本文格式為Word版，下載可任意編輯——電機(jī)學(xué)第三版課后習(xí)題答案

電機(jī)學(xué)第三版課后習(xí)題答案

變壓器

1-1從物理意義上說(shuō)明變壓器為什么能變壓，而不能變頻率？

答：變壓器原副繞組套在同一個(gè)鐵芯上,原邊接上電源后，流過(guò)激磁電流I0，產(chǎn)生勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)F0，在鐵芯中產(chǎn)生交變主磁通ф0,其頻率與電源電壓的頻率一致，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，原副邊因交鏈該磁通而分別產(chǎn)生同頻率的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e1和e2,且有e1??N1d?0dtd?0dt,

e2??N2,顯然，由于原副邊匝數(shù)不等,即N1≠N2，原副邊的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也就不等,

即e1≠e2,而繞組的電壓近似等于繞組電動(dòng)勢(shì),即U1≈E1,U2≈E2,故原副邊電壓不等,即U1≠U2,但頻率相等。

1-2變壓器一次線圈若接在直流電源上，二次線圈會(huì)有穩(wěn)定直流電壓?jiǎn)幔?/p>

答：不會(huì)。由于接直流電源，穩(wěn)定的直流電流在鐵心中產(chǎn)生恒定不變的磁通，其變化率為零，

不會(huì)在繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

1-3變壓器的空載電流的性質(zhì)和作用如何？

答：作用：變壓器空載電流的絕大部分用來(lái)供勵(lì)磁，即產(chǎn)生主磁通，另有很小一部分用來(lái)供給變壓器鐵心損耗，前者屬無(wú)功性質(zhì)，稱為空載電流的無(wú)功分量，后者屬有功性質(zhì)，稱為空載電流的有功分量。

性質(zhì)：由于變壓器空載電流的無(wú)功分量總是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于有功分量，故空載電流屬感性無(wú)功性質(zhì)，它使電網(wǎng)的功率因數(shù)降低，輸送有功功率減小。

1-4一臺(tái)220/110伏的變壓器，變比k二次線圈用1匝，為什么？

?N1N2?2，能否一次線圈用2匝，

答：不能。由U1?E1?4.44fN1?m可知，由于匝數(shù)太少，主磁通?m將劇增，磁密Bm過(guò)大,磁路過(guò)于飽和，磁導(dǎo)率μ降低，磁阻Rm增大。于是，根據(jù)磁路歐姆定律I0N1?Rm?m可知,產(chǎn)生該磁通的激磁電流I0必將大增。再由pFe?Bmf221.3可知，磁密Bm過(guò)大,導(dǎo)致

鐵耗pFe大增，銅損耗I0r1也顯著增大，變壓器發(fā)熱嚴(yán)重，可能損壞變壓器。

1-5有一臺(tái)S-100/6.3三相電力變壓器，U1N（Y/Y0）接線，銘牌數(shù)據(jù)如下：

/U2N?6.3/0.4kV，Y，yn

I0%=7%P0=600Wuk%=4.5%PkN=2250W試求：1。畫(huà)出以高壓側(cè)為基準(zhǔn)的近似等效電路，用標(biāo)么值計(jì)算其參數(shù)，并標(biāo)于圖中；2。當(dāng)變壓器原邊接額定電壓，副邊接三相對(duì)稱負(fù)

*載運(yùn)行，每相負(fù)載阻抗ZL?0.875?j0.438，計(jì)算變壓器一、二次側(cè)電

流、二次端電壓及輸入的有功功率及此時(shí)變壓器的鐵損耗及激磁功率。

解：1、zk?Uk?rk?PkN?****4.5100?0.045

PkNSN*2?0.0225

xk?Zm?**Zk?rk?17100*2?0.039

1I0*?14.28r*m?P*02P0?(7*2SN)2(I)*0?1001000?1.2252(7/100)0.6xm?*Zm?rm*2?14.24

1-6三相變壓器的組別有何意義，如何用時(shí)鐘法來(lái)表示？

答：三相變壓器的連接組別用來(lái)反映三相變壓器對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，高、低壓側(cè)對(duì)應(yīng)的線電動(dòng)勢(shì)（線電壓）之間的相位關(guān)系。影響組別的因素不僅有繞組的繞向、首末端標(biāo)記，還有高、低壓側(cè)三相繞組的連接方式。

用時(shí)鐘法表示時(shí)，把高壓繞組的線電動(dòng)勢(shì)（線電壓）相量作為時(shí)鐘的長(zhǎng)針，并固定在12點(diǎn)，低壓繞組的線電動(dòng)勢(shì)（線電壓）相量作為短針，其所指的數(shù)字即為三相變壓器的連接組別名。三相變壓器共有12種組別，其中有6種單數(shù)組別和6種偶數(shù)組別。

1-7為什么說(shuō)變壓器的激磁電流中需要有一個(gè)三次諧波分量，假使激磁電流中的三次諧波分量不能流通，對(duì)線圈中感應(yīng)電動(dòng)機(jī)勢(shì)波形有何

影響？

答：由于磁路具有飽和特性，只有尖頂波電流才能產(chǎn)生正弦波磁通，因此激磁電流需要有三次諧波分量（只有這樣，電流才是尖頂波）。

假使沒(méi)有三次諧波電流分量，主磁通將是平頂波,其中含有較大的三次諧波分量，該三次諧波磁通將在繞組中產(chǎn)生三次諧波電動(dòng)勢(shì)，三次諧波電動(dòng)勢(shì)與基波電動(dòng)勢(shì)疊加使相電動(dòng)勢(shì)呈尖頂波形，繞組承受過(guò)電壓，從而危及繞組的絕緣。

1—8有一臺(tái)60000千伏安，220/11千伏，Y，d（Y/Δ）接線的三相變壓器，

rk?0.008,xk?0.072，求：

**（1）高壓側(cè)穩(wěn)態(tài)短路電流值及為額定電流的倍數(shù)；

（2）在最不得的狀況發(fā)生突然短路，最大的短路電流是多少？解：一次側(cè)額定電流I1N?*2SN3U1N*2?60000?10333?220?102?157.46A

短路阻抗標(biāo)么值z(mì)K?*rK?xK?0.072?0.0082?0.07244

短路電流標(biāo)么值和短路電流有名值

UIK?*IKIN*N?zKIN?zNzK?1z*K?10.07244?13.8

IK?IKI1N?13.8?157.46?2172.95A

6000KV屬大容量變壓器Ky?1.7?1.8最大短路電流：iKmax?KyiKmax??2iKmaxI1N?**1zK**?KyIK

*2KyIKI1N

2?(1.7?1.8)?13.8?157.46?5224.12?5531.42A1-9工頻三相變壓器，額定容量320kVA，額定電壓6300/400V，Yd形連接，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表。

試驗(yàn)類(lèi)型短路空載線電壓V線電流A28440029.327.7總功率W57001450備注高壓側(cè)測(cè)量低壓側(cè)測(cè)量（1）作出變壓器的近似等效電路，各參數(shù)用標(biāo)幺值表示；

（2）一次側(cè)施加額定電壓，次級(jí)側(cè)接負(fù)載，負(fù)載電流為0.8倍額定電

流，功率因數(shù)0.8滯后，計(jì)算電壓變化率；

解：（1）變壓器的近似等效電路如下圖所示：

I1*..rk*rm*xm*UkIkpkIk2xk*I2*..U1*I0*.E1*.U2*

短路阻抗zk??284/29.35700/329.3223?5.5963(?)

短路電阻rk???2.2132(?)

短路電抗xk?激磁阻抗z0?zk?rk?5.1401(?)

U0I0p0I022?40027.7/3?8.3374(?)

激磁電阻r0??1450/3(27.7/23)2?1.8898(?)

激磁電抗xm?zm?rm?8.1204(?)

2高壓側(cè)的基值選擇U1b?6300(V)，則高壓側(cè)阻抗基值為

z1b?U1bSN2?63002320000?124.0313

低壓側(cè)的基值選擇U2b?400(V)，則低壓側(cè)阻抗基值為

z2b?3U2bSN2?34002320000?1.5

相應(yīng)的標(biāo)幺值為：短路阻抗標(biāo)幺值z(mì)k*?zkz1b?5.5963124.0313?0.0451

短路電阻標(biāo)幺值rk*?rkz1b?2.2132124.03132?0.0178

短路電抗標(biāo)幺值xk*?激磁阻抗標(biāo)幺值z(mì)m*?zk*?rk*?0.0414

z0z2br0z2b?8.33740.51.88980.522?16.6748

激磁電阻標(biāo)幺值rm*???3.7796

激磁電抗標(biāo)幺值xm*??zm*?rm*?16.2408

2（2）U1*?1?0

cos??0.8，則??36.87，I2*?0.8??36.87，

???00?0U2*?U1*?I2*(rk*?jxk*)?0.8682?3.89

0電壓變化率?U??(rk*cos??xk*sin?)?100%?3.12

異步電機(jī)

2-1何謂異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率？在什么狀況下轉(zhuǎn)差率為正，什么狀況為負(fù)，什么狀況下轉(zhuǎn)差率小于1或大于1？如何根據(jù)轉(zhuǎn)差率的不同來(lái)區(qū)別各種不同運(yùn)行狀態(tài)？

答：異步電機(jī)轉(zhuǎn)差率s是指旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n1與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之間的轉(zhuǎn)速差（n1-n）與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n1的比率，即s?n1?nn1。

當(dāng)n0），n>n1時(shí)轉(zhuǎn)差率為負(fù)（sn>0時(shí)，轉(zhuǎn)差率sn>∞時(shí)，轉(zhuǎn)差率s>1;

當(dāng)+∞>s>1時(shí)為電磁制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)1>s>0時(shí)為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)0>s>-∞時(shí)為發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。

2-2一臺(tái)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)：f1=50Hz，p=2。在轉(zhuǎn)差率為0.02時(shí)，求：(1)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n1；(2)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速；(3)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速；(4)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)定子的轉(zhuǎn)速。

[解]：(1).定子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速：n1?60f1p?