电机课后答案Word格式文档下载.docx
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2-7已知一台直流电动机的铭牌参数如下：
额定功率PN=55kW，额定电压UN=110V，额定转速nN=1000r/min，额定效率ηN=85%，试求该发电机的额定输入功率P1、额定电流IN和额定转矩TcN。
3
P2PN5510
64.7kW
NN85%
直流电动机P1=UNIN，代入数据可得IN=588A
TcN
P2
w1000
55k
2
/60
525.5Nm
2-10一台四极单叠绕组的直流电机：
1）如果取出相邻两组电刷，只用剩下的两组电刷是否可以？
对电机的性能有何影响？
端电压有何变化？
此时发电机能供多大负载（用额定功率的百分比表示）？
2）如果有一元件短线，电刷间的电压有何变化？
电流有何变化？
3）如果只用相对的两组电刷是否能继续运行？
4）
若有一个磁极失磁将会产生什么后果？
（1））若取出相邻两电刷，电机可以工作，但带负载性能降低，原本共4条支路并联，设每
支路电流为I，总电流为4I，现在其中3条支路串联后再与第4条支路并联，总电流为
N
1/3I+I=4/3I。
端电压不变，
'
4/3IP4I
33.3%PN。
（2）
）若有一元件断线，电刷间电压不变，由于断线支路无电流，总电流变为3I，即减少为原来的3/4。
（3））只用相对的两个电刷时，两条支路上的电动势都为0，无法运行。
（4））若一磁极失磁，电极内磁场不对称，造成并联各支路感应电动势不等，甚至产生环流，损坏电机。
2-13一台直流发电机，2P=8，当n=600r/min，每极磁通量
410
3Wb时，E=230V，
试求：
1）若为单叠绕组，则电枢绕组应有多少根导体？
2）若为单波绕组，则电枢绕组应有多少根导体？
230
E
Cen，则Ce
PN
600
4103
95.8
又Ce
60a
（1）当为单叠绕组时，a=P=4，
N60aCe
604
4
5748匝
（2）当为单波绕组时，a=1，
6095.8
1437匝
2-16、一台单波绕组的直流发电机，2P=4，PN=50kW，UN=230V，nN=725r/min，K=135，
Ny=1，试求：
1）电枢绕组总导体数N；
2）空载时，产生额定电压的每极磁通量Φ0；
3）若将电枢绕组改为单叠绕组，在同样每极磁通量Φ0及转速下，空载时感应电动势为多少？
（1）
）N
2kNy
21351
270
（2））单波绕组a=1
e
CPN
E
9
0.035249Wb
CenN
（3））若改为单叠绕组a=p=2
4.5
ECe
0nN
115V
2-19一台并励直流发电机在600r/min时，空载电压为125V，假如将转速提高到
1200r/min，同时将励磁回路的电阻增加一倍，问发电机的空载电压为多少？
R
并励发动机空载时，I=0所以
IaIf
由于If、
Ra和
Ub很小，因此EU
IaRa
2UbU
IfRfRj
Iff
f
同时E
Cen
题目指出，速度增大一倍，
f也增加一倍。
那么2E
I2R'
励磁电流大小不变，磁通
U
不变。
那么
'
2E
250V
2-20对任一直流发电机，在给定的运行情况下，总可以利用电动势方程式求得
EUIara2Ub，为什么用空载特性曲线上求出对应于E的励磁电流If并非该运行状
态的实际励磁电流值？
当直流发电机有负载时，电枢电流比较大，此时会产生明显的去磁效应或助磁效应，而工作
在空载特性曲线对应E的励磁电流If下，是不能满足要求的。
所以实际励磁电流会偏大（由于去磁效应）或偏小（由于助磁效应）。
2-22一台并励直流发电机，2P=4，PN=82kW，UN=230V，nN=970r/min，Ra750.0259，
并励绕组每极有78.5匝，四极串联后的总电阻Rf
22.8
，额定负载时，并励回路串入
Rf3.5
，2Ub
2V，pFe
pmec
2.3kW
，pad
0.005PN
试求额定负载时发电
机的输入功率、电磁转矩和效率。
I
N356.5A
UN8.745A
UNRjRf
IaINIf365.2A
EUN
2Ub
241.46V
输入功率P1
Pem
pFe
padpf
PemIa
pmec
pad
90.891kW
效率90%
P1
由ECen
TCICEI
868.3Nm
emTa
Ta
Cen
2-24一台他励直流发电机，PN=10kW，UN=230V，nN=1000r/min，Ra0.46，额
定负载时电枢反应去磁作用相当于励磁电流0.2A。
已知在800r/min时，在所考虑工作范围
内，其空载特性可用
E400If/5
If表示。
1）发电机额定励磁电流
IfN；
2）电压变化率
U%；
3）过载25%时的端电压（设电枢反应正比于负载电流）；
4）在额定负载时，将端电压提高到250V；
励磁电流
IfN
不变时，其转速应提高到多少？
若
转速不变时，其励磁电流应增加多少？
（1）IN
UN
43.5A
ENUN
INRa
考虑在相同的励磁电流作用下，其产生的电动势为
EnEN
nN
200V
又E400If5If，所以If5A
考虑电枢反应去磁作用，发电机额定励磁电流为
IfIfs
5.2A
（2）
400IfNnN
U0
254.9V
5IfNn
U%U0UN
100%
10.83%
（3）过载25%时，a1.25IN
fs
此时，'
1.25
0.2
0.25A
故If
Ifs
4.75A
则由E
400If
5If
，得E
243.6V
U'
E'
218.6V
（4）
10000
a）IfN
不变，此时
IN2
250
40A
则EN2
UN2
IN2Ra
268.4V
去磁作用
Ifs2
IN
0.184A
If2
Ifs2
5.016A
在800r/min时，
E'
400If2
5If2
200.3V
故nN2
nN2
EN2'
800
1072
N1E2
b）转速
nN不变，
40A，EN2
268.4V，
EN2
400If2nN
，所以
5.794A
5If2n
故IfN2
5.978A
2-28如何改变串励、并励和复励直流电动机的转向？
要改变直流电动机的转向，只要改变电枢电流方向或励磁电流方向。
对于串励直流电动机，
可将电枢绕组或串励绕组反接，电枢电流或励磁电流改变一个就可以；
对于并励直流电动机来说，方法同上；
对于复励直流电动机来说，考虑到其励磁绕组的特殊性，在改变电路时，
要保证两段励磁绕组的综合励磁作用与电枢电流择一反向。
2-31两台完全相同的并励直流电动机，机械上用一转轴联接在一起，并联于230V的电网上运行，轴上不带其他负载。
在1000r/min时空载特性为：
If/A1.31.4
U0/V186.7195.9
此时，甲电机的励磁电流为1.4A，乙电机的励磁电流为1.3A，转速为1200r/min，电
枢回路的总电阻均为0.1，若忽略电枢反应去磁的影响和附加损耗
Pad
，试问：
1）哪台是发电机？
哪台是电动机？
2）总的机械损耗和铁耗是多少？
3）若保持转速不变，只调节励磁电流能否改变电机的运行状态？
4）是否可以在1200r/min时两台电机都从电网吸取功率或向电网送出功率？
）E0Cen
对于甲电机，当n=1200r/min时
6
E0195.9
235V>
U
甲电机是发电机
对于乙电机，当n=1200r/min时
6186.7
224V<
乙电机是电动机
（2））对发电机
E0U
可得Ia
IaRa50A
则EIa11750W
甲发电机的机械损耗和铁耗
P1甲
P甲em
对电动机
a
UE60A
Ra
乙电动机的机械损耗和铁耗：
P乙em
P0P乙emP甲em
1690W
（3））调节励磁电流可以改变两机运行状态。
（4））可以两机都做电动机从电网吸收功率。
但不可以两机都做发电机送出功率，因为不符
合能量守恒定律。
2-32
一台变励直流电动机，PN=5.5kW，UN=100V，In=58A，nN=1470r/min，Rf=138，
Ra=0.15。
在额定负载时突然在电枢回路中串0.5电阻，若不计电枢回路中的电感和略去电枢反应去磁的影响，试计算此瞬间的下列各项：
1）电枢反应电动势；
2）电枢电流；
3）电磁转矩；
4）若总制动转矩不变，试求达到稳定状态后的转速。
（1））EUN
100
58100
138
0.15
91.4V
由于串入瞬间电机转速不变，故由
n知E不变。
故电枢反应电动势为91.4V。
）当串入后EUN
aRa
R，所以'
13.2A
（3））Tem
CTNa
C
CenN
7.8Nm
（4）
）若总制动转矩不变，
则Tem0
CTNIa
T
CenN
Ia，知
Ia不变
则平衡后E'
R62.8A
E'
n'
CeN
1010r/min
2-35一台并励直流电动机，PN=7.2kW，UN=110V，nN=900r/min，ηN=85%，Ra=0.08，IfN=2A。
若总制动转矩不变，在电枢回路中串入一电阻，使转速降低到450r/min，试求串入电阻的数值、输出功率和效率。
转矩不变，则Ia
IaN
INIf
NUN
75A
电枢电势E
UNIaNRa
110
750.08
104V
速度降到450r/min后，E
CenN
nN
52V。
UNE
jRa
11052
75
0.08
0.69
输出功率P2T2
T22
60
0.5P
3.6kW
效率
PN/N
3.6
7.2/0.85
42.5%
2-41换向极的作用是什么？
它装在哪里？
它的绕组应如何励磁？
如果不慎将已调节好换向极的直流电机的换向极绕组极性接反，那么运行时会出现什么现象？
换向极作用是改善换向，在换向区域建立一个适当的外磁场，称为换向磁场。
装在几何中性
线上。
换向极的励磁应使得换向极的磁动势抵消交轴电枢反应，并克服换向极磁路中的磁压降。
如果不慎将换向极接反，则不但没有抵消，反而加强了磁场，因此可能出现电刷下的火花。
2-42一台直流电机，轻载运行时换向良好。
当带上额定负载时，后刷边出现火花。
那么应如何调节换向极下的气隙或换向极绕组的匝数，才能改善换向？
由于出现的是后刷边的火花，所以可以判断是延迟换向，
erek而ekBk（换向极磁场），
为使erek，应增加换向极绕组的匝数，减小换向极下气隙。
3-3变压器铭牌数据为：
SN=100kVA，U1N/U2N=6300/400V，Y/Y0连接，低压绕组每相匝数为40匝。
1）求高压绕组每相匝数；
2）如高压边额定电压由6300V改为10000V，而欲保持主磁通及抵押绕组额定电压不变，则新的高、低压绕组每相匝数又应是多少？
（1））由
U1N
U2N
N1
，N1=630
N2
（2））对于高压边，由于主磁通保持不变，
E1N1
11
6300
630
1
1000
又'
22
N'
40
1000
2
400
3-6两台单相变压器，U1N/U2N=220/110V，原方的匝数相等，但空载电流I012I02。
今
将两变压器的原线圈顺极性串联起来，原方加440V电压，试问两台变压器副方的空载电压是否相等？
验的结果如下：
试验名称
电压（V）
电流（A）
功率（
W）
电源加在
空载
10.1
5000
低压方
短路
试计算：
3210
15.15
14000
高压方
2）
由题，两台变压器U1N相等、I01
2I02，可知Zm1
0.5Zm2
则当两变压器原线圈串联时，
U11
440
Zm1
Zm1
Zm2
V
U21
Zm2
Zm1Zm2
880
又由k
得U12
k
220
U22
可见两变压器副边电压不相等。
3-7
一台单相变压器，SN=1000千伏安，U1N/U2N=60/6.3千伏，fN=50赫。
空载及短路试
1）折算到高压方的参数（实际值及标幺值），假定R
2，X
X
2；
画出折算到高压方的T形等效电路；
3）计算短路电压的百分值及其二分量；
满载及
cos2
0.8（滞后）时的电压变化率
u%及效率；
5）最大效率max。
（1））根据空载试验，有
Z
Z2m0
I0
623.76
RR
P0
2m0
49.01
X2m2m
2m
2621.83
由k
6.3
kZ
Zm2m
9.52
得折算到高压方时
56.58k
m
2m
Rk2R
4.45k
kX
Xm2m
56.40k
根据短路试验
Uk3210
211.88
I1N
RPk
61.00
k2
I1N
15.152
Xkk
2202.91
由题，有R1
Rk
30.50
X12
Xk
101.46
下面计算标幺值
I1N
SNU1N
16.67A
I2N
SNU2N
158.73A
*RmI1Nm
4.45
16.67
1.24
*XmI1Nm
56.40
15.67
U1N60
**R1I1N
12
**X1
8.47
I1N
103
2.85102
（2））画出等效T形电路：
30.50j101.4630.50j101.46
4.45k
u1
ZL
j56.40k
**
（3）
）ukR
R1R2
1.694%
*
ukX1
*5.70%
得uk
kRkX
5.95%
（4））
*2
*
cos
sin
[12
cos21
*sin
2]100%
4.78%
0.8
5.70%
0.6
由U
U2
100%得U2
6.00kV
则P2
U2I2N
SN
762kW
由题PP5kW，P
1NPk
16.94kW
Fe0
cu2
得
P2PcuPFe
97.20%
（5））最大效率时
PFePcu
5000，*
1
0.543
98.19%
I1NPK
3-9变压器负载运行时引起副边端电压变化的原因是什么？
副边电压变化率的大小与这些因素有何关系？
当副边带什么性质负载时有可能使电压变化率为零？
由于绕组存在漏阻抗，负载电流流过阻抗时，就会有电压降，从而引起副边端电压变化。
副
边电压变化率大小与这些因素的关系可表示为
U2k
2。
当负载为
容性时，
20，可能使电压变化率为零。
3-10一台单相交压器SN=2千伏安，U1N/U2N=1100/110伏，R1=4欧，X115欧，R2=0.04
欧，X2
0.15欧，负载阻抗ZL
10j5欧时，求：
1）原边电流I1、副边电流I2、副边电压U2；
2）原边输入的有功功率；
3）
变压器的效率。
）RkR1
2R1
k2R8
XkX1
21230
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