电机学第二版完整版答案

张广溢郭前岗电机学习题解答1绪论01电机和变压器的磁路常用什么材料制成，这类材料应具有哪些主要特性02在图03中，当给线圈N1外加正弦电压U1时，线圈N1和N2中各感应什么性质的电动势电动势的大小与哪些因素有关03感应电动势中的负号表示什么意思EDT04试比较磁路和电路的相似点和不同点。05电机运行时，热量主要来源于哪些部分为什么用温升而不直接用温度表示电机的发热程度电机的温升与哪些因素有关06电机的额定值和电机的定额指的是什么07在图02中，已知磁力线的直径为10CM，电流I110A，I25A，I3L3A，试求该磁力线上的平均磁场强度是多少08在图09所示的磁路中，线圈N1、N2中通入直流电流I1、I2，试问（1）电流方向如图所示时，该磁路上的总磁动势为多少（2）N2中电流I2反向，总磁动势又为多少（3）若在图中A、B处切开，形成一空气隙，总磁动势又为多少图09习题08附图张广溢郭前岗电机学习题解答2（4）比较1、3两种情况下铁心中的B、H的相对大小，及3中铁心和气隙中H的相对大小解1）211NIIF2）3）不变211II4）由于，而，所以，3F31MR3131B。31H在3）中，由于，所以BFE0FEBHE09两根输电线在空间相距2M，当两输电线通入的电流均为100A时，求每根输电线单位长度上所受的电磁力为多少并画出两线中电流同向及反向时两种情况下的受力方向。解由，得每根输电线单位长度上所受的电磁力为HBIRH0,2MNLBLIF10214370当电流同向时，电磁力为吸力；当电流反向时，电磁力为斥力。如下图所示010一个有铁心的线圈，线圈电阻为2。将其接入110V交流电源，测得输入功率为22W，电流为1A，试求铁心中的铁耗及输入端的功率因数。张广溢郭前岗电机学习题解答3解WPPCUFE2012201COSSP第一篇变压器第1章11变压器是根据什么原理进行电压变换的变压器的主要用途有哪些12变压器有哪些主要部件各部件的作用是什么13铁心在变压器中起什么作用如何减少铁心中的损耗14变压器有哪些主要额定值原、副方额定电压的含义是什么15一台单相变压器，SN5000KVA，U1N/U2N10/63KV，试求原、副方的额定电流。解USIN50105311AIN6793632216一台三相变压器，SN5000KVA，U1N/U2N35/105KV，Y，D接法，求原、副方的额定电流。解USINN48210353311AINN97322张广溢郭前岗电机学习题解答4第2章21在研究变压器时，原、副方各电磁量的正方向时如何规定的22在变压器中主磁通和原、副绕组漏磁通的作用有什么不同它们各是由什么磁动势产生的在等效电路中如何反映它们的作用23为了在变压器原、副绕组方得到正弦波感应电动势，当铁心不饱和时激磁电流呈何种波形当铁心饱和时情形又怎样24变压器的外加电压不变，若减少原绕组的匝数，则变压器铁心的饱和程、空载电流、铁心损耗和原、副方的电动势有何变化25一台额定电压为220/110V的变压器，若误将低压侧接到220V的交流电源上，将会产生什么样的后果26变压器折算的原则是什么如何将副方各量折算到原方27变压器的电压变化率是如何定义的它与哪些因素有关28为什么可以把变压器的空载损耗看作变压器的铁耗，短路损耗看作额定负载时的铜耗29变压器在高压側和低压側分别进行空载试验，若各施加对应的额定电压，所得到铁耗是否相同210一台单相变压器，SN5000KVA,U1N/U2N35/60KV,FN50HZ,铁心有效面积A1120CM2，铁心中的最大磁密BM145T，试求高、低压绕组的匝数和变比。解高压绕组的匝数15240124525040343111AFBUFUNAVNMN张广溢郭前岗电机学习题解答5变压器的变比835632121KVUNKN低压绕组的匝数21835412K211一台单相变压器，SN100KVA，U1N/U2N6000/230V，R1432，X189，R200063，X20013。求1折算到高压侧的短路参数RK、XK和ZK；2折算到低压侧的短路参数K、K和K；3将1）、2）的参数用标么值表示，由计算结果说明什么问题4变压器的短路电压UK及其有功分量UKR、无功分量UKX；5在额定负载下，功率因数分别为COS21、COS208（滞后）、COS208（超前）3种情况下的U。解116230621VKN61803421RK716982XX49722KKZ201663016/4321R2298XXK096101402KKZ33622111NNNSUI03968/KR471NKZX08369/K张广溢郭前岗电机学习题解答652901/2303222NNNSUIZKKKRZR5916/NXX0432/02KKKZ589/448510ZU392KKRR410XU5U1RKCOS2XKSIN21000023910004930100239U2RKCOS2XKSIN210000239080049306100487U3RKCOS2XKSIN210000239080049306100105212一台三相变压器，SN750KVA,U1N/U2N10000/400V,Y,D接法，F50HZ。试验在低压侧进行，额定电压时的空载电流I065A，空载损耗P03700W；短路试验在高压侧进行，额定电流时的短路电压UK450V，短路损耗PKN7500W（不考虑温度变化的影响）。试求1折算到高压边的参数，假定R12K,X1X2K21；2绘出T形电路图，并标出各量的正方向；3计算满载及COS208（滞后）时的效率N；4计算最大效率MAX。解1WP123370100,AI53763001574020AVIUZNM张广溢郭前岗电机学习题解答7875053712220AWIPRM62106222MZX折算至高压侧的激磁参数4314012NUK20632MZ187512RK042MX短路参数计算VUKK85930WPKK2071AUSINNK34135311ZKI64829AVRK315022WIPXKKZ85626031221K9328521KXX2T形电路图如下4满载时的效率1798051380751COS2220KWKKVAPSPNNKN张广溢郭前岗电机学习题解答870275300WPKNM27981073280750211COS2AXKKVAPSM311根据题图32的接线图，确定其联结组别。1）2）3）题图32解ABEBCECAEBCABYCZEAXCAEABEBCBABCXYZAEBEAXEBYCZYZXABCXYZABCXYZXYZYD11ABBCCABYZAXCAEABEBCCABAXBYECZEYZXXYZABCXYZYD51）2）3张广溢郭前岗电机学习题解答9312根据下列变压器的联结组别画出其接线图1）Y，D5；2）Y，Y2；3）D，Y11。解1）Y，D5，有两种接法，如下图A）、B）所示。2）Y，Y2，只有一种接法，如下图2）所示。3）D，Y11，有两种接法，下图3）所示高压边为AXCZBY接法，另一种接法AXCZBY略。313两台并联运行的变压器，在SNI1000KAV，SNII500KAV，不允许任何一台变压器过载的情况下，试计算下列条件并联变压器组可供给的最大负载，并对其结果进行讨论。1）ZKI09KI；2）ZKI09KI；解1），第一台变压器先达满载。张广溢郭前岗电机学习题解答10设1I，则901KIIIZKVAKVASSINI145050MAX2）KKZ，第二台变压器先达满载。设1I，则901KIIIZKVAKVASSINI14050MAX314两台变压器数据如下SNI1000KAV，UKI65，SNII2000KAV，UKII70联结组均为Y，D11额定电压均为35/105KVA。现将它们并联运行，试计算1）当输出为3000KVA时，每台变压器承担的负载是多少2）在不允许任何一台过载的条件下，并联组最大输出负载是多少此时并联组的利用率是多少解1）由567KIIUKVASIIININ302010得97,1KKVASINI1950022）KIKIU，第一台变压器先达满载。设1I，则2867561KIIKVAVASSIN579020MAX9532872155一台三相双绕组变压器，SN31500KVA，U1N/U2N400/110KV，PO105KW，PKN205KW。如果改接成510/110KV自耦变压器，试求1）自耦变压器的额定容量、传导容量和绕组容量各是多少2）在额定负载和COS208的条件下运行时，双绕组变压器和改接成自耦变压器的效率各是多少解1）63410421VUKNA自耦变压器的绕组容量KASKSNZAZR5自耦变压器的额定容量张广溢郭前岗电机学习题解答11KVAKVASANZ401631/3501/自耦变压器的传导容量KC864/3）双绕组变压器的效率78910251083150COS20KWKVAPSKNNKN改接成自耦变压器后PO、PKN不变，其效率0491205180415CS2KKVAWSKNZNKZN610一台两极汽轮发电机，频率为HZ，定子槽数为5槽，每槽内有两根有效导体，YYA,2,1接法，空载线电压为VU630。试求基波磁通量1。解92/54/73600PMZQ915027SIN6SIN2SIN2IS011YQKYQN1892CAPWBNFKU9480195043/643/101611一台三相同步发电机，F50HZ，NN1500R/MIN，定子采用双层短距分布绕组Q3，981Y，每相串联匝数N108，Y接法，每极磁通量11015102WB，3066103WB，5024103WB，71015104WB，试求（1）电机的极对数；（2）定子槽数；（3）绕组系数KN1、KN3、KN5、KN7；（4）相电动势E1、E3、E5、E7及合成相电动势E和线电动势EL。解（1）电机的极对数2P；（2）定子槽数642PMQZ；（3）绕组系数9508SIN20I36SSIN2I11YQKYN张广溢郭前岗电机学习题解答12570983SIN20SI36SIN23I3YQKYN13895SISIN5SIIN005YKYQN06787I20SI367SI27YQKYN（4）电动势VFEN23159415411K4706708333F32555N7477VEE723142702275231VL9813710一台三相四极感应电动机，PN132KW，UN380V，IN235A，定子绕组采用三角形连接，双层叠绕组，槽数Z72，Y115，每槽导体数为72，A4，试求（1）脉振磁动势基波和3、5、7等次谐波的振幅，并写出各相基波脉振磁动势的表达式；（2）算三相合成磁动势基波及5、7次谐波的幅值，写出它们的表达式，并说明各次谐波的转向、极对数和转速；（3）分析基波和5、7次谐波的绕组系数值，说明采用短距和分布绕组对磁动势波形有什么影响。解（1）额定相电流AIN71352634/72/PMZQ，00012/6/ZP42/,18AQC92360185SIN0I62SINI1YQKYN453SI2SIN3SI2NI003YKYQN张广溢郭前岗电机学习题解答130519185SIN20SI65SIN2I5YQKYN3767SISIN7SIIN007YKYQNAIPFN12835296019011K0743IN455APKF813527069707设三相电流对称，则各相基波脉振磁动势的表达式120SIN120COS,SINCO1281TFTAFBATC4I400（2）ATFFI873,285311，正转，MIN/,RNP03FTFA5SIN,3455，反转，MIN/30,1RPAF72106871277，正转，24N由计算可知，基波绕组系数值远大于5、7次谐波的绕组系数值，说明采用短距和分布绕组对基波磁动势幅值影响不大，而对5、7次谐波磁动势幅值大大减小，使电机磁动势波形近似为正弦波。713电枢绕组若为两相绕组，匝数相同，但空间相距120电角度，A相流入TIIACOS2，问（1）若120COS2TIIB，合成磁动势的性质是什么样的画出磁动势向量图，并标出正、反转磁动势分量；（2）若要产生圆形旋转磁动势，且其转向为从A轴经120到B轴的方向，电流IB应是怎样的，写出瞬时值表达式（可从磁动势向量图上分析）。解张广溢郭前岗电机学习题解答140BAF图1图2（1）合成磁动势（基波）为椭圆旋转磁动势。当T时，A,在A轴，BF,各自从B轴倒退120电角度。磁动势向量图如下图1所示。（2）若要产生圆形旋转磁动势，且其转向为从A轴经120到B轴的方向，电流IB应是60COSTIIB,磁动势向量图如下图2所示。99一台三相异步电动机,31,MIN145,380,10RNVUKWPNNN94432,7,1221MMXXRR定子绕组为接法，试计算额定负载时的定子电流、转子电流、励磁电流、功率因数、输入功率和效率。解采用型等效电路，相电流为AAJXJSRUINN00212122168432/138/00015479MJXJJJAIIN0002182341858689功率因数23COS输入功率WIUPN123601311效率9/0/N104一台三相二极异步电动机，额定数据为AIVUKPNNN519,80,1，定8COS,5,MIN29311NNNHZFRN子绕组D接，。空载试验数据AIWPVU84,001，机械损耗PM56。短路试验数据。IKKK6,511。CT7时，9301R。试计算（1）额定输入功率；（2）定、转子铜损耗；（3）电磁功率和总机械功率；（4）效率；（5）画出等值电路图，并计算参数2、1X、2、MR、X。解（1）额定输入功率WIUPNN14238905COS311（2）定、转子铜损耗WRIPNCU690532121PCUK362（3）电磁功率WRIMFE6391590582432120张广溢郭前岗电机学习题解答15WPPFECUNM104863914211总机械功率WCM07082（4）效率58/31N（5）T型等值电路图如下电路参数9513/1603/221KKIPR89527/8/1KIUZ1222RX53/1/1K693220IPRFEM7/58/1UZ13643220IPRM47719RX8510M105一台三相六极异步电动机，额定数据KWPHZFVUNN,5,380118270COS,MIN621NNRN，定子绕组D接。定子铜损耗47，铁损耗234,机械损耗4，附加损耗W。计算在额定负载时的转差率、转子电流频率、转子铜损耗、效率及定子电流。解0819601NSNZFF5382由ADMMNADMCUMPPSPP2，得WN79260381/84570/WSPCU319602211FECUMNP张广溢郭前岗电机学习题解答16AUPINNN85169082735COS31111115某绕线式三相异步电动机，技术数据为ERNKW2MI,960,5,20AIVN。其拖动起重机主钩，当提升重物时电动机负载转矩TL3，求（1）电动机工作在固有机械特性上提升该重物时，电动机的转速；（2）提升机构传动效率提升时为087，如果改变电源相序，下放该重物，下放速度是多少（3）若是下放速度为MIN280R，不改变电源相序，转子回路应串入多大电阻（4）若在电动机不断电的条件下，欲使重物停在空中，应如何处理，并作定量计算。（5）如果改变电源相序在反向回馈制动状态下放同一重物，转子回路每相串接电阻为06，求下放重物时电动机的转速。解1LNNTMNNPT95609541601S，03543LSIN/3R（图中A点）（2）由MTL51，得MNL2398701520634962NBSSIN/11RN（图中B点）（3）对应于图中C点28101NSC转子电阻0237954AVIERN与LT相应的固有特性上转差率6S，转子回路应串电阻129037281RRCP（4）在电动机不断电的条件下，欲使重物停在空中，转子回路应串入大电阻，使1,0SN。与2LT相对应，870302642RSP张广溢郭前岗电机学习题解答17与1LT相对应，6402371051241RSRP870640时，重物停在空中。（5）对应于图中D点09232DPSRRMIN/91091NSD1116一台绕线式三相异步电动机,其额定数据为WPN750,MIN/RNN,AIVEAIVUNNNN,3,42,8302。拖动恒转矩负载NLT850时欲使电动机运行在MIN/50RN，若1采用转子回路串电阻，求每相电阻值；2采用变频调速，保持F/常数，求频率与电压各为多少。解如右下图所示1475021NSNLT80时3NSMIN/540R时2807541N0232AVIESRN转子回路串电阻162041812SP2MIN/5704RNMI/50R时IN/51RHZFN361VUF2860571310有一台三相凸极同步发电机，电枢绕组Y接法，每相额定电压N230，额定相电流AIN069，额定功率因数8COS滞后，已知该机运行于额定状态，每相励磁电势行VE410，内功率因数角0，不计电阻压降试求QDQDXI,各为多少解（1）电势向量图如右下001328ARCOS6SINNDIA06IN957张广溢郭前岗电机学习题解答18AINQ53460COS9COS2871COS24100VUEXDD953SIN2SIN0AVIQ1312有台三相隐极同步发电机，电枢绕组Y接法，额定功率KWPN250，额定电压UN105，额定转速MIN0RNN，额定电流AI17，同步电抗32SX,不计电阻。求（1）8COS,NAI（滞后）时的0E；（2）0（超前）时的解（1）如图A）所示220SINCOSSNXIUEKV019371603580351（2）如图B）所示220SINCOSSNXIEKV8643716035183512145一台凸极三相同步发电机，VU40，每相空载电势VE370，定子绕组Y接法，每相直轴同步电抗53DX，交轴同步电抗42QX。该电机并网运行，试求（1）额定功角024N时，输向电网的有功功率是多少（2）能向电网输送的最大电磁功率是多少（3）过载能力为多大解（1）额定功角时，输向电网的有功功率张广溢郭前岗电机学习题解答19KWXUXEPNDQNDMN57324SIN531423/402SIN370/40SIN1I0020（2）向电网输送的最大电磁功率可令DPM，得0852SIN052SINSI14102COS5314/3CO3712S420）（）（DQDXUXE解得7M，KWXUXEPMDQMDM98755172SIN53142/403517SIN30/4SINI000AX）（3）过载能力073/98/MAXNMP147有一台三相隐极同步发电机并网运行，额定数据为VUKASNN3150,750，定子绕组Y接法，8COS（滞后），同步电抗61SX，电阻压降不计，试求（1）额定运行状态时，发电机的电磁功率MP和功角N；（2）在不调节励磁的情况下，将发电机的输出功率减到额定值的一半时的功角，功率因数COS。解（1）AUSIN613745037VXIESN359861746318035SINCOS2220KWSPNNM085CS030598/1ARINARINEUX或由N求出（略）。（2）不调节励磁，则0不变，由张广溢郭前岗电机学习题解答20NSNSMXEUPXEUPIN321IN300，得0021439ARCI21ARCAJJIS00686/31543598CO148有一台三相凸极同步发电机并网运行，额定数据为KVUASNN1,8750，定子绕组Y接法，80COS（滞后），同步电抗6921QDX，电阻不计，试求（1）额定运行状态时，发电机的功角N和每相励磁电势0E；（2）最大电磁功率MAXMP。解（1）如图47所示AUSINN4591387303358/80166945ARCTNCOSINTXIQA0428NKVXIUED021SIN9COS3COS000（2）最大电磁功率MAXMP可令DM，得05961SIN23840SINSI29102COS183/CO02COS12S3420）（）（DQDXX解得57M，KWXUXEPMDQMDM23146952573SIN186923/10573SIN810/SII002AX（155一台三相凸极Y接同步电动机，额张广溢郭前岗电机学习题解答21定线电压VUN60，频率HZFN50，额定转速MIN30RNN，额定电流AIN857，额定功率因数8COS超前，同步电抗840,264QDX，不计电阻压降。试求（1）额定负载时的励磁电势0E；（2）额定负载下的电磁功率MP和电磁转矩T。解（1）如图48所示额定负载时的励磁电势VXIUED6378264015SINCOS30（2）额定负载下的电磁功率MP和电磁转矩T图48KWXUXEPNDQNDM4082SIN2SIN0MT1304895156某企业电源电压为6000V，内部使用了多台异步电动机，其总输出功率为1500KW，平均效率70，功率因数为08（滞后），企业新增一台400KW设备，计划采用运行于过励状态的同步电动机拖动，补偿企业的功率因数到1（不计同步电动机本身损耗）。试求（1）同步电动机的容量为多大（2）同步电动机的功率因数为多少解（1）变电所原提供的无功容量KVARCONPSQ16078708151CSSIN221为补偿功率因数到1，应使同步电动机的无功容量QT则同步电动机的额定容量为400KW，因不计同步电动机本身损耗，则1NP，视在容量为2221406715NNSPQKVA（2）同步电动机的功率因数为COS5N186一台直流电机,3P,单叠绕组,电枢绕组总导体数398N,一极下磁通WB210,当（1）转速MIN150RN；（2）转速MIN50RN，求电枢绕组的感应电势AE。张广溢郭前岗电机学习题解答22解（1）VNAPNCEEA952081036980（2）E6187一台直流发电机额定功率KWPN，额定电压UN230，额定转速MIN150RNN，极对数2P，电枢总导体数572，气隙每极磁WB15，单叠绕组。求（1）额定运行时的电枢感应电势AE（2）额定运行时的电磁转矩T。解（1）VNPNCEEAN521405260760（2）AUPI4132MNIAPTNNN178430527196已知一台并励直流发电机，额定功率KWP1，额定电压VU230，额定转速MIN1450RNN，电枢回路各绕组总电阻6AR，励磁绕组电阻15FR，一对电刷上压降为V2，额定负载时的电枢铁损耗PFE42和机械损耗WPM4，求1）额定负载时的电磁功率和电磁转矩2）额定负载时的效率解1）ARUPIIFNFNAN54213010VUEA73865423KWIPAM725MNTNN109902）KPFEM84612431846/1199一台他励直流电动机，VUKPNN0,5，AIN53，IN/50,40RNRNA。电动机拖动额定负载运行，保持励磁电流不变，要把转速降到1000R/MIN。求1若采用电枢回路串电阻调速，应串入多大电阻2若采用降压调速，电枢电压应降到多大3两种方法调速时电动机的效率各是多少张广溢郭前岗电机学习题解答23解（1）RVNRIUCNAEMINI/6017/20RNNIN/15NI/6010RNBB由PABNRN得2540161ANP（2）MIN/0RNCUBEV137501（3）输出功率WNPTPBNBN3670125906292串电阻时的效率64371RIU降压时的效率5022NU。张广溢郭前岗电机学习题解答24绪论01电机和变压器的磁路常用什么材料制成，这类材料应具有哪些主要特性答电机和变压器的磁路常用导磁性能高的硅钢片叠压制成，磁路的其它部分常采用导磁性能较高的钢板和铸铁制成。这类材料应具有导磁性能高、磁导率大、铁耗低的特征。02在图03中，当给线圈1N外加正弦电压1U时，线圈1N和2中各感应什么性质的电动势电动势的大小与哪些因素有关答当给线圈1外加正弦电压时，线圈中便有交变电流流过，产生相应的交变的磁动势，并建立起交变磁通，该磁通可分成同时交链线圈1、2的主磁通和只交链线圈1N的漏磁通。这样，由主磁通分别在线圈1和2中感应产生交变电动势21,E。由漏磁通在线圈中产生交变的1E。电动势的大小分别和1N、2的大小，电源的频率，交变磁通的大小有关。03感应电动势DT中的负号表示什么意思答DTE是规定感应电动势的正方向与磁通的正方向符合右手螺旋关系时电磁感应定律的普遍表达式；当所有磁通与线圈全部匝数交链时，则电磁感应定律的数学描述可表示为TN；当磁路是线性的，且磁场是由电流产生时，有LI,为常数，则可写成DILE。04试比较磁路和电路的相似点和不同点。答磁路和电路的相似只是形式上的，与电路相比较，磁路有以下特点1）电路中可以有电动势无电流，磁路中有磁动势必然有磁通；2）电路中有电流就有功率损耗；而在恒定磁通下，磁路中无损耗3）由于G导约为G绝的1020倍，而FE仅为0的431倍，故可认为电流只在导体中流过，而磁路中除主磁通外还必须考虑漏磁通；4）电路中电阻率在一定温度下恒定不变，而由铁磁材料构成的磁路中，磁导率随B变化，即磁阻MR随磁路饱和度增大而增大。05电机运行时，热量主要来源于哪些部分为什么用温升而不直接用温度表示电机的发热程度电机的温升与哪些因素有关答电机运行时，热量主要来源于各种损耗，如铁耗、铜耗、机械损耗和附加损耗等。当电机所用绝缘材料的等级确定后，电机的最高允许温度也就确定了，其温升限值则取决于冷却介质的温度，即环境温度。在电机的各种损耗和散热情况相同的条件下，环境温度不同，则电机所达到的实际温度不同，所以用温升而不直接用温度表示电机的发热程度。电机的温升主要决定于电机损耗的大小、散热情况及电机的工作方式。06电机的额定值和电机的定额指的是什么答电机的额定值是指电机在某种定额下运行时各物理量的规定值；而电机的定额是指制造厂按国家标准的要求对电机的全部电量和机械量的数值及运行的持续时间和顺序所作的规定。07在图02中，已知磁力线L的直径为10CM，电流I110A，I25A，I33A，试求该磁力线上的平均磁场强度是多少答平均磁场强度MAADIILIH/23810/3510/321张广溢郭前岗电机学习题解答2508在图08所示的磁路中，线圈21N、中通入直流电流21I、，试问（1）电流方向如图所示时，该磁路上的总磁动势为多少（2）2N中电流2I反向，总磁动势又为多少（3）若在图中BA,处切开，形成一空气隙，总磁动势又为多少（4）比较31两种情况下铁心中的HB,的相对大小，及3中铁心和气隙中H的相对大小解（1）211NIIF（2）22（3）2113不变（4）由于3，而3MR，所以1，31B，3H。其中111RFM、和333、分别图08表示,两种情况下的各物理量。在（3）中，BFE，由于0FE，所以HHFE。09两根输电线在空间相距2M，当两输电线通入的电流均为100A时，求每根输电线单位长度上所受的电磁力为多少并画出两线中电流同向及反向时两种情况下的受力方向。解由IR0,2，得每根输电线单位长度上所受的电磁力为MNLBLIF10214370当电流同向时，电磁力为吸力；当电流反向时，电磁力为斥力。如下图所示010一个有铁心的线圈，线圈电阻为2。将其接入110V交流电源，测得输入功率为22W，电流为1A，试求铁心中的铁耗及输入端的功率因数。解WPPCUFE201220COSSP第一篇变压器第1章张广溢郭前岗电机学习题解答2611变压器是根据什么原理进行电压变换的变压器的主要用途有哪些答变压器是一种静止的电器设备，它利用电磁感应原理，把一种电压等级的交流电能转换成频率相同的另一种电压等级的交流电能。变压器的主要用途有变压器是电力系统中实现电能的经济传输、灵活分配和合理使用的重要设备,在国民经济其他部门也获得了广泛的应用，如电力变压器（主要用在输配电系统中，又分为升压变压器、降压变压器、联络变压器和厂用变压器）、仪用互感器（电压互感器和电流互感器,在电力系统做测量用）、特种变压器（如调压用的调压变压器、试验用的试验变压器、炼钢用的电炉变压器、整流用的整流变压器、焊接用的电焊变压器等）。12变压器有哪些主要部件各部件的作用是什么答电力变压器的基本构成部分有铁心、绕组、绝缘套管、油箱及其他附件等，其中铁心是变压器的主磁路，又是它的机械骨架。绕组由铜或铝绝缘导线绕制而成，是变压器的电路部分。绝缘套管变压器的引出线从油箱内部引到箱外时必须通过绝缘套管，使引线与油箱绝缘。油箱存放变压器油。分接开关，可在无载下改变高压绕组的匝数,以调节变压器的输出电压。13铁心在变压器中起什么作用如何减少铁心中的损耗答铁心是变压器的主磁路，又是它的机械骨架。为了提高磁路的导磁性能，减少铁心中的磁滞、涡流损耗，铁心一般用高磁导率的磁性材料硅钢片叠成，其厚度为5M03，两面涂以厚23M0的漆膜，使片与片之间绝缘。14变压器有哪些主要额定值原、副方额定电压的含义是什么答变压器的主要额定值有额定容量NS、额定电压NU1和2、额定电流NI1和2、额定频率NF等。原、副方额定电压的含义是指正常运行时规定加在一次侧的端电压称为变压器一次侧的额定电压NU1；二次侧的额定电压N2是指变压器一次侧加额定电压时二次侧的空载电压。对三相变压器，额定电压、额定电流均指线值。15一台单相变压器，SN5000KVA，U1N/U2N10/63KV，试求原、副方的额定电流。解AIN50105311UI79632216一台三相变压器，SN5000KVA，U1N/U2N35/105KV，Y，D接法，求原、副方的额定电流。解AINN48210353311张广溢郭前岗电机学习题解答27AUSINN92741053322第2章21在研究变压器时，原、副方各电磁量的正方向是如何规定的答从原理上讲，正方向可以任意选择，但正方向规定不同，列出的电磁方程式和绘制的相量图也不同。通常按习惯方式规定正方向，称为惯例。具体原则如下（1）在负载支路，电流的正方向与电压降的正方向一致；而在电源支路，电流的正方向与电动势的正方向一致；（2）磁通的正方向与产生它的电流的正方向符合右手螺旋定则；（3）感应电动势的正方向与产生它的磁通的正方向符合右手螺旋定则。22在变压器中主磁通和原、副边绕组漏磁通的作用有什么不同它们各是由什么磁动势产生的在等效电路中如何反映它们的作用答（1）主磁通在原、副绕组中均感应电动势，当副方接上负载时便有电功率向负载输出，故主磁通起传递能量的作用；而漏磁通不起传递能量的作用，仅起压降作用。（2）空载时，有主磁通和一次侧绕组漏磁通，它们均由一次侧磁动势激励产生；负载时有主磁通，一次侧绕组漏磁通，二侧次绕组漏磁通。主磁通由一次绕组和二次绕组的合成磁动势即210F激励产生，一次侧绕组漏磁通由一次绕组磁动势1F激励产生，二次侧绕组漏磁通由二次绕组磁动势2激励产生。（3）在等效电路中，主磁通用励磁参数MX来反映它的作用，一次侧漏磁通用漏电抗1X来反映它的作用，而二次侧漏磁通用漏电抗2来反映它的作用。23为了在变压器原、副绕组方得到正弦波感应电动势，当铁心不饱和时激磁电流呈何种波形当铁心饱和时情形又怎样答为了在变压器原、副绕组方得到正弦波感应电动势，当铁心不饱和时，因为磁化曲线是直线，励磁电流和主磁通成正比，故当主磁通成正弦波变化，激磁电流亦呈正弦波变化。而当铁心饱和时，磁化曲线呈非线性，为使磁通为正弦波，励磁电流必须呈尖顶波。24变压器的外加电压不变，若减少原绕组的匝数，则变压器铁心的饱和程度、空载电流、铁心损耗和原、副方的电动势有何变化答根据MFNEU114可知,14FNU,因此,一次绕组匝数减少,主磁通M将增加，磁密SBM，因不变，B将随的增加而增加，铁心饱和程度增加；由于磁导率下降。因为磁阻LR，所以磁阻增大。根据磁路欧姆定律MRNI10，当线圈匝数减少时，空载电流增大；又由于铁心损耗21FBPMFE，所以铁心损耗增加；因为外加电压不变，所以根据MFNEU114，所以原方电动势基本不变，而副方电动势则因为磁通的增加而增大。25一台额定电压为V0/2的变压器，若误将低压侧接到V0的交流电源上，将会产生什么后果张广溢郭前岗电机学习题解答28答根据MFNEU114可知,此时主磁通增加接近2倍，磁路饱和程度大增，励磁电流将会大大增加，铁耗和铜耗增大，变压器过热。同时噪声过大，振动明显。26变压器折算的原则是什么如何将副方各量折算到原方答折算仅仅是研究变压器的一种方法，它不改变变压器内部电磁关系的本质。折算的原则是保证折算方折算前后所产生的磁动势不变。副方各量折算方法如下将副方电流除以；副方感应电动势、电压乘以；漏阻抗、负载阻抗应乘以2。27变压器的电压变化率是如何定义的它与哪些因素有关答变压器的电压变化率定义为当变压器的原方接在额定电压、额定频率的电网上，副方的空载电压与给定负载下副方电压的算术差，用副方额定电压的百分数来表示的数值，即1010220NNUU变压器电压变化率可按下式计算10SINCOS2KKXR。可知变压器电压变化率的大小主要和以下物理量相关（1）电压变化率与负载的大小（值）成正比；在一定的负载系数下，当负载为阻感负载时，漏阻抗（阻抗电压）的标么值越大，电压变化率也越大；（2）电压变化率还与负载的性质，即功率因角数2的大小和正负有关。28为什么可以把变压器的空载损耗看做变压器的铁损，短路损耗看做额定负载时的铜损答空载时，绕组电流很小，绕组电阻又很小，所以铜损耗120RI很小,故铜损耗可以忽略，空载损耗可以近似看成铁损耗。测量短路损耗时，变压器所加电压很低，而根据11ZIEU可知，由于漏阻抗压降1ZI的存在，1E则更小。又根据MFNE114可知，因为很小，磁通就很小，因此磁密很低。再由铁损耗32FBPMFE，可知铁损耗很小，可以忽略，额定负载时短路损耗可以近似看成额定负载时的铜损耗。29变压器在高压側和低压側分别进行空载试验，若各施加对应的额定电压，所得到铁耗是否相同答相同。空载试验时输入功率为变压器的铁损耗，无论在高压边还是在低压边加电压，都要加到额定电压，根据MFNEU4可知，114FNUM；224FNUM，故122121KNUNM，即21。因此无论在哪侧做，主磁通大小都是相同的，铁损耗就一样。短路试验时输入功率为变压器额定负载运行时的铜损耗，无论在高压边还是在低压边做，都要使电流达到额定电流值，绕组中的铜损耗是一样的210一台单相变压器，SN5000KVA,U1N/U2N35/60KV,FN50HZ,铁心有效面积A1120CM2，铁心中的最大磁密BM145T，试求高、低压绕组的匝数和变比。解高压绕组的匝数15240124520434111AFUFNAVMN张广溢郭前岗电机学习题解答29变压器的变比8356321KVUNKN低压绕组的匝数85412211一台单相变压器，SN100KVA，U1N/U2N6000/230V，R1432，X189，R200063，X20013。求1折算到高压侧的短路参数RK、XK和ZK；2折算到低压侧的短路参数K、K和K；3将1）、2）的参数用标么值表示，由计算结果说明什么问题4变压器的短路电压UK及其有功分量UKR、无功分量UKX；5在额定负载下，功率因数分别为COS21、COS208（滞后）、COS208（超前）3种情况下的U。解116230621VKN61803421RK716982XX49722KKZ201663016/4321R2298XXK096101402KKZ33622111NNNSUI03968/KR471NKZX058369/K52901/23222NNNSUI张广溢郭前岗电机学习题解答30KNKKRZR02395/0126/2XX49KNKKZ0582/0/244851ZU3920KKRR41XU5U1RKCOS2XKSIN21000023910005040100239U2RKCOS2XKSIN210000239080050406100487U3RKCOS2XKSIN210000239080050406100105212一台三相变压器，SN750KVA,U1N/U2N10000/400V,Y,D接法，F50HZ。试验在低压侧进行，额定电压时的空载电流I065A，空载损耗P03700W；短路试验在高压侧进行，额定电流时的短路电压UK450V，短路损耗PKN7500W（不考虑温度变化的影响）。试求5折算到高压边的参数，假定R12K,X1X2K21；6绘出T形电路图，并标出各量的正方向；7计算满载及COS208（滞后）时的效率N；8计算最大效率MAX。解1WP123370100,AI53763001574020AVIUZNM831220IPR621075060222MMZX张广溢郭前岗电机学习题解答31折算至高压侧的激磁参数4314012NUK20632MZ187512RK042MX短路参数计算VUKK85930WPKK2071AUSINNK34135311ZKI64829AVRK315022WIPXKKZ85626031221K9328521KXX2T形电路图如下4满载时的效率张广溢郭前岗电机学习题解答3217980571380751COS2220KWKKVAPSPNNKN0750WPKNM2798107328075021COS20AXKKVAPSM第3章31三相变压器组和三相心式变压器在磁路结构上各有什么特点答三相变压器组磁路结构上的特点是各相磁路各自独立，彼此无关；三相心式变压器在磁路结构上的特点是各相磁路相互影响，任一瞬间某一相的磁通均以其他两相铁心为回路。32三相变压器的联结组是由哪些因素决定的答三相变压器的联结组是描述高、低压绕组对应的线电动势之间的相位差，它主要与（1）绕组的极性（绕法）和首末端的标志有关；（2）绕组的连接方式有关。34Y，Y接法的三相变压器组中，相电动势中有三次谐波电动势，线电动势中有无三次谐波电动势为什么答线电动势中没有三次谐波电动势，因为三次谐波大小相等，相位上彼此相差03612，即相位也相同。当采用Y，Y接法时，线电动势为两相电动势之差，所以线电动势中的三次谐波为零。以BA,相为例，三次谐波电动势表达式为033BABE，所以线电动势中没有三次谐波电动势。35变压器理想并联运行的条件有哪些答变压器理想并联运行的条件有（1）各变压器高、低压方的额定电压分别相等，即各变压器的变比相等；（2）各变压器的联结组相同；（3）各变压器短路阻抗的标么值ZK相等，且短路电抗与短路电阻之比相等。上述三个条件中，条件（2必须严格保证。36并联运行的变压器，如果联结组不同或变比不等会出现什么情况答如果联结组不同，当各变压器的原方接到同一电源，副方各线电动势之间至少有30的相位差。例如Y，Y0和Y，D11两台变压器并联时，副边的线电动势即使大小相等，由于对应线电动势之间相位差300，也会在它们之间产生一电压差U，如图所示。其大小可达UN2SIN150518N2。这样大的电压差作用在变压器副绕组所构成的回路上，必然产生很张广溢郭前岗电机学习题解答33大的环流（几倍于额定电流），它将烧坏变压器的绕组。如果变比不等，则在并联运行的变压器之间也会产生环流。37两台容量不相等的变压器并联运行，是希望容量大的变压器短路电压大一些好，还是小一些好为什么答希望容量大的变压器短路电压小一些好，这是因为短路电压大的小，在并联运行时，不容许任何一台变压器长期超负荷运行，因此并联运行时最大的实际总容量比两台额定容量之和要小，只可能是满载的一台的额定容量加上另一台欠载的实际容量。这样为了不浪费变压器容量，我们当然希望满载的一台，即短路电压小的一台容量大，欠载运行的一台容量越小越好。38为什么变压器的正序阻抗和负序阻抗相同变压器的零序阻抗决定于哪些因素答由于正序和负序均是对称的，仅存在B相超前还是C相超前的差别，对变压器的电磁本质没什么不同，因此负序系统的等效电路和负序阻抗