电机学学习指南.docx

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1、电机学学习指南电机学-学习指南 一、 填空与选择 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 电枢反应是指电枢绕组电流所产生的 对 的影响。 无限大电网对并联于其上的发电机的约束是 和 。 三相异步电动机定子铁损耗与铁心中的 和 有关。 三相异步电动机的无级调速方法包括 调速和 调速。 同步电机按结构形式可分为 和 。 在同步发电机与电网并联运行中，当电压大小不相等时，应调节发电机的 。 在同步发电机与电网并联运行中，当发电机和电网的频率不等时，应调节 的 。 在同步电机中，只有存在 电枢反应时才能实现机电能量转换。 o9. 同步发电机的电枢反应中，当内功率因数角YTN 24. 在直流电机

2、中，增加电枢线圈的数量，可以使电刷两端的直流电动势 (A) 增大 (B) 减小 (C) 不变 (D) 不确定 25. 直流电机运行在发电机状态时，其 (A) EaU (B) Ea=0 (C) EaU (D) Ea=U 26. 一台并励直流发电机希望改变电枢两端正负极性，采用的方法是。 (A) 改变原动机的转向， (B) 改变励磁绕组的接法， (C) 改变原动机的转向或改变励磁绕组的接法。 27. 一台并励直流电动机，在保持转矩不变时，如果电源电压U降为0.5UN,忽略电枢反应和磁路饱和的影响，此时电机的转速。 (A) 不变 (B) 转速降低到原来转速的0.5倍 (C)转速下降 (D)无法判定

3、28. 如果一台三相感应电动机运行时的转差率为0.25，则此时通过气隙传递的功率有 (A) 25%是转子铜耗 (B) 75%是转子铜耗 (C) 25%是定子铜耗 (D) 75%是输出功率 29. 一台50Hz的三相异步电动机，额定转速为975 r/min，同步转速为1000 r/min，则转差率为 (A) 0.025 (B) -0.025 (C) 0.01 (D) 0.03 30. 三相异步电动机气隙增大，其他条件不变，则空载电流。 (A) 增大 (B) 减小 (C) 不变 (D)不能确定 31. 一台直流发电机，由额定运行状态转速下降为原来的30%，而励磁电流及电枢电流不变，则。 (A) E

4、a下降30% (B) T下降30% (C) Ea和T都下降30% (D) 端电压下降30% 32. 在直流电机中，公式Ea=CeFn和T=CTFIa中的指的是。 (A) 每极合成磁通 (B) 所有磁极的总磁通 (C) 主磁通每极磁通 (D) 以上都不是 33. 一台三相异步电动机，频率为50Hz，同步转速为750r/min，则极对数为。 (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 34. 若并励直流发电机转速上升20，则空载时发电机的端电压U0将。 升高20 升高大于20 升高小于20 不变 35. 绕线式三相感应电动 机，转子串电阻起动时。 起动转矩增大，起动电流增大 起动转矩增大，起动

5、电流减小 起动转矩增大，起动电流不变 起动转矩减小，起动电流增大 二、 简答题 1. 一台额定电压为220V/110V的单相变压器，一、二此绕组的匝数分别为N1=1000，N2=500。有人想节省铜线，准备把一、二次绕组匝数分别减为200和100，这种做法是否可行？ 2. 变压器加额定电压运行在下列那种情况时，公式U1E1IN和12的误差为最小？ U2E2I2N1满载；空载。 3. 对变压器做空载试验时为什么要加额定电压？ 4. 为什么电流互感器运行时二次侧不允许开路？ 5. 如何判断一台同步电机处于发电机状态还是处于电动机状态？ 6. 分别说明反接制动、回馈制动和能耗制动所需要的条件。 7.

6、 直流发电机的损耗包括哪几部分？并说明其变化规律？ 8. 一台并联在电网上的直流发电机，怎样能使其运行于电动机状态？ 9. 为什么同步发电机在稳态短路时其短路电流不是很大？ 10. 变压器负载运行时，电压比是否发生变化？ 11. 为什么可以把变压器的空载损耗近似看成是铁耗，而把短路损耗看成是铜耗？ 12. 变压器在高压侧和低压侧做空载实验时，所得到的铁耗是否一样？计算出的励磁阻抗值有无差别？ 13. 什么叫做异步电动机的转差率？如何根据转出来的不同来区别各种不同的运行状态？ 14. 异步电动机运行时，转子电流的频率是多少？转子电动势的频率是多少？它们由什么因素决定？ 15. 漏抗增加对异步电动

7、机的起动电流、起动转矩、最大转矩、功率因数等有何影响？ 16. 异步电动机转子电阻增加对感应电动机的起动电流、起动转矩、最大转矩、功率因数等有何影响？ 17. 什么时电枢反应？电枢反应的性质有哪些？电枢反应的性质有什么决定？ 18. 同步电抗对应什么磁通？其物理意义是什么？ 19. 同步发电机的功角d的时间、空间物理意义是什么？ 三、 计算题 1. 有一台三相电力变压器，容量为5000 kVA，一、二次绕组分别采用三角形和星形接法，U1N/U2N=10/6.3kV，求：变压器一、二次侧的额定电压和额定电流；变压器一、二次绕组的额定相电压和额定相电流；电压比k。 2. 有一台三相电力变压器，容量

8、为3200 kVA，一、二次绕组分别采用星形和三角形接法，U1N/U2N=35/10.5kV，求：变压器一、二次侧的额定电压和额定电流；变压器一、二次绕组的额定相电压和额定相电流；若负载功率因数为0.85，则这台变压器额定运行时能带多少有功负载。 3. 有一台三相电力变压器，一、二次绕组分别采用星形和三角形接法，U1N/U2N=10/3.15kV，每匝电压为14.189 V，二次侧额定电流为I2N=183.3A。求：变压器一、二次侧的绕组匝数；一次侧额定电流及额定容量；若负载功率因数为0.85，则这台变压器额定运行时能带多少有功负载。 4. 有一台三相电力变压器，容量SN=1000 kVA一、

9、二次绕组均采用星形接法，U1N/U2N=10/4kV，低压绕组每相匝数为200匝，求：变压器的电压比；高压绕组的每相匝数；如果高压侧额定电压由10 kV改为35 kV，保持主磁通及低压绕组额定电压不变，则新的高、低压绕组每相匝数应是多少？ 5. 有一台三相电力变压器，容量SN=1000 kVA一、二次绕组均采用星形接法，U1N/U2N=10/4kV，低压绕组每相匝数为200匝，求：高压侧的额定相电压和相电流变压器的电压比；高压绕组的每相匝数； UN=220 V，nN=3000 r/min，IN=88.9A，6. 一台并励式直流电动机，PN=17 kW，电枢回路总电阻Ra=0.114W，励磁回路

10、电阻Rf=181.5W，忽略电枢反应的影响，求：额定负载时的电磁转矩；在理想空载时的转速；当电枢回路中串入一电阻Ras=0.15W时，在额定转矩下的转速。 7. 一台4极他励式直流发电机，PN=17 kW，UN=230 V，nN=1500 r/min，采用单波绕组，电枢导体总数z=468，额定运行时每极磁通F=0.0103Wb，求：额定运行时的额定电动势EaN；额定运行时的电磁转矩TN。 8. 一台4极他励式直流发电机，PN=30 kW，UN=230 V，nN=1500 r/min，采用单叠绕组，电枢导体总数z=572，额定运行时每极磁通F=0.017Wb，求：额定运行时的额定电动势EaN；额

11、定运行时的电磁转矩TN。 9. 一台他励式直流发电机，额定参数为PN=30 kW，UN=230 V，nN=1500 r/min，电枢回路总电阻Ra=0.15W，额定运行时的铁耗pFe=600W，机械损耗pm=198W，不及附加损耗。求：额定运行时的额定电动势EaN；额定运行时的电磁转矩TN额定运行时的效率。 10. 一台并励式直流发电机，额定参数为PN=10 kW，UN=230 V，nN=1450 r/min，电枢回路总电阻Ra=0.486W，励磁绕组电阻Rf=215W，一对电刷上电压降为2V，额定运行时的铁耗pFe=442W，机械损耗pm=104W，不及附加损耗。求：额定运行时的电磁功率PN

12、；额定运行时的电磁转矩TN；额定运行时的效率hN。 11. 有一台三相异步电动机，额定电压UN=380V，额定功率PN=28kW，额定转速nN=950 r/min，星形联接，频率为50Hz，定子铜耗铁耗共为2.2kW，机械损耗为1.1kW，额定负载时的功率因数为0.88，忽略附加损耗。求额定负载时的：转差率；转子铜耗；效率定子电流；转子电流的频率。 12. 有一台三相感应电动机，额定电压UN=380V，额定功率PN=7.5kW，频率为50Hz，额定转速nN=960 r/min，定子绕组三角形联接，定子铜耗铁耗共为705W，机械损耗为45W，额定负载时的功率因数为0.824，附加损耗为37.5W

13、。额定负载时，求：转子电流的频率；转子铜耗；定子线电流电动机效率。 13. 有一台三相4极绕线式异步电动机，转子绕组为星形联接，频率为50Hz，在定子上加额定电压，当转子开路且静止时，其滑环上测得的电压为100V。转子每相电阻R2=0.6W，每相漏阻抗X2=3.2W，忽略定子漏抗压降，额定转速nN=1450r/min。额定运行时，求：转子电流的频率；转子每相电动势的大小；转子每相电流的大小电动机总机械功率。 14. 有一台凸极同步发电机，额定电压UN=10.5kV，直轴和交轴同步电抗标幺值分别为*=0.554，电枢电阻忽略不计，cosjN=0.8Xd=1和Xq。在额定运行状况下，求：内功率因数

14、角y；励磁电动势E0功角d。 参考答案 填空与选择 36. 电枢反应是指电枢绕组电流所产生的 磁动势 对 励磁磁动势 的影响。 37. 无限大电网对并联于其上的发电机的约束是 U=常数 和 f=常数 。 38. 三相异步电动机定子铁损耗与铁心中的 磁通密度 和 频率 有关。 39. 三相异步电动机的无级调速方法包括 变频 调速和 变转差率 调速。 40. 同步电机按结构形式可分为 旋转电枢式 和 旋转磁极式 。 41. 在同步发电机与电网并联运行中，当电压大小不相等时，应调节发电机的 励磁电流 。 42. 在同步发电机与电网并联运行中，当发电机和电网的频率不等时，应调节 原动机 的 转速 。

15、43. 在同步电机中，只有存在 交轴 电枢反应时才能实现机电能量转换。 44. 同步发电机的电枢反应中，当内功率因数角YTN 59. 在直流电机中，增加电枢线圈的数量，可以使电刷两端的直流电动势 (A) 增大 (B) 减小 (C) 不变 (D) 不确定 60. 直流电机运行在发电机状态时，其 (A) EaU (B) Ea=0 (C) Ean1。 能耗制动需要把定子绕组从交流电源断开，同时在定子绕组中通入直流电流。 26. 直流发电机的损耗包括哪几部分？并说明其变化规律？ 答：包括铁损耗、铜损耗和机械损耗。 铁损耗和机械损耗为不变损耗，即与负载电流Ia大小无关，铁损耗存在于直流电机的电枢铁心中；

16、铜损耗与随负载电流Ia的平方成正比。 27. 一台并联在电网上的直流发电机，怎样能使其运行于电动机状态？ 答：只要是原动机输入转矩T1=0，电机转速就会下降，电动势Ea=CeFn也随之下降，当电动势小于端电压时，即Ea1时，为电磁制动运行状态；0s1时，为电动机运行状态；当s0时为发电机运行状态。 33. 异步电动机运行时，转子电流的频率是多少？转子电动势的频率是多少？它们由什么因素决定？ 答：异步电动机运行时，转子电流的频率是sf1，由转差率和电源频率决定；转子电动2势的频率是sf1，由磁场与绕组间的相对切割速度及电动势的极对数决定，即f2=p(n1-n)/60。 34. 漏抗增加对异步电动

17、机的起动电流、起动转矩、最大转矩、功率因数等有何影响？ 答：当电源电压和频率一定时，最大转矩近似与漏抗成反比。漏抗越大，起动转矩和起动电流越小，功率因数越低。 35. 异步电动机转子电阻增加对感应电动机的起动电流、起动转矩、最大转矩、功率因数等有何影响？ 答：当电源电压和频率一定时，最大转矩近似与电阻R2无关，电阻越大，起动电流越小，起动转矩越大，功率因数越低。 36. 什么时电枢反应？电枢反应的性质有哪些？电枢反应的性质有什么决定？ 答：电枢反应是指电枢磁动势对励磁磁动势的影响。 电枢反应的性质有增磁、去磁和交磁； 电枢反应的性质取决于负载的性质和电机内部的参数。 37. 同步电抗对应什么磁

18、通？其物理意义是什么？ 答：同步电抗是电枢反应漏抗和电抗之和。 其物理意义是：同步电抗表征三相稳定运行时，电枢旋转磁场和漏磁场对电枢电路作用的一个综合参数。同步电抗越大，表明一定负载电流时，电枢反应磁场和漏磁场越强，由它们在电枢绕组中引起的电抗压降越大。 38. 同步发电机的功角d的时间、空间物理意义是什么？ 答：在时间上，功角d为空载电动势E0与相电压U之间的夹角；在空间上，功角d为主磁极轴线与等效合成磁极轴线之间的夹角。 gg计算题 15. 有一台三相电力变压器，容量为5000 kVA，一、二次绕组分别采用三角形和星形接法，U1N/U2N=10/6.3kV，求：变压器一、二次侧的额定电压和

19、额定电流；变压器一、二次绕组的额定相电压和额定相电流；电压比k。 解：一、二次侧额定电压为：U1N=10kV， U2N=6.3kV 一次侧额定电流：I1N=SN3U1NSN3U2N=5000=288.68A 3105000=458.23A 36.3 二次侧额定电流：I2N=由于一、二次绕组分别采用星形和三角形接法，故： 一次侧额定相电压为：U1P=U1N=10kV 一次侧额定相电流为：I1P=I1N3=288.68=166.67A 3 二次侧额定相电压为：U2P=U2N3=6.3=3.64kV 3 二次侧额定相电流为：I2P=I2N=458.23A 电压比为：k=U1P10=2.75 U2P3

20、.6416. 有一台三相电力变压器，容量为3200 kVA，一、二次绕组分别采用星形和三角形接法，U1N/U2N=35/10.5kV，求：变压器一、二次侧的额定电压和额定电流；变压器一、二次绕组的额定相电压和额定相电流；若负载功率因数为0.85，则这台变压器额定运行时能带多少有功负载。 解：一、二次侧额定电压为：U1N=35kV， U2N=10.5kV 一次侧额定电流：I1N=SN3U1NSN3U2N=3200=52.8A 3353200=176A 310.5 二次侧额定电流：I2N=由于一、二次绕组分别采用星形和三角形接法，故： 一次侧额定相电压为：U1P=U1N3=35=20.2kV 3

21、一次侧额定相电流为：I1P=I1N=52.8A 二次侧额定相电压为：U2P=U2N=10.5kV 二次侧额定相电流为：I2P=I2N3=176=101.6A 3能带的有功负载为： P=SNcosj=32000.85=2720 kW 17. 有一台三相电力变压器，一、二次绕组分别采用星形和三角形接法，U1N/U2N=10/3.15kV，每匝电压为14.189 V，二次侧额定电流为I2N=183.3A。求：变压器一、二次侧的绕组匝数；一次侧额定电流及额定容量；若负载功率因数为0.85，则这台变压器额定运行时能带多少有功负载。 解：一、二次侧额定电压为：U1N=10kV， U2N=3.15kV 由于

22、一、二次绕组分别采用星形和三角形接法，故： 一次侧额定相电压为：U1P=U1N3=10=5.77kV 3 二次侧额定相电压为：U2P=U2N=3.15kV 所以， U1P=407 14.189U1P 二次侧绕组匝数：N2=222 14.189 一次侧绕组匝数：N1=一、二次侧额定容量相等，均为变压器额定容量，由SN=3U1NI1N=3U2NI2N 得：SN=33.15183.3=1000 I1N=SN3U1N=1000=57.74 A 310能带的有功负载为： P=SNcosj=10000.85=850 kW 18. 有一台三相电力变压器，容量SN=1000 kVA一、二次绕组均采用星形接法，

23、U1N/U2N=10/4kV，低压绕组每相匝数为200匝，求：变压器的电压比；高压绕组的每相匝数；如果高压侧额定电压由10 kV改为35 kV，保持主磁通及低压绕组额定电压不变，则新的高、低压绕组每相匝数应是多少？ 解：因为高、低压绕组均采用星形联接，故： 电压比为：k=U1PU1N/310=2.5 U2PU2N/34由k=N1可得，高压侧每相匝数为： N2 N1=kN2=2.5200=500 保持主磁通及低压绕组额定电压不变就是保持低压绕组的匝数不变，即N2=200匝，当U1N=35 kV时，由k=U1PU1N/3N1=可得：U2PU2N/3N2N1=kN2=35200=1750 419.

24、有一台三相电力变压器，容量SN=1000 kVA一、二次绕组均采用星形接法，U1N/U2N=10/4kV，低压绕组每相匝数为200匝，求：高压侧的额定相电压和相电流变压器的电压比；高压绕组的每相匝数； 解：因为高、低压绕组均采用星形联接，故： 高压侧额定相电压：U1P=U1N3=10=5.77 3SN3U1N=1000=57.7 310 高压侧额定相电流：I1P=I1N=电压比为：k=U1PU1N/310=2.5 U2PU2N/34由k=N1可得，高压侧每相匝数为： N2 N1=kN2=2.5200=500 UN=220 V，nN=3000 r/min，IN=88.9A，20. 一台并励式直流

25、电动机，PN=17 kW，电枢回路总电阻Ra=0.114W，励磁回路电阻Rf=181.5W，忽略电枢反应的影响，求：额定负载时的电磁转矩；在理想空载时的转速；当电枢回路中串入一电阻Ras=0.15W时，在额定转矩下的转速。 解：励磁电流：If=UN220=1.21A Rf181.5 所以，电枢电流为：Ia=IN-If=88.9-1.21=87.7 A CeFN=UN-IaRa220-87.70.114=0.07V/(r/min) nN3000 TN=CTFNIa=9.55CeFNIa=9.550.0787.7=58.63 理想空载时，Ia0，故空载转速为： n0=UN220=3143 (r/m

26、in) CeFN0.07 当电枢回路中串入一电阻Ras=0.15W时，在额定转矩下的转速为： n0=UN-Ia(Ra+Ras)220-87.7(0.114+0.15)=2812 (r/min) CeFN0.0721. 一台4极他励式直流发电机，PN=17 kW，UN=230 V，nN=1500 r/min，采用单波绕组，电枢导体总数z=468，额定运行时每极磁通F=0.0103Wb，求：额定运行时的额定电动势EaN；额定运行时的电磁转矩TN。 解：由p=2，对单波绕组a=1， 故： 电枢电动势：EaN=pz2468FnN=0.01031500=241 60a601PN171000=73.91

27、(A) UN230对于他励式发电机：IaN=IN= 电磁转矩：TN=pz2468FIaN=0.010373.91=113.4 2pa2p122. 一台4极他励式直流发电机，PN=30 kW，UN=230 V，nN=1500 r/min，采用单叠绕组，电枢导体总数z=572，额定运行时每极磁通F=0.017Wb，求：额定运行时的额定电动势EaN；额定运行时的电磁转矩TN。 解：由p=2，对单叠绕组a=2， 故： 电枢电动势：EaN=pz2572FnN=0.0171500=243.1 60a602PN301000=130.4 (A) UN230对于他励式发电机：IaN=IN= 电磁转矩：TN=pz2572FIaN=0.017130.4=201.8 2pa2p223. 一台他励式直流发电机，额定参数为PN=30 kW，UN=230 V，nN=1500 r/min，电枢回路总电阻Ra=0.15W，额定运行时的铁耗pFe=600W，机械损耗pm=198W，不及附加损耗。求：额定运