电机学(第二版)完整版答案

张广溢郭前岗《电机学》习题解答1绪论Δ0-1电机和变压器的磁路常用什么材料制成，这类材料应具有哪些主要特性？0-2在图0-3中，当给线圈N1外加正弦电压u1时，线圈N1和N2中各感应什么性质的电动势？电动势的大小与哪些因素有关？0-3感应电动势edtd中的负号表示什么意思？Δ0-4试比较磁路和电路的相似点和不同点。0-5电机运行时，热量主要来源于哪些部分？为什么用温升而不直接用温度表示电机的发热程度？电机的温升与哪些因素有关？0-6电机的额定值和电机的定额指的是什么？0-7在图0-2中，已知磁力线l的直径为10cm，电流I1=10A，I2=5A，I3=3A，试求该磁力线上的平均磁场强度是多少？∨0-8在图0-9所示的磁路中，线圈N1、N2中通入直流电流I1、I2，试问：（1）电流方向如图所示时，该磁路上的总磁动势为多少？（2）N2中电流I2反向，总磁动势又为多少？（3）若在图中a、b处切开，形成一空气隙δ，总磁动势又为多少？（4）比较1、3两种情况下铁心中的B、H的相对大小，及3中铁心和气隙中H的相对大小？解：1）22111NINIF2）22112NINIF3）221113NINIFF不变4）由于31FF，而31mmRR，所以31，31BB，图0-9习题0-8附图张广溢郭前岗《电机学》习题解答231HH。在3）中，BBFe，由于0Fe，所以0BHBHFeFeFe∨0-9两根输电线在空间相距2m，当两输电线通入的电流均为100A时，求每根输电线单位长度上所受的电磁力为多少？并画出两线中电流同向及反向时两种情况下的受力方向。解：由HBIRH0,2.，得每根输电线单位长度上所受的电磁力为mNlIRIBlIf.1022110010423270当电流同向时，电磁力为吸力；当电流反向时，电磁力为斥力。如下图所示：∨0-10一个有铁心的线圈，线圈电阻为2Ω。将其接入110V交流电源，测得输入功率为22W，电流为1A，试求铁心中的铁耗及输入端的功率因数。解：wpppcuFe20212222.0111022cosSP第一篇变压器第1章1-1变压器是根据什么原理进行电压变换的？变压器的主要用途有哪些？Δ1-2变压器有哪些主要部件？各部件的作用是什么？1-3铁心在变压器中起什么作用？如何减少铁心中的损耗？Δ1-4变压器有哪些主要额定值？原、副方额定电压的含义是什么？∨1-5一台单相变压器，SN=5000kVA，U1N/U2N=10/6.3kV，试求原、副方的额定电流。张广溢郭前岗《电机学》习题解答3解：AUSINNN50010101050003311AUSINNN65.793103.61050003322∨1-6一台三相变压器，SN=5000kVA，U1N/U2N=35/10.5kV，Y，d接法，求原、副方的额定电流。解：AUSINNN48.821035310500033311AUSINNN9.274105.10310500033322第2章Δ2-1在研究变压器时，原、副方各电磁量的正方向时如何规定的？2-2在变压器中主磁通和原、副绕组漏磁通的作用有什么不同？它们各是由什么磁动势产生的？在等效电路中如何反映它们的作用？Δ2-3为了在变压器原、副绕组方得到正弦波感应电动势，当铁心不饱和时激磁电流呈何种波形？当铁心饱和时情形又怎样？Δ2-4变压器的外加电压不变，若减少原绕组的匝数，则变压器铁心的饱和程、、空载电流、铁心损耗和原、副方的电动势有何变化？Δ2-5一台额定电压为220/110V的变压器，若误将低压侧接到220V的交流电源上，将会产生什么样的后果？Δ2-6变压器折算的原则是什么？如何将副方各量折算到原方？2-7变压器的电压变化率是如何定义的？它与哪些因素有关？Δ2-8为什么可以把变压器的空载损耗看作变压器的铁耗，短路损耗看作额定负载时的铜耗？Δ2-9变压器在高压側和低压側分别进行空载试验，若各施加对应的额定电压，所得到铁耗是否相同？∨2-10一台单相变压器，SN=5000kVA,U1N/U2N=35/6.0kV,fN=50HZ,铁心有效面积A=1120cm2，铁心中的最大磁密Bm=1.45T，试求高、低压绕组的匝数和变比。解:高压绕组的匝数张广溢郭前岗《电机学》习题解答4152410112045.125044.4103544.444.443111AfBUfUNavNmN变压器的变比83.56352121kVkVUUNNkNN低压绕组的匝数26183.5152412kNN2-11一台单相变压器，SN=100kVA，U1N/U2N=6000/230V，R1=4.32Ω，x1σ=8.9Ω，R2=0.0063Ω，x2σ=0.013Ω。求：1)折算到高压侧的短路参数Rk、xk和Zk；2)折算到低压侧的短路参数Rk、xk和Zk；3)将1）、2）的参数用标么值表示，由计算结果说明什么问题？4)变压器的短路电压uk及其有功分量ukr、无功分量ukx；5)在额定负载下，功率因数分别为cos2=1、cos2=0.8（滞后）、cos2=0.8（超前）3种情况下的△U％。解:1)1.26230600021VVUUkNN61.80063.01.262.43221RRRk76.17013.01.269.8221xxxk74.1976.1761.82222kkkxRZ2)0126.00063.01.26/2.43221RRRk0261.0013.01.26/9.8221xxxk029.00261.001264.02222kkkxRZ张广溢郭前岗《电机学》习题解答53)3601010060003221111NNNNNSUIUZ0239.036061.8/1NkkZRR0493.036076.17/1NkkZxx0548.036073.19/1NkkZZZ529.010100/2303222222NNNNNSUIUZkNkkRZRR0239.0529.0/01265.0/2kNkkxZxx0493.0529.0/0261.0/2kNkkZZZZ0548.0529.0/029.0/24)%48.5%100kkZu%39.2%100kkrRu%93.4%100kkxxu5)△U1％＝(Rk*cos2+xk*sin2)×100％=(0.0239×1.0+0.0493×0)×100％=2.39％△U2％＝(Rk*cos2+xk*sin2)×100％=(0.0239×0.8+0.0493×0.6)×100％=4.87％△U3％＝(Rk*cos2+xk*sin2)×100％=(0.0239×0.8-0.0493×0.6)×100％=-1.05％2-12一台三相变压器，SN=750kVA,U1N/U2N=10000/400V,Y,d接法，f=50HZ。试验在低压侧进行，额定电压时的空载电流I0=65A，空载损耗p0=3700W；短路试验在高压侧进行，额定电流时的短路电压Uk=450V，短路损耗pkN=7500W（不考虑温度变化的影响）。试求：1)折算到高压边的参数，假定R1=R2=kR21,x1σ=x2σ=kx21；2)绘出T形电路图，并标出各量的正方向；3)计算满载及cos2=0.8（滞后）时的效率N；4)计算最大效率max。张广溢郭前岗《电机学》习题解答6解：1)WWpp12333700313100,AII53.3736530066.1053.37400020AVIUZZNm875.0)53.37(12332200AWIpRm62.10)875.0()66.10(2222mmmRZx折算至高压侧的激磁参数：43.1440031000021NNUUk222066.1043.1422mmZkZ182875.043.1422mmRkR221162.1043.1422mmxkx短路参数计算：VVUUkk8.25934503WWppkk250075003131AUSIINNNk3.43100003107503311Zk=kkIU=63.438.259AVRk=33.1)3.43(250022AWIPkkXk=22kkRZ=85.5)33.1()6(22665.033.1212121kRRR93.285.5212121kxxx2)T形电路图如下：张广溢郭前岗《电机学》习题解答74)满载时的效率%17.98%100)5.717.38.075015.717.31(%100)cos1(2220220kWkWkVAkWkWppSppkNNkNN702.0750037000WWppkNm%27.98%100)7.328.0750702.07.321(%100)2cos21(020maxkWkVAkWpSpNm3-11根据题图3-2的接线图，确定其联结组别。1）2）3）题图3-2解：张广溢郭前岗《电机学》习题解答8ABEBCECAEBCABYECZEAXEcaEabEbcEabcXZYABCXYZABEBCEAXEBYECZEyzxabcxyzabcxyz)(x)(y)(zyd11ABEBCECAEBCABYECZEAXEcaEabEbcEabcXZYABCXYZABEBCEAXEBYECZEyzxabcxyzabcxyzyd51）2）3)3.12根据下列变压器的联结组别画出其接线图：1）Y，d5；2）Y，y2；3）D，y11。解：1）Y，d5，有两种接法，如下图a）、b）所示。张广溢郭前岗《电机学》习题解答92）Y，y2，只有一种接法，如下图2）所示。3）D，y11，有两种接法，下图3）所示高压边为AX-CZ-BY接法，另一种接法AX-CZ-BY略。3-13两台并联运行的变压器，在SNI=1000kAV，SNII=500kAV，不允许任何一台变压器过载的情况下，试计算下列条件并联变压器组可供给的最大负载，并对其结果进行讨论。1）ZkI*=0.9ZkII*；2）ZkII*=0.9ZkI*；解：1）∵kIIkIZZ，∴第一台变压器先达满载。设1I，则9.09.01kIIkIIIIZZkVAkVAkVASSSIINIINI14509.05001000max2）∵kIkIIZZ，∴第二台变压器先达满载。设1II，则9.09.01kIkIIIIIZZkVAkVAkVASSSININII14009.01000500max3-14两台变压器数据如下：SNI=1000kAV，ukI=6.5％，SNII=2000kAV，ukII=7.0％联结组均为Y，d11额定电压均为35/10.5kVA。现将它们并联运行，试计算：1）当输出为3000kVA时，每台变压器承担的负载是多少？2）在不允许任何一台过载的条件下，并联组最大输出负载是张广溢郭前岗《电机学》习题解答10多少？此时并联组的利用率是多少？解：1）由5.67kIkIIIIIuukVASSIIIIINIIINI300020001000得975.0,05.1IIIkVAkVASSkVAkVASSII