2==,因f 减小,所以σx 减小。

现在讨论铁损的变化情况。

根据m fN E U φ11144.4=≈可知,当电压、匝数不变时常数==

1

1

44.4N U f m φ,因

此频率降低前后有'''f f B B m m m m ==φφ。又根据铁损3

.12f B p m

Fe ∝可知,频率降低后与降低前铁损之比为7.0'3

.1'2'3.1'2'')()()()()(m m m m m m m m Fe Fe B B B B B B f f B B p p ===因为降低频

率后磁密增加,所以1)(7

.0'>m m B B ,故1'>Fe

Fe p p ,显然铁损增加。

四,作图

1、 ①φ2 >00 ②φ2=00 ③φ2 <00

2、

1•I 1•

U 1•

I 2•-U K r I 1• K x I j 1•

1•U

2•-U K r I 1• W1 U1 u1 v1 w1 V1 Y , y6 U1 u1 v1 w1

V1 W1

Y, d5

五:计算

1、① 一次侧 Y 接线,绕组额定电压 kV U U N

N 51.633110

311==

二次侧 d 接线,绕组额定电压 kV U U N N 1122==Φ

一次绕组额定电流 A U S I I N

N N N 98.83110

3160003111=⨯=

==Φ

二次绕组额定电流 A U S I I N

N N N 85.48411

3316000333

222=⨯⨯=

⨯=

② 一次绕组额定电压 kV U N 1101=

二次绕组额定电压 kV U N 112=

一次绕组额定电流 A U S I N N N 98.83110316000

311=⨯=

=

二次绕组额定电流 A U S I N N

N 78.83911

316000

322=⨯==

2. ① 由题意可得07.0*0=I 045.0*

=K U

励磁阻抗的标幺值 286.141*0

*

==I z m

励磁电阻的标幺值224.107.010**********0

*0

*=⨯==I P r m 励磁电抗的标幺值 233.14224.1286.14222

*

2**

=-=-=

m m m r z x

短路阻抗的标幺值045.0*

*

==K K U z 短路电阻的标幺值0225.010

1002250

3*

*

=⨯===N KN KN k S P P r 短路电抗的标幺值 039.00225.0045.0222

*2

**

=-=-=

K K K r z x ② 短路电压的标幺值 045.0*

*==K k z U

短路电压有功分量的标幺值 0225.0*

*==K ka r U 短路电压无功分量的标幺值039.0*

*==K kr x U

③ 满载 ,即1=β )0(8.0cos 22>=φφ,则6.0sin 2=φ

电压变化率

0414.0)6.0039.08.00225.0(1)sin cos (2*

2*

=⨯+⨯⨯=+=∆φφβK K x r u

二次端电压

V U u U N 44.383400)0414.01()1(22=⨯-=∆-=

效率

%

56.96%100)25

.216.08.0100125

.216.01(%

100)cos 1(22

20220=⨯⨯++⨯⨯⨯+-

=⨯+++-=KN

N KN

P P S P P βφββη

④ 最大效率时,负载系数5164.02250

600

0===KN m P P β

二次绕组额定电流 A U S I N N

N 34.1444

.03100

322=⨯=

=

负载电流 A I I N 54.7434.1445164.022=⨯==β

最大效率

%

18.97%100)6

.028.01005164.06

.021(%

100)2cos 21(0

20

max =⨯⨯+⨯⨯⨯-

=⨯+-

=P S P N m φβη

电机学答案第3章

第三章 变压器 3.1 变压器有哪几个主要部件?各部件的功能是什么? 变压器的主要部件: 铁心:磁路,包括芯柱和铁轭两部分 绕组:电路 油箱:加强散热,提高绝缘强度 套管:使高压引线和接地的油箱绝缘 3.2 变压器铁心的作用是什么?为什么要用厚0.35mm 、表面涂绝缘漆的硅钢片制造铁心? 变压器铁心的作用是磁路.铁心中交变的磁通会在铁心中引起铁耗,用涂绝缘漆的薄硅钢片叠成铁心,可以大大减小铁耗. 3.3 为什么变压器的铁心和绕组通常浸在变压器油中? 因变压器油绝缘性质比空气好,所以将铁心和绕组浸在变压器油中可加强散热和提高绝缘强度. 3.4 变压器有哪些主要额定值?一次、二次侧额定电压的含义是什么? 额定值 1N I ,2N I ,1N U ,2N U ,N S ,N f 1N U :一次绕组端子间电压保证值 2N U :空载时,一次侧加额定电压,二次侧测量得到的电压 3.5 变压器中主磁通与漏磁通的作用有什么不同?在等效电路中是怎样反映它们的作用的? 主磁通:同时交链一次,二次绕组,但是能量从一次侧传递到二侧的媒介,使 1 12 2E N E N k ==,实现变压功能 漏磁通:只交链自身绕组,作用是在绕组电路中产生电压降,负载时影响主磁通, 1E 和二次电 压2U 的变化,以及限制二次绕组短路时短路电流的大小,在等效电路中用m Z 反应磁通的作用,用1x δ,2x δ反应漏磁通的作用 3.7 为了得到正弦感应电动势,当铁心不饱和与饱和时,空载电流应各呈何种波形?为什么? 铁心不饱和时,空载电流Φ与成正比,如感应电势成正弦,则Φ也为正弦变化,∴0i 也为正弦 铁心饱和时: 0i 为尖顶波,见123P 图3.8

电机学第二版习题答案

电机学第二版习题答案 电机学是电气工程中的重要学科,它研究的是电动机的原理、设计和应用。对 于学习电机学的学生来说,理解和掌握习题的答案是非常重要的。本文将为大 家提供《电机学第二版》习题的答案,帮助大家更好地学习和应用电机学知识。第一章:电动机基础知识 1. 电动机是将电能转化为机械能的装置。它由定子和转子两部分组成,其中定 子是不动的,转子则可以旋转。 2. 电动机的分类有直流电动机和交流电动机两种。直流电动机是通过直流电源 供电,交流电动机则是通过交流电源供电。 3. 电动机的工作原理是根据洛伦兹力的作用,使得定子和转子之间产生力矩, 从而实现转动。 4. 电动机的效率可以通过输入功率和输出功率的比值来计算。效率越高,表示 电动机的能量转化效率越高。 第二章:直流电动机 1. 直流电动机的主要特点是转子上有一个或多个永磁体,通过改变电流的方向 和大小来改变转子的转动方向和速度。 2. 直流电动机的转矩与电流成正比,转速与电压成正比。根据这个特性,可以 通过改变电流和电压来控制直流电动机的转速和转矩。 3. 直流电动机的速度调节方式有电枢电阻调速、电压调速和外加磁场调速等。 第三章:交流电动机 1. 交流电动机的主要特点是转子上没有永磁体,而是通过定子上的电流产生的 磁场来实现转动。

2. 交流电动机根据转子类型的不同,分为异步电动机和同步电动机两种。 3. 异步电动机的转速略低于同步速度,转速与电源频率成反比。同步电动机的转速与电源频率成正比。 4. 交流电动机的启动方式有直接启动、星三角启动和自耦变压器启动等。 第四章:电动机的保护与控制 1. 电动机的保护主要包括过载保护、短路保护和过热保护等。这些保护装置可以保护电动机在工作过程中不受损坏。 2. 电动机的控制方式有手动控制、自动控制和远程控制等。根据实际需要选择合适的控制方式。 第五章:电动机的应用 1. 电动机广泛应用于各个领域,如工业生产、农业生产和家庭用电等。它们在生产和生活中起着重要的作用。 2. 电动机的应用可以通过控制电流和电压来实现不同的转速和转矩要求。根据实际需求选择合适的电动机类型和控制方式。 通过本文提供的《电机学第二版》习题答案,相信大家可以更好地理解和掌握电机学的知识。电机学是电气工程领域中的基础学科,掌握好电机学的知识对于电气工程师来说至关重要。希望大家通过学习和实践,能够在电机学领域有所突破和创新。

电机学习题与解答

第一章 第一章 变压器基本工作原理和结构 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I 0, 产生励磁磁动势F 0, 在铁芯中产生交变主磁通ф0, 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 e 1和e 2, 且有 dt d N e 01 1φ-=, dt d N e 0 2 2φ-=, 显然,由于原副边匝数不等, 即N 1≠N 2,原副边的感应电动势也就不等, 即e 1≠e 2, 而绕组的电压近似等于绕组电动势,即U 1≈E 1, U 2≈E 2,故原副边电压不等,即U 1≠U 2, 但频率相等。 1-2 试从物理意义上分析,若减少变压器一次侧线圈匝数(二次线圈匝数不变)二次线圈的电压将如何变化? 答:由dt d N e 011φ-=, dt d N e 0 2 2φ-=, 可知 , 2211N e N e =,所以变压器原、副两边每匝感应电动势相等。又U 1≈ E 1, U 2≈E 2 , 因此,22 11N U N U ≈ , 当U 1 不变时,若N 1减少, 则每匝电压11N U 增大,所以11 22N U N U =将增大。或者根据m fN E U Φ=≈11144.4,若 N 1 减 小,则m Φ增大, 又m fN U Φ=2244.4,故U 2增大。 1-3 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?为什么? 答: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。 1-4 变压器铁芯的作用是什么,为什么它要用0.35毫米厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片迭成? 答: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。为了铁心损耗,采用0.35mm 厚、表面涂的绝缘漆的硅钢片迭成。 1-5变压器有哪些主要部件,它们的主要作用是什么? 答:铁心: 构成变压器的磁路,同时又起着器身的骨架作用。 绕组: 构成变压器的电路,它是变压器输入和输出电能的电气回路。 分接开关: 变压器为了调压而在高压绕组引出分接头,分接开关用以切换分接头,从而实现变压器调压。 油箱和冷却装置: 油箱容纳器身,盛变压器油,兼有散热冷却作用。 绝缘套管: 变压器绕组引线需借助于绝缘套管与外电路连接,使带电的绕组引线与接地的油箱绝缘。

华南理工大学电机学第三章思考题

第三章思考题 3-3 什么叫相带?相带属性如何确定?在三相电机绕组中为什么常采用60°相带而不用120°相带? 【答】相带是指把每极下的电枢表面根据相数划分,每相占一等分。我们称每一等分为一相带。由于60°相带绕组的合成电动势比120°相带的大,故除了单绕组变极电机外,一般都用60°相带绕组。 3-6 为什么极相组A和极相组X串联时必须反接?如果正接将引起什么后果? 【答】因极相组A的电势与极相组X的电势反相,反接后,两者电势相减,得到更高的电势。若正接将引起电势为0的后果。 3-8 交流绕组的感应电动势公式是如何导出的?它与变压器的电动势公式有何类似和不同之处? 【答】设气隙中的主极磁场为正弦分布,即,式中为气隙密度的基波幅值;设时,导体位于极间、将要进入N极的位置,转子旋转的角频率为,则导体中的感应电动势为 ;p对极的电机一个极下的磁通量为 ,感应电动势的频率,转子的线速度,故导

体电动势的有效值为;在考虑短距和分布后,整个线圈组的合成电动势 ;对于双层绕组,每相绕组有个极相组,设并联支路数为,如果一相绕组的总串联匝数表示为,,则相电动势为 ,对于单层绕组,每相绕组总共有个极相组,则每相绕组的总串联匝数为。而变压器一次绕组中感应电动势的有效值,它们的区别主要在于,交流绕组通过短距和分布时,使合成磁动势打了折扣,体现为绕组的基波绕组因数。 3-9 试述分布因数、节距因数和绕组因数的物理意义。它们是大于1、小于1,还是等于1,为什么? 【答】分布因数是衡量每极每相的导体分布在每个槽中与集中分布在一个槽电动势或磁动势所打的折扣。节距因数表示线圈短距后电动势或磁动势对比于整距时应打的折扣。绕组因数是既考虑短距又考虑分布时,整个线圈组的合成电动势或磁动势所打的折扣。因分布绕组所产生的电动势或磁动势不能超过集中绕组产生的电动势或磁动势,因此分布因数只能小于或等于1。节距因数是衡量当时,电动势或磁动势与时电动势或磁动势相比所打的折扣,由于时,绕组所产生的电动势或磁动势最大,因此节距因数也只能小于或等于1。绕组因数是分布因数与节距因数的乘积,所以绕组因数也只能小于1

电机学答案第5章

第五章 异步电机 5.1 什么叫转差率?如何根据转差率来判断异步机的运行状态? 转差率为转子转速n 与同步转速1n 之差对同步转速1n 之比值11 n n n s -= 0s < 为发电机状态。 01s <<为电动机状态,1s >为电磁制动状态。 5.2 异步电机作发电机运行和作电磁制动运行时,电磁转矩和转子转向之间的关系是否一 样?怎样区分这两种运行状态? 发电机运行和电磁制动运行时,电磁转矩方向都与转向相反,是制动转矩;但发电机 的转向与旋转磁场转向相同,转子转速大于同步速,电磁制动运行时,转子转向与旋转磁场转向相反。 5.3 有一绕线转子感应电动机,定子绕组短路,在转子绕组中通入三相交流电流,其频率 为1f ,旋转磁场相对于转子以p f n /6011=(p 为定、转子绕组极对数)沿顺时针方向旋转,问此时转子转向如何?转差率如何计算? 假如定子是可转动的,那么定子应为顺时针旋转(与旋转磁场方向相同)但因定子固 定不动不能旋转,所以转子为逆时针旋转。11 n n n s += (n 为转子转速) 5.4 为什么三相异步电动机励磁电流的标幺值比变压器的大得多? 在额定电压时异步机空在电流标么值为30﹪左右,而变压器的空载电流标么值为50 ﹪左右。这是因为异步机在定子和转子之间必须有空隙,使转子能在定子内圆内自动转动,这样异步机的磁路磁阻就较大,而变压器磁路中没有气隙,磁阻小,因此,相对变压器而言,异步电动机所需励磁磁动势大,励磁电流大。 5.5 三相异步电机的极对数p 、同步转速1n 、转子转速n 、定子频率1f 、转子频率2f 、 转差率s 及转子磁动势2F 相对于转子的转速2n 之间的相互关系如何?试填写下表 1 601f P n = 11 n n n s -= 21f sf = 2F 相对于转子的转速21n n n =- 2F 相对于定子的转速1n 5.6 试证明转子磁动势相对于定子的转速为同步速度1n 。

电机学习题集+答案

电 机 学 习 题 集 备注:作业时抄写题目,题与题之间空一行。 绪论和第一章:磁路 1-1:简述右手螺旋法则,左手定则和右手定则,以及电磁感应定律。 1-2:简述什么是磁路、磁动势、磁路的基尔霍夫第二定律。假定作用在某段磁路上的磁动势为HL ,该段磁路磁阻为Rm ,则通过该段磁路的磁通量是多少? 1-3:电机中为什么要使用铁磁材料,直流磁路和交流磁路有什么区别? 1-4:有一闭合磁路,由铁心和气隙组成。铁心截面积2 4109m S -?=,磁路平均长度m l 3.0=,铁心磁导率05000μμ=Fe ;气隙长度m 0005.0=δ,气隙截面积按1.1S 计算。套装在铁心上的励磁绕组500匝,问电流0.5A 时,磁路中磁通为多少?作用在铁心磁路和气隙上的磁动势分别为多少?70104-?=πμH/m 。 第二章:变压器 2-1:简述变压器的组成。变压器的最基本组成是什么? 2-2:什么是变压器的额定容量、额定电压和额定电流? 2-3:什么是变压器的主磁通?什么是变压器的漏磁通?主磁通的大小主要取决于哪些因素? 2-4:单相变压器计算 1)一台单相变压器,S N =20000kVA,U 1N /U 2N =127kV/11kV ,50Hz ,高压侧开路,在低压侧施加额定电压并进行测量,测得电流45.5A ,损耗47kW ,不计环境温度影响,计算变压器归算到高压侧的激磁阻抗参数(实际值)。(k=11.5455,Rm=3026Ω,Xm=32083Ω) 2)上述变压器,低压侧短路,在高压侧施加一电压使电流达到额定电流,进行测量,测得电压9.24kV ,损耗129kW ,不计环境温度影响,计算变压器归算到高压侧的短路阻抗参数(实际值)。(I1N=157.48A,Rk= 5.202Ω,Xk=58.44Ω) 3)上述变压器,利用简化等效电路计算该变压器满负荷时的负载阻抗大小,额定功率因数cos φ=0.8(按负载电流滞后电源电压计算)。(Z 总=645.08Ω+j483.81Ω,Z L =639.8Ω+j425.4Ω) 2-5:什么是时钟表示法,组号表达了变压器的什么性能?说明联结组别Yd11的含义。 2-6:三相变压器,额定容量5000kV A ,额定电压10kV/6.3kV ,Yd 连接,计算 1)一、二次侧的额定电流;288.7A,458.2A 2)一、二次侧的额定相电压和额定相电流。5.774kV ,6.3kV ,288.7A,264.6 2-7:变压器的并联运行条件是什么? 2-8:2-4中变压器,满负荷运行时,cos φ=0.8,利用简化等效电路,利用标幺值计算该变压器的电压调整率。(Zb=806.4Ω,4.86%) 第三章:直流电动机 3-1:简述直流电动机结构。什么是直流电动机的励磁方式?直流电动机有哪些励磁方式? 3-2:什么是直流电动机的额定功率、额定电压和额定电流? 3-3:什么是直流电动机的电枢反应,电枢反应对直流电动机什么性能有影响?

电机学课后习题答案第三章习题

一、填空题 1. 直流电机的电枢绕组的元件中的电动势和电流是 。 答:交流的。 2. 一台并励直流电动机,如果电源电压和励磁电流f I 不变,当加上一恒定转矩的负载后, 发现电枢电流超过额定值,有人试在电枢回路中接一电阻来限制电流,此方法 。 串入电阻后,电动机的输入功率1P 将 ,电枢电流a I ,转速n 将 , 电动机的效率η将 。 答:不行,不变,不变,下降,下降。 3.电枢反应对并励电动机转速特性和转矩特性有一定的影响,当电枢电流a I 增加时,转速 n 将 ,转矩T e 将 。 答:下降,增加。 4. 电磁功率与输入功率之差,对于直流发电机包括 损耗;对于直 流电动机包括 损耗。 答:空载损耗功率,绕组铜损耗。 5.一台并励直流电动机拖动恒定的负载转矩,做额定运行时,如果将电源电压降低了20℅, 则稳定后电机的电流为 倍的额定电流(假设磁路不饱和)。 答:1.25倍。 二、选择题 1. 把直流发电机的转速升高20℅,他励方式运行空载电压为01U ,并励方式空载电压为 02U ,则 。 A:01U = 02U , B:01U < 02U , C:01U > 02U 。 答:B 2.一台并励直流电动机,在保持转矩不变时,如果电源电压U 降为0.5N U ,忽略电枢反应 和磁路饱和的影响,此时电机的转速 。 A :不变, B :转速降低到原来转速的0.5倍, C :转速下降, D :无法判定。 答:C 3. 在直流电机中,公式n C E e a Φ=Ф和a T I C T Φ=中的Φ指的是 。 A :每极合成磁通 , B :所有磁极的总磁通, C :主磁通每极磁通 , D :以上都不是 。 答:A 4.在直流电机中,右行单叠绕组的合成节距c y y == 。

电机学(张广溢)3,4,5章完全答案

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? 答:三相变压器组磁路结构上的特点是各相磁路各自独立,彼此无关;三相心式变压器在磁路结构上的特点是各相磁路相互影响,任一瞬间某一相的磁通均以其他两相铁心为回路。 3.2三相变压器的联结组是由哪些因素决定的? 答:三相变压器的联结组是描述高、低压绕组对应的线电动势之间的相位差,它主要与(1)绕组的极性(绕法)和首末端的标志有关;(2)绕组的连接方式有关。 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? 答:线电动势中没有三次谐波电动势,因为三次谐波大小相等,相位上彼此 相差003601203=⨯,即相位也相同。当采用Y ,y 接法时,线电动势为两相电动势之差,所以线电动势中的三次谐波为零。以B A ,相为例,三次谐波电动势表达式为03. 3.3.=-=B A AB E E E ,所以线电动势中没有三次谐波电动势。 3.5变压器理想并联运行的条件有哪些? 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) 各变压器的联结组相同; (3) 各变压器短路阻抗的标么值Z k *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﹚必须严格保证。 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? 答:如果联结组不同,当各变压器的原方接到同一电源, 副方各线电动势之间至少有30°的相位差。例如Y ,y0和Y ,d11 两台变压器并联时,副边的线电动势即使大小相等,由于对应 线电动势之间相位差300,也会在它们之间产生一电压差U ∆, 如图所示。其大小可达U ∆=U N 22sin15°=0.518U N 2。这样 大的电压差作用在变压器副绕组所构成的回路上,必然产生很 大的环流(几倍于额定电流),它将烧坏变压器的绕组。如果变比不等,则在并联运行的变压器之间也会产生环流。 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? 答:希望容量大的变压器短路电压小一些好,这是因为短路电压大的β小,在并联运行时,不容许任何一台变压器长期超负荷运行,因此并联运行时最大的实际总容量比两台额定容量之和要小,只可能是满载的一台的额定容量加上另一台欠载的实际容量。这样为了不浪费变压器容量,我们当然希望满载的一台,即短路电压小的一台容量大,欠载运行的一台容量越小越好。 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

电机学习题与解答_变压器

第一部分: 变压器 第一章 变压器基本工作原理和结构 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I 0, 产生励磁磁动势F 0, 在铁芯中产生交变主磁通ф0, 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 e 1和e 2 , 且有 dt d N e 01 1φ-=, dt d N e 0 22φ -=, 显然,由于原副 边匝数不等, 即N 1≠N 2,原副边的感应电动势也就不等, 即e 1≠e 2, 而绕组的电压近似等于绕组电动 势,即U 1≈E 1, U 2≈E 2,故原副边电压不等,即U 1≠U 2, 但频率相等。 1-2 试从物理意义上分析,若减少变压器一次侧线圈匝数(二次线圈匝数不变)二次线圈的电压将如何变化? 答:由dt d N e 011φ-=, dt d N e 0 2 2φ-=, 可知 , 2211N e N e =,所以变压器原、副两边每匝感应电动势相等。又U 1? E 1, U 2≈E 2 , 因此,2211N U N U ≈, 当U 1 不变时,若N 1 减少, 则每匝电压11 N U 增大, 所以 11 2 2N U N U =将增大。或者根据m fN E U Φ=≈11144.4,若 N 1 减小,则m Φ增大, 又 m fN U Φ=2244.4,故U 2 增大。 1-3 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?为什么? 答: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。 1-4 变压器铁芯的作用是什么,为什么它要用0.35毫米厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片迭成? 答: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。为了铁心损耗,采用0.35mm 厚、表面涂的绝缘漆的硅钢片迭成。 1-5变压器有哪些主要部件,它们的主要作用是什么? 答:铁心: 构成变压器的磁路,同时又起着器身的骨架作用。 绕组: 构成变压器的电路,它是变压器输入和输出电能的电气回路。 分接开关: 变压器为了调压而在高压绕组引出分接头,分接开关用以切换分接头,从而实现变压器调压。 油箱和冷却装置: 油箱容纳器身,盛变压器油,兼有散热冷却作用。 绝缘套管: 变压器绕组引线需借助于绝缘套管与外电路连接,使带电的绕组引线与接地的油箱绝缘。 1-6变压器原、副方和额定电压的含义是什么?

电机学课后习题答案

电机学(十五课本) 第二章 变压器 A U S I N N N 51310 36310 560033 322=???= = .,A I I N N 2963513322===φ 额定电压:kV U U N N 7745310 311.===φ kV U U N N 3622.==φ 1)低压侧开路实验: () Ω == = 21243 4 73 68003 2 2200..' 'φ I p R m Ω== =614743 4 763002020..''φ φI U Z m Ω=-= -= 414692 1246 14742 2 2 2 ...''''''m m m R Z X 折算到高压侧(一次侧):Ω=?==21042124916402...' 'm m R k R Ω=?==8123241469916402...' 'm m X k X 一次阻抗基值:Ω== = 8717323 5774111.φ φN N b I U Z 83587 1721041...== = * b m m Z R R ,026987 17812321...== = * b m m Z X X 高压侧短路实验: Ω== = 05750323 3180003 2 2 1.φ k k k I p R Ω== = = 9830323 3 5503 1111.φ φ φk k k k k I U I U Z Ω=-=-=98100575 098302 2 2 2 ...k k k R Z X 00325087 17057501...== = * b k k Z R R ,0549087 1798101...=== * b k k Z X X 2)采用近似等效电路,满载且802.cos =?(滞后)时,取0220∠=-? U U ,则: 2873680..arccos ==?, 22222873632387 369164 0296...' '-∠=-∠= -∠=-∠=-? ??φ φφk I I I N N 4 24291640205784953178736323658698302220 0221........''j U kU U k U I Z U k ++=+∠=?? ?? ??-+-∠?∠=? ?? ? ?? -+ ?? ?? ?? -?=????φφ

电机学

电机学 第一章直流电机 电磁感应定律 在恒定的磁场中,当道题切割磁力线时,导体中产生感应电动势。 e=Blv e 的大小由磁感强度和导体切割速度决定,e的方向由右手定则决定 电枢绕组: (原理)线圈切割磁力线线圈中产生直流电流,许多线圈分布在电枢铁心表面不同位置, 按一定规律连接,构成所谓电枢绕组。 (分类)P15 叠绕组:单绕组复叠绕组 波绕组:单波绕组复波绕组 直流电机工作原理: 通入直流电源,根据左手定则,线圈ab 受力方向向左,线圈cd受力方向向右 当两个电磁力对转轴所形成的电磁转矩大于阻转矩时,电动机就会逆时针旋转 由于在一定磁极下电流方向始终保持不变,所以电动机转矩和旋转方向保持不变换向器: 一般在主磁极间装有换向极,换向极的数量和主磁极相同,【避免负载后电枢磁场对主磁场的影响】换向极的绕组大多和电枢绕组串联。 主磁极: 一种是【永久磁铁】一种是【电磁铁】 电刷: 电刷是引入或引出直流电流,直流电压的装置。 电机铭牌: 【 额定功率PN: 指电机在额定运行状态下的输出功率,W Kw 发电机PN=Un *In 电动机PN=&Un *In &为额定效率; 额定电压UN 在额定运行状态下,直流发电机输出电压或直流电动机的出入电压V 额定电流IN 指空载电压和额定负载时允许电机长期输入(电动机)或输出(发电机) 的电流 A 额定转速nN 指电机在额定电压和额定负载时的旋转速度r/min. 】 直流电机的电枢反应影响 1 负载时气隙磁场发生畸变 2 呈现去磁作用

电枢感应电动势: Ce=PN/60a Ce 直流电机的电动势常数。 电磁转矩: Tem=CtΦIa=(PN/2πa)*Φ Ct=pN/2πa Ct转矩常数 Ce 与Ct 关系: Ce=PN/60a Ct=pN/2πa Ct=30/πCe=9.55Ce 直流电机运行原理 电压平衡方程式: U=Ea+IaRa Uf=If * Rf 电磁功率: Pem = Ea * Ia=CeΦn*Ia =Tem Omiga =CtΦIa* Omiga 转速特性: n=U/CeΦ-Ra/CeΦ= n0-n 简答题: 1直流电机中,为什么用电刷和换向器,作用是什么? 换向器的作用就是确保转子中电流方向,这样才能确保磁场不会发生转换,转向才能一致;电刷的作用是将直流电流接通至转子 2直流电机空载时的气隙磁感应密度如何分布 在一个极距范围内磁通分布不均匀,若不考虑电枢表面齿的影响,在一个极距范围内分布近似梯形曲线,在极靴范围外,气息磁感应密度减小很快;而在两极之间几何中性线上,磁感应密度为0. 3在直流发电机中是否有电磁转矩?如有,转向相同还是相反? 题3: Tem=CtΦIa 相反题4: Ea=CeΦN 相反 4在直流电动机工作时电枢回路是否有感应电动势?如有,电动势方向相同还是相反? 第二章

电机学_第三章变压器习题

第二章变压器 一、填空: 1.★一台额定频率为60HZ的电力变压器接于50HZ,电压为此变压器的5/6倍额定电压的电 网上运行,此时变压器磁路饱和程度,励磁电流,励磁电抗,漏电抗。 答:饱和程度不变,励磁电流不变,励磁电抗减小,漏电抗减小。 2.三相变压器理想并联运行的条件是(1), (2),(3)。答:(1)空载时并联的变压器之间无环流;(2)负载时能按照各台变压器的容量合理地分担负载;(3)负载时各变压器分担的电流应为同相。 3.★如将变压器误接到等电压的直流电源上时,由于空载电流将,空载损耗 将。 答:空载电流很大,空载损耗很大。 4.★一台变压器,原设计的频率为50HZ,现将它接到60HZ的电网上运行,额定电压不 变,励磁电流将,铁耗将。 答:减小,减小。 5.变压器的副边是通过对原边进行作用的。 答:电磁感应作用。 6.引起变压器电压变化率变化的原因是。 答:负载电流的变化。 7.★如将额定电压为220/110V的变压器的低压边误接到220V电压,则激磁电流 将,变压器将。 答:增大很多,烧毁。 8.联接组号不同的变压器不能并联运行,是因为。 答:若连接,将在变压器之间构成的回路中引起极大的环流,把变压器烧毁。 9.★★三相变压器组不宜采用Y,y联接组,主要是为了避免。 答:相电压波形畸变。 10.变压器副边的额定电压指。 答:原边为额定电压时副边的空载电压。 11.★★为使电压波形不发生畸变,三相变压器应使一侧绕组。 答:采用d接。 12.通过和实验可求取变压器的参数。 答:空载和短路。 13.变压器的参数包括,,,,。答:激磁电阻,激磁电抗,绕组电阻,漏电抗,变比。 14.在采用标幺制计算时,额定值的标幺值为。 答:1。 15.既和原边绕组交链又和副边绕组交链的磁通为,仅和一侧绕组交链的磁通 为。 答:主磁通,漏磁通。 16.★★变压器的一次和二次绕组中有一部分是公共绕组的变压器是。 答:自耦变压器。 17.并联运行的变压器应满足(1),

电机学第三版习题答案

电机学第三版习题答案 电机学是电力工程专业中的一门重要课程,它主要研究电机的工作原理、性能特点以及控制方法。对于学习电机学的学生来说,习题是巩固知识、提高技能的重要途径。本文将为大家提供电机学第三版习题的答案,帮助大家更好地掌握电机学的知识。 第一章:电机基础知识 1. 电机是将电能转化为机械能的装置。它由定子和转子两部分组成,其中定子是固定不动的部分,转子则是可以旋转的部分。 2. 电机的工作原理是利用电磁感应定律,通过电流在磁场中产生力矩,从而使转子旋转。 3. 电机的分类有直流电机和交流电机两大类。直流电机是通过直流电源供电,交流电机则是通过交流电源供电。 4. 电机的性能特点包括额定功率、额定电压、额定转速、额定电流等。这些参数可以通过电机的型号和技术参数进行查询。 第二章:电机的启动与制动 1. 电机的启动方式有直接启动、自耦变压器启动、星三角启动等。不同的启动方式适用于不同的电机类型和功率等级。 2. 电机的制动方式有机械制动、电磁制动、电阻制动等。制动方式的选择要根据具体的应用需求和电机的特性进行判断。 第三章:电机的转矩和转速控制 1. 电机的转矩控制可以通过调节电机的电流、电压和磁通等参数来实现。常用的控制方法有电流反馈控制、磁通反馈控制等。

2. 电机的转速控制可以通过调节电机的电压、频率和极数等参数来实现。常用的控制方法有电压调制控制、频率调制控制等。 第四章:电机的热特性 1. 电机在工作过程中会产生热量,这是由于电机的电阻和铁心损耗所导致的。热特性是电机性能的重要指标之一。 2. 电机的热特性包括温升、热阻、热容等参数。这些参数可以通过实验和计算来确定。 第五章:电机的保护与维修 1. 电机在运行过程中可能会遇到过载、短路、过热等故障。为了保护电机的安全运行,需要采取相应的保护措施。 2. 电机的维修包括日常保养、故障排除和更换零部件等。维修工作需要具备一定的电机知识和技术。 通过对电机学第三版习题的答案进行总结和归纳,我们可以更好地理解和掌握电机学的知识。同时,通过习题的解答,我们也可以提高自己的问题解决能力和动手实践能力。希望本文对大家学习电机学有所帮助。

电机学课后习题答案(辜承林)

第1章 导论 电机和变压器的磁路常采用什么材料制成这些材料各有哪些主要特性 解:磁路:硅钢片。 特点:导磁率高。 电路:紫铜线。 特点:导电性能好,电阻损耗小. 电机:热轧硅钢片, 永磁材料: 铁氧体 稀土钴 钕铁硼 变压器:冷轧硅钢片。 磁滞损耗和涡流损耗是什么原因引起的它们的大小与哪些因素有关 解:磁滞损耗:铁磁材料在交变磁场作用下反复磁化,磁畴会不停转动,相互间产生摩擦,消耗能量,产生功率损耗。 与磁场 交变频率f ,磁通密度B ,材料,体积,厚度有关。 涡流损耗:由电磁感应定律,硅钢片中有围绕磁通呈涡旋状的感应电动势和电流产生叫涡流,涡流在其流通路径上的等效 电阻中产生的损耗叫涡流损耗。 与磁场交变频率f ,磁通密度,材料,体积,厚度有关。 变压器电动势、运动电动势产生的原因有什么不同其大小与哪些因素有关 解:变压器电势:磁通随时间变化而在线圈中产生的感应电动势 4.44m E fN φ=。 运动电势:线圈与磁场间的相对运动而产生的e T 与磁密B ,运动速度v ,导体长度l ,匝数N 有关。 自感系数的大小与哪些因素有关有两个匝数相等的线圈,一个绕在闭合铁心上,一个绕在木质材料上,哪一个自感系数大哪一个自感系数是常数哪一个自感系数是变数,随什么原因变化 解:自感电势:由于电流本身随时间变化而在线圈内感应的电势叫自感电势。d L e d t L ψ =- 对空心线圈:L Li ψ= 所以di e L L dt =- 自感:2 L L N N m m i i i L Ni N φψ= = = ∧=∧ A m l μ∧= 所以,L 的大小与匝数平方、磁导率μ、磁路截面积A 、磁路平均长度l 有关。 闭合铁心μ μ0,所以闭合铁心的自感系数远大于木质材料。因为μ0是常数,所以木质材料的自感系数是常数,铁心材料 的自感系数是随磁通密度而变化。 在图中,若一次绕组外加正弦电压u 1、绕组电阻R 1、电流i 1时,问 (1)绕组内为什么会感应出电动势 (2)标出磁通、一次绕组的自感电动势、二次绕组的互感电动势的正方向; (3)写出一次侧电压平衡方程式; (4)当电流i 1增加或减小时,分别标出两侧绕组的感应电动势的实际方向。 解:(1) ∵u 1为正弦电压,∴电流i 1也随时间变化,由i 1产生的磁通随时间变化,由电磁感应定律知d dt e N Φ=-产生感应电动势. (2) 磁通方向:右手螺旋定则,全电流定律1e 方向:阻止线圈中磁链的变化,符合右手螺旋定则:四指指向电势方向,拇指为 磁通方向。 (3) 1 111d R N dt u i Φ =+ (4) i 1增加,如右图。i 1减小

《电机学》习题解答(吕宗枢) 05章

第5章 思考题与习题参考答案 5.1 什么是对称分量法?应用对称分量法的条件是什么? 答:所谓对称分量法就是把一组不对称的三相系统分解成三组对称的三相系统,这三组对称的三相系统分别为正序、负序和零序系统,它们称为不对称三相系统的对称分量。对称分量法中应用到叠加定理,所以它仅适用于线性系统。 5.2 在对称分量法的变换关系式中,为什么只有U 相对称分量?而没有其它两相的对称分量? 答:因为V 、W 两相的对称分量与U 相的对称分量数值相等,只是相位差依次为120o ,240o ,就是说,确定了U 相的对称分量以后,也就确定了V 、W 两相的对称分量。 5.3 正序、负序和零序系统有哪些区别?画出它们的相量图,并写出它们的数学表达式。 答:正序系统:三相电流(电压)大小相等,相位按正相序U —V —W 依次滞后ο 120,其相量关系为: ++=U U I I &&,++=U V I a I &&2,+ +=U W I a I &&; 负序系统:三相电流(电压)大小相等,相位按负相序U —W —V 依次滞后ο 120,其相量关系为: --=U U I I &&,--=U V I a I &&,- -=U W I a I &&2; 零序系统:三相电流(电压)大小相等,相位相同,其相量关系为:0 00W V U I I I &&&==。 5.4 为什么变压器的正、负序阻抗完全一样? 答:因为正序系统、负序系统都是三相对称系统,二者仅仅是相序不同,对于静止的变压器来说,其电磁本质是完全相同的。因此,变压器的正、负序等效电路完全相同,正、负序阻抗也完全一样。 5.5什么叫零序阻抗?什么叫零序励磁阻抗?它们分别与什么因素有关? 答:变压器流过零序电流所遇到的阻抗称为零序阻抗;反映零序主磁通大小的阻抗称为零序励磁阻抗。零序阻抗与绕组连接方式和磁路结构有关;零序励磁阻抗只与磁路结构有关。 5.6三相绕组连接方式对零序阻抗有何影响?三相磁路结构对零序励磁阻抗有何影响? + W I & + V I & + U I & (a )正序系统 - V I & - U I & - W I & (b )负序系统 V I & 0 W I & U I & (c )零序系统

《电机学》习题解答(吕宗枢) 03章

第3章思考题与习题参考答案 3.1 三相组式变压器和三相心式变压器的磁路结构各有何特点?在测取三相心式变压器的空载电流时,为什么中间一相的电流小于其它两相的电流? 答:三相组式变压器的三相磁路彼此独立,互不关联,且各相磁路几何尺寸完全相同;三相心式变压器的三相磁路彼此不独立,互相关联,各相磁路长度不等,三相磁阻不对称。在外加对称电压时,由于中间相磁路长度小于其它两相的磁路长度,磁阻小,因此,中间一相的空载电流小于其它两相的电流。 3.2 变压器出厂前要进行“极性”试验,如题3.2图所示,在U1、 U2端加电压,将U2、u2相连,用电压表测U1、u1间电压。设变压器额 定电压为220/110V,如U1、u1为同名端,电压表读数为多少?如不是同 名端,则读数为多少? 答:110V,330V 题3.2图极性试验图 3.3 单相变压器的联结组别有哪两种?说明其意义。 答:有I,I0;I,I6两种。I,I0说明高、低压绕组电动势同相位;I,I6说明高、低压绕组电动势反相位。 3.4 简述三相变压器联结组别的时钟表示法。 答:把三相变压器高压侧某一线电动势相量看作时钟的长针,并固定指向“0”点,把低压侧对应线电动势相量看作时钟的短针,它所指向的时钟数字便是该变压器的联结组别号。 3.5 试说明为什么三相组式变压器不能采用Y,y联结,而小容量三相心式变压器可以采用Y,y联结? 答:因为三相组式变压器三相磁路彼此独立,采用Y,y联结时,主磁路中三次谐波磁通较大,其频率又是基波频率的三倍,所以,三次谐波电动势较大,它与基波电动势叠加,使变压器相电动势畸变为尖顶波,其最大值升高很多,可能危及到绕组绝缘的安全,因此三相组式变压器不能采用Y,y联结。对于三相心式变压器,因为三相磁路彼此相关,所以,三次谐波磁通不能在主磁路(铁心)中流通,只能通过漏磁路闭合而成为漏磁通。漏磁路磁阻很大,使三次谐波磁通大为削弱,主磁通波形接近于正弦波,相电动势波形也接近正弦波。但三次谐波磁通频率较高,流经油箱壁及其它铁件时会产生涡流损耗,引起局部过热,降低变压器运行效率,因此,只有容量小于1800KVA的三相心式变压器才允许采用Y,y联结。 3.6 在三相组式变压器中,三次谐波磁通是主磁通;而在三相心式变压器中,三次谐波磁通是漏磁通,这一说法对吗?为什么? 答:对。因为在组式变压器中,三次谐波磁通流经主磁路,数值较大,起到了主磁通的作用;而在

《电机学》习题解读

第 2 章直流电机 P57,2-9 一台并励直流电动机,将其电枢单叠绕组改为单波绕组,试问对其电磁转矩会有何影响? 答:因为直流电动机电磁转矩为 pz T e I a 2a 所以 1. 关于单叠绕组电动机 支路对数 a = p,电枢电流 I a = 2ai a pz pz (2 ai a )pz T e I a(2i a ) 2 a 2 a2 2.关于单波绕组电动机 支路对数 a = 1,电枢电流 I a = 2i a pz pz (2i a )pz T e I a(2 i a ) 2 a 2 12 所以,当磁通Φ保持不变时,在保证支路电流i a不变的状况下,电磁转矩 T e是不变的 P57,2-13 电动机的电磁转矩是驱动性质大的转矩,当电磁转矩增大时,转速仿佛应当是上涨的,当从直流电动机的电磁转矩及特征上看,电磁转矩增大时,转矩反而是降落的,这是为何?答: 1.关于并励直流电动机,直流电动机的电磁转矩是随电枢电流的 增大而增大,电枢电流又随负载的增大而增大。但由转速公式

n U I a R a可知,并励直流电动机的电枢电流会使电阻电压降增C e 大,只管电枢反响的去磁特征,会使转速体现增大趋向,但电枢 电压降增大的重量要比去磁效应大一些,所以会使电动机的转速随负载的增大而有所降落。 2.关于串励直流电动机,电枢电流的增大会使电枢电压降和磁通同 时增大。这两个要素都会使电动机的转速随负载的增大而降落。 P57,2-15 一台并励直流电动机在额定电压U N =220V 和额定电流 I N =80A 的状况运转,该电机的电枢回路总电阻R a=0.08Ω,2 U c =2V ,励磁回路总电阻 R f =0.08Ω,额定负载时的效率ηN= 85%,试求: (1)额定输入功率; (2)额定输出功率 (3)总消耗; (4)电枢回路铜耗; (5)励磁回路铜耗; (6)电刷接触消耗; (7)附带消耗; (8)机械消耗和铁耗之和。 答: (1) 额定输入功率 1N U N I N W P 2 2 0 8 0 1 7 6 0 0 (2)额定输出功率P2N P1N N 17600 85% 14960 W (3) 总消耗p P1N P2 N17600 149602640 W

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