电机学相关习题及解答.doc

136 一台直流电动机，电枢电流为15.4A，2P4，单波S27，每元件匝数Wy3，每极磁通量等于0.025Wb，问电机的电磁转矩为多少？若同样元件数，绕组改为单迭，极数于励磁不变，电磁转矩又为多少？148 一台并励直流电动机，PN100kw，UN220V，n550r/m在750C时电枢回路电阻ra0.022欧，励磁回路电阻rf27.5欧，22V，额定负载时的效率为88，试求电机空载时的电流。154 一台并励直流电动机的额定数据如下：PN17kw，UN220V，n3000r/m，IN88.9A，电枢回路电阻ra=0.0896欧，励磁回路电阻Rf181.5欧，若忽略电枢反应的影响，试求：（1）电动机的额定输出转矩；（2）在额定负载时的电磁转矩；（3）额定负载时的效率；（4）在理想空载（Ia0）时的转速；（5）当电枢回路串入电阻R0.15欧时，在额定转矩时的转速。158 一台串励直流电动机UN220V，n1000r/m，IN40A，电枢回路电阻为0.5欧，假定磁路不饱和。试求：（1）当Ia20A时，电动机的转速及电磁转矩？（2）如果电磁转矩保持上述值不变，而电压减低到110V，此时电动机的转速及电流各为多少？162 一台直流串励电动机，额定负载运行，UN220V，n900r/m，IN78.5A，电枢回路电阻ra=0.26欧，欲在负载转矩不变条件下，把转速降到700r/m，须串入多大电阻？176 并励直流电机接在电网上。1、 比较该机作发电机运行和电动机运行时的旋转方向。2、 该机作电动机运行，正转时和反转时不一样为什么？177 并励直流发电机，额定电压为230V，现需要将额定负载运行时的端电压提高到250V，试问：（1）若用增加转速的方法，则转速必须增加多少？（2）若用调节励磁的方法，则励磁电流增加多少倍？178 一台并励发电机，PN6kw，UN230V，n1450r/m，电枢回路电阻0.921欧，励磁回路电阻177欧，额定负载时的附加损耗w，铁耗w，机械损耗w，求额定负载下的输入功率、电磁功率、电磁转矩及效率。179 一台并励发电机，励磁绕组电阻22.8欧，在额定转速1000r/m时空载特性为： （A）23.24.55.56.58.211.7（v ）100150198226244260280要使空载时产生额定电压，励磁回路应串入多大调节电阻？在额定转速下的临界电阻是多少？180 一台直流发电机，PN82kw，UN230V，每极并励磁场绕组为900匝，在以额定转速运转，空载时并励磁场电流为7.0A可产生端电压230V，但额定负载时需9.4A才能得到同样的端电压，若将该发电机改为平复励，问每极应加接串励绕组多少匝？（平复励是指积复励当额定负载时端电压与空载电压一致）22 励磁电抗的物理意义如何？我们希望变压器的是大还是小好？若用空气心而不用铁心，则是增加还是降低？如果一次绕组匝数增加5，而其余不变，则将如何变化？如果一次、二次绕组匝数各增加5，则将如何变化？如果铁心截面积放大5，而其余不变，则将大致如何变化？如果铁心叠装时，硅钢片接缝间存在着较大的气隙，则对有何影响？24 两台单相变压器V，一次侧的匝数相等，但空载电流I012I02，今将两台变压器的一次绕组顺极性串联起来，一次侧加440V电压，问两变压器二次侧的空载电压是否相等？214 单相变压器电压为220/110V，如图23所示，设高压边加220V电压，空载励磁电流为I0，主磁通为，若与连在一起，在端加330V电压，此时励磁电流，主磁通各为多少？若与连在一起，在端加110V电压，则励磁电流、主磁通又各为多少？图23。217 一台单相变压器，50kVA，7200/480V，60Hz。其空载和短路实验数据如下：实验名称电压（V）电流（A） 功率（w）电源加在边空载4805.2245低压边短路1577615高压边试求：（1）短路参数，及其相对值；（2）空载和满载时的铜耗和铁耗；（3）额定负载电流，功率因数0.9（滞后）时的电压变化率，二次侧电压及效率。（注：电压变化率用近似公式计算）219 一台三相电机的铭牌数据如下，SN750KVA，U1N/U2N10000/400V，Y，yn0联结。低压边空载实验数据为：U20400V，I2060A，P03800w。高压边短路实验数据为：U1K440V，I1K43.3A，pk10900w，室温200C，试求：（1） 变压器的参数，并画出等值电路；（2）当：a）额定负载0.8，b）0.8时，计算电压变化率、二次侧电压u2及效率。221 三相变压器的额定值为SN1800kVA，U1N/U2N6300/3150V，Y，d11联结，空载损耗P06.6kw，短路损耗Pk21.2kw，求（1） 当输出电流I2I2N，0.8时的效率；（2） 效率最大时的负载系数。222 有一台三相变压器容量SN100KVA，U1N/U2N6000/400，Y，yn0联结，数据：Uk4.5，Pk2270w，此变压器二次侧接至三角形联结的平衡三相负载，每相负载阻抗ZL3.75+j2.85，求：（1） 在此负载下的负载电流及二次侧端电压；（2） 一次侧功率因数（不计励磁电流）。230 有一台Y，d联结的三相变压器空载运行，一次绕组加在对称正弦的额定电压，试分析：（1） 一次侧电流，二次侧相电流和线电流中有无三次谐波？（2） 主磁通，一、二次侧相电动势中有无三次谐波？一次侧相电压、二次侧相电压和线电压中有无三次谐波？232 有三台单相变压器，一、二次侧额定电压均为220/380V，现将它们联结成Y，d11三相变压器组（单相变压器的低压绕组联结成星形，高压绕组接成三角形），若对一次侧分别外施380V和220V的三相电压，试问两种情况下空载电流I0、励磁电抗Xm和漏抗与单相变压器比较有什么不同？238 某工厂由于生产的发展，用电量由500kVA增加到800kVA。原有一台变压器SN =560kVA, U1N/U2N6000/400，Y，yn0联结，Uk4.5。现有三台变压器可供选用，它们的数据是：变压器1：320kVA，6300/400V，Uk4，Y，yn0联结；变压器2：240kVA，6300/400V，Uk4.5，Y，yn4联结；变压器1：320kVA，6300/440V，Uk4，Y，yn0联结； 1、试计算说明，在不使变压器过载的情况下，选用那一台投入并联比较适合？ 2、如果负载增加需选两台变比相等的与原变压器并联运行，试问最大总负载容量是多少？那台变压器最先达到满载？240 两台变压器并联运行均为Y，d11联结标号，U1N/U2N35/10.5KV，第一台1250kVA，Uk16.5，第二台2000kVA，Uk16，试求：1、总输出为3250kVA时，每台变压器的负载是多少？2、在两台变压器均不过载的情况下，并联组的最大输出为多少？此时并联组的利用率达到多少？243 有一台变压器容量SN5600kVA，U1N/U2N6.3/3.3kV，Y，yn0，Uk10.5，铁耗PFe25.5kw，铜耗Pm62.5kw，今改为自耦变压器U1N/U2N9.9/3.3kV，求： 1、改为自耦变压器后的容量SN自与原来双绕组时的容量SN双之比（其中电磁容量、传导容量各为多少？）2、改为自耦变压器后，在额定电压时，稳定短路电流IKn自为额定电流IN的多少倍？与原双绕组时的稳定短路电流比IKn自/IKn双；3、改为自耦变压器后，在额定负载0.8落后时效率比未改前提高多少？解答：136 解：单波，（Nm）单迭，a2 ， （Nm）148 解： AA V w A A154 解（1） Nm （2） A V w Nm（3） Nmw 18602.13+87.68820.0896+1.2122181.5 19557.7 w（4）（5）因为调速前后不变，所以不变 158 158 解： V（1），所以 m（2）串励且转矩保持不变，所以不变，不变20 A162 解：串励且不变，侧前后不变，不变。所以 A V所以176 解：（1）并在电网上，If方向不变，不变，但Ia方向相反所以Tem方向相反。设发电机Tem顺时针，则T1逆时针，n为逆时针电动机Tem则应为逆，所以n为逆。故电机作发电机和电动机运行时的n方向相同。（2）正转与反转产生Ea方向不同，Ia方向不同，枢反应不同，对发电机，则剩磁与方向前后不一致，去磁，所以转速不同。177 解：（1）n应增加到倍，因为UEa （2）If应增加到倍。（不计饱和）178 解：发电机 A AV所以 W Nm 6990.75+168.4+60+145.5 7364.65179 解：（1）空载时，V，则查得所以（2）下的：100/250 欧180 解：发电机， A并励时，空载 额定 ，克服IaRa，去磁枢反应，If下降有U下降。现改为积复励，要达到同样效果，则应由串励绕组来提供所以 所以2160/356.526匝22 解：大好；用空气心，下降。N1增加5，降低，则增加，；若N1，N2各增加5，在仍然同上，增加；铁心面积增加5，则增加5（大致），所以约增加5，叠装时硅钢片接缝间存在着较大，则降低。24 解：U1相等，则两方相同，但，所以串励后，I0相等，所以所以 ，214 解：U2、u1联，顺串 （N12N2）原：2204.44N1f1 1104.44 N2f1现：3304.44（N1+N2）f1 所以原现所以U2与u2联，反串 现： 1104.44f1 所以但现在： 所以217 解：1、SN50kVA ， I1NSN/U1N6.94A Z1NU1N/I1N1037.46欧短路实验时，IK7AINZKUS/IK=157/7=22.43欧 2、铁耗： w 铜耗： w3、 V 219 解： A 1、空载实验：低压方： 由短路实验：200C时； 所以 2、（滞后）且 V 当（超前）时： V221 解：1、 2、当PcuPFe时发生，所以222 解： A A 折算为Y接： 1、 I19.620.989.43 A A V2、230 解：1、一次侧无三次谐波电流，二次侧相电流有，线电流中无。2、主磁通，E1、E2中有很小； 一次侧相电流有，二次侧相电流中无，二次侧线电压中无。232 解：三相变压器，Y，d11（1）一次侧加380V， V ，每台单相变压器的U1220V，与原来的空载运行一样。所以I0、Xm与均不变。（2）一次侧加220V，则 V即每台单相变压器的一次侧所加电压为127V+。由于磁通不等，故在每极下导体中感应电势也不等，这样单迭绕组中使每条支路（并联）产生的总感应电势不等，形成环流，由于电机绕组电阻很小，环流将很大，使电机过热。28 解：（1） 1 1-5-4 a2 （2）5 1 1-5-4 a2（3） a1 954（4） a1 5展开图略。 29 解：电机的总导体数N10 Z350根 根据直流电机感应电势系数11.67 由得每极磁通0.0136（）故需每极磁通为0.0136韦。210 解：整个直流机的总导体数N2 S126根 根据直流电机感应电势系数4.2 故正、负电刷间的感应电势 115伏211 解：由得电磁感应系数95.833（1） 若为单迭绕组时，2a2P8，由得 故单迭绕组时的电势绕组导体数N5750根（2）单波时，2a2，电枢绕组的总导体数N1438根211 （许实章电机学修订本，1992；P63）解：由已知尺寸，计算出电机结构尺寸： 极距 齿距 齿顶宽0.0203m（1） 气隙所需磁势： 极弧计算长度 气隙磁密气隙系数气隙磁势（2） 齿部所需磁势： 铁心净长 查表得 （3） 电枢轭所需的磁势：查得400A/m （4） 主极铁心磁势：查得： （5） 磁轭磁势：查得： （6） 总磁势： 4633+490+64+310.8+477 5974.8 A/对极 饱和系数213 解：电机每极元件数120/2P30（个/P） 当电枢绕组为单迭绕组时a2 每条并联支路串联的元件 所以，电枢两端的端电压 伏 电枢绕组的电阻当电枢绕组为单波绕组时 1 每条并联支路串联的元件 电枢两端的端电压 伏电枢绕组的电阻218 解：（1）产生的直轴电枢反应磁势起去磁作用（将8400A的电流在圆周上平分）（2） 总磁势F 合成磁通 韦234 答：用单波代单迭时，其它条件均不变，则电机额定容量不会变化，因为每个元件的感应电势、负载能力均不变，所以改变接法之后电机容量不变。如一台六极电机由单波改为单迭，保持元件数和元件匝数不变，则电机额定容量不变，其它额定电压由原来的 变成/3，额定电流由原来的变为3，其它的额定量不变。这是因为每个极下绕组产生的感应电势和每根导体内流过的电流并没有改变。235 答：因绕组修理前后保持转速和励磁电流不变，而空载电压却减小一半，从不变可知为修改前的一半，所以可以认为修改前为波绕组，而修改后为迭绕组。 如保持电枢导体电流不变，则总电流为原来的2倍，故修改前后发电机功率P保持不变。242 解：根据感应电势知，当一台结构一定的电机，它的电势与磁通和转速有关。（1）磁通减少10时，207伏（2） 励磁电流减少10时，由于磁路有饱和现象存在，当磁路不饱和时使磁通减少10，即207伏，当磁路饱和时，磁通减小很多，感应电势比230伏小但比207伏大。（3）磁通不变，转速增加20时，276伏 （4）磁通减少10，同时转速增加20， 248.4伏 ，此时，电势增加了10。264 解：（1）发电机的电势常数 则发电机的感应电势611.52伏 （2）转速为900r/min时，感应电势 458.64伏 （3）磁通为0.0435韦，转速为900 r/min时，感应电势伏 （4）若每线圈流过50安电流，则总电枢电流 在（3）的情况下运行时的电磁功率 266 解：（1）电枢总导体数NZ 200 根（2）根据得电机得电势常数由得绕组并联支路对数a因为2P2a4，所以电枢绕组为单迭绕组，换向片数 K片32 解：此发电机的总导体数 N123*2*1246根 电势系数转矩常数空载电压为额定电压时所以 韦则额定负载时的额定磁通韦电机额定负载电流A故电机额定电磁转矩（Nm）39 解：电机的额定电流励磁绕组中通过的电流电枢电流为 +356.5+8.75365.25 A电机中电枢绕组感应电势 230+365.25*0.0259+2 241.46 伏所以在额定负载时，发电机的输入功率 241.46*365.25*0.001+2.3+0.005*82 90.89 kw电机的电磁功率 88.19 kw电机的电磁转矩 （Nm）发电机的效率310 解：电机空载时产生额定电压 在空载特性曲线上利用线性插值得5.5+(230-220)（6.5-5.5）/（244-240） =5.92 A 故并联回路应串入的电阻值为 （2302）/5.9222.8 15.7 欧在额定转速下的临界电阻励磁回路应串入的临界电阻311 解：（1）电机的，（从39中知） 根据得出场阻线OC如图，OC与空载特性曲线交于P点，P点对应伏故（2）从39题中可以得到特性AEB，然后在210伏处降AEB作出，对应，故励磁回路应串312 解：（1）根据知，空载端电压 而时，176伏 所以空载电压伏 （2）满载时，电机的感应电势大小为E220+4224伏在转速为750r/min时， 8.25伏根据在空载特性曲线上查处去磁电流 故每极的去磁安匝数（3）过载25时， （安匝/极） A根据0.25A查得伏故伏端电压伏313 解：此时电机的感应电势 伏 而n时伏，则 此时空载电压伏当转速不变，而改变时，根据在空载特性上查得：所以，励磁电流应增加到此时空载电压伏314 解：额定负载时的负载电流负载时电枢反应的去磁安匝 如将该发电机改为平复励，则串联绕组产生的磁势应补偿电枢反应去磁所以， （匝）故应每极加入6匝串联绕组。315 解：假定在1200r/min场阻增大一倍时保持不变， 由于假定不变，所以E正比于转速n， 故1200r/min时空载端电压伏当伏时实际的为 与假定不变相符，故电机空载电压为250伏。336 解：不计电枢电阻时，伏， 额定电枢电流 由得 又，而 所以，故额定负载时的电磁功率及电磁转矩 264.56 （Nm） 339 解：（1）根据230伏，在空载曲线上查得 所以 故励磁回路应串入的电阻 （2）电机额定时励磁电阻， 我们将空载曲线在内线性化，得到电压 171.74+31.48 而代入上式得到空载端电压伏 故：电压变化率 （3）额定电流 在额定条件下电机的感应电势 230+2+85.4*0.183 247.6伏 在空载特性上查得等效励磁总电流 2.532 A 所以，在额定情况下电枢反应等效去磁安匝 880*（2.79-2.532） 227 （AT/P）341 解：伏故： w （Nm）（w）342 解：（1）电机的额定电流安 则额定电流的电枢感应电势 230+500*0.0179+2 241伏 电磁功率 kw（2）根据在空载特性曲线上可以查得等效合成励磁电流 安 等效去磁励磁电流安 所以额定励磁电流安 对应的空载感应电势（空载曲线上查找） 伏 故发电机的电压变化率 （3）附加损耗 kw 故 120.5+1.15+1.062+1.444 124.156 kw不计算励磁绕组损耗时的效率 当考虑时，kw 所以补：31（章名涛直流发电机 78） 解：（1） KA 当短路电流时发电机的感应电势 伏 在空载曲线上对应的 安 故：当时电枢反应去磁等效的并励电流 安 电机额定状态时 121.5 伏在空载曲线上查出 安所以，激磁电流 安去掉负载空载电压 伏 电压变化率（2）并励时达到额定点时与他励时相等 所以， 欧将磁化曲线在3035A内线性化为：而励磁回路有解联立方程的 伏所以，（3）当时查得18.10安 在时等效合成励磁电流安感应电势 伏，所以端电压 伏41 答：可以根据反电势（感应电势）E的大小来判断直流 的运行状态。当EU时处于发电机状态，反之处于电动机状态。 发电状态时于n反向，E于同向，于反向；电动机于n同向，E于、反向。 发电机从机械能电能，电动机从电能机械能。47 解：并励电动机的额定电流安 设电枢起动变阻器电阻为，则有起动时， 其电阻的电流容量安若不用起动器而直接起动，则起动电流 起动电流是额定电流倍数 倍48 解：额定励磁电流 A则 额定时伏当忽略串入电阻后，瞬间n未及改变，而也不变此时，伏电枢电压方程：所以，此时瞬间 安额定时 （Nm） ，串入瞬间，（Nm）当不变时，安此时，伏所以，49 解：（1）突然将磁通减少15时，转速未及变化，此时 伏根据得电枢电流 安转矩 （Nm）稳定时根据不变，得到稳定时的电枢电流 安感应电势伏所以，转速 r/min（2）将端电压突然变为80伏，安 所以 伏 安 （Nm）稳定时安 伏所以 r/min411 解：（1）电动机的额定输入转矩 （Nm） （2）伏 因为故在额定电流时的电磁转矩（Nm）（3）因 故 （vm/r） 故理想的空载转速 r/min（1） 在不变的情况下，电枢回路不串入电阻时 当电枢回路串入电阻时 联立解得 r/min串入0.1欧电阻之后得稳定转速为470r/min。412 解：额定时安 伏当时，不变感应电势伏因为不变，磁通不变，所以安电压方程则串入电阻输出功率，当时有 （kw）输入功率 （kw）故此时效率413 解：额定励磁电流安在额定负载时等效励磁电流安根据在空载曲线上查得，伏额定时电动机的感应电势 22076*0.08142 211.81 伏 r/min（2）额定负载时串励绕组磁势合成并励电流 安 电动机在额定负载时的感应电势 伏在积复励时安在曲线查得伏，此时电机转速 r/m差复励时，安在曲线查得伏此时电机转速 r/m414 解：（1）在n1200r/m时甲的感应电势235.08伏 乙电机的感应电势伏 U，故甲电机处于发电机，乙电机处于电动机状态。 （2）根据得甲电枢电流安根据得乙电机电枢电流安故总的机械损耗和铁耗为： w（3）能改变其运行状态，此时甲的安，乙的安即可达到要求。（4）由于机组有存在，故在安之间总可以找到一个电流，当时使电机在1200r/m时同时从电网吸收功率。 反之由于机组无原动机带动，根本不可能同时向电网输出功率（根据能量守恒定律）。415 解：（1）此台电机 的电势常数 所以此时电机内的感应电势 伏 故直流电机处于电动状态（EU）.（2）根据得负载电流 安此电机的转矩常数则电机的电磁转矩（Nm）电机的输入功率 （kw）电机的输出功率 （kw）故电机的效率442 解：（1）作发电机运行 安作电动机运行安作发电机时 115+（165.22+4.97）*0.0587+2 127 伏作电动机运行 110（187.334.97）0.05872 97.3 伏当不计电枢反应影响（安不变）时 有 则 r/m（2）电机空载（）时空载伏 所以 r/m故：446 解：安时，伏 负载转矩增大到4倍时 因 故160安 此时，伏 由知 r/m447 解：安 安 伏 所以 r/m若总制动转矩增大一倍，不变有不变则 安 伏由于磁通不变，故 r/m448 Answer :(1)when the motor having the circuit of armature that it is half of , we find the on the No-load characteristics: we apply the equation of E.M.F. of the D.C.motor we have r/m (2) when . We find the on the