第1章思考題與習(xí)題電機(jī)和變壓器磁路常采用什么材料制成？這種材料有哪些主要特性？答：電機(jī)和變壓器的鐵芯常采用硅鋼片制成，對(duì)于磁場(chǎng)恒定的磁路（如直流電機(jī)機(jī)座即定子磁軛）也常采用導(dǎo)磁性能較好的鋼板和鑄鋼制成。這些材料的主要特性是導(dǎo)磁性能好，磁滯損耗小，且硅鋼片電阻率較大，渦流路徑長(zhǎng)，渦流損耗小，因此鐵耗小，并且具有較好的機(jī)械性能，但磁導(dǎo)率是非線性的。什么是硬磁材料？什么是軟磁材料？各有什么特點(diǎn)？電機(jī)的制造材料中有哪些常用鐵磁材料？答：鐵磁材料按其磁滯回線的形狀不同可分為兩大類：硬磁材料和軟磁材料。磁滯回線較寬、剩磁和矯頑力都大的鐵磁材料稱為硬磁材料，這類材料一經(jīng)磁化就很難退磁，能長(zhǎng)期保持磁性，即剩磁較大，可以制成永久磁鐵，所以硬磁材料也稱為永磁材料。常用的硬磁材料有鐵氧體、鋁鎳鈷、稀土鈷和釹鐵硼等，這些材料可用來制造永磁電機(jī)。磁滯回線較窄、剩磁和矯頑力都小的鐵磁材料稱為軟磁材料。軟磁材料的磁導(dǎo)率較高，電機(jī)鐵心常用的硅鋼片、鑄鐵、鑄鋼等都是軟磁材料。線圈的自感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，閉合鐵心與木質(zhì)材料幾何尺寸相同，哪一個(gè)線圈的自感大？哪一個(gè)線圈的自感是變化的？引起變化的原因是什么？答：線圈的自感，即線圈的自感與線圈的匝數(shù)的平方及磁通所經(jīng)過磁路的磁導(dǎo)成正比。由于鐵磁材料的磁導(dǎo)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于非鐵磁材料的磁導(dǎo)率，因此，在線圈匝數(shù)相等的情況下，鐵心線圈的自感大于木心線圈的自感。由于鐵磁材料存在飽和現(xiàn)象，其磁導(dǎo)率不是一個(gè)常數(shù)，而非鐵磁材料的磁導(dǎo)率是常數(shù)，因此，木心線圈的自感不變，鐵心線圈的自感隨鐵心的飽和程度增加而減小。磁滯損耗和渦流損耗是由什么原因引起的？鐵耗的大小與哪些因素有關(guān)？答：（1）磁滯損耗：處于交變磁場(chǎng)中的鐵磁物質(zhì)被反復(fù)磁化，磁疇之間不停摩擦，分子運(yùn)動(dòng)所消耗能量。（2）渦流損耗：通過鐵磁材料的磁通發(fā)生變化時(shí)，在鐵心中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，再由于這個(gè)感應(yīng)電勢(shì)引起電流（渦流）而產(chǎn)生的電損耗。（3）總的損耗即鐵耗，它與材料的性質(zhì)有關(guān)，與交變頻率、及鐵磁材料的重量或體積成正比。試說明直流磁路與交流磁路的不同點(diǎn)。答：（1）直流磁路中的勵(lì)磁電流時(shí)直流電流，其磁動(dòng)勢(shì)及其激勵(lì)的磁通均是恒定的，不隨時(shí)間變化；而交流磁路中的勵(lì)磁電流時(shí)交流電流，其磁動(dòng)勢(shì)及其激勵(lì)的磁通均是隨時(shí)間而交變的，但每一時(shí)刻仍和直流磁路一樣，遵循磁路的基本定律。（2）磁路計(jì)算時(shí)，直流磁路的磁通、磁密、磁動(dòng)勢(shì)和磁場(chǎng)強(qiáng)度均是實(shí)際值，而交流磁路表明磁路的工作點(diǎn)和飽和情況，磁通和磁密用交流的幅值表示，磁動(dòng)勢(shì)用有效值表示。（3）直流磁路的磁通恒定不變，磁路中沒有鐵耗，不會(huì)在勵(lì)磁線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；而磁通是隨時(shí)間交變，磁路中有鐵耗，會(huì)在勵(lì)磁線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。（4）由于鐵磁材料的磁密與磁場(chǎng)強(qiáng)度之間是非線性的飽和關(guān)系，因此磁路中的磁通與勵(lì)磁電流之間也是非線性關(guān)系。在交流磁路中，若磁路飽和會(huì)飽和，當(dāng)磁通是正弦波時(shí)，勵(lì)磁電流為尖頂波；而當(dāng)勵(lì)磁電流為正弦波時(shí)，磁通為平頂波。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)？答：變壓器電動(dòng)勢(shì)是線圈與磁場(chǎng)相對(duì)靜止，單由磁通隨時(shí)間變化而在線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，與變壓器工作時(shí)的情況一樣，并由此而得名。運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)是磁場(chǎng)恒定時(shí)，單由線圈（或?qū)w）與磁場(chǎng)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生。變壓器電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈匝數(shù)及與線圈交鏈的磁通隨時(shí)間的變化率成正比；運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)的大小與導(dǎo)體長(zhǎng)度、導(dǎo)體與磁場(chǎng)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度以及磁通密度成正比。電抗的物理意義是什么？它的大小與哪些量有關(guān)？答：當(dāng)線圈中流過正弦交流電流時(shí)，線圈電感的作用就用相應(yīng)的電抗表示，它反映了線圈對(duì)正弦交流電流的阻礙能力。它與電感和交變頻率成正比，而電感又與磁路的結(jié)構(gòu)參數(shù)和飽和程度有關(guān)。有一鐵環(huán)的平均半徑為180mm，鐵環(huán)的橫截面為一正方形，每邊長(zhǎng)20mm，鐵心的相對(duì)磁導(dǎo)率是5000，鐵環(huán)上繞有200匝的線圈，試求線圈的電感是多少？解：由題意可知，鐵芯的平均長(zhǎng)度鐵芯的截面積設(shè)線圈中通入電流為I，則根據(jù)安培環(huán)路定理可知，即所以磁鏈該線圈的電感為0.0889亨。如圖1-24a所示磁路由電工鋼片疊成，其磁化曲線如圖1-24b所示。圖中尺寸單位是mm,勵(lì)磁線圈為1000匝。鐵心的疊裝系數(shù)為0.94，當(dāng)鐵心中磁通為時(shí)，試求：1）不計(jì)氣隙處磁通的擴(kuò)散現(xiàn)象，勵(lì)磁線圈的電流應(yīng)為多少？2）計(jì)及氣隙處磁通的擴(kuò)散現(xiàn)象，勵(lì)磁線圈的電流應(yīng)為多少？（a）鐵心磁路（b）磁化曲線圖1-24習(xí)題9圖解：鐵心的疊裝系數(shù)為0.94，則鐵心的凈面積為鐵心磁路的平均長(zhǎng)度為按題意，鐵心中的平均磁通密度為由圖1-24b的磁化曲線查得相應(yīng)的鐵心磁場(chǎng)強(qiáng)度為560A/m，于是可知鐵心段磁路所需的磁動(dòng)勢(shì)為1）不計(jì)氣隙處的磁通擴(kuò)散現(xiàn)象，則氣隙與鐵心中的磁通相同，因此氣隙的磁通密度、場(chǎng)強(qiáng)和所需磁動(dòng)勢(shì)分別為該磁路所需的總磁動(dòng)勢(shì)為勵(lì)磁線圈所需電流為雖然氣隙很短，只占磁路總長(zhǎng)的1.7%，但卻消耗96.8%的磁動(dòng)勢(shì)；而鐵心占磁路總長(zhǎng)的98.3%，但卻只消耗3.2%的磁動(dòng)勢(shì)。在工程估算時(shí)，只計(jì)算氣隙段所需的磁動(dòng)勢(shì)，也不會(huì)帶來太大的誤差。2）考慮氣隙處磁通的擴(kuò)散現(xiàn)象，則該磁路總的磁動(dòng)勢(shì)（磁壓降）為：線圈中的勵(lì)磁電流為：可見，考慮磁感應(yīng)線的擴(kuò)散現(xiàn)象后，尤其當(dāng)氣隙較大時(shí)，對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響還是相當(dāng)大的。在圖1-5所示的并聯(lián)磁路中，鐵心材料為DR510-50硅鋼片（磁化曲線見表1.2），截面積，，平均長(zhǎng)度，，氣隙長(zhǎng)度。已知，，忽略漏磁和邊緣效應(yīng)，試求。解：1）將磁路按照材料、截面積和磁通的不同，分為4段：左側(cè)鐵心段、右側(cè)鐵心段、中間鐵心段和氣隙段。2）由左側(cè)磁回路求及。中間鐵心段和氣隙段的磁密為查表1.2得對(duì)左側(cè)磁回路有則查表1.2得則3）由右側(cè)磁回路求及。右側(cè)磁回路中，則查表1.2得對(duì)右側(cè)磁回路有第2章思考題與習(xí)題變壓器的主磁通和漏磁通有哪些主要區(qū)別？指出空載和負(fù)載時(shí)激勵(lì)各磁通的磁動(dòng)勢(shì)。答：1）主磁通和漏磁通的區(qū)別：=1\*GB3①在路徑上，主磁通經(jīng)過鐵心磁路閉合，而漏磁通經(jīng)過非鐵磁性物質(zhì)磁路閉合。=2\*GB3②在數(shù)量上，主磁通約占總磁通的99%以上，而漏磁通卻不足1%。=3\*GB3③在性質(zhì)上，主磁通磁路飽和，與呈非線性關(guān)系，而漏磁通磁路不飽和，與、與呈線性關(guān)系。=4\*GB3④在作用上，主磁通在二次繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，接上負(fù)載就有電能輸出，起傳遞能量的媒介作用，而漏磁通僅在本繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，只起了漏抗壓降的作用。2）空載時(shí)有主磁通和一次繞組漏磁通，它們均由一次側(cè)磁動(dòng)勢(shì)激勵(lì)。負(fù)載時(shí)有主磁通，一次繞組漏磁通，二次繞組漏磁通。主磁通由一次繞組和二次繞組的合成磁動(dòng)勢(shì)即激勵(lì)，一次繞組漏磁通由一次繞組磁動(dòng)勢(shì)激勵(lì)，二次繞組漏磁通由二次繞組磁動(dòng)勢(shì)激勵(lì)。變壓器的空載電流有哪些分量？試說明其性質(zhì)和作用。答：1）變壓器的空載電流可以看成兩部分：磁化電流和鐵心損耗電流。2）性質(zhì)和作用：變壓器空載電流的絕大部分用來供勵(lì)磁，即產(chǎn)生主磁通，另有很小一部分用來供給變壓器鐵心損耗，前者屬無功性質(zhì)，稱為空載電流的無功分量，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功分量總是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于有功分量，故空載電流屬感性無功性質(zhì)，它使電網(wǎng)的功率因數(shù)降低，輸送有功功率減小。變壓器的一、二次側(cè)的功率傳遞靠什么作用來實(shí)現(xiàn)的？該功率稱為什么功率？寫出其表達(dá)式并由此來說明變壓器能否直接傳遞直流電功率。電機(jī)學(xué)教材中所述的一次繞組電路采用電動(dòng)機(jī)慣例，是否意味著變壓器的功率總是從一次側(cè)流向二次側(cè)？試說明其理由。答：變壓器一、二次側(cè)間的功率傳遞是靠電磁感應(yīng)作用實(shí)現(xiàn)的，稱為電磁功率。，因?yàn)橥ㄖ绷麟姇r(shí)，、都等于0，所以不能傳遞直流電功率。一次繞組電路采用電動(dòng)機(jī)慣例并不意味著變壓器的功率總是從一次側(cè)流向二次側(cè)的。應(yīng)該根據(jù)的正負(fù)來判斷實(shí)際的有功功率的流向。采用電動(dòng)機(jī)慣例時(shí)，若，則功率為從一次側(cè)輸入；若，則功率為從一次側(cè)輸出。同理，實(shí)際的無功功率的流向應(yīng)根據(jù)的正負(fù)來判斷。一臺(tái)的單相變壓器，變比，能否一次繞組用2匝、二次繞組用1匝？為什么？如果不慎將低壓側(cè)接到的電源上，勵(lì)磁電流將會(huì)發(fā)生怎樣變化？答：不能。從磁路的角度來看，，僅為2，所以當(dāng)電壓和頻率一定是主磁通大大增大，磁路過飽和，一方面鐵損大大增大，鐵心會(huì)過熱；另一方面勵(lì)磁電流也大大增大，致使變壓器線圈燒毀。如果不慎將低壓側(cè)接到的電源上，由于二次側(cè)繞組匝數(shù)少了一半，主磁通將會(huì)大大增加，磁路處于高飽和狀態(tài)，勵(lì)磁電流將增大很多倍，實(shí)際應(yīng)用中往往會(huì)跳閘，若保護(hù)開關(guān)失靈，時(shí)間稍長(zhǎng)會(huì)燒壞繞組。為了得到正弦波形的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)鐵心飽和和不飽和時(shí)，勵(lì)磁電流各呈現(xiàn)什么波形？為什么？答：為了得到正弦波形的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的主磁通亦為正弦波形。鐵心不飽和時(shí)，勵(lì)磁電流和主磁通均成正比，若想得到正弦波電動(dòng)勢(shì)，勵(lì)磁電流應(yīng)為正弦波；鐵心飽和時(shí)，勵(lì)磁電流與主磁通成非線性飽和關(guān)系，若想得到正弦波電動(dòng)勢(shì)，勵(lì)磁電流應(yīng)為尖頂波。在變壓器等效電路中，勵(lì)磁回路中的代表什么電阻？這一電阻能否用直流電表來測(cè)量？說明變壓器中勵(lì)磁電抗的物理意義。在變壓器中希望大好還是小好？增加一次繞組的匝數(shù)時(shí)，是增加還是減小？增加鐵心的截面積時(shí)，又如何變化？答：表示變壓器鐵心損耗的等效電阻，即是用來計(jì)算變壓器鐵心損耗的模擬電阻，它并非實(shí)質(zhì)電阻，故不能用直流電表來測(cè)量。變壓器中的勵(lì)磁電抗是與主磁通對(duì)應(yīng)的感抗。在變壓器中希望大好，越大勵(lì)磁電流越小。如電源電壓不變，增加一次繞組的匝數(shù)，勵(lì)磁電抗將增大。增加鐵心截面積，勵(lì)磁電抗將增大。變壓器的勵(lì)磁電抗和漏電抗各對(duì)應(yīng)于什么磁通？對(duì)于已制成的變壓器，這兩個(gè)電抗值哪個(gè)大？為什么？答：勵(lì)磁電抗是主磁通所對(duì)應(yīng)的電抗，漏電抗是漏磁通所對(duì)應(yīng)的電抗。從數(shù)值上說，勵(lì)磁電抗遠(yuǎn)大于漏電抗。這是因?yàn)橹鞔怕返拇抛柽h(yuǎn)小于漏磁路的磁阻，或主磁路的磁導(dǎo)遠(yuǎn)大于漏磁路的磁導(dǎo)。變壓器空載運(yùn)行時(shí)，從電網(wǎng)中吸取的功率起什么作用？變壓器空載電流與電源電壓、電源頻率、一次繞組匝數(shù)和磁路的飽和程度有什么關(guān)系？答：變壓器空載運(yùn)行時(shí)，盡管沒有功率輸出，但它仍需從電網(wǎng)中吸取功率，這些功率中，既有有功功率，又有無功功率，前者供空載時(shí)的損耗（主要是鐵耗），后者供激勵(lì)磁通（亦稱勵(lì)磁功率）。變壓器空載電流隨電源電壓的升高、電源頻率的降低、一次繞組匝數(shù)的減少和磁路的飽和程度的增加而增加。變壓器一、二次繞組之間沒有電路的連接，為什么在負(fù)載運(yùn)行時(shí)，二次側(cè)電流增大或減小的同時(shí)，一次側(cè)電流也跟著增大或減??？答：雖然一、二次繞組之間沒有電路的直接連接，但它們共同鏈著同一個(gè)主磁通。負(fù)載運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生主磁通的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)是一、二次繞組磁動(dòng)勢(shì)之和，當(dāng)變壓器主磁通不變時(shí)，不論負(fù)載大小如何，勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)近似不變。根據(jù)磁動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系，二次側(cè)電流變化時(shí)，二次繞組磁動(dòng)勢(shì)也隨著變化，一次繞組磁動(dòng)勢(shì)也隨著變化，一次側(cè)電流也變了。故增大或減小，也隨著增大或減小。變壓器定量計(jì)算時(shí)需要?dú)w算，歸算的條件是什么？歸算前后變壓器一、二次側(cè)各阻抗參數(shù)、電動(dòng)勢(shì)、電壓、電流如何變化？答：變壓器歸算的條件是：歸算前后，被歸算側(cè)提供磁動(dòng)勢(shì)不變，變壓器的電磁關(guān)系、功率或損耗均不變。以二次側(cè)歸算到一次側(cè)為例，參數(shù)歸算值、、、或、與實(shí)際值的關(guān)系式與變比的平方有關(guān)系，即，，，或，；電動(dòng)勢(shì)和電壓與實(shí)際值的關(guān)系為、；電流與實(shí)際值的關(guān)系為。一臺(tái)三相變壓器二次繞組為三角形聯(lián)結(jié)，電壓比。帶每相阻抗的三相對(duì)稱負(fù)載穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，若負(fù)載為三角形聯(lián)結(jié)，則在變壓器歸算到一次側(cè)的等效電路中應(yīng)為多少？若負(fù)載為星形聯(lián)結(jié)，又為多少？答：用一相等效電路求解三相變壓器穩(wěn)態(tài)對(duì)稱運(yùn)行的問題，變壓器的二次繞組和負(fù)載的連接方式必須一致。若不一致，必須對(duì)負(fù)載連接方式進(jìn)行變換，使其與二次繞組相同。1）若負(fù)載為三角形聯(lián)結(jié)，與變壓器二次繞組連接方式相同，則2）若負(fù)載為星形聯(lián)結(jié)，先將負(fù)載等效成三角形聯(lián)結(jié)，則變壓器在額定電壓下進(jìn)行開路試驗(yàn)和在額定電流下進(jìn)行短路試驗(yàn)時(shí)，電壓加在高壓側(cè)所測(cè)得的和與電壓加在低壓側(cè)所測(cè)得的結(jié)果是否一樣？試說明原因。答：一樣。以單相變壓器為例，變比。電壓加在高壓側(cè)：①在額定電壓下進(jìn)行開路實(shí)驗(yàn)，空載電流很小，在高壓側(cè)繞組中產(chǎn)生的電阻損耗很小可以忽略不計(jì)，故空載損耗可以。②在額定電流下進(jìn)行短路實(shí)驗(yàn)，由于外加電壓很低，磁通很小，鐵耗和勵(lì)磁電流均可忽略不計(jì)，故短路損耗。電壓加在低壓側(cè)：①在額定電壓下進(jìn)行開路實(shí)驗(yàn)，空載電流很小，在低壓側(cè)繞組中產(chǎn)生的電阻損耗很小可以忽略不計(jì)，故空載損。②在額定電流下進(jìn)行短路實(shí)驗(yàn)，由于外加電壓很低，磁通很小，鐵耗和勵(lì)磁電流均可忽略不計(jì)，故短路損耗。變壓器等效電路參數(shù)測(cè)定時(shí)，為什么空載損耗可以近似看成鐵耗，負(fù)載損耗可近似看成銅耗？負(fù)載時(shí)，變壓器的鐵耗和銅耗與空載損耗和負(fù)載損耗有無差別，為什么？答：空載實(shí)驗(yàn)時(shí)，繞組的電阻很小，此時(shí)的繞組電流也很小，故銅耗很小，可以忽略，空載損耗可以近似看成鐵耗；短路實(shí)驗(yàn)時(shí)，繞組施加電壓很低，考慮到繞組漏阻抗壓降的存在，繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就更小，所以鐵心中的磁密很小，鐵耗也很小，可以忽略，短路損耗（負(fù)載損耗）可近似看成銅耗。負(fù)載時(shí)，變壓器電源電壓不變，，主磁通幅值幾乎不變，鐵心中磁密幅值幾乎不變，鐵耗也幾乎不變，所以負(fù)載時(shí)的鐵耗近與空載時(shí)的鐵耗幾乎無差別，是不變損耗；銅耗與電流的平方成正比，因此負(fù)載時(shí)的銅耗將隨電流的變化而變化，是可變損耗，顯然，負(fù)載時(shí)的銅耗隨負(fù)載變化而與短路損耗（負(fù)載損耗）有差別。變壓器一次電壓超過額定電壓時(shí)，勵(lì)磁電流、勵(lì)磁電阻、勵(lì)磁電抗和鐵耗將如何變化？為什么？答：由可知，電壓增大，增大，勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)增大，勵(lì)磁電流增大；增大，鐵耗，增大；增大，磁路飽和程度上升，減小；由于磁路飽和，增加的幅度比增加的幅度大，由可知，減小。綜上所述，勵(lì)磁電流增大；勵(lì)磁電阻減??；勵(lì)磁電抗減??；鐵耗增大。如將頻率的變壓器用于頻率的電源上，電源電壓保持不變，問勵(lì)磁電流、勵(lì)磁電阻、勵(lì)磁電抗、短路電抗和鐵耗將如何變化？為什么？答：由可知，頻率增大，減小，磁路飽和度減小，磁阻減小，勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)減小，勵(lì)磁電流減?。粶p小，飽和度減小，頻率上升，勵(lì)磁電抗增加；鐵耗，減小；減小的幅度比減小的幅度小，由可知，增大；由于漏磁磁阻線性，頻率增大，一、二次繞組漏抗增大，短路電抗增加。綜上所述，勵(lì)磁電流減??；勵(lì)磁電阻增大；勵(lì)磁電抗增加；短路電抗增加；鐵耗減小。在分析變壓器運(yùn)行時(shí)，為什么要進(jìn)行歸算？如何進(jìn)行具體歸算？若各物理量用標(biāo)幺值表示時(shí)，是否需要?dú)w算？為什么？答：變壓器一次、二次繞組之間沒有電的聯(lián)系，它們是通過主磁通耦合在一起的，歸算的目的是為了得到統(tǒng)一的等效電路。歸算的方法是用一個(gè)匝數(shù)與一次繞組相等的等效二次繞組代替實(shí)際的二次繞組，等效二次繞組的電壓(電動(dòng)勢(shì))、電流、電阻、電抗應(yīng)作相應(yīng)的變化以滿足歸算條件。二次側(cè)電壓(電動(dòng)勢(shì))的歸算值等于實(shí)際值乘以變比；二次側(cè)電流的折算值等于實(shí)際值除以變比；二次側(cè)電阻、電抗的折算值等于實(shí)際值乘以變比。用標(biāo)幺值時(shí)不需要?dú)w算，即二次側(cè)實(shí)際值的標(biāo)幺值等于其歸算值的標(biāo)幺值，因此，用標(biāo)幺值時(shí)不需要?dú)w算。變壓器運(yùn)行時(shí)，電壓變化率與哪些因素有關(guān)？產(chǎn)生最大效率應(yīng)滿足什么條件？答：變壓器運(yùn)行時(shí)，根據(jù)可知，決定電壓變化率大小的因素有：負(fù)載大小、負(fù)載功率因數(shù)（或負(fù)載性質(zhì)）和短路阻抗。欲產(chǎn)生最大效率，負(fù)載功率一定時(shí)，則應(yīng)滿足不變損耗可變損耗；負(fù)載功率可變時(shí)，則應(yīng)滿足負(fù)載功率因數(shù)為1（即）的情況下，不變損耗可變損耗。一臺(tái)單相變壓器，，，50Hz，已知：，，，，當(dāng)變壓器一次側(cè)施加額定電壓空載時(shí)，，。現(xiàn)一次側(cè)施加額定電壓，二次側(cè)接負(fù)載阻抗，試求：1）勵(lì)磁阻抗。2）根據(jù)T形等效電路計(jì)算一次電流、功率因數(shù)。3）根據(jù)T形等效電路計(jì)算二次電流及電壓。4）用簡(jiǎn)化等效電路計(jì)算二次電流及電壓。解：1），，2），3）4）一臺(tái)單相變壓器，，，50Hz，在低壓側(cè)做空載試驗(yàn)時(shí)，，，；在高壓側(cè)做短路試驗(yàn)時(shí)，，，。試求：1）歸算到一次側(cè)的勵(lì)磁阻抗和短路阻抗。2）負(fù)載電流為額定電流且(滯后)時(shí)的電壓變化率和效率。3）當(dāng)（滯后）時(shí)的最大效率。解：1），，，2），，3），一臺(tái)三相變壓器，，，Dy聯(lián)結(jié)，，，，，一次側(cè)接額定電壓，二次側(cè)接星形聯(lián)結(jié)的三相對(duì)稱負(fù)載，每相負(fù)載阻抗，忽略勵(lì)磁電流，試求：1）電壓比。2）、、和。3）一次電流及功率因數(shù)。4）負(fù)載系數(shù)。5）二次電流、電壓和輸出容量。解：1）變比，2），，或：，3）負(fù)載阻抗：一次側(cè)相電流：或：一次側(cè)線電流：一次側(cè)功率因數(shù)：4）負(fù)載系數(shù)：5）二次側(cè)線電流：二次側(cè)線電壓：輸出容量：設(shè)有一臺(tái)、50Hz、6300V/400V、Yd聯(lián)結(jié)的三相心式變壓器，其空載試驗(yàn)及短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2-4。要求：表2-4三相心式變壓器空載試驗(yàn)及短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)試驗(yàn)類型線電壓/V線電流/A總功率/kW備注空載試驗(yàn)40027.71.45在低壓側(cè)測(cè)量短路試驗(yàn)28429.35.7在高壓側(cè)測(cè)量1）試求該變壓器等效電路參數(shù)的歐姆值和標(biāo)幺值。2）試畫出該變壓器的近似等效電路，各參數(shù)均用標(biāo)幺值表示。3）設(shè)該變壓器的二次側(cè)供給星形聯(lián)結(jié)的電阻負(fù)載，一次電壓保持額定值，二次電流正好為額定值，根據(jù)簡(jiǎn)化等效電路求每相負(fù)載電阻。解：法一1），；；；；2）變壓器的近似等效電路3）設(shè)每相負(fù)載電阻為，則得：解之得：法二1），空載時(shí)：，短路時(shí)：，2）變壓器的近似等效電路3），解之得：，忽略勵(lì)磁電流。試求負(fù)載電流、二次電壓和一次側(cè)功率因數(shù)。解：1）2）3）一臺(tái)三相變壓器，，，Yd11聯(lián)結(jié)，，在低壓側(cè)做空載試驗(yàn)，所測(cè)得數(shù)據(jù)為：，，。在高壓側(cè)做短路試驗(yàn)，所測(cè)得數(shù)據(jù)為：，，。試求：1）勵(lì)磁阻抗和短路阻抗的標(biāo)幺值。2）滿載且(滯后)時(shí)二次側(cè)電壓及效率。3）(滯后)時(shí)的最大效率。解：1），空載實(shí)驗(yàn)時(shí)：，，，短路實(shí)驗(yàn)時(shí)：，，2），，3）設(shè)有一臺(tái)、50Hz、110kV/11kV、YNd聯(lián)結(jié)的三相變壓器。空載電流，空載損耗，短路電壓，短路損耗，試求：1）勵(lì)磁阻抗和短路阻抗的標(biāo)幺值。2）負(fù)載電流為額定電流（功率因數(shù)0.8滯后）時(shí)的電壓變化率和效率。3）當(dāng)該變壓器有最大效率時(shí)的負(fù)載系數(shù)以及最大效率（設(shè)功率因數(shù)0.8滯后）。解：1）空載實(shí)驗(yàn)時(shí)：，，，短路實(shí)驗(yàn)時(shí)：，，，2）或：3）或：一臺(tái)三相變壓器，，，Yd聯(lián)結(jié)，，高壓側(cè)做短路試驗(yàn)得：，，。當(dāng)時(shí)，，測(cè)得二次電壓恰為額定值，求：1）短路阻抗的標(biāo)幺值。2）此時(shí)負(fù)載的功率因數(shù)角，并說明負(fù)載的性質(zhì)。解：1），，或，，，2）(容性)第3章思考題與習(xí)題三相組式變壓器和三相心式變壓器的磁路系統(tǒng)各有什么特點(diǎn)？答：三相組式變壓器又叫三相變壓器組，由三個(gè)完全相同的單相變壓器按三相連接方法連接而成，其磁路特點(diǎn)體現(xiàn)在：三個(gè)變壓器鐵心獨(dú)立，三相磁路互不關(guān)聯(lián)，當(dāng)三相繞組外接三相對(duì)稱電壓時(shí)，三相勵(lì)磁電流、三相磁通也對(duì)稱。三相心式變壓器由三相組式變壓器演變而來，其磁路特點(diǎn)體現(xiàn)在：三個(gè)變壓器鐵心不獨(dú)立，三相磁路互關(guān)聯(lián)，當(dāng)三相繞組外接三相對(duì)稱電壓時(shí)，三相勵(lì)磁電流將不對(duì)稱（中間相因磁阻較小而勵(lì)磁電流較小），但根據(jù)可知，三相磁通卻是對(duì)稱的。根據(jù)圖3-24所示繞組連接圖，確定變壓器聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)（設(shè)相序?yàn)锳-B-C）。a）b）c）圖3-24習(xí)題3-1圖解：a）Yy10b）Yd5c）Dd10試畫出下列聯(lián)結(jié)組別的相量圖及與之對(duì)應(yīng)的接線圖（設(shè)相序?yàn)锳-B-C）。1）Yd9；2）Dy11；3）Dd4。解：1）Yd9a）方法一b）方法二2）Dy11a）方法一b）方法二3）Dd4a）方法一b）方法二c）方法三d）方法四試說明三相變壓器組為什么不采用Yy聯(lián)結(jié)，而三相心式變壓器又可用呢？答：三相變壓器一次側(cè)Y聯(lián)結(jié)時(shí)，由于3次諧波電流不能流通，勵(lì)磁電流為正弦波，在磁路飽和的情況下，鐵心中的磁通為平頂波，不僅含有基波磁通，還含有3次諧波磁通。對(duì)于三相變壓器組，各相磁路獨(dú)立，3次諧波磁路與基波磁路相同，磁阻小，3次諧波磁通幅值較大，主磁通為平頂波，同時(shí)考慮到其頻率為基波頻率的3倍，所以3次諧波電動(dòng)勢(shì)較大，其振幅可達(dá)基波振幅的50%~60%，導(dǎo)致電動(dòng)勢(shì)波形嚴(yán)重畸變，所產(chǎn)生的過電壓有可能危害絕緣，因此，三相變壓器組不采用Yy聯(lián)結(jié)。對(duì)于三相心式變壓器，三相磁路彼此相關(guān)，3次諧波磁動(dòng)勢(shì)在時(shí)間上同相位，只能以鐵心周圍的油、郵箱壁和部分鐵軛等形成回路，磁阻較大，故3次諧波磁通及3次諧波電動(dòng)勢(shì)都很小，相電動(dòng)勢(shì)接近于正弦波，所以三相心式變壓器可以接成Yy。為什么大容量變壓器常接成Yd聯(lián)結(jié)而不接成Yy聯(lián)結(jié)？答：對(duì)于Yy聯(lián)結(jié)的三相變壓器組，由于磁路獨(dú)立，3次諧波磁通較大且頻率較高，故3次諧波電動(dòng)勢(shì)較大，相電動(dòng)勢(shì)波形嚴(yán)重畸變而有可能危害絕緣，不能采用Yy聯(lián)結(jié)；對(duì)于Yy聯(lián)結(jié)的三相心式變壓器，3次諧波磁通經(jīng)過郵箱壁和其他構(gòu)件中時(shí)會(huì)產(chǎn)生損耗引起局部過熱，變壓器容量受到限制不能太大，故大容量變壓器不采用Yy聯(lián)結(jié)。對(duì)于Yd聯(lián)結(jié)的三相變壓器，二次三角形電路可以提供3次諧波電流，鐵心中的3次諧波磁通和繞組中的3次諧波電動(dòng)勢(shì)都被大大削弱，對(duì)變壓器的運(yùn)行影響很小，相電動(dòng)勢(shì)波形接近正弦波，故大容量變壓器常接成Yd聯(lián)結(jié)。Yy聯(lián)結(jié)的三相組式變壓器中，相電動(dòng)勢(shì)有3次諧波，線電動(dòng)勢(shì)中有無3次諧波？為什么？答：線電動(dòng)勢(shì)中無3次諧波。因?yàn)?次諧波電動(dòng)勢(shì)相位一致，在線電動(dòng)勢(shì)中相互抵消。變壓器并聯(lián)條件有哪些？如何才能達(dá)到這些條件？答：變壓器并聯(lián)條件：1）空載時(shí)，并聯(lián)變壓器之間無環(huán)流；2）負(fù)載時(shí)，各變壓器所承擔(dān)的負(fù)載按其容量大小成比例分配；3）各變壓器輸出電流同相位。達(dá)到并聯(lián)條件的要求：1）各并聯(lián)變壓器的額定電壓和聯(lián)結(jié)組號(hào)要相同；2）各并聯(lián)變壓器短路阻抗的標(biāo)幺值要相等；3）各并聯(lián)變壓器短路阻抗阻抗角要相同。兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行，試分別說明以下各因素對(duì)負(fù)載分配的影響。1）不同變比。2）不同阻抗電壓。答：1）變比不同時(shí)，變比小的那臺(tái)變壓器先達(dá)到滿載，可能產(chǎn)生不允許的環(huán)流；2）阻抗電壓（即）不同時(shí)，阻抗電壓小的那臺(tái)變壓器先達(dá)到滿載，使各變壓器所承擔(dān)的負(fù)荷（負(fù)載電流）與其容量不成比例分配。四臺(tái)變壓器數(shù)據(jù)見表3-1，如變壓器I分別與II、III、IV并聯(lián)運(yùn)行，不計(jì)阻抗角差別，試求二次側(cè)空載環(huán)流標(biāo)幺值，并判斷是否合理。表3-1四臺(tái)變壓器數(shù)據(jù)變壓器序號(hào)容量(kVA)聯(lián)結(jié)組電壓(kV)短路電壓百分?jǐn)?shù)I800Yyn06/0.44.5II800Yd116/0.45.5III500Yyn06/0.394.5IV500Yyn06/0.3986解：1）變壓器I與II并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，兩變壓器變比相同，但聯(lián)結(jié)組號(hào)分別為Yyn0、Yd11，兩者二次側(cè)對(duì)應(yīng)線電壓的有效值相等但相位差為30°，空載電壓差為二次側(cè)空載環(huán)流為即空載環(huán)流為額定電流的5.18倍，故絕對(duì)不能并聯(lián)運(yùn)行。2）變壓器I與III并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，兩變壓器變比相同，空載電壓差為將、代入上式得由于兩變壓器的額定容量不同，在用標(biāo)幺值計(jì)算二次側(cè)空載環(huán)流時(shí)，需將短路阻抗標(biāo)幺值折算到同一容量基值。變壓器I的空載環(huán)流為變壓器I的空載環(huán)流為兩臺(tái)變壓器二次側(cè)空載環(huán)流均大于額定電流的10%，故不能并聯(lián)運(yùn)行。3）變壓器I與IV并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，兩變壓器變比相同，，，空載電壓差為變壓器I的空載環(huán)流為變壓器I的空載環(huán)流為兩臺(tái)變壓器二次側(cè)空載環(huán)流均小于額定電流的10%，故可以并聯(lián)運(yùn)行。設(shè)有兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行，變壓器I容量為，變壓器II的容量為，在不允許任一臺(tái)變壓器過載的條件下，試求下列兩種情況下并聯(lián)變壓器組的最大輸出容量。1）。2）。解：1）2）兩臺(tái)聯(lián)結(jié)組別均為Yd11的三相變壓器并聯(lián)運(yùn)行，第一臺(tái)變壓器，，；第二臺(tái)變壓器，，。試求：1）總輸出為1200kVA時(shí)，每臺(tái)變壓器分擔(dān)的負(fù)載是多少？2）在兩臺(tái)變壓器均不過載的情況下，并聯(lián)變壓器組最大輸出容量是多少？解：1）得：2）在兩臺(tái)變壓器均不過載的情況下，并聯(lián)變壓器組中短路電抗標(biāo)幺值小的（即阻抗電壓小的）變壓器先滿載，即第二臺(tái)先滿載。第4章思考題與習(xí)題某單相雙繞組變壓器，額定電壓，如圖4-12所示，如果=1\*GB3①X、a端短接，A、x端接330V交流電源；=2\*GB3②A、x端短接，X、a端接330V交流電源，各會(huì)產(chǎn)生什么后果？圖4-12題4-1答：1）如圖a）所示，當(dāng)X、a端短接，A、x端接330V交流電源時(shí)，與單相雙繞組變壓器接220V時(shí)情況相同，磁路的飽和程度沒有改變，故不會(huì)產(chǎn)生什么后果。2）如圖b）所示，當(dāng)A、x端短接，X、a端接330V交流電源時(shí)，與情況（1）相比，只是兩個(gè)繞組的電動(dòng)勢(shì)同時(shí)反相了，此時(shí)磁路的飽和仍未改變，故也不會(huì)產(chǎn)生什么后果。a）情況1）b）情況2）試說明自耦變壓器的額定容量、電磁容量、傳導(dǎo)容量各自的定義及其相互關(guān)系。答：自耦變壓器的額定容量是指額定運(yùn)行時(shí)自耦變壓器的輸入或輸出容量。對(duì)于單相自耦變壓器或三相變壓器的一相而言，其額定容量為額定輸入電壓與輸入電流的乘積或額定輸出電壓與輸出電流的乘積，即電磁容量是指串聯(lián)繞組Aa或公共繞組ax的電壓與電流的乘積，比自耦變壓器容量小，即傳導(dǎo)容量是指一次側(cè)經(jīng)電路直接傳遞至二次側(cè)的容量，等于，為自耦變壓器的容量與電磁容量之差，即與普通變壓器相比，自耦變壓器有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？為什么說越接近于1，自耦變壓器的優(yōu)越性就越顯著？答：自耦變壓器優(yōu)缺點(diǎn)：1）節(jié)省材料。變壓器的體積與重量由繞組容量決定，與普通變壓器相比，在相同的額定容量情況下，自耦變壓器的繞組容量小，因而材料省、尺寸小、造價(jià)低。2）效率高。當(dāng)繞組中的電壓和電流一定時(shí)，不論是雙繞組變壓器運(yùn)行還是改接成自耦變壓器，兩者的銅損耗和鐵損耗是相同的，但自耦變壓器多傳輸了一部分傳導(dǎo)功率，其輸出功率更大，為雙繞組變壓器倍，故效率更高。3）電壓變化率小。，即自耦變壓器的短路阻抗標(biāo)幺值小于雙繞組變壓器的短路阻抗標(biāo)幺值，因此運(yùn)行時(shí)有較小的電壓降落，故電壓變化率小。4）短路電流大。短路電流與短路阻抗標(biāo)幺值成反比，因此自耦變壓器的短路電流較大。5）需要有可靠的保護(hù)措施。由于自耦變壓器一、二次側(cè)有電的聯(lián)系，在故障情況下，可能使低壓側(cè)產(chǎn)生過電壓，危及用電設(shè)備安全，使用時(shí)需要使中心點(diǎn)可靠接地，且一、二次側(cè)都需采取加強(qiáng)防雷保護(hù)措施。上述5條中，前3條為自耦變壓器的優(yōu)點(diǎn)，后2條為其缺點(diǎn)。自耦變壓器的變比越接近于1，其繞組容量越小，材料越省，同時(shí)損耗越小，效率越高；同時(shí)越小，電壓變化率也越小，所以說越接近于1，自耦變壓器的優(yōu)越性就越顯著。三繞組變壓器的額定容量是如何確定的？一次繞組的額定容量與二次側(cè)兩個(gè)繞組的額定總?cè)萘肯嗤瑔幔繛槭裁?？答：三繞組變壓器的額定容量是指三個(gè)繞組中容量最大的那個(gè)繞組的容量。一次繞組的額定容量與二次側(cè)兩個(gè)繞組的額定總?cè)萘坎幌嗤Ｈ@組變壓器每個(gè)繞組的額定容量等于該繞組的額定電壓乘以額定電流。通常，三個(gè)繞組的容量按不同比例搭配，一次繞組額定容量與二次側(cè)兩個(gè)繞組的額定總?cè)萘渴遣幌嗤?。例如，高壓、中壓、低壓三個(gè)繞組容量搭配關(guān)系為100、100、50，高壓繞組作為一次繞組，中壓、低壓繞組作為二次側(cè)第二繞組、第三繞組，若一次繞組的額定容量為10000kVA，則二次側(cè)兩個(gè)繞組的額定總?cè)萘繛?5000kVA。值得注意的是，繞組的額定容量?jī)H反映繞組帶負(fù)載的能力，在具體運(yùn)行時(shí)各繞組的負(fù)載分配仍應(yīng)符合能量守恒定律，即輸入功率等于輸出功率加上變壓器本身的損耗。在三繞組變壓器中，一次繞組接額定電壓運(yùn)行時(shí)，二次側(cè)一個(gè)繞組的負(fù)載發(fā)生變化是否會(huì)對(duì)另一個(gè)二次側(cè)繞組的端電壓產(chǎn)生影響？為什么？答：會(huì)受到影響。一次繞組接電源，其端電壓保持不變，但由磁動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系可知，如果二次側(cè)一個(gè)繞組的負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，該繞組電流發(fā)生變化，則一次繞組和另一個(gè)二次側(cè)繞組中電流也會(huì)發(fā)生變化，相應(yīng)的漏阻抗壓降變化，從而使得另一個(gè)二次側(cè)繞組的端電壓變化，這一點(diǎn)從三繞組變壓器的等效電路也可以看出來。因此，兩個(gè)二次側(cè)繞組之間是相互影響的，任一個(gè)繞組端電壓的變化不僅決定于本繞組負(fù)載電流的大小與性質(zhì)，還與另一個(gè)繞組中的負(fù)載電流大小和性質(zhì)有關(guān)。三繞組變壓器等效電路中的等效電抗與雙繞組變壓器等效電路中的漏電抗在概念上有何差異？答：三繞組變壓器等效電路中的、、代表的是各繞組的自感漏電抗和各繞組之間的互感漏電抗的組合，稱為組合電抗或等效電抗。由于互感漏電抗與繞組間的位置有關(guān)，兩繞組間距離越近互感漏電抗越大。例如，繞組2位于繞組1、3之間，則繞組1、2之間和繞組2、3之間的互感漏電抗較大，繞組1、3之間互感漏電抗較小，這時(shí)組合電抗就可能很小，甚至可能為負(fù)值。而雙繞組變壓器等效電路中的漏電抗，是該繞組漏磁通感應(yīng)的漏磁電動(dòng)勢(shì)與該繞組電流的比值。電壓互感器和電流互感器的功能是什么？使用電壓互感器和電流互感器時(shí)有哪些注意事項(xiàng)？答：電壓互感器可將高電壓轉(zhuǎn)換為低電壓，電流互感器可將大電流轉(zhuǎn)化為小電流，主要用于高電壓和大電流測(cè)量及各種繼電保護(hù)中。使用電壓互感器時(shí)應(yīng)注意：①二次繞組不允許短路，否則會(huì)產(chǎn)生很大的短路電流；②互感器的鐵心和二次繞組一端必須可靠接地，防止一次側(cè)高壓竄入低壓側(cè)，危及人員與設(shè)備安全；③低壓側(cè)并聯(lián)的電壓表或電壓線圈不宜過多，防止測(cè)量誤差較大。使用電流互感器時(shí)應(yīng)注意：①二次繞組不允許開路，否則二次側(cè)會(huì)出現(xiàn)高壓擊穿絕緣，同時(shí)鐵心損耗會(huì)急劇增大，互感器會(huì)因過熱而損壞；②互感器的鐵心和二次繞組一端必須可靠接地；③低壓側(cè)串聯(lián)的電流表或電電流線圈不宜過多，防止測(cè)量誤差較大。電壓互感器二次側(cè)為什么不允許短路？電流互感器二次側(cè)為什么不允許開路？答：1）電壓互感器二次側(cè)短路時(shí)，因一次側(cè)電壓不變，二次側(cè)電流和一次側(cè)電流都將急劇增大，繞組銅損耗增大，電壓互感器因過熱而燒壞。2）電流互感器一次側(cè)電流為被測(cè)電流，其大小與互感器二次側(cè)電流無關(guān)。電流互感器正常運(yùn)行時(shí)，二次側(cè)近似為短路，很大，勵(lì)磁電流很小，即一次側(cè)磁動(dòng)勢(shì)主要與二次側(cè)磁動(dòng)勢(shì)相平衡，勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)很小。如果二次側(cè)開路，一次側(cè)磁動(dòng)勢(shì)全部轉(zhuǎn)化為勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)，即，使鐵心內(nèi)的磁密急劇增加，二次側(cè)將出現(xiàn)危險(xiǎn)的過電壓，同時(shí)鐵心損耗也急劇增大，電流互感器絕緣也會(huì)因過熱而損壞。有一臺(tái)單相自耦變壓器，額定電壓為，穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)負(fù)載電流，忽略變壓器損耗、勵(lì)磁電流和漏阻抗壓降的影響，試求：1）自耦變壓器高壓繞組的電流和公共繞組電流。2）繞組電磁容量和傳導(dǎo)容量分別占總?cè)萘康陌俜直取＝猓?）自耦變壓器的變比高壓繞組的電流公共繞組電流2）有一臺(tái)雙繞組變壓器，，，改接成，忽略變壓器損耗、勵(lì)磁電流和漏阻抗壓降的影響，試求改接后自耦變壓器一、二次側(cè)的額定電流和額定容量。解：原雙繞組變壓器1）由題意，將雙繞組變壓器改接成自耦變壓器，即將原來的二次繞組作為串聯(lián)繞組，一次繞組作為公共繞組，則一次側(cè)的額定電流自耦變壓器的變比二次側(cè)的額定電流或2）或一臺(tái)三相雙繞組變壓器，，，Yy0聯(lián)結(jié)，，，，試求：1）額定負(fù)載且功率因數(shù)為0.8（滯后）時(shí)的電壓變化率和效率。2）改接成自耦變壓器的變比和額定容量。3）該自耦變壓器供給額定負(fù)載且功率因數(shù)為0.8（滯后）時(shí)的電壓變化率和效率。解：1）該變壓器作雙繞組變壓器運(yùn)行時(shí)，，（2）改接成自耦變壓器的變比一次側(cè)額定電流為串聯(lián)繞組（原雙繞組變壓器二次繞組）的額定電流，即改接后自耦變壓器的額定容量為或2）改接成自耦變壓器的電壓變化率和效率三相三繞組變壓器，其額定電壓為，聯(lián)結(jié)組號(hào)為YNyn0dll，中壓側(cè)接功率因數(shù)為0.8（滯后）的負(fù)載，低壓側(cè)接三角形連接的電容器以改善功率因數(shù)，當(dāng)高壓側(cè)的功率為0.95（滯后）時(shí)，試求：1）高壓側(cè)輸入容量與低壓側(cè)輸入的無功功率。2）各繞組中的電流（忽略變壓器損耗、勵(lì)磁電流和漏阻抗壓降的影響）。3）低壓側(cè)每相電容器的電容值。解：1）中壓側(cè)輸出有功功率中壓側(cè)輸出無功功率高壓側(cè)輸入有功功率高壓側(cè)輸入容量高壓側(cè)輸出的無功功率低壓側(cè)輸入的無功功率2）高壓繞組電流中壓繞組電流低壓繞組電流3）低壓側(cè)每相容抗每相電容器的電容第5章思考題與習(xí)題空間電角度與時(shí)間電角度兩者的含義有什么不同？空間電角度是如何定義的？空間電角度與時(shí)間電角度在數(shù)值上有什么聯(lián)系與區(qū)別？答：計(jì)量電磁關(guān)系的角度單位稱為電氣角度，簡(jiǎn)稱電角度。從電磁方面看，對(duì)于一個(gè)按一定周期變化的物理量（如磁動(dòng)勢(shì)、磁通密度、電動(dòng)勢(shì)、電壓、電流等），完成一個(gè)交變周期，其相位變化了電角度。衡量空間量（如磁動(dòng)勢(shì)、磁通密度等）的電角度為空間電角度，衡量時(shí)間量（如電動(dòng)勢(shì)、電壓、電流等），電角度稱為時(shí)間電角度。電機(jī)圓周在幾何上占有角度為，稱為機(jī)械角度，因此從電磁方面看，一對(duì)磁極占有空間電角度為。一般而言，對(duì)于對(duì)極電機(jī)，其空間電角度為機(jī)械角度的倍，即空間電角度是對(duì)空間量或空間位置而言，時(shí)間電角度是對(duì)時(shí)間量或時(shí)間而言，但兩者在數(shù)值上可以相當(dāng)，即在空間上所移的電角度等于所經(jīng)歷的時(shí)間電角度。什么是相帶？在三相交流電機(jī)中為什么常用相帶？如何用相帶分相？答：在三相交流電機(jī)中，為了使三相繞組對(duì)稱，通常令每個(gè)磁極下每相繞組所占有的范圍相等，這個(gè)范圍稱為相帶，即相帶通常指一個(gè)線圈組在一個(gè)基波磁場(chǎng)中所占用的電角度，由于一個(gè)磁極相當(dāng)于電角度，分配到三相，則每相帶為相帶。按相帶排列的繞組，稱為相帶繞組。還有一種相帶劃分方法，將每一對(duì)磁極所占有的電角度分為三個(gè)等份，則相占有電角度，也可以得到三相對(duì)稱繞組，每相帶為相帶。按相帶排列的繞組稱為相帶繞組。相帶繞組和相帶繞組的基波分布系數(shù)計(jì)算公式如下：；；可見，相同的線圈接成相帶與相帶時(shí)，相帶繞組的基波分布系數(shù)是相帶的倍，即相帶繞組基波合成電動(dòng)勢(shì)是相帶的倍。因此，在三相交流電機(jī)中一般采用相帶繞組。采用相帶分相就是把每個(gè)磁極空間的電角度分為三等份。每相在每極下占有1/3空間地帶即空間電角度，把它對(duì)應(yīng)的槽內(nèi)的導(dǎo)體分配到三相里去，從而構(gòu)成三相對(duì)稱繞組。什么是槽電動(dòng)勢(shì)星形圖？A相帶的線圈組與X相帶的線圈組應(yīng)如何連接？答：交流繞組內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)通常為交流正弦電動(dòng)勢(shì)，可用相量表示和運(yùn)算。當(dāng)把各槽內(nèi)導(dǎo)體按正弦規(guī)律變化的電動(dòng)勢(shì)用相量表示時(shí)，這些相量將構(gòu)成一個(gè)輻射星形圖，故稱為槽電動(dòng)勢(shì)星形圖，即槽電動(dòng)勢(shì)星形圖為各槽導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的相量圖。由于A相帶的線圈組與X相帶的線圈組相隔電角度，分別位于極性不同的磁極下，所以兩者的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相等、方向相反，需將A相帶的線圈組與X相帶的線圈組反接。以兩者串聯(lián)為例，應(yīng)將兩線圈組反向串聯(lián)，其合成電動(dòng)勢(shì)為兩者的代數(shù)和，其值最大；如果將兩線圈組正向串聯(lián)，則兩線圈組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相互抵消，將會(huì)使合成電動(dòng)勢(shì)為零。設(shè)，試?yán)L出下列單層繞組的槽電動(dòng)勢(shì)星形圖和A相展開圖。1）槽，，的同心式繞組。2）槽，，的鏈?zhǔn)嚼@組。3）槽，，的交叉繞組。解：1）槽，，的同心式繞組的槽電動(dòng)勢(shì)星形圖和A相展開圖2）槽，，的鏈?zhǔn)嚼@組的槽電動(dòng)勢(shì)星形圖和A相展開圖3）槽，，的交叉繞組的槽電動(dòng)勢(shì)星形圖和A相展開圖一臺(tái)三相交流電機(jī)的雙層繞組，，槽，，。試畫出：1）A相疊繞組的展開圖。2）A相波繞組的展開圖。解：1）A相疊繞組的展開圖2）A相波繞組的展開圖第6章思考題與習(xí)題在交流發(fā)電機(jī)定子槽內(nèi)導(dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率、波形、大小與哪些因素有關(guān)？這些因素中哪些是由電機(jī)構(gòu)造決定的，哪些是由電機(jī)運(yùn)行條件決定的？答：1）由頻率可知，頻率與磁極對(duì)數(shù)和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速有關(guān)，是由電機(jī)構(gòu)造決定，是由電機(jī)運(yùn)行條件決定。2）波形與電機(jī)氣隙磁通密度沿氣隙圓周分布的波形有關(guān)，它由電機(jī)結(jié)構(gòu)決定。3）導(dǎo)體基波電動(dòng)勢(shì)有效為。導(dǎo)體基波電動(dòng)勢(shì)大小與頻率及每極磁通有關(guān)，及主要由電機(jī)的運(yùn)行條件決定。一個(gè)整距線圈的兩條有效邊在空間上相距的電角度是多少?如果電機(jī)有對(duì)極，那么它們?cè)诳臻g上相距的機(jī)械角度是多少?定子表面在空間相距電角度的兩根導(dǎo)體，它們的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小與相位有什么關(guān)系?答：整距線圈兩個(gè)邊在空間上相距的電角度為；電機(jī)為對(duì)極時(shí)，在空間上相距的機(jī)械角度為。定子表面在空間相距電角度的兩根導(dǎo)體，它們的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的波形相同，其基波和各次諧波電動(dòng)勢(shì)的大小分別相等?；妱?dòng)勢(shì)的相位差為電角度，且空間上超前（沿轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向空間位置在前）的導(dǎo)體，其基波電動(dòng)勢(shì)的相位是滯后的。試述短距系數(shù)和分布系數(shù)的物理意義，為什么這兩個(gè)系數(shù)總是小于或等于1？答：短距系數(shù)物理意義是：?jiǎn)卧讯叹嗑€圈電動(dòng)勢(shì)（為構(gòu)成單匝短距線圈的兩導(dǎo)體有效邊電動(dòng)勢(shì)相量和）與整距線匝電動(dòng)勢(shì)（為構(gòu)成單匝短距線圈的兩導(dǎo)體有效邊電動(dòng)勢(shì)代數(shù)和）的比值，即分布系數(shù)物理意義是：線圈組各線圈分布在若干個(gè)槽時(shí)電動(dòng)勢(shì)相量和和對(duì)各線圈都集中在同一槽時(shí)電動(dòng)勢(shì)代數(shù)和的比值，即由數(shù)學(xué)知識(shí)可知，相量和總是小于（或等于）其代數(shù)和，即及，故其比值，即及總是小于1。為什么采用短距分布繞組能改善感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形?采用短距分布繞組改善電動(dòng)勢(shì)波形時(shí)，每根導(dǎo)體中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是否也相應(yīng)得到改善?若希望完全消除感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)中的第次諧波，在采用短距分布繞組方法時(shí)，線圈節(jié)距應(yīng)取多少?答：繞組短距時(shí)，—個(gè)線圈的兩個(gè)線圈邊中的基波和諧波（奇數(shù)次）電動(dòng)勢(shì)都不再相差，因此，基波電動(dòng)勢(shì)和諧波電動(dòng)勢(shì)也都比整距時(shí)減小。合理短距時(shí)，對(duì)于基波，因短距而減小的空間電角度是較小的，因此基波電動(dòng)勢(shì)減小得很少；但對(duì)于次諧波，短距減小的則是減小一個(gè)較大的電角度（是基波的倍），因此，總體而言，兩個(gè)線圈邊中諧波電動(dòng)勢(shì)相量和的大小就比整距時(shí)的要小得多，因?yàn)橹C波電動(dòng)勢(shì)減小的幅度大于基波電動(dòng)勢(shì)減小的幅度，所以可使電動(dòng)勢(shì)波形得到改善。繞組分布后，一個(gè)線圈組中相鄰兩個(gè)線圈的基波和次諧波電動(dòng)勢(shì)的相位差分別是和電角度（為槽距角），這時(shí)，線圈組的電動(dòng)勢(shì)為各串聯(lián)線圈的電動(dòng)勢(shì)的相量和，因此一相繞組的基波和諧被電動(dòng)勢(shì)都比集中繞組時(shí)的小。但由于諧波電動(dòng)勢(shì)的相位差較大，因此，總的來說，一相繞組的諧波電動(dòng)勢(shì)所減小的幅度要大于基波電動(dòng)勢(shì)減小的幅度，諧波電動(dòng)勢(shì)相對(duì)減少，使電動(dòng)勢(shì)波形得到改善。采用繞組分布短距改善電動(dòng)勢(shì)波形，是通過使線圈間或線圈邊間的電動(dòng)勢(shì)相位差發(fā)生變化而實(shí)現(xiàn)的，每根導(dǎo)體中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形并沒有改善。若要完全消除第次諧波，應(yīng)取為（為極距）。額定轉(zhuǎn)速為3000r/min的同步發(fā)電機(jī)，若將轉(zhuǎn)速調(diào)整到3060r/min運(yùn)行，其它情況不變，試問定子繞組三相感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小、波形、頻率以及它們相位差有什么改變？答：同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高倍，則1）由頻率可知，頻率增加1.02倍。2）由可知，電動(dòng)勢(shì)增加1.02倍。3）波形和各相電動(dòng)勢(shì)相位差不變，因它們與轉(zhuǎn)速無關(guān)。試從物理和數(shù)學(xué)意義上分析，為什么短距和分布繞組能削弱或消除高次諧波電動(dòng)勢(shì)？答：因諧波電動(dòng)勢(shì)，欲要消除或削弱某次諧波電動(dòng)勢(shì)，只需使某次諧波的短距系數(shù)或分布系數(shù)為零（或很?。┘纯伞?duì)于短距繞組，欲消除次諧波，可令，得，即其節(jié)距只需縮短次諧波的一個(gè)節(jié)距。如欲消除5次諧波電動(dòng)勢(shì)，取節(jié)距。由圖（a）知，此時(shí)線圈的兩個(gè)有效邊在5次諧波磁場(chǎng)中，正處于同一極性的相同磁場(chǎng)位置下，因此，兩有效邊的5次諧波電動(dòng)勢(shì)恰好抵消。通過計(jì)算可得：，，，等，可知采用短距繞組后基波電動(dòng)勢(shì)也有所削弱，但諧波電動(dòng)勢(shì)削弱程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過基波電動(dòng)勢(shì)。對(duì)于分布繞組，如取，可算得：，，，等，可知采用分布繞組，基波電動(dòng)勢(shì)也有所削弱，但諧波電動(dòng)勢(shì)削弱程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過基波電動(dòng)勢(shì)。從波形圖（b）可看出，本來相鄰兩線圈電動(dòng)勢(shì)、的波形為不同相的平頂波，其合成后的波形比平頂形波更接近于正弦波。a）（b）同步發(fā)電機(jī)電樞繞組為什么一般不接成三角形聯(lián)結(jié)，而變壓器卻希望有一側(cè)接成三角形聯(lián)結(jié)呢？答：同步發(fā)電機(jī)無論采用Y聯(lián)結(jié)還是三角形聯(lián)結(jié)，都能改善線電動(dòng)勢(shì)波形，而問題是接三角形聯(lián)結(jié)后，三角形聯(lián)結(jié)的三相線圈中，會(huì)產(chǎn)生3次及3的奇次倍諧波環(huán)流，引起附加損耗，使電機(jī)效率降低，溫升升高，所以同步發(fā)電機(jī)一般不采用三角形聯(lián)結(jié)來改善電動(dòng)勢(shì)波形。而變壓器無論在哪一側(cè)接成三角形聯(lián)結(jié)，都可提供3次諧波勵(lì)磁電流通路，使主磁通波形為正弦波，感應(yīng)的相電動(dòng)勢(shì)為正弦波，改善變壓器相電動(dòng)勢(shì)的波形。一臺(tái)2極50Hz的三相汽輪發(fā)電機(jī)，定子54槽，每槽內(nèi)兩根導(dǎo)體，，槽，采用雙層疊繞組，Y聯(lián)結(jié)，已知空載線電壓，求每極基波磁通量。解：發(fā)電機(jī)極距每極每相槽數(shù)槽距角基波繞組系數(shù)每相串聯(lián)的匝數(shù)為或空載時(shí)每相感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)根據(jù)得每極基波磁通量一臺(tái)三相同步發(fā)電機(jī)，，，定子采用雙層短矩分布繞組，，，每相串聯(lián)總匝數(shù)，Y聯(lián)結(jié)，每極磁通量，，，。試求：1）電機(jī)的極對(duì)數(shù)。2）定子槽數(shù)。3）繞組系數(shù)，，，。4）相電動(dòng)勢(shì)，，，及合成相電動(dòng)勢(shì)和線電動(dòng)勢(shì)。解：1）根據(jù)得電機(jī)極對(duì)數(shù)2）定子槽數(shù)（槽）3）槽距角繞組系數(shù)4）相電動(dòng)勢(shì)，所以合成相電動(dòng)勢(shì)合成線電動(dòng)勢(shì)中相互抵消了，所以有一臺(tái)三相同步電機(jī)，槽，，，槽，匝，，基波每極磁通，諧波磁場(chǎng)與基波磁場(chǎng)之比，，三相繞組Y聯(lián)結(jié)，試求合成線電動(dòng)勢(shì)有效值。解：；；；；短距系數(shù)；分布系數(shù)；相電動(dòng)勢(shì)一臺(tái)2極、定子槽數(shù)槽的三相同步發(fā)電機(jī)，頻率為50Hz，采用雙層疊繞組，每相串聯(lián)總匝數(shù)匝，每極基波磁通1.505Wb，試求：1）繞組為整距繞組時(shí)，基波繞組系數(shù)和5次諧波繞組系數(shù)。2）整距繞組的基波電動(dòng)勢(shì)。3）要消除5次諧波，繞組節(jié)距應(yīng)如何選擇？此時(shí)基波相電動(dòng)勢(shì)為多少？解：1）；繞組為整距繞組時(shí)，；；；2）3）要消除5次諧波，繞組節(jié)距應(yīng)為短距，故；第7章思考題與習(xí)題交流電機(jī)中單相繞組通以正弦電流產(chǎn)生什么性質(zhì)的基波磁動(dòng)勢(shì)？其幅值大小、幅值位置、脈振頻率各與哪些因素有關(guān)？這些因素中哪些是由電機(jī)構(gòu)造決定的？哪些是由電機(jī)運(yùn)行條件決定的？答：?jiǎn)蜗嗾嗑€圈中通正弦電流產(chǎn)生基波磁動(dòng)勢(shì)為在空間呈正弦分布的脈振磁動(dòng)勢(shì)波，其幅值隨時(shí)間以正弦電流的頻率按正弦規(guī)律變化由可知，單相繞組基波磁動(dòng)勢(shì)幅值大小與一條支路串聯(lián)總匝數(shù)、繞組系數(shù)、極對(duì)數(shù)及相電流有關(guān)，其中、及由構(gòu)造決定，由運(yùn)行條件決定。幅值位置恒處于相繞組軸線上，由繞組構(gòu)造決定。脈振頻率即為電流頻率，由運(yùn)行條件決定。交流電機(jī)三相對(duì)稱繞組中通以三相對(duì)稱電流產(chǎn)生什么性質(zhì)的基波磁動(dòng)勢(shì)？其幅值大小、幅值位置、轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速各與哪些因素有關(guān)？這些因素中哪些是由電機(jī)構(gòu)造決定的？哪些是由電機(jī)運(yùn)行條件決定的？答：三相對(duì)稱繞組中通有三相對(duì)稱電流時(shí)，基波合成磁動(dòng)勢(shì)是一個(gè)正弦分布，以同步速?gòu)碾娏鞒跋嘞驕笙嘈D(zhuǎn)的恒幅旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)波，當(dāng)某相電流達(dá)到最大時(shí)，基波合成磁動(dòng)勢(shì)的幅值落在該相軸線上，如用一旋轉(zhuǎn)矢量表示，其頂點(diǎn)軌跡構(gòu)成一個(gè)圓，故又稱圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。由可知，三相合成基波圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)幅值大小，與一條支路串聯(lián)總匝數(shù)、繞組系數(shù)、極對(duì)數(shù)及相電流有關(guān)，其中、及由構(gòu)造決定，由運(yùn)行條件決定。幅值位置沿氣隙圓周旋轉(zhuǎn)，當(dāng)某相電流最大時(shí)，三相合成基波圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)幅值就轉(zhuǎn)至該相繞組軸線上，繞組由構(gòu)造決定，電流由運(yùn)行條件決定。轉(zhuǎn)速大小為，與電流頻率及磁極對(duì)數(shù)有關(guān)，由構(gòu)造決定，由運(yùn)行條件決定。轉(zhuǎn)向由電流超前的相繞組軸線轉(zhuǎn)向電滯后流的相繞組軸線，因此與電流相序有關(guān)（與電流相序一致），由運(yùn)行條件決定。為什么說橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)是氣隙磁動(dòng)勢(shì)的普遍形式？什么情況下簡(jiǎn)化成脈振磁動(dòng)勢(shì)？什么情況下簡(jiǎn)化成圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)？答：在三相對(duì)稱繞組中通入不對(duì)稱電流時(shí)，可生成正序圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)和負(fù)序圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，它們幅值不同，轉(zhuǎn)速相同，同為同步轉(zhuǎn)速，但轉(zhuǎn)向相反；它們的合成磁動(dòng)勢(shì)的幅值隨時(shí)間變化而變化，轉(zhuǎn)速也不是常數(shù)，所以說橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)是氣隙磁動(dòng)勢(shì)的普遍形式。當(dāng)正序圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)和負(fù)序圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的幅值相同時(shí)，磁動(dòng)勢(shì)的幅值呈正弦變化，轉(zhuǎn)速均為零，這就是脈振磁動(dòng)勢(shì)。當(dāng)正序圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)和負(fù)序圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)有一個(gè)為零時(shí)，磁動(dòng)勢(shì)的幅值和轉(zhuǎn)速均為常數(shù)，這就是圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。三相對(duì)稱繞組通入三相正序?qū)ΨQ電流，其中，當(dāng)時(shí)，三相基波合成磁動(dòng)勢(shì)的幅值應(yīng)該位于什么位置？當(dāng)時(shí)，其幅值應(yīng)該位于什么位置？當(dāng)時(shí)，三相基波合成磁動(dòng)勢(shì)的幅值又可能位于什么位置？如何改變基波合成磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速？答：當(dāng)時(shí)，三相基波合成磁動(dòng)勢(shì)的幅值應(yīng)位于A相繞組軸線處（正半軸）；當(dāng)時(shí)，其幅值應(yīng)位于B相繞組軸線處（負(fù)半軸）；當(dāng)時(shí)，三相基波合成磁動(dòng)勢(shì)的幅值應(yīng)該位于B相正半軸或C相正半軸。改變?nèi)鄬?duì)稱電流的相序可以改變基波合成磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)向；改變電流的頻率可以改變基波合成磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)速。簡(jiǎn)述產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的條件。答：旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)分為橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)和圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。產(chǎn)生橢形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的條件有兩個(gè)：（1）繞組為多相繞組，各相繞組之間存在一定的相位差；（2）繞組中各相電流之間存在一定的相位差。產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的條件有兩個(gè)：（1）繞組為多相對(duì)稱繞組（如兩相繞組的軸線在空間相差電角度，三相繞組的軸線在空間相差電角度等）；（2）繞組中電流為對(duì)稱電流（如兩相電流相位相差電角度，三相電流相位相差電角度等），電流的相數(shù)與繞組的相數(shù)相同，在各相繞組中產(chǎn)生的脈振磁動(dòng)勢(shì)最大幅值相等。一臺(tái)2極電機(jī)中有一個(gè)100匝的整距線圈，試問：1）若通入10A的直流電流，所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)波的形狀如何？這時(shí)基波和3次諧波磁動(dòng)勢(shì)的幅值各為多少？2）若通入正弦電流，試求出基波和3次諧波脈振磁動(dòng)勢(shì)的幅值。解：1）通入10A直流電流時(shí)的磁動(dòng)勢(shì)為一個(gè)兩極分布的恒定的空間矩形波，其幅值為基波磁動(dòng)勢(shì)幅值為3次諧波磁動(dòng)勢(shì)幅值為2）通入正弦電流時(shí)，磁動(dòng)勢(shì)為一個(gè)隨時(shí)間脈振、在空間上仍為兩極分布的矩形波，其基波分量的幅值為3次諧波分量幅值為設(shè)有一對(duì)稱三相雙層繞組，極對(duì)數(shù)，槽數(shù)槽，線圈匝數(shù)匝，線圈節(jié)距槽，每相的各線圈均為串聯(lián)連接。若通入一頻率、有效值的三相對(duì)稱電流，試求合成磁動(dòng)勢(shì)中的基波、5次諧波和7次諧波分量的幅值和轉(zhuǎn)速。解：；；；基波磁動(dòng)勢(shì)的幅值基波轉(zhuǎn)速5次諧波磁動(dòng)勢(shì)的幅值5次諧波轉(zhuǎn)速（反向旋轉(zhuǎn)）7次諧波磁動(dòng)勢(shì)的幅值7次諧波轉(zhuǎn)速（正向旋轉(zhuǎn)）一臺(tái)三相6極異步電動(dòng)機(jī)，定子采用雙層短距分布繞組。已知：每極每相槽數(shù)，線圈匝數(shù)匝，線圈節(jié)距，每相并聯(lián)支路數(shù)。通入的三相對(duì)稱電流，每相電流的有效值為時(shí)，試求三相合成的：1）基波磁動(dòng)勢(shì)的幅值、轉(zhuǎn)速及瞬時(shí)表達(dá)式。2）3次諧波磁動(dòng)勢(shì)的幅值、轉(zhuǎn)速及瞬時(shí)表達(dá)式。3）5次諧波磁動(dòng)勢(shì)的幅值、轉(zhuǎn)速及瞬時(shí)表達(dá)式。解：1）；；；基波繞組系數(shù)基波磁動(dòng)勢(shì)幅值基波磁動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)速基波磁動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)表達(dá)式2）3次諧波磁動(dòng)勢(shì)：在三相對(duì)稱繞組合成磁動(dòng)勢(shì)中，不存在3次及3的倍數(shù)次諧波合成磁動(dòng)勢(shì)，即3次諧波磁動(dòng)勢(shì)為0。3）；5次諧波繞組系數(shù)5次諧波磁動(dòng)勢(shì)幅值5次諧波磁動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)速5次諧波磁動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)表達(dá)式設(shè)有一臺(tái)4極三相交流電機(jī)，定子繞組為雙層疊繞組，Y聯(lián)結(jié)，槽數(shù)槽，線圈匝數(shù)匝，線圈節(jié)距槽，每相的各線圈均為串聯(lián)連接。通以三相電流為下列各種情況時(shí)，試問產(chǎn)生的什么性質(zhì)的基波磁動(dòng)勢(shì)？基波幅值又為多少？1）2）3）解：1）圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)（正序）；；；或：2）合成磁動(dòng)勢(shì)為零3）合成磁動(dòng)勢(shì)為脈動(dòng)磁動(dòng)勢(shì)；；第8章思考題與習(xí)題旋轉(zhuǎn)電機(jī)運(yùn)行時(shí)主要損耗有哪些？這些損耗主要與哪些因素有關(guān)？答：電機(jī)內(nèi)部的主要損耗有各繞組的銅損耗、鐵心損耗、機(jī)械損耗以及其他附加損耗。1）銅損耗主要與繞組中的電流和電阻有關(guān)。2）鐵心損耗主要與鐵心中磁通交變頻率、最大磁通密度、鐵心材料性質(zhì)、硅鋼片厚度、鐵心的體積或重量有關(guān)。3）機(jī)械損耗主要與電機(jī)轉(zhuǎn)速、冷卻介質(zhì)有關(guān)。4）附加損耗主要與諧波磁場(chǎng)、漏磁場(chǎng)和集膚效應(yīng)引起的附加鐵耗和附加銅耗有關(guān)。電機(jī)中損耗產(chǎn)生的熱量是如何散發(fā)出去的？試分析說明降低電機(jī)溫升的途徑。答：電機(jī)損耗轉(zhuǎn)變?yōu)闊?，以傳?dǎo)的方式從發(fā)熱體（產(chǎn)生損耗的部件）傳到電機(jī)各部件的表面，然后通過對(duì)流和輻射作用散發(fā)到周圍介質(zhì)中去。銅損耗產(chǎn)生熱量以傳導(dǎo)方式通過槽絕緣傳至鐵心表面，再由鐵心表面以對(duì)流和輻射作用散發(fā)到周圍空氣中去。在繞組和鐵心內(nèi)部，熱量的傳導(dǎo)依靠傳導(dǎo)作用，在繞組和鐵心表面則依靠對(duì)流和輻射的熱散作用。為降低繞組的溫度，使繞組內(nèi)部熱量較容易傳導(dǎo)到散熱面，應(yīng)設(shè)法減小絕緣層的熱阻，并在保證絕緣性能的情況下，減小絕緣層厚度，同時(shí)設(shè)法清除槽內(nèi)可能存在的薄空氣層。為降低鐵心的溫度，需增強(qiáng)鐵心表面的散熱能力。部件表面的散熱能力和表面的散熱面積、空氣對(duì)冷卻表面的相對(duì)流動(dòng)速度等因素有關(guān)。通常采取增大散熱面積，增加冷卻介質(zhì)流動(dòng)速度以及降低冷卻介質(zhì)的溫度等措施來增強(qiáng)表面的散熱能力。為什么用溫升而不是用溫度來表示電機(jī)的發(fā)熱程度？如何確定各級(jí)絕緣材料的允許溫升限值？答：電機(jī)運(yùn)行時(shí)的損耗轉(zhuǎn)化為熱量而使電機(jī)溫度升高，熱量與溫差對(duì)應(yīng)。同一臺(tái)電機(jī)，在相同的工況下發(fā)熱量相同，如果環(huán)境溫度不同，則電機(jī)的實(shí)際溫度不同，若散熱系數(shù)相同，則溫升是相同的。因此，工程中用溫升而不是用溫度表示電機(jī)的發(fā)熱程度。如一臺(tái)電機(jī)的工作溫度達(dá)到120℃，但環(huán)境溫度為100℃，則溫升為20℃。這說明電機(jī)本身發(fā)熱情況并不嚴(yán)重，而電機(jī)的工作溫度偏高則是由于環(huán)境溫度高。反之，即使電機(jī)工作溫度僅100℃，但環(huán)境溫度只有10℃，那么實(shí)際溫升也達(dá)到90℃，發(fā)熱情況就相當(dāng)嚴(yán)重了。絕緣材料的溫度限值只是決定了電機(jī)的最高工作溫度，溫升限值則取決于環(huán)境溫度。為適應(yīng)我國(guó)大部分地區(qū)不同季節(jié)的運(yùn)行環(huán)境，國(guó)家統(tǒng)一制定的環(huán)境溫度標(biāo)準(zhǔn)是40℃（介質(zhì)為空氣），即絕緣材料的溫升限值等于溫度限制減去標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度40℃，例如E級(jí)和B級(jí)絕緣材料的溫升限值分別為75℃和80℃。電機(jī)在發(fā)熱或冷卻過程中溫升變化規(guī)律是什么？為什么電機(jī)剛投入運(yùn)行時(shí)溫升增長(zhǎng)的快些，越到后來溫升增長(zhǎng)得越慢？試簡(jiǎn)述三種工作制下電機(jī)的溫升規(guī)律。答：電機(jī)在發(fā)熱或冷卻過程中溫升按指數(shù)規(guī)律變化。這是因?yàn)殡姍C(jī)剛投入運(yùn)行時(shí)，電機(jī)的溫升為零，散熱也為零，電機(jī)損耗所產(chǎn)生的熱量全部用于自身溫升，溫升上升很快。在時(shí)刻，電機(jī)具有最快的溫升上升速度，其值為。電機(jī)的三種工作制為連續(xù)工作制、短時(shí)工作制和周期工作制。1）連續(xù)工作制下電機(jī)溫升規(guī)律：在電機(jī)工作期間內(nèi)，電機(jī)可達(dá)到穩(wěn)態(tài)溫升；在電機(jī)停止工作后，電機(jī)完全冷卻到環(huán)境溫度，其發(fā)熱和冷卻過程中溫升規(guī)律如下圖所示。（a）電機(jī)工作時(shí)（b）電機(jī)停歇時(shí)連續(xù)工作制下電機(jī)發(fā)熱和冷卻過程中溫升規(guī)律2）短時(shí)工作制下電機(jī)溫升規(guī)律：在電機(jī)工作期間內(nèi)，電機(jī)最大溫升達(dá)不到穩(wěn)態(tài)溫升；在電機(jī)停止工作后，電機(jī)完全冷卻到環(huán)境溫度，其發(fā)熱和冷卻過程中溫升規(guī)律如下圖所示。短時(shí)工作制下電機(jī)發(fā)熱和冷卻過程中溫升規(guī)律3）周期工作制下電機(jī)溫升規(guī)律：在起始階段，經(jīng)過每一周期，溫升有所上升，上升到一定溫升后，溫升將在某一范圍內(nèi)上下波動(dòng)，最終達(dá)到的最大溫升也比長(zhǎng)期工作時(shí)穩(wěn)定溫升要低，其發(fā)熱和冷卻過程中溫升規(guī)律如下圖所示。短時(shí)工作制下電機(jī)發(fā)熱和冷卻過程中溫升規(guī)律試簡(jiǎn)述電機(jī)的冷卻方式。各種冷卻方式都有何特點(diǎn)？答：有兩種冷卻方式：表面冷卻和內(nèi)部冷卻。其中表面冷卻包括：自然冷卻、自扇冷卻、他扇冷卻和管道通風(fēng)冷卻等方式。1）表面冷卻a.自然冷卻不裝設(shè)任何專門的冷卻裝置，僅依靠電機(jī)自身的表面輻射和空氣對(duì)流帶著電機(jī)產(chǎn)生的熱量，散熱能力差，只在幾百瓦以下的小功率電機(jī)中采用。b.自扇冷卻在轉(zhuǎn)子上裝有風(fēng)扇，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使冷卻空氣順著風(fēng)道進(jìn)入電機(jī)，掠過發(fā)熱體表面帶走熱量，使電機(jī)的散熱能力大為增強(qiáng)。自扇冷式主要分為徑向通風(fēng)式和軸向通風(fēng)式兩種。徑向通風(fēng)式是兩端進(jìn)風(fēng)，繞組和鐵心沿軸向的溫度分布比較均勻。軸向通風(fēng)式一端進(jìn)風(fēng)，另一端出風(fēng)，優(yōu)點(diǎn)是能裝設(shè)較大的風(fēng)扇以保證較好的冷卻效果，缺點(diǎn)是通風(fēng)損耗較大，電機(jī)沿軸向的溫度分布不均，出風(fēng)端溫度較高。內(nèi)部自扇冷式適用于開啟式（封閉式）電機(jī)。外部自扇冷式通常用在封閉式及防爆式電機(jī)中，為加強(qiáng)這類電機(jī)的散熱能力，一般裝有兩套風(fēng)扇，一套風(fēng)扇裝設(shè)在電機(jī)的內(nèi)部，用以加速內(nèi)部空氣循環(huán)，使熱量更易于傳遞到機(jī)座上；還有一套裝設(shè)在端蓋外的轉(zhuǎn)軸上，用以吹冷機(jī)座，意在加強(qiáng)機(jī)座外表面的散熱效果。c.他扇冷卻他扇冷式電機(jī)的風(fēng)扇由另外動(dòng)力裝置獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，適用于寬調(diào)速電機(jī)，因?yàn)檫@種電機(jī)低速運(yùn)行時(shí)的自通風(fēng)能力顯著降低；或適用于需要根據(jù)負(fù)載或發(fā)熱量調(diào)節(jié)通風(fēng)量的場(chǎng)合，以減少低負(fù)載時(shí)電機(jī)的通風(fēng)損耗。d.管道通風(fēng)冷卻通過專用管道將冷卻空氣導(dǎo)入和排出電機(jī)，將電機(jī)產(chǎn)生的熱量帶走。2）內(nèi)部冷卻內(nèi)部冷卻則是把冷卻介質(zhì)通入發(fā)熱體內(nèi)部，使冷卻介質(zhì)直接吸收并帶走熱量，也稱為直接冷卻。內(nèi)部冷卻的效果要比表面冷卻的好得多，正是由于內(nèi)部冷卻方式不斷發(fā)展才使電機(jī)的單機(jī)容量得以不斷突破，但內(nèi)部冷卻方式的成本昂貴，冷卻結(jié)構(gòu)也非常復(fù)雜。第9章思考題與習(xí)題簡(jiǎn)述三相感應(yīng)電機(jī)的各種運(yùn)行狀態(tài)及其特點(diǎn)。答：電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)：，，為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，吸收電功率，輸出機(jī)械功率；發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)：，，為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，吸收機(jī)械功率，輸出電功率；制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)：，，為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，既吸收電功率，又吸收機(jī)械功率。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)定子繞組通電產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速與電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)有什么關(guān)系？為什么感應(yīng)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是小于同步轉(zhuǎn)速？答：定子繞組通電產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速，即同步轉(zhuǎn)速，其大小由電網(wǎng)的頻率和電機(jī)極對(duì)數(shù)決定。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是小于同步轉(zhuǎn)速，這是因?yàn)?，如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速等于同步轉(zhuǎn)速，則轉(zhuǎn)子繞組與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)就沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，也就不能切割磁力線，因此轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流為零，轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為零，也就無法拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)．所以感應(yīng)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是小于同步轉(zhuǎn)速。為什么感應(yīng)電機(jī)空載電流的標(biāo)幺值比變壓器大得多？答：空載電流的主要成分是勵(lì)磁電流，勵(lì)磁電流的大小與主磁路的磁阻密切相關(guān)。變壓器的主磁路全部用導(dǎo)磁性能良好的鐵磁材料做成，而異步電機(jī)是旋轉(zhuǎn)電機(jī)，主磁路里除了有用導(dǎo)磁性能良好的硅鋼片疊壓而成的定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心外，還有空氣氣隙，氣隙長(zhǎng)度盡管很小，但磁阻很大，這樣異步電機(jī)主磁路的磁阻比相應(yīng)的變壓器大，所以異步電機(jī)勵(lì)磁電流的標(biāo)幺值（約為0.2~0.5）要比變壓器（標(biāo)幺值約為0.02~0.1）大很多。三相感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速變化時(shí)，轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)在空間的轉(zhuǎn)速是否改變?為什么?答：不變。設(shè)氣隙磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)速度為，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為，轉(zhuǎn)差率為，則轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流的頻率為，由此電流產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)于轉(zhuǎn)子的速度為，則相對(duì)于定子的轉(zhuǎn)速為，與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速無關(guān)。即轉(zhuǎn)速變化時(shí)，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)在空間的轉(zhuǎn)速不變。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，若定子電流頻率為，極對(duì)數(shù)為，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為，則轉(zhuǎn)子的電流頻率為多少？定子電流產(chǎn)生的基波磁動(dòng)勢(shì)以什么轉(zhuǎn)速切割定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組？定、轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的基波磁動(dòng)勢(shì)在空間的相對(duì)轉(zhuǎn)速為多少？答：；定子電流產(chǎn)生的基波磁動(dòng)勢(shì)切割定子繞組的轉(zhuǎn)速為，切割轉(zhuǎn)子繞組的轉(zhuǎn)速為；在空間相對(duì)靜止，相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度為0。感應(yīng)電機(jī)在建立等效電路時(shí)，應(yīng)進(jìn)行哪些歸算？為什么？歸算前后電機(jī)內(nèi)部的磁動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系和功率損耗有什么變化？答：異步電機(jī)時(shí)旋轉(zhuǎn)電機(jī)，定、轉(zhuǎn)子繞組不僅匝數(shù)不同，而且感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率也不相同，定、轉(zhuǎn)子合成一等效電路時(shí)，需要把轉(zhuǎn)子繞組的實(shí)際相數(shù)、繞組匝數(shù)、繞組因數(shù)，歸算成與定子繞組相同的相數(shù)、繞組匝數(shù)、繞組因數(shù)的轉(zhuǎn)子繞組，稱繞組歸算；此外，轉(zhuǎn)子電路的頻率也要?dú)w算成與定子電路相同頻率，稱頻率歸算。歸算前后電機(jī)內(nèi)部的磁動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系和功率損耗保持不變。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中的主磁通是如何產(chǎn)生的？異步電動(dòng)機(jī)定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組之間沒有直接聯(lián)系，為什么負(fù)載增加時(shí)，定子電流和輸入功率會(huì)自動(dòng)增加？試說明其物理過程。從空載到滿載，電機(jī)主磁通有無變化？答：異步電機(jī)三相定子繞組流入三相對(duì)稱電流將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該定子磁動(dòng)勢(shì)為，轉(zhuǎn)速為同步速。帶負(fù)載時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不等于同步速，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)為，轉(zhuǎn)速仍為同步速，故定轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)在空間無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，合成磁動(dòng)勢(shì)為，產(chǎn)生主磁通。負(fù)載增加時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)差率上升，轉(zhuǎn)子繞組切割磁力線的速度增加，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流相應(yīng)增加，轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)也增加。由磁動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系可知，定子磁動(dòng)勢(shì)也增加，定子電流上升，從電網(wǎng)吸收的電功率增加，這一過程直到轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩重新平衡為止。當(dāng)電機(jī)帶負(fù)載時(shí)，，一般可認(rèn)為定子漏阻抗上的壓降很小，故由可知近似不變。若考慮增加，略有減小，則略有減小。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在空載運(yùn)行、額定負(fù)載運(yùn)行及堵轉(zhuǎn)運(yùn)行三種情況下的等效電路有什么不同？當(dāng)定子外加電壓一定時(shí)，三種情況下轉(zhuǎn)子電流、轉(zhuǎn)子功率因數(shù)角有什么不同？答：這三種情況下等效電路中的附加電阻不同：在空載運(yùn)行時(shí)，，該附加電阻近似為∞；在額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，；在堵轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)，，該附加電阻為0。當(dāng)定子外加電壓一定時(shí)，在空載運(yùn)行狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子電流最小，近似為零；轉(zhuǎn)子功率因數(shù)角最小，約為零。在額定負(fù)載運(yùn)行下，轉(zhuǎn)子電流和轉(zhuǎn)子功率因數(shù)角都比空載運(yùn)行時(shí)的大。在堵轉(zhuǎn)情況下，轉(zhuǎn)子電流最大；轉(zhuǎn)子功率因數(shù)角最大。對(duì)于三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，為什么當(dāng)時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)差率增大而增加，當(dāng)時(shí)，隨增大而減小？答：由，可知，隨轉(zhuǎn)差率增大，轉(zhuǎn)子繞組中電動(dòng)勢(shì)和轉(zhuǎn)子電流增大，而轉(zhuǎn)子功率因數(shù)降低。當(dāng)時(shí)，定子電流較小，近似不變，由于此時(shí)轉(zhuǎn)差率較小，轉(zhuǎn)子漏抗比轉(zhuǎn)子電阻小的多，轉(zhuǎn)子電流隨轉(zhuǎn)差率增大而增加較快，轉(zhuǎn)子功率因數(shù)隨轉(zhuǎn)差率增大而減小較慢，所以，由可知，電磁轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)差率增大而增加。當(dāng)時(shí)，由于此時(shí)轉(zhuǎn)差率較大，轉(zhuǎn)子漏抗相對(duì)轉(zhuǎn)子電阻越來越大，轉(zhuǎn)子電流增加較慢而轉(zhuǎn)子功率因數(shù)減小較快，又由于定子電流較大，較小較明顯，所以，由可知，電磁轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)差率增大而減小。對(duì)于繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，為什么可以通過在轉(zhuǎn)子回路中串聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娮鑱頊p小起動(dòng)電流和增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩？在什么條件下可獲得最大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩？答：從等效電路來看，轉(zhuǎn)子電阻增大，回路阻抗增大，則起動(dòng)時(shí)定、轉(zhuǎn)子電流均減??；從其機(jī)械特性曲線來看，增大轉(zhuǎn)子電阻，不變，增大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大。當(dāng)時(shí)，可獲得最大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，即為。繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，若=1\*GB3①轉(zhuǎn)子電阻增加；=2\*GB3②定子電阻增加；=3\*GB3③定子電壓減小；=4\*GB3④電源頻率增大，試問這四種情況下、、和會(huì)有什么變化？答：1）最大電磁轉(zhuǎn)矩不變，臨界轉(zhuǎn)差率增加，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增加（先增加后減?。?，起動(dòng)電流減??；2）最大電磁轉(zhuǎn)矩減小，臨界轉(zhuǎn)差率減小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩減小，起動(dòng)電流減??；3）最大電磁轉(zhuǎn)矩減小，臨界轉(zhuǎn)差率不變，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩減小，起動(dòng)電流減??；4）最大電磁轉(zhuǎn)矩減小，臨界轉(zhuǎn)差率減小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩減小，起動(dòng)電流減小。一臺(tái)籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，原來轉(zhuǎn)子是插銅條的，后因損壞改為鑄鋁的。電動(dòng)機(jī)的、、和有什么變化？如輸出同樣轉(zhuǎn)矩，運(yùn)行轉(zhuǎn)速和效率有什么變化？答：轉(zhuǎn)子由銅條改為鋁條后，相當(dāng)于轉(zhuǎn)子回路電阻增大，使得電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流減小、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大，最大電磁轉(zhuǎn)矩不變，臨界轉(zhuǎn)差率增大。在負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變的情況下，增大，轉(zhuǎn)速下降，效率降低。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載運(yùn)行，若電源電壓下降過多，會(huì)產(chǎn)生什么嚴(yán)重后果？如果電源電壓下降，對(duì)、、、和有什么影響（設(shè)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變）？答：最大電磁轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電壓平方成正比。如果電源電壓下降過多，當(dāng)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩下降到小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)，電動(dòng)機(jī)不能起動(dòng)。當(dāng)最大電磁轉(zhuǎn)矩下降到小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)，原來運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)將停轉(zhuǎn)。電源電壓下降，則最大電磁轉(zhuǎn)矩下降到原來的，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也下降到原來的。氣隙主磁通下降到原來的，不考慮飽和的影響時(shí)，空載電流下降到原來的。在負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變的情況下，電磁轉(zhuǎn)矩近似不變，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有所降低，轉(zhuǎn)差率上升，轉(zhuǎn)子電流上升，定子電流相應(yīng)上升。試簡(jiǎn)述三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)過程中，、和的變化。答：起動(dòng)瞬間，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以同步速切割轉(zhuǎn)子繞組，感應(yīng)較大電動(dòng)勢(shì)和電流，此時(shí)定子電流較大，為起動(dòng)電流，由于轉(zhuǎn)子的有功分量并不大，且漏阻抗壓降較大導(dǎo)致每極磁通也有所減小，電磁轉(zhuǎn)矩即起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小。隨著轉(zhuǎn)速的升高，轉(zhuǎn)差率減小，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度減小，轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)減小，所以轉(zhuǎn)子電流減小，定子電流也隨之減小直到轉(zhuǎn)速達(dá)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，但轉(zhuǎn)子的功率因數(shù)變化會(huì)導(dǎo)致電磁轉(zhuǎn)矩先增大后減小，當(dāng)轉(zhuǎn)差率為臨界轉(zhuǎn)差率時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩為最大電磁轉(zhuǎn)矩。一臺(tái)三相4極籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，，，，定子繞組三角形聯(lián)結(jié)，等效電路參數(shù)為：，，，，，，機(jī)械損耗，雜散損耗。額定負(fù)載時(shí)，取，試求：1）定子電流。2）定子功率因數(shù)。3）電磁轉(zhuǎn)矩。4）電動(dòng)機(jī)軸上的輸出轉(zhuǎn)矩。解：1）定子電流2）定子功率因數(shù)3）總機(jī)械功率電磁轉(zhuǎn)矩或或4）輸出轉(zhuǎn)矩一臺(tái)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，，，，定子繞組三角形聯(lián)結(jié)，等效電路中參數(shù)為：，，，，，試求：1）若電源電壓及頻率降低到額定值的，電動(dòng)機(jī)的為多少？2）在額定電壓及額定頻率下欲使轉(zhuǎn)速為，電動(dòng)機(jī)的為多少？解：1）若電源電壓及頻率降低到額定值的，由題意可得最大電磁轉(zhuǎn)矩為或：2）在額定電壓及額定頻率下欲使轉(zhuǎn)速為，則轉(zhuǎn)差率電磁轉(zhuǎn)矩為或一臺(tái)Y聯(lián)結(jié)、380V、、額定轉(zhuǎn)速為1444r/min的三相繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，其參數(shù)為，，，略去不計(jì)。試用T形等效電路求額定工作狀態(tài)下：1）轉(zhuǎn)差率。2）定子電流、轉(zhuǎn)子電流。3）轉(zhuǎn)子頻率。4）定、轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、。解：1）2）每相總阻抗定子相電流3）轉(zhuǎn)子頻率4）一臺(tái)三相籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，，，Y聯(lián)結(jié)，額定轉(zhuǎn)速，定子電阻，定子漏電抗，轉(zhuǎn)子電阻歸算值，轉(zhuǎn)子漏抗歸算值，取，試計(jì)算：1）額定轉(zhuǎn)差率。2）額定電磁轉(zhuǎn)矩。3）最大電磁轉(zhuǎn)矩和臨界轉(zhuǎn)差率（忽略）；4）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。解：1）根據(jù)，可判斷同步轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)差率：2）額定電磁轉(zhuǎn)矩（3）3）最大電磁轉(zhuǎn)矩臨界轉(zhuǎn)差率4）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩有一臺(tái)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，2極，，50Hz，Y聯(lián)結(jié)，額定運(yùn)行時(shí)：效率，定子側(cè)功率因數(shù)，定子銅耗，轉(zhuǎn)子銅耗，鐵耗，機(jī)械損耗，雜散損耗，試求：1）額定電流。2）額定電磁功率、轉(zhuǎn)差率和轉(zhuǎn)速。3）額定總機(jī)械功率、電磁轉(zhuǎn)矩和輸出轉(zhuǎn)矩。解：1）額定輸入電流2）額定電磁功率額定轉(zhuǎn)差率額定轉(zhuǎn)速3）額定總機(jī)械功率額定電磁轉(zhuǎn)矩額定輸出轉(zhuǎn)矩一臺(tái)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，已知：，，，，，，，試求：1）額定電流和起動(dòng)電流2）額定轉(zhuǎn)矩；3）當(dāng)電機(jī)帶額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，如電網(wǎng)電壓突然降到時(shí)，電機(jī)能否繼續(xù)運(yùn)行？并說明理由。解：（1）由得額定電流則起動(dòng)電流為2）額定轉(zhuǎn)矩為3）電網(wǎng)電壓突然降到時(shí)，最大電磁轉(zhuǎn)矩為因?yàn)?，所以電機(jī)不能繼續(xù)運(yùn)行。一臺(tái)三相4極異步籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，Y聯(lián)結(jié)，，，，額定負(fù)載時(shí)測(cè)得轉(zhuǎn)子銅損耗，機(jī)械損耗，雜散損耗，并已知電機(jī)參數(shù)為，，取，忽略激磁電流。試求：1）額定運(yùn)行時(shí)的電磁功率、轉(zhuǎn)差率、轉(zhuǎn)速及電磁轉(zhuǎn)矩。2）臨界轉(zhuǎn)差率和最大電磁轉(zhuǎn)矩。3）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流。4）電源電壓降低20%，最大電磁轉(zhuǎn)矩和臨界轉(zhuǎn)差率為多少？若負(fù)載轉(zhuǎn)矩保持額定值不變，電機(jī)是否能穩(wěn)定運(yùn)行？5）在問題4）中，如能正常運(yùn)行，此時(shí)轉(zhuǎn)速是多少？6）欲使堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大，應(yīng)在轉(zhuǎn)子回路串多大的電阻（歸算到定子側(cè)）?解：1）額定電磁功率額定轉(zhuǎn)差率額定轉(zhuǎn)速額定電磁轉(zhuǎn)矩2）臨界轉(zhuǎn)差率最大電磁轉(zhuǎn)矩3）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩起動(dòng)電流4）電源電壓降低20%，最大電磁轉(zhuǎn)矩臨界轉(zhuǎn)差率保持不變因?yàn)椋阅艹掷m(xù)運(yùn)行。5）電源電壓降低20%，轉(zhuǎn)差率為此時(shí)，轉(zhuǎn)速為或由得：6）設(shè)轉(zhuǎn)子回路串入的電阻為，此時(shí)，則有或一臺(tái)三相籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，，，△聯(lián)結(jié)，額定轉(zhuǎn)速為，，電機(jī)參數(shù)如下：，，，，，。試用T形等效電路求：1）在額定情況下的定子相電流、勵(lì)磁電流及歸算到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子電流。2）功率因數(shù)和效率。3）額定電磁轉(zhuǎn)矩和輸出轉(zhuǎn)矩。解：1）額定轉(zhuǎn)差率取，則在額定情況下的定子相電流折算到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子電流勵(lì)磁電流2）在額定情況下的功率因數(shù)輸入功率輸出功率效率3）額定電磁轉(zhuǎn)矩額定輸出轉(zhuǎn)矩一臺(tái)三相6極感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，額定電壓，額定頻率，△聯(lián)結(jié)，額定功率，額定轉(zhuǎn)速，額定負(fù)載時(shí)，定子銅耗，鐵耗，機(jī)械損耗，雜散損耗，試計(jì)算額定負(fù)載時(shí)：1）轉(zhuǎn)差率。2）轉(zhuǎn)子電流的頻率。3）轉(zhuǎn)子銅耗。4）效率。5）定子電流。解：1）同步轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)差率2）轉(zhuǎn)子電流的頻率3）額定總機(jī)械功率轉(zhuǎn)子銅耗4）額定輸入功率效率5）額定定子電流一臺(tái)三相繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，，，△聯(lián)結(jié)，，電機(jī)參數(shù)如下：，，，。額定運(yùn)行時(shí)，試用Γ形等效電路求：1）定子相電流和歸算到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子電流。2）電磁功率和輸入功率。3）獲得最大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩時(shí)在轉(zhuǎn)子回路中串入的電阻值（歸算到定子側(cè)）。解：1）由題意得：；；，則額定轉(zhuǎn)差率由Γ形等效電路可得2）額定輸入功率額定電磁功率3）要想起動(dòng)時(shí)得到最大電磁轉(zhuǎn)矩，則應(yīng)使則設(shè)有一臺(tái)的三相4極感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，在某一運(yùn)行情況下，輸入的功率為，定子銅耗為，轉(zhuǎn)子銅耗為，鐵心損耗為，機(jī)械損耗為，雜散損耗為，計(jì)算該運(yùn)行情況下：1）電磁功率、總機(jī)械功率和輸出機(jī)械功率；2）電機(jī)效率、轉(zhuǎn)差率和轉(zhuǎn)速；3）電磁轉(zhuǎn)矩、輸出機(jī)械轉(zhuǎn)矩和空載轉(zhuǎn)矩。解：1）電磁功率總機(jī)械功率輸出機(jī)械功率2）效率轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)速3）電磁轉(zhuǎn)矩輸出機(jī)械轉(zhuǎn)矩空載轉(zhuǎn)矩一臺(tái)4極籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，，，，△聯(lián)結(jié)，定子銅耗，轉(zhuǎn)子銅耗，鐵耗，機(jī)械損耗，雜散損耗，，，產(chǎn)生最大電磁轉(zhuǎn)矩時(shí)，，，起動(dòng)時(shí)