电工学(第六版)课后练习与思考1.ppt

第六章磁路与铁心线圈电路 6 2 1将一个空心线圈先后接到直流电源和交流电源上 然后在这个线圈中插入铁心 再接到上述的直流电源和交流电源上 如果交流电源电压有效值和直流电源电压相等 在上述四种情况下 试比较通过线圈的电流和功率的大小 并说明其理由 解对空心线圈 接到直流电源上时 电流 接到交流电源上时 电流 显然 消耗功率插入铁心后 接到直流电源上 电流和功率仍为原值 即 接到交流电源上 由于磁通增大 感抗增大 且铁心中的磁滞 涡流损失 使电路电阻也略有增大 因此电流大大减小 虽然多了铁损 但因电流下降很多 功率也减小 6 2 2如果线圈的铁心由彼此绝缘的钢片在垂直磁场方向叠成 是否也可以 解不可以 因为绝缘并没有阻断涡流的路径 不能减小涡流损失 6 2 3空心线圈的电感是常数 而铁心线圈的电感不是常数 为什么 如果线圈的尺寸 形状和匝数相同 有铁心和没铁心时 那个电感大 铁心线圈的铁心在达到磁饱和和尚未达到饱和状态时 哪个电感大 解电感 空心线圈中介质磁导率为常数 而铁心线圈中介质磁导率不是常数 随线圈电流大小而变化 所以空心线圈电感为常数 而铁心线圈电感则不是常数 有铁心时 所以电感大 铁心达到饱和时磁导率大大下降 因此电感也减小 6 2 4分别举例说明剩磁和涡流的有利一面和有害一面 解由于铁心有剩磁 可制造永久磁铁 例如永磁直流电机 家里用的门隙等等 但若剩磁大了 对交流电机和电器则产生剩磁损失 机械手表 全钢 有剩磁则影响走时准确性 交流电机 电器的铁心中有涡流则造成功率损失 且使铁心发热 影响电机 电器的工作性能 但利用涡流又可以对金属加热 实现冶炼和淬火等加工工作 还可以用涡流灶对食品进行加热和烹调等 6 3 1有一空载变压器 一次侧加额定电压220V 并测得一次侧绕组电阻R1 10 试问一次侧电流是否等于22A 解由于变压器一次侧绕组中主磁电动势远远大于其线圈电阻及漏抗产生的压降 即 所以 6 3 2如果变压器一次绕组的匝数增加一倍 而所加电压不变 试问励磁电流将有何变化 解 在不变条件下 匝数增加一倍将使磁通减小一半 励磁电流也将减小 由于电流与磁通是磁化曲线非线性关系 电流减小不等于一半 而大于一半 在磁化曲线的线性区则电流将减小为 因为 6 3 3有一台电压为220V 110V的变压器 N1 2000 N2 1000 有人想省些铜线 将匝数减为400和200 是否也可以 解根据和若将和均减小为 则磁通将增加5倍 因此励磁电流将大大增加 且因磁路饱和 电流将远远超过额定值而将绕组绝缘烧坏 6 3 4变压器的额定电压为220V 110V 如果不慎将低压绕组接到220V电源上 试问励磁电流有何变化 后果如何 解根据和可知若将低压绕组接到220V电源上 则相当于将绕组匝数减少了一半 磁通将增大一倍 造成磁路饱和 励磁电流大大增加 以致烧坏低压绕组的绝缘 6 3 5变压器铭牌上标出的额定容量是 千伏 安 而不是 千瓦 为什么 额定容量是指什么 解变压器的额定容量是指其允许输出的视在功率SN 故用 千伏 安 它等于额定电压UN与额定电流IN的乘积 当负载功率因数为1时 它等于负载吸收的有用功率 而当负载功率因数小于1时 在变压器输出额定容量时 负载取用的有功功率将小于变压器的容量 为了充分利用变压器 应使负载的功率因数尽可能接近于1 6 3 6某变压器的额定频率为50Hz 用于25Hz的交流电路中 能否正常工作 解根据可知 若频率减小一半 则磁通将增大一倍 励磁电流将大大增加 造成绕组发热而损坏 6 3 10调压器用毕后为什么必须转到零位 解 1 调压器是一个大电感 若手轮不在零位 则调压器将带负载断电 可能产生过渡过程 引起电路过电压或过电流 2 若不在零位 下次使用时有可能使设备过电压 6 4 1在电压相等 交流电压指有效值 的情况下 如果把一个直流电磁铁接到交流上使用 或者把一个交流电磁铁接到直流上使用 将会发生什么后果 解若将直流电磁铁接到交流电源上使用 则励磁电流和磁通及吸力均将大大减小 电磁铁吸合不上 若将交流电磁铁接到直流电源上使用 则励磁电流将大大增加 犹如电路短路 将烧坏线圈 6 4 2交流电磁铁在吸合过程中气隙减小 试问磁路磁阻 线圈电感 线圈电流以及铁心中磁通的最大值将作何变化 增大 减小 不变或近于不变 解气隙 减小则磁阻 而磁通最大值则因电源电压未变 由 可知也近似不变 所以励磁电流也应减小 线圈电感则应增大 6 4 3直流电磁铁在吸合过程中气隙减小 试问磁路磁阻 线圈电感 线圈电流以及铁心中磁通的最大值将作何变化 增大 减小 不变或近于不变 解直流电磁铁与交流电磁铁不同 其线圈电流 不受气隙影响 当气隙 减小时磁路磁阻减小因不变 故磁通将增大 线圈电感也将增大 第七章交流电动机 7 3 2在三相异步电动机起动初始瞬间 即s 1时 为什么转子电流I2大 而转子电路的功率因数cos 2小 解当s 1 起动 时 转子感应电动势 达到最大 所以转子电流很大 但此时转子电抗也达最大 故转子功率因数为最小 由公式和也可以看出 随S增大而增大 随S增大而减小 7 4 1三相异步电动机在一定负载转矩下运行时 如电源电压降低 电动机的转矩 电流及转速有无变化 答 电动机电磁转矩 当电源电压下降时 电磁转矩减少 使转速下降 转差率增加 转子电流和定子电流都会增加 稳定时电磁转矩等于机械负载转矩 但转矩降低了 定 转子电流增大了 过程如下 7 4 2三相异步电动机在正常运行时 如果转子突然被卡住而不能转动 试问这时电动机的电流有何改变 对电动机有何影响 答 转子被卡住则均大大增加 定子电流增大到额定电流的4 7倍 若不及时排除 时间稍长电机就会因发烧而烧坏 冒烟 7 4 3为什么三相异步电动机不在最大转矩处或接近最大转矩处运行 答 根据异步电动机的机械特性可知 最大转矩又称临界转矩 它是异步电动机稳定工作区和不稳定工作区的临界点 若异步电动机工作在临界点 当机械负载转矩略有波动 瞬时大于临界转矩时 电动机会停转而被卡住 以致损坏电机 7 4 5三相鼠笼式异步电动机在额定状态附近运行 当 1 负载增大 2 电压升高 3 频率增高时 试分别说明其转速和电流作何变化 答 1 负载增大 可见负载增大引起转速下降 电流过大 超过额定值 而发热 2 电压升高 若负载转矩不变 则 电压升高也会使电流增大而转速也升高 3 频率增高 升高时 转速升高 但转差率基本不变 若负载转矩不变 则电流将增大 因为平衡 电机超载运行 所以时应减小负载转矩 7 5 1三相异步电动机在满载和空载下起动时 起动电流和起动转矩是否一样 答 三相异步电动机的起动电流和起动转矩是由其本身结构性能决定的 不受外界机械负载影响 无论空载或满载起动 其电流和转矩均一样 但满载起动时加速转矩 等于起动转矩和负载转矩之差 较小 起动时间加长 起动电流维持时间也较长 7 5 2绕线式电动机采用转子串电阻起动时 所串电阻愈大 起动转矩是否也愈大 答 转子串电阻的作用是改变临界转差率当时 当时 可见不是电阻愈大 起动转矩也愈大 7 8 1电动机的额定功率是指输出机械功率还是输入电功率 额定电压是指线电压 还是相电压 额定电流是指定子绕组的线电流 还是相电流 功率因数角是定子相电流与相电压间的相位差 还是线电流与线电压间的相位差 答 电动机的额定功率是指额定运行状态下输出的机械功率 额定电压是指定子电源线电压 额定电流是指额定运行状态下的定子线电流 功率因数是定子每相绕组相电流与相电压的相位差 7 8 2有些三相异步电动机有380V 220V两种额定电压 定子绕组可以联成星形 也可以联成三角形 试问在什么情况下采用这种或那种联接方法 采用两种联接法时 电动机的额定值 功率 相电压 线电压 相电流 线电流 效率 功率因数 转速等 有无改变 答 两种额定电压对应两种联接方法 当电压为380V时 电动机应采用星形接法 在电压为220V时 电动机应采用三角形接法 无论何种接法均保证了电动机每相绕组额定电压为220V不变 因此每相绕组额定电流 功率 效率 功率因数 转速等均无改变 但额定线电压和额定线电流则不同 星形接法线电压比三角形接法线电压大倍 而线电流则小倍 7 8 3在电源电压不变的情况下 如果电动机的三角形联接误接成星形联接 或者星形联接误接成三角形联接 其后果如何 答 若将三角形联接误接成星形 则电动机每相绕组的电压比额定值小了倍 转矩将小3倍 若负载转矩不变 电动机转速大大下降 甚至停转 而定子及转子电流则大大增加 电动机将会因发热而烧坏 若将星形误接成三角形 则每相绕组电压将比额定值大倍 磁通也大倍 磁路饱和引起空载磁化电流大大增加 绕组同样会被烧坏 第十章继电接触器控制系统 10 2 1为什么热继电器不能作短路保护 为什么在三相主电路中只用两个 当然三个也可以 热元件就可以保护电动机 解 根据热继电器的结构与工作原理可知 它是靠电流通过发热元件加热双金属片使其变形而使触点动作来实现过载保护的 因此一定的电流下需要一定的动作时间 即便是短路电流通过发热元件 也仍需要一定时间触点才能动作 因此对短路 需要立即断电 不能起到保护作用 三相主电路有两个发热元件也足以保护电动机过载 若电动机机械负载过大 那么因三相电流对称而同时增大 两个发热元件将同时推动触点动作而实现保护 若一相断线 形成单相运行而过载 那么至少有一个发热元件可推动触点动作 实现保护 若一相绕组出现匝间绝缘短路 该相若无发热元件 三相电流虽不对称 但另两相电流也将超过正常值 同样会起保护作用 可见只要两个发热元件就可以了 10 2 2什么是零压保护 用闸刀开关起动和停止电动机时有无零压保护 答 因为在控制电路中具有自锁环节 当电源电压为零 或低于接触器释放电压 时 接触器释放而使自锁触点断开 电动机断电停车 当电源电压自动恢复时 若不操作起动按钮 电动机将不会自行起动 以免造成事故 称为零压保护 或称失压保护 欠压保护 用闸刀开关控制电动机起 停时 电源失电 电动机停车 电源电压自动恢复 电动机自动起动 可能造成事故 可见不能起零压保护作用 10 5 1通电延时与断电延时有什么区别 时间继电器的四种延时触点是如何动作的 答 通电延时是时间继电器线圈通电时 其触点延时动作 断电延时则相反 是当时间继电器断电时 其触点延时动作 四种延时触点动作过程 常开延时闭合触点 属于通电延时式 当时间继电器线圈通电后 其平常断开的触电延时一定时间才闭合 断电时该触点立即断开 常开延时断开触点 属于断电延时式 当时间继电器线圈通电时 该触点瞬时闭合 而当线圈断电时 该触点延时一定时间才断开 常闭延时闭合触点 属于断电延时式 当线圈通电时 该触点立即断开 而线圈断电时 该触点延时一定时间闭合 常闭延时断开触点 属于通电延时式 当时间继电器线圈通电后 其平常闭合的触点延时一定时间才断开 而当线圈断电时 该触点立即闭合 第十二章工业企业供电与安全用电 12 1 1为什么远距离输电要采用高电压 答 第一 远距离输电导线长 输电线路的阻抗较大 电阻与导线长度成正比 线路电感和分布电容也随线路长度增加而增大 在同样输电功率下 电压愈高则线路电流愈小 线路的阻抗压降或电压损失也愈小 第二 电流愈小则导线电阻消耗的有功功率愈少 第三 线路电流小 导线截面积也可减小 节约导线材料 第四 导线细则同样传输距离内导线重量轻 减轻对导线和支撑铁塔或线杆的机械强度的要求 节约输电设备投资 12 4 2为什么中性点不接地的系统中不采用保护接零 答 在中性点不接地的系统中 若将设备外壳接在零线上 虽然若发生单相漏电时将可能烧断熔丝 但外壳对地仍有一定电压 对人体是不安全的 特别是当零线断线时 熔丝将不会烧断 更加危险 12 4 3 区别工作接地 保护接地和保护接零 为什么在中性点接地系统中 除采用保护接零外 还要采用重复接地 答 工作接地 将电源中性点直接与大地相接 保护接地 在无中性点接地系统中将用电设备外壳接地 保护接零 在中性点接地系统中将用电设备外壳接在零线上 在中性点接地系统中 若负载不对称 则中性线上有电流 因此中性线上各点对地电压不等于零 为了安全可在用电设备附近将零线再次接地称为重复接地 特别是用户距电源较远时 若中性线断线 则当设备漏电时将时人体触电 因此应采用重复接地 12 4 1在同一供电系统中为什么不能同时采用保护接地和保护接零 答 同时采用两种保护方法 当绝缘损坏引起电气设备漏电时 漏电电流往往不足以使熔丝烧断或继电保护装置动作 漏电将长时间存在 使事故进一步扩大 根据接地装置的最小电阻为4 可知单相漏电电流为 当熔断器的熔丝额定电流大于10A时就不会很快烧断 其次 设备外壳对地电压将达到110V 对人体仍然是不安全的 P2387 4 2 a 起动瞬间n 0 s 1 P28610 2 3 1 接触器KM不动作 1 2两根线上的熔丝有一个或两个烧断 使控制电路无电源 热继电器常闭触点跳开后未复位 4 5两点有一点或两点未接好 2 熔断器的熔丝其中有烧断 电动机单相供电 无起动转矩 电动机三相绕组上没接通电源 3 自锁触点未接通 电动机在点动控制状态 4 电源电压不足 接触器线圈回路即控制回路接触电阻过大 接触器铁心和衔铁间有异物阻挡 5 接触器铁心柱上短路铜环失落 6 接触器线圈额定电压与电源电压不符 接触器长