【正文】 （2）位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載計(jì)算： 穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速 制動(dòng)時(shí)間 第五章 變壓器51 在研究變壓器時(shí)，對(duì)正弦量電壓、電流、電動(dòng)勢(shì)和磁通等為什么要規(guī)定正方向？我們是按什么慣例來(lái)規(guī)定正方向的？答： 由于變壓器中電壓、電流、電動(dòng)勢(shì)和磁通的大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化，為了能正確表明各量之間的關(guān)系，要規(guī)定它們的正方向。 53 變壓器空載運(yùn)行時(shí)，一次側(cè)加額定電壓，為什么空載電流很??？如果一次側(cè)加額定電壓的直流電源，這時(shí)一次側(cè)電流、鐵心中磁通會(huì)有什么變化？二次繞組開路和短路對(duì)一次繞組的電流有無(wú)影響？答： 變壓器主磁通的路徑完全是通過(guò)鐵心閉合的，主磁路的磁阻很小，只需要很小的勵(lì)磁電流就能產(chǎn)生較大的主磁通，并產(chǎn)生足以平衡一次側(cè)額定電壓的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，所以變壓器空載運(yùn)行時(shí)，即使一次側(cè)加額定電壓，空載電流也很小。而漏電抗的變大意味著短路電抗的變大，所以電壓調(diào)整率也變大。 并聯(lián)運(yùn)行的條件有以下三條，都必須嚴(yán)格遵守： （1）并聯(lián)運(yùn)行的各臺(tái)變壓器的額定電壓應(yīng)相等，即各臺(tái)變壓器的電壓比應(yīng)相等； （2）并聯(lián)運(yùn)行的各臺(tái)變壓器的聯(lián)結(jié)組號(hào)必須相同； （3）并聯(lián)運(yùn)行的各臺(tái)變壓器的短路阻抗（或阻抗電壓）的相對(duì)值要相等。 （2）電壓互感器的鐵心和二次繞組的一端必須可靠接地，以防止高壓繞組絕緣損壞時(shí)，鐵心和二次繞組帶上高電壓而造成的事故。（1）如果負(fù)載經(jīng)變壓器接至信號(hào)源，并使等效電阻，求變壓器的電壓比和負(fù)載上獲得的功率；（2）如果負(fù)載直接接至信號(hào)源，求負(fù)載上獲得的功率？解： （1）變壓器的電壓比為 回路電流 負(fù)載上獲得的功率 信號(hào)源的輸出功率 效率 （2）如果負(fù)載直接接至信號(hào)源，回路電流為 負(fù)載上獲得的功率 信號(hào)源的輸出功率 效率 511 有一臺(tái)單相變壓器，已知，匝，匝，（滯后），試用近似等效電路和簡(jiǎn)化等效電路求和。問(wèn)當(dāng)ax端接220V電壓時(shí)，AX兩端的電壓是多少？一次側(cè)電流為多大？公共繞組的電流為多大？ 解： 變比為 若忽略漏阻抗壓降，當(dāng)ax端接220V電壓時(shí)，AX兩端的電壓是380V。時(shí)間電角度。第七章 異步電機(jī)原理71 為什么說(shuō)異步電機(jī)的工作原理與變壓器的工作原理類似？試分析兩者的異同點(diǎn)。72 試說(shuō)明異步電機(jī)頻率折算和繞組折算的意義、折算條件及折算方法。 異步電動(dòng)機(jī)在堵轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)差率，虛擬電阻為零，轉(zhuǎn)子電流很大，有可能燒毀電機(jī)。 由電機(jī)的基本理論可知，異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是由定、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)相互作用的結(jié)果，產(chǎn)生定子磁場(chǎng)的定子電流由定子外加電壓產(chǎn)生，產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)子電流由定子磁場(chǎng)的感應(yīng)作用而產(chǎn)生，也可視為定子外加電壓作用的結(jié)果，所以異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩隨外加電壓的平方變化。 （2）此時(shí)轉(zhuǎn)子每相電動(dòng)勢(shì)。額定負(fù)載時(shí)定子邊的功率因數(shù)，定子銅耗、忽略附加損耗。這時(shí)同步電動(dòng)機(jī)就像一個(gè)電阻電感性負(fù)載，需要電網(wǎng)提供滯后的無(wú)功功率，加重了電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)，所以同步電動(dòng)機(jī)一般很少采用欠勵(lì)運(yùn)行方式。 通常在同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子磁極上裝有類似異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子籠型繞組的起動(dòng)繞組，用于異步起動(dòng)。 （4）運(yùn)行特性：同步電動(dòng)機(jī)可以通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流來(lái)靈活控制功率因數(shù)，且效率較高，多用于工礦大型沒(méi)備；而異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)不可調(diào)，且功率因數(shù)和效率均偏低，因此在一些大的工廠，異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用較多時(shí)，可附加一臺(tái)同步電機(jī)做調(diào)相機(jī)用，用來(lái)調(diào)節(jié)工廠與電網(wǎng)接口處的功率因數(shù)。外部的負(fù)載情況要求該機(jī)發(fā)出的電磁轉(zhuǎn)矩為。第九章 交流電機(jī)拖動(dòng)基礎(chǔ)91 異步電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩的大小與轉(zhuǎn)子電阻有無(wú)關(guān)系？答： 根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的最大電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算公式， 可知的大小與轉(zhuǎn)子電阻沒(méi)有關(guān)系。試求：（1）額定負(fù)載時(shí)的空載電動(dòng)勢(shì)標(biāo)幺值；（2）在上述空載電動(dòng)勢(shì)情況下的過(guò)載能力；（3）在負(fù)載保持額定的情況下，求該電動(dòng)機(jī)能保持同步運(yùn)行的最低空載電動(dòng)勢(shì)標(biāo)幺值；（4）當(dāng)轉(zhuǎn)子失磁時(shí)，電動(dòng)機(jī)可能輸出的最大功率標(biāo)幺值。解： 由上圖所示： （1）空載電動(dòng)勢(shì) （2）功率角 （3）電磁功率 （4）過(guò)載倍數(shù) 89 一臺(tái)三相凸極式同步電動(dòng)機(jī)，定子繞組為Y聯(lián)結(jié)，額定電壓為380V，直軸同步電抗，交軸同步電抗。同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上有直流勵(lì)磁繞組，需要外加勵(lì)磁電源，通過(guò)滑環(huán)引入電流；而異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是短路繞組，靠電磁感應(yīng)產(chǎn)生電流。84 一臺(tái)凸極同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子若不加勵(lì)磁電流，它的功角特性和矩角特性是什么樣的？答： 根據(jù)凸極同步電動(dòng)機(jī)電磁功率和電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算公式 若轉(zhuǎn)子不加勵(lì)磁電流，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，電磁功率和電磁轉(zhuǎn)矩為 相應(yīng)的功角特性和矩角特性如下圖的曲線2所示。對(duì)于電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)在電機(jī)主磁路中產(chǎn)生的磁通，可視為直軸電樞磁動(dòng)勢(shì)與交軸電樞磁動(dòng)勢(shì)在電機(jī)主磁路中分別產(chǎn)生磁通的疊加。（2）作T型等效電路，并計(jì)算額定負(fù)載時(shí)的定子電流、轉(zhuǎn)子電流折算值、輸入功率和功率因數(shù)為多少？解： （1）額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)差率 轉(zhuǎn)子電流的頻率 （2）T型等效電路為 額定負(fù)載時(shí)的阻抗計(jì)算： 定子相電流 定子線電流 功率因數(shù) （滯后） 輸入功率 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 轉(zhuǎn)子電流折算值 710 一臺(tái)三相4極異步電動(dòng)機(jī)，其額定功率，額定頻率。 由上分析可知，如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩，長(zhǎng)期低壓運(yùn)行，異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)很低，電能使用效率低，并且定、轉(zhuǎn)子電流都偏大，有可能燒毀電機(jī)。 如果異步電動(dòng)機(jī)輕載運(yùn)行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速就比較接近同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)差率很小，由等效電路可見，虛擬電阻將很大，定、轉(zhuǎn)子電流都很小，定子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)較大，定子功率因數(shù)較小。 頻率折算就是用靜止的轉(zhuǎn)子替換旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，折算條件也是磁動(dòng)勢(shì)和各種功率及損耗不變。因此，異步電機(jī)又被形象地稱為“旋轉(zhuǎn)變壓器”。交替起來(lái)就形成了氣隙中的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 （3）單相繞組脈振磁動(dòng)勢(shì)中基波磁動(dòng)勢(shì)的幅值為，次諧波磁動(dòng)勢(shì)幅值，諧波次數(shù)越高，其幅值就越小。在四極及以上極數(shù)的電機(jī)中常常把一對(duì)極所占的360176。試求：（1）歸算到高壓側(cè)的短路參數(shù)；（2）求滿載時(shí)，當(dāng)、（滯后）和（超前）3種情況下的電壓調(diào)整率，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。如果二次繞組開路，電流互感器就成為空載運(yùn)行狀態(tài)，被測(cè)線路的大電流就全部成為勵(lì)磁電流，鐵心中的磁通密度就會(huì)猛增，磁路嚴(yán)重飽和，一方面造成鐵心過(guò)熱而毀壞繞組絕緣，另一方面二次繞組將會(huì)感應(yīng)產(chǎn)生很高的電壓，可能使絕緣擊穿，危及儀表及操作人員的安全。另外，自耦變壓器的短路阻抗小，短路電流比普通雙繞組變壓器的大，因此必須加強(qiáng)保護(hù)。A，高、低壓側(cè)繞組均為兩個(gè)匝數(shù)相同的線圈，高、低壓側(cè)每個(gè)線圈的額定電壓為1100V和110V，現(xiàn)將它們進(jìn)行不同方式的連接，試問(wèn)每種連接的高、低壓側(cè)額定電流為多少？可得幾種不同的電壓比？解： （1）高壓繞組串聯(lián)、低壓繞組串聯(lián)： （2）高壓繞組串聯(lián)、低壓繞組并聯(lián)： （3）高壓繞組并聯(lián)、低壓繞組并聯(lián)： （4）高壓繞組并聯(lián)、低壓繞組串聯(lián)： 57 變壓器為什么要并聯(lián)運(yùn)行？并聯(lián)運(yùn)行的條件有哪些？哪些條件需要嚴(yán)格遵守？答： 所謂并聯(lián)運(yùn)行，就是將兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的變壓器的一、二次繞組分別并聯(lián)到公共母線上，同時(shí)對(duì)負(fù)載供電。若不考慮磁路的飽和效應(yīng)，主磁通與空載電流（勵(lì)磁電流）成正比，空載電流將減小。由于鐵心的磁導(dǎo)率比空氣（或油）的磁導(dǎo)率大得多，所以絕大部分磁通通過(guò)鐵心閉合，同時(shí)交鏈一、二次繞組，并產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和，如果二次繞組與負(fù)載接通，則在電動(dòng)勢(shì)作用下向負(fù)載輸出電功率，所以這部分磁通起著傳遞能量的媒介作用，因此稱之為主磁通；另有一小部分磁通（%左右）主要經(jīng)非磁性材料（空氣或變壓器油等）形成閉路，只與一次繞組交鏈，不參于能量傳遞，稱之為一次繞組的漏磁通，它在一次繞組中產(chǎn)生漏磁電動(dòng)勢(shì)。拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行。解： 額定運(yùn)行時(shí) 空載轉(zhuǎn)矩和空載損耗為 負(fù)載運(yùn)行時(shí)，認(rèn)為空載損耗保持不變，即有如下關(guān)系 求解上面的三個(gè)方程，可得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和電樞電流 49 一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)為：，試計(jì)算：（1）直接起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流；（2）限制起動(dòng)電流不超過(guò)，采用電樞串電阻起動(dòng)時(shí)，應(yīng)串入多大的電阻值；若采用降壓起動(dòng)，電壓應(yīng)降到多大？解： （1）直接起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流 （2）采用電樞串電阻起動(dòng)時(shí)，應(yīng)串入多大的電阻值 若采用降壓起動(dòng)，電壓應(yīng)降到 410 一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)為：，拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩額定負(fù)載運(yùn)行，現(xiàn)把電源電壓降至150V，問(wèn)：（1）電源電壓降低的瞬間轉(zhuǎn)速來(lái)不及變化，電動(dòng)機(jī)的電樞電流及電磁轉(zhuǎn)矩各是多大？電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)轉(zhuǎn)矩是多大？（2）穩(wěn)定運(yùn)行轉(zhuǎn)速是多少？解： （1）額定運(yùn)行時(shí) 電源電壓降至150V的瞬間，轉(zhuǎn)速來(lái)不及變化，則電動(dòng)機(jī)的電樞電流 此時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩 （2）因?yàn)槭呛戕D(zhuǎn)矩負(fù)載，穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)電樞電流為額定值，所以轉(zhuǎn)速 411 一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行。從A到E中間經(jīng)過(guò)：（1）B—C，反接制動(dòng)過(guò)程；（2）C—D，反向升速，屬反向電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)；（3）D—E，繼續(xù)反向升速，屬反向回饋制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。電動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向相同，此時(shí)為拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩，電機(jī)從電源吸收電功率，向負(fù)載傳遞機(jī)械功率。 反之，假如恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載采用恒功率調(diào)速方式，或者恒功率負(fù)載采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，則調(diào)速方式與負(fù)載類型就不匹配，電動(dòng)機(jī)不能被充分利用。采用降壓起動(dòng)方法，可使整個(gè)起動(dòng)過(guò)程既快又平穩(wěn)，同時(shí)能量損耗也小。解： 電樞電流 定子銅耗 輸入功率 電磁功率第四章 直流電機(jī)拖動(dòng)基礎(chǔ)41 直流電動(dòng)機(jī)一般為什么不允許直接起動(dòng)？可采用什么方法起動(dòng)比較好？答： 所謂起動(dòng)就是指電動(dòng)機(jī)接通電源后，由靜止?fàn)顟B(tài)加速到某一穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速的過(guò)程。32 說(shuō)明下列情況下空載電動(dòng)勢(shì)的變化：（1）每極磁通減少10%，其他不變；（2）勵(lì)磁電流增大10%，其他不變；（3）電機(jī)轉(zhuǎn)速增加20%，其他不變。 例如，對(duì)于帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的電力拖動(dòng)系統(tǒng)，只要電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的硬度是負(fù)值，系統(tǒng)就能穩(wěn)定運(yùn)行。恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性又可分為反抗性負(fù)載特性和位能性負(fù)載特性兩種，如下圖所示。由于過(guò)渡過(guò)程中轉(zhuǎn)速是變化的，電磁轉(zhuǎn)矩也是隨時(shí)變化的，以保持轉(zhuǎn)矩的動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系。如圖21所示，電力拖動(dòng)系統(tǒng)一般由電動(dòng)機(jī)、生產(chǎn)機(jī)械