第一二三章 思考题参考答案.pdf

第一章   直流电机思考题参考答案  1. 略  2. 因为电枢铁心中的磁通是随着电枢旋转而 在改变，为减小它的铁心损耗，采用电工钢片叠成磁轭中的磁通为恒定的 非交变磁通，不会引起涡流和磁滞损耗所以毋需用电工钢片可用工艺简单的方式，由铸钢或钢板制成  3. 在直流电动机中，换向器可保证每个主磁 极下电枢导体中的电流方向与转子旋转无关，始终保持一个方向，这样电动机才有恒定的电磁转矩  4. 无头无尾成环状闭合的绕组称为闭合绕组 相反，绕组有头有尾有缺口不成环状闭合的为开启式绕组简单看来如直 流电机用开启式绕组则工作时有一半电枢绕组中没有电流流通除电机材料 未充分利用外，还可能引起开口处发生火花等故障  5. a.电刷可以引出的电势最大；  b.电刷引出电势为 0；  c.电刷电势的大小介于 a、 b 两种情况之间；  d.设该电机有极对数为 p，则电刷电势是一具有 p 个周期变化的交变电势；  e.其时电势为频率为 pnnull60⁄ （ Hz）的交流电势；  f.情况与 e 相同；  g.电刷电势仍为直流电势  6. 默画后对照图 1‐20  7. 电枢绕组每根导体的电势和电磁转矩与 Bnullnullxnull分布曲线成正比。

如 Bnullnullxnull分布极不均匀，如图 1‐20b 所示，某点 Bnull大到某值时，可能导致切割该磁通的导体的感应电势相应过大，而损坏该导体出 的绝缘，而使电机发生故障对转矩则无甚关系  8. 式（ 1‐12） （ 1‐18）是当电刷位置处于与交轴导体相接触的位置导出的，如电刷位置不满足这个前提，所得结果将产生误差  9. 不能， 虽能补偿电枢反应， 但电枢槽中合成电流为零， 电机不能正常工作了  10. 没有磁饱和现象自励将不能得最终的稳定电压 Rnull必须小于临界值 Rnullnull，否则只能建立微小的电势  11. 因为并励发电机短路时，加在励磁绕组的 电势被短路，只有剩余磁通产生的电枢电势被短路，短路电流不会很大  串励机因为由电枢电流励磁，大的短路电 流增大励磁电流、电枢电势，短路电流将十分巨大  12. 必须同时改变电枢转向和电枢电刷与励磁线圈的连接  13. 改变励磁电流或电枢电流方向均可改变其转向  14. 起动电流过大将引起电刷火花和电枢回路的过热， 甚至引起电源电压的波动，影响接在同一电源的其它用电装置的正常工作  起动电流过小则相应的起动转矩亦小，将影响起动性能。

 15. a.调节端电压 U，这要求该电动机有专用独立的电源  b.调节电枢回路中的附加电阻 R∆， R∆在功率回路中，所以会增大焦耳损耗，降低效率  c.调节励磁回路中的附加电阻，以改变每极磁通，调速范围较大，铜耗亦小  16. 电动机 Mnull的起动： 合上 Mnull的电源， 使 Gnull、 Gnull建起电压 （ Gnull为自励） ； 将 RnullMnull调小，然后调节 RnullGnull改变 Gnull的端电压， Mnull完成降压起动  调速方法：调节 Gnull的端电压，调节 Mnull的励磁回路电阻 RnullMnull均可调速  切断发电机 Gnull的励磁电源， Mnull即失电停转  切换发电机 Gnull励磁回路的双掷闸刀，改变了 Gnull的极性便可改变 Mnull的旋转方向  17. 因为被短路的换向元件切割电枢反应磁场 的感应的电势，无论对发电机运行或电动机运行，它总和换向前的电流同方向，总是阻碍换向  18. 因为换向元件切割换向极磁场所产生的速 率电势只要能抵消或减各种阻碍换向的电势就达到了设置换向极的目的至 于该电势是由换向元件的一个圈边还是两个圈边获得是没有关系的。

对二级 机而言为结构简单起见，可以只置一个换向极  19. 当励磁回路断开时，气隙中的磁通骤降为 微小的剩磁，电枢电路中的感应电势 Enull将随着减小 在外施端电压 U 不变情况下， 电枢电流将急剧增大 此时，电动机的转速如何变化将取决于电磁转矩 的变化，电磁转矩的变化可能有两种情况：根据式（ 1‐19）电磁转矩正比于每极磁通 Φ和电枢电流 Inull的乘积，当电枢电流的增加不足以补偿每极磁通减小 程度时，电磁转矩将减小，电动机减速反之，则电动机将加速，直至上升到危险的高值  按题意： EnullnullUnullInullRnullnull∆UnullUnull1null0.05null null 0.95U InullnullUnullEnullnull null1null0.95nullU null 0.05U TnullnullnullΦInulla. 励磁回路断开瞬间，转子由于惯性，转速瞬间保持不变，于是有 EnullnullΦ，当 Φ下降到 Φnullnull0.1Φ，则 Enull降为 Enullnullnull 0.095U，电枢电流 Inull上升为Inullnullnull null1null0.095nullU null 0.905U， InullnullInull⁄ nullnull.nullnullnullUnull.nullnullUnull18倍。

 电磁转矩 Tnullnull变为 TnullnullnullnullΦnullInullnullnull 0.1Φnull18Inullnull1.8ΦInull， TnullnullnullTnullnull⁄ null1.8倍  电动机将加速  b. Φ降为 Φnullnullnull 0.02Φ，则 Enull降为 Enullnullnullnull 0.019U， Inull升为 Inullnullnullnull null1null0.019nullUnull0.981U InullnullnullInull⁄ nullnull.nullnullnullUnull.nullnullUnull 19.6倍  TnullnullnullnullTnullnull⁄ nullnull.nullnullnullnullnullnull.nullInullnullInullnull 0.392倍  电磁转矩变小，电机将减速  综上所述， a)不仅电流巨大，要烧坏电枢及电刷装置，而且转速将升至危险的高值，导致电动机受机械损坏 b)虽然转速下降，但巨大的电枢电流仍是破坏因素，必须避免  20. 该测功器的转子在主磁场中旋转，犹如一 台他励发电机，当其电枢回路接有负载电阻，电枢回路有电流时，将产生逆 旋转方向的电磁阻转矩。

鉴于它的定子可以自由回转，由作用与反作用原理可知定子将顺旋转方向回转  通常为了防止定子发生旋转，而在定子上 加以重锤，限制定子只能回转显然回转角度正比于电磁转矩  用指针显示定子回路的角度，可换算出被测电动机的输出转矩  调节它的励磁回路电阻以改变励磁电流， 或调节电枢回路的负载电阻，均能调节被测电机的输出转矩  同时测量被测电机的转速，即可算出它的输出功率  21. 电刷电动势将是一个与励磁电流同频率的交流电势  第二章   变压器思考题参考答案  1. 匝数比和感应电势比是 准确的电流比略去了 Inull，端电压比忽略了一次侧漏阻抗降落  2. 互磁通是耦合初次级绕组的媒体，亦是可以将变压器用等效电路来分析的依据而漏磁通只分别影响各侧绕组的压降二者作用不同，分别处理，易于分析  3. 默写后，对照图 2‐9 和图 2‐14  4. 接在直流电源则只有微小的电阻来限流，变压器初级绕组将迅速烧毁接至60Hz 电网，变压器仍能保持其基本性能，唯在同样大小的外施电压下，铁心磁密降低，材料未能充分利用，根据式（ 0‐20） ，此时变压器的铁心损耗亦将减小 6.5%左右  5. 因为空载试验时电源侧应加上额定电压，短路试验时电源侧加上 Unull应使短路侧电流达到额定值，所以这样安排时，空载试 验时电源用低压侧的额定值。

而空载电流在低压侧亦较大些；短路试验时加上的是额定电压的 10%左右的Unull，而且高压侧的额定电流相对较小所以这样安排既安全又容易选择测量仪表  6. 由式（ 2‐58）可见，当感性负载时 Φnull为正值，为容性负载时 Φnull为负值，故前者 ∆U较大，后者 ∆U较小  7. 不同温度时铜电阻值不同 为统一标准， 国家规定用 75℃的电阻 rnull、 rnull、 rnull来计算特性 rnull为铁心损耗的一个假想电阻，基本上与温度无关，故毋须换算到 75℃  8. 不会，因基波电势在三相对称时其合成为零  9. 1)零序磁通不能在铁心中闭合，零序磁通很少，故 Znullnull很小  2)零序磁通可以在铁心中闭合，故零序磁通较强， Znullnull较大  3)虽有较强的零序磁路磁导，但 d 接侧相当于零序的短路次级，故零序电抗不大，相当于短路阻抗  10. 此时三相磁通不能在铁心中正常流通，电源供给的三相电流便是不对称三相电流，某相会引起过电流  可将其中两相按已设同名端标志串联后接到外电源（如图 A、 B 相串联） ，测量空相（ C 相）的电势，如电势值等于外施电压，则表示串联两相标志正确。

如电势等于或接近零，则表示两相标志不正确重复上述试验最后可确定三相的标志  11. 1null各变压器要有相同的电压等级2null各变压器要有相同的联接组别null  为防止环流；  3null各变压器要有相同的短路电压标幺值 4null一般要求各变压容量大小之比不超过 3： 1null  为充分利用容量  12. 电磁容量是需要用有效材料（铁心和铜线等）来实现的，通过容量是直接传输过去的由式（ 2‐88）可见， kAT接近 1，自耦变压器所有有效材料就大大节省但是 kATnull1，就不需要用变压器了  13. 稳态时各个量均为正弦量，因此可用复数代数方式来分析瞬态时有关量虽然仍是时间函数，但已非正弦量，不能用复数来表示相应地只能用微分方程来分析了  14. 如二次侧先接通负载，则分析时一次侧电流要多一个分量，但它对一次侧最大冲击电流来说数值不大，影响很小  15. 为了防火，为了安全，在高层民用建筑中不准使用油浸变压器因为变压器油易爆易燃  大容量变压器宜用六氟化硫，但需要一套处理六氟化硫的装置  干式变压器应用于中型变压器，优点较多，目前应用甚广  电缆变压器尚未进入电网，尚在研制阶段。

 第三章   感应电机思考题参考答案  1． 直流绕组一定是闭合绕组设置在转子，且带有换向器交流绕组则可以是开启绕组也可以是闭合绕组 可设置在定子或转子， 如设置在转子则带有滑环  2． 一个圆周定义为 360°机械角，亦可定义为 pnull360°电角度因为从电磁关系来讲，一对极，或交流电量的一个周期定义为 360°，导体在 p 对极的电机中感应 p 个周期的电势，所以采用电角度极为方便计算电机机械功率时，必须用机械角度和机械角速度  3． 一个周期性变化的非正弦量，利用傅 里叶级数可分解为许多正弦量若Fnullfnullxnull是已知的周期性函数，按定义有  Fnullfnullxnull nullAnullnullBnullsinxnullBnullsin2xnullBnullsin3xnullnull nullCnullcosxnullCnullcos2xnullCnullcos3xnullnull nullAnullnullnullBnullnullnullnullnullsinnxnull nullCnullnullnullnullnullcosnx 式中， Anull为直流分量， Bnull、 Cnull为傅里叶系数。

当 F 波形与坐标原点对称，则Anull和 Cnull都为零图 3‐11 所示的矩形波，即当 0~π间。