电机学思考题.docx

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电机学思考题

第一篇绪论

1、磁阻和磁导与哪些因素有关铁磁性材料中的磁通密度与磁场强度的关系是线性关系吗非铁磁性材料又如何

答：

磁阻和磁导与磁路的磁导率、长度和截面积有关，其中磁导率取决于磁路的饱和程度，即磁通密度的大小。

铁磁性材料中的磁通密度与磁场强度之间是非线性关系，非铁磁性材料中的磁通密度与磁场强度之间是线性关系。

2、一个线圈缠绕在闭合铁心上，线圈匝数为

，线圈中通入电流大小为

，此时这一线圈产生的磁动势大小是多少铁心磁路的磁导为

，则该线圈的电感大小为多少如果线圈电流为正弦交流电流，其频率为

，则线圈的电抗大小是多少

答：

线圈通入电流

后磁动势为

；

线圈电感为

；

线圈电抗为

。

第二篇变压器

3、（

4、变压器铁心为什么要做成闭合的如果在变压器铁心磁回路中出现较大的间隙，会对变压器有什么影响

答：

如果变压器铁心磁回路中出现间隙（空气隙或变压器油等非铁磁性材料），则与铁心闭合时相比，主磁通所经过的铁心磁回路的磁导减小。

根据磁路欧姆定律，磁路中的磁通大小一定时，磁导小（即磁阻大）则所需励磁磁动势大。

铁心磁回路中出现间隙，会使磁路的磁导大幅减小。

因此，要产生同样大小的主磁通，有间隙时所需的励磁磁动势和相应的励磁电流比铁心闭合时要增大很多。

励磁电流大，会使变压器的功率因数降低，运行性能变差。

所以，为了减小励磁电流，变压器铁心都要做成闭合的。

5、对变压器做短路试验，操作步骤是先短路、后加电压，且加电压要从零开始。

这是为什么

答：

短路阻抗的值很小。

在做短路试验时，为使短路电流不超过额定值，必须施加很低的电压。

因此，在做短路试验时，应先短路，然后从零开始逐渐升高电压，直到短路电流达到额定值为止。

如果先加电压后短路，则有可能产生过大的稳态短路电流。

6、对变压器做空载试验为什么要加额定电压所加电压不是额定值行不行

答：

空载试验的目的之一是测取励磁阻抗

。

的大小是随磁路饱和程度变化而变化的。

变压器正常运行时，一次绕组外施电压是额定电压，主磁通

和磁路饱和程度由一次额定电压

决定，是基本不变的，因此

有确定的值。

若空载试验时不加额定电压，则测得的

值就与正常运行时的值不同，也就不能用作等效电路中的参数。

7、三相变压器组和三相心式变压器在磁路结构上有何区别三相对称的磁通和三相同相的磁通在这两种磁路中遇到的磁阻有何不同

<

答：

三相变压器组的各相磁路是互相独立的，因此三相对称的磁通和三相同相的磁通所遇到的磁阻是一样的，都是铁心磁路的磁阻。

三相心式变压器的各相磁路是彼此相关的，因此，三相对称的磁通和三相同相的磁通所遇到的磁阻是不一样的。

三相对称磁通的大小相等，时间相位互差120度，即它们的和为零。

因此一相磁通实际上需要经过其他两相的磁路而闭合；三相同相磁通的大小相等，时间上同相，三相之和为每相磁通的3倍，它们无法通过铁心来闭合，而必须经过铁心之外的非铁磁性材料*空气或变压器油等），因此遇到的磁阻主要是非铁磁性材料的磁阻，其值比铁心磁路的磁阻要大很多。

8、三相心式变压器加对称电压空载运行时，三相空载电流中哪个较大，哪个较小为什么

答：

变压器绕组匝数一定时，空载电流大小与励磁磁动势大小成正比，而励磁磁动势大小取决于主磁通和磁导的大小。

由于三相心式变压器的三相主磁路不很对称，中间一相的磁路比其他两相要稍短一些，磁导要稍大一些，因此，在三相主磁通大小相同时，中间一相的空载电流较小，其他两相的较大。

9、变压器并联运行的条件有哪些哪一个条件是要严格保证的为什么

变压器并联运行的条件有：

（1）一、二次额定电压分别相等（即额定电压比相等）；

（2）二次线电压对一次线电压的相位移相同（或者说连接组别相同）；（3）短路阻抗标幺值相等（即短路阻抗模及其阻抗角都相等）。

其中，第二个条件是必须严格保证的，因为三相变压器二次线电压对一次线电压的相位移最小是30度，此时二次电压差就可达到额定电压的%，产生的环流可达额定电流的几倍，有可能损坏变压器。

10、对三相变压器，若只将二次绕组标志a、b、c相应地改为c、a、b，则其连接组别标号中的时钟点数将如何变化

答：

将二次绕组标志a、b、c相应地改为c、a、b后，

实际上是原来的

，而

滞后

120度，相应的时钟点数为4，所以，新的时钟点数比原来增加4。

？

11、一个脉振基波磁动势可以分解为两个磁动势行波，试说明这两个行波在幅值、转速和相互位置关系上的特点。

答：

一个脉振基波磁动势分解得到的两个磁动势行波的幅值相同，且都等于脉振磁动势最大振幅的一半，二者转速相同、转向相反、位置关于脉振磁动势幅值位置对称。

12、三相对称绕组中通以三相对称的正弦电流，是否就不会产生谐波磁动势了呢

答：

一相绕组通入正弦电流时，产生在空间分布的矩形脉振磁动势波，其中包含有一系列奇数次谐波磁动势。

因此，三相对称绕组通以对称的正弦电流时，仍然要产生谐波磁动势。

第三篇同步电机

13、同步电抗与什么磁通对应由哪两部分组成每相同步电抗与每相绕组自身的电抗有什么不同为什么说同步电抗是与三相有关的电抗而数值又是每相的值

答：

同步电抗对应于三相对称电枢电流产生的电枢总磁通，包括电枢反应磁通和漏磁通两部分。

每相同步电抗反映了三相绕组流过对称三相电流形成的合成磁动势所产生的磁通在一相绕组中感应电动势与一相电流的比值，而每相绕组自身的电抗反映的是该相绕组通电产生的磁场在自身绕组中所产生感应电动势与自身电流的比值。

同步电抗反映的是一相绕组的电动势与一相电流的比值，仍是一相的值，但是感应电动势的磁场却是三相绕组通电共同产生的，所以说同步电抗是与三相有关的电抗，而数值又是每相的值。

、

14、同步电机在对称负载时电枢绕组产生的基波磁场是否交链与励磁绕组在励磁绕组中感应电动势吗为什么

答：

负载对称时，电枢绕组产生的基波磁场与励磁绕组交链，但是其转速为同步转速，与转子之间没有相对运动，故不会在励磁绕组中感应电动势。

15、同步发电机单机运行给负载供电时，功率因数由什么决定发电机与电网并联运行时，功率因数由什么决定

答：

功率因数由电压与电流之间的夹角决定。

发电机单机运行时，功率因数由负载的性质决定。

并联运行时，当有功功率不变时，功率因数由发电机励磁电流决定。

16、发电机并网合闸需要满足那些条件

答：

见教材215页。

17、）

18、发电机与电网并联稳态运行时，发电机转子的转速由什么决定加大汽轮机的汽门，是否能改变汽轮发电机的转速加大汽轮机的汽门后，发电机的运行状况会发生什么变化

答：

发电机与电网并联运行时，电网频率不变，发电机定子电压、频率不变，定子电流产生的旋转磁场保持同步转速不变，转子转速与定子旋转磁场褒词同步，因此转子转速由电网频率决定。

加大汽轮机的汽门，不会改变汽轮发电机的稳态转速，转子仍保持同步旋转。

只是代表转子位置的转子励磁磁动势超前气隙合成磁动势的角度增加，使发电机输出的有功功率增加。

19、同步发电机与电网并联后，有哪些量可以调节，调节后发电机运行状况会如何变化

答：

同步发电机与电网并联后，可以调节的量有原动机的拖动转矩和发电机自身的励磁电流。

调节发电机的拖动转矩，可以调节发电机输出的有功功率。

调节发电机的励磁电流，可以改变发电机发出的无功功率。

20、同步发电机并联合闸时，通常使发电机频率略高于电网频率，为什么

答：

同步发电机并网合闸时，发电机的频率略高于电网频率，可以使发电机在并网后向电网输出一些有功功率，减轻其他发电机的负担。

反之，则发电机会从电网吸收有功功率，是电网负担增加。

21、一台并联于无穷大电网的同步发电机，其电流滞后于电压。

若逐渐减小其励磁电流，试问电枢电流如何变化

—

答：

电流滞后电压，发电机发出滞后的无功功率，励磁处于过励状态。

逐渐减小励磁电流，发出的滞后性质的无功功率逐渐减小，有功功率不变，因此电枢电流逐渐减小，功率因数逐渐升高到1.进一步减小励磁电流，则发电机发出超前性质的无功功率，电枢电流开始增大，功率因数逐渐降低。

第四篇异步电机

22、异步电动机的气隙比同容量的同步电动机的大还是小为什么

答：

异步电动机的气隙比同容量的同步电动机的要小。

因为异步电动机的励磁电流由三相交流电源（或电网）提供，如果气隙大，则磁导小，产生一定的气隙磁通所需的励磁电流就大。

由于励磁电流基本上是无功电流，因此，励磁电流大就使电动机的功率因数降低，使电源或电网的无功功率负担增加。

为了减小励磁电流、提高功率因数，异步电动机应采用较小的气隙。

异步电动机的功率因数总是滞后的，而同步电动机的励磁电流由独立的直流电源提供，可以通过调节励磁电流改变其功率因数的大小和性质。

23、三相异步电动机的主磁通指什么磁通它是由各相电流分别产生的各相磁通还是由三相电流产生共同产生的等效电路中的哪个电抗参数与之对应该参数本身是一相的还是三相的值它与同步电动机的哪个参数相对应它与变压器的励磁电抗是完全相同的概念吗

答：

三相异步电动机的主磁通是指合成基波旋转磁动势产生的、通过气隙的基波磁通。

空载时，转子电流近似为零，主磁通基本上是由定子三相电流共同产生；负载时，主磁通是由定子三相合成基波磁动势和转子合成基本磁动势共同产生的。

等效电路中的励磁电抗

与主磁通相对应。

本身是一相的值，它与同步电动机的电枢反应电抗

相对应，与变压器中励磁电抗的概念不完全相同。

变压器中励磁电抗对应于一相励磁电流所产生的一相主磁通。

24、异步电动机运行时，为什么总要从电源吸收滞后性质的无功电流，或者说定子功率因数

总小于1为什么异步电机的气隙很小

?

答：

这是因为，一方面，异步电机需要励磁电流来产生主磁通，相应的参数为励磁电抗

，因此要从电源吸收滞后的无功电流；另一方面，与定、转子漏磁通相对应的参数是定、转子漏电抗

、

，它们也要从电源吸收滞后的无功电流。

所以，异步电机运行时总要从电源吸收滞后性质的无功电流，以满足这三个电抗的需要。

由于异步电机的励磁电流基本上是滞后性的无功电流，因此，为了提高功率因数，励磁电流应尽可能小。

为此，应尽量减小气隙，以增加主磁路的磁导，从而减小产生一定主磁通所需的励磁电流。

所以，异步电机的气隙通常很小。

25、三相异步电动机运行时，内部有那些损耗当电动机从空载到额定负载运行时，这些损耗中哪些基本不变哪些随负载变化

答：

一般的三相异步电动机正常运行时，内部损耗有：

定子绕组铜耗、转子绕组铜耗、定子铁耗、机械损耗和附加损耗。

当电动机东空载到额定负载运行时，由于主磁通大小基本不变，因此铁耗基本不变；由于转速变化很小，因此，机械损耗基本不变；其它损耗则随负载变化而变化。

26、三相笼型异步电动机全压起动时，为什么堵转电流很大，而堵转转矩却不大

答：

在额定电压下堵转时，气隙旋转磁场相对转子以同步转速旋转，在转子绕组中感应较大的电动势，由于此时转子回路阻抗值很小，因此产生的转子电流很大，相应地，定子电流即堵转电流也很大。

此时，主磁通为额定时的一半左右，转子功率因数

也很低，因此，尽管电流很大，但产生的堵转转矩并不很大。

27、一台三相笼型异步电动机，转子绕组是插铜条的，损坏后改为铸铝的。

如果该电动机运行在额定电压下，仍旧拖动原来额定转矩大小的恒转矩负载运行，那么与原来各额定值相比，电动机的转速

、定子电流

、转子电流

、定子功率因数

、输入功率

、输出功率

将怎样变化

答：

铸铝的电阻率大于铜条的电阻率，因此改为铸铝导条后，转子电阻增大。

这样在拖动原来的恒转矩额定负载运行时，与原来相比，相当于转子回路串接了电阻。

因此，电动机的转速

降低、输出功率

随之减小，而定子电流

、转子电流

、定子功率因数

、输入功率

都不变。