【正文】 勢。根據(jù)左手定則，定子繞組受力F方向為：A↓、X↑，而由于定子固定不動，轉(zhuǎn)子將受到相反方向力的作用，因此電磁轉(zhuǎn)矩T和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n的方向都為逆時針方向。因此，只要處于制動狀態(tài)，電磁轉(zhuǎn)矩的方向都是與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反。其定義式為s=(n0n)n0。這是因為電流互感器的原邊所接電路通常又是高電壓的電路，為了避免由于絕緣老化或損壞造成漏電，危及副繞組所連接的設(shè)備甚至人身安全。這是因為電壓互感器的原邊所接電壓都是高電壓，為了避免由于絕緣老化或損壞造成漏電，危及副繞組所連接的設(shè)備甚至人身安全。因此，雖然r1很小，但空載電流并不大。 答：①電壓平衡方程式為： 218。一般而言，若忽略變壓器繞組的電阻壓降，從變壓器負(fù)載相量圖（題圖26）可見，電感性負(fù)載電流具有去磁性質(zhì)，對變壓器副邊電壓變化率起增大的作用。因此，在50Hz和60Hz的變壓器還是可以通用的。2額定電壓為110/24V變壓器，若將原邊繞組接于220V交流電源上，其結(jié)果如何？若將220/24V的變壓器接于110V交流電源上，其結(jié)果又將如何？ 答：若將110/24V變壓器的原邊繞組接于220V交流電源上，由于這時原邊電壓增加一倍，由于U≈E=∝Φ，就要求磁路的磁通也增加一倍。由于磁路基本上是線性的，故Xσ壓基本上為常數(shù)。第2章 變壓器2變壓器中主磁通和漏磁通的性質(zhì)和作用有什么不同？在分析變壓器時是怎樣反映它們的作用的？ 答：主磁通：沿鐵心閉合，同時與原、副邊繞組交鏈，并在所交鏈的繞組中感應(yīng)電動勢。在“過零點”瞬間，鐵心產(chǎn)生的電磁吸力為零。因此，不管銜鐵是否吸合，電磁鐵產(chǎn)生的磁勢保持不變。此外，交流電磁鐵工作時感應(yīng)電動勢平衡電源電壓，起限流作用，為了使其有足夠的吸力，線圈的線阻應(yīng)較小，因而線徑較粗，匝數(shù)少。具體如下： 鐵心構(gòu)造方面的不同：交流電磁鐵的鐵心由鋼片疊壓而成，且一般有短路環(huán)；直流電磁鐵的鐵心一般由整塊鑄鐵制成，且不設(shè)短路環(huán)。 答：所謂自感，有兩層意思：一是指線圈的自感現(xiàn)象；二是指自感系數(shù)（反映線圈產(chǎn)生自感電動勢的能力，即自感系數(shù)L的數(shù)值）。②直流電磁鐵產(chǎn)生的磁通是大小和方向都恒定不變的直流磁通，直流磁通不會產(chǎn)生渦流損耗，因此沒有必要象交流電磁鐵那樣采用硅鋼片制造，為了使制造工藝簡化，直流電磁鐵的鐵心就常常采用整塊鑄鐵制成。當(dāng)通電線圈套在鐵心上時，磁通所經(jīng)過的磁路有很大的一段是由鐵磁材料組成的，磁路的磁阻顯著下降，所以它所產(chǎn)生的磁通會顯著增加。 答：（）①在圖(a)中磁場為左N右S，導(dǎo)體從上往下運(yùn)動，根據(jù)右手定則感應(yīng)電動勢的方向應(yīng)該為由紙面指向外，即用⊙表示；②在圖(b)中磁場為右N左S，導(dǎo)體從下往上運(yùn)動，根據(jù)右手定則感應(yīng)電動勢的方向應(yīng)該為由紙面指向外，即也用⊙表示；③圖(c) 感應(yīng)電動勢的方向為196。當(dāng)SA打開時，線圈中的電流i將按圖中所示方向減少，產(chǎn)生的磁通在從下往上的方向上減少，因此自感電動勢的方向是線圈的上端為負(fù)，下端為正。 線圈結(jié)構(gòu)方面的不同：交流電磁鐵線圈是帶骨架的“矮胖形”線圈，線徑粗，匝數(shù)少；直流電磁鐵線圈是不帶骨架的“細(xì)長形”線圈，線徑細(xì)，匝數(shù)多。若工作時交流電磁鐵的銜鐵不能完全吸合，將很容易使線圈因過熱而損壞。1交流接觸器為什么要用短路環(huán)？ 答：簡單地說，交流接觸器用短路環(huán)是為了避免銜鐵的振動。也就是說，交流接觸器鐵心中的短路環(huán)是避免鐵心兩部分產(chǎn)生的磁通同時為零，從而避免銜鐵的振動的。 漏磁通：主要沿非鐵磁材料閉合，僅與原邊繞組或者副邊繞組交鏈，在所交鏈的繞組中感應(yīng)電動勢，起漏抗壓降的作用，在數(shù)量上遠(yuǎn)小于主磁通。③Xm是變壓器的勵磁電抗，反映了主磁通對電路的電磁效應(yīng)。2額定頻率為50Hz的變壓器接于頻率為60Hz的額定電壓上，以及額定頻率為60Hz的變壓器接于頻率為50Hz的額定電壓上，將對變壓器運(yùn)行帶來什么影響？50Hz和60Hz的變壓器能通用嗎？ 答：鐵心損耗與頻率有關(guān)，頻率增加鐵心損耗也增加。②相同負(fù)載時，變壓器短路阻抗值越大，其輸出電壓變化越大。②短路阻抗的大，負(fù)載的大，副邊電壓變化率就大。這是因為容性負(fù)載使負(fù)載電流比副邊電壓的相位超前，超前的電流在變壓器短路阻抗上產(chǎn)生負(fù)的壓降值（或者說，超前的電流具有增磁性質(zhì)）。這是因為電壓互感器正常運(yùn)行時，負(fù)載接電壓表，阻抗很大，接近于空載運(yùn)行。若副邊開路，原邊電流完全用于勵磁，磁場變得很強(qiáng)，將在副邊感應(yīng)出很高的電壓，將擊穿絕緣，危及人身及設(shè)備安全。21一臺三相變壓器，其額定值為SN=1800kVA，U1/U2=6300/3150，Y/△連接，繞組銅損與鐵損之和為（+）kW，求：當(dāng)輸出電流為額定值、負(fù)載功率因數(shù)cosj=?！辈煌桩?dāng)，應(yīng)當(dāng)改為：“當(dāng)s＞1時，n＜0，異步電動機(jī)處于反接制動狀態(tài)（參見第七章）。a) 三相電流b) 方向題圖33 轉(zhuǎn)子接電源3如果將繞線式異步電動機(jī)的定子繞組短接，而把轉(zhuǎn)子繞組連接到對稱三相電源上，將會發(fā)生什么現(xiàn)象？ 答：若將繞線式異步電動機(jī)的定子繞組短接，而把轉(zhuǎn)子繞組連接到電壓合適的對稱三相電源上，則繞線式異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子仍然能夠正常轉(zhuǎn)動。從空載到滿載電機(jī)主磁通有無變化？ 答：異步電動機(jī)的相量圖與變壓器相似，由相量圖可見，轉(zhuǎn)子電流具有去磁性質(zhì)。若考慮定子漏阻抗影響，則主磁通略有減少。 ⑶進(jìn)行頻率折算和繞組折算的條件是：折算前后等效繞組與實際繞組的①磁勢一樣，②產(chǎn)生的電磁功率和損耗一樣。3異步電動機(jī)帶額定負(fù)載運(yùn)行時，若電源電壓下降過多，會產(chǎn)生什么后果？試說明其原因。31有些三相異步電動機(jī)有380/220V兩種額定電壓，定子繞組可以連接成星形，也可連接成三角形。若忽略勵磁電流，（令s=1）；（令s=1）。注：若同時改變其兩個繞組的接線則電動機(jī)旋轉(zhuǎn)方向?qū)⒉粫淖儯＃? ⑵由三相異步電動機(jī)的相量圖及磁勢平衡方程式可知，定子電流等于轉(zhuǎn)子電流與勵磁電流的相量和，要分析定子電流可以先分析轉(zhuǎn)子電流的情況。分別在n=0、n=2n0/s=，求：(1)定子旋轉(zhuǎn)磁場對定子的轉(zhuǎn)速；(2)定子旋轉(zhuǎn)磁場對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速；(3)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速；(4)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場對定子的轉(zhuǎn)速；(5)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場對定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速。再根據(jù)公式n2=60f2/p，就可分別求出在n=0、n=2n0/s=：①n2=60f2/p=1500r/min、②n2=500r/min、③n2=30r/min。 解：⑴求定子旋轉(zhuǎn)磁場對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n12： 由于n0=60f/p=6050/2=3000/2=1500r/min，nN=(1sN)n0=()1500=1500=1470r/min，而定子旋轉(zhuǎn)磁場對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n12為： n12N=n0nN=15001470=30(r/min) ⑵求額定輸出轉(zhuǎn)矩T2N為： T2N=PN/WN=(60PN)/(2pnN)≈PN/nN=30000/1470=(N sN=(n0n)/n0=(15001420)/1500= f2=sNf=50=(Hz) 答：⑴定子繞組中的相電流Ip和電動機(jī)的額定電流IN都約為5A， Nm) 答：，因此為了保持發(fā)電機(jī)輸出電壓的頻率一定，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速n就是必須是常數(shù)。 凸極式轉(zhuǎn)子有凸出的磁極，磁極的極性沿著轉(zhuǎn)子圓周按N、S相間的規(guī)律分布，磁極對數(shù)多、轉(zhuǎn)子的外徑大，產(chǎn)生的離心力大。 電樞磁動勢是由發(fā)電機(jī)負(fù)載后電樞繞組的交流電流產(chǎn)生的，雖然穩(wěn)定運(yùn)行時與轉(zhuǎn)子也沒有相對運(yùn)動，但一般磁通路徑不能保證與磁極的軸線重合，即存在一定的夾角。 當(dāng)電網(wǎng)電壓U、頻率f恒定（即，參數(shù)Xd, Xq為常數(shù)），勵磁電流產(chǎn)生的空載電動勢E0不變時，由同步電機(jī)的功角特性可知，在穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)內(nèi)，功角越大，輸出的有功功率也將越大；功角減小，則輸出的有功功率減小。也就是說同步電機(jī)從發(fā)電機(jī)變成了電動機(jī)，此時同步電機(jī)工作在電動機(jī)空載狀態(tài)。 也就是說，增加或減少同步電動機(jī)的勵磁電流時，電動機(jī)內(nèi)部磁場通過電樞反應(yīng)，產(chǎn)生使磁勢平衡的效應(yīng)，從而達(dá)到磁勢的新的平衡。的情況，其電樞反應(yīng)性質(zhì)都是：既有交軸電樞反應(yīng)也有直軸去磁電樞反應(yīng)。也就是說，本題目的數(shù)據(jù)存在一定的矛盾之處。由圖中可見，線段之間存在著關(guān)系為：tgψ=db/ab=(dc+bc)/ab。+176。 =+=(W)≈36718(kW)=(MW) 答：⑴該凸極式水輪發(fā)電機(jī)在額定運(yùn)行情況下的功角qN約為：176。 5直流電機(jī)中感應(yīng)電勢與哪些因素有關(guān)？感應(yīng)電勢的性質(zhì)與電機(jī)的運(yùn)行方式有何關(guān)系？其方向如何判斷？ 答：由公式Ea=CeΦn可知，對已制成的直流電機(jī)，電樞電動勢正比于每個極面下的磁通量Φ及電機(jī)的轉(zhuǎn)速n。 要判斷直流電機(jī)感應(yīng)電勢的性質(zhì)，可以根據(jù)感應(yīng)電勢與電樞電流的方向進(jìn)行判斷：直流發(fā)電機(jī)，感應(yīng)電勢與電樞電流方向相同；直流電動機(jī)，感應(yīng)電勢與電樞電流方向相反。 當(dāng)直流電動機(jī)接上直流電源后，將有電樞電流流過轉(zhuǎn)子的電樞繞組，根據(jù)電動力定律電樞電流在定子主磁極產(chǎn)生主磁場的作用下將產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩T，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，通過轉(zhuǎn)軸向機(jī)械負(fù)載輸出機(jī)械功率。對于直流發(fā)電機(jī)，電樞磁場與主極磁場的波形如下圖的c)、d)和e)所示。由于U0=E=CeΦ0n∝Φ0，F(xiàn)f=2NfIN∝If，因此，空載特性曲線的實質(zhì)就是磁路的磁化曲線。對于直流發(fā)電機(jī)，I=IaIf，外部電流I是電樞電流Ia與勵磁電流If之差； 串勵：I=If=Ia；外部電流I、電樞電流Ia以及勵磁電流If完全相等； 短復(fù)勵：對于直流電動機(jī)，Is=I=Ia+If，串勵電流Is等于外部電流I是電樞電流Ia與并勵電流If之和。若電樞回路不串聯(lián)起動電阻，在額定電壓下直接起動的電流為： Ist=UN/Ra=220/=440(A) 答：若電樞回路不串聯(lián)起動電阻在額定電壓下直接起動，則起動電流為440A。 6當(dāng)直流伺服電動機(jī)電樞電壓，勵磁電壓不變時，如將負(fù)載轉(zhuǎn)矩減少，此時電動機(jī)的電樞電流，電磁轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速將怎樣變化？ 答：①根據(jù)如右圖所示的直流伺服電動機(jī)機(jī)械特性曲線可知，電動機(jī)電樞電壓不變時，負(fù)載轉(zhuǎn)矩減小，轉(zhuǎn)速將升高。工作時每一步，步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度稱為步進(jìn)電動機(jī)的步距角。 【注】：此題與61的回答基本一樣，因為此題所問的問題也基本一樣 —— 交流測速發(fā)電機(jī)主要采用異步測速發(fā)電機(jī)，而其它類型書上又沒講，因此只能以異步測速發(fā)電機(jī)來回答。主要不同點是：①無刷直流電動機(jī)的電樞通常在定子，而普通直流電動機(jī)通常在轉(zhuǎn)子；②無刷直流電動機(jī)采用位置傳感器控制電樞繞組的換。按照一定的規(guī)律，給步進(jìn)電動機(jī)定子多相磁極繞組輪流通入電脈沖，就能控制其轉(zhuǎn)子的位置變化，即使其轉(zhuǎn)子按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)動或產(chǎn)生一定的角位移。所謂“單三拍”通電方式是指：步進(jìn)電動機(jī)每次只有一個繞組通電，且完成一個輪流通電的周期需要三拍的工作方式。③根據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩公式T=CTΦIa可知，電樞電流減小，電磁轉(zhuǎn)矩也減小。 解： ⑴額定輸入功率P1N： P1N=UNIN=22080=(kW) ⑵額定輸出功率P2： P2=ηNP1N==(kW) ⑶總損耗ΣP： ΣP= P1NP2==(kW) ⑷勵磁回路銅耗PCuf： PC u f =UN2/Rf=2202/=(W) ⑸電樞回路銅耗PCua： PC u a =I a N2R a =(I NUN/Rf)2=(W) ⑹電刷接觸損耗PS： PS =2ΔUSI a N=2ΔUS(I NUN/Rf)=2(40220/)=76(W) ⑺附加損耗PΔ； PΔ=1%PN=14960=(W) ⑻機(jī)械損耗和鐵耗之和PΩ+PF e； PΩ+PF e=ΣPPC u f PC u aPSPΔ==(kW) 答：⑴；⑵；⑶；⑷；⑸；⑹電刷接觸損耗76W；⑺；⑻機(jī)械損耗和鐵耗之和PΩ+PF e約為1832W。對于直流發(fā)電機(jī)，Is=I=IaIf，串勵電流Is等于電樞電流Ia是外部電流I與并磁電流If之和。它們的區(qū)別主要表現(xiàn)在具體所表示的含義上，磁化曲線的是電機(jī)磁路的磁性能，空載特性曲線則主要表示直流電機(jī)端電壓調(diào)節(jié)的性能等。若考慮磁路的飽和，則發(fā)電機(jī)的后極尖（電動機(jī)的前極尖）增磁量就小于發(fā)電機(jī)的前極尖（電動機(jī)的后極尖）的去磁量，因此，氣隙每極產(chǎn)生的總磁通減小，即呈去磁性質(zhì)。而從機(jī)械角度看，轉(zhuǎn)子受到電磁轉(zhuǎn)矩T的驅(qū)動，產(chǎn)生角速度Ω，因此，直流電動機(jī)通過機(jī)電轉(zhuǎn)換得到的電磁功率為TΩ，通過轉(zhuǎn)軸的傳送，就可向機(jī)械負(fù)載輸出機(jī)械功率了。當(dāng)電機(jī)勵磁If不變，則每個主磁極產(chǎn)生的磁通Φ也不變，電磁轉(zhuǎn)矩T與電樞電流Ia成正比；若電樞電流Ia不變，則電磁轉(zhuǎn)矩T與勵磁If或磁通Φ有關(guān)。也就是說，調(diào)節(jié)勵磁電流If，可改變每個主磁極產(chǎn)生的磁通Φ，從而可調(diào)節(jié)電樞電動勢Ea的大小。5直流電機(jī)有哪些主要部件？各部件分別起什么作用？ 答：直流電機(jī)的基本組成為定子和轉(zhuǎn)子兩部分。(+4)]/2，解得：Y1=，Y2=(舍棄)。因此： tanψN=(INXq+UNsinjN)/UNcosjN =(9+11000)/(11000)= 所以，ψN=arc =176。 解：電網(wǎng)電壓為380V，則發(fā)電機(jī)每相定子繞組的端電壓為：U=380/=。每相負(fù)載阻抗為ZL=+。在同步電動機(jī)轉(zhuǎn)速還未達(dá)到同步轉(zhuǎn)速時，電樞繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子磁極存在相對移動，因此能夠感應(yīng)電動勢、感生電流、產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向也變反。 由于同步發(fā)電機(jī)輸出的有功功率還可用公式P=UIcosj表示，而若改變有功輸出時保持勵磁電流不變，則發(fā)電機(jī)的端電壓不變，P改變則Icosj，Isinj和無功功率Q=UIsinj也將同時改變。因此，分析電樞磁動勢的作用時，不能簡單地以其磁路參數(shù)進(jìn)行分析，而應(yīng)該將其分解成直軸和交軸兩個方向上的磁通分量，然后再分別進(jìn)行分析。一般適用于中、低速運(yùn)行。根據(jù)公式n=60f/p，若