1、第1章 磁路,電機(jī)學(xué)習(xí)題課,2,1-1 磁路的磁阻如何計(jì)算？磁阻的單位是什么？,其中：為材料的磁導(dǎo)率；L為材料的導(dǎo)磁長度；A為磁路的導(dǎo)磁面積。磁阻的單位為 AWb 或1/H。,3,1-2 磁路的基本定律有哪幾條？當(dāng)鐵心磁路上有幾個(gè)磁動(dòng)勢同時(shí)作用時(shí)，磁路計(jì)算能否用疊加原理，為什么？,磁路的基本定律有：磁路的歐姆定律、磁路的基爾霍夫第一定律和基爾霍夫第二定律 。 當(dāng)鐵心磁路上有幾個(gè)磁動(dòng)勢同時(shí)作用時(shí)，分為兩種情況考慮：當(dāng)鐵心不飽和時(shí)，可以采用疊加原理; 當(dāng)鐵心飽和時(shí)，因?yàn)榇怕肥欠蔷€性的，存在飽和現(xiàn)象,磁化曲線不再是一條直線，磁導(dǎo)率是變化的，H和B呈非線性關(guān)系，故不能采用疊加原理。,4,1-3基本磁化

2、曲線與起始磁化曲線有何區(qū)別？磁路計(jì)算時(shí)用的是哪一種磁化曲線？,起始磁化曲線是將一塊從未磁化過的鐵磁材料放入磁場中進(jìn)行磁化，所得的B=f（H）曲線； 基本磁化曲線是對同一鐵磁材料，選擇不同的磁場強(qiáng)度進(jìn)行反復(fù)磁化，可得一系列大小不同的磁滯回線，再將各磁滯回線的頂點(diǎn)連接所得的曲線。二者區(qū)別不大。 磁路計(jì)算時(shí)用的是基本磁化曲線。,5,1-4 鐵心中的磁滯損耗和渦流損耗是怎樣產(chǎn)生的？它們各與哪些因素有關(guān)？,磁滯損耗 是由于B交變時(shí)，磁疇之間反復(fù)摩擦，消耗能量而產(chǎn)生的。它與交變頻率f成正比，與磁密幅值Bm的次方成正比。,渦流損耗 是由于通過鐵心的磁通發(fā)生變化時(shí)，在鐵心中產(chǎn)生感應(yīng)電勢，再由這個(gè)感應(yīng)電勢引起電

3、流（渦流）而產(chǎn)生的電損耗。它與交變頻率f的的平方和Bm的平方成正比。,鐵心損耗 磁滯損耗和渦流損耗加在一起稱為鐵心損耗（簡稱鐵耗）。其大小與鐵心材料的性質(zhì)有關(guān)，并與交變頻率f的1.3次方、磁路最大磁密Bm的平方以及鐵心重量G成正比。,6,1-8 如圖所示鐵心線圈，線圈A為100匝，通入電流1.5A，線圈B為50匝，通入電流1.0A，鐵心截面積均勻，求PQ兩點(diǎn)間的磁位降。,7,解二：本題未涉及磁通和磁密的計(jì)算問題，可采用疊加原理進(jìn)行求解。,當(dāng)i1單獨(dú)作用時(shí),8,當(dāng)兩個(gè)電流同時(shí)作用時(shí)，,9,補(bǔ)充1 說明直流磁路和交流磁路的不同點(diǎn)。,直流磁路中磁通恒定，而交流磁路中磁通隨時(shí)間交變，進(jìn)而會(huì)在激磁線圈內(nèi)

4、產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢； 直流磁路中無鐵心損耗，而交流磁路中有鐵心損耗。,10,補(bǔ)2 在下圖中，當(dāng)給線圈外加正弦電壓u1時(shí)，線圈內(nèi)為什么會(huì)感應(yīng)出電勢？當(dāng)電流i1增加和減小時(shí)，分別算出感應(yīng)電勢的實(shí)際方向。,答：在W1中外加u1時(shí)在 W1 中產(chǎn)生交變電流i1， i1在W1中產(chǎn)生交變磁通，通過W2在W2中和W1中均產(chǎn)生感應(yīng)電勢e2和e1 ，當(dāng)i1增加時(shí)e1從b到a， e2從d 到c，當(dāng)i1減少時(shí)e1從a到b， e2從c 到d。,11,補(bǔ)3 右圖為一矩形鐵心構(gòu)成的磁路，兩線圈分別接在直流電源上，并已知I1、I2、N1、N2，請回答下列問題：, 總磁動(dòng)勢是多少？回路上的磁壓降是多少？ 若I2反向，總磁動(dòng)勢是多少

5、？ 若在a、b處切開形成一空氣隙，總磁動(dòng)勢是多少？ 此時(shí)回路l上的磁壓降主要在鐵心中還是氣隙中？ 比較、兩種情況下鐵心中B和H的大小。 比較第種情況下鐵心和氣隙中B和H的大小。,答：總磁動(dòng)勢為,I2反向后總磁動(dòng)勢為,總磁動(dòng)勢同第種情況。由于氣隙中的磁阻較大，磁壓降主要在氣隙中。,12,比較第種情況下鐵心和氣隙中B和H的大小。 根據(jù)磁通連續(xù)性原理，當(dāng)忽略氣隙在邊緣效應(yīng)時(shí)，鐵心和氣隙中的B相等，而氣隙的磁導(dǎo)率比鐵心小，所以氣隙中的H大。,比較、兩種情況下鐵心中B和H的大小。 在第種情況下，由于磁路中存在氣隙，磁路的磁阻比第種情況下大，而磁動(dòng)勢沒變，所以磁通減小，鐵心中的B和H都比第種情況下的小。,

6、第2章 變壓器,電機(jī)學(xué)習(xí)題課,14,2-1 什么叫變壓器的主磁通，什么叫漏磁通？空載和負(fù)載時(shí)，主磁通的大小取決于哪些因素？,答：主磁通經(jīng)過鐵心形成閉合回路，與一、二次繞組同時(shí)交鏈并在其中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，是變壓器實(shí)現(xiàn)能量傳遞的媒介。它也是變壓器的工作磁通，占總磁通的絕大部分。 漏磁通主要沿非鐵磁材料閉合，僅與一次或二次繞組之一相交鏈，并在其中感應(yīng)電動(dòng)勢。它只起漏抗壓降的作用，而不能傳遞能量，在總磁通中只占很小一部分。 主磁通由一、二次繞組的磁動(dòng)勢共同產(chǎn)生；漏磁通僅由一次或二次繞組的磁動(dòng)勢獨(dú)自產(chǎn)生。,15,空載時(shí)，由于,負(fù)載時(shí)，二次繞組中將有電流流過，同時(shí)，一次繞組中的電流將由空載電流變?yōu)樨?fù)載電流

7、，由于一次繞組的漏抗壓降很小，故負(fù)載時(shí)上式仍成立，故負(fù)載時(shí)的主磁通約等于空載時(shí)的主磁通。,所以，主磁通與端電壓、電源頻率和一次繞組匝數(shù)有關(guān)。,16,2-2 一臺(tái)60Hz的變壓器接到50Hz的電源上運(yùn)行時(shí)，若額定電壓不變，問激磁電流、鐵耗、漏抗會(huì)怎樣變化？,鐵心的磁化曲線,17,18,2-3 一臺(tái)110V/200V的變壓器，若誤接到110V直流電源上，將會(huì)產(chǎn)生什么后果？,答：接上直流電源后，鐵芯中只有恒定磁通，所以 （1）變壓器無感應(yīng)電動(dòng)勢，激磁電抗和原邊漏抗均為零； （2）磁通不交變，鐵芯中沒有鐵耗。所加電壓全部加在R1上，因R1很小，故電流很大，可使變壓器因過熱而燒壞。,19,2-4 在導(dǎo)出

8、變壓器的等效電路時(shí)，為什么要進(jìn)行歸算？歸算是在什么條件下進(jìn)行的？,答：歸算原因：將復(fù)雜的電磁耦合問題簡化為單純的電路問題；把沒有直接聯(lián)系的一次和二次繞組，在電路上連接起來；得到等效電路，便于分析與求解。 歸算條件：折算前后，變壓器的電磁效應(yīng)不改變；變壓器的功率大小也不改變 ；變壓器的物理本質(zhì)也不應(yīng)改變 歸算方法：我們可以將二次側(cè)等效為用一個(gè)與一次側(cè)匝數(shù)N1相同的繞組來等效替代。歸算以后，兩側(cè)匝數(shù)相等， ,原來的磁勢平衡方程 變成了 ，兩側(cè)的等效電路就可以合并了。,20,2-5 利用T型等效電路進(jìn)行實(shí)際問題計(jì)算時(shí)，算出的一次和二次側(cè)電壓、電流和損耗、功率是否均為實(shí)際值，為什么？,當(dāng)歸算到一次側(cè)時(shí)

9、，算出的一次側(cè)電壓、電流為實(shí)際值，二次側(cè)電壓、電流為歸算值，其實(shí)際值應(yīng)為,當(dāng)歸算到二次側(cè)時(shí)，算出的二次側(cè)電壓、電流為實(shí)際值，一次側(cè)電壓、電流為歸算值，其實(shí)際值應(yīng)為,21,無論歸算到哪一側(cè)，算出的損耗和功率都為實(shí)際值。,以歸算到一次側(cè)為例 ，因?yàn)橐淮蝹?cè)均為實(shí)際值，所以功率和損耗為實(shí)際值，對二次側(cè)而言，,22,2-8 三相變壓器的標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組有幾種？常用的有幾種？為什么三相變壓器組不宜采用Yy聯(lián)結(jié)？,我國規(guī)定： Yyn0Yd11YNd11YNy0Yy0為標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組，其中前三種最為常用。 Y,y聯(lián)結(jié)組：一、二次側(cè)均無中線，3次諧波電流沒有通路，勵(lì)磁電流是正弦波，產(chǎn)生的磁通為平頂波，平頂波磁通中含有較大

10、的3次諧波分量，如不能有效抑制，導(dǎo)致感應(yīng)電勢為尖頂波。 三相變壓器組：各相磁路獨(dú)立，3次諧波磁通暢通無阻，也就是說，磁路結(jié)構(gòu)對磁通中的3次諧波沒有抑制，所以這種形式的變壓器磁通為平頂波，相電勢為尖頂波。相電勢的幅值比基波幅值大(4560）%，將危及變壓器的絕緣，故電力系統(tǒng)中不能采用這種Y,y變壓器組。,23,24,25,26,（2） 用T型等效電路計(jì)算,27,28,用簡化等效電路計(jì)算,29,用兩種等效電路計(jì)算結(jié)果U相同，I略變。,計(jì)算結(jié)果比較,30,2-18 在圖中，各鉛垂線上對應(yīng)的高、低壓繞組繞于同一鐵心上。已知A、B、C為正相序，試判斷聯(lián)結(jié)組a和b的組號(hào).,Y,d7,31,2-18 判斷聯(lián)

11、結(jié)組的組別(b),Y,d7,32,2-19 變壓器在額定電壓下進(jìn)行開路試驗(yàn)和額定電流下進(jìn)行短路試驗(yàn)時(shí)，電壓加在高壓側(cè)所測得的P0 和Pk,與電壓加在低壓側(cè)所測得的結(jié)果是否一樣？,33,2-20 有一臺(tái)1000kVA，10kV/6.3kV的單相變壓器，額定電壓下的空載損耗為4900W，空載電流為0.05（標(biāo)幺值），額定電流下時(shí)的短路損耗為14000W，短路電壓為5.2%（百分值）。設(shè)歸算后一次和二次繞組的電阻相等，漏抗亦相等，試計(jì)算：,（1）歸算到一次側(cè)時(shí)T型等效電路的參數(shù)； （2）用標(biāo)幺值表示時(shí)近似等效電路的參數(shù)； （3）負(fù)載功率因數(shù)為0.8（滯后）時(shí)，變壓器的額定電壓調(diào)整率和額定效率； （4

12、）變壓器的最大效率，發(fā)生最大效率時(shí)負(fù)載的大小（cos2=0.8）。,34,解：（1）歸算到一次側(cè)等效電路的參數(shù)：,空載試驗(yàn)電壓加在低壓側(cè)，所以,折算到高壓側(cè),35,短路試驗(yàn)電壓加在高壓側(cè)，所以,題設(shè)歸算后一次和二次側(cè)繞組的電阻相等，漏抗也相等，所以,36,（2）用標(biāo)幺值表示時(shí)，近似等效電路的參數(shù),37,（3）負(fù)載功率因數(shù)為0.8（滯后）時(shí)，變壓器額定電壓調(diào)整率和額定效率：,38,（4）變壓器效率最大時(shí)，可變損耗等于不變損耗,發(fā)生最大效率時(shí)，負(fù)載電流的標(biāo)幺值,最大效率,39,2-24 某變電所有兩臺(tái)組號(hào)為Yyn0的三相變壓器并聯(lián)運(yùn)行，變壓器的數(shù)據(jù)為,第一臺(tái)：,第二臺(tái)：,試計(jì)算：（1）當(dāng)總負(fù)載為4

13、00kVA時(shí)，每臺(tái)變壓器分擔(dān)多少負(fù)載；（2）在每臺(tái)變壓器均不過載的情況下，并聯(lián)組的最大輸出是多少？,解：（1）當(dāng)總負(fù)載為400kVA時(shí)，每臺(tái)變壓器分擔(dān)的負(fù)載。 因?yàn)閮膳_(tái)變壓器的額定電壓和負(fù)載電壓都相等，則,40,由以上兩式解得,所以,(2) 兩臺(tái)變壓器均不過載的條件下，并聯(lián)組的最大輸出 短路阻抗標(biāo)幺值小的變壓器先達(dá)到滿載，所以第二臺(tái)變壓器先滿載。,41,2-26 一臺(tái)5kVA，480V/120V的普通兩繞組變壓器，改接成600V/480V的自耦變壓器，試求改接后一次和二次的額定電流和變壓器的容量 .,解：作為普通兩繞組變壓器時(shí)，由于120V繞組為自耦變壓器的串聯(lián)繞組，故作為普通兩繞組變壓器時(shí)為一次繞組.,接成自耦變壓器時(shí),額定容量為,42,補(bǔ)充題,1. 一臺(tái)三相變壓器，一、二次繞組同極性端和一次側(cè)出線端的標(biāo)志如圖1所示，試把該變壓器聯(lián)結(jié)成Yy4、Dy5，并畫出它們的電動(dòng)勢相量圖。,答：步驟： 將一次繞組按聯(lián)結(jié)組的要求進(jìn)行聯(lián)結(jié)； 畫一次側(cè)線電動(dòng)勢三角形ABC，并根據(jù)繞組聯(lián)結(jié)法畫出相電動(dòng)勢。 將a與A重合，根據(jù)聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)畫出二次側(cè)線電動(dòng)勢 ，從而確定二次側(cè)線電動(dòng)勢三角形abc的b點(diǎn)；,43, 按順時(shí)針方向和正三角形的原則確定三角形abc的c點(diǎn)； 找出一、二次側(cè)相電動(dòng)勢的對應(yīng)關(guān)系，根據(jù)同一鐵心柱上相電動(dòng)勢同相位或反相位的原則確定二