电机学考试必备简答题.doc

1.61.6 自感系数的大小与哪些因素有关？有两个匝数相等的线圈，一个绕在闭合铁心上，一个绕在木质材料哪一个自感系数的大小与哪些因素有关？有两个匝数相等的线圈，一个绕在闭合铁心上，一个绕在木质材料哪一个 自感系数大？哪一个自感系数是常数？哪一个自感系数是变数，随什么原因变化？自感系数大？哪一个自感系数是常数？哪一个自感系数是变数，随什么原因变化？解：自感电势：由于电流本身随时间变化而圈内感应的电势叫自感电势dLedtL对空心线圈： 所以LLidieLLdt 自感： 2LLNN mmiiiLNiNA ml 所以，L的大小与匝数平方、磁导率µ、磁路截面积A、磁路平均长度l有关闭合铁心µµ0，所以闭合铁心 的自感系数远大于木质材料因为µ0是常数，所以木质材料的自感系数是常数，铁心材料的自感系数是随磁通 密度而变化 1.71.7 在图在图 1.301.30 中，若一次绕组外加正弦电压中，若一次绕组外加正弦电压u u1 1、绕组电阻、绕组电阻R R1 1、电流、电流i i1 1时，问时，问 （（1 1）绕组内为什么会感应出电动势？）绕组内为什么会感应出电动势？ （（2 2）标出磁通、一次绕组的自感电动势、二次绕组的互感电动势的正方向；）标出磁通、一次绕组的自感电动势、二次绕组的互感电动势的正方向； （（3 3）写出一次侧电压平衡方程式；）写出一次侧电压平衡方程式； （（4 4）当电流）当电流i i1 1增加或减小时，分别标出两侧绕组的感应电动势的实际方向。

增加或减小时，分别标出两侧绕组的感应电动势的实际方向 解：(1) ∵u1为正弦电压，∴电流i1也随时间变化，由i1产生的磁通随时间变化，由电磁感应定律知产生感应电动势.d dteN (2) 磁通方向：右手螺旋定则，全电流定律方向：阻止线圈中磁链的变化，符合右手螺旋定则：四指指向电1e势方向，拇指为磁通方向3) 11 11dRNdtui(4) i1增加，如右图i1减小1.101.10 在图在图 1.321.32 所示的磁路中，两个线圈都接在直流电源上，已知所示的磁路中，两个线圈都接在直流电源上，已知、、、、、、，回答下列问题：，回答下列问题：1I2I1N2N（（1 1）总磁动势）总磁动势F F是多少？是多少？（（2 2）若）若反向，总磁动势反向，总磁动势F F又是多少？又是多少？2I（（3 3）电流方向仍如图所示，若在）电流方向仍如图所示，若在、、出切开形成一空气隙出切开形成一空气隙，总磁动势，总磁动势F F是多少？此时铁心磁压降大还是空是多少？此时铁心磁压降大还是空ab 气隙磁压降大？气隙磁压降大？ （（4 4）在铁心截面积均匀和不计漏磁的情况下，比较（）在铁心截面积均匀和不计漏磁的情况下，比较（3 3）中铁心和气隙中）中铁心和气隙中B B、、H H的大小。

的大小 （（5 5）比较（）比较（1 1）和（）和（3 3）中两种情况下铁心中的）中两种情况下铁心中的B B、、H H的大小解：(1) 有右手螺旋定则判断可知，两个磁势产生的磁通方向相反1 122FN IN I(2) 1 12 2FN IN I(3) 总的磁势不变仍为1 122FN IN I∵磁压降 铁心 空气隙mk l mAR 00AmR 虽然 但∵ ∴10?0mmRR=∴空气隙的磁压降大（4）∵忽略漏磁 ∴ 而截面积相等Fe  ∴ ∵ ∴FeBB 0=FeHH （5）∵第一种情况∵大 ∴(1)(1)(3)BB同理 (1)(3)HH3 3．．8 8 试说明磁动势平衡的概念极其在分析变压器中的作用？试说明磁动势平衡的概念极其在分析变压器中的作用？解：一次电流产生的磁动势和二次电流产生的磁动势共同作用在磁路上，等于磁通乘磁组,即 1I&1F& 2I&2F&其中是考虑铁心的磁滞和涡流损耗时磁动势超前磁通的一个小角度,实际铁心的很小，12mmFFR &&&mR而,则,即这就叫磁动势平衡,即一二次磁动势相量的大小相等，方向相反，二次0mR 120FF&&12FF &&电流增大时,一次电流随之增大.当仅考虑数量关系时,有即或∴利用磁动势平衡的1 122N IN I12kII2 1IkI 概念来定性分析变压器运行时,可立即得出结论,一,二次电流之比和他们的匝数成反比. 3 3．．9 9 为什么变压器的空载损耗可以近似地看成是铁耗，短路损耗可以近似地看成是铜耗？负载时变压器真正为什么变压器的空载损耗可以近似地看成是铁耗，短路损耗可以近似地看成是铜耗？负载时变压器真正 的铁耗和铜耗与空载损耗和短路损耗有无差别，为什么？的铁耗和铜耗与空载损耗和短路损耗有无差别，为什么？解： ∵空载损耗 空载时很小，∴可忽略 ∴， ∵0FePP2 001FePmI RP0I2 01mI R0FePPkcuPP∵短路试验时外施电压很小, ∴很小, 很小 ∴铁耗很小,可忽略铁耗, 。

负kcuFePPPkU0IkcuPP载时：与空载时无差别，这是因为当 f 不变时，负载与空载时一次绕组侧施FeP2222 FePBEU  加的电压基本不变，∴基本不变，则不变损耗，严格说，空载时，漏抗压降大∴磁密略低，铁耗略少些FeP：如果是同一电流，则无差别如果考虑到短路损耗包含少量的铁耗的话，负载真正的铜耗比短路时侧略小cuP3 3．．1212 一台变压器，原设计的额定频率为一台变压器，原设计的额定频率为 50Hz50Hz，现将它接到，现将它接到 60Hz60Hz 的电网上运行，额定电压不变，试问对励磁的电网上运行，额定电压不变，试问对励磁 电流、铁耗、漏抗、电压变化率等有何影响？电流、铁耗、漏抗、电压变化率等有何影响？解：也 50变为 60，额定电压不变① 变为原来的，则变为原来fHzHz1114.44mUEfNf6 5m的∴励磁电流减小，即，为原来的② ，虽然频率变为原来的5 60I 0I5 615050( )f FemPPB1.21.6:倍，但频率的 1.6 次方与铁耗成正比，但减小倍，∴减小倍，但的平方与成正比∴最6 5m5 6mB5 6mBFeP终仍是铁耗减小，即③励磁电抗 ，饱和程度降低， ∴④FeP 22 1122A mmlxfNfNf mx 漏电抗： 为漏磁路磁导可认为是常数∴ 随频率增大而增大。

⑤电压变化率2 1112xfN11x∵，∴**00 22(cossin)kkURx* kx U增大4 4．．5 5 为什么采用短距和分布绕组能削弱谐波电动势？为了消除为什么采用短距和分布绕组能削弱谐波电动势？为了消除 5 5 次或次或 7 7 次谐波电动势，节距应选择多大？若次谐波电动势，节距应选择多大？若 要同时削弱要同时削弱 5 5 次和次和 7 7 次谐波电动势，节距应选择多大？次谐波电动势，节距应选择多大？解：绕组短距后，一个线圈的两个线圈边中的基波和谐波（奇次）电动势都不在相差，因此，基波和谐波180o电动势都比整距时减小；对基波，同短距而减小的空间电角度较小，∴基波电动势减小得很少；但对 V 次谐波， 短距减小的则是一个较大的角度（是基波的 V 倍） ，因此，总体而言，两个线圈中谐波电动势相量和的大小就比整距时的要小得多，因此谐波电动势减小的幅度大于基波电动势减小的幅度∴可改善电动势波形绕组分布后，一个线圈组中相邻两个线圈的基波和  次谐波电动势的相位差分别是和（槽距角） ，这时，线圈组的11v1电动势为各串联线圈电动势的相量和，因此一相绕组的基波和谐波电动势都比集中绕组时的小，但由于谐波电 动势的相位差较大，因此，总的来说，一相绕组的谐波电动势所减小的幅度要大于基波电动势减小的幅度，使电动势波形得到改善。

要完全消除次谐波，只要取即可5 次，，消除 7 次，v1(1)vy4 15y6 17y要消除 5 次和 7 次取5 16y4 4．．6 6 为什么对称三相绕组线电动势中不存在为什么对称三相绕组线电动势中不存在 3 3 及及 3 3 的倍数次谐波？为什么同步发电机三相绕组多采用的倍数次谐波？为什么同步发电机三相绕组多采用 Y Y 型接型接 法而不采用法而不采用 ΔΔ 接法？接法？解：∵三相电动势中的 3 次谐波在相位上彼此相差，即同大小，同相位，故星形联结时，有3 120360即线电势中的三次谐波被互相抵消，同理，接成形时，线电势中依然不会存在三次3330ABABEEE&&&谐波，但却会在三角形回路中产生的 3 次谐波环境，在各绕组中产生短路压降，相当于短路，引起附加损耗3I&∴同发多采用 Y 形联接 4 4．．8 8脉振磁动势和旋转磁动势各有哪些基本特性？产生脉振磁动势、圆形旋转磁动势和椭圆形旋转磁动脉振磁动势和旋转磁动势各有哪些基本特性？产生脉振磁动势、圆形旋转磁动势和椭圆形旋转磁动 势的条件有什么不同？势的条件有什么不同？ 解：脉振磁动势：在空间呈矩形波分布，矩形波的振幅随时间以正弦电流的频率按正弦规律变化。

旋转磁动势：转速为同步速，方向从超前相电流绕组的轴线转向滞后相电流绕组的轴线，它的振幅稳定不变，等于一相磁势的倍条件：一相绕组通入正弦波电流时产生在空间分布的矩形脉振磁势波三相对称绕组通3 2入三相对称电流（正弦分布）时产生旋转磁动势（图形） 三相对称绕组通入三相不对称电流时，产生椭圆形旋 转磁动势序不变，∴转向不变 6 6．．4 4 汽轮发电机和水轮发电机的主要结构特点是什么？为什么有这样的特点？汽轮发电机和水轮发电机的主要结构特点是什么？为什么有这样的特点？ 解：气轮发电机：转速高，一般为一对极，考虑到转子受离心力的作用，为很好的固定励磁绕组，转子作成细 而长的圆柱形，且为隐极式结构转子铁心一般由高机械强度和磁导率较高的合金钢锻成，机械强度高，适合 高速旋转隐极转子结构使得汽轮发电机的气隙均匀 水轮发电机：转速低，直径大，扁平形，且为立式结构，为使转子结构和加工工艺简单，转子为凸极式，励磁 绕组是集中绕组，套在磁极上水轮发电机转子凸极结构使得电机的气隙不均匀，直轴气隙小，交轴气隙大 6 6．．1717 为什么同步发电机三相对称稳态短路特性为一条直线？为什么同步发电机三相对称稳态短路特性为一条直线？解：∵短路时，电极磁势基本上是一个纯去磁作用的直轴磁势，即合成电动势所以起'' fadFFFEjIx&&对应的气隙合成磁通很大，电机磁路不饱和，而 'FEIadFI∴ ∴是一条直线。

'' fadFFFI()kfIf I6 6．．2121 同步发电机供给一对称电阻负载，当负载电流上升时，怎样才能保持端电压不变？同步发电机供给一对称电阻负载，当负载电流上升时，怎样才能保持端电压不变？ 解：同步发电机带电阻负载时，电枢反应性质是直轴去磁兼交磁当负载电流上升时，电枢反映的去磁作用加 大，同时定子漏抗压降增大，使得端电压下降为了保持端电压不变，必须增加励磁电流 6．．24三相同步发电机投入并联运行的条件是什么？如果不满足条件会产生什么后果？三相同步发电机投入并联运行的条件是什么？如果不满足条件会产生什么后果？ 解：1、波形相同 2、频率相同 3、幅值相同 4、相位相同 5、相序相同如不满足条件，在发电机和电网间产生环流，除相序一致是绝对条件外，其它条件都是相对的，因为通常电机可以承受一些小的冲击电流并车的准 备工作是检查并车条件和确定合闸时刻通常用电压表测量电网电压 ，并调节发电机的励磁电流使得发电机的 输出电压 U=U1再借助同步指示器检查并调整频率和相位以确定合闸时刻若相序不同，则不允。