电机学作业答案.doc

第一篇 变压器1-1 变压器依据什么原理工作的？变压原理是什么？答：（1）变压器是依据电磁感应原理工作的；（2）变压原理是利用一、二次绕组匝数比来改变二次侧电压数值。1-8 有一台单相变压器的铭牌数据SN=500kVA，U1N/U2N=35/11kV，试求变压器的额定电流。解：（1）一次侧额定电流（2）二次侧额定电流1-10 一台三相变压器SN=3200kVA，U1N/U2N=35kV/10.5kV，一次侧Y接法，二次侧接法。试求：（1）一、二次侧额定线电压、线电流及额定相电压、相电流；（2）若负载功率因数cos2=0.85（滞后），则该变压器额定运行时带多少有功功率和无功功率？解：（1）额定电压、电流一次侧额定电压、电流（Y）线电压： 线电流：相电压： 相电流：二次侧额定电压、电流（）线电压： 线电流：相电压： 相电流：（2）额定运行时有功功率和无功功率有功功率：无功功率：2-3 变压器变比K可使用以下三式：K=N1/N2，K=U1N/U2N，K= I2N/I1N，这三个变比式有何不同？哪一个是准确的？答：（1）K=N1/N2是变比定义式；K=U1N/U2N是空载情况下依据电压方程和忽略绕组漏阻抗Z1和Z2由变比定义式K=E1/E2推得；K= I2N/I1N是依据磁动势方程忽略激磁电流I0推得，适用于重载（即接近满载情况）时使用，轻载时误差较大。（2）K=N1/N2是准确的。2-4 激磁电阻rm和激磁电抗xm的物理意义是什么？铁心饱和程度对rm和xm有何影响？从空载运行到满载运行，它们是否改变？为什么？答：（1）激磁电阻rm是反映铁心损耗的模拟电阻，激磁电抗xm表示单位激磁电流产生主磁通的能力；（2）rm和xm受铁心磁路饱和影响。若磁路饱和程度，磁导率，磁导由Bm=Hm和Fm = N1I0 = Hml可知Bm、Hm、I0，且Hm、I0增加速度比Bm快。由铁损（k为常数）可知磁路饱和程度增加，rm；由可知磁路饱和程度增加，xm。（3）从空载到满载，因为U1=U1N不变，由电压决定磁通原则，m、Bm、Hm、I0不变，rm和xm不变。2-11 做变压器空载、短路试验时，电压可以加在高压侧，也可加在低压侧，两种方法试验时，电源送入的有功功率是否相同？测得的参数是否相同？答：电源送入的有功功率相同，测得的参数不同。空载试验：高压侧加压：U1=U1N=4.44fN1m1；低压侧加压：U2=U2N=4.44fN2m2，；U1= KU2，m1 =m2 =m，Bm1 =Bm2 =Bm，p01 =p02 =p0，Hm1 =Hm2 =Hm，I02=KI01。短路试验：高压侧加压：IK1=I1N；低压侧加压：IK2=I2N；IK2=KIK1，UK1=KUK2，于是pKN1 =pKN2。在空载、短路试验情况下，测到的有功功率相等；高压侧的试验电压是低压侧的K倍，低压侧的电流是高压侧的K倍，高压侧的阻抗参数是低压侧的K2倍。2-21 三相变压器SN=200kVA，1000/400V，每相阻抗ZK=0.15+j0.35，Y,y接法，现一次侧接三相对称额定电压，二次侧接三相对称负载，其每相阻抗为ZL=0.96+j0.48。求：该变压器一、二次侧电流和二次侧电压各为多少？输入视在功率、有功及无功功率各为多少？输出视在功率、有功及无功功率各为多少？图1解：简化电路如图1所示。变比负载阻抗折算到高压侧：电路总阻抗（1）一次侧电流 二次侧实际电流 二次侧线电压 （2）输入功率 输入视在功率S1 有功功率P1 无功功率Q1 （3）输出功率 输出视在功率S2 有功功率P2 无功功率Q2 2-22 一台单相变压器SN=3kVA，230/150V，50Hz，r1=0.3，r2=0.05，x1=0.8，x2=0.1，试求：（1）折算到高压侧的rK、xK和ZK及其标幺值；（2）折算到低压侧的rK、xK和ZK及其标幺值；（3）计算短路电压百分数uK及其分量ur，ux；（4）求满载cos2=1和cos2=0.8之后和超前三种情况下的电压变化率，并讨论其结果。解：（1）折算到高压侧变比 （2）折算到低压侧 （3） （4）电压变化率时：，（滞后）时：，（超前）时：变压器带阻性及感性负载时，二次侧电压低于空载电压，带容性负载时二次侧负载电压高于空载电压。3-4 已知图3-35所示三相变压器联结组及绕组相对极性，试画相量图判定其联结组标号 （a）(a)为Y，y8联结组 (c)为Y，d5联结组3-5 根据联结组标号，画出其三相绕组的接线（1）Y,y2 （2）Y,d7第二篇 交流电机绕组、电动势和磁动势5-7 节距因数Kp1和分布因数Kd1的物理意义是什么？答：（1）节距因数KP1表示线圈短距使线匝电动势较线圈整距时减小的折扣系数。 （2）分布因数Kd1表示线圈分布放置后使线圈组感应电动势较集中放置时减小的折扣系数。 6-4 一台50Hz交流电机通电后逆时针方向旋转，现改接到60Hz且相序相反的电源上，但保持通入电流大小不变，问此时基波合成磁动势幅值、极数、转速、转向将会如何改变？答：（1）基波合成磁动势幅值不变。（电流大小不变）（2）极数不变。（绕组结构不变）（3）转速增加，为原来的1.2倍。（）（4）转向改变为顺时针。（相序改变） 7-5 异步电动机T型等效电路中电阻有什么物理意义？如果用电感或电容代替是否可以？为什么？答：电阻为模拟机械功率的等效电阻。不能用电感或电容代替，因为模拟的功率是有功功率，只能用耗能元件来模拟。7-11 三相异步电动机pN=75kW、UN=3000V、nN=975r/min、fN=50Hz、，已知IN=18.5A。试求：（1）电动机极数2P和额定运行时的转差率sN。（2）电动机额定运行时输入及输出功率。（3）电动机额定运行时的效率N。解：（1）同步转速，nN接近n1略小于n1， p=3时，n1=1000r/min， ，所以2p=6。（2）输入功率输出功率（3）额定运行效率7-12 三相四极绕线型异步电动机，接在50Hz电源上，转子不转时每相电动势E2=220V、r2=0.08、x2=0.45。求额定运行nN=1470r/min时，转子电流频率、转子相电动势和转子相电流。解：同步转速额定转差转子电流频率转子相电动势转子相电流8-4如果异步电动机的转子电阻增大、漏电抗xK增大、电源频率f1增大，将会对电动机最大转矩、启动转矩有何影响？答：（1）转子电阻r2增大，最大转矩不变，当r2不太大时，启动转矩将增大，当r2过大时，启动转矩减小；（2）漏电抗xk增大，最大转矩减小，启动转矩减小；（3）电源频率f1增大，最大转矩减小，启动转矩减小；8-7为什么异步电动机最初启动电流很大，启动转矩却不大？答：因为最初启动时，转差率s=1，启动电流，与正常运行相比，启动时，可见启动电流很大。启动时，s=1，很大，使很小；又因为，故使启动时的I0很小，主磁通m很小。考虑到转矩为，所以异步电动机启动时电流很大，而启动转矩并不大。8-14 三相异步电动机PN=17.2kW，f=50Hz，2p=4，UN=380V，IN=33.8A，定子绕组Y接法；每相参数，r1=0.228、x1=0.55、,、；额定运行时各损耗，pCu1=784W、pCu2=880W、pFe=350W，p+pad=280W。试求：（1）额定运行时电磁转矩M。（2）额定运行时输出转矩M2。（3）电动机最初启动转矩Mst。（4）若使启动时Mst=Mm，转子回路应串入多大电阻？解：（1）额定运行同步转速内机械功率电磁功率额定转差电磁转矩额定转速（2）额定输出转矩（3）最初启动转矩（4）若使启动时Mst=Mm转子回路应串入电阻：11-5 一台同步发电机带纯电感负载、纯电阻负载。当负载电流加大时，如何保持发电机电压恒定？上述二种负载时，端电压变化有何差别？为什么？答：（1）负载电流加大时，为保持端电压恒定，应增加励磁电流；（2）带纯感性负载时，有纯的d轴去磁电枢反应，当负载电流加大时，端电压降低；带纯阻性负载时，有d轴去磁电枢反应，当负载电流加大时，端电压降低，电压变化率低于纯感性负载。12-2 什么是“无限大”电网？并联在该电网上的同步发