最新电机学变压器直流电机题解汇总.docx
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最新电机学变压器直流电机题解汇总
2009电机学变压器直流电机题解
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1N.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)
1.一台变压器
,
,当它接到频率为
,电压为
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?
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,
;
现在,
,
。
,此为电机可能发出的最大功率。
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:
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
480
5.2
245
低压边
短路
157
7
615
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、副边电压及效率。
解:
;
(1)短路参数
其阻抗基值
所以
;
(2)空载时铁耗
;铜耗
满载铜耗
;铁耗
(3)额定负载电流时
根据电压变化率近似公式
得
此时副方电压
所以
w
2.一台直流电机,
,电枢总导体数N=120,每元件电阻为
,当转速n=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)
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。
因此端电压U和电枢绕组电阻
分别为
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
3.一台并励直流电动机,
,
,
,
,励磁绕组电阻
,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)
解:
;
;
;
移刷后,转速
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)
所以,
从以上分析可知,移刷后直轴电枢反应起去磁作用,所以
,
,
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。
所以保持发电机运行的电枢电流为电动机运行时的
时,所求转速:
(不考虑电枢反应,幷励电机有:
)
电动机运行时的空载损耗:
发电机的输入功率:
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