电机课后答案.doc

1、1-1、 变压器电动势旋转电动势产生的原因有什么不同？其大小与哪些因素有关？答：变压器电动势产生原因：线圈与磁场相对静止，但穿过线圈的磁通大小或方向发生变化；旋转电动势产生原因：磁通本身不随时间变化，而线圈与磁场之间有相对运动，从而使线圈中的磁链发生变化。对于变压器电动势： dtNtee 的大小与线圈匝数、磁通随时间的变化率有关。对于旋转电动势： Blve 的大小与磁感应强度 B，导体长度 l，相对磁场运动速度 v 有关。1-2、 磁滞损耗和涡流损耗是什么原因引起的？它的大小与哪些因素有关？答：磁滞损耗产生原因：铁磁材料在外界交变磁场作用下反复磁化时，内部磁畴必将随外界磁场变化而不停往返转向，

2、磁畴间相互摩擦而消耗能量，引起损耗。其大小 与最大磁通密度 、交变频率 f 和材料等因素有关，即 。同时，磁滞损nPmBanfBP耗与磁滞回线所包围的面积有关，面积越大，磁滞损耗也就越大。涡流损耗产生原因：铁芯中磁通发生交变时根据电磁感应定律，铁芯中会感应涡流状的电动势并产生电流，即涡流。涡流在铁芯中流通时，会产生损耗，就称为涡流损耗。其大小 与铁芯中的磁通密度幅值 ，磁通的交变频率 f、硅钢片厚度 d 和硅钢片电阻wm率 等因素有关，即 。2dBfPw1-3、 如何将 和 两个形式不同的公式统一起来？tNelve答：匝数 N 为 1、有效长度为 l，线圈宽度为 b 的线圈在恒定磁场中以速度

3、v 运动时，由电磁感应定律可得： BlldtxlBdtex )(1-4、 电机和变压器的磁路通常采用什么材料制成？这些材料各具有哪些主要特征？答：（1）通常采用高导磁性能的硅钢片来制造电机和变压器的铁芯，而磁路的其他部分常采用导磁性能较高的钢板和铸钢制造，来增加磁路的导磁性能，使其在所需的磁路密度下具有较小的励磁电流。（2）硅钢片的导磁率极高，能减少电机体积，降低励磁损耗，磁化过程中存在不可逆性磁滞现象，交变磁场作用下，会产生磁滞损耗和涡流损耗。2-6 已知一台直流发电机的铭牌参数如下：额定功率 PN=200kW，额定电压 UN=230V，额定转速 nN=1450r/min，额定效率 N=90

4、%，试求该发电机的额定输入功率 P1 和额定电流 IN 。答：直流发电机 PN=UNIN，代入数据可得 IN=869.6AkW2.%9025212-7 已知一台直流电动机的铭牌参数如下：额定功率 PN=55kW，额定电压 UN=110V，额定转速 nN=1000r/min，额定效率 N=85%，试求该发电机的额定输入功率 P1、额定电流 IN 和额定转矩 TcN 。答：kW7.64%850321 N直流电动机 P1=UNIN，代入数据可得 IN=588AmkwTcN.260/22-10 一台四极单叠绕组的直流电机：1）如果取出相邻两组电刷，只用剩下的两组电刷是否可以？对电机的性能有何影响？端电

5、压有何变化？此时发电机能供多大负载（用额定功率的百分比表示）？2）如果有一元件短线，电刷间的电压有何变化？电流有何变化？3）如果只用相对的两组电刷是否能继续运行？4）若有一个磁极失磁将会产生什么后果？答：（1）若取出相邻两电刷，电机可以工作，但带负载性能降低，原本共 4 条支路并联，设每支路电流为 I，总电流为 4I，现在其中 3 条支路串联后再与第 4 条支路并联，总电流为1/3I+I=4/3I。端电压不变， 。NNNPIP%./ （2）若有一元件断线，电刷间电压不变，由于断线支路无电流，总电流变为 3I，即减少为原来的 3/4。（3）只用相对的两个电刷时，两条支路上的电动势都为 0，无法运

6、行。（4）若一磁极失磁，电极内磁场不对称，造成并联各支路感应电动势不等，甚至产生环流，损坏电机。2-13 一台直流发电机，2P=8，当 n=600r/min，每极磁通量 Wb 时，3104E=230V，试求：1）若为单叠绕组，则电枢绕组应有多少根导体？2）若为单波绕组，则电枢绕组应有多少根导体？答： ，则nCEe8.95104623e又 aPN60（1）当为单叠绕组时，a=P=4，匝5748.9e（2）当为单波绕组时，a=1，匝134.60PCNe2-16、 一台单波绕组的直流发电机，2P=4，P N=50kW，U N=230V，n N=725r/min，K=135，N y=1，试求： 1）电

7、枢绕组总导体数 N；2）空载时，产生额定电压的每极磁通量 0；3）若将电枢绕组改为单叠绕组，在同样每极磁通量 0 及转速下，空载时感应电动势为多少？答：（1） 2701352yk（2）单波绕组 a=1960aPNCeWb3524.NenE（3）若改为单叠绕组 a=p=2.60aPCeV15NnE2-19 一台并励直流发电机在 600r/min 时，空载电压为 125V，假如将转速提高到1200r/min，同时将励磁回路的电阻增加一倍，问发电机的空载电压为多少？答：并励发动机空载时，I=0 所以 faI由于 、 和 很小，因此faRbU2fjfba RIIURE同时 nCeE题目指出，速度增大一

8、倍， 也增加一倍。那么 励磁电流大小不变，磁通f ffIE不变。那么 V2500EU2-20 对任一直流发电机，在给定的运行情况下，总可以利用电动势方程式求得，为什么用空载特性曲线上求出对应于 E 的励磁电流 If 并非该运行barIE2状态的实际励磁电流值？答：当直流发电机有负载时，电枢电流比较大，此时会产生明显的去磁效应或助磁效应，而工作在空载特性曲线对应 E 的励磁电流 If 下，是不能满足要求的。所以实际励磁电流会偏大（由于去磁效应）或偏小（由于助磁效应） 。2-22 一台并励直流发电机，2P=4，P N=82kW，U N=230V，n N=970r/min，并励绕组每极有 78.5

9、匝，四极串联后的总电阻 ，额定负059.75aR 8.2fR载时，并励回路串入 ，5.3fRV， ， 。试求额定负载时发电机的输入功2bUkWpmecF2NadPp05.率、电磁转矩和效率。答：A A5.36NPI 745.8fjNfRUIA2.faIV46.1baNRUE输入功率 kW891.01 adFemcaefadFemce ppIPppP效率 %9012由 nCeENm 3.86aeTaTemIEI2-24 一台他励直流发电机，P N=10kW，U N=230V，n N=1000r/min， ，额46.0aR定负载时电枢反应去磁作用相当于励磁电流 0.2A。已知在 800 r/min

10、 时，在所考虑工作范围内，其空载特性可用 表示。试求：40/5ffEI1）发电机额定励磁电流 ；fN2）电压变化率 ；%U3）过载 25%时的端电压（设电枢反应正比于负载电流） ；4）在额定负载时，将端电压提高到 250V；励磁电流 不变时，其转速应提高到多少？fNI若转速不变时，其励磁电流应增加多少？答：（1） A5.43NUPIV20aNRE考虑在相同的励磁电流作用下，其产生的电动势为VNn又 ，所以 AffIE5405fI考虑电枢反应去磁作用，发电机额定励磁电流为 A2.5fsffNII（2）V9.254540nIUNf %83.10%0N（3）过载 25%时， NaII25.此时， A

11、0.1fsI故 A75.4 fsfNfI则由 ，得 VffE406.243EV6.218 aRIU（4）a) 不变，此时 AfNI 4052NI则 V.682aE去磁作用 A14.022NfsIA6.522fsffI在 800 r/min 时， VIIEff 3.2054022 故 178212nNNb)转速 不变， A， V， A40I4.268N184.02fsI，所以 AnIENfN2254079.52fI故 A8.fsff2-28 如何改变串励、并励和复励直流电动机的转向？答：要改变直流电动机的转向，只要改变电枢电流方向或励磁电流方向。对于串励直流电动机，可将电枢绕组或串励绕组反接，电

12、枢电流或励磁电流改变一个就可以；对于并励直流电动机来说，方法同上；对于复励直流电动机来说，考虑到其励磁绕组的特殊性，在改变电路时，要保证两段励磁绕组的综合励磁作用与电枢电流择一反向。2-31 两台完全相同的并励直流电动机，机械上用一转轴联接在一起，并联于 230V 的电网上运行，轴上不带其他负载。在 1000r/min 时空载特性为：/AfI 1.3 1.4/V0U186.7 195.9此时，甲电机的励磁电流为 1.4A，乙电机的励磁电流为 1.3A，转速为 1200r/min，电枢回路的总电阻均为 0.1 ，若忽略电枢反应去磁的影响和附加损耗 ，试问：adP1） 哪台是发电机？哪台是电动机？

13、2） 总的机械损耗和铁耗是多少？3） 若保持转速不变，只调节励磁电流能否改变电机的运行状态？4） 是否可以在 1200r/min 时两台电机都从电网吸取功率或向电网送出功率？答：（1） nCEe0对于甲电机，当 n=1200r/min 时VU2359.560甲电机是发电机对于乙电机，当 n=1200r/min 时VU47.1860E乙电机是电动机（2）对发电机 aRI0可得 A50aI则 W17E甲发电机的机械损耗和铁耗 emP乙乙1对电动机A60aRUI乙电动机的机械损耗和铁耗： 乙乙1PemW16900emP乙乙（3）调节励磁电流可以改变两机运行状态。（4）可以两机都做电动机从电网吸收功率

14、。但不可以两机都做发电机送出功率，因为不符合能量守恒定律。2-32 一台变励直流电动机，PN=5.5kW，U N=100V，I n=58A，n N=1470r/min，R f=138 ，R a=0.15 。在额定负载时突然在电枢回路中串 0.5 电阻，若不计电枢回路中的电感和略去电枢反应去磁的影响，试计算此瞬间的下列各项：1） 电枢反应电动势；2）电枢电流；3）电磁转矩；4）若总制动转矩不变，试求达到稳定状态后的转速。答：（1） V4.915.013850aNRIUE由于串入瞬间电机转速不变，故由 知 不变。nCEe故电枢反应电动势为 91.4V。（2）当串入后 ，所以 ARIEaN 2.13

15、aI（3） Nm8.7 aNeTaNTemInCEI（4）若总制动转矩不变，则 ，知 不变aNeTaNTemII0则平衡后 A8.62 RUEar/min10NeCn2-35 一台并励直流电动机，PN=7.2kW，U N=110V，n N=900r/min， N=85%，R a=0.08 ，I fN=2A。若总制动转矩不变，在电枢回路中串入一电阻，使转速降低到 450r/min，试求串入电阻的数值、输出功率和效率。答：转矩不变，则 A75fNfNa IUPII电枢电势 V1048.10aRUE速度降到 450r/min 后， V。52NenEC69.08.75210aaNj RI 输出功率 k

16、W.3.622 PnTP效率 %5.48.0/73/N2-41 换向极的作用是什么？它装在哪里？它的绕组应如何励磁？如果不慎将已调节好换向极的直流电机的换向极绕组极性接反，那么运行时会出现什么现象？答：换向极作用是改善换向，在换向区域建立一个适当的外磁场，称为换向磁场。装在几何中性线上。换向极的励磁应使得换向极的磁动势抵消交轴电枢反应，并克服换向极磁路中的磁压降。如果不慎将换向极接反，则不但没有抵消，反而加强了磁场，因此可能出现电刷下的火花。2-42 一台直流电机，轻载运行时换向良好。当带上额定负载时，后刷边出现火花。那么应如何调节换向极下的气隙或换向极绕组的匝数，才能改善换向？答：由于出现的

17、是后刷边的火花，所以可以判断是延迟换向， 而 （换向极磁场） ，krekB为使 ，应增加换向极绕组的匝数，减小换向极下气隙。kre3-3 变压器铭牌数据为：S N=100kVA，U 1N/U2N=6300/400V，Y/Y 0 连接，低压绕组每相匝数为 40 匝。1）求高压绕组每相匝数；2）如高压边额定电压由 6300V 改为 10000V，而欲保持主磁通及抵押绕组额定电压不变，则新的高、低压绕组每相匝数又应是多少？答：（1）由 ，N 1=63021U（2）对于高压边，由于主磁通保持不变， 11 630EE0又 40212 NE403-6 两台单相变压器，U 1N/U2N=220/110V，原

18、方的匝数相等，但空载电流 。今021I将两变压器的原线圈顺极性串联起来，原方加 440V 电压，试问两台变压器副方的空载电压是否相等？答：由题，两台变压器 U1N 相等、 ，可知021I215.0mZ则当两变压器原线圈串联时，V3440211mZV802121U又由 2Nk得 V3012kUV421可见两变压器副边电压不相等。3-7 一台单相变压器， SN=1000 千伏安，U 1N/U2N=60/6.3 千伏，f N=50 赫。空载及短路试验的结果如下：试验名称 电压（V） 电流（A） 功率（W） 电源加在空载 6300 10.1 5000 低压方短路 3210 15.15 14000 高压方试计算：1）折算到高压方的参数（实际值及标幺值） ，假定 ，21kR；22kX2）画出折算到高压方的 T 形等效电路；3）计算短路电压的百分值及其二分量；4）满载及 （滞后）时的电压变化率 及效率 ；8.0cos2%u5）最大效率 。max答：（1）根据空载试验，有 76.231.0602IUZm.49202IPR83.6122mmZX由 得折算到高压方时5.936kk2mk4.Rkk0562mX根据短路试验 8.1.31NkIUZ0.65.4221kIPR91.kkZX