华工电机学作业(8)

9．定子绕组中感应电动势的频率为( c)

A pn/60 B pn/50 C pn/40 D pn/30

10．当电枢反应起纯助磁作用时，电枢电流超前励磁电动势以(d )

A 360° B 270° C 180° D 90°

三、 概念解释题 (每题3分，共15分)

1．电机的可逆性

具备和满足一定的条件时，电机既可以作为发电机运行，亦可以作为电动机运行。

2．交流绕组的节距因数

线圈短距后感应电动势或磁动势小于整距时应打的折扣。

3.感应电动机的同步寄生转矩

μ1次转子谐波磁场与另一个非感生它的ν2次定子谐波磁场的次数相等，即|μ1|=|ν2|，仅在某个特定的转子转速时，这两个磁场在空间才具有相同的转速，而产生的平均转矩。

4.变压器的外特性

电压电压、负载功率因数不变时，副边电压随负载电流变化的规律。

5．同步发电机的功角特性

励磁电动势、电网电压不变时，并网发电机发出的电磁功率与功率角之间的关系。

四、简答题(每题4分，共20分)

1．试写出直流电动机的电压方程、转矩方程、功率方程。

电压方程 转矩方程 功率方程

2．短距线圈是如何消除谐波电动势和谐波磁动势的？

在v 次谐波磁场中，比整距缩短τ/v的线圈的两线圈边总是处在同一极性的相同磁场位置下，因此就整个线圈来看，两条线圈边的 v 次谐波电动势互相抵消，

当节距缩短τ/ν时，恰好是ν次谐波磁动势的极距，上、下层整距线圈组的ν谐波磁动势在空间相差180o，互相抵消。

3．试画出感应电动机的相量图。

4．变压器的电压变化率与哪些因素有关？

短路阻抗、功率因数、负载程度。

5． 如何调节同步发电机的无功功率？

调节励磁。

五、计算题、作图题（理科） (30分)

1．有一台三相同步电动机，槽数Z=36，极数2p=6，支路数a=2，试排列最佳单层绕组。

2．有一台70000KVA、13.8KV（星形连接）、

（滞后）的3相水轮发电机直接与电网相连。已知发电机的参数为：

，电枢电阻忽略不计。试求：

（1）额定负载时发电机的功率角 δ；

（2）额定负载时发电机的激磁电势 E0。

解：1.

图12-15 交叉式绕组展开图

2.

1、 变压器中主磁通和漏磁通有什么区别？指出激励各磁通的磁动势。

区别：1. 在路径上，主磁通经过铁心磁路闭合，而漏磁通经过非铁磁性物质 磁路闭合。 2．在数量上，主磁通约占总磁通的99%以上，而漏磁通却不足1%。

3．在性质上，主磁通磁路饱和，υ0与I0呈非线性关系，而漏磁通磁路不饱和，υ1σ与I1呈线性关系。

4．在作用上，主磁通在二次绕组感应电动势，接上负载就有电能输出，起传递能量的媒介作用，而漏磁通仅在本绕组感

应电动势，只起了漏抗压降的作用。

空载时，有主磁通0.υ和一次绕组漏磁通συ1.，它们均由一次侧磁动势0.F激励。 负载时有主磁通0.υ，一次绕组漏磁通συ1.，二次绕组漏磁通συ2.。主磁通0.υ由一次绕组和二次绕组的合成磁动势即2.1.0.FFF+=激励，一次绕组漏磁通συ1.由一次绕组磁动势1.F激励，二次绕组漏磁通συ2.由二次绕组磁动势2.F激励 .

2、 变压器并联运行时，希望满足哪些理想条件？如何达到理想的并联运行？ 答：理想的并联应能满足下列条件：

(1)空载时，并联的变压器之间没有环流。

(2)负载时，能够按照各变压器的容量合理地分担负载； (3)负载时各变压器所分担的电流应为同相。

要达到理想并联运行，各台并联运行的变压器应满足： (1)各变压器的额定电压与电压比应当相等。 (2)各变压器的联结组号应相同；

(3)各变压器的短路阻抗的标幺值要相等，阻抗角要相同。

3、 异步电机在建立等效电路时要进行哪些归算？为什么？

答：1. 频率的归算。 2. 绕组的归算。

?保证归算前后转子对定子的电磁效应不变?即转子磁动势总的视在功率?转子铜耗及转子漏磁场储能均保持不变。功率也必须保证归算前后相等

4、 一台异步电动机，原设计频率50HZ, 现将其接在相同电压的60HZ的电网上，其漏电抗和空载电流会怎么变化？

5、 为什么异步电动机无论处于何种运行情况其功率因数总是滞后？

异步电机的定子，在三相电的作用下产生一个旋转磁场，转子在磁场作用下就开始转动，把电能转换为机械能输出了。 电机的定子，就是一个大的电感线圈，电感在交流电中，就会使电流相对与电压来说而发生滞后（详细理论分析请见电工原理等等）。

所以，异步电机的功率因数总是滞后的。

6、 为什么串电阻启动时不仅可以减小异步电动机的启动电流，且可以增大启动转矩？所串电阻是否越大越好？

答 从等效电路可以看出，增加转子电阻使总的阻抗增加了，所以起动电流减小。转子电阻增加，使得2cos?提高；起动电流减小使得定子漏抗电压降低；电势1E增加，使气隙磁通增加。起动转矩与气隙磁通、起动电流、2cos?成正比，虽然起动电流减小了，但气隙磁通和2cos?增加，使起动转矩增加了。 如果所串电阻太大，使起动电流太小，起动转矩也将减小。

7、 异步电机调速时为什么要求电源电压也随之变化？

在等效电路中，是励磁电流，如果它变小，励磁作用减弱(即旋转磁场变小)，异步电动机的带载能力迅速下降；如果它变大，属于过励磁，使定子、转子铁芯磁过饱和，电动机的铁损大大上升，造成电机发热．甚至烧毁。所以，异步电动机的词速过程中，必须保持励磁电流过改变电源频率(电源电压也随之改变，保持

基本不变。要保持励磁电流基本不变，

=常数。所以，变频调速是通

=常数)来改变异步电动机的同步转数。从而达到改变异步电动机转数

的目的，并保持了励磁电流基本不变。

8、 同步电机的电枢旋转式和磁极旋转式有何不同？为什么大容量同步电机采用磁极旋转式？

磁极旋转式——以电枢为定子，磁极为转子。使磁极旋转，激磁电流通过集电环送入激磁绕组。

旋转电枢式应用于小容量同步电机

由于励磁绕组电流相对较小，电压低，放在转子上引出较方便。电枢绕组电压高、容量大，放在转子上使结构复杂、引出不方便。故大容量电机将电枢绕组作为定子，磁极作为转子，为旋转磁极式。

9、 同步发电机中阻尼绕组有什么作用？

阻尼绕组在结构上相当于在转子励磁绕组外叠加的一个短路鼠笼环，其作用也相当于一个随转子同步转动的“鼠笼异步电机”，对发电机的动态稳定起调节作用。发电机正常运行时，由于定转子磁场是同步旋转的，因此阻尼绕组没有切割磁通因而也没有感应电流。当发电机出现扰动使转子转速低于定子磁场的转速时，阻尼绕组切割定子磁通产生感应电流，感应电流在阻尼绕组上产生的力矩使转子加速，二者转速差距越大，则此力矩越大，加速效应越强。反之，当转子转速高于定子磁场转速时，此力矩方向相反，是使转子减速的。因此，阻尼绕组对发电机运行的动态稳定有良好的调节作用。

10、 分别画出凸极式和隐极式同步发电机的相量图。

隐极式同步电动机的相量图和等效电路

凸极式同步发电机的相量图

11、 为什么凸极同步电机的直轴电枢反应电抗比交轴电枢反应电抗大？

答 在凸极电机中沿电枢圆周的气隙是很不均匀的，分析其电枢反应时，要用双反应理论，即 把 电枢反应磁动势

分解成垂直和平行于电动势0E&的两个分量adFv和aqFv，它们分别产生直轴电枢反应磁通adΦ和交轴电枢反应磁通aqΦ，相应的电流也分解成两个分量。因此adadaddEFI∝Φ∝∝ 或 E=，daddIEX= adadaddEFI∝Φ∝∝ 或 aqqaqXIE=，qaqqIEX= 由于直轴磁路的磁导比交轴磁路的磁导要大得多，同样大小的电流产生的磁通和相应的电动势也大德多，所以电抗aqaqXX> 。

12、 同步发电机并网运行的条件及方法。

并车前必须检查发电机和电网是否适合以下条件：

① 双方应有一致的相序； ② 双方应有相等的电压； ③ 双方应有同样或者十分接近的频率和相位。 方法：灯光明暗法 灯光旋转法 自整步法

13、 怎么改变他励直流发电机输出端的极性？

改变直流电压U的极性（Ｒf ＝０，可调直流源输出预置在U = U min ）

改变直流电源U的极性后，重新通电并观察转向。

14、 怎么判别直流电机运行于发电机状态还是电动机状态？

当端电压U大于电枢电势Ea时，直流电机运行于电动机状态，当端电压U小于电枢电势时，直流电机运行于发电机状态。 15、 为什么串励直流电动机不能空载运行，而复励电动机可以空载运行？

答：串励直流电动机空载运行时?电枢电流很小?则电动机转速将趋于无限大?可能导致转子破坏。串励电动机空载运行时，转速 很高，会产生“飞车”事故。 复励电动机由于有串励绕组，，不会使电动机空载时出现“飞车”现象，电机可以空载运行

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