电机学课后答案_汤蕴缪

1、第一章 磁路1-1磁路的磁阻如何计算？磁阻的单位是什么？答：磁路的磁阻与磁路的几何形状（长度、面积）和材料的导磁性能有关，计算公式为rm a，单位：awb1-2铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的，它们各与哪些因素有关？ 答：磁滞损耗：铁磁材料置于交变磁场中，被反复交变磁化，磁畴间相互摩擦引起的损耗。经验公式 以 ch fbmv。与铁磁材料的磁滞损耗系数、磁场交变的频率、铁心的 体积及磁化强度有关；涡流损耗：交变的磁场产生交变的电场，在铁心中形成环流（涡流），通过电阻产生的损耗。经验公式ph cfef 1.3bmg。与材料的铁心损耗系数、频率、磁通及铁心重量有 关。1-3图示铁心线圈，已知线

2、圈的匝数 n=1000,铁心厚度为0.025m（铁心由0.35mm的dr320 硅钢片叠成），叠片系数（即截面中铁的面积与总面积之比）为 0.93,不计漏磁，试计算：（1）中间心柱的磁通为7.5 10 4wb,不计铁心的磁位降时所需的直流励磁电流；（2）考虑铁心磁位降时，产生同样的磁通量时所需的励磁电流。解：磁路左右对称可以从中间轴线分开，只考虑右半磁路的情况：2242铁心、气隙截面 a a 0.025 1.25 10 2 0.93m2 2.9 10 4m2（考虑边缘效应时,通长在气隙截面边长上加一个气隙的长度；气隙截面可以不乘系数）气隙长度l25 10铁心长度l75 1.25225 1.25

3、 0.025 2cm 12.45 10 2m铁心、气隙中的磁感应强度b b2a7.5 10 44 t2 2.9 10 41.29t（1）不计铁心中的磁位降：气隙磁场强度 h b 一多=am 1.0 106 a m0410 7磁势 fif h l 1.0 106 5 10 4a 500a电流i 0.5a n(2)考虑铁心中的磁位降：铁心中b 1.29t查表可知：h 700am铁心磁位降 ffe h l 700 12.45 10 2a 87.15afif ffe 500a 87.15a 587.15ai 且 0.59an1-4图示铁心线圈，线圈 a为100匝，通入电流1.5a,线圈b为50匝，通入

4、电流1a,铁 心截面积均匀，求 pq两点间的磁位降。解：由题意可知，材料的磁阻与长度成正比，设pq段的磁阻为rpq rm ,则左边支一， , 11路的磁阻为11 rm:3f1 f2c 11crmrm3fpqf11111rm150100 a 71.43a3141-5图示铸钢铁心，尺寸为左边线圈通入电流产生磁动势1500a。试求下列三种情况下右边线圈应加的磁动势值:气隙磁通为1.65 10 4 wb时；(2)气隙磁通为零时；(3)右边心柱中的磁通为零时。解：（1） af ed fe 1.6510 4wbbafbed1.65 102.5 100.66t查磁化曲线得 haf hed 500 a m1

5、65 10气隙中的磁场强度 h 竿一04am 477.71 10 am4102.75 10_ _3_3 _2_中间磁路的磁势 fad477.71 102.510500 2010 a1294.28a左边磁路的磁势 fdcba1500 1294.28 a 205.72ahdcba -fdcba20572 am 411.44a mldcba 0.5查磁化曲线得bdcba 0.56tdcba4_ _4dcba 0.56 4 10 wb 2.24 10 wb410 wbbaghd0.59 105 10 44-t 0.12t查磁化曲线得haghd 80 a mfaghd 80 0.75a 60a右边线圈应

6、加磁动势f2fadfaghd1294.2860 a1234.28 a(2)fad0h dcba p ldcba15000.5a m 3000 a m查磁化曲线得bdcba1.5tcuadcba4_41.5 4 10 wb 6 10 wbaghd4dcba 6 10 wbbaghd6 10 44t 1.2t5 10查磁化曲线得h aghd 1270 a mfaghd 1270 0.75a 952a右边线圈应加磁动势f212700.75a952a由题意得 ad dcba. 一.4.由(1)、(2)可知 1.65 10 wbad2.24410 wb取 ad 1.75 10 4wb4则 b f b .

7、1.75 10 taf ed 2.5 10 40.7t查磁化曲线得 haf hed 550 a m_ _4气隙中的磁场强度 h506.7103 a maghd 2.24 1.65 10 wb 0.591.7510 47_44102.75 10332中间磁路的磁势 fad506.7 10 2.5 10550 20 10 a1376.8a_ 4dcba ad 1.75 10 wb401.75 10bdcba4-t 0.4t4 10查磁化曲线得hdcba 310a mfdcba 310 0.5a 155af fad fdcba 155a 1376.8a 1531a 已知 f1 1500af f1 ,

8、假设合理右边线圈应加磁动势 f2fad 1376.8a第二章变压器2-1什么叫变压器的主磁通，什么叫漏磁通？空载和负载时，主磁通的大小取决于哪些因 素？答：变压器工作过程中，与原、副边同时交链的磁通叫主磁通，只与原边或副边绕组交链的磁通叫漏磁通。由感应电动势公式 ei 4.44 fni可知，空载或负载情况下 uie1,主磁通的大小取决于外加电压ui、频率f和绕组匝数ni。2-2 一台50hz的变压器接到60hz的电源上运行时，若额定电压不变，问激磁电流、铁耗、 漏抗会怎样变化答：（1）额定电压不变，则p f6050乂 f5060rm l不变，励磁磁势 s（2）铁耗：pfe bmf，c、,6（3

9、） x12 fli5ei4.44 fni 4.44 f ni5/6 磁通降低，此时可认为磁路为线性的，磁阻imni5/6im;铁耗稍有减小;xix22 f l265x22-3在导出变压器的等效电路时，为什么要进行归算？归算是在什么条件下进行的？答：因为变压器原、副边只有磁的联系，没有电的联系，两边电压ei e2、电流不匹配，必须通过归算，才能得到两边直接连接的等效电路；归算原则：保持归算前后副边的磁动势不变。2-4利用t型等效电路进行实际问题计算时，算出的一次和二次侧电压、电流和损耗、功率是否为实际值，为什么？答：一次侧没有经过归算，所以为实际值；二次侧电压、电流不是实际值，因为归算前后绕组匝

10、数不同，但损耗、功率为实际值。2-5变压器的激磁阻抗和等效漏阻抗如何测定？答：激磁阻抗由空载试验测量；等效漏阻抗由短路试验测量。（具体测量方法略）2-i4有一台三相变压器，额定容量sn 5000kka ,额定电压u1n/u2n i0kv/6.3kv ,y,d联结，试求：（i） 一次、二次侧的额定电流；（2） 一次、二次侧的额定相电压和相电流。,sn5000 解：（i） iin r= a=a 288.68a, 3uin 3 i0i 2n5000 a 458.21a3u2n6.3（2）原边y联结:u 1n310kv 5.77kv ,3i1n i1n 288.68a副边联结：u1n u1n 6.3k

11、vi1ni 1n3 3458.21264.55a2-16有一台单相变压器，已知参数为:r12.19x x115.4 , r20.15 ,x20.964 , rm 1250xm12600 ,876260。当二次侧电压u2 6000v,电流i2 180a,且cos 2 0.8 （滞后）时：（1）画出归算到高压侧的t型等效电路；（2）用t型等效电路和简化等效电路求 u 1和i 1 ,并比较其结果。解：（1）归算到高压侧:rirmr2(x 22.191250k2r2x115.4xm 126002876 0.152601.70ui&22876k x20.96410.94260（2） t型等效电路如图示:

12、设 u2 ku 220215 0 v?则 i2 i k 53.4236.88 aeie2 u2 i2z2i1r1x1 i2x2rimiu2zlrmxm20215 0 v 53.4236.88 a 1.70 j10.9420642.4 1.15 v?ei20642.4 1.15vi m t-11.6383.18 a71250 j12600z mi2 1.6383.18 a 53.4236.88 a 54.5638.12 ai 1 im ?u1 e1 i1 乙 21279.4 2.70 v 简化等效电路如右图：rkri r2 3.89xk xi x226.34?i1 i 2 53.4236.88

13、a?ui u 2 i1 zk 21254.0 2.80 vi1 rixii2 x2r2由于在满载的情况下im i1 ,励磁支路可以忽落不计，所以两种方法计算的结果相差不2-17在图中，各铅垂线上对应的高、低压绕组绕于同一铁心柱上。试判断联结组aa和b的组号。e byeczyz1 r已知a、b、c为正相序,ccxeabeabecabzeb - ebc大，在误差允许的范围之内。由图可以看出两组均为y,d72-19有一台1000kva, 10kv/6.3kv的单相变压器，额定电压下的空载损耗为4900w,空载电流为0.05（标幺值），额定电流下75 c时的短路损耗为14000w,短路电压为5.2%

14、（百分值）。设归算后一次和二次绕组的电阻相等，漏抗亦相等，试计算：（1）归算到一次侧时t型等效电路的参数；（2）用标幺值表示时近似等效电路的参数；（3）负载功率因（4）变压器的最大效率,数为0.8 （滞后）时，变压器的额定电压调整率和额定效率;发生最大效率时负载的大小（cos2 0.8）。解：（1）归算到一次侧等效电路的参数:空载试验在低压侧进行u 0 u 2n10006300v, i0 i0 i2n 0.5 a 7.94a6.3折算到高压侧：rmk2p0i210 2634900.cc21967.942zmxm短路试验在高压侧进行所以：rk75 cpk75 cifzkxk即：r r2k2uj|

15、zm|2rmuk uk%i k i 1n140002 1002迎 5205.2ik 100zk2%5c221063006.37.94,20002 1962u 1nsnu 1n1.4.5.22x15.2% 10kv1000 a 100a101.425.0x220001990.4520vxk2.52（2）标幺值:高压侧的电阻基准值zbu 1ni 1nui2ns1n100rm rm 1.96,zbxmxm19.9zbrk至 0.014zbxkxk 0.05zb（3）变压器额定电压调整率和额定效率:un irk cos 2 xksin 2100%(0.014 0.8 0.05 0.6) 100% 4.

16、12%p-p-100% 97.69%pn b p（4）变压器效率最大时，可变损耗等于不变损耗ipo49001,pk140000.5916最大效率：max 1p0ipknsn i cos 2 p0ipkn97.97%sn 5600kka , u1n/u2n10kv/6.3kv , y,d11 联结组。变试验名称线电压v线电流a三相功率w备注开路试验63007.46800电压加在低压侧短路试验55032318000电压加在局压侧2-20有一台三相变压器,压器的开路及短路试验数据为试求一次侧加额定电压时：（1）归算到一次侧时近似等效电路的参数（实际值和标幺值）（2）满载且cos 2 0.8 （滞后）

17、时，二次侧电压 u 2和一次侧电流i1； （3）满载且cos 20.8 （滞后）时的额定电压调整率和额定效率。解：（1）归算到一次侧时近似等效电路的参数u 1nphu 2nphw 0.916空载试验在低压侧，折算到高压侧:zmxmk2k2iophuoi 00.9162一4 20.91668003 7.4 .32104.1963001237.267.4 . 30则此时:6-17 台31250kva（星形联结），（滞后）的汽轮发电机与无穷大电网并联运行，已知发电机的同步电抗，额定负载时的激磁电动势（相），不计饱和与电枢电阻，试求：（1）发电机的额定负载时,端电压u、电磁功率、功率角 、输出的无功功

18、率及过载能力各为多少？ （2）维持额定励磁不变，减少汽轮机的输出，使发电机输出的有功功 率减少一半，问此时的、 及将变成多少？解：（1）额定情况下忽略电阻，则电磁功率等于输出功率设电网相电压为 u为参考向量，则，,即得方程的解由数学和原理上讲，两组答案均可以考虑取第一组答案（2） if不变，所以,电网电压u不变6-24某工厂电力设备的总功率为 4500kw,（滞后）。由于生产发展，欲新添一台1000kw的同步电动机，并使工厂的总功率因数提高到0.8 （滞后），问此电动机的容量和功率因数应 为多少（电动机的损耗忽略不计）？解：添加前：（滞后）添加后：（滞后）所以新添加的电动机:（超前）答：（1）

19、用电磁功率表达 temp（2）用总机械功率表达 tem （3）用主磁通，转子电流和转子的内功率因数表达tem ct 112 cos 25-13有一台y联结，380v, 50hz,额定转速为1444r/min的三相绕线型感应电 动机，其参数为 ri =0.4 , r2=0.4 , xi =x2 =1 , xm=40 , rm 略 去不计，定，转子的电压比为4。试求：（1）额定负载时的转差率；（2）额定负 载时的定，转子电流；（3）额定负载时转子的频率和每相电动势值。解：（1）额定转差率ns nnsn ns1500 14441500（2） t形等效电路图如右0.0373设u1un0219.39 0

20、 v ,则iiui219.39 0rjx1r2jxm(jx2 ) sj40(0.40.420.11t j(xm24.20 ajxmj(xm x2 )j10.0373aj1)0.4x2 )20.1124.200.0373j40 0.40.0373j41aj41 (3)18.98 170.46 _一 一 _ _ 所以 i2 ki i2 4 18.98a 76a(3) f2)e2i2 -2 j1 204.35v se2l，e 51.09v ke5-14有一台三相四级的笼型感应电动机，额定转差率sn0.02008 ,电动机的容量 r=17kw, u1n=380v(d 联结)，参数为 r1 =0.715

21、,x1 =1.74,r2=0.416, x2 =3.03, rm =6.2, xm=75,电动机的机械损耗p =139w,额定负载时的杂散损耗p =320w。试求额定负载时的定子电流,定子功率因素，电磁转矩，输出转矩和效率。解：等效电路如题 5-13,设u1 u1 0380 0v则rijxiu1，(rm jxm)(r2 jx2 )s(rm r2) j(xm x2)380 0(6.2 j75)(0.715j1.74 (6.2-7-a 18.5726.35 a0.416j3.03)0.02000.416、)1(75 3.03)0.0200所以定子电流i1 18.57 a定子功率因数 cos 1 c

22、os( 26.35 ) 0.896(rmr2s_jx2,、产2jxm)(一sjx218.57(6.2(；鲁 j3.03)0.02000.416)j(75 0.02003.03)4.72a(rmjxm)(rmsj(xm x2 )18.57(6.2 j75)0.416(6.2) j(75 3.03)0.020016.94asn f10.0373 50 hz 1.865hz电磁功率 pe 3i22 r2 3 19.6420.416 w 17835.19ws0.02008电磁转矩te输出功率p2输出转矩t217835.19 n 21500 60113.54n m(1 s) pepp2(1p (1 s) 17835.19 139 320)17018.06s) 2150060110.5n m1701