./第1章導(dǎo)論1.1電機(jī)和變壓器的磁路常采用什么材料制成？這些材料各有哪些主要特性？解：磁路：硅鋼片。特點(diǎn)：導(dǎo)磁率高。電路：紫銅線。特點(diǎn)：導(dǎo)電性能好,電阻損耗小.電機(jī)：熱軋硅鋼片,永磁材料：鐵氧體稀土鈷釹鐵硼變壓器：冷軋硅鋼片。1.2磁滯損耗和渦流損耗是什么原因引起的？它們的大小與哪些因素有關(guān)？解：磁滯損耗：鐵磁材料在交變磁場(chǎng)作用下反復(fù)磁化,磁疇會(huì)不停轉(zhuǎn)動(dòng),相互間產(chǎn)生摩擦,消耗能量,產(chǎn)生功率損耗。與磁場(chǎng)交變頻率f,磁通密度B,材料,體積,厚度有關(guān)。渦流損耗：由電磁感應(yīng)定律,硅鋼片中有圍繞磁通呈渦旋狀的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流產(chǎn)生叫渦流,渦流在其流通路徑上的等效電阻中產(chǎn)生的損耗叫渦流損耗。與磁場(chǎng)交變頻率f,磁通密度,材料,體積,厚度有關(guān)。1.3變壓器電動(dòng)勢(shì)、運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原因有什么不同？其大小與哪些因素有關(guān)？解：變壓器電勢(shì)：磁通隨時(shí)間變化而在線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。運(yùn)動(dòng)電勢(shì)：線圈與磁場(chǎng)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的eT與磁密B,運(yùn)動(dòng)速度v,導(dǎo)體長(zhǎng)度l,匝數(shù)N有關(guān)。1.6自感系數(shù)的大小與哪些因素有關(guān)？有兩個(gè)匝數(shù)相等的線圈,一個(gè)繞在閉合鐵心上,一個(gè)繞在木質(zhì)材料上,哪一個(gè)自感系數(shù)大？哪一個(gè)自感系數(shù)是常數(shù)？哪一個(gè)自感系數(shù)是變數(shù),隨什么原因變化？解：自感電勢(shì)：由于電流本身隨時(shí)間變化而在線圈感應(yīng)的電勢(shì)叫自感電勢(shì)。對(duì)空心線圈：所以自感：所以,L的大小與匝數(shù)平方、磁導(dǎo)率μ、磁路截面積A、磁路平均長(zhǎng)度l有關(guān)。閉合鐵心μμ0,所以閉合鐵心的自感系數(shù)遠(yuǎn)大于木質(zhì)材料。因?yàn)棣?是常數(shù),所以木質(zhì)材料的自感系數(shù)是常數(shù),鐵心材料的自感系數(shù)是隨磁通密度而變化。1.7在圖1.30中,若一次繞組外加正弦電壓u1、繞組電阻R1、電流i1時(shí),問(wèn)〔1繞組為什么會(huì)感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)？〔2標(biāo)出磁通、一次繞組的自感電動(dòng)勢(shì)、二次繞組的互感電動(dòng)勢(shì)的正方向；〔3寫(xiě)出一次側(cè)電壓平衡方程式；〔4當(dāng)電流i1增加或減小時(shí),分別標(biāo)出兩側(cè)繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的實(shí)際方向。解：<1>∵u1為正弦電壓,∴電流i1也隨時(shí)間變化,由i1產(chǎn)生的磁通隨時(shí)間變化,由電磁感應(yīng)定律知產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).<2>磁通方向：右手螺旋定則,全電流定律方向：阻止線圈中磁鏈的變化,符合右手螺旋定則：四指指向電勢(shì)方向,拇指為磁通方向。<3><4>i1增加,如右圖。i1減小1.8在圖1.30中,如果電流i1在鐵心中建立的磁通是,二次繞組的匝數(shù)是,試求二次繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值的計(jì)算公式,并寫(xiě)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通量關(guān)系的復(fù)數(shù)表示式。解：<1><2>1.9有一單匝矩形線圈與一無(wú)限長(zhǎng)導(dǎo)體在同一平面上,如圖1.31所示,試分別求出下列條件下線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：〔1導(dǎo)體以直流電流I,線圈以線速度從左向右移動(dòng)；〔2導(dǎo)體以電流,線圈不動(dòng)；〔3導(dǎo)體以電流,線圈以線速度從左向右移動(dòng)。解：關(guān)鍵求磁通<1>∵∴∵同理a+vt處的B值∴<2>只有變壓器電勢(shì)N=1∴∴∴<3>運(yùn)動(dòng)電勢(shì)ev變?yōu)椋骸舶选?中的I用代變壓器電勢(shì)變?yōu)椋壕€圈中感應(yīng)電勢(shì)1.10在圖1.32所示的磁路中,兩個(gè)線圈都接在直流電源上,已知、、、,回答下列問(wèn)題：〔1總磁動(dòng)勢(shì)F是多少？〔2若反向,總磁動(dòng)勢(shì)F又是多少？〔3電流方向仍如圖所示,若在、出切開(kāi)形成一空氣隙,總磁動(dòng)勢(shì)F是多少？此時(shí)鐵心磁壓降大還是空氣隙磁壓降大？〔4在鐵心截面積均勻和不計(jì)漏磁的情況下,比較〔3中鐵心和氣隙中B、H的大小?！?比較〔1和〔3中兩種情況下鐵心中的B、H的大小。<1>有右手螺旋定則判斷可知,兩個(gè)磁勢(shì)產(chǎn)生的磁通方向相反。<2>〔3總的磁勢(shì)不變?nèi)詾椤叽艍航佃F心空氣隙雖然但∵∴∴空氣隙的磁壓降大〔4∵忽略漏磁∴而截面積相等∴∵∴〔5∵第一種情況∵大∴同理1．9一個(gè)帶有氣隙的鐵心線圈〔參考圖,若線圈電阻為R,接到電壓為U的直流電源上,如果改變氣隙的大小,問(wèn)鐵心的磁通和線圈中的電流I將如何變化？若線圈電阻可忽略不計(jì),但線圈接到電壓有效值為U的工頻交流電源上,如果改變氣隙大小,問(wèn)鐵心磁通和線圈中電流是否變化？如氣隙增大磁阻增大,如磁勢(shì)不變,則減小∵∵在減小∴∴增大接在交流電源上,同上直流電源：∵∴不變但仍然減小。1．10一個(gè)有鐵心的線圈,電阻為。當(dāng)將其接入110V的交流電源時(shí),測(cè)得輸入功率為90W,電流為,試求此鐵心的鐵心損耗。電功率平衡可知〔或能量守恒,輸入的功率一部分消耗在線圈電阻上,一部分為鐵耗∴1．11對(duì)于圖,如果鐵心用D23硅鋼片疊成,截面積,鐵心的平均長(zhǎng)度,空氣隙繞組的匝數(shù)為600匝,試求產(chǎn)生磁通時(shí)所需的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)和勵(lì)磁電流。磁密查磁化曲線氣隙：磁動(dòng)勢(shì):==473.9<A>∵F=NI∴I=F／N=473.9／600=0.79<A>1．12設(shè)1．11題的勵(lì)磁繞組的電阻為,接于110V的直流電源上,問(wèn)鐵心磁通是多少？先求出磁勢(shì)：∵是直流電源∴不變,∴∴然后根據(jù)誤差進(jìn)行迭代設(shè)則∴∴∴=551.3-550=1.3很小,∴假設(shè)正確1．13設(shè)1．12題的勵(lì)磁繞組的電阻可忽略不計(jì),接于50Hz的正弦電壓110V〔有效值上,問(wèn)鐵心磁通最大值是多少？∵∴E=110V∴1．14圖1-4中直流磁路由D23硅鋼片疊成,磁路各截面的凈面積相等,為,磁路平均長(zhǎng),,〔包括氣隙,。己知空氣隙中的磁通量,又,求另外兩支路中的、及。<查表得到的>由右側(cè)回路可求：=10300－<14600×0.5+1.464968××0.2×>=10300-<7300+2929.94>=70A∴∴∴=1420×0.5-140×0.2=640<A>第二章直流電機(jī)2．1為什么直流發(fā)電機(jī)能發(fā)出直流電流？如果沒(méi)有換向器,電機(jī)能不能發(fā)出直流電流？換向器與電刷共同把電樞導(dǎo)體中的交流電流,"換向"成直流電,如果沒(méi)有換向器,電機(jī)不能發(fā)出直流電。2．2試判斷下列情況下,電刷兩端電壓性質(zhì)〔1磁極固定,電刷與電樞同時(shí)旋轉(zhuǎn)；〔2電樞固定,電刷與磁極同時(shí)旋轉(zhuǎn)。<1>交流∵電刷與電樞間相對(duì)靜止,∴電刷兩端的電壓性質(zhì)與電樞的相同?！?直流電刷與磁極相對(duì)靜止,∴電刷總是引出某一極性下的電樞電壓,而電樞不動(dòng),磁場(chǎng)方向不變∴是直流。2．3在直流發(fā)電機(jī)中,為了把交流電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)變成直流電壓而采用了換向器裝置；但在直流電動(dòng)機(jī)中,加在電刷兩端的電壓已是直流電壓,那么換向器有什么呢？直流電動(dòng)機(jī)中,換向法把電刷兩端的直流電壓轉(zhuǎn)換為電樞的交流電,以使電樞無(wú)論旋轉(zhuǎn)到N極下,還是S極下,都能產(chǎn)生同一方向的電磁轉(zhuǎn)矩2．4直流電機(jī)結(jié)構(gòu)的主要部件有哪幾個(gè)？它們是用什么材料制成的,為什么？這些部件的功能是什么？有7個(gè)主磁極換向極,機(jī)座電刷電樞鐵心,電樞繞組,換向器見(jiàn)備課筆記2．5從原理上看,直流電機(jī)電樞繞組可以只有一個(gè)線圈做成,單實(shí)際的直流電機(jī)用很多線圈串聯(lián)組成,為什么？是不是線圈愈多愈好？一個(gè)線圈產(chǎn)生的直流脈動(dòng)太大,且感應(yīng)電勢(shì)或電磁力太小,線圈愈多,脈動(dòng)愈小,但線圈也不能太多,因?yàn)殡姌需F心表面不能開(kāi)太多的槽,∴線圈太多,無(wú)處嵌放。2．6何謂主磁通？何謂漏磁通？漏磁通的大小與哪些因素有關(guān)？主磁通：從主極鐵心經(jīng)氣隙,電樞,再經(jīng)過(guò)相鄰主極下的氣隙和主極鐵心,最后經(jīng)定子繞組磁軛閉合,同時(shí)交鏈勵(lì)磁繞組和電樞繞組,在電樞中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。漏磁通：有一小部分不穿過(guò)氣隙進(jìn)入電樞,而是經(jīng)主極間的空氣隙釘子磁軛閉合,不參與機(jī)電能量轉(zhuǎn)換,與飽和系數(shù)有關(guān)。2．7什么是直流電機(jī)的磁化曲線？為什么電機(jī)的額定工作點(diǎn)一般設(shè)計(jì)在磁化曲線開(kāi)始彎曲的所謂"膝點(diǎn)"附近？磁化曲線：-主磁通,勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)設(shè)計(jì)在低于"膝點(diǎn)",則沒(méi)有充分利用鐵磁材料,即同樣的磁勢(shì)產(chǎn)生較小的磁通,如交于"膝點(diǎn)",則磁路飽和,浪費(fèi)磁勢(shì),即使有較大的,若磁通基本不變了,而我的需要是〔根據(jù)E和公式選在膝點(diǎn)附近好處：①材料利用較充分②可調(diào)性好③穩(wěn)定性較好。電機(jī)額定點(diǎn)選在不飽和段有兩個(gè)缺點(diǎn)：①材料利用不充分②磁場(chǎng)容易受到勵(lì)磁電流的干擾而不易穩(wěn)定。選在飽和點(diǎn)有三個(gè)缺點(diǎn)：①勵(lì)磁功率大增②磁場(chǎng)調(diào)節(jié)困難③電樞反應(yīng)敏感2．8為什么直流電機(jī)的電樞繞組必須是閉合繞組？直流電機(jī)電樞繞組是閉合的,為了換向的需要,如果不閉合,換向器旋轉(zhuǎn),電刷不動(dòng),無(wú)法保證正常換向。何謂電樞上的幾何中性線？何謂換向器上的幾何中性線？換向器上的幾何中性線由什么決定？它在實(shí)際電機(jī)中的位置在何處？①電樞上幾何中性線：相臨兩點(diǎn)極間的中性線②換向器上幾何中性線：電動(dòng)勢(shì)為零的元件所接兩換向片間的中心線③由元件結(jié)構(gòu)決定,不對(duì)稱元件：與電樞上的幾何中性線重合。對(duì)稱元件：與極軸軸線重合。④實(shí)際電機(jī)中。2．10單疊繞組與單波繞組在繞法上、節(jié)距上、并聯(lián)支路數(shù)上的主要區(qū)別是什么？繞法上：?jiǎn)委B：任意兩個(gè)串聯(lián)元件都是后一個(gè)疊在前一個(gè)上面單波：相臨兩串聯(lián)元件對(duì)應(yīng)邊的距離約為形成波浪型節(jié)距上：〔單疊并聯(lián)支路數(shù)2a=2p<單疊>2a=z<單波>2．11直流發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與哪些因素有關(guān)？若一臺(tái)直流發(fā)電機(jī)的額定空載電動(dòng)勢(shì)是230V,試問(wèn)在下列情況下電動(dòng)勢(shì)的變化如何？〔1磁通減少10%；〔2勵(lì)磁電流減少10%；〔3磁通不變,速度增加20%；〔4磁通減少10%,同時(shí)速度增加20%。直發(fā)：〔1減少10％,則即∴〔2勵(lì)磁電流減少10％,如果飽和,則不變,E也不變,如沒(méi)有飽和,則也減少10％,=207<V>∴207<E<230V<3>∴<4>2．12一臺(tái)4極單疊繞組的直流電機(jī),問(wèn)：〔1如果取出相鄰的兩組電刷,只用剩下的另外兩組電刷是否可以？對(duì)電機(jī)的性能有何影響？端電壓有何變化？此時(shí)發(fā)電機(jī)能供給多大的負(fù)載〔用額定功率的百分比表示？〔2如有一元件斷線,電刷間的電壓有何變化？此時(shí)發(fā)電機(jī)能供給多大的負(fù)載？〔3若只用相對(duì)的兩組電刷是否能夠運(yùn)行？〔4若有一極失磁,將會(huì)產(chǎn)生什么后果？<1>取出相臨的兩組電刷,電機(jī)能夠工作,此時(shí),電樞感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不受影響,但電機(jī)容量會(huì)減??；設(shè)原來(lái)每條支路電流為I,4條支路總電流為4I,現(xiàn)在兩條支路并聯(lián),一條支路電阻為另一條支路的3倍,因此兩條并聯(lián)總電流為I+I=I,現(xiàn)在電流與原來(lái)電流之比為I：4I=,因此容量減為原來(lái)容量的<2>只有一個(gè)元件斷線時(shí),電動(dòng)勢(shì)不受影響,元件斷線的那條支路為零,因此現(xiàn)在相當(dāng)于三條支路并聯(lián),總電流為原來(lái)的<3>若只用相對(duì)的兩組電刷,由于兩路電刷間的電壓為零,所以電機(jī)無(wú)法運(yùn)行。<4>單疊：由于電刷不動(dòng),若有一磁極失磁,則有一條支路無(wú)電勢(shì),∴電刷間無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),電機(jī)部產(chǎn)生環(huán)流,電機(jī)不能運(yùn)行。2.13如果是單波繞組,問(wèn)2．12題的結(jié)果如何？<1>只用相鄰兩只電刷,電機(jī)能工作,對(duì)感應(yīng)電勢(shì)和電機(jī)容量均無(wú)影響,僅取一只電刷時(shí),因仍是兩條支路并聯(lián),所以電機(jī)還能工作,對(duì)電動(dòng)勢(shì)和電機(jī)容量均無(wú)影響。<2>一個(gè)元件斷線,對(duì)電動(dòng)勢(shì)無(wú)影響,由于僅剩下一條支路有電流,電流為原來(lái)的,容量減為原來(lái)的<3>只用相對(duì)的兩只電刷時(shí),由于兩只電刷為等電位,電壓為零,因此電機(jī)無(wú)法運(yùn)行。<4>單波失去一個(gè)磁極,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)減小,容量減小且部產(chǎn)生環(huán)流。2．14何謂電樞反應(yīng)？電樞反應(yīng)對(duì)氣隙磁場(chǎng)有何影響？直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)的電樞反應(yīng)有哪些共同點(diǎn)？又有哪些主要區(qū)別？電樞反應(yīng)：電樞磁場(chǎng)對(duì)勵(lì)磁磁場(chǎng)的作用交軸電樞反應(yīng)影響：①物理中性線偏離幾何中性線②發(fā)生疇變③計(jì)及飽和時(shí),交軸有去磁作用,直軸可能去磁,也可能增磁。④使支路中各元件上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不均。發(fā)電機(jī)：物理中性線順電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向移過(guò)一個(gè)不大的角電動(dòng)機(jī)：物理中性線逆電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向移過(guò)一個(gè)不大的角直軸電樞反應(yīng)影響：電動(dòng)機(jī)：電刷順電樞轉(zhuǎn)向偏移,助磁,反之去磁2．15直流電機(jī)空載和負(fù)責(zé)運(yùn)行時(shí),氣隙磁場(chǎng)各由什么磁動(dòng)勢(shì)建立？負(fù)載時(shí)電樞回路中的電動(dòng)勢(shì)應(yīng)由什么樣的磁通進(jìn)行計(jì)算？空載：僅由勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)建立,負(fù)載：由和Ax共同建立：由每極合成磁通計(jì)算,即負(fù)載磁通計(jì)算,∵負(fù)載時(shí),導(dǎo)體切割的是負(fù)載磁通〔即合成磁通2．16一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī),磁路是飽和的,當(dāng)電機(jī)帶負(fù)載以后,電刷逆著電樞旋轉(zhuǎn)方向移動(dòng)了一個(gè)角度,試問(wèn)此時(shí)電樞反應(yīng)對(duì)氣隙磁場(chǎng)有什么影響？電動(dòng)機(jī)電刷逆電樞轉(zhuǎn)向移動(dòng),直軸電樞反應(yīng)去磁,交軸電樞反應(yīng)總是去磁的2．17直流電機(jī)有哪幾種勵(lì)磁方式？分別對(duì)不同勵(lì)磁方式的發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)列出電流、、的關(guān)系式。四種勵(lì)磁方式：他勵(lì),并勵(lì),串勵(lì),復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)：他勵(lì)：并勵(lì)：串勵(lì)：復(fù)勵(lì)：短復(fù)勵(lì),長(zhǎng)復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)：他勵(lì)：并勵(lì)：串勵(lì)：復(fù)勵(lì)：短復(fù)勵(lì)2．18如何判別直流電機(jī)是運(yùn)行于發(fā)電機(jī)狀態(tài)還是運(yùn)行于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)？它們的、、、、的方向有何不同？能量轉(zhuǎn)換關(guān)系如何？如所受電磁力的方向與電樞轉(zhuǎn)向相同即為電動(dòng)機(jī)狀態(tài),反之為發(fā)電機(jī)狀態(tài)。電動(dòng)機(jī)：與n方向相同,是驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩,與U方向相反,是反電動(dòng)勢(shì),方向流向電樞,與方向相反。只有輸入電能,克服反電勢(shì),才能產(chǎn)生電樞電流,進(jìn)而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。發(fā)電機(jī)：與n方向相反,是阻力轉(zhuǎn)矩,E與U方向相同,與方向相同,發(fā)出電功率,為克服阻力轉(zhuǎn)矩,不斷輸入機(jī)械能,才能維持發(fā)電機(jī)以轉(zhuǎn)n旋轉(zhuǎn),發(fā)出電能。2．52一臺(tái)直流發(fā)電機(jī),當(dāng),每極磁通時(shí),,試求：〔1若為單疊繞組,則電樞繞組應(yīng)有多少導(dǎo)體？〔2若為單波繞組,則電樞繞組應(yīng)有多少導(dǎo)體？解：<1>∴單疊a=4∴根<2>單波：a=1根2．53一臺(tái)直流電機(jī),,,每元件電阻為,當(dāng)轉(zhuǎn)速時(shí),每元件的平均電動(dòng)勢(shì)為10V。問(wèn)當(dāng)電樞繞組為單疊或單波時(shí),電樞端的電壓和電樞繞組的電阻各為多少？解：?jiǎn)委B繞組：每支路元件數(shù)：∴電刷端電壓U=30×10=300V電樞繞組電阻單波繞組：每支路元件數(shù)：電刷端電壓：U=10×60=600V電樞繞組電阻：=2．61一直流電機(jī)并聯(lián)于電網(wǎng)上運(yùn)行,已知,,根,,,電樞回路總電阻〔包括電刷接觸電阻,,,,雜散損耗,試問(wèn)：此直流電機(jī)是發(fā)電機(jī)還是電動(dòng)機(jī)運(yùn)行？計(jì)算電磁轉(zhuǎn)矩和效率。解：〔1==205〔V＜220V∴總電動(dòng)機(jī)運(yùn)行?！?∴〔3=88.24+1.83=90.07<A>==205××=17263.79<W>×100％=×100％=87.12％或者：=0.86％×19815.4=170.41<>=17263.7<>2．57一臺(tái)并勵(lì)電動(dòng)機(jī),,,,,,〔包括電刷接觸電阻。在額定負(fù)載時(shí)突然在電樞回路中串入電阻,若不計(jì)電樞回路中的電感和略去電樞反應(yīng)的影響,試計(jì)算此瞬間的下列項(xiàng)目：〔1電樞反電動(dòng)勢(shì)；〔2電樞電流；〔3電磁轉(zhuǎn)矩；〔4若總制動(dòng)轉(zhuǎn)矩不變,求達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的轉(zhuǎn)速。<1>∴在電樞串入電阻的瞬間,和n不變,∴電動(dòng)勢(shì)不變∴∵不變,∴不變,由于慣性,n不變〔加講串電阻調(diào)速過(guò)程<2><3>∴或者：∵不變<4>∵總制動(dòng)轉(zhuǎn)矩不變,∴不變?！嚯姌须娏鞑蛔儭唷摺?．58并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的,,,,。已知電樞電阻為,試求：〔1電動(dòng)機(jī)的額定輸出轉(zhuǎn)矩；〔2在額定電流時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩；〔3電機(jī)的空載轉(zhuǎn)速；〔4在總制動(dòng)轉(zhuǎn)矩不變的情況下,當(dāng)電樞回路串入電阻后的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速.解：<1><2><3>空載轉(zhuǎn)速<4>總制動(dòng)轉(zhuǎn)矩不變,不變,∴2．59一臺(tái)并勵(lì)電動(dòng)機(jī),,,,,〔包括電刷接觸電阻,。若總制動(dòng)轉(zhuǎn)矩不變,在電樞回路串入一電阻使轉(zhuǎn)速降低到,試求串入電阻的數(shù)值、輸出功率和效率〔假設(shè)。解：<1>即0．1156×450=110－75×〔0.08+求解得第三章變壓器3．1變壓器有哪幾個(gè)主要部件？各部件的功能是什么？變壓器的主要部件:

鐵心:磁路,包括芯柱和鐵軛兩部分繞組:電路油箱:加強(qiáng)散熱,提高絕緣強(qiáng)度套管:使高壓引線和接地的油箱絕緣3．2變壓器鐵心的作用是什么？為什么要用厚0.35mm、表面涂絕緣漆的硅鋼片制造鐵心？變壓器鐵心的作用是磁路.鐵心變的磁通會(huì)在鐵心中引起鐵耗,用涂絕緣漆的薄硅鋼片疊成鐵心,可以大大減小鐵耗.3．3為什么變壓器的鐵心和繞組通常浸在變壓器油中？因變壓器油絕緣性質(zhì)比空氣好,所以將鐵心和繞組浸在變壓器油中可加強(qiáng)散熱和提高絕緣強(qiáng)度.3．4變壓器有哪些主要額定值？一次、二次側(cè)額定電壓的含義是什么？額定值,,,,,:一次繞組端子間電壓保證值:空載時(shí),一次側(cè)加額定電壓,二次側(cè)測(cè)量得到的電壓3．5變壓器中主磁通與漏磁通的作用有什么不同？在等效電路中是怎樣反映它們的作用的？主磁通:同時(shí)交鏈一次,二次繞組,但是能量從一次側(cè)傳遞到二側(cè)的媒介,使,實(shí)現(xiàn)變壓功能漏磁通:只交鏈自身繞組,作用是在繞組電路中產(chǎn)生電壓降,負(fù)載時(shí)影響主磁通,和二次電壓的變化,以及限制二次繞組短路時(shí)短路電流的大小,在等效電路中用反應(yīng)磁通的作用,用,反應(yīng)漏磁通的作用3．6電抗、、的物理概念如何？它們的數(shù)據(jù)在空載試驗(yàn)、短路試驗(yàn)及正常負(fù)載運(yùn)行時(shí)是否相等？:對(duì)應(yīng)一次繞組的漏磁通,磁路的磁組很大,因此很小,因?yàn)榭諝獾拇艑?dǎo)率為常數(shù),∴為常數(shù)叫短路電抗:對(duì)應(yīng)于主磁通,主磁通所走的磁路是閉合鐵心,其磁阻很小,而電抗與磁阻成反比,因此很大.另外,鐵心的磁導(dǎo)率不是常數(shù),它隨磁通密度的增加而變小,磁阻與磁導(dǎo)率成反比,所以勵(lì)磁電抗和鐵心磁導(dǎo)率成正比由于短路時(shí)電壓低,主磁通小,而負(fù)載試驗(yàn)時(shí)加額定電壓,主磁通大,所以短路試驗(yàn)時(shí)比空載試驗(yàn)時(shí)的大.正常負(fù)載運(yùn)行時(shí)加額定電壓,所以主磁通和空載試驗(yàn)時(shí)基本相同,即負(fù)載運(yùn)行時(shí)的勵(lì)磁電抗與空載試驗(yàn)時(shí)基本相等,,在空載試驗(yàn),斷路試驗(yàn)和負(fù)載運(yùn)行時(shí),數(shù)值相等,叫短路阻抗是常數(shù)∴不變<隨溫度變化>3．9為什么變壓器的空載損耗可以近似地看成是鐵耗,短路損耗可以近似地看成是銅耗？負(fù)載時(shí)變壓器真正的鐵耗和銅耗與空載損耗和短路損耗有無(wú)差別,為什么？解：∵空載損耗空載時(shí)很小,∴可忽略∴∵∵短路試驗(yàn)時(shí)外施電壓很小,∴很小,很小∴鐵耗很小,可忽略鐵耗,負(fù)載時(shí)：與空載時(shí)無(wú)差別,這是因?yàn)楫?dāng)f不變時(shí),負(fù)載與空載時(shí)一次繞組側(cè)施加的電壓基本不變,∴基本不變,則不變損耗,嚴(yán)格說(shuō),空載時(shí),漏抗壓降大∴磁密略低,鐵耗略少些：如果是同一電流,則無(wú)差別。如果考慮到短路損耗包含少量的鐵耗的話,負(fù)載真正的銅耗比短路時(shí)側(cè)略小。3．10變壓器的其它條件不變,僅將一、二次繞組匝數(shù)變化,對(duì),的影響怎樣？如果僅將外施電壓變化,其影響怎樣？如果僅將頻率變化,其影響又怎樣？解：①一,二次繞組匝數(shù)變比±10％。如+10％=1.1∵漏磁路的漏磁導(dǎo),為常數(shù)∴即增加21％如－10％=0.9則即減少19％,二次繞組匝數(shù)變化對(duì)無(wú)影響增加,減少∴u增大∴-19％。②外施電壓變比±10％,不變,由磁化曲線知,比變化快∴∴③為漏磁路的漏磁導(dǎo)∴為常數(shù)∴變化±10％,變化±10％。：除與成正比外,還與成正比∵∴變化±10％,E不變∴變化±10％,如增加10％,則減小10％,增大,∴的增加大于10％。減小10％,則增加10％,減小,∴的減小于10％。3．12一臺(tái)變壓器,原設(shè)計(jì)的額定頻率為50Hz,現(xiàn)將它接到60Hz的電網(wǎng)上運(yùn)行,額定電壓不變,試問(wèn)對(duì)勵(lì)磁電流、鐵耗、漏抗、電壓變化率等有何影響？解：也50變?yōu)?0,額定電壓不變。①變?yōu)樵瓉?lái)的,則變?yōu)樵瓉?lái)的∴勵(lì)磁電流減小,即,為原來(lái)的②雖然頻率變?yōu)樵瓉?lái)的倍,但頻率的1.6次方與鐵耗成正比但減小倍,∴減小倍,但的平方與成正比∴最終仍是鐵耗減小,即③勵(lì)磁電抗,飽和程度降低,∴④漏電抗：為漏磁路磁導(dǎo)可認(rèn)為是常數(shù)∴隨頻率增大而增大。⑤電壓變化率∵,∴3．15在分析變壓器時(shí),為何要進(jìn)行折算？折算的條件是什么？如何進(jìn)行具體折算？若用標(biāo)么值時(shí)是否還需要折算？<1>∵變壓器一,二次繞組無(wú)直接電聯(lián)系,且一,二次繞組匝數(shù)不等,用設(shè)有經(jīng)過(guò)折算的基本解公司無(wú)法畫(huà)出等效電路,∴要折算。<2>如果將二次繞組折算到一次側(cè),因?yàn)槎卫@組通過(guò)其磁動(dòng)勢(shì)對(duì)一起繞組起作用,∴只要保持不變,就不會(huì)影響一次繞組的各個(gè)量<3>具體方法是將二次繞組的匝數(shù)折合到與一次繞組相同的匝數(shù),即∴,,,,<4>若用標(biāo)么值時(shí)不需要折算,因?yàn)橛脴?biāo)么值表示時(shí)折算前后數(shù)值相等例3．16一臺(tái)單相變壓器,各物理量的正方向如圖3.67所示,試求：〔1寫(xiě)出電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式；〔2繪出時(shí)的相量圖。<1><要注意方向,如與圖中相反,則為：>令,〔沒(méi)有"－"號(hào)〔沒(méi)有"－"號(hào),<2>時(shí)相量圖3．35有一臺(tái)單相變壓器,額定容量,額定電壓,試求一、二次側(cè)的額定電流。3．36有一臺(tái)三相變壓器,額定容量,額定電壓,Yd聯(lián)接,試求：〔1一、二次側(cè)的額定電流；〔2一、二次側(cè)的額定相電壓和相電流。<1><2>3．43有一臺(tái)單相變壓器,額定容量,額定電壓,。一二次側(cè)繞組的電阻和漏電抗的數(shù)值為：；；；,試求：〔1折算到高壓側(cè)的短路電阻、短路電抗及短路阻抗；〔2折算到低壓側(cè)的短路電阻、短路電抗及短路阻抗〔3將上面的參數(shù)用標(biāo)么值表示；〔4計(jì)算變壓器的阻抗電壓及各分量；〔5求滿載及、〔滯后及〔超前等三種情況下的,并對(duì)結(jié)果進(jìn)行討論。<1>∴<2>折算到低壓測(cè)：∴<3>阻抗機(jī)值：<4>也可以,但麻煩?！摺?lt;5>∵是滿載∴<a><b><滯后><c><超前>說(shuō)明：電阻性和感性負(fù)載電壓變化率是正的,即負(fù)載電壓低于空載電壓,容性負(fù)載可能是負(fù)載電壓高于空載電壓。3．44有一臺(tái)單相變壓器,已知：,,,,,,匝,匝；當(dāng)〔滯后時(shí),二次側(cè)電流,,試求：〔1用近似""型等效電路和簡(jiǎn)化等效電路求及,并將結(jié)果進(jìn)行比較；〔2畫(huà)出折算后的相量圖和"T"型等效電路。<1>P型等效電路簡(jiǎn)化等效電路P型：設(shè)則=====21230.78+j1000.95=∴用簡(jiǎn)化等效電路：〔不變比較結(jié)果發(fā)現(xiàn),電壓不變,電流相差2.2％,但用簡(jiǎn)化等效電路求簡(jiǎn)單。T型等效電路3．45一臺(tái)三相變壓器,Yd11接法,,,,,變比。忽略勵(lì)磁電流,當(dāng)帶有〔滯后的負(fù)載時(shí),,,求、、。設(shè)則∴〔見(jiàn)上題∴<滯后>3．46一臺(tái)三相電力變壓器,額定數(shù)據(jù)為：,,,Yy接法。在高壓方加電壓進(jìn)行短路試驗(yàn),,。試求：〔1短路參數(shù)、、；〔2當(dāng)此變壓器帶,〔滯后負(fù)載時(shí),低壓方電壓。<1>求出一相的物理量及參數(shù),在高壓側(cè)做試驗(yàn),不必折算<2>方法一：∴∴∴∴∴∴∴方法二：利用簡(jiǎn)化等效電路設(shè)則∴=解得：∴∴〔V3．48一臺(tái)三相變壓器,,,Yd11接法。在低壓側(cè)加額定電壓作空載試驗(yàn),測(cè)得,,。。在高壓側(cè)作短路試驗(yàn),短路電流,,,試求：〔1用標(biāo)么值表示的勵(lì)磁參數(shù)和短路參數(shù)；〔2電壓變化率時(shí)負(fù)載的性質(zhì)和功率因數(shù)；〔3電壓變化率最大時(shí)的功率因數(shù)和值；〔4〔滯后時(shí)的最大效率。先求出一相的物理量〔A折算到高壓側(cè)：短路參數(shù)：<2>∴∴∴是容性負(fù)載〔超前〔3∴〔感性<滯后><4><即時(shí)效率最大>==0.061243．49有一臺(tái)三相變壓器,,,Yd11聯(lián)接組。變壓器的空載及短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)為：試驗(yàn)名稱線電壓U1/V線電流I1/A三相功率P/W備注空載63007．46800電壓加在低壓側(cè)短路550323．318000電壓加在高壓側(cè)試求：〔1變壓器參數(shù)的實(shí)際值及標(biāo)幺值；〔2求滿載〔滯后時(shí),電壓調(diào)整率及二次側(cè)電壓和效率；〔3求〔滯后時(shí)的最大效率。解：空載低壓側(cè)∴變比短路參數(shù)計(jì)算：<2>∴<3>第四章交流電機(jī)繞組的基本理論4．1交流繞組與直流繞組的根本區(qū)別是什么？交流繞組：一個(gè)線圈組彼此串聯(lián)直流繞組：一個(gè)元件的兩端分別與兩個(gè)換向片相聯(lián)4．2何謂相帶？在三相電機(jī)中為什么常用60°相帶繞組而不用120°相帶繞組？相帶：每個(gè)極下屬于一相的槽所分的區(qū)域叫相帶,在三相電機(jī)中常用相帶而不用相帶是因?yàn)椋合鄮殖傻碾妱?dòng)勢(shì)大于相帶所分成的相電勢(shì)。4．3雙層繞組和單層繞組的最大并聯(lián)支路數(shù)與極對(duì)數(shù)有什么關(guān)系？雙層繞組：?jiǎn)螌永@組：4．7為什么說(shuō)交流繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)既是時(shí)間的函數(shù),又是空間的函數(shù),試以三相繞組合成磁動(dòng)勢(shì)的基波來(lái)說(shuō)明。三相繞組合成磁動(dòng)勢(shì)的基波：在某一瞬間,它在空間成正弦波分布,是空間的函數(shù),隨著時(shí)間的變化,該正弦波沿電流相序旋轉(zhuǎn),所以,它既是時(shí)間的函數(shù),也是空間的函數(shù)。4．13短距系數(shù)和分布系數(shù)的物理意義是什么？試說(shuō)明繞組系數(shù)在電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)方面的統(tǒng)一性。短距匝數(shù)：繞組由整距改為短距時(shí),產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)〔或磁動(dòng)勢(shì)所打的折扣。分布匝數(shù)：繞組由集中改為分布時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)〔或者磁動(dòng)勢(shì)所打的折扣電動(dòng)勢(shì)的繞組系數(shù)與磁動(dòng)勢(shì)的繞組系數(shù)計(jì)算公式完全相同,表明電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)具有相似性,時(shí)間波和空間波具有統(tǒng)一性4．15有一雙層三相繞組,Z=24,2p=4,a=2,試?yán)L出：〔1槽電動(dòng)勢(shì)星形圖；〔2疊繞組展開(kāi)圖。<1>槽電動(dòng)勢(shì)星形圖只畫(huà)一相：首—首,尾—尾連接4．17一臺(tái)三相同步發(fā)電機(jī),f=50Hz,nN=1500r/min,定子采用雙層短距分布繞組,q=3,y1/τ=8/9,每相串聯(lián)匝數(shù)N=108,Y聯(lián)接,每極磁通量Ф1=1.015×10-2Wb,Ф3=0.66×10-2Wb,Ф5=0.24×10-2Wb,Ф7=0.09×10-2Wb,試求：〔1電機(jī)的極數(shù)；〔2定子槽數(shù)；〔3繞組系數(shù)kN1、kN3、、kN5、kN7；〔4相電動(dòng)勢(shì)E1、E3、E5、E7及合成相電動(dòng)勢(shì)Eφ和線電動(dòng)勢(shì)El。<1><2>4．18一臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī),2極,50Hz,定子54槽每槽兩根導(dǎo)體,a=1,y1=22槽,Y聯(lián)接。已知空載線電壓U0=6300V,求每極基波磁通量Ф1。4．19三相雙層短距繞組,f=50Hz,2p=10,Z=180,y1=15,Nc=3,a=1,每極基波磁通φ1=0.113Wb,磁通密度B=〔sinθ+0.3sin3θ+0.2sin5θT,試求：〔1導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式；〔2線圈電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式；〔3繞組的相電動(dòng)勢(shì)和線電動(dòng)勢(shì)的有效值。<1>導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)有效值最大值設(shè)t=0時(shí)〔2線圈電動(dòng)勢(shì)：〔3線圈中無(wú)三次諧波故第五章異步電機(jī)5．1什么叫轉(zhuǎn)差率？如何根據(jù)轉(zhuǎn)差率來(lái)判斷異步機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)？轉(zhuǎn)差率為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速之差對(duì)同步轉(zhuǎn)速之比值為發(fā)電機(jī)狀態(tài)。為電動(dòng)機(jī)狀態(tài),為電磁制動(dòng)狀態(tài)。5．2異步電機(jī)作發(fā)電機(jī)運(yùn)行和作電磁制動(dòng)運(yùn)行時(shí),電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向之間的關(guān)系是否一樣？怎樣區(qū)分這兩種運(yùn)行狀態(tài)？發(fā)電機(jī)運(yùn)行和電磁制動(dòng)運(yùn)行時(shí),電磁轉(zhuǎn)矩方向都與轉(zhuǎn)向相反,是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩；但發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向相同,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速大于同步速,電磁制動(dòng)運(yùn)行時(shí),轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向相反。5．4為什么三相異步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流的標(biāo)幺值比變壓器的大得多？在額定電壓時(shí)異步機(jī)空在電流標(biāo)么值為30﹪左右,而變壓器的空載電流標(biāo)么值為50﹪左右。這是因?yàn)楫惒綑C(jī)在定子和轉(zhuǎn)子之間必須有空隙,使轉(zhuǎn)子能在定子圓自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng),這樣異步機(jī)的磁路磁阻就較大,而變壓器磁路中沒(méi)有氣隙,磁阻小,因此,相對(duì)變壓器而言,異步電動(dòng)機(jī)所需勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)大,勵(lì)磁電流大。5．5三相異步電機(jī)的極對(duì)數(shù)、同步轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、定子頻率、轉(zhuǎn)子頻率、轉(zhuǎn)差率及轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速之間的相互關(guān)系如何？試填寫(xiě)下表中的空格。1500.03210005018006035600-50031000-0.24501相對(duì)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速相對(duì)于定子的轉(zhuǎn)速5．7試說(shuō)明轉(zhuǎn)子繞組折算和頻率折算的意義,折算是在什么條件下進(jìn)行的？答：繞組折算：將異步電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組折算成一個(gè)相數(shù)為,匝數(shù)為,繞組系數(shù)為的等效轉(zhuǎn)子繞組來(lái)替代原來(lái)的轉(zhuǎn)子繞組,保持極對(duì)數(shù)不變。頻率折算：用一個(gè)等效的靜止轉(zhuǎn)子來(lái)代替原來(lái)的旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子,在該靜止轉(zhuǎn)子回路中串入一個(gè)的模擬電阻,而定子方各物理量不變。折算的條件：保持轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)不變,及轉(zhuǎn)子上有功,無(wú)功率不變。5．9異步電動(dòng)機(jī)的等效電路有哪幾種？等效電路中的代表什么意義？能否用電感或電容代替？等效電路T形等效電路形準(zhǔn)確P形等效電路〔為復(fù)數(shù)換準(zhǔn)確P形等效電路〔為實(shí)數(shù)簡(jiǎn)化形等效電路〔=1消耗在上的電功率就是電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的機(jī)械功率,它是有功功率,不能用電容或電感代替。5．10異步電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載運(yùn)行時(shí),若電源電壓下降過(guò)多,會(huì)產(chǎn)生什么嚴(yán)重后果？試說(shuō)明其原因。如果電源電壓下降,對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的、、、、有何影響？∵負(fù)載不變∴不變?nèi)珉妷合陆颠^(guò)多,為保持不變,易燒毀電機(jī)。∴∴∴∴轉(zhuǎn)矩不變,∵為常數(shù)不變不變∵∵∴∴〔或者,成平方下降,而負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變∴5．12某繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī),如果〔1轉(zhuǎn)子電阻增加一倍；〔2轉(zhuǎn)子漏電抗增加一倍；〔3定子電壓的大小不變,而頻率由50Hz變?yōu)?0Hz,各對(duì)最大轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩有何影響？〔1增加一倍,增加,不變〔2增加一倍,減小,減小〔3由50Hz變?yōu)?0Hz,相當(dāng)于增加,且分母增大了∴,減小5．13一臺(tái)籠型異步電動(dòng)機(jī),原來(lái)轉(zhuǎn)子是插銅條的,后因損壞改為鑄鋁的,在輸出同樣轉(zhuǎn)矩的情況下,下列物理量將如何變化？〔1轉(zhuǎn)速；而負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變,∴下降〔2轉(zhuǎn)子電流；負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變,基本不變,∵∴基本不變?！?定子電流；∴基本不變。〔4定子功率因數(shù)；〔5輸入功率；基本不變∴基本不變?！?輸出功率；〔∵增大〔7效率；∵損耗減小〔8起動(dòng)轉(zhuǎn)矩；〔9最大電磁轉(zhuǎn)矩。不變5．28已知一臺(tái)型號(hào)為JO2-82-4的三相異步電動(dòng)機(jī)的額定功率為55kW,額定電壓為380V,額定功率因數(shù)為0.89,額定效率為91.5%,試求該電動(dòng)機(jī)的額定電流∴5．31已知一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)為：,定子聯(lián)接,50Hz,額定轉(zhuǎn)速,,,,,忽略不計(jì),。試求：〔1極數(shù)；解：∵∴∴P=2,即2P=4〔2同步轉(zhuǎn)速；〔3額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)差率和轉(zhuǎn)子頻率；〔4繪出T型等效電路并計(jì)算額定負(fù)載時(shí)的、、和?！喽ㄗ与娏鳛椤矞?∴5．32已知JO2-92-4三相異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)為：,〔定子聯(lián)接,,,,,,,,機(jī)械損耗。試用T型、較準(zhǔn)確Г型和簡(jiǎn)化Г型三種等效電路計(jì)算額定負(fù)載時(shí)的定子電流、功率因數(shù)和效率,并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析比較。T型等效電路：即〔滯后為了求功率,要計(jì)算,∴∴忽略。較準(zhǔn)確P型電路5．34一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)的輸入功率為10.7kW,定子銅耗為450W,鐵耗為200W,轉(zhuǎn)差率為s=0.029,,試計(jì)算電動(dòng)機(jī)的電磁功率、轉(zhuǎn)子銅耗及總機(jī)械功率。電磁功率5．35一臺(tái)JO2-52-6異步電動(dòng)機(jī),額定電壓