2009电机学变压器直流电机题解.doc

第 1 页 （共 页）电机学题解一．填空题（20 分，每小题 2 分） 1. 变压器铁心在叠装时由于装配工艺不良，铁心间隙较大，主磁通将 ，励磁 电流将 2. 一台单相变压器进行空载试验，在高压侧加额定电压测得的损耗和在低压侧加额定电压测得的损耗______3. 三相变压器组不宜采用 Y,y 联接组，主要是为了避免 4. 不考虑铁心损耗时，当变压器的磁通随时间正弦变化时，磁路饱和的非线性性质将导致激磁电流成为与磁通同相位的 波5. 变压器的绕组归算，实质上是在 保持为不变量的条件下，对绕组的电压、电流所进行的一种线性变换6. 直流电机的主磁路包括以下几段：电枢齿两个、电枢轭一段、主极铁心两个、定子轭一段以及 7.直流电机单叠绕组的并联支路对数为 ，单波绕组的并联支路对数 8.直流电机的交轴电枢反应结果是：引起气隙磁场畸变；使物理中性线偏离几何中性线一个角度；计及饱和时，对主磁场有 9. 一台并励直流电动机拖动恒定的负载转矩，做额定运行时，如果将电源电压降低了 20℅，则稳定后电机的电枢电流为 倍的额定电枢电流（假设磁路不饱和） 。

10. 一台串励直流电动机与一台并励直流电动机，都在满载下运行，它们的额定功 率和额定电流都相等，若它们的负载转矩同样增加 1 N.m，则可知： 电动 机转速下降得多，而 电动机的电流增加得多1.不变，增加；2.相等；3.电压波形畸变；4.尖顶波；5.一次或二次侧磁动势；6.两段气隙； 7. 2p，2；8.去磁作用；9. 1.25 倍；10.串励，并励二．问答题（40 分）第 2 页 （共 页）1.一台变压器，，当它接到频率为，电压为HzfN50vUN220Hzf25的电源上运行时，问：励磁电流，铁耗，一、二次侧漏抗，负载能力如何变化？vU110为什么？（8 分）答：由式可知，前后两种情况主磁通相同从磁路欧姆定律知，励mfNEU11144. 4磁电流不变主磁通未变，磁密不变，频率减小，则铁耗减小（） 一、二3 . 12fBpmFe次侧的漏电抗随频率的减小成正比减小另外，二次侧感应电动势比原来减少一倍，故负 载能力减小一倍2.变压器在额定电压和额定频率的电源下空载运行时，当频率保持不变，电源电压增加到1.1，励磁电抗和铁耗如何变化，为什么？若变压器二次侧短路，励磁电抗和铁耗如何NU变化，为什么？（8 分）.答：（1）此时主磁通增大，主磁路饱和程度增加，铁心磁导率减小，磁阻增大，由磁路 欧姆定律知，励磁电流大大增加，反映在等效电路中就是励磁电抗减小。

（2）二次侧短路， 二次侧电流大大增加，由磁动势平衡知一次侧电流也大大增加，再从一次侧电压平衡方程 式知，电压 U1不变，漏阻抗压降大大增加，则电动势 E1减小很多，主磁通随之减小，可 知励磁电抗有所增加 计算题（30 分） 3.已知一台两极直流电机，主磁极不加励磁电流，只在电刷通以直流电流且电枢以一定的 转速旋转，问电枢导体是否感应电动势、电刷两端的感应电动势为多少？为什么？（8 分）答：此时气隙磁密友电枢磁动势单独产生，而正、负电刷间导体电流的大小和方向不变， 故气隙磁密相对于定子时静止的，旋转的电枢导体切割此气隙磁密而感应电动势电刷两 端的感应电动势为零，因正、负电刷间（支路间）导体感应电动势彼此抵消了从辜承林 教材 图 2.35 可清楚的知道这一点4.一台直流发电机，定子为 6 极，电枢绕组为单叠型式正常运行时有三对电刷，如保持额定运行时转速及励磁电流不变，因故去掉一对电刷，忽略电枢反应的影响，试分析电机可能发出的最大功率 （8 分）答：单叠绕组的并联支路数为 2p，故原来有 6 条并联支路数，去掉相邻一对电刷后，支路 数变为 4 条，其中三条是原来的，另一条由原来的三条支路串联而成。

正常运行时， ；aaaiaiI62第 3 页 （共 页）现在，，此为电机可能发出的最大aaaaIiiI95 313'aaIUP PIUPaa95' max功率5. 一台他励直流电动机拖动一台他励直流发电机在额定转速下运行，当发电机的电枢电流增加时，电动机电枢电流有何变化？机组转速有何变化？分析其原因设电动机和发电机的励磁电流均保持不变 （8 分）答： 直流电动机的电枢电流也增加因为直流发电机电流增加时，输出功率、电磁功率增加，电磁转矩增大（磁通不变） ，根据能量守恒原理，发电机必须增大输入转矩即电动机应增加输出转矩，那么，电动机的电磁转矩增大，因此电枢电流也增大电动机电枢电压为固定值，根据电压平衡方程知，机组转速略有下降三．变压器负载运行原理示意图如图题三所示，当图中二次侧的电磁量正方向全部与图中相反时，列出变压器的六个基本方程式并画出相应的相量图（10 分）图题三 . 变压器负载运行原理图 解：此时变压器的基本方程式为：'' 2' 21' 21' 21' 2' 2' 2' 2' 211111)()()(LmmmmZIUjxrIEIIIEEjxrIEUjxrIEU第 4 页 （共 页）四．计算题（30 分）1. （12 分）一台单相变压器 50kVA、7200/480V、60Hz。

其空载和短路实验数据如下：实验名称电压（V）电流（A）功率（W）电源加在空载4805.2245低压边短路1577615高压边试求：（1）短路参数及其标么值；（2）空载和满载时的铜耗和铁耗；（3）额定负载电流、功率因数滞后时的电压变化率、副边电压及效9 . 0cos2率解： ； 1 16.944N N NSAIU2 2104.167N N NSAIU(1) 短路参数 15722.427k k kUZI55.12761522 kk kIPR58.1855.1242.222222 kkkRZX其阻抗基值 1 1 172001036.876.944N N NUZI所以 10.0216k k NZZZ；0121. 087.103655.121*Nk kZRR0179. 087.103658.181*Nk kZXX(2) 空载时铁耗 ; 铜耗 WPpFe24500cup满载铜耗 ; 铁耗 WPIIPk kN kN2 .605615)7944. 6()(221WpFe245(3) 额定负载电流时 22104.167NAII根据电压变化率近似公式第 5 页 （共 页）得%100)sincos(2* 2*kkXRu%87. 1%100)81. 010179. 09 . 00121. 0(1u此时副方电压 22(1 1.87%)471.02NVUU所以 w2222471 104.167 0.944158.64NCosUPIWPpPPkN64.450082 .60524564.4415802121100%98.11%P P2. 一台直流电机，，电枢总导体数 N=120，每元件电阻为，当转速42p2 . 0n=1000r/min 时，每元件的平均电动势为 10V。

问当电枢绕组分别为单叠和单波时，正负电刷端的电压 U 和电枢绕组电阻各是多少？（8 分）aR解： 电枢绕组为单叠绕组时，，每条支路串联的元件数为 120/4=30因此422pa端电压 U 和电枢绕组电阻分别为aRVVU30030105 . 14302 . 0aR电枢绕组为单波绕组时，，每条支路串联的元件数为 120/2=60，故有22aVVU600601062602 . 0aR3． 一台并励直流电动机，，，，，励磁绕组电阻，kwPN4 . 4vUN220%80Nmin/1500rnN 440fr电枢电阻（包括电刷接触电阻） 为了改善换向，移动了电刷，使得在额定电枢8 . 0aR电流下转速偏高了额定值的 4%现将此电动机作发电机运行，转向不变，若输出电压为230v，电枢电流保持为电动机运行时的额定值，并设铁耗、机械损耗和附加损耗不变，不计磁路饱和求：作发电机运行时电机的转速和输入功率 （10 分）6解： ；；A RUI fN fN5 . 0440220AUPINNN N258 . 0220 4400AIIIfNNaN5 .245 . 025；vRIUEaaNNaN4 .2008 . 05 .242201336. 015004 .200NaN NenEC移刷后，转速min/156004. 015001500%4rnnnNN移刷后，电枢电流保持为额定不变，不计饱和时有（电枢电流不变，则电动势不变）   nCEnCEeaNNNeaN 所以，12846. 01336. 015601500NeN eCnnC从以上分析可知，移刷后直轴电枢反应起去磁作用，所以，，eadNeCC)(00514. 0eNeadeCCC改作发电机运行时，若转向不变，则电枢电流必改变方向，为助磁作用。

ad所以保持发电机运行的电枢电流为电动机运行时的时，所aNI求转速：min/8 .17231448. 08 . 05 .24230 )(rCRIUnadgeaaNgN g（不考虑电枢反应，幷励电机有:1397. 0221336. 023 220230,mNe ge gemNegfmfgmCCCC IIUU） 电动机运行时的空载损耗：7wIEPPpManaNMMemm8 .50944008 .490844005 .244 .2004400)()(2)()(0 发电机的输入功率：wpPPggemg 66278 .5094 .61158 .5095 .24*)8 . 05 .24230()(0)()(1 。