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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