電機學經(jīng)典習題

1、(2)兩臺變壓器聯(lián)結組號相同,但變比不同 會引起一定的環(huán)流,空載時二次側環(huán)流由以下公式計算:,例：兩臺變壓器容量相等，聯(lián)結組都是Yd11,額定電壓U1N/U2N=10/6.3kV,短路阻抗均為5.5%，但變比不等，k1=0.916, k2=0.9115,求并聯(lián)運行時空載電流。,即,額定變比：,變比誤差：,兩臺變壓器并聯(lián)運行，U1N/U2N=35/6.3kV,聯(lián)結組都是Yd11,額定容量：S1=6300kVA, S2=5000k

2、VA,短路阻抗標幺值分別為0.07、0.075，不計阻抗角差別。求并聯(lián)組最大容量、最大輸出電流、利用率。解：由于變壓器1短路阻抗的標幺值小，先達到滿載，令,,故有,，即,,兩變壓器并聯(lián)組的最大容量,并聯(lián)組的最大輸出電流,并聯(lián)繞組的利用率,[補] 有兩臺變壓器并聯(lián)運行,已知它們的聯(lián)結組號相同,變比相同.S1n=1000kVA, S2n=1250kVA,短路阻抗標幺分別是:0.06和0.07. 回答下列問題并說明理

3、 由： （1）哪臺變壓器負擔的容量的絕對數(shù)量大？ （2）不斷增大總的負載，哪臺變壓器先達滿載？【補】有三臺變壓器并聯(lián)運行，已知S1n=10kVA,S2n=20kVA,S3n=30kVA. Zk1=4%,Zk2=5% ,Zk3=5%. 設總負載為50kVA，問每臺變壓器各負擔多少？ (c=1/25,10,16,24) 作業(yè): 2-23 2-241． 聯(lián)接組號不同的變壓器不能并聯(lián)運行

4、，是因為 。答：若連接，將在變壓器之間構成的回路中引起極大的環(huán)流，把變壓器燒毀。,1．兩臺變壓器并聯(lián)運行時，其負荷與短路阻抗 分配。A：大小成反比 B：標么值成反比 C：標么值成正比答：B2. 一臺Y/-12和一臺Y/-8的三相變壓器，變比相等，能否經(jīng)過改接后作并聯(lián)運行 。A．能 B．不能 C．不一定 D．不改接也能答：A,1,

5、某變電所有兩臺變壓器，數(shù)據(jù)如下：第一臺： SN1=3200kVA, U1N/U2N=35/6.3kV,uk=6.9%;第二臺： SN2=5600kVA,U1N/U2N=35/6.3kV,uk=7.5%。試求：兩臺變壓器并聯(lián)運行，輸出的總負載 8000kVA時，每臺變壓器應分擔多少？在沒有任何一臺變壓器過載的情況下，輸出的最大負載為多少？,2,某工廠由于生產(chǎn)發(fā)展，用電量由500kVA增加到800kVA，原有的變壓器SN=560k

6、VA，U1N/U2N=6300/400V,yyn0連接組，uk=5%;.今有三臺備用變壓器，如下：變壓器1：SN1=320kVA,U1N/U2N=6300/400V, yyn0連接組，uk=5%;變壓器2：SN1=240kVA,U1N/U2N=6300/400V, yyn0連接組，uk=5.5%;變壓器3：SN1=320kVA,U1N/U2N=6300/400V, yyn0連接組，uk=5.5%.試求：在不允許任何一臺變壓器過

7、載的情況下，選哪一臺變壓器進行并聯(lián)運行最合適？如果負載再增加，要用三臺變壓器并聯(lián)運行，再增加哪一臺合適？這時最大負載容量是多少?各變壓器的負載程度如何？px179,1,變壓器負載運行時，若增大負載電流，則變壓器的鐵耗將________(a. 減??；b.不變；c.增大)；變壓器的銅耗將_________(a. 減??；b.不變；c.增大)。2,假定某臺變壓器的額定電壓、額定頻率和鐵心結構已經(jīng)不可變更，今測試發(fā)現(xiàn)其鐵心過飽和，為了減

8、小飽和程度。應該（   ）。a.  減少一次側繞組匝數(shù)；  b. 減少二次側繞組匝數(shù)；c. 增大一次側繞組匝數(shù)；  d. 增大二次側繞組匝數(shù)；e.  a或者b;              f.  c或者d 。1,b c 2 c,3

9、, 變壓器空載運行時原邊加額定電壓，由于繞組電阻r1很小，因此電流很大。 （ ）答：4, 變壓器空載和負載時的損耗是一樣的。 （ ）答：5, 變壓器的變比可看作是額定線電壓之比。 （ ）答：6, 只要使變壓器的一、二次繞組匝數(shù)不同，就可達到變壓的目的。

10、 （ ）答：,,[補]一臺單相變壓器,鐵心中沒有剩磁.空載合閘時電源電壓恰好過最大值,問一次繞 組中是否會產(chǎn)生沖擊電流,為什么?【補】如果磁路不飽和，變壓器空載合閘的最大電流是多少？【補】兩臺完全一樣的單相變壓器，一臺鐵心中沒有剩磁，另一臺有剩磁。當它們分 別空載合閘時，都產(chǎn)生了沖擊電流。問在最極端的情況下，哪臺變壓器的沖擊 電流的幅值更大些？

11、[補充]變壓器空載分閘：可能產(chǎn)生過電壓。變壓器的突然短路:分析方法與空載合閘類似. 漏電保護器:原理類似變壓器.交流電焊機:是一臺漏抗很大的變壓器.,一臺800kVA、10/6.3kV的三相變壓器，YD11聯(lián)接，短路損耗PKN=11.45kW，阻抗電壓uk=0.055。試求：1,高壓繞組穩(wěn)態(tài)短路電流及其倍數(shù)；2,當α=0時發(fā)生突然短路，短路電流的最大值。（α為合閘時電壓的初始角。）,復習題,1、兩臺三相變壓器，組號分別為

12、Y/y0-12 和Y/y0-8，變比相等，短路阻抗標么值也相等，改變出線端標志可使其并聯(lián)運行。,,2、變壓器負載電流變化與變壓器副邊電壓變化率無關。,4、兩臺連接組號不同的變壓器并聯(lián)，副邊并聯(lián)回路中會出現(xiàn) ，不利于變壓器運行。,,環(huán)流,5、變壓器原、副邊電流計算要利用 圖中副邊折算到 ，圖中各參數(shù)可通過

13、 實驗獲得。,等效電路圖,,原邊,空載和短路,,,,功率平衡關系不變。,磁動勢平衡關系不變，,8、兩臺變壓器并聯(lián)的條件是什么?,① 各變壓器變比k相等；,② 各變壓器的連接組號相同；,各變壓器的短路阻抗標么值相等， 其阻抗角也應相等。,9、變壓器額定頻率為60Hz，如改接到頻率為50Hz，原邊電壓仍為電網(wǎng)電壓，則對激磁電流、鐵耗、漏抗及電壓變化率等有何影響？,答：U1≈4.44fN1?m，U1不變，則f ?m乘積不變

14、。,激磁電流、鐵耗增加，X1、Xm與頻率成正比 ，隨著頻率的減小而減小，XK減小，電壓變化率減小。,10、并聯(lián)運行的變壓器若短路阻抗標么值不等，則其對容量大的變壓器是大些好還是小些好？為什么？（假定變壓器帶感性負載）。,答：,并聯(lián)變壓器短路阻抗標么值不相等，會出現(xiàn)并聯(lián)變壓器負載分擔不均衡的現(xiàn)象。,11. 變壓器短路阻抗大小與短路電流大小有何關系，為什么大容量變壓器把短路阻抗設計得小一點？為了限制短路電流，短路阻抗的取值應該怎樣？,答：

15、因為 ，所以短路電流大小與短路阻抗大小成反比。因為，所以為了限制短路電流，應將 設計得較大。,12.為什么自耦變壓器的變比大小決定了它的優(yōu)越性？試說明原因。,答：自耦變壓器，電磁容量,若ka = 3，則SM = 0.67SNA；若ka太大，則它將失去省材料、重量輕、尺寸小、銅耗小的優(yōu)點。,總結:籠型轉子感應電機由于電機結構的限制,一般只能在定子側想辦法來改善起動

16、性能.,(3)特殊電源起動:如使用異步電機軟起動器,變頻器等.異步電機軟起動器的原理仍然是降壓起動,只不過在起動過程中根據(jù)電流大小可以動態(tài)實時調(diào)節(jié)電壓的大小.變頻器起動的原理是起動過程中定子頻率是逐步升高的,使電機始終運行在小轉差的范圍內(nèi).*（4）并聯(lián)電容器起動電機起動電流的大部分由電容器提供。,一臺籠型異步感應電動機，Pn=1000kW, Un=3000V,In=235A,n=593rpm,起動電流倍數(shù)kI=6,起動轉矩倍數(shù)k

17、t=1.0,最大允許沖擊電流為950A，負載要求起動轉矩不小于7500Nm,試計算在采用下列起動方法時的起動電流和起動轉矩：（1）直接起動（2）定子串電抗器起動（3）采用星三角起動器起動（4）采用自耦變壓器（64%，73%）起動判斷上述方法哪一種能滿足要求？,解：額定轉矩,直接起動,線路不能承受這樣大的沖擊電流。2. 定子串電抗器起動 設起動電流,，則,,,起動轉矩小于負載轉矩，不滿足要求。,3.用Y-Δ啟動器起動,,,

18、雖然起動電流滿足要求，但起動轉矩小于負載轉矩。4.采用自耦變壓器起動(1) 采用64%檔,,,起動電流滿足要求，但起動轉矩小于負載轉矩。,(2) 采用73%檔,,起動電流、起動轉矩均能滿足要求。,總結:繞線轉子感應電動機不僅可 以在定子側想辦法改善起動 性 能,而且可以在轉子側想 辦法改善起動性能.自看例5-6,討論5-23.,一臺三相繞線式異步電動機參數(shù)為：,2．若感應

19、電動機的漏抗增大，則其起動轉矩 ，其最大轉矩 。答：減小， 減小3．深槽和雙籠型感應電動機是利用 原理來改善電動機的起動性能的，但其正常運行時 較差。答：集膚效應， 功率因數(shù)4．繞線型感應電動機轉子串入適當?shù)碾娮?，會使起動電?，起動轉矩 。答：減小， 增大5．三相感應

20、電動機，如使起動轉矩到達最大，此時,= ，轉子總電阻值約為 。答：1，,C,A,繞線式三相感應電動機，轉子串電阻起動時（ ）。 A 起動轉矩增大，起動電流增大； B 起動轉矩增大，起動電流減小；C 起動轉矩增大，起動電流不變； D 起動轉矩減小，起動電流增大。B,作業(yè)：5-23 5-25 5-26,C,1．三相異步電動機的最大轉矩與轉子電阻

21、 。(無關)2．增大繞線式異步電動機轉子回路的電阻，其臨界轉差率___________。(增大)3．鼠籠式異步電動機降壓起動的方法有定子回路串電抗器起動、星-三角換接起動和_______ 起動。(自耦變壓器),[例】一 臺感應電動機，380V，60HZ，用變頻器供電。（1）當頻率調(diào)為30HZ時，電壓大約應該調(diào)為多少？如果電壓仍然保持在380V，電機會發(fā)生什么情況？（2）當頻率調(diào)

22、為120HZ時，電壓大約應該調(diào)為多少?(537V),當轉速為50Hz時, 變頻器的輸出電壓為380V, 電流為30A. 這時如果增大輸出頻率到60Hz, 變頻器的最大輸出電壓電流還只能為380V/30A. 很顯然輸出功率不變. 所以我們稱之為恒功率調(diào)速.380*1.414=537,B,2．繞線式感應電動機在轉子回路串電阻起動時，為什么既能降低起動電流，又能增大起動轉矩？所串電阻是否越大越好？,答：從等效電路可以看出，增加轉子電阻使總的

23、阻抗增加了，所以起動電流減小(2’)。轉子電阻增加，使得,提高；起動電流減小使得定子漏抗電壓降低；電勢,增加，使氣隙磁通增加。起動轉矩與氣隙磁通、起動電流、,成正比，雖然起動電流減小了，但氣隙磁通和,增加，使起動轉矩增加了(2’)。如果所串電阻太大，使起動電流太小，起動轉矩也將減小(1’)。,同步發(fā)電機穩(wěn)態(tài)運行時，若所帶負載為感性 ，則其電樞反應的性質(zhì)為（ ）。 A 交軸電樞反應；

24、 B 直軸去磁電樞反應； C 直軸去磁與交軸電樞反應； D 直軸增磁與交軸電樞反應。答：C,2．在同步電機中，只有存在 電樞反應才能實現(xiàn)機電能量轉換。答：交軸,例題,3同步電機的功角δ有雙重含義，一是 和 之間的夾角；二是 和 空間夾角。答： 勵磁電動勢，電壓主極軸線，氣隙合成磁場

25、軸線，,,,復習題,3.同步發(fā)電機帶有阻感負載時的電樞反應是（      ）。A.直軸去磁； B.直軸加磁；C.交軸及直軸加磁 ；D.交軸及直軸去磁；4.同步發(fā)電機并網(wǎng)聯(lián)運行時，在下列哪種情況下其穩(wěn)定性較好（      ）。A.正常勵磁運行；  B.欠勵運行； C.過勵運行；  D.重載運行；

26、5.負載并網(wǎng)運行的水輪發(fā)電機只減小勵磁電流，發(fā)出的功率將（      ）A.不變 ； B.減??； C.增大；  D.不確定；6. 單臺水輪同步發(fā)電機帶負載獨立運行時，若水輪機的輸出功率減小，而勵磁電流和負載阻抗值不變時，發(fā)電機輸出功率將（      ）。A.不變 ； B.減小； C.增大；&

27、#160; D.不確定；7.凸極同步電機，其直軸同步電抗Xd和交軸同步電抗Xq相比（      ）。A. XdXq； D. Xd>>Xq；,3.D；4.C；5.A；6. B；7.C；,復習題,8.中小型交流電機，消除定子繞組中齒諧波電動勢常采用的方法是（      ）。A.采用短距線圈； B.采用分布繞組； C.改善主

28、極磁場分布；  D.采用斜槽；9.三相異步電動機拖動恒轉矩負載運行時，若電源電壓下降10%，轉速將（      ）。A.增大； B.不變； C.減??； D. 減小10%；10.為消除交流繞組中的5次和7次諧波電動勢，可取y1等于（      ）。A.4/5T；  B. 5/4T； C.5

29、/6T；  D.5/7T；11.三相異步電動機轉子電流所產(chǎn)生的磁動勢相對于轉子的轉速為（      ）A.ns ； B.n； C.sns ； D.0；12. 正常運行為△接線的三相異步電動機，常見的起動方法是（      ）。A.直接起動； B.自耦變壓器降壓起動；C.Y-△

30、換接起動；D.定子串電阻起動；,8.D；9.C；10.C；11.C；12.C；,復習題,15.空載的變壓器若電源電壓不變，頻率由50Hz變?yōu)?0Hz，其鐵心磁通將（      ）A.不變；  B.變大； C.變??；  D.不確定；16.一臺配電變壓器，保持一次側額定電壓不變，若二次側空載電壓和額定負載時電壓相等，則這臺變壓器負載性質(zhì)可能為（ &#

31、160;    ）。A.阻感性 ； B.純感性； C.純阻性；  D.阻容性；15.C；16.D；22.同步發(fā)電機實用的并網(wǎng)方法有兩種，分別是________和 。23.減小同步發(fā)電機勵磁電流，其功率角δ將 _____。24.同步發(fā)電機轉子阻尼繞組的作用是____ ____。25.繞線式異步電動機轉子串電阻起動的優(yōu)點是____

32、 和 ____。,復習題,（5）升高異步電機的定子電壓，最大轉矩將______（減小，不變，增大）；在轉子回路中串電阻，最大轉矩將 ______（減小，不變，增大）。（答案：增大；不變）（6）一臺380V、50Hz的感應電動機，把它接在380V、60Hz的電源上運行，則電機的主磁通將______（下降，不變，上升）；電機的最大轉矩將______（下降，不變，上升）。（答案：下降；下降）（7）在異步電動機的繞線轉子中串

33、入適當?shù)碾娮?，則電機的最大轉矩將______（下降，不變，上升）；電機的臨界轉差率將______（下降，不變，上升）。（答案：不變；上升）,復習題,例題,例6-1 一臺凸極同步發(fā)電機，其直軸和交軸同步電抗的標幺值為 ， ，電樞電阻略去不計，試計算該機在額定電壓、額定電流、 (滯后) 時激磁電動勢的標幺值 (不計飽和),,,,,,,思考題：,凸極同步電機轉子勵磁匝數(shù)增加使

34、和將 ；凸極同步電機氣隙增加使 和 將 答：不變，減小,,,,,,復習題,40.某三相水輪發(fā)電機PN=15000kW，UN=6.3kV，Y接，cosΦN=0.8（滯后），已知：標么值Xd=1.0，Xq=0.65，電樞電阻Ra忽略不計。試求：額定運行時的功率角δ。,2 兩臺額定電壓相同的變壓器并聯(lián)運行，已知：SNI=3000kVA，uKI=5%；SNII=3000kVA

35、，uKII=10%。 (1) 總負載為3000kVA時，兩臺變壓器的負載分別是多少？ (2) 為了不使任一臺變壓器過載，兩臺變壓器的最大總輸出容量是多少。,,,,,解 從氣隙線上查出，If＝280A時，激磁電動勢 ；在同一勵磁電流下，由短路特性查出，短路電流I＝1718A；所以同步電抗為,,,,習題,習題,7．同步發(fā)電機并網(wǎng)的條件是：（1）

36、 ；（2） ；（3） 。答：發(fā)電機相序和電網(wǎng)相序要一致，發(fā)電機頻率和電網(wǎng)頻率要相同，發(fā)電機電壓和電網(wǎng)電壓大小要相等、相位要一致10．同步發(fā)電機與電網(wǎng)并聯(lián)，如將發(fā)電機勵磁電流減為零，此時發(fā)電機電磁功率為 。答：7．同步發(fā)電機的額定功率指（ ）。A 轉

37、軸上輸入的機械功率； B 轉軸上輸出的機械功率；C 電樞端口輸入的電功率； D 電樞端口輸出的電功率。答：D,,習題,為什么同步電機的氣隙要比容量相同的感應電機的大？答：感應電機的勵磁電流由電源供給，需要從電網(wǎng)吸取感性無功功率，如果氣隙大，則勵磁電流大，電機的功率因數(shù)低，因此在機械允許的條件下，氣隙要盡量小一些(2’)。同步電機的氣隙磁場由轉子電流和定子電流共同激勵，從同步電機運行穩(wěn)定性考慮，氣隙大，同步電抗

38、小，短路比大，運行穩(wěn)定性高。但氣隙大，轉子用銅量增大，制造成本增加。氣隙大小的選擇要綜合考慮運行性能和制造成本這兩方面的要求(3’)。,習題,7．同步發(fā)電機在過勵時從電網(wǎng)吸收 ，產(chǎn)生 電樞反應；同步電動機在過勵時向電網(wǎng)輸出 ，產(chǎn)生 電樞反應。答：超前無功功率，直軸去磁，滯后無功功率，直軸增磁,2.在直流電機中，E>U還是E<U是判斷電機作為發(fā)電機還是電動機運行的依據(jù)之一

39、，在同步電機中，這個結論正確嗎？答：在同步電機中，勵磁電動勢E0和電機端電壓U都是相量，不能根據(jù)它們的大小來判斷電機的運行狀態(tài)，而應根據(jù)氣隙合成磁場軸線與主磁極軸線的相對位置來決定。當主磁極軸線超前氣隙合成磁場軸線時，為發(fā)電狀態(tài)；重合時為調(diào)相狀態(tài)；滯后時為電動機狀態(tài)。,,習題,一汽輪發(fā)電機，額定功率因數(shù)為0.8（滯后），同步電抗為xs*=1.0，并聯(lián)在無窮大電網(wǎng)上運行（1）供給90%額定電流時的輸出有功和無功（額定功率因數(shù)），空載

40、電動勢E0和功角δ；（2）調(diào)節(jié)機械輸入，使輸出有功功率達到額定的110%，如勵磁保持不變，則δ角和無功如何變化；（3）如需無功保持不變，如何調(diào)節(jié)勵磁電流，求此時的空載電動勢E0和功角δ。,,一汽輪發(fā)電機，額定功率因數(shù)為0.8（滯后），同步電抗為xs*=1.0，并聯(lián)在無窮大電網(wǎng)上運行,分析：并聯(lián)在無窮大電網(wǎng)上，不論輸入機械功率、勵磁電流和負載如何變化，則輸出電壓保持為額定電壓；2. 計算空載電動勢

41、 需先知道輸出電流的相量,解：90%額定電流，且有額定功率因數(shù)，則輸出有功功率為0.72，無功功率為0.54空載電動勢,習題,一汽輪發(fā)電機，額定功率因數(shù)為0.8（滯后），同步電抗為xs*=1.0，并聯(lián)在無窮大電網(wǎng)上運行（1）供結90%額定電流時的輸出有功和無功（額定功率因數(shù)），空載電動勢E0和功角δ；,（2）調(diào)節(jié)機械輸入，使輸出有功功率達到額定的110%，如勵磁保持不變，則δ角和無功如何變化；,,