浙大電機(jī)學(xué)章瑋課后答案

1、1-1、 變壓器電動(dòng)勢旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢產(chǎn)生的原因有什么不同？其大小與哪些因素有關(guān)？答：變壓器電動(dòng)勢產(chǎn)生原因：線圈與磁場相對靜止，但穿過線圈的磁通大小或方向發(fā)生變化；旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢產(chǎn)生原因：磁通本身不隨時(shí)間變化，而線圈與磁場之間有相對運(yùn)動(dòng)，從而使線圈中的磁鏈發(fā)生變化。對于變壓器電動(dòng)勢： e的大小與線圈匝數(shù)、磁通隨時(shí)間的變化率有關(guān)。對于旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢： e的大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度B，導(dǎo)體長度l，相對磁場運(yùn)動(dòng)速度v有關(guān)。1-2、 磁滯損耗和渦流損耗是什么原因引起的？它的大小與哪些因素有關(guān)？答：磁滯損耗產(chǎn)生原因：鐵磁材料在外界交變磁場作用下反復(fù)磁化時(shí)，內(nèi)部磁疇必將隨外界磁場變化而不停往返轉(zhuǎn)向，磁疇間相互摩擦而消耗能量，引

2、起損耗。其大小與最大磁通密度、交變頻率f和材料等因素有關(guān)，即。同時(shí)，磁滯損耗與磁滯回線所包圍的面積有關(guān)，面積越大，磁滯損耗也就越大。渦流損耗產(chǎn)生原因：鐵芯中磁通發(fā)生交變時(shí)根據(jù)電磁感應(yīng)定律，鐵芯中會(huì)感應(yīng)渦流狀的電動(dòng)勢并產(chǎn)生電流，即渦流。渦流在鐵芯中流通時(shí)，會(huì)產(chǎn)生損耗，就稱為渦流損耗。其大小與鐵芯中的磁通密度幅值，磁通的交變頻率f、硅鋼片厚度d和硅鋼片電阻率等因素有關(guān)，即。1-3、 如何將和兩個(gè)形式不同的公式統(tǒng)一起來？答：匝數(shù)N為1、有效長度為l，線圈寬度為b的線圈在恒定磁場中以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，由電磁感應(yīng)定律可得：1-4、 電機(jī)和變壓器的磁路通常采用什么材料制成？這些材料各具有哪些主要特征？答：（1

3、）通常采用高導(dǎo)磁性能的硅鋼片來制造電機(jī)和變壓器的鐵芯，而磁路的其他部分常采用導(dǎo)磁性能較高的鋼板和鑄鋼制造，來增加磁路的導(dǎo)磁性能，使其在所需的磁路密度下具有較小的勵(lì)磁電流。（2）硅鋼片的導(dǎo)磁率極高，能減少電機(jī)體積，降低勵(lì)磁損耗，磁化過程中存在不可逆性磁滯現(xiàn)象，交變磁場作用下，會(huì)產(chǎn)生磁滯損耗和渦流損耗。2-6 已知一臺(tái)直流發(fā)電機(jī)的銘牌參數(shù)如下：額定功率PN=200kW，額定電壓UN=230V，額定轉(zhuǎn)速nN=1450r/min，額定效率N=90%，試求該發(fā)電機(jī)的額定輸入功率P1和額定電流IN 。答：直流發(fā)電機(jī)PN=UNIN，代入數(shù)據(jù)可得IN=869.6AkW2-7 已知一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)的銘牌參數(shù)如下：

4、額定功率PN=55kW，額定電壓UN=110V，額定轉(zhuǎn)速nN=1000r/min，額定效率N=85%，試求該發(fā)電機(jī)的額定輸入功率P1、額定電流IN和額定轉(zhuǎn)矩TcN 。答：kW直流電動(dòng)機(jī)P1=UNIN，代入數(shù)據(jù)可得IN=588A2-10 一臺(tái)四極單疊繞組的直流電機(jī)：1）如果取出相鄰兩組電刷，只用剩下的兩組電刷是否可以？對電機(jī)的性能有何影響？端電壓有何變化？此時(shí)發(fā)電機(jī)能供多大負(fù)載（用額定功率的百分比表示）？2）如果有一元件短線，電刷間的電壓有何變化？電流有何變化？3）如果只用相對的兩組電刷是否能繼續(xù)運(yùn)行？4）若有一個(gè)磁極失磁將會(huì)產(chǎn)生什么后果？答：（1）若取出相鄰兩電刷，電機(jī)可以工作，但帶負(fù)載性能降

5、低，原本共4條支路并聯(lián)，設(shè)每支路電流為I，總電流為4I，現(xiàn)在其中3條支路串聯(lián)后再與第4條支路并聯(lián)，總電流為1/3I+I=4/3I。端電壓不變，。（2）若有一元件斷線，電刷間電壓不變，由于斷線支路無電流，總電流變?yōu)?I，即減少為原來的3/4。（3）只用相對的兩個(gè)電刷時(shí)，兩條支路上的電動(dòng)勢都為0，無法運(yùn)行。（4）若一磁極失磁，電極內(nèi)磁場不對稱，造成并聯(lián)各支路感應(yīng)電動(dòng)勢不等，甚至產(chǎn)生環(huán)流，損壞電機(jī)。2-13 一臺(tái)直流發(fā)電機(jī)，2P=8，當(dāng)n=600r/min，每極磁通量Wb時(shí)，E=230V，試求：1）若為單疊繞組，則電樞繞組應(yīng)有多少根導(dǎo)體？2）若為單波繞組，則電樞繞組應(yīng)有多少根導(dǎo)體？答：，則又（1）當(dāng)

6、為單疊繞組時(shí)，a=P=4，匝（2）當(dāng)為單波繞組時(shí)，a=1，匝2-16、 一臺(tái)單波繞組的直流發(fā)電機(jī)，2P=4，PN=50kW，UN=230V，nN=725r/min，K=135，Ny=1，試求： 1）電樞繞組總導(dǎo)體數(shù)N；2）空載時(shí)，產(chǎn)生額定電壓的每極磁通量0；3）若將電樞繞組改為單疊繞組，在同樣每極磁通量0及轉(zhuǎn)速下，空載時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢為多少？答：（1）（2）單波繞組a=1Wb（3）若改為單疊繞組a=p=2V2-19 一臺(tái)并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)在600r/min時(shí)，空載電壓為125V，假如將轉(zhuǎn)速提高到1200r/min，同時(shí)將勵(lì)磁回路的電阻增加一倍，問發(fā)電機(jī)的空載電壓為多少？答：并勵(lì)發(fā)動(dòng)機(jī)空載時(shí)，I=0所以

7、由于、和很小，因此同時(shí)題目指出，速度增大一倍，也增加一倍。那么勵(lì)磁電流大小不變，磁通不變。那么V2-20 對任一直流發(fā)電機(jī)，在給定的運(yùn)行情況下，總可以利用電動(dòng)勢方程式求得，為什么用空載特性曲線上求出對應(yīng)于E的勵(lì)磁電流If并非該運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)際勵(lì)磁電流值？答：當(dāng)直流發(fā)電機(jī)有負(fù)載時(shí)，電樞電流比較大，此時(shí)會(huì)產(chǎn)生明顯的去磁效應(yīng)或助磁效應(yīng)，而工作在空載特性曲線對應(yīng)E的勵(lì)磁電流If下，是不能滿足要求的。所以實(shí)際勵(lì)磁電流會(huì)偏大（由于去磁效應(yīng)）或偏?。ㄓ捎谥判?yīng)）。2-22 一臺(tái)并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)，2P=4，PN=82kW，UN=230V，nN=970r/min，并勵(lì)繞組每極有78.5匝，四極串聯(lián)后的總電阻，額定

8、負(fù)載時(shí)，并勵(lì)回路串入，V，。試求額定負(fù)載時(shí)發(fā)電機(jī)的輸入功率、電磁轉(zhuǎn)矩和效率。答：A AAV輸入功率kW效率由Nm 2-24 一臺(tái)他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)，PN=10kW，UN=230V，nN=1000r/min，額定負(fù)載時(shí)電樞反應(yīng)去磁作用相當(dāng)于勵(lì)磁電流0.2A。已知在800 r/min時(shí)，在所考慮工作范圍內(nèi)，其空載特性可用表示。試求：1）發(fā)電機(jī)額定勵(lì)磁電流；2）電壓變化率；3）過載25%時(shí)的端電壓（設(shè)電樞反應(yīng)正比于負(fù)載電流）；4）在額定負(fù)載時(shí)，將端電壓提高到250V；勵(lì)磁電流不變時(shí)，其轉(zhuǎn)速應(yīng)提高到多少？若轉(zhuǎn)速不變時(shí)，其勵(lì)磁電流應(yīng)增加多少？答：（1）AV考慮在相同的勵(lì)磁電流作用下，其產(chǎn)生的電動(dòng)勢為V又 ，

9、所以A考慮電樞反應(yīng)去磁作用，發(fā)電機(jī)額定勵(lì)磁電流為A（2）V（3）過載25%時(shí)，此時(shí)，A故A則由，得VV（4）a)不變，此時(shí)A則V去磁作用AA在800 r/min時(shí)， 故b)轉(zhuǎn)速不變，A，V，A，所以A故A2-28 如何改變串勵(lì)、并勵(lì)和復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向？答：要改變直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向，只要改變電樞電流方向或勵(lì)磁電流方向。對于串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，可將電樞繞組或串勵(lì)繞組反接，電樞電流或勵(lì)磁電流改變一個(gè)就可以；對于并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)來說，方法同上；對于復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)來說，考慮到其勵(lì)磁繞組的特殊性，在改變電路時(shí)，要保證兩段勵(lì)磁繞組的綜合勵(lì)磁作用與電樞電流擇一反向。2-31 兩臺(tái)完全相同的并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，機(jī)械上用

10、一轉(zhuǎn)軸聯(lián)接在一起，并聯(lián)于230V的電網(wǎng)上運(yùn)行，軸上不帶其他負(fù)載。在1000r/min時(shí)空載特性為：/A1.31.4/V186.7195.9此時(shí)，甲電機(jī)的勵(lì)磁電流為1.4A，乙電機(jī)的勵(lì)磁電流為1.3A，轉(zhuǎn)速為1200r/min，電樞回路的總電阻均為0.1，若忽略電樞反應(yīng)去磁的影響和附加損耗，試問：1） 哪臺(tái)是發(fā)電機(jī)？哪臺(tái)是電動(dòng)機(jī)？2） 總的機(jī)械損耗和鐵耗是多少？3） 若保持轉(zhuǎn)速不變，只調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流能否改變電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)？4） 是否可以在1200r/min時(shí)兩臺(tái)電機(jī)都從電網(wǎng)吸取功率或向電網(wǎng)送出功率？答：（1）對于甲電機(jī)，當(dāng)n=1200r/min時(shí)V>U甲電機(jī)是發(fā)電機(jī)對于乙電機(jī)，當(dāng)n=1200

11、r/min時(shí)V<U乙電機(jī)是電動(dòng)機(jī)（2）對發(fā)電機(jī)可得A則W甲發(fā)電機(jī)的機(jī)械損耗和鐵耗對電動(dòng)機(jī)A乙電動(dòng)機(jī)的機(jī)械損耗和鐵耗：W（3）調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流可以改變兩機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。（4）可以兩機(jī)都做電動(dòng)機(jī)從電網(wǎng)吸收功率。但不可以兩機(jī)都做發(fā)電機(jī)送出功率，因?yàn)椴环夏芰渴睾愣伞?-32 一臺(tái)變勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，PN=5.5kW，UN=100V，In=58A，nN=1470r/min，Rf=138，Ra=0.15。在額定負(fù)載時(shí)突然在電樞回路中串0.5電阻，若不計(jì)電樞回路中的電感和略去電樞反應(yīng)去磁的影響，試計(jì)算此瞬間的下列各項(xiàng)：1） 電樞反應(yīng)電動(dòng)勢；2）電樞電流；3）電磁轉(zhuǎn)矩；4）若總制動(dòng)轉(zhuǎn)矩不變，試求達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后的

12、轉(zhuǎn)速。答：（1）V由于串入瞬間電機(jī)轉(zhuǎn)速不變，故由知不變。故電樞反應(yīng)電動(dòng)勢為91.4V。（2）當(dāng)串入后，所以A（3）Nm（4）若總制動(dòng)轉(zhuǎn)矩不變，則，知不變則平衡后Ar/min2-35 一臺(tái)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，PN=7.2kW，UN=110V，nN=900r/min，N=85%，Ra=0.08，IfN=2A。若總制動(dòng)轉(zhuǎn)矩不變，在電樞回路中串入一電阻，使轉(zhuǎn)速降低到450r/min，試求串入電阻的數(shù)值、輸出功率和效率。答：轉(zhuǎn)矩不變，則A電樞電勢V速度降到450r/min后，V。輸出功率kW效率2-41 換向極的作用是什么？它裝在哪里？它的繞組應(yīng)如何勵(lì)磁？如果不慎將已調(diào)節(jié)好換向極的直流電機(jī)的換向極繞組極性接

13、反，那么運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？答：換向極作用是改善換向，在換向區(qū)域建立一個(gè)適當(dāng)?shù)耐獯艌?，稱為換向磁場。裝在幾何中性線上。換向極的勵(lì)磁應(yīng)使得換向極的磁動(dòng)勢抵消交軸電樞反應(yīng)，并克服換向極磁路中的磁壓降。如果不慎將換向極接反，則不但沒有抵消，反而加強(qiáng)了磁場，因此可能出現(xiàn)電刷下的火花。2-42 一臺(tái)直流電機(jī)，輕載運(yùn)行時(shí)換向良好。當(dāng)帶上額定負(fù)載時(shí)，后刷邊出現(xiàn)火花。那么應(yīng)如何調(diào)節(jié)換向極下的氣隙或換向極繞組的匝數(shù)，才能改善換向？答：由于出現(xiàn)的是后刷邊的火花，所以可以判斷是延遲換向，而（換向極磁場），為使，應(yīng)增加換向極繞組的匝數(shù)，減小換向極下氣隙。3-3 變壓器銘牌數(shù)據(jù)為：SN=100kVA，U1N/U2N=

14、6300/400V，Y/Y0連接，低壓繞組每相匝數(shù)為40匝。1）求高壓繞組每相匝數(shù)；2）如高壓邊額定電壓由6300V改為10000V，而欲保持主磁通及抵押繞組額定電壓不變，則新的高、低壓繞組每相匝數(shù)又應(yīng)是多少？答：（1）由，N1=630（2）對于高壓邊，由于主磁通保持不變，又3-6 兩臺(tái)單相變壓器，U1N/U2N=220/110V，原方的匝數(shù)相等，但空載電流。今將兩變壓器的原線圈順極性串聯(lián)起來，原方加440V電壓，試問兩臺(tái)變壓器副方的空載電壓是否相等？答：由題，兩臺(tái)變壓器U1N相等、，可知?jiǎng)t當(dāng)兩變壓器原線圈串聯(lián)時(shí)，VV又由得VV可見兩變壓器副邊電壓不相等。3-7 一臺(tái)單相變壓器，SN=1000

15、千伏安，U1N/U2N=60/6.3千伏，fN=50赫?？蛰d及短路試驗(yàn)的結(jié)果如下：試驗(yàn)名稱電壓（V）電流（A）功率（W）電源加在空載630010.15000低壓方短路321015.1514000高壓方試計(jì)算：1）折算到高壓方的參數(shù)（實(shí)際值及標(biāo)幺值），假定，；2）畫出折算到高壓方的T形等效電路；3）計(jì)算短路電壓的百分值及其二分量；4）滿載及（滯后）時(shí)的電壓變化率及效率；5）最大效率。答：（1）根據(jù)空載試驗(yàn)，有由得折算到高壓方時(shí)kkk根據(jù)短路試驗(yàn)由題，有下面計(jì)算標(biāo)幺值A(chǔ) A（2）畫出等效T形電路：（3）得（4）由得kV則kW由題kW，kW得（5）最大效率時(shí)，則3-9 變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)引起副邊端電壓

16、變化的原因是什么？副邊電壓變化率的大小與這些因素有何關(guān)系？當(dāng)副邊帶什么性質(zhì)負(fù)載時(shí)有可能使電壓變化率為零？答：由于繞組存在漏阻抗，負(fù)載電流流過阻抗時(shí)，就會(huì)有電壓降，從而引起副邊端電壓變化。副邊電壓變化率大小與這些因素的關(guān)系可表示為。當(dāng)負(fù)載為容性時(shí)， ，可能使電壓變化率為零。3-10 一臺(tái)單相交壓器SN=2千伏安，U1N/U2N=1100/110伏，R1=4歐，歐，R2=0.04歐，歐，負(fù)載阻抗歐時(shí)，求：1）原邊電流I1、副邊電流I2、副邊電壓U2；2）原邊輸入的有功功率；3）變壓器的效率。答：（1）則AAV（2）W（3）W得3-11 一臺(tái)三相變壓器Y/Y-12接法，SN=200kVA，U1N/U

17、2N=1000/400V。原邊接額定電壓，副邊接三相對稱負(fù)載，負(fù)載為Y接，每相阻抗為ZL=0.96+j0.48。變壓器每相短路阻抗為Zk=0.15+j0.35(高壓側(cè))。求該變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)的：1）原、副邊電流；2）副邊端電壓；3）輸入的視在功率、有功功率及無功功率；4）輸出的視在功率、有功功率及無功功率。答：（1）由已知，k=2.5將ZL折算到高壓側(cè)，得令的相位為0故（2）由已知，（3）KVAKWKvar（4）KVAKWKvar3-14 畫出如圖所示各種聯(lián)接法的向量圖，根據(jù)向量圖標(biāo)出聯(lián)接組號(hào)。答：（1）聯(lián)接組號(hào)為Y/-1（2）聯(lián)接組號(hào)為/-8（3）聯(lián)接組號(hào)為Y/Y-83-16 一臺(tái)Y/聯(lián)接的

18、三相變壓器，原方（高壓方）加對稱正弦額定電壓，做空載運(yùn)行，試分析：1）原方電流、副方相電流和線電流中有無三次諧波成分？2）主磁通及原、副方相電勢中有無三次諧波成分？原方相電壓及副方相電壓和線電壓中有無三次諧波成分？答：（1）原邊三次諧波電流不能流通。副邊相電流中存在三次諧波電流，線電流中沒有三次諧波電流。（2）主磁路中有三次諧波分量，但是很小，原、副邊相電勢中有三次諧波分量，但數(shù)值很小。原邊相電壓有三次諧波成分，副邊相電壓沒有三次諧波成分。副邊線電壓沒有三次諧波成分。3-17 一臺(tái)單相變壓器，額定電壓為380/220V?，F(xiàn)將Xx連在一起，在A-X端加190V電壓，如用電壓表測A-a兩端，試問：

19、1）A、a為同極性端時(shí)，電壓應(yīng)為多少？2）A、a為異極性端時(shí)，電壓應(yīng)為多少？答：（1）由V， k=380/220得：V，A、a同性，所以V（2）V，A、a異性V3-18 為了檢查變壓器的聯(lián)接組號(hào)，在變壓器接線后，將高、低壓線圈的A、a點(diǎn)相連接，和上電源，用電壓表測量Ucb和Uac，試證明：1）Y/Y-12：；2）Y/Y-6：；2）Y/Y-11：。（）答：（1）設(shè)，由對稱性得（2），所以（3），4-7 如果一臺(tái)交流發(fā)電機(jī)線圈電動(dòng)勢的三次諧波已由短距消除，其5次和7次諧波的短距系數(shù)為多少？答：為消除3次諧波，線圈的節(jié)距為所以5次諧波的短距系數(shù)為 7次諧波的短距系數(shù)為4-8 為什么說交流繞組所產(chǎn)生的

20、磁動(dòng)勢既是空間函數(shù)，又是時(shí)間函數(shù)。試用單相繞組的磁動(dòng)勢來說明。答：同步電機(jī)的定子繞組和異步電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子繞組均為交流繞組，而它們的電流則是隨時(shí)間變化的交流電。因此，交流繞組的磁動(dòng)勢及氣隙磁通是時(shí)間的函數(shù)。同時(shí)空間上隨著電角度按余弦規(guī)律分布，即也是空間位置的函數(shù)。4-9 三相繞組合成旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢基波的幅值、轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速各決定于多少？為什么？它的波幅的瞬間位置與某相電流的相位有何關(guān)系？答：由知幅值4-12 設(shè)有兩相繞組，A相軸線在B相的逆轉(zhuǎn)向90電角度，A、B相電流為、，試分析所產(chǎn)生的基波合成磁動(dòng)勢，并由此論證一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢可以用兩個(gè)脈震磁動(dòng)勢來代替。5-1 有一臺(tái)50赫的異步電機(jī)，額定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)/分，空

21、載轉(zhuǎn)差率為0.00267，試求該電機(jī)的極數(shù)、同步轉(zhuǎn)速、空載轉(zhuǎn)速及額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)差率。答：所以，極數(shù)為8同步轉(zhuǎn)速r/min空載轉(zhuǎn)速r/min額定負(fù)載轉(zhuǎn)差率5-2 當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，定子電流的頻率是多少?定子電勢的頻率是多少？轉(zhuǎn)子電勢的頻率是多少？轉(zhuǎn)子電流的頻率是多少？由定子電流所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁勢基波將以什么速度切割定子？以什么速度切割轉(zhuǎn)子？由轉(zhuǎn)子電流所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁勢基波將以什么速度切割轉(zhuǎn)子？以什么速度切割定子?轉(zhuǎn)子磁勢基波切割定子的速度會(huì)不會(huì)因轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的變化而變化？答： （1）定子電流的頻率為額定頻率（2）定子電勢頻率與電流頻率相同為（3）轉(zhuǎn)子電流頻率為，其中（4）轉(zhuǎn)子電勢頻率與電流頻率相同，為（