電機學-習題答案

.z.緒論0.1電機和變壓器的磁路常用什么材料制成，這類材料應具有哪些主要特性？答：電機和變壓器的磁路常用導磁性能高的硅鋼片疊壓制成，磁路的其它部分常采用導磁性能較高的鋼板和鑄鐵制成。這類材料應具有導磁性能高、磁導率大、鐵耗低的特征。0.2在圖0.3中，當給線圈外加正弦電壓時，線圈和中各感應什么性質(zhì)的電動勢？電動勢的大小與哪些因素有關？答：當給線圈外加正弦電壓時，線圈中便有交變電流流過，產(chǎn)生相應的交變的磁動勢，并建立起交變磁通，該磁通可分成同時交鏈線圈、的主磁通和只交鏈線圈的漏磁通。這樣，由主磁通分別在線圈和中感應產(chǎn)生交變電動勢。由漏磁通在線圈中產(chǎn)生交變的。電動勢的大小分別和、的大小，電源的頻率，交變磁通的大小有關。0-3感應電動勢中的負號表示什么意思？答：是規(guī)定感應電動勢的正方向與磁通的正方向符合右手螺旋關系時電磁感應定律的普遍表達式；當所有磁通與線圈全部匝數(shù)交鏈時，則電磁感應定律的數(shù)學描述可表示為；當磁路是線性的，且磁場是由電流產(chǎn)生時，有為常數(shù)，則可寫成。0.4試比較磁路和電路的相似點和不同點。答：磁路和電路的相似只是形式上的，與電路相比較，磁路有以下特點：1）電路中可以有電動勢無電流，磁路中有磁動勢必然有磁通；2）電路中有電流就有功率損耗；而在恒定磁通下，磁路中無損耗3）由于G導約為G絕的1020倍，而僅為的倍，故可認為電流只在導體中流過，而磁路中除主磁通外還必須考慮漏磁通；4）電路中電阻率在一定溫度下恒定不變，而由鐵磁材料構成的磁路中，磁導率隨變化，即磁阻隨磁路飽和度增大而增大。0.5電機運行時，熱量主要來源于哪些部分？為什么用溫升而不直接用溫度表示電機的發(fā)熱程度？電機的溫升與哪些因素有關？答：電機運行時，熱量主要來源于各種損耗，如鐵耗、銅耗、機械損耗和附加損耗等。當電機所用絕緣材料的等級確定后，電機的最高允許溫度也就確定了，其溫升限值則取決于冷卻介質(zhì)的溫度，即環(huán)境溫度。在電機的各種損耗和散熱情況相同的條件下，環(huán)境溫度不同，則電機所達到的實際溫度不同，所以用溫升而不直接用溫度表示電機的發(fā)熱程度。電機的溫升主要決定于電機損耗的大小、散熱情況及電機的工作方式。0.6電機的額定值和電機的定額指的是什么？答：電機的額定值是指電機在*種定額下運行時各物理量的規(guī)定值；而電機的定額是指制造廠按國家標準的要求對電機的全部電量和機械量的數(shù)值及運行的持續(xù)時間和順序所作的規(guī)定。0-7在圖0-2中，已知磁力線的直徑為10cm，電流I1=10A，I2=5A，I3=3A，試求該磁力線上的平均磁場強度是多少？答：平均磁場強度0.8在圖0.8所示的磁路中，線圈中通入直流電流，試問：電流方向如圖所示時，該磁路上的總磁動勢為多少？中電流反向，總磁動勢又為多少？若在圖中處切開，形成一空氣隙，總磁動勢又為多少？比較兩種情況下鐵心中的的相對大小，及中鐵心和氣隙中的相對大?。拷猓海?）（2）（3）不變（4）由于，而，所以，，。其中和分別圖0.8表示兩種情況下的各物理量。在（3）中，，由于，所以。0-9兩根輸電線在空間相距2m，當兩輸電線通入的電流均為100A時，求每根輸電線單位長度上所受的電磁力為多少？并畫出兩線中電流同向及反向時兩種情況下的受力方向。解：由，得每根輸電線單位長度上所受的電磁力為當電流同向時，電磁力為吸力；當電流反向時，電磁力為斥力。如下圖所示：0-10一個有鐵心的線圈，線圈電阻為2Ω。將其接入110V交流電源，測得輸入功率為22W，電流為1A，試求鐵心中的鐵耗及輸入端的功率因數(shù)。解：第一篇變壓器第1章1.1變壓器是根據(jù)什么原理進行電壓變換的？變壓器的主要用途有哪些？答：變壓器是一種靜止的電器設備，它利用電磁感應原理，把一種電壓等級的交流電能轉(zhuǎn)換成頻率相同的另一種電壓等級的交流電能。變壓器的主要用途有：變壓器是電力系統(tǒng)中實現(xiàn)電能的經(jīng)濟傳輸、靈活分配和合理使用的重要設備,在國民經(jīng)濟其他部門也獲得了廣泛的應用，如：電力變壓器（主要用在輸配電系統(tǒng)中，又分為升壓變壓器、降壓變壓器、聯(lián)絡變壓器和廠用變壓器）、儀用互感器（電壓互感器和電流互感器,在電力系統(tǒng)做測量用）、特種變壓器（如調(diào)壓用的調(diào)壓變壓器、試驗用的試驗變壓器、煉鋼用的電爐變壓器、整流用的整流變壓器、焊接用的電焊變壓器等）。1.2變壓器有哪些主要部件？各部件的作用是什么？答：電力變壓器的基本構成部分有：鐵心、繞組、絕緣套管、油箱及其他等，其中鐵心是變壓器的主磁路，又是它的機械骨架。繞組由銅或鋁絕緣導線繞制而成，是變壓器的電路部分。絕緣套管:變壓器的引出線從油箱內(nèi)部引到箱外時必須通過絕緣套管，使引線與油箱絕緣。油箱：存放變壓器油。分接開關，可在無載下改變高壓繞組的匝數(shù),以調(diào)節(jié)變壓器的輸出電壓。1.3鐵心在變壓器中起什么作用？如何減少鐵心中的損耗？答：鐵心是變壓器的主磁路，又是它的機械骨架。為了提高磁路的導磁性能，減少鐵心中的磁滯、渦流損耗，鐵心一般用高磁導率的磁性材料——硅鋼片疊成，其厚度為，兩面涂以厚的漆膜，使片與片之間絕緣。1.4變壓器有哪些主要額定值？原、副方額定電壓的含義是什么？答：變壓器的主要額定值有：額定容量、額定電壓和、額定電流和、、額定頻率等。原、副方額定電壓的含義是指：正常運行時規(guī)定加在一次側(cè)的端電壓稱為變壓器一次側(cè)的額定電壓；二次側(cè)的額定電壓是指變壓器一次側(cè)加額定電壓時二次側(cè)的空載電壓。對三相變壓器，額定電壓、額定電流均指線值。1-5一臺單相變壓器，SN=5000kVA，U1N/U2N=10/6.3kV，試求原、副方的額定電流。解：1-6一臺三相變壓器，SN=5000kVA，U1N/U2N=35/10.5kV，Y，d接法，求原、副方的額定電流。解：第2章2.1在研究變壓器時，原、副方各電磁量的正方向是如何規(guī)定的？答：從原理上講，正方向可以任意選擇，但正方向規(guī)定不同，列出的電磁方程式和繪制的相量圖也不同。通常按習慣方式規(guī)定正方向，稱為慣例。具體原則如下：（1）在負載支路，電流的正方向與電壓降的正方向一致；而在電源支路，電流的正方向與電動勢的正方向一致；（2）磁通的正方向與產(chǎn)生它的電流的正方向符合右手螺旋定則；（3）感應電動勢的正方向與產(chǎn)生它的磁通的正方向符合右手螺旋定則。2.2在變壓器中主磁通和原、副邊繞組漏磁通的作用有什么不同？它們各是由什么磁動勢產(chǎn)生的？在等效電路中如何反映它們的作用？答：（1）主磁通在原、副繞組中均感應電動勢，當副方接上負載時便有電功率向負載輸出，故主磁通起傳遞能量的作用；而漏磁通不起傳遞能量的作用，僅起壓降作用。（2）空載時，有主磁通和一次側(cè)繞組漏磁通，它們均由一次側(cè)磁動勢激勵產(chǎn)生；負載時有主磁通，一次側(cè)繞組漏磁通，二側(cè)次繞組漏磁通。主磁通由一次繞組和二次繞組的合成磁動勢即激勵產(chǎn)生，一次側(cè)繞組漏磁通由一次繞組磁動勢激勵產(chǎn)生，二次側(cè)繞組漏磁通由二次繞組磁動勢激勵產(chǎn)生。（3）在等效電路中，主磁通用勵磁參數(shù)來反映它的作用，一次側(cè)漏磁通用漏電抗來反映它的作用，而二次側(cè)漏磁通用漏電抗來反映它的作用。2.3為了在變壓器原、副繞組方得到正弦波感應電動勢，當鐵心不飽和時激磁電流呈何種波形？當鐵心飽和時情形又怎樣？答：為了在變壓器原、副繞組方得到正弦波感應電動勢，當鐵心不飽和時，因為磁化曲線是直線，勵磁電流和主磁通成正比，故當主磁通成正弦波變化，激磁電流亦呈正弦波變化。而當鐵心飽和時，磁化曲線呈非線性，為使磁通為正弦波，勵磁電流必須呈尖頂波。2.4變壓器的外加電壓不變，若減少原繞組的匝數(shù)，則變壓器鐵心的飽和程度、空載電流、鐵心損耗和原、副方的電動勢有何變化？答：根據(jù)可知,,因此,一次繞組匝數(shù)減少,主磁通將增加，磁密，因不變，將隨的增加而增加，鐵心飽和程度增加；由于磁導率下降。因為磁阻，所以磁阻增大。根據(jù)磁路歐姆定律，當線圈匝數(shù)減少時，空載電流增大；又由于鐵心損耗，所以鐵心損耗增加；因為外加電壓不變，所以根據(jù)，所以原方電動勢基本不變，而副方電動勢則因為磁通的增加而增大。2.5一臺額定電壓為的變壓器，若誤將低壓側(cè)接到的交流電源上，將會產(chǎn)生什么后果？答：根據(jù)可知,此時主磁通增加接近倍，磁路飽和程度大增，勵磁電流將會大大增加，鐵耗和銅耗增大，變壓器過熱。同時噪聲過大，振動明顯。2.6變壓器折算的原則是什么？如何將副方各量折算到原方？答：折算僅僅是研究變壓器的一種方法，它不改變變壓器內(nèi)部電磁關系的本質(zhì)。折算的原則是保證折算方折算前后所產(chǎn)生的磁動勢不變。副方各量折算方法如下：將副方電流除以；副方感應電動勢、電壓乘以；漏阻抗、負載阻抗應乘以。2.7變壓器的電壓變化率是如何定義的？它與哪些因素有關？答：變壓器的電壓變化率定義為：當變壓器的原方接在額定電壓、額定頻率的電網(wǎng)上，副方的空載電壓與給定負載下副方電壓的算術差，用副方額定電壓的百分數(shù)來表示的數(shù)值，即變壓器電壓變化率可按下式計算：?？芍儔浩麟妷鹤兓实拇笮≈饕鸵韵挛锢砹肯嚓P：（1）電壓變化率與負載的大?。ㄖ担┏烧龋辉谝欢ǖ呢撦d系數(shù)下，當負載為阻感負載時，漏阻抗（阻抗電壓）的標么值越大，電壓變化率也越大；（2）電壓變化率還與負載的性質(zhì)，即功率因角數(shù)的大小和正負有關。2.8為什么可以把變壓器的空載損耗看做變壓器的鐵損，短路損耗看做額定負載時的銅損？答：空載時，繞組電流很小，繞組電阻又很小，所以銅損耗很小,故銅損耗可以忽略，空載損耗可以近似看成鐵損耗。測量短路損耗時，變壓器所加電壓很低，而根據(jù)可知，由于漏阻抗壓降的存在，則更小。又根據(jù)可知，因為很小，磁通就很小，因此磁密很低。再由鐵損耗，可知鐵損耗很小，可以忽略，額定負載時短路損耗可以近似看成額定負載時的銅損耗。2..9變壓器在高壓側(cè)和低壓側(cè)分別進行空載試驗，若各施加對應的額定電壓，所得到鐵耗是否相同？答：相同?？蛰d試驗時輸入功率為變壓器的鐵損耗，無論在高壓邊還是在低壓邊加電壓，都要加到額定電壓，根據(jù)可知，；，故，即。因此無論在哪側(cè)做，主磁通大小都是相同的，鐵損耗就一樣。短路試驗時輸入功率為變壓器額定負載運行時的銅損耗，無論在高壓邊還是在低壓邊做，都要使電流達到額定電流值，繞組中的銅損耗是一樣的2-10一臺單相變壓器，SN=5000kVA,U1N/U2N=35/6.0kV,fN=50HZ,鐵心有效面積A=1120cm2，鐵心中的最大磁密Bm=1.45T，試求高、低壓繞組的匝數(shù)和變比。解:高壓繞組的匝數(shù)變壓器的變比低壓繞組的匝數(shù)2-11一臺單相變壓器，SN=100kVA，U1N/U2N=6000/230V，R1=4.32Ω，*1σ=8.9Ω，R2=0.0063Ω，*2σ=0.013Ω。求：1)折算到高壓側(cè)的短路參數(shù)Rk、*k和Zk；2)折算到低壓側(cè)的短路參數(shù)k、k和k；3)將1）、2）的參數(shù)用標么值表示，由計算結果說明什么問題？4)變壓器的短路電壓uk及其有功分量ukr、無功分量uk*；5)在額定負載下，功率因數(shù)分別為cos2=1、cos2=0.8（滯后）、cos2=0.8（超前）3種情況下的△U％。解:1)2)3)4)5)△U1％＝(Rk*cos2+*k*sin2)×100％=(0.0239×1.0+0.0504×0)×100％=2.39％△U2％＝(Rk*cos2+*k*sin2)×100％=(0.0239×0.8+0.0504×0.6)×100％=4.87％△U3％＝(Rk*cos2+*k*sin2)×100％=(0.0239×0.8-0.0504×0.6)×100％=-1.05％2-12一臺三相變壓器，SN=750kVA,U1N/U2N=10000/400V,Y,d接法，f=50HZ。試驗在低壓側(cè)進行，額定電壓時的空載電流I0=65A，空載損耗p0=3700W；短路試驗在高壓側(cè)進行，額定電流時的短路電壓Uk=450V，短路損耗pkN折算到高壓邊的參數(shù)，假定R1=2=,*1σ=2σ=；繪出T形電路圖，并標出各量的正方向；計算滿載及cos2=0.8（滯后）時的效率N；計算最大效率ma*。解：1),折算至高壓側(cè)的激磁參數(shù)：短路參數(shù)計算：Zk==Rk=*k==2)T形電路圖如下：4)滿載時的效率第3章3.1三相變壓器組和三相心式變壓器在磁路結構上各有什么特點？答：三相變壓器組磁路結構上的特點是各相磁路各自獨立，彼此無關；三相心式變壓器在磁路結構上的特點是各相磁路相互影響，任一瞬間*一相的磁通均以其他兩相鐵心為回路。3.2三相變壓器的聯(lián)結組是由哪些因素決定的？答：三相變壓器的聯(lián)結組是描述高、低壓繞組對應的線電動勢之間的相位差，它主要與（1）繞組的極性（繞法）和首末端的標志有關；（2）繞組的連接方式有關。3.4Y，y接法的三相變壓器組中，相電動勢中有三次諧波電動勢，線電動勢中有無三次諧波電動勢？為什么？答：線電動勢中沒有三次諧波電動勢，因為三次諧波大小相等，相位上彼此相差，即相位也相同。當采用Y，y接法時，線電動勢為兩相電動勢之差，所以線電動勢中的三次諧波為零。以相為例，三次諧波電動勢表達式為，所以線電動勢中沒有三次諧波電動勢。3.5變壓器理想并聯(lián)運行的條件有哪些？答：變壓器理想并聯(lián)運行的條件有：各變壓器高、低壓方的額定電壓分別相等，即各變壓器的變比相等；（2）各變壓器的聯(lián)結組相同；（3）各變壓器短路阻抗的標么值相等，且短路電抗與短路電阻之比相等。3.6并聯(lián)運行的變壓器，如果聯(lián)結組不同或變比不等會出現(xiàn)什么情況？答：如果聯(lián)結組不同，的線電動勢即使大小相等，由于對應線電動勢之間相位差300，也會在它們之間產(chǎn)生一電壓差，如圖所示。其大小可達=sin15°=0.518。這樣大的電壓差作用在變壓器副繞組所構成的回路上，必然產(chǎn)生很大的環(huán)流（幾倍于額定電流），它將燒壞變壓器的繞組。如果變比不等，則在并聯(lián)運行的變壓器之間也會產(chǎn)生環(huán)流。3.7兩臺容量不相等的變壓器并聯(lián)運行，是希望容量大的變壓器短路電壓大一些好，還是小一些好？為什么？答：希望容量大的變壓器短路電壓小一些好，這是因為短路電壓大的小，在并聯(lián)運行時，不容許任何一臺變壓器長期超負荷運行，因此并聯(lián)運行時最大的實際總?cè)萘勘葍膳_額定容量之和要小，只可能是滿載的一臺的額定容量加上另一臺欠載的實際容量。這樣為了不浪費變壓器容量，我們當然希望滿載的一臺，即短路電壓小的一臺容量大，欠載運行的一臺容量越小越好。3.8為什么變壓器的正序阻抗和負序阻抗相同？變壓器的零序阻抗決定于哪些因素？答：由于正序和負序均是對稱的，僅存在B相超前還是C相超前的差別，對變壓器的電磁本質(zhì)沒什么不同，因此負序系統(tǒng)的等效電路和負序阻抗與正序系統(tǒng)相同，即；變壓器的零序阻抗主要決定于（1）三相變壓器繞組的連接方式（2）磁路的結構等因素。3.9從帶單相負載的能力和中性點移動看，為什么Y，yn接法不能用于三相變壓器組，卻可以用于三相心式變壓器？答：Y，yn接線的組式變壓器接單相負載時，由于零序阻抗大（），負載電流將很小，因此根本不能帶單相負載。但很小的零序電流就會產(chǎn)生很大的零序電動勢，造成中點浮動較大，相電壓嚴重不對稱。在極端的情況下，如一相發(fā)生短路，即短路電流僅為正常激磁電流的3倍，使其余兩相電壓提高到原來的倍，這是很危險的。因此三相變壓器組不能接成Y，yn聯(lián)結組。而心式變壓器，由于零序阻抗很小（很?。?，單相負載電流的大小主要由負載阻抗決定，因此它可以帶一定的單相負載。只要適當限制中線電流，則相電壓的偏移也不會很大。因此三相心式變壓器組可以接成Y，yn聯(lián)結組。一臺單相變壓器，／＝220V／110V，繞組標志如右圖所示：將與連接，高壓繞組接到220V的交流電源上，電壓表接在上，如、同極性，電壓表讀數(shù)是多少？如、異極性呢？解：、同極性時壓表讀數(shù)是：、異極性時壓表讀數(shù)是：3-11根據(jù)題圖3-2的接線圖，確定其聯(lián)結組別。1）2）3）題圖3-2解：1）2）3)3.12根據(jù)下列變壓器的聯(lián)結組別畫出其接線圖：1）Y，d5；2）Y，y2；3）D，y11。解：1）Y，d5，有兩種接法，如下圖a）、b）所示。2）Y，y2，只有一種接法，如下圖2）所示。3）D，y11，有兩種接法，下圖3）所示高壓邊為A*-CZ-BY接法，另一種接法A*-CZ-BY略。3-13兩臺并聯(lián)運行的變壓器，在SNI=1000kAV，SNII=500kAV，不允許任何一臺變壓器過載的情況下，試計算下列條件并聯(lián)變壓器組可供給的最大負載，并對其結果進行討論。1）=0.9；2）=0.9；解：1）∵，∴第一臺變壓器先達滿載。設，則2）∵，∴第二臺變壓器先達滿載。設，則討論：可見，并聯(lián)運行時，容量大的變壓器，其較小，則并聯(lián)變壓器組利用率較高。3-14兩臺變壓器數(shù)據(jù)如下：SNI=1000kAV，ukI=6.5％，SNII=2000kAV，ukII=7.0％聯(lián)結組均為Y，d11額定電壓均為35/10.5kVA?，F(xiàn)將它們并聯(lián)運行，試計算：1）當輸出為3000kVA時，每臺變壓器承擔的負載是多少？2）在不允許任何一臺過載的條件下，并聯(lián)組最大輸出負載是多少？此時并聯(lián)組的利用率是多少？解：1）由得2）∵，∴第一臺變壓器先達滿載。設，則3.15*變電所總負載是3000kVA，若選用規(guī)格完全相同的變壓器并聯(lián)運行，每臺變壓器的額定容量為1000kVA。1）在不允許任何一臺變壓器過載的情況下需要幾臺變壓器并聯(lián)運行？2）如果希望效率最高，需要幾臺變壓器并聯(lián)運行？已知每臺變壓器的損耗是：。解：1），∴需要3臺變壓器并聯(lián)運行。2），∴需要5臺變壓器并聯(lián)運行。3.16試將三相不對稱電壓：分解為對稱分量。解：3.16試將三相不對稱電壓：分解為對稱分量。解：3-17一臺容量為100kVA，Y，yn0聯(lián)結組的三相心式變壓器，／＝6000／400V，=0.02+j0.05，=0.1+j0.6如發(fā)生單相對地短路，試求：1）原繞組的三相電流；2）副方的三相電壓；3）中點移動的數(shù)值。解：1）單相對地短路時副方的短路電流2)副方的三相電壓,忽略和，則3)中點移動副邊：第4章4.1變壓器的空載電流很小，為什么空載合閘電流卻可能很大？答：變壓器空載合閘時，鐵心磁通處于瞬變過程中，此時的磁通最大值可達穩(wěn)態(tài)時的2倍，由于鐵心有磁飽和現(xiàn)象，其對應的勵磁電流將急劇增大到穩(wěn)態(tài)值的幾十倍，甚至上百倍。4.2變壓器在什么情況下突然短路電流最大？大致是額定電流的多少倍？對變壓器有何危害？答：當時發(fā)生突然短路，繞組中暫態(tài)分量短路電流初始值最大，經(jīng)過半個周期（）時出現(xiàn)沖擊電流，其值約為額定電流的20-30倍。這是一個很大的沖擊電流，它會在變壓器繞組上產(chǎn)生很大的電磁力，嚴重時可能使變壓器繞組變形而損壞。4.3變壓器突然短路電流的大小和有什么關系？為什么大容量變壓器的設計得大些？答：由====，可知變壓器突然短路電流大小與短路阻抗的標幺值大小成反比。因為大容量變壓器短路電流相對較大，繼電保護相對較難，所以為了限制短路電流，應將設計得大些。4.4變壓器繞組上承受的徑向電磁力和軸向電磁力方向如何？哪一種電磁力對繞組的破壞作用更大一些？為什么？答：變壓器繞組上承受的徑向電磁力方向為兩個繞組受到的徑向方向相反，外層繞組受*力，內(nèi)層繞組受壓力；軸向電磁力其作用方向為從繞組兩端擠壓繞組。由于繞組兩端最大，所以靠近鐵的部分線圈最容易遭受損壞，故結構上必須加強機械支撐。4.5變壓器運行時可能出現(xiàn)哪些過電壓？如何保護？答：變壓器運行時可能出現(xiàn)的過電壓有：一是由于輸電線直接遭受雷擊或雷云放電在輸電線上感應的過電壓，稱為大氣過電壓；另一種情況是當變壓器或線路上開關合閘或拉閘時，伴隨著系統(tǒng)電磁能量的急劇變化而產(chǎn)生的過電壓，稱為操作過電壓。操作過電壓一般為額定電壓的3～4.5倍，而大氣過電壓可達額定電壓的8～12倍。為了保證變壓器的安全可靠運行，必須采取過電壓保護措施。常用的方法有：（1）安裝避雷器（2）加強繞組的絕緣（3）增大繞組的匝間電容（4）采用中性點接地系統(tǒng)。4-6有一臺三相變壓器，聯(lián)結組，試求：1）高壓方的穩(wěn)態(tài)短路電流及其標么值；2）在最不利的情況下發(fā)生副方突然短路時短路電流的最大值和標么值。解：1）2）第5章5.1三繞組變壓器等效電路中的電抗與雙繞組變壓器的漏電抗有何不同？為什么有時在中有一個會出現(xiàn)負值？答：、、并不代表三繞組變壓器各繞組的漏電抗，而是各繞組自感電抗和各繞組之間的互感電抗組合而成得等效電抗。對于雙繞組變壓器，每個繞組產(chǎn)生的漏磁通只與本繞組交鏈而不與另一個繞組交鏈，即這些漏磁通均為自感漏磁通。因此雙繞組變壓器的漏電抗為本繞組的自漏感電抗。在三繞組變壓器中，的大小與各繞組在鐵心上的排列位置有關。排列在中間位置的繞組其組合的等效電抗最小，常接近于零，甚至為微小的負值。負電抗是電容性質(zhì)的，這當然不是變壓器繞組真具有電容性，各繞組之間的漏電抗、、是不會為負的，只是在相互組合時產(chǎn)生的負值而已。5.2什么是自耦變壓器的額定容量、繞組容量和傳導容量？它們之間的關系是什么？答：自耦變壓器的容量是指它的輸入容量或輸出容量。額定運行時的容量用表示，即自耦變壓器的額定容量。由于自耦變壓器一、二次側(cè)既有磁的聯(lián)系，也有電的聯(lián)系，因此它從一次側(cè)傳遞到二次側(cè)的容量即額定容量由兩部分組成：①由繞組的串聯(lián)部分和公共部分之間經(jīng)電磁感應作用傳送的功率，即繞組容量；②由繞組的公共部分靠電的聯(lián)系直接由一次側(cè)傳遞到二次側(cè)的功率，即傳導功率。他們之間的關系可以簡單的表示為：，。其中：表示自耦變壓器的繞組容量,表示自耦變壓器的額定容量，表示自耦變壓器的傳導容量。5.3為什么電壓互感器在運行時不允許副邊短路？電流互感器在運行時不允許副邊開路？答：由于電壓互感器副邊所接的測量儀表，例如電壓表、功率表的電壓線圈等，其阻抗很大，故電壓互感器運行時相當于一臺降壓變壓器的空載運行，電壓互感器是按空載運行設計的。若電壓互感器在運行時副邊短路會產(chǎn)生很大的短路電流，燒壞互感器的繞組。電流互感器在運行時不允許副邊開路是因為電流互感器的原方電流是由被測試的電路決定的，在正常運行時，電流互感器的副方相當于短路，副方電流有強烈的去磁作用，即副方的磁動勢近似與原方的磁動勢大小相等、方向相反，因而產(chǎn)生鐵心中的磁通所需的合成磁動勢和相應的勵磁電流很小。若副方開路，則原方電流全部成為勵磁電流，使鐵心中的磁通增大，鐵心過分飽和，鐵耗急劇增大，引起互感器發(fā)熱。同時因副繞組匝數(shù)很多，將會感應出危險的高電壓，危及操作人員和測量設備的安全。5-4一臺三相三繞組變壓器，額定容量為10000/10000/10000kVA，額定電壓110/38.5/11kV，其聯(lián)結組為YN，yn0，d11，短路試驗數(shù)據(jù)如下：繞組短路損耗（kW）阻抗電壓（%）高一中111.20高一低148.75中一低82.70試計算簡化等效電路中的各參數(shù)。解：5-5一臺三相雙繞組變壓器，SN=31500kVA，U1N/U2N=400/110kV，po=105kW，pkN=205kW。如果改接成510/110kV自耦變壓器，試求：自耦變壓器的額定容量、傳導容量和繞組容量各是多少？在額定負載和cos=0.8的條件下運行時，雙繞組變壓器和改接成自耦變壓器的效率各是多少？解：1）自耦變壓器的繞組容量自耦變壓器的額定容量自耦變壓器的傳導容量雙繞組變壓器的效率改接成自耦變壓器后po、pkN不變，其效率交流電機的共同理論第6章6.1時間和空間電角度是怎樣定義的？機械角度與電角度有什么關系？答空間電角度是指一對主磁極所占的空間距離，稱為360°的空間電角度。時間電角度是指感應電動勢交變一次所需要的時間為360°的時間電角度。機械角度和電角度之間的關系為：電角度=極對數(shù)×機械角度。6.2整數(shù)槽雙層繞組和單層繞組的最大并聯(lián)支路數(shù)與極對數(shù)有何關？答采用60°相帶法，在單層繞組中，每對極下，必須用兩個相帶下的槽導體組成一個線圈組（如用A相帶和*相帶的槽導體組成A相線圈組），也就是每對極只有一個極相組，所以最大并聯(lián)支路數(shù)等于極對數(shù)，，而在雙層繞組中，每個槽中上下層分開，一個相帶下的線圈可組成一個極相組，每對極有二個極相組，所以最大并聯(lián)支路數(shù)可等于極對數(shù)的二倍，即。6.3為什么單層繞組采用短距線圈不能削弱電動勢和磁動勢中的高次諧波？答單層繞組采用60°相帶，在每對極下，必須用兩個相帶下的槽導體組成一個極相組，所以對于單層繞組來說，一般它只能組成整距繞組，即使采用短距連接，各線圈的電動勢和磁動勢并未改變，所以不能削弱諧波。6.4何謂相帶？在三相電機中為什么常用60°相帶繞組，而不用120°相帶繞組？答相帶通常指一個線圈組在基波磁場中所跨的電角度。常采用60°相帶繞組是因為：（1）分布系數(shù)較大；（2）有正負相帶而不含偶數(shù)次諧波磁動勢。6.5試說明諧波電動勢產(chǎn)生的原因及其削弱方法。答一般在同步電機中，磁極磁場不可能為正弦波，由于電機磁極磁場非正弦分布所引起的發(fā)電機定子繞組電動勢就會出現(xiàn)高次諧波。為了盡量減少諧波電動勢的產(chǎn)生，我們常常采取一些方法來盡量削弱電動勢中的高次諧波，使電動勢波形接近于正弦。一般常用的方法有：（1）使氣隙磁場沿電樞表面的分布盡量接近正弦波形。用三相對稱繞組的聯(lián)結來消除線電動勢中的3次及其倍數(shù)次奇次諧波電動勢。用短距繞組來削弱高次諧波電動勢。（4）采用分布繞組削弱高次諧波電動勢。（5）采用斜槽或分數(shù)槽繞組削弱齒諧波電動勢。6.6試述分布系數(shù)和短距系數(shù)的意義。若采用長距線圈，其短距系數(shù)是否會大于1。答短距系數(shù)：它表示線圈短距后感應電動勢比整距時應打的折扣。由于短距或長距時，線圈電動勢為導體電動勢的相量和，而全距時為代數(shù)和，故除全距時=1以外，在短距或長距時，都恒小于1。分布系數(shù)：由于繞組分布在不同的槽內(nèi)，使得q個分布線圈的合成電動勢小于q個集中線圈的合成電動勢，由此所引起的折扣。不難看出，。6.7齒諧波電動勢是由于什么原因引起的？在中、小型感應電機和小型凸極同步電機中，常用轉(zhuǎn)子斜槽來削弱齒諧波電動勢，斜多少合適？答在交流電機中，空載電動勢的高次諧波中，次數(shù)為的諧波較強，由于它與一對極下的齒數(shù)有特定關系，所以我們稱之為齒諧波電動勢。在中、小型感應電機和小型凸極同步電機中，常用轉(zhuǎn)子斜槽來削弱齒諧波電動勢，一般斜一個齒距。6-8已知Z=24，2p=4，a=1，試繪制三相單層繞組展開圖。解：，取單層鏈示，繞組展開圖如下：6-9有一雙層繞組，Z=24，2p=4，a=2，。試繪出：（1）繞組的槽電動勢星形圖并分相；（2）畫出其疊繞組A相展開圖。解：（1）槽電動勢星形圖如右：（2）畫出其疊繞組A相展開圖如下：6.10一臺兩極汽輪發(fā)電機，頻率為，定子槽數(shù)為槽，每槽內(nèi)有兩根有效導體，接法，空載線電壓為。試求基波磁通量。解6-11一臺三相同步發(fā)電機，f=50HZ，nN=1500r/min，定子采用雙層短距分布繞組：q=3，，每相串聯(lián)匝數(shù)N=108，Y接法，每極磁通量Φ1=1.015×10-2Wb，Φ3=0.66×10-3Wb，Φ5=0.24×10-3Wb，Φ7=1.015×10-4Wb，試求：（1）電機的極對數(shù)；（2）定子槽數(shù)；（3）繞組系數(shù)kN1、kN3、kN5、kN7；（4）相電動勢Eφ1、Eφ3、Eφ5、Eφ7及合成相電動勢Eφ和線電動勢El。解：（1）電機的極對數(shù)；（2）定子槽數(shù)；（3）繞組系數(shù)（4）電動勢第7章7.1為什么說交流繞組產(chǎn)生的磁動勢既是時間的函數(shù)，又是空間的函數(shù)，試以三相合成磁動勢的基波來說明。答同步電機的定子繞組和異步電機的定、轉(zhuǎn)子繞組均為交流繞組，而它們中的電流則是隨時間變化的交流電，因此，交流繞組的磁動勢及氣隙磁通既是時間函數(shù)，同時空間位置不同，磁動勢和氣隙磁通密度分布不同，所以又是空間的函數(shù)。三相合成磁動勢的基波為：從表達式上可以看出，三相合成磁動勢的基波為在空間按正弦分布，且隨時間以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的磁動勢，因此它既是時間的函數(shù)，又是空間的函數(shù)。7.2脈振磁動勢和旋轉(zhuǎn)磁動勢各有哪些基本特性？產(chǎn)生脈振磁動勢，圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢和橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢的條件有什么不同？答1）脈振磁動勢的基本特點為：空間位置不變，在電機的氣隙空間按階梯形波分布，幅值隨時間以電流的頻率按正弦規(guī)律變化。單相繞組的脈振磁動勢可分解為基波和一系列奇次諧波。每次波的頻率相同都等于電流的頻率，其中，磁動勢基波的幅值為：次諧幅值為基波的極對數(shù)就是電機的極對數(shù)，而次諧波的極對數(shù)。各次波都有一個波幅在相繞組的軸線上，其正負由繞組系數(shù)決定。2）旋轉(zhuǎn)磁動勢的基本特點為：對稱的三相繞組內(nèi)通有對稱的三相電流時，三相繞組合成磁動勢的基波是一個在空間按正弦分布、幅值恒定的圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢，其幅值為每相基波脈振磁動勢最大幅值的3/2倍，即合成磁動勢的轉(zhuǎn)速，即同步轉(zhuǎn)速合成磁動勢的轉(zhuǎn)向取決于三相電流的相序及三相繞組在空間的排列。合成磁動勢是從電流超前相的繞組軸線轉(zhuǎn)向電流滯后相的繞組軸線。改變電流相序即可改變旋轉(zhuǎn)磁動勢轉(zhuǎn)向。旋轉(zhuǎn)磁動勢的瞬時位置視相繞組電流大小而定，當*相電流達到正最大值時，合成磁動勢的正幅值就與該相繞組軸線重合。產(chǎn)生脈振磁動勢，圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢和橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢的條件為：當和中有一個為零時，合成磁動勢為圓型旋轉(zhuǎn)磁動勢當時，合成磁動勢為橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢當時，合成磁動勢為脈振磁動勢7.3一臺三角形連接的定子繞組，接到對稱的三相電源上，當繞組內(nèi)有一相斷線時，將產(chǎn)生什么性質(zhì)的磁動勢？答設C相繞組斷線，則，A,B兩相電流為。將坐標原點取在A相繞組軸線上，則有因此，合成磁動勢為橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢，其轉(zhuǎn)向為A—B—C—A。時的向量圖如圖所示。7.4把一臺三相交流電機定子繞組的三個首端和末端分別連在一起，通以交流電流，合成磁動勢基波是多少？如將三相繞組依次串聯(lián)起來后通以交流電流，合成磁動勢基波又是多少？為什么？答把一臺三相交流電機定子繞組的三個首端和末端分別連在一起，通以交流電流，相當于并聯(lián)，則三個繞組內(nèi)流過相位相同的交流電流，空間相差，矢量合成為零，所以合成磁動勢基波為零；如將三相繞組依次串聯(lián)起來后通以交流電流，相當于串接，繞組內(nèi)流過的電流仍然是空間相差，但是同相位，所以矢量合成后得到的磁動勢基波為零。7.5把三相感應電動機接到電源的三個接線頭對調(diào)兩根后，電動機的轉(zhuǎn)向是否會改變？為什么？答電動機的轉(zhuǎn)向會發(fā)生改變。因為磁場的轉(zhuǎn)向?qū)驗殡娫唇泳€頭的對調(diào)而發(fā)生變化，旋轉(zhuǎn)磁動勢的轉(zhuǎn)向?qū)c原先的相反。7.6試述三相繞組產(chǎn)生的高次諧波磁動勢的極對數(shù)、轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速和幅值。多少？答三相繞組產(chǎn)生的高次諧波磁動勢的（1）極對數(shù)（2）轉(zhuǎn)速（3）轉(zhuǎn)向，當，則為反向（即和基波磁動勢反向相反），則為正向（即和基波磁動勢反向相同）(4)幅值它們所建立的磁場在定子繞組內(nèi)的感應電動勢的頻率為即繞組諧波磁場在繞組自身的感應電動勢的頻率與產(chǎn)生繞組諧波磁動勢的基波電流頻率相同，因此它可與基波電動勢相量相加。7.7短距系數(shù)和分布系數(shù)的物理意義是什么？為什么現(xiàn)代交流電機一般采用短距、分布繞組？答短距系數(shù)物理意義是：短距線匝電動勢（為構成線匝的兩導體有效邊電動勢相量和）與整距線匝電動勢(為構成線匝的兩導體有效邊電動勢代數(shù)和)的比值，即：分布系數(shù)物理意義是：線圈組各線圈分布在若干個槽時電動勢相量和和對各線圈都集中在同一槽時電動勢代數(shù)和的比值，即：因為短距和分布繞組能削弱或消除高次諧波電動勢。7.8一臺的三相電機，通以的三相交流電流，若保持電流的有效值不變，試分析其基波磁動勢的幅值大小，極對數(shù)、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向?qū)⑷绾巫兓?？答三相合成磁動勢基波的幅值為：因為電流的有效值不變，所以磁動勢的幅值大小不變，又因為而頻率增大到60HZ，所以轉(zhuǎn)速增加1.2倍，又因為相序不變，所以轉(zhuǎn)向不變，極對數(shù)也不變。7.9一臺兩相交流電機的定子繞組在空間上相差90°電角度，若匝數(shù)相等，通入怎樣的電流形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場？通入什么樣的電流形成脈振磁場？若兩相匝數(shù)不等，通入什么樣的電流形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場？通入什么樣的電流形成脈動磁場？答（1）繞組中通入在時間上互差90°電角度的兩相對稱電流可以形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場（2）通入相同相位的電流會形成脈振磁場（3）若匝數(shù)不相等，則當繞組中通入幅值大小不相等但在時間上互差90°電角度的兩相對稱電流以保證和中有一個為零時，可以形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場，同理，通入相同相位但幅值大小不相等的電流會形成脈振磁場。7-10一臺三相四極感應電動機，PN=132kW，UN=380V，IN=235A，定子繞組采用三角形連接，雙層疊繞組，槽數(shù)Z=72，y1=15，每槽導體數(shù)為72，a=4，試求：（1）脈振磁動勢基波和3、5、7等次諧波的振幅，并寫出各相基波脈振磁動勢的表達式；算三相合成磁動勢基波及5、7次諧波的幅值，寫出它們的表達式，并說明各次諧波的轉(zhuǎn)向、極對數(shù)和轉(zhuǎn)速；分析基波和5、7次諧波的繞組系數(shù)值，說明采用短距和分布繞組對磁動勢波形有什么影響。解：（1）額定相電流，設三相電流對稱，則各相基波脈振磁動勢的表達式：（2），正轉(zhuǎn)，，反轉(zhuǎn)，，正轉(zhuǎn)，由計算可知，基波繞組系數(shù)值遠大于5、7次諧波的繞組系數(shù)值，說明采用短距和分布繞組對基波磁動勢幅值影響不大，而對5、7次諧波磁動勢幅值大大減小，使電機磁動勢波形近似為正弦波。7.11一臺三相二極汽輪發(fā)電機，接法，（滯后），槽數(shù)，試求額定電流時：(1)相繞組磁動勢的基波幅值及瞬時值表達式；(2)三相合成磁動勢的基波幅值及瞬時值表達式；(3)畫出A相電流為最大值時的三相磁動勢空間矢量及其合成磁動勢空間矢量圖。解（1）相繞組磁動勢的基波幅值：相繞組磁動勢的瞬時值表達式(2)三相合成磁動勢的基波幅值：三相合成磁動勢的瞬時值表達式：(3)A相電流為最大值時的磁動勢空間矢量圖(時)7.12一臺三相交流電機，，定子繞組為單層，接法，若通以三相不對稱電流：，，，試寫出三相合成磁動勢基波表達式，并分析該磁動勢的轉(zhuǎn)向。解，相繞組磁動勢的基波幅值磁動勢的轉(zhuǎn)向分析如下：7-13電樞繞組若為兩相繞組，匝數(shù)相同，但空間相距120°電角度，A相流入，問：（1）若，合成磁動勢的性質(zhì)是什么樣的？畫出磁動勢向量圖，并標出正、反轉(zhuǎn)磁動勢分量；（2）若要產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢，且其轉(zhuǎn)向為從+A軸經(jīng)120°到+B軸的方向，電流iB應是怎樣的，寫出瞬時值表達式（可從磁動勢向量圖上分析）。解：（1）合成磁動勢（基波）為橢圓旋轉(zhuǎn)磁動勢。當時，在+A軸，各自從+B軸倒退120°電角度。磁動勢向量圖如下圖1所示。（2）若要產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢，且其轉(zhuǎn)向為從+A軸經(jīng)120°到+B軸的方向，電流iB應是：,磁動勢向量圖如下圖2所示。圖1圖2第三篇異步電機第8章8.1為什么感應電動機的轉(zhuǎn)速一定低于同步速，而感應發(fā)電機的轉(zhuǎn)速則一定高于同步轉(zhuǎn)速？如果沒有外力幫助，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速能夠達到同步速嗎？答因為異步電動機的轉(zhuǎn)向與定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向相同，只有（異步電動機），即轉(zhuǎn)子繞組與定子旋轉(zhuǎn)磁場之間有相對運動，轉(zhuǎn)子繞組才能感應電動勢和電流，從而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。若轉(zhuǎn)速上升到，則轉(zhuǎn)子繞組與定子旋轉(zhuǎn)磁場同速、同向旋轉(zhuǎn)，兩者相對靜止，轉(zhuǎn)子繞組就不感應電動勢和電流，也就不產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，電動機就不轉(zhuǎn)了。而感應發(fā)電機的轉(zhuǎn)子用原動機拖動進行工作，進行機電能量的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)速只有高于同步轉(zhuǎn)速，才能向外送電。如果沒有外力的幫助，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不能達到同步轉(zhuǎn)速。8.2簡述異步電機的結構。如果氣隙過大，會帶來怎樣不利的后果？答異步電機主要是由定子、轉(zhuǎn)子兩大部分組成，定、轉(zhuǎn)子中間是空氣隙，此外，還有端蓋、軸承、機座、風扇等部件。如果氣隙過大，會造成產(chǎn)生同樣大小的主磁場時所需要的勵磁電流的增大，由于勵磁電流是無功電流，所以會降低電機的功率因數(shù)，減少電機的效率。8.3感應電動機額定電壓、額定電流，額定功率的定義是什么"答額定電壓是指額定運行狀態(tài)下加在定子繞組上的線電壓，單位為V；額定電流是指電動機在定子繞組上加額定電壓、軸上輸出額定功率時，定子繞組中的線電流，單位為A；額定功率是指電動機在額定運行時軸上輸出的機械功率，單位是kw。8.4繞線轉(zhuǎn)子感應電機，如果定子繞組短路，在轉(zhuǎn)子邊接上電源，旋轉(zhuǎn)磁場相對轉(zhuǎn)子順時針方向旋轉(zhuǎn)．問此時轉(zhuǎn)子會旋轉(zhuǎn)嗎？轉(zhuǎn)向又如何"答會旋轉(zhuǎn)。因為旋轉(zhuǎn)磁場相對轉(zhuǎn)子順時針方向旋轉(zhuǎn)時，根據(jù)電磁感應，在定子側(cè)，會產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩企圖帶動定子旋轉(zhuǎn)，但是定子不能動，則反作用于轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向為逆時針。8.5一臺三相感應電動機，,.試問:(1)電動機的極數(shù)是多少"(2)額定負載下的轉(zhuǎn)差率s是多少？額定負載下的效率是多少？解：（1）電動機的極數(shù)；（2）額定負載下的轉(zhuǎn)差率（3）額定負載下的效率第9章9.1轉(zhuǎn)子靜止與轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)子邊的電量和參數(shù)有何變化？答當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)子電流的有效值為轉(zhuǎn)子電流的頻率相應的轉(zhuǎn)子繞組中的電動勢為，轉(zhuǎn)子漏抗為，和靜止時相比，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時的參數(shù)和轉(zhuǎn)差率成正比。9.2感應電動機轉(zhuǎn)速變化時，為什么定、轉(zhuǎn)子磁勢之間沒有相對運動？答設定子旋轉(zhuǎn)磁動勢相對于定子繞組的轉(zhuǎn)速為，因為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢相對于轉(zhuǎn)子繞組的轉(zhuǎn)速為。由于轉(zhuǎn)子本身相對于定子繞組有一轉(zhuǎn)速n，為此站在定子繞組上看轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢的轉(zhuǎn)速為。而，所以，感應電動機轉(zhuǎn)速變化時，定、轉(zhuǎn)子磁勢之間沒有相對運動。9.3當感應電機在發(fā)電及制動狀態(tài)運行時，定、轉(zhuǎn)子磁勢之間也沒有相對運動，試證明之．答設定子旋轉(zhuǎn)磁動勢相對于定子繞組的轉(zhuǎn)速為，因為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢相對于轉(zhuǎn)子繞組的轉(zhuǎn)速為。由于轉(zhuǎn)子本身相對于定子繞組有一轉(zhuǎn)速，為此站在定子繞組上看轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢的轉(zhuǎn)速為。而，該式不論轉(zhuǎn)差率為何值時均成立。只不過當感應電機在發(fā)電狀態(tài)運行時時，為負，的轉(zhuǎn)向與定子旋轉(zhuǎn)磁動勢的轉(zhuǎn)向相反；當感應電機在制動狀態(tài)運行時，電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向與的與定子旋轉(zhuǎn)磁動勢轉(zhuǎn)向相反，s＞1。所以，當感應電機在發(fā)電及制動狀態(tài)運行時，定、轉(zhuǎn)子磁勢之間也沒有相對運動。9.4用等效靜止的轉(zhuǎn)子來代替實際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，為什么不會影響定子邊的各種量數(shù)？定子邊的電磁過程和功率傳遞關系會改變嗎？答我們知道異步電動機定、轉(zhuǎn)子之間沒有電路上的聯(lián)結，只有磁路的聯(lián)系，這點和變壓器的情況相類似。從定子邊看轉(zhuǎn)子只有轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢與定子旋轉(zhuǎn)磁通勢起作用，只要維持轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢的大小、相位不變，至于轉(zhuǎn)子邊的電動勢、電流以及每相串聯(lián)有效匝數(shù)是多少都無關緊要。根據(jù)這個道理，我們設想把實際電動機的轉(zhuǎn)子抽出，換上一個新轉(zhuǎn)子，它的相數(shù)、每相串聯(lián)匝數(shù)以及繞組系數(shù)都分別和定子的一樣（新轉(zhuǎn)子也是三相、、）。這時在新?lián)Q的轉(zhuǎn)子中，每相的感應電動勢為、電流為，轉(zhuǎn)子漏阻抗為，但產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢卻和原轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的一樣。雖然換成了新轉(zhuǎn)子，但轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢并沒有改變，所以不影響定子邊，從而也就不會影響定子邊的各種量數(shù)。不會。9.5感應電機等效電路中代表什么意義？能不能不用電阻而用一個電感或電容來表示？為什么？答用在上消耗的電功率來等效代表轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時的機械功率（還包括機械損耗等）。不能。因為輸出的機械功率是有功的，故只能用有功元件電阻來等效代替。9.6當感應電動機機械負載增加時以后，定子方面輸入電流增加，因而輸入功率增加，其中的物理過程是怎樣的？從空載到滿載氣隙磁通有何變化？答因為，所以，即，可見，當感應電動機機械負載增加時，轉(zhuǎn)子側(cè)的電流就會增加，相應的轉(zhuǎn)子側(cè)的磁動勢也會增大，根據(jù)電動勢平衡方程式可見，隨著轉(zhuǎn)子側(cè)磁動勢的增加，定子方面的磁動勢也在增加，即輸入電流增加，因而輸入功率增加。電機從空載到滿載運行，由于定子電壓不變，所以氣隙磁通基本上保持不變。9.7和同容量的變壓器相比較，感應電機的空載電流較大，為什么？答因為感應電機有氣隙段，氣隙段磁阻很大。9.8感應電機定子、轉(zhuǎn)子邊的頻率并不相同，相量圖為什么可以畫在一起？根據(jù)是什么？答因為在這里進行了除匝數(shù)、相數(shù)折算外，還對轉(zhuǎn)子邊的頻率進行了折算。本來電動機旋轉(zhuǎn)時能輸出機械功率，傳給生產(chǎn)機械。經(jīng)過轉(zhuǎn)子頻率的折算，把電動機看成不轉(zhuǎn)，用一個等效電阻上的損耗代表電動機總的機械功率，這樣就實現(xiàn)了相量圖可以畫在一起的分析方法。根據(jù)的原則就是保持折算方在折算前后的磁動勢不變。9.9一臺三相異步電動機：.定子繞組為接法，試計算額定負載時的定子電流、轉(zhuǎn)子電流、勵磁電流、功率因數(shù)、輸入功率和效率。解：采用Γ型等效電路，相電流為功率因數(shù)輸入功率效率第10章10.1什么叫轉(zhuǎn)差功率？轉(zhuǎn)差功率消耗到哪里去了？增大這部分消耗，異步電動機會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？答在感應電機中，傳送到轉(zhuǎn)子的電磁功率中，s部分變?yōu)檗D(zhuǎn)子銅耗，（1-s）部分轉(zhuǎn)換為機械功率。由于轉(zhuǎn)子銅耗等于所以它亦稱為轉(zhuǎn)差功率。增大這一部分消耗，會導致轉(zhuǎn)子銅耗增大，電機發(fā)熱，效率降低。10.2異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩物理表達式的物理意義是什么？答電磁功率除以同步機械角速度得電磁轉(zhuǎn)矩，經(jīng)過整理為，從上式看出，異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩T與氣隙每極磁通、轉(zhuǎn)子電流以及轉(zhuǎn)子功率因數(shù)成正比，或者說與氣隙每極磁通和轉(zhuǎn)子電流的有功分量乘積成正比。10.3異步電動機拖動額定負載運行時，若電源電壓下降過多，會產(chǎn)生什么后果？答當時，若電源電壓下降過多，因為，則電磁轉(zhuǎn)矩下降更多,會造成定、轉(zhuǎn)子電流急速增大，則定子、轉(zhuǎn)子銅耗增大，且其增加的幅度遠遠大于鐵耗減小的幅度，故效率下降，甚至電動機停轉(zhuǎn)。若無保護，則繞組會因過熱而燒毀。10.4一臺三相二極異步電動機，額定數(shù)據(jù)為：，定子繞組D接，?？蛰d試驗數(shù)據(jù)：，機械損耗。短路試驗數(shù)據(jù)：。。時，。試計算：（1）額定輸入功率；（2）定、轉(zhuǎn)子銅損耗；（3）電磁功率和總機械功率；（4）效率；（5）畫出等值電路圖，并計算參數(shù)、、、、。解：（1）額定輸入功率（2）定、轉(zhuǎn)子銅損耗（3）電磁功率總機械功率:（4）效率（5）T型等值電路圖如下：電路參數(shù)：10.5一臺三相六極異步電動機，額定數(shù)據(jù):，定子繞組D接。定子銅損耗，鐵損耗,機械損耗，附加損耗。計算在額定負載時的轉(zhuǎn)差率、轉(zhuǎn)子電流頻率、轉(zhuǎn)子銅損耗、效率及定子電流。解由，得10.6一臺三相極異步電動機，有關數(shù)據(jù)為：，定子繞組Y接，?？蛰d試驗數(shù)據(jù)：。短路試驗數(shù)據(jù)為：。假設附加損耗忽略不計，短路特性為線性，且，試求：（1）之值；（2）及之值。解（1）電路參數(shù)：因為：；所以：；；，因為：；；所以：；（2），第11章11.1在額定轉(zhuǎn)矩不變的條件下，如果把外施電壓提高或降低，電動機的運行情況（）會發(fā)生怎樣的變化？答設額定電壓運行時為B點。在額定轉(zhuǎn)矩不變的條件下，如果把外施電壓提高，則轉(zhuǎn)速增加，如圖中A點，輸出功率增大，輸入功率將會增加。由于電壓提高，鐵耗增大，但定、轉(zhuǎn)子電流減小，銅耗減小，且后者更顯著，故效率提高。而由于電壓提高，磁通增大，空載電流增大，功率因數(shù)降低。如果把外施電壓降低，則轉(zhuǎn)速下降，如圖中C點，減小，輸入功率將會減小。而電壓下降，鐵損減小，但此時定子電流和轉(zhuǎn)子電流均在增大，定、轉(zhuǎn)子銅損增大，其增加的幅度遠大于鐵損減小幅度，故效率下降。電壓下降，空載電流也會下降，功率因數(shù)上升。11.2為什么異步電動機最初起動電流很大，而最初起動轉(zhuǎn)矩卻并不太大？答起動時，因為，旋轉(zhuǎn)磁場以同步轉(zhuǎn)速切割轉(zhuǎn)子，感應出產(chǎn)生很大的電動勢和電流，因為電流平衡關系，引起于它平衡的定子電流的負載分量也跟著增加，所以異步電動機最初起動電流很大，但是，起動時的很小，轉(zhuǎn)子電流的有功分量就很小，其次，由于起動電流很大，定子繞組的漏抗壓降大，使感應電動勢減小，這樣，也減小，所以，起動時，小，電流的有功分量也小，使得起動時的起動轉(zhuǎn)矩也不大。11.3在繞線轉(zhuǎn)子異步電動機轉(zhuǎn)子回路內(nèi)串電阻起動，可以提高最初起動轉(zhuǎn)矩，減少最初起動電流，這是什么原因？串電感或電容起動，是否也有同樣效果？答（1）因為起動時：，很明顯，轉(zhuǎn)子回路內(nèi)串電阻起動，可減少最初起動電流，同時，電阻增加，增加；起動電流減小，感應電動勢增加，增加，所以可以提高最初起動轉(zhuǎn)矩。（2）串電感，增大了轉(zhuǎn)子回路阻抗，由式可見，可減小起動電流；同時，它也增大了轉(zhuǎn)子回路阻抗角，減小，使轉(zhuǎn)子電流有功分量減小，進而使起動轉(zhuǎn)矩減小得更多，所以使得起動性能變差，不能達到同樣的效果。至于轉(zhuǎn)子回路串聯(lián)電容器（如容抗不過分大），則轉(zhuǎn)子回路阻抗減小，起動電流增大，雖然可使增大，起動轉(zhuǎn)矩增大。因此，無論是串電抗器還是電容器，都不能全面改善起動性能。11.4起動電阻不加在轉(zhuǎn)子內(nèi)，而串聯(lián)在定子回路中，是否也可以達到同樣的目的？答不能。雖然將起動電阻加在定子回路中，會降低加在定子上的起動電壓，從而使實現(xiàn)起動電流的降低，但是因為，所以在降低起動電流的同時起動轉(zhuǎn)矩也在降低，而且是以平方的速度降低，所以并不能達到將電阻串在轉(zhuǎn)子回路的效果。11.5兩臺相同的異步電動機，轉(zhuǎn)軸機械耦合在一起，如果起動時將它們的定子繞組串聯(lián)以后接在電網(wǎng)上，起動完畢以后再改成并聯(lián)，試問這樣的起動方式，對最初起動電流和轉(zhuǎn)矩有怎樣的影響"答設電網(wǎng)電壓為，兩臺完全相同的異步電動機，轉(zhuǎn)軸機械耦合在一起，如果起動時將它們的定子繞組串聯(lián)以后接在電網(wǎng)上，相當于每臺電動機降壓到起動，而并聯(lián)起動，每臺都是全壓起動。因此兩臺同軸聯(lián)接并聯(lián)起動時起動總電流若為，起動轉(zhuǎn)矩若為，則串聯(lián)起動時，起動總電流為為，而，所以起動總轉(zhuǎn)矩為。11.6繞線轉(zhuǎn)子異步電動機，如果將它的三相轉(zhuǎn)子繞組接成形短路與接成形短路，對起動性能和工作性能有何影響？為什么？答繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子為三相對稱繞阻，因此在起動或運行時，無論是形連接或△形連接，其每相繞組感應電動勢是相等的。而每相繞組的漏阻抗和等效的虛擬電阻又相同，所以每相繞組電流相等，則由轉(zhuǎn)子電流所形成的電磁轉(zhuǎn)矩和由磁動勢平衡關系所決定的定子電流就與轉(zhuǎn)子繞組的上述接線無關，因此它不影響電動機的起動和運行性能。11.7簡述繞線轉(zhuǎn)子異步電動機轉(zhuǎn)子回路中串電阻調(diào)速時，電動機內(nèi)所發(fā)生的物理過程。如果負載轉(zhuǎn)矩不變，在調(diào)速前后轉(zhuǎn)子電流是否改變？電磁轉(zhuǎn)矩及定子電流會變嗎？答如圖3-9所示：改變轉(zhuǎn)子回路串入電阻值的大小，當拖動恒轉(zhuǎn)矩負載，且為額定負載轉(zhuǎn)矩，即時，電動機的轉(zhuǎn)差率由分別變?yōu)?，顯然，所串電阻越大，轉(zhuǎn)速越低。已知電磁轉(zhuǎn)矩為，當電源電壓一定時，主磁通基本上是定值，轉(zhuǎn)子電流可以維持在它的額定值工作，根據(jù)轉(zhuǎn)子電流：從上式看出，轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速對，如果保持電機轉(zhuǎn)子電流為額定值，必有常數(shù)當負載轉(zhuǎn)矩時，則有式中分別是轉(zhuǎn)子串入不同的電阻、、后的轉(zhuǎn)差率。繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子回路串電阻如果負載轉(zhuǎn)矩不變，從上面的分析可以看出，在調(diào)速前后轉(zhuǎn)子電流、電磁轉(zhuǎn)矩及定子電流不會發(fā)生改變。11.8在繞線轉(zhuǎn)子回路中串入電抗器是否能調(diào)速？此時曲線，等性能會發(fā)生怎樣的變化？答由式可知，在繞線轉(zhuǎn)子回路中串入電抗器后，、均減小，如右圖曲線。若負載轉(zhuǎn)矩一定，其工作點由a變至b，轉(zhuǎn)差率s減小，轉(zhuǎn)速增高。問題是它只能在值之內(nèi)調(diào)速，故此法雖能調(diào)速，但調(diào)速*圍很小，故很少有實用價值。串電抗后，因減小，功率因數(shù)就下降（因感抗增大所致）。11.9*一鼠籠式異步電動機的轉(zhuǎn)子繞組的村料原為銅條，今因轉(zhuǎn)子損壞改用一結構形狀及尺寸全同的鑄鋁轉(zhuǎn)子，試問這種改變對電機的工作和起動性能有何影響？答鋁的電阻率比銅大，故轉(zhuǎn)子由銅條改為鋁條，實為增加轉(zhuǎn)子繞組電阻，增大，轉(zhuǎn)速減小，輸出功率減小，而電動機從電網(wǎng)吸取的有功功率基本不變。由于轉(zhuǎn)差率增大，故轉(zhuǎn)子銅損增加，稍有增大，故定子銅損也稍大，而鐵損不變，機械損耗因增大減小而稍有減小，但其減小幅度不及轉(zhuǎn)子繞組銅損增大幅度，故總損耗增加，效率降低。而轉(zhuǎn)子電阻改變不影響電機從電網(wǎng)吸取的勵磁功率，故無功功率不變，所以基本不變。總之，鼠籠異步電動機轉(zhuǎn)子由銅條改為鋁條后，其工作動性能變差。鼠籠異步電動機轉(zhuǎn)子由銅條改為鋁條后（仍保持），其起動轉(zhuǎn)矩增大，起動電流減小，起動性能得到改善。11.10變頻調(diào)速有哪兩種控制方法，試述其性能區(qū)別。答變頻調(diào)速時，從基頻向下調(diào)有兩種控制方法。1.保持=常數(shù)的恒磁通控制方式時，頻率下降，機械特性向下平移，即各條特性彼此平行，硬度較高，最大電磁轉(zhuǎn)矩不變，過載能力強。調(diào)速性能最好，屬恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。2.從基頻向下變頻調(diào)速，采用保持=常數(shù)的近似恒磁通控制方式時，頻率下降時，機械特性最大轉(zhuǎn)矩略有下降，機械特性接近平行下移。顯然保持=常數(shù)時的機械特性不如保持=常數(shù)時的機械特性，特別在低頻低速的機械特性變壞了。但=常數(shù)的控制方式簡單。11.11有一臺三相異步電動機，，定子繞組Y形聯(lián)接，轉(zhuǎn)子為繞線式.已知等效電路的參數(shù)為。略去勵磁電流，起動電機時，在轉(zhuǎn)子回路中接入電阻，當時，問最初起動轉(zhuǎn)矩是多少？解：即得11.12一臺三相異步電動機，定子繞組形聯(lián)接,，轉(zhuǎn)子為繞線式。已知等效電路的參數(shù)為,電流及電勢變比,今要求在起動電機時有,試問：（1）若轉(zhuǎn)子繞組是形接法，每相應接入多大的起動電阻？（2）此時最初起動轉(zhuǎn)矩是多大？解（1）即得，（2）11.13一臺三相異步電動機：，定子繞組形聯(lián)接。已知在額定電壓下直接起動時，電網(wǎng)所供給的線電流是電動機額定電流的5.6倍。今改用法起動，求電網(wǎng)所供給的線電流。解直接起動時改用法起動時，電網(wǎng)所供給的線電流11.14一臺繞線式三相異步電動機，定子繞組Y極，四極，其額定數(shù)據(jù)如下：.求：（1）起動轉(zhuǎn)矩；（2）欲使起動轉(zhuǎn)矩增大一倍，轉(zhuǎn)子每相串入多大電阻？解：(1)（2）欲使起動轉(zhuǎn)矩增大一倍，則，得11.15*繞線式三相異步電動機，技術數(shù)據(jù)為：。其拖動起重機主鉤，當提升重物時電動機負載轉(zhuǎn)矩，求：電動機工作在固有機械特性上提升該重物時，電動機的轉(zhuǎn)速；提升機構傳動效率提升時為0.87，如果改變電源相序，下放該重物，下放速度是多少？若是下放速度為，不改變電源相序，轉(zhuǎn)子回路應串入多大電阻？若在電動機不斷電的條件下，欲使重物停在空中，應如何處理，并作定量計算。如果改變電源相序在反向回饋制動狀態(tài)下放同一重物，轉(zhuǎn)子回路每相串接電阻為，求下放重物時電動機的轉(zhuǎn)速。解：(1)，（圖中A點）（2）由，得（圖中B點）（3）對應于圖中C點轉(zhuǎn)子電阻與相應的固有特性上轉(zhuǎn)差率，轉(zhuǎn)子回路應串電阻（4）在電動機不斷電的條件下，欲使重物停在空中，轉(zhuǎn)子回路應串入大電阻，使。與相對應，與相對應，時，重物停在空中。（5）對應于圖中D點：11.16一臺繞線式三相異步電動機,其額定數(shù)據(jù)為:,,。拖動恒轉(zhuǎn)矩負載時欲使電動機運行在，若:(1)采用轉(zhuǎn)子回路串電阻，求每相電阻值；(2)采用變頻調(diào)速，保持常數(shù)，求頻率與電壓各為多少。解：如右下圖所示(1)時時轉(zhuǎn)子回路串電阻(2)時第四篇同步電機第13章12.1什么叫同步電機？一臺的同步電機，其極數(shù)是多少？答（1）轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速恒等于定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速的電機稱為同步電機，其感應電動勢的頻率與轉(zhuǎn)速之間的關系是：，當電機的磁極對數(shù)一定時，，即：頻率與轉(zhuǎn)速之間保持嚴格不變的關系。（2）一臺的同步電機，其極數(shù)是24。12.2汽輪發(fā)電機和水輪發(fā)電機的主要結構特點是什么？答汽輪發(fā)電機和水輪發(fā)電機的主要結構特點是：汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)速高、極數(shù)少，其轉(zhuǎn)子一般采用隱極式結構，氣隙均勻分布，機身比較細長；水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)速低、極數(shù)多，其轉(zhuǎn)子一般采用凸極式結構，氣隙不均勻，直徑大，長度短。第13章13.1同步電機在對稱負載下運行時，氣隙磁場由哪些磁勢建立？它們各有什么特點？答（1）同步電機在對稱負載下運行時，除轉(zhuǎn)子磁勢外，定子三相電流也產(chǎn)生電樞磁勢。電樞磁勢的存在，會使氣隙中磁場的大小及位置發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱之為電樞反應。此時，氣隙中的磁場是由轉(zhuǎn)子磁場和電樞反應磁場共同產(chǎn)生的。（2）它們的特點如下：電樞反應磁動勢是交流勵磁，勵磁磁動勢是直流勵磁；基波波形大小位置轉(zhuǎn)速勵磁磁動勢正弦波恒定不變，由勵磁電流大小決定由轉(zhuǎn)子位置決定由原動機的轉(zhuǎn)速決定（根據(jù)、）電樞反應磁動勢正弦波恒定不變，由電樞電流大小決定由電樞電流的瞬時值決定由電流的頻率和磁極對數(shù)決定13.2同步發(fā)電機的內(nèi)功率因數(shù)角由什么因數(shù)決定的？答同步發(fā)電機的內(nèi)功率因數(shù)角既與負載阻抗的性質(zhì)和大小有關，又與發(fā)電機本身的參數(shù)有關。①當負載阻抗為時，總阻抗，則角在*圍內(nèi)；②當負載阻抗為時，總阻抗，則；③當負載阻抗為時，總阻抗，則；當負載阻抗為時，總阻抗，。13.3什么是同步電機的電樞反應，電樞反應的性質(zhì)決定于什么？答同步電機在空載時，定子電流為零，氣隙中僅存在著轉(zhuǎn)子磁勢。同步電機在負載時，隨著電樞磁勢的產(chǎn)生，使氣隙中的磁勢從空載時的磁勢改變?yōu)樨撦d時的合成磁勢。因此，電樞磁勢的存在，將使氣隙中磁場的大小及位置發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱之為電樞反應。同步發(fā)電機的電樞反應的性質(zhì)主要決定于空載電勢和負載電流之間的夾角，亦即決定于負載的性質(zhì)。當和同相位，即：為交軸電樞反應；當滯后電角度，即：為直軸去磁電樞磁勢；當超前電角度，即：為直軸增磁電樞磁勢；當任意角度時，即一般情況下：當：產(chǎn)生直軸去磁電樞磁勢和交軸電樞磁勢，當：產(chǎn)生直軸增磁電樞磁勢和交軸電樞磁勢。13.4為什么說同步電抗是與三相有關的電抗，而它的數(shù)值又是每相值？答同步電抗是由電樞反應電抗和漏電抗兩部分組成，分別對應于定子電流產(chǎn)生的電樞反應磁通和定子漏磁通。電樞反應電抗綜合反映了三相對稱電樞電流所產(chǎn)生的電樞反應磁場對于一相的影響，它等于電樞反應磁場在一相中感應的電動勢與相電流的比值。所以說同步電抗是與三相有關的電抗，而它的數(shù)值又是每相值。13.5隱極電機和凸極電機的同步電抗有何異同？答對于隱極電機而言，氣隙均勻，電樞反應磁通為不論作用在什么位置所遇到的磁阻相同，其在定子繞組感應電勢所對應的電抗，與定子漏磁通感應電勢所對應的電抗之和，即=+稱為隱極同步電機的同步電抗。對于凸極電機而言，直軸及交軸上氣隙是不相等的，所以將電樞反應磁勢分解為直軸和交軸分量，其相應的電抗分別為直軸和交軸電樞反應電抗，和定子漏抗相加，便可以得到直軸同步電抗和交軸同步電抗，即在直軸磁路上，由于氣隙小，磁阻小，所以較大。在交軸磁路上，由于氣隙很大，磁阻大，所以較小，因此有，。由于磁路飽和的影響，所以、和的大小是隨著磁路飽和程度的改變而改變的。13.6測定發(fā)電機短路特性時，如果電機轉(zhuǎn)速由額定值降為原來的一半，對測量結果有何影響？答由于和都與轉(zhuǎn)速成正比的關系，而電樞電阻與轉(zhuǎn)速無關，在電機轉(zhuǎn)速為額定值測量時，由于很小，可以忽略不計。如果電機轉(zhuǎn)速由額定值降為原來的一半時，則在電動勢方程式中所占的比例將會增大，不能忽略不計，使測量結果產(chǎn)生較大誤差。13.7為什么同步電機穩(wěn)態(tài)對稱短路電流不太大，而變壓器的穩(wěn)態(tài)對稱短路電流值卻很大？答由于同步電機穩(wěn)態(tài)對稱短路電流是由同步電抗或限制的。同步電抗是由電樞反應電抗和漏電抗兩部分組成，電樞反應電抗或與異步電機的勵磁電抗相似，是對應主磁路磁化性能的參數(shù)，其值很大（左右），所以同步電機穩(wěn)態(tài)對稱短路電流不大。而變壓器的穩(wěn)態(tài)對稱短路電流由變壓器的漏阻抗限制的。變壓器漏電抗是對應漏磁路磁化性能的參數(shù)，其值很?。ㄗ笥遥?，因此變壓器的穩(wěn)態(tài)對稱短路電流值卻很大。13.8如何通過試驗來求取同步電抗的飽和值與不飽和值？答1)由開路特性的不飽和段及短路特性求取同步電抗或的不飽和值2）或的飽和值可以按下述方法近似求得。在開路特性上找出對應于額定電壓下的勵磁電流，再從短路特性上找出與該勵磁電流對應的短路電流，則3）利用開路特性和零功率因數(shù)特性，可以求得同步電抗的飽和值。以對應于零功率因數(shù)特性上點C作為電機磁路的飽和程度。過O、A作直線，與KC延長線交于T點。從圖13-15中得或此法比由開路及短路特性求取同步電抗的飽和圖13-10值更接近實際情況。4）用轉(zhuǎn)差法求的不飽和值。將同步電機拖到接近同步轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)差率小于0.01），轉(zhuǎn)子勵磁繞組開路。用示波器同時拍攝電樞電壓和電樞電流的波形。得13.9有一臺三相同步發(fā)電機,接法，（滯后），作單機運行，已知同步電抗，電樞電阻不計.每相的勵磁電勢.求下列幾種負載下的電樞電流，并說明電樞反應的性質(zhì)。相值為的三相平衡純電阻負載;相值為的三相平衡純電感負載;相值為的三相平衡純電容負載;相值為的三相平衡電阻電容負載.解（1），為交軸與直軸去磁電樞反應；（2），為直軸去磁電樞反應；（3），為直軸助磁電樞反應；（4），為交軸電樞反應；13.10有一臺三相凸極同步發(fā)電機，電樞繞組接法，每相額定電壓，額定相電流，額定功率因數(shù)(滯后)，已知該機運行于額定狀態(tài)，每相勵磁電勢行，內(nèi)功率因數(shù)角，不計電阻壓降.試求：各為多少"解：（1）電勢向量圖如右下：13.11有一臺三相隱極同步發(fā)電機，電樞繞組接法，額定電壓，額定電流，額定功率因數(shù)（滯后）。該機在同步速度下運轉(zhuǎn)，勵磁繞組開路，電樞繞組端點外施三相對稱線電壓，測得定子電流為，如果不計電阻壓降，求此電機在額定運行下的勵磁電勢。解同步電抗13.12有—臺三相隱極同步發(fā)電機，電樞繞組Y接法，額定功率，額定電壓，額定轉(zhuǎn)速，額定電流，同步電抗,不計電阻。求：（1）（滯后）時的；（2）（超前）時的.解：（1）如圖a）所示：（2）如圖b）所示第14章三相同步發(fā)電機投入并聯(lián)時應滿足哪些條件？怎樣檢查發(fā)電機是否已經(jīng)滿足并網(wǎng)條件，如不滿足*一條件，并網(wǎng)時，會發(fā)生什么現(xiàn)象？答并網(wǎng)運行的條件是：（1）待并網(wǎng)發(fā)電機的電壓與電網(wǎng)電壓大小相等；（2）待并網(wǎng)發(fā)電機的電壓相位與電網(wǎng)電壓相位相同；（3）待并網(wǎng)發(fā)電機的頻率與電網(wǎng)頻率相等；（4）待并網(wǎng)發(fā)電機電壓相序與電網(wǎng)電壓相序一致。若不滿足這些條件：檢查發(fā)電機是否已經(jīng)滿足并網(wǎng)條件，電壓的大小可以用電壓表來測量，頻率及相序則可以通過同步指示器來確定。最簡單的同步指示器由三個同步指示燈組成，有燈光熄滅法和燈光旋轉(zhuǎn)法。條件（1）和條件（2）不滿足，發(fā)電機在并網(wǎng)瞬間會產(chǎn)生巨大的瞬態(tài)沖擊電流，使定子繞組端部受沖擊力而變形；條件（3）不滿足，發(fā)電機在并網(wǎng)時會產(chǎn)生拍振電流，在轉(zhuǎn)軸上產(chǎn)生時正、時負的轉(zhuǎn)矩，使電機振動，同時沖擊電流會使電樞繞組端部受沖擊力而變形；條件（4）不滿足的發(fā)電機絕對不允許并網(wǎng)，因為此時發(fā)電機電壓和電網(wǎng)電壓恒差1200，它將產(chǎn)生巨大的沖擊電流而危及發(fā)電機，不可能使發(fā)電機牽入同步。14.2功角在時間上及空間上各表示什么含義？功角改變時，有功功率如何變化？無功功率會不會變化，為什么"答功角在時間上及空間上各表示為：時間相位角：發(fā)電機空載電動勢與端電壓之間的相位角為功角δ?？臻g相位角：δ可近似認為是主磁極軸線與氣隙合成磁場軸線之間的夾角。從功角特性可知，當電網(wǎng)電壓和頻率不變，發(fā)電機勵磁電流不變，在穩(wěn)定運行*圍內(nèi)，當功角增大時，有功功率增加。而對無功功率，由,從同步發(fā)電機相量圖可得可知，當功角增大時，發(fā)電機向電網(wǎng)送出的無功功率減小。也可從向量圖看，如上圖所示，，，因而向電網(wǎng)送出的無功功率減小。14.3并網(wǎng)運行時，同步發(fā)電機的功率因數(shù)由什么因素決定？答并網(wǎng)運行時，同步發(fā)電機的功率因數(shù)由同步發(fā)電機的勵磁電流的大小或勵磁狀態(tài)決定的。當勵磁電流較小，同步發(fā)電機處于欠勵磁狀態(tài)時，同步發(fā)電機的功率因數(shù)小于1，超前；當勵磁電流較大，同步發(fā)電機處于過勵磁狀態(tài)時，同步發(fā)電機的功率因數(shù)小于1，滯后；同步發(fā)電機處于正常勵磁狀態(tài)時，同步發(fā)電機的功率因數(shù)等于1。14.4為什么V形曲線的最低點隨有功功率增大而向右偏移？答V形曲線的最低點對應于正常勵磁情況，此時，定子電流最小且與定子電壓同相位。因，當電壓為常數(shù)、時，，隨著的增加，必將增大，根據(jù)電動勢平衡方程式增大時，也增大，所需的勵磁電流將會增加，故V形曲線最低點會隨有功功率增大而向右偏移。14.5一臺凸極三相同步發(fā)電機，，每相空載電勢，定子繞組接法，每相直軸同步電抗，交軸同步電抗。該電機并網(wǎng)運行，試求：（1）額定功角時，輸向電網(wǎng)的有功功率是多少"（2）能向電網(wǎng)輸送的最大電磁功率是多少"（3）過載能力為多大？解（1）額定功角時，輸向電網(wǎng)的有功功率（2）向電網(wǎng)輸送的最大電磁功率可令，得解得，（3）過載能力：14.6一臺三相隱極同步發(fā)電機并網(wǎng)運行，電網(wǎng)電壓，發(fā)電機每相同步電抗，定子繞組Y接法，當發(fā)電機輸出有功功率為時，，若保持勵磁電流不變，減少有功功率至，不計電阻壓降，求此時的（1）功角；（2）功率因數(shù)；（3）電樞電流；（4）輸出的無功功率，超前還是滯后？解：發(fā)電機輸出有功功率為，時（1）保持勵磁電流不變，則不變。當有功功率至時，由，得（2）由圖（3）（4）輸出的無功功率，滯后。14.7有一臺三相隱極同步發(fā)電機并網(wǎng)運行，額定數(shù)據(jù)為：，定子繞組Y接法，（滯后），同步電抗，電阻壓降不計，試求：（1）額定運行狀態(tài)時，發(fā)電機的電磁功率和功角；（2）在不調(diào)節(jié)勵磁的情況下，將發(fā)電機的輸出功率減到額定值的一半時的功角，功率因數(shù)。解：（1）或由求出（略）。（2）不調(diào)節(jié)勵磁，則不變，由，得14.8有一臺三相凸極同步發(fā)電機并網(wǎng)運行，額定數(shù)據(jù)為：，定子繞組接法，（滯后），同步電抗，電阻不計，試求：（1）額定運行狀態(tài)時，發(fā)電機的功角和每相勵磁電勢；（2）最大電磁功率。解（1）如圖4-7所示：（2）最大電磁功率可令，得解得，第15章15.1怎樣使得同步電機從發(fā)電機運行方式過渡到電動機運行方式？其功角、電流、電磁轉(zhuǎn)矩如何變化？答當原動機向同步電機輸入機械功率時為發(fā)電機運行，此時轉(zhuǎn)子磁極軸線超前合成磁場軸線一個角度，如圖15-1（a），電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，是一個制動轉(zhuǎn)矩。如果逐漸減少原動機的輸出機械功率，從功率平衡觀點來看，發(fā)電機所產(chǎn)生的電磁功率也減少，功角逐漸變小。如果發(fā)電機所產(chǎn)生的電磁功率為零，則=0，如圖15-1（b），電磁轉(zhuǎn)矩便為零。這是從同步發(fā)電機過度到電動機運行的臨界狀態(tài)。a) b) c)圖15-1同步電機的運行方式a)發(fā)電機運行b)理想空載c)電動機運行如果將原動機從同步電機上脫離，電機本身軸承磨擦等阻力轉(zhuǎn)矩和負載轉(zhuǎn)矩的作用，轉(zhuǎn)子開始減速，使得轉(zhuǎn)子磁極軸線滯后于合成磁場軸線角度，如圖15-1（c）。此時電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向一致，是一個拖動轉(zhuǎn)矩，于是同步電機就成為電動機運行了。設發(fā)電機運行時其功角、電流、電磁轉(zhuǎn)矩為正，則電動機運行時其功角、電流的有功分量、電磁轉(zhuǎn)矩為負。15.2增加或減少同步電動機的勵磁電流時，對電機內(nèi)的磁場產(chǎn)生什么效應"答當同步電動機處于過勵磁狀態(tài)時，電樞磁勢對電機內(nèi)的磁場起去磁的作用，增加或減少同步電動機的勵磁電流時，電樞磁勢對電機內(nèi)的磁場去磁的作用增強或減弱。當同步電動機處于欠勵磁狀態(tài)時，電樞磁勢對電機內(nèi)的磁場起助磁的作用，增加或減少同步電動機的勵磁電流時，電樞磁勢對電機內(nèi)的磁場助磁的作用減弱或增強。15.3比較同步電動機與異步電動機的優(yōu)缺點。答相對于異步電動機，同步電動機的最大優(yōu)點是功率因數(shù)可以根據(jù)需要在一定的*圍內(nèi)進行調(diào)節(jié)，當電網(wǎng)電壓下降時，同步電動機的過載能力的減低不像感應電機那樣顯著。但同步電動機也有缺點：起動比較復雜，要有直流勵磁電源，結構復雜，價格較貴。15.4為什么起動過程中，同步轉(zhuǎn)矩的平均值為零？答因為在起動過程中，由于定、轉(zhuǎn)子磁場之間的相互作用，傾向于使轉(zhuǎn)子逆時針方向旋轉(zhuǎn)。但由于慣性的影響，轉(zhuǎn)子上受到作用力以后并不馬上轉(zhuǎn)動。在轉(zhuǎn)子還來不及轉(zhuǎn)動以前，定子磁場已轉(zhuǎn)過180°，此時定、轉(zhuǎn)子磁場之間的相互作用，傾向于使轉(zhuǎn)子順時針方向旋轉(zhuǎn)。因此，轉(zhuǎn)子上所受到同步轉(zhuǎn)矩為交變轉(zhuǎn)矩，其平均轉(zhuǎn)矩為零，同步電動機不能起動。15.5一臺三相凸極接同步電動機，額定線電壓，頻率，額定轉(zhuǎn)速，額定電流，額定功率因數(shù)(超前)，同步電抗，不計電阻壓降。試求：（1）額定負載時的勵磁電勢；（2）額定負載下的電磁功率和電磁轉(zhuǎn)矩。解（1）如圖4-8所示：額定負載時的勵磁電勢（2）額定負載下的電磁功率和電磁轉(zhuǎn)矩圖4-815.6*企業(yè)電源電壓為6000V，內(nèi)部使用了多臺異步電動機，其總輸出功率