電機(jī)課后題答案1-5章.doc

緒 論0.-1 電機(jī)和變壓器的磁路常用什么材料制成，這類材料應(yīng)具有哪些主要特性？答：電機(jī)和變壓器的磁路常用導(dǎo)磁性能高的硅鋼片疊壓制成，磁路的其它部分常采用導(dǎo)磁性能較高的鋼板和鑄鐵制成。這類材料應(yīng)具有導(dǎo)磁性能高、磁導(dǎo)率大、鐵耗低的特征。0-3 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)中的負(fù)號(hào)表示什么意思？ 答：是規(guī)定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正方向與磁通的正方向符合右手螺旋關(guān)系時(shí)電磁感應(yīng)定律的普遍表達(dá)式；當(dāng)所有磁通與線圈全部匝數(shù)交鏈時(shí)，則電磁感應(yīng)定律的數(shù)學(xué)描述可表示為；當(dāng)磁路是線性的，且磁場(chǎng)是由電流產(chǎn)生時(shí)，有為常數(shù)，則可寫成。 0-.4試比較磁路和電路的相似點(diǎn)和不同點(diǎn)。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(diǎn)：1）電路中可以有電動(dòng)勢(shì)無電流，磁路中有磁動(dòng)勢(shì)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(dǎo)約為G絕的1020倍，而僅為的倍，故可認(rèn)為電流只在導(dǎo)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(gòu)成的磁路中，磁導(dǎo)率隨變化，即磁阻隨磁路飽和度增大而增大。0-5 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(chǎng)強(qiáng)度是多少？答：平均磁場(chǎng)強(qiáng)度0.-6 在圖0.8所示的磁路中，線圈中通入直流電流，試問：（1） 電流方向如圖所示時(shí)，該磁路上的總磁動(dòng)勢(shì)為多少？（2） 中電流反向，總磁動(dòng)勢(shì)又為多少？（3） 若在圖中處切開，形成一空氣隙，總磁動(dòng)勢(shì)又為多少？（4） 比較兩種情況下鐵心中的的相對(duì)大小，及中鐵心和氣隙中 的相對(duì)大小？圖8解： （1） （2） （3）不變（4）由于，而， 所以，。 其中 和 分別 表示兩種情況下的各物理量。 在（3）中，由于，所以 。0-7一個(gè)有鐵心的線圈，線圈電阻為2。將其接入110V交流電源，測(cè)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1章 直流電機(jī)的運(yùn)行原理1-1 試述直流發(fā)電機(jī)工作原理，并說明換向器和電刷起什么作用？答 直流發(fā)電機(jī)的工作原理：當(dāng)原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)直流發(fā)電機(jī)的電樞以恒速沿著逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)， 在線圈中會(huì)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，其大小為：，由于線圈一會(huì)兒在極下，一會(huì)兒在極下，因此這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向是變化的，即線圈中的電動(dòng)勢(shì)及電流的方向是交變的，只是在經(jīng)過電刷和換向片的整流作用后，才使外電路得到方向不變的直流電。換向器電刷的作用：把線圈中的交變電動(dòng)勢(shì)及電流整流成外電路方向不變的直流電。2-2試判斷下列情況下，電刷兩端的電壓是交流的還是直流。（1） 磁極固定，電刷與電樞同時(shí)旋轉(zhuǎn)；（2） 電樞固定，電刷與磁極同時(shí)旋轉(zhuǎn)。答 由直流發(fā)電機(jī)原理可知，只有電刷和電樞保持相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在電刷兩端的電壓才為直流，由此： 交流：因?yàn)殡娝⑴c電樞相對(duì)靜止。 直流：因?yàn)殡娝⑴c電樞相對(duì)運(yùn)動(dòng)。1-.3 什么是電機(jī)的可逆性？答 一臺(tái)直流電機(jī)原則上既可以作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，也可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，只是外界條件不同而已。如果用原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)電樞恒速旋轉(zhuǎn)，就可以從電刷端引出直流電動(dòng)勢(shì)而作為直流電源對(duì)負(fù)載供電；如果在電刷端外加直流電壓，則電動(dòng)機(jī)就可以帶動(dòng)軸上的機(jī)械負(fù)載旋轉(zhuǎn)，從而把電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能。這種同一臺(tái)電機(jī)能作電動(dòng)機(jī)或作發(fā)電機(jī)運(yùn)行的原理，稱為電機(jī)的可逆原理。1-.4 直流電機(jī)有哪些主要部件？試說明它們的作用、結(jié)構(gòu)答 直流電機(jī)由定子（靜止部分）和轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)動(dòng)部分）兩大部分組成。定子部分包括機(jī)座、主磁極、換向極和電刷裝置等。 主磁極鐵心用11.5mm厚的低碳鋼板疊壓而成。主極的作用是在定轉(zhuǎn)子之間的氣隙中建立磁場(chǎng)；.換向極換向極鐵心一般用整塊鋼或鋼板加工而成，換向極繞組與電樞繞組串聯(lián)。換向極的作用是用以改善換向。機(jī)座通常用鑄鋼或厚鋼板焊成。機(jī)座有兩個(gè)作用，一是作為電機(jī)磁路系統(tǒng)中的一部分，二是用來固定主磁極、電刷裝置由電刷、刷握、刷桿座和銅絲辮組成，電刷的作用是把轉(zhuǎn)動(dòng)的電樞繞組與靜止的外電路相連接，并與換向器相配合，起到整流或逆變器的作用。 直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子稱為電樞，包括電樞鐵心、電樞繞組、換向器、風(fēng)扇、軸和軸承等。 電樞鐵心電樞鐵心通常用0.5mm厚的兩面涂有絕緣漆的硅鋼片疊壓而成。是電機(jī)主磁路的一部分，且用來嵌放電樞繞組。電樞繞組是由許多按一定規(guī)律聯(lián)接的線圈組成，它是直流電機(jī)的主要電路部分，也是通過電流和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵性部件。換向器也是直流電機(jī)的重要部件。換向器與電刷相配合，起到整流或逆變器的作用。 1-.5直流電機(jī)電樞鐵心為什么必須用薄電工鋼沖片疊成？磁極鐵心何以不同？答 為了減少電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)電樞鐵心中因磁通交變而引起的磁滯及渦流損耗，電樞鐵心通常用0.5mm厚的兩面涂有絕緣漆的硅鋼片疊壓而成。磁極鐵心中的磁通本來是恒定的，但因電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)電樞鐵心齒槽的影響，磁極鐵心中的磁通會(huì)來回?cái)[動(dòng)，從而產(chǎn)生鐵心損耗，所以常采用厚的低碳鋼板沖制而成。1-6試述直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)主要額定參數(shù)的異同點(diǎn)。答 直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)的主要額定參數(shù)值有： 1額定容量（功率）（）； 2額定電壓（）； 3額定電流（）; 4額定轉(zhuǎn)速（）； 5勵(lì)磁方式和額定勵(lì)磁電流（） 還有一些物理量的額定值，如額定效率,額定轉(zhuǎn)矩，額定溫升等。關(guān)于額定容量，對(duì)直流發(fā)電機(jī)來說，是指電刷端輸出的電功率，對(duì)直流電動(dòng)機(jī)來說，是指軸上輸出的機(jī)械功率。所以，直流發(fā)電機(jī)的額定容量為，而直流電動(dòng)機(jī)的額定功率為。1-7 某直流電機(jī)，、以及。若是直流發(fā)電機(jī)，試計(jì)算額定電流；如果是直流電動(dòng)機(jī)，再計(jì)算。解：若是直流發(fā)電機(jī)如果是直流電動(dòng)機(jī)，再計(jì)算 1-8耦合磁場(chǎng)是怎樣產(chǎn)生的？它的作用是什么？沒有它能否實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換？答 耦合磁場(chǎng)是由勵(lì)磁繞組電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)和電樞繞組電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)合成產(chǎn)生的，它是使電機(jī)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩所不可缺少的因素。沒有它是不能實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的。1-9如果將電樞繞組裝在定子上，磁極裝在轉(zhuǎn)子上，換向器和電刷應(yīng)怎樣裝置才能作直流電機(jī)運(yùn)行？答 由直流發(fā)電機(jī)原理可知，只有電刷和磁極保持相對(duì)靜止，在電刷兩端的電壓才為直流，所以換向器應(yīng)裝在定子上，電刷應(yīng)該放在轉(zhuǎn)子上，再通過滑環(huán)和靜止的電刷與外電路相連。1-10單疊繞組和單波繞組各有什么特點(diǎn)？其聯(lián)接規(guī)律有何不同？答 單疊繞組的特點(diǎn)為：（1）并聯(lián)支路數(shù)等于磁極數(shù)，即；（2）每條支路由不相同的電刷引出，所以電刷不能少，電刷數(shù)等于磁極數(shù)。單波繞組的特點(diǎn)為：（1）同極性下各元件串聯(lián)起來組成一條支路，支路對(duì)數(shù)1，與磁極對(duì)數(shù)無關(guān)；（2）從理論上講，單波繞組只需安置一對(duì)正負(fù)電刷就夠了。但為了減少電刷的電流密度與縮短換向器長度，節(jié)省用銅，一般仍采用電刷組數(shù)應(yīng)等于極數(shù)（采用全額電刷）。在聯(lián)接方式上，疊繞組元件的兩個(gè)出線端聯(lián)接于相鄰兩個(gè)換向片上；波繞組的特點(diǎn)是每個(gè)繞組元件的兩端所接的換向片相隔較遠(yuǎn)，互相串聯(lián)的兩個(gè)元件相隔較遠(yuǎn)()。1-11一臺(tái)四極，單疊繞組的直流電機(jī)，試問：（1）若分別取下一只刷桿，或相鄰的兩只刷桿，對(duì)電機(jī)的運(yùn)行有什么影響？（2）如有一元件斷線，電刷間的電壓有何變化？電流有何變化？（3）若有一主磁極失磁，將產(chǎn)生什么后果？答 （1）若取下一只或相鄰兩只電刷，使并聯(lián)支路數(shù)減少一半，若是發(fā)電機(jī)，使輸出功率減小一半，若是電動(dòng)機(jī)，則轉(zhuǎn)矩和功率均減半。 對(duì)發(fā)電機(jī)仍能運(yùn)行，對(duì)電動(dòng)機(jī)，在輕載時(shí)尚能運(yùn)行，重載或滿載不能運(yùn)行，不管怎樣，它們的工作狀態(tài)均屬正常。 （2）若一元件斷線，則該元件所在的支路斷開，其余三條支路不變。因此，電刷間的電壓不變，電流減小，電機(jī)能帶的額定負(fù)載，。（3）當(dāng)一主磁極失去勵(lì)磁時(shí)，該磁極下的一條支路無電動(dòng)勢(shì)，不產(chǎn)生電流和電磁轉(zhuǎn)矩，使功率減小，對(duì)多極電機(jī)可能產(chǎn)生不平衡狀態(tài)。1-12 什么叫電樞反應(yīng)？電樞反應(yīng)對(duì)氣隙磁場(chǎng)有什么影響？答電機(jī)負(fù)載運(yùn)行，電樞繞組中就有了電流，電樞電流也產(chǎn)生磁動(dòng)勢(shì)，叫電樞磁動(dòng)勢(shì)。電樞磁動(dòng)勢(shì)的出現(xiàn)，必然會(huì)影響空載時(shí)只有勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)單獨(dú)作用的磁場(chǎng)，有可能改變氣隙磁密分布情況及每極磁通量的大小。這種現(xiàn)象稱為電樞反應(yīng)。設(shè)電刷在幾何中性線上，此時(shí)的電樞反應(yīng)稱為交軸電樞反應(yīng)。交軸電樞反應(yīng)作用如下：（1）交軸電樞磁場(chǎng)在半個(gè)極內(nèi)對(duì)主極磁場(chǎng)起去磁作用，在另半個(gè)極內(nèi)則起增磁作用，引起氣隙磁場(chǎng)畸變，使電樞表面磁通密度等于零的位置偏移幾何中性線；（2）不計(jì)飽和，交軸電樞反應(yīng)既無增磁，亦無去磁作用。考慮飽和時(shí)，呈一定的去磁作用。1-13 一臺(tái)直流電機(jī),單疊繞組,電樞繞組總導(dǎo)體數(shù),一極下磁通,當(dāng)（1）轉(zhuǎn)速；（2）轉(zhuǎn)速，求電樞繞組的感應(yīng)電勢(shì)。解 （1） （2）1-14一臺(tái)直流發(fā)電機(jī)額定功率，額定電壓，額定轉(zhuǎn)速，極對(duì)數(shù)，電樞總導(dǎo)體數(shù)，氣隙每極磁，單疊繞組。求：（1） 額定運(yùn)行時(shí)的電樞感應(yīng)電勢(shì);（2） 額定運(yùn)行時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩。解：（1） （2）1-15 并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)能自勵(lì)的基本條件是什么？答 （1）電機(jī)必須有剩磁；（2）勵(lì)磁繞組的接線與電樞旋轉(zhuǎn)方向必須正確配合，以使勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與剩磁方向一致；（3）勵(lì)磁回路的電阻應(yīng)小于與電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速相對(duì)應(yīng)的臨界電阻。1-16 把他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高20%，此時(shí)無載端電壓約升高多少？如果是并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)，電壓升高比前者大還是??？答 已知：，所以： 他勵(lì)發(fā)電機(jī)： , 即，故 ，空載電壓增加1.2倍。 并勵(lì)發(fā)電機(jī)：若轉(zhuǎn)速升高情況同上，空載電壓增加1.2倍，但由于增加的同時(shí)，也相應(yīng)增加，從而導(dǎo)致也增大，所以并勵(lì)發(fā)電機(jī)空載電壓增加的程度比他勵(lì)發(fā)電機(jī)大。1-17 換向元件在換向過程中可能產(chǎn)生哪些電勢(shì)？各是什么原因引起的？它們對(duì)換向各有什么影響？答 電抗電動(dòng)勢(shì)：它是由于換向元件中電流變化時(shí)，由自感與互感作用所引起的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。它起阻礙換向的作用。 電樞反應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：它是由于換向元件切割電樞磁場(chǎng)，而在其中產(chǎn)生一種旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì)，它也起著阻礙換向的作用。1-18 換向極的作用是什么？裝在什么位置？繞組如何聯(lián)接？答 裝換向極的作用是在換向元件所在處建立一個(gè)磁動(dòng)勢(shì)，其一部分用來抵消電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)，剩下部分用來在換向元件所在氣隙建立磁場(chǎng)，換向元件切割產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，且讓的方向與相反，使合成電動(dòng)勢(shì)，以改善換向。換向極裝在相鄰兩主極之間，即幾何中性線處。換向極繞組與電樞繞組串聯(lián)。1-19 一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)改成發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，是否需要改接換向極繞組？為什么？答 可以。因?yàn)閾Q向極繞組與電樞繞組串聯(lián)，當(dāng)一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)改成發(fā)電機(jī)運(yùn)行，電樞電流反向時(shí)，其產(chǎn)生的電樞磁勢(shì)反向，但此時(shí)換向極的電流和他的極性亦反向，因此作發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，其換向極能起改善換向的作用，當(dāng)作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，換向極也能起改善換向的作用。1-20 已知一臺(tái)并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)，額定功率，額定電壓，額定轉(zhuǎn)速，電樞回路各繞組總電阻，勵(lì)磁繞組電阻，一對(duì)電刷上壓降為，額定負(fù)載時(shí)的電樞鐵損耗和機(jī)械損耗，求：1） 額定負(fù)載時(shí)的電磁功率和電磁轉(zhuǎn)矩2） 額定負(fù)載時(shí)的效率解 1）2）第二章 電力拖動(dòng)系統(tǒng)力學(xué)基礎(chǔ)和直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)2-3一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)， ，。1）若電樞回路不串電阻直接起動(dòng)，則起動(dòng)電流為額定電流的幾倍？2） 若將起動(dòng)電流限制為，求電樞回路應(yīng)串入的電阻大小。解：（1）（2）2-4 一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)允許最大電流，電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載電動(dòng)運(yùn)行，求：1） 若采用能耗制動(dòng)停車，電樞回路應(yīng)串入多大電阻？2） 若采用反接制動(dòng)停車，電樞回路應(yīng)串入多大電阻？解 （1）電動(dòng)運(yùn)行時(shí)，采用能耗制動(dòng)停車，電樞回路應(yīng)串入電阻采用反接制動(dòng)停車，電樞回路應(yīng)串入電阻19.9一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，。電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)額定負(fù)載運(yùn)行，保持勵(lì)磁電流不變，要把轉(zhuǎn)速降到1000r/min。求： 1) 若采用電樞回路串電阻調(diào)速，應(yīng)串入多大電阻？ 2) 若采用降壓調(diào)速，電樞電壓應(yīng)降到多大？ 3) 兩種方法調(diào)速時(shí)電動(dòng)機(jī)的效率各是多少？解：（1） 由 得：（2） （3）輸出功率 串電阻時(shí)的效率：%降壓時(shí)的效率：%。第三章 變壓器3-1變壓器是根據(jù)什么原理進(jìn)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(shè)備，它利用電磁感應(yīng)原理，把一種電壓等級(jí)的交流電能轉(zhuǎn)換成頻率相同的另一種電壓等級(jí)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(shí)現(xiàn)電能的經(jīng)濟(jì)傳輸、靈活分配和合理使用的重要設(shè)備,在國民經(jīng)濟(jì)其他部門也獲得了廣泛的應(yīng)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(luò)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(cè)量用）、特種變壓器（如調(diào)壓用的調(diào)壓變壓器、試驗(yàn)用的試驗(yàn)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）。3-2 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(gòu)成部分有：鐵心、繞組、絕緣套管、油箱及其他附件等，其中鐵心是變壓器的主磁路，又是它的機(jī)械骨架。繞組由銅或鋁絕緣導(dǎo)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(shí)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(guān)，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。3-3 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(yùn)行時(shí)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(shí)二次側(cè)的空載電壓。對(duì)三相變壓器，額定電壓、額定電流均指線值。3-4一臺(tái)單相變壓器，SN=5000kVA，U1N/U2N=10/6.3kV，試求原、副方的額定電流。解： 3-5 一臺(tái)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： 3-6 在研究變壓器時(shí)，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(xí)慣方式規(guī)定正方向，稱為慣例。具體原則如下：（1）在負(fù)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(dòng)勢(shì)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(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正方向與產(chǎn)生它的磁通的正方向符合右手螺旋定則。3-7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(dòng)勢(shì)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(yīng)電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)副方接上負(fù)載時(shí)便有電功率向負(fù)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(shí)，有主磁通和一次側(cè)繞組漏磁通，它們均由一次側(cè)磁動(dòng)勢(shì)激勵(lì)產(chǎn)生；負(fù)載時(shí)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(dòng)勢(shì)即激勵(lì)產(chǎn)生，一次側(cè)繞組漏磁通由一次繞組磁動(dòng)勢(shì)激勵(lì)產(chǎn)生，二次側(cè)繞組漏磁通由二次繞組磁動(dòng)勢(shì)激勵(lì)產(chǎn)生。（3）在等效電路中，主磁通用勵(lì)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。3-8為了在變壓器原、副繞組方得到正弦波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)鐵心不飽和時(shí)激磁電流呈何種波形？當(dāng)鐵心飽和時(shí)情形又怎樣？答：為了在變壓器原、副繞組方得到正弦波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)鐵心不飽和時(shí)，因?yàn)榇呕€是直線，勵(lì)磁電流和主磁通成正比，故當(dāng)主磁通成正弦波變化，激磁電流亦呈正弦波變化。而當(dāng)鐵心飽和時(shí)，磁化曲線呈非線性，為使磁通為正弦波，勵(lì)磁電流必須呈尖頂波。3-9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(dòng)勢(shì)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(dǎo)率下降。因?yàn)榇抛瑁源抛柙龃?。根?jù)磁路歐姆定律 ，當(dāng)線圈匝數(shù)減少時(shí)，空載電流增大；又由于鐵心損耗，所以鐵心損耗增加；因?yàn)橥饧与妷翰蛔?，所以根?jù)，所以原方電動(dòng)勢(shì)基本不變，而副方電動(dòng)勢(shì)則因?yàn)榇磐ǖ脑黾佣龃蟆?-10一臺(tái)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(huì)產(chǎn)生什么后果？答：根據(jù)可知,此時(shí)主磁通增加接近倍，磁路飽和程度大增，勵(lì)磁電流將會(huì)大大增加，鐵耗和銅耗增大，變壓器過熱。同時(shí)噪聲過大，振動(dòng)明顯。3-11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(guān)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(dòng)勢(shì)不變。副方各量折算方法如下： 將副方電流除以；副方感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、電壓乘以；漏阻抗、負(fù)載阻抗應(yīng)乘以。 3-12變壓器的電壓變化率是如何定義的？它與哪些因素有關(guān)？答：變壓器的電壓變化率定義為：當(dāng)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(fù)載下副方電壓的算術(shù)差，用副方額定電壓的百分?jǐn)?shù)來表示的數(shù)值，即變壓器電壓變化率可按下式計(jì)算：。可知變壓器電壓變化率的大小主要和以下物理量相關(guān)：（1）電壓變化率與負(fù)載的大?。ㄖ担┏烧?；在一定的負(fù)載系數(shù)下，當(dāng)負(fù)載為阻感負(fù)載時(shí)，漏阻抗（阻抗電壓）的標(biāo)么值越大，電壓變化率也越大；（2）電壓變化率還與負(fù)載的性質(zhì)，即功率因角數(shù)的大小和正負(fù)有關(guān)。3-13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(fù)載時(shí)的銅損？ 答：空載時(shí)，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(cè)量短路損耗時(shí)，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?yàn)楹苄?，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(fù)載時(shí)短路損耗可以近似看成額定負(fù)載時(shí)的銅損耗。3-14變壓器在高壓側(cè)和低壓側(cè)分別進(jìn)行空載試驗(yàn)，若各施加對(duì)應(yīng)的額定電壓，所得到鐵耗是否相同？ 答：相同?？蛰d試驗(yàn)時(shí)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(yàn)時(shí)輸入功率為變壓器額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)的銅損耗，無論在高壓邊還是在低壓邊做，都要使電流達(dá)到額定電流值，繞組中的銅損耗是一樣的 3-15一臺(tái)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)3-16一臺(tái)單相變壓器，SN=100kVA，U1N/U2N=6000/230V，R1=4.32，x1=8.9，R2=0.0063，x2=0.013。求：1) 折算到高壓側(cè)的短路參數(shù)Rk、xk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(biāo)么值表示，由計(jì)算結(jié)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ukx；5) 在額定負(fù)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+ xk* sin2) 100 =(0.02391.0+0.05040) 100 =2.39 U2( Rk* cos2+ xk* sin2) 100 =(0.02390.8+0.05040.6) 100 =4.87 U3( Rk* cos2+ xk* sin2) 100 =(0.02390.8 - 0.05040.6) 100 = -1.053-17一臺(tái)三相變壓器，SN=750kVA,U1N/U2N=10000/400V,Y,d接法，f=50HZ。試驗(yàn)在低壓側(cè)進(jìn)行，額定電壓時(shí)的空載電流I0=65A，空載損耗p0=3700W；短路試驗(yàn)在高壓側(cè)進(jìn)行，額定電流時(shí)的短路電壓Uk=450V，短路損耗pkN=7500W（不考慮溫度變化的影響）。試求：1) 折算到高壓邊的參數(shù)，假定R1=2=,x1=2=；2) 繪出T形電路圖，并標(biāo)出各量的正方向；3) 計(jì)算滿載及cos2=0.8（滯后）時(shí)的效率N；4) 計(jì)算最大效率max。解：1) , 折算至高壓側(cè)的激磁參數(shù)： 短路參數(shù)計(jì)算： Zk =Rk =Xk=2) T形電路圖如下： 4) 滿載時(shí)的效率 3-18 三相變壓器組和三相心式變壓器在磁路結(jié)構(gòu)上各有什么特點(diǎn)？答：三相變壓器組磁路結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)是各相磁路各自獨(dú)立，彼此無關(guān)；三相心式變壓器在磁路結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)是各相磁路相互影響，任一瞬間某一相的磁通均以其他兩相鐵心為回路。3-19三相變壓器的聯(lián)結(jié)組是由哪些因素決定的？答：三相變壓器的聯(lián)結(jié)組是描述高、低壓繞組對(duì)應(yīng)的線電動(dòng)勢(shì)之間的相位差，它主要與（1）繞組的極性（繞法）和首末端的標(biāo)志有關(guān)；（2）繞組的連接方式有關(guān)。3-20從空載相電動(dòng)勢(shì)波形看，什么三相變壓器組不采用Yy連接，而三相心式變壓器又可以采用呢？答；3-21一臺(tái)單相變壓器，220V110V，繞組標(biāo)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(shí)壓表讀數(shù)是： 、異極性時(shí)壓表讀數(shù)是：3-22根據(jù)題圖3-2的接線圖，確定其聯(lián)結(jié)組別。 1） 2） 3） 題圖 3-2解： 1） 2） 3)3-23變壓器理想并聯(lián)運(yùn)行的條件有哪些？答：變壓器理想并聯(lián)運(yùn)行的條件有：（1） 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(jié)組相同；（3） 各變壓器短路阻抗的標(biāo)么值相等，且短路電抗與短路電阻之比相等。上述三個(gè)條件中，條件（2必須嚴(yán)格保證。3-24并聯(lián)運(yùn)行的變壓器，如果聯(lián)結(jié)組不同或變比不等會(huì)出現(xiàn)什么情況？答：如果聯(lián)結(jié)組不同，當(dāng)各變壓器的原方接到同一電源，副方各線電動(dòng)勢(shì)之間至少有30的相位差。例如Y，y0和Y，d11兩臺(tái)變壓器并聯(lián)時(shí)，副邊的線電動(dòng)勢(shì)即使大小相等，由于對(duì)應(yīng)線電動(dòng)勢(shì)之間相位差300，也會(huì)在它們之間產(chǎn)生一電壓差，如圖所示。其大小可達(dá)=sin15=0.518。這樣大的電壓差作用在變壓器副繞組所構(gòu)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(yùn)行的變壓器之間也會(huì)產(chǎn)生環(huán)流。3-25 兩臺(tái)容量不相等的變壓器并聯(lián)運(yùn)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?yàn)槎搪冯妷捍蟮男?，在并?lián)運(yùn)行時(shí)，不容許任何一臺(tái)變壓器長期超負(fù)荷運(yùn)行，因此并聯(lián)運(yùn)行時(shí)最大的實(shí)際總?cè)萘勘葍膳_(tái)額定容量之和要小，只可能是滿載的一臺(tái)的額定容量加上另一臺(tái)欠載的實(shí)際容量。這樣為了不浪費(fèi)變壓器容量，我們當(dāng)然希望滿載的一臺(tái)，即短路電壓小的一臺(tái)容量大，欠載運(yùn)行的一臺(tái)容量越小越好。3-26 兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行的變壓器，在SNI=1000kAV，SNII=500kAV，不允許任何一臺(tái)變壓器過載的情況下，試計(jì)算下列條件并聯(lián)變壓器組可供給的最大負(fù)載，并對(duì)其結(jié)果進(jìn)行討論。1）=0.9；2）=0.9；解：1），第一臺(tái)變壓器先達(dá)滿載。設(shè)，則2），第二臺(tái)變壓器先達(dá)滿載。設(shè)，則討論：可見，并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，容量大的變壓器，其較小，則并聯(lián)變壓器組利用率較高。3-27 兩臺(tái)變壓器數(shù)據(jù)如下：SNI=1000kAV，ukI=6.5，SNII=2000kAV，ukII=7.0聯(lián)結(jié)組均為Y，d11額定電壓均為35/10.5kVA?，F(xiàn)將它們并聯(lián)運(yùn)行，試計(jì)算：1）當(dāng)輸出為3000kVA時(shí)，每臺(tái)變壓器承擔(dān)的負(fù)載是多少？2）在不允許任何一臺(tái)過載的條件下，并聯(lián)組最大輸出負(fù)載是多少？此時(shí)并聯(lián)組的利用率是多少？解：1）由 得 2），第一臺(tái)變壓器先達(dá)滿載。設(shè)，則 3.-28 某變電所總負(fù)載是3000kVA，若選用規(guī)格完全相同的變壓器并聯(lián)運(yùn)行，每臺(tái)變壓器的額定容量為1000kVA。1）在不允許任何一臺(tái)變壓器過載的情況下需要幾臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行？2）如果希望效率最高，需要幾臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行？已知每臺(tái)變壓器的損耗是：。解：1），需要3臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行。2） ，需要5臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行。3-29 什么是自耦變壓器的額定容量、繞組容量和傳導(dǎo)容量？它們之間的關(guān)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(yùn)行時(shí)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：由繞組的串聯(lián)部分和公共部分之間經(jīng)電磁感應(yīng)作用傳送的功率，即繞組容量；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(dǎo)功率。他們之間的關(guān)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(dǎo)容量。3-30一臺(tái)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：1） 自耦變壓器的額定容量、傳導(dǎo)容量和繞組容量各是多少？2） 在額定負(fù)載和cos=0.8的條件下運(yùn)行時(shí)，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(dǎo)容量3） 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3-31為什么電壓互感器在運(yùn)行時(shí)不允許副邊短路？電流互感器在運(yùn)行時(shí)不允許副邊開路？答：由于電壓互感器副邊所接的測(cè)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(yùn)行時(shí)相當(dāng)于一臺(tái)降壓變壓器的空載運(yùn)行，電壓互感器是按空載運(yùn)行設(shè)計(jì)的。若電壓互感器在運(yùn)行時(shí)副邊短路會(huì)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(yùn)行時(shí)不允許副邊開路是因?yàn)殡娏骰ジ衅鞯脑诫娏魇怯杀粶y(cè)試的電路決定的，在正常運(yùn)行時(shí)，電流互感器的副方相當(dāng)于短路，副方電流有強(qiáng)烈的去磁作用，即副方的磁動(dòng)勢(shì)近似與原方的磁動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)和相應(yīng)的勵(lì)磁電流很小。若副方開路，則原方電流全部成為勵(lì)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(shí)因副繞組匝數(shù)很多，將會(huì)感應(yīng)出危險(xiǎn)的高電壓，危及操作人員和測(cè)量設(shè)備的安全。3-32三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(shí)在中有一個(gè)會(huì)出現(xiàn)負(fù)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(duì)于雙繞組變壓器，每個(gè)繞組產(chǎn)生的漏磁通只與本繞組交鏈而不與另一個(gè)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(guān)。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(fù)值。負(fù)電抗是電容性質(zhì)的，這當(dāng)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(huì)為負(fù)的，只是在相互組合時(shí)產(chǎn)生的負(fù)值而已。3.-33為什么變壓器的正序阻抗和負(fù)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(fù)序均是對(duì)稱的，僅存在B相超前還是C相超前的差別，對(duì)變壓器的電磁本質(zhì)沒什么不同，因此負(fù)序系統(tǒng)的等效電路和負(fù)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(jié)構(gòu)等因素。3-34從帶單相負(fù)載的能力和中性點(diǎn)移動(dòng)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(fù)載時(shí)，由于零序阻抗大（），負(fù)載電流將很小，因此根本不能帶單相負(fù)載。但很小的零序電流就會(huì)產(chǎn)生很大的零序電動(dòng)勢(shì)，造成中點(diǎn)浮動(dòng)較大，相電壓嚴(yán)重不對(duì)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(xiǎn)的。因此三相變壓器組不能接成Y，yn聯(lián)結(jié)組。而心式變壓器，由于零序阻抗很?。ê苄。瑔蜗嘭?fù)載電流的大小主要由負(fù)載阻抗決定，因此它可以帶一定的單相負(fù)載。只要適當(dāng)限制中線電流，則相電壓的偏移也不會(huì)很大。因此三相心式變壓器組可以接成Y，yn聯(lián)結(jié)組。3-35試將三相不對(duì)稱電壓：分解為對(duì)稱分量。解： 3.16試將三相不對(duì)稱電壓：分解為對(duì)稱分量。解： 3-36 一臺(tái)容量為100kVA，Y，yn0聯(lián)結(jié)組的三相心式變壓器，6000400 V，=0.02+j0.05，=0.1+j0.6如發(fā)生單相對(duì)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(diǎn)移動(dòng)的數(shù)值。 解：1）單相對(duì)地短路時(shí)副方的短路電流 2) 副方的三相電壓,忽略和，則3) 中點(diǎn)移動(dòng)副邊：3-37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(shí)，鐵心磁通處于瞬變過程中，此時(shí)的磁通最大值可達(dá)穩(wěn)態(tài)時(shí)的2倍，由于鐵心有磁飽和現(xiàn)象，其對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁電流將急劇增大到穩(wěn)態(tài)值的幾十倍，甚至上百倍。3-38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(duì)變壓器有何危害？答：當(dāng)時(shí)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(gè)周期（）時(shí)出現(xiàn)沖擊電流，其值約為額定電流的20-30倍。這是一個(gè)很大的沖擊電流，它會(huì)在變壓器繞組上產(chǎn)生很大的電磁力，嚴(yán)重時(shí)可能使變壓器繞組變形而損壞。3-39變壓器突然短路電流的大小和有什么關(guān)系？為什么大容量變壓器的設(shè)計(jì)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(biāo)幺值大小成反比。因?yàn)榇笕萘孔儔浩鞫搪冯娏飨鄬?duì)較大，繼電保護(hù)相對(duì)較難，所以為了限制短路電流，應(yīng)將設(shè)計(jì)得大些。 3-40有一臺(tái)三相變壓器，聯(lián)結(jié)組，試求：1）高壓方的穩(wěn)態(tài)短路電流及其標(biāo)么值；2）在最不利的情況下發(fā)生副方突然短路時(shí)短路電流的最大值和標(biāo)么值。 解：1） 2）第四章 交流電動(dòng)機(jī)電樞繞組的電動(dòng)勢(shì)與磁動(dòng)勢(shì)4-.1 時(shí)間和空間電角度是怎樣定義的？機(jī)械角度與電角度有什么關(guān)系？答 空間電角度是指一對(duì)主磁極所占的空間距離，稱為360的空間電角度。時(shí)間電角度是指感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)交變一次所需要的時(shí)間為360的時(shí)間電角度。機(jī)械角度和電角度之間的關(guān)系為：電角度=極對(duì)數(shù)機(jī)械角度。4-2 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(duì)數(shù)有何關(guān)？答 采用60相帶法，在單層繞組中，每對(duì)極下，必須用兩個(gè)相帶下的槽導(dǎo)體組成一個(gè)線圈組（如用A相帶和X相帶的槽導(dǎo)體組成A相線圈組），也就是每對(duì)極只有一個(gè)極相組，所以最大并聯(lián)支路數(shù)等于極對(duì)數(shù)，而在雙層繞組中，每個(gè)槽中上下層分開，一個(gè)相帶下的線圈可組成一個(gè)極相組，每對(duì)極有二個(gè)極相組，所以最大并聯(lián)支路數(shù)可等于極對(duì)數(shù)的二倍，即。4-3為什么單層繞組采用短距線圈不能削弱電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)中的高次諧波？答 單層繞組采用60相帶，在每對(duì)極下，必須用兩個(gè)相帶下的槽導(dǎo)體組成一個(gè)極相組，所以對(duì)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(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)并未改變，所以不能削弱諧波。4-4 何謂相帶？在三相電機(jī)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(gè)線圈組在基波磁場(chǎng)中所跨的電角度。常采用60相帶繞組是因?yàn)椋海?）分布系數(shù)較大；（2）有正負(fù)相帶而不含偶數(shù)次諧波磁動(dòng)勢(shì)。4-.5 試說明諧波電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原因及其削弱方法。答 一般在同步電機(jī)中，磁極磁場(chǎng)不可能為正弦波，由于電機(jī)磁極磁場(chǎng)非正弦分布所引起的發(fā)電機(jī)定子繞組電動(dòng)勢(shì)就會(huì)出現(xiàn)高次諧波。為了盡量減少諧波電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生，我們常常采取一些方法來盡量削弱電動(dòng)勢(shì)中的高次諧波，使電動(dòng)勢(shì)波形接近于正弦。一般常用的方法有：（1） 使氣隙磁場(chǎng)沿電樞表面的分布盡量接近正弦波形。（1） 用三相對(duì)稱繞組的聯(lián)結(jié)來消除線電動(dòng)勢(shì)中的3次及其倍數(shù)次奇次諧波電動(dòng)勢(shì)。（2） 用短距繞組來削弱高次諧波電動(dòng)勢(shì)。（4） 采用分布繞組削弱高次諧波電動(dòng)勢(shì)。（5） 采用斜槽或分?jǐn)?shù)槽繞組削弱齒諧波電動(dòng)勢(shì)。4-.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(huì)大于1。答 短距系數(shù)：它表示線圈短距后感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)比整距時(shí)應(yīng)打的折扣。由于短距或長距時(shí)，線圈電動(dòng)勢(shì)為導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)的相量和，而全距時(shí)為代數(shù)和，故除全距時(shí)=1 以外，在短距或長距時(shí)，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(gè)分布線圈的合成電動(dòng)勢(shì)小于q個(gè)集中線圈的合成電動(dòng)勢(shì)，由此所引起的折扣。不難看出，。4-7 齒諧波電動(dòng)勢(shì)是由于什么原因引起的？在中、小型感應(yīng)電機(jī)和小型凸極同步電機(jī)中，常用轉(zhuǎn)子斜槽來削弱齒諧波電動(dòng)勢(shì)，斜多少合適？答 在交流電機(jī)中，空載電動(dòng)勢(shì)的高次諧波中，次數(shù)為的諧波較強(qiáng)，由于它與一對(duì)極下的齒數(shù)有特定關(guān)系，所以我們稱之為齒諧波電動(dòng)勢(shì)。在中、小型感應(yīng)電機(jī)和小型凸極同步電機(jī)中，常用轉(zhuǎn)子斜槽來削弱齒諧波電動(dòng)勢(shì)，一般斜一個(gè)齒距。4-8為什么說交流繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)既是時(shí)間的函數(shù)，又是空間的函數(shù)，試以三相合成磁動(dòng)勢(shì)的基波來說明。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，而它們中的電流則是隨時(shí)間變化的交流電，因此，交流繞組的磁動(dòng)勢(shì)及氣隙磁通既是時(shí)間函數(shù)，同時(shí)空間位置不同，磁動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)的基波為：從表達(dá)式上可以看出，三相合成磁動(dòng)勢(shì)的基波為在空間按正弦分布，且隨時(shí)間以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的磁動(dòng)勢(shì)，因此它既是時(shí)間的函數(shù)，又是空間的函數(shù)。4-9脈振磁動(dòng)勢(shì)和旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)各有哪些基本特性？產(chǎn)生脈振磁動(dòng)勢(shì)，圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)和橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的條件有什么不同？答 1） 脈振磁動(dòng)勢(shì)的基本特點(diǎn)為：（1） 空間位置不變，在電機(jī)的氣隙空間按階梯形波分布，幅值隨時(shí)間以電流的頻率按正弦規(guī)律變化。（2） 單相繞組的脈振磁動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)基波的幅值為：次諧幅值為 （3） 基波的極對(duì)數(shù)就是電機(jī)的極對(duì)數(shù)，而次諧波的極對(duì)數(shù)。（4） 各次波都有一個(gè)波幅在相繞組的軸線上，其正負(fù)由繞組系數(shù)決定。2）旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的基本特點(diǎn)為：（1） 對(duì)稱的三相繞組內(nèi)通有對(duì)稱的三相電流時(shí)，三相繞組合成磁動(dòng)勢(shì)的基波是一個(gè)在空間按正弦分布、幅值恒定的圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，其幅值為每相基波脈振磁動(dòng)勢(shì)最大幅值的3/2倍， 即 （2） 合成磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)速， 即同步轉(zhuǎn)速 （3） 合成磁動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)向。（4） 旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)位置視相繞組電流大小而定，當(dāng)某相電流達(dá)到正最大值時(shí)，合成磁動(dòng)勢(shì)的正幅值就與該相繞組軸線重合。產(chǎn)生脈振磁動(dòng)勢(shì)，圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)和橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的條件為：當(dāng)和中有一個(gè)為零時(shí)，合成磁動(dòng)勢(shì)為圓型旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)當(dāng)時(shí)，合成磁動(dòng)勢(shì)為橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)當(dāng)時(shí)，合成磁動(dòng)勢(shì)為脈振磁動(dòng)勢(shì)4-10一臺(tái)三角形連接的定子繞組，接到對(duì)稱的三相電源上，當(dāng)繞組內(nèi)有一相斷線時(shí)，將產(chǎn)生什么性質(zhì)的磁動(dòng)勢(shì)？答 設(shè)C相繞組斷線，則，A,B兩相電流為。將坐標(biāo)原點(diǎn)取在A相繞組軸線上，則有因此，合成磁動(dòng)勢(shì)為橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，其轉(zhuǎn)向?yàn)锳BCA。時(shí)的向量圖如圖所示。 4-11把一臺(tái)三相交流電機(jī)定子繞組的三個(gè)首端和末端分別連在一起，通以交流電流，合成磁動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)基波又是多少？為什么？答 把一臺(tái)三相交流電機(jī)定子繞組的三個(gè)首端和末端分別連在一起，通以交流電流，相當(dāng)于并聯(lián)，則三個(gè)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(dòng)勢(shì)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(dāng)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(dòng)勢(shì)基波為零。4-12把三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)接到電源的三個(gè)接線頭對(duì)調(diào)兩根后，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向是否會(huì)改變？為什么？答 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向會(huì)發(fā)生改變。因?yàn)榇艌?chǎng)的轉(zhuǎn)向?qū)?huì)因?yàn)殡娫唇泳€頭的對(duì)調(diào)而發(fā)生變化，旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)向?qū)?huì)與原先的相反。4-13試述三相繞組產(chǎn)生的高次諧波磁動(dòng)勢(shì)的極對(duì)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(dòng)勢(shì)的（1）極對(duì)數(shù)（2）轉(zhuǎn)速 （3）轉(zhuǎn)向，當(dāng)，則為反向（即和基波磁動(dòng)勢(shì)反向相反），則為正向（即和基波磁動(dòng)勢(shì)反向相同）(4) 幅值它們所建立的磁場(chǎng)在定子繞組內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率為 即繞組諧波磁場(chǎng)在繞組自身的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率與產(chǎn)生繞組諧波磁動(dòng)勢(shì)的基波電流頻率相同，因此它可與基波電動(dòng)勢(shì)相量相加。4-14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(jī)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(dòng)勢(shì)（為構(gòu)成線匝的兩導(dǎo)體有效邊電動(dòng)勢(shì)相量和）與整距線匝電動(dòng)勢(shì)(為構(gòu)成線匝的兩導(dǎo)體有效邊電動(dòng)勢(shì)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(gè)槽時(shí)電動(dòng)勢(shì)相量和和對(duì)各線圈都集中在同一槽時(shí)電動(dòng)勢(shì)代數(shù)和的比值，即：因?yàn)槎叹嗪头植祭@組能削弱或消除高次諧波電動(dòng)勢(shì)。4-15 已知Z=24，2p=4，a=1，試?yán)L制三相單層繞組展開圖。解：，取單層鏈?zhǔn)荆@組展開圖如下：4-16 有一雙層繞組，Z=24，2p=4，a=2，。試?yán)L出：（1）繞組的槽電動(dòng)勢(shì)星形圖并分相；（2）畫出其疊繞組A相展開圖。解：（1）槽電動(dòng)勢(shì)星形圖如右：（2）畫出其疊繞組A相展開圖如下 ：4-17一臺(tái)兩極汽輪發(fā)電機(jī)，頻率為，定子槽數(shù)為槽，每槽內(nèi)有兩根有效導(dǎo)體，接法，空載線電壓為。試求基波磁通量。解 4-18 一臺(tái)三相同步發(fā)電機(jī)，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1=1.01510-2Wb，3=0.6610-3Wb，5=0.2410-3Wb， 7=1.01510-4Wb，試求：（1）電機(jī)的極對(duì)數(shù)；（2）定子槽數(shù)；（3）繞組系數(shù)kN1、kN3、k