電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)課后習(xí)題答案

1、 第二章2 . 1 變壓器能改變交流電的電壓和電流,能不能改變直流電的電壓和電流?為什么? 答:變壓器能改變交流電的電壓和電流,但不能改變直流電的電壓和電流。因?yàn)樽儔浩魇菓?yīng)用電磁感應(yīng)原理而工作的,只有當(dāng)一次繞組接交流電源時(shí),一次繞組才會(huì)流過交流電流,在鐵心中產(chǎn)生變化的磁通,從而在二次繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);如果一次繞組接直流電源,則一次繞組流過的是直流電流,在鐵心中產(chǎn)生的磁通是恒定不變的,不能在二次繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),所以變壓器只能改變交流電的電壓和電流,不能改變直流電的電壓和電流。2 . 2 變壓器的鐵心為什么要用硅鋼片疊成而不用整塊鋼制成? 答:變壓器的繞組流過交流電流時(shí)會(huì)在鐵心中產(chǎn)生磁滯

2、損耗和渦流損耗,統(tǒng)稱為鐵損耗。磁滯損耗與鐵磁材料的磁滯回線面積有關(guān),硅鋼片的磁滯回線較窄,磁滯損耗較小。渦流損耗與鐵磁材料的電阻成反比,與鋼片厚度的平方成正比,硅鋼片是在電工鋼中加入少量的硅而制成,電阻率較大,用硅鋼片疊成的鐵心,鐵損耗較小,所以變壓器的鐵心要用硅鋼片疊成而不用整塊鋼制成。2 . 3 一臺(tái)變壓器額定電壓為220 /110 V ,若把二次繞組( 110 V )接在220 V交流電源上,主磁通和勵(lì)磁電流將如何變化? 答:若忽略變壓器繞組漏阻抗壓降,則繞組的端電壓與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等。正常工作時(shí)鐵心磁路處于飽和狀態(tài)。若把額定電壓為110 V的二次繞組接在220 V交流電源上,二次繞組感應(yīng)

3、電動(dòng)勢(shì)將增大一倍,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與鐵心磁通成正比,所以鐵心磁通也將增大一倍,由于鐵心磁路處于飽和狀態(tài), 勵(lì)磁電流將不只是增大一倍,而將增大許多倍。2 . 4 一臺(tái)變壓器一次繞組額定電壓為220 V ,不小心把一次繞組接在220 V的直流電源上,會(huì)出現(xiàn)什么情況?答: 若把額定電壓為交流220 V的變壓器一次繞組接在220 V直流電源上時(shí),鐵心中產(chǎn)生的磁通將是恒定不變的,不會(huì)在一次繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),一次繞組電流,由于繞組電阻比較小,則一次繞組電流會(huì)很大,大大超過其額定電流,很快會(huì)將變壓器燒壞。2 . 5 變壓器空載運(yùn)行時(shí),功率因數(shù)為什么很低?這時(shí)從電源吸收的有功功率和無功功率都消耗在什么地方? 答

4、: 變壓器空載電流可分解為有功分量和無功分量,會(huì)產(chǎn)生鐵損耗,產(chǎn)生空載磁場(chǎng),與相比小很多,約為0.01,所以功率因數(shù)很低。空載時(shí)從電源吸收的有功功率轉(zhuǎn)變?yōu)殍F損耗,無功功率轉(zhuǎn)變?yōu)槔@組中的磁場(chǎng)貯能。2 . 6 何謂變壓器的主磁通?何謂變壓器的漏磁通?它們各有什么特點(diǎn)?各起什么作用? 答: 同時(shí)與一次和二次繞組相交鏈的磁通稱為主磁通,只與一次繞組或只與二次繞組相交鏈的磁通稱為漏磁通。主磁通經(jīng)過的是鐵心磁路,磁阻小,磁通量大;漏磁通經(jīng)過的磁路是空氣或變壓器油,磁阻大,磁通量小。主磁通起著傳遞電能的媒介作用;漏磁通不能傳遞能量,只產(chǎn)生電壓降。2 . 7 何謂變壓器的勵(lì)磁電抗?希望是大好還是小好?為什么?

5、答: 變壓器的勵(lì)磁電抗是表示變壓器繞組的勵(lì)磁電流在繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的電抗,即,>>,所以,表示單位勵(lì)磁電流在繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),因而希望大好,越大,同樣的勵(lì)磁電流在繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大。2 . 8 電抗 、的物理意義如何?當(dāng)負(fù)載變化時(shí),它們的數(shù)值變化嗎?為什么? 答: 電抗是表示一次繞組電流產(chǎn)生的漏磁通在一次繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的電抗,;電抗是表示二次繞組電流產(chǎn)生的漏磁通在二次繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的電抗,。當(dāng)負(fù)載變化時(shí), 、數(shù)值不變,因?yàn)槁┐磐ń?jīng)過的是由空氣和變壓器油組成的線性磁路,沒有鐵磁材料的飽和現(xiàn)象,所以數(shù)值不變。2 . 9 何謂折算?變壓器參數(shù)折算時(shí)應(yīng)該遵循什么

6、原則? 答: 折算是在保持變壓器內(nèi)部原有電磁關(guān)系不變的前提下,把二次繞組的匝數(shù)變換為一次繞組的匝數(shù)，并對(duì)二次電磁量進(jìn)行折合的算法。折算時(shí)遵循的原則是保持原有電磁關(guān)系不變,即磁動(dòng)勢(shì)不變,輸出功率不變,銅損耗不變等等。2 .10 何謂標(biāo)么值?若一次電流的標(biāo)么值為0. 5 ,問二次電流的標(biāo)么值為多少?為什么? 答: 某一物理量的實(shí)際值與其基準(zhǔn)值之比,稱為該物理量的標(biāo)么值。若一次電流的標(biāo)么值為0. 5 ,則二次電流的標(biāo)么值也為0.5,因?yàn)楹雎钥蛰d電流時(shí),則磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式為 即一次與二次電流的標(biāo)么值相等。2 . 11 在一次側(cè)和二次側(cè)作空載試驗(yàn)時(shí),從電源吸收的有功功率相同嗎?測(cè)出的參數(shù)相同嗎?短路試驗(yàn)

7、的情況又怎樣? 答: 在一次側(cè)和二次側(cè)作空載試驗(yàn)時(shí),從電源吸收的有功功率相同,測(cè)出的參數(shù)中,變比相同,但勵(lì)磁阻抗不相同,一次側(cè)測(cè)得的勵(lì)磁阻抗是二次側(cè)測(cè)得的勵(lì)磁阻抗的,因?yàn)闊o論是在一次側(cè)或二次側(cè)作空載試驗(yàn)時(shí)的電壓都是其對(duì)應(yīng)的額定電壓,鐵心磁通是額定磁通,鐵損耗相同,所以從電源吸收的有功功率相同。在一次側(cè)和二次側(cè)作短路試驗(yàn)時(shí),從電源吸收的有功功率也相同,一次側(cè)測(cè)得的短路阻抗也是二次側(cè)測(cè)得的短路阻抗的。2 . 12 準(zhǔn)確地說變壓器的變比是空載時(shí)一次、二次繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比,還是負(fù)載時(shí)一次、二次電壓之比? 答: 準(zhǔn)確地說變壓器的變比是空載時(shí)一次、二次繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比,不是負(fù)載時(shí)一次、二次電壓之比。由

8、于漏阻抗壓降較小,可以近似認(rèn)為變壓器的變比是負(fù)載時(shí)一次、二次電壓之比。2 . 13 變壓器的電壓變化率的大小與哪些因素有關(guān)?答: 變壓器的電壓變化率與負(fù)載系數(shù)、短路阻抗和負(fù)載的功率因數(shù)有關(guān)。負(fù)載系數(shù)大,電壓變化率大;短路阻抗大,電壓變化率大;電阻性負(fù)載電壓變化率較小,電感性負(fù)載電壓變化率較大。2 . 14 變壓器的效率的高低與哪些因素有關(guān)?什么情況下變壓器的效率最高? 答; 變壓器效率的高低與負(fù)載系數(shù)及功率因數(shù)有關(guān)。在不變損耗(鐵損耗)與可變損耗(銅損耗)相等時(shí)變壓器效率最高。2 . 15 若三相變壓器的一次、二次繞組線電動(dòng)勢(shì)領(lǐng)先 90 °,試問這臺(tái)變壓器聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)的標(biāo)號(hào)數(shù)是多少?答

9、: 將三相變壓器的一次繞組線電動(dòng)勢(shì)作為時(shí)鐘的長針指向鐘面的“12”,二次繞組線電動(dòng)勢(shì)落后90 °,作為時(shí)鐘的短針指向鐘面的“3”,所以聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)的標(biāo)號(hào)數(shù)是3。2 . 16 變壓器并聯(lián)運(yùn)行的條件是什么?其中哪一個(gè)條件要絕對(duì)滿足?為什么?答: 變壓器并聯(lián)運(yùn)行的條件有三:一是各一次側(cè)、二次側(cè)額定電壓分別相等,即變比相同;二是聯(lián)結(jié)組相同;三是短路阻抗標(biāo)么值相等。其中第二個(gè)條件聯(lián)結(jié)組相同是要絕對(duì)滿足,因?yàn)槿袈?lián)結(jié)組不同,表明并聯(lián)變壓器二次側(cè)繞組線電動(dòng)勢(shì)之間有相位差,并聯(lián)運(yùn)行時(shí)在二次側(cè)繞組線之間會(huì)產(chǎn)生電壓差,而變壓器短路阻抗較小,這樣就會(huì)在繞組之間產(chǎn)生較大的環(huán)流,將繞組燒壞。2 .17 何謂變壓器

10、容量?何謂繞組容量?在雙繞組變壓器中它們是相等還是不相等?在自耦變壓器中呢? 答: 變壓器容量就是變壓器的的視在功率,單相變壓器容量等于其端電壓與電流的乘積。繞組容量等于其端電壓與流過繞組電流的乘積。在雙繞組變壓器中變壓器容量與繞組容量相等;在自耦變壓器中它們不相等,變壓器容量等于繞組容量加上傳導(dǎo)容量,變壓器容量大于繞組容量。2 . 18 電壓互感器和電流互感器在使用中應(yīng)注意哪些事項(xiàng)?答: 電壓互感器在使用中二次側(cè)不能短路,電流互感器在使用中二次側(cè)不能開路,無論是電壓互感器還是電流互感器在使用中二次側(cè)都要接地。2 .19 電焊變壓器外特性的特點(diǎn)是什么?答: 電焊變壓器的輸出電壓隨焊接電流的增大

11、而急劇下降,具有急劇下降的外特性。2 . 20 一臺(tái)三相電力變壓器,額定容量= 2 000 kV · A,額定電壓/ =6 /0 . 4 kV ,Yd接法,試求一次、二次繞組額定電流與各為多少? 解: 變壓器額定容量2 . 21 試計(jì)算下列各臺(tái)變壓器的變比K: ( 1 ) /=3 300 /220 V的單相變壓器; ( 2 )/=6 /0 . 4 kV的Yy接法的三相變壓器; ( 3 ) /=10 /0 . 4 kV的Yd接法的三相變壓器。 解: ( 1 )單相變壓器( 2 )Yy接法的三相變壓器( 3 )Yd接法的三相變壓器2. 22 一臺(tái)三相電力變壓器Yd接法,額定容量 =1 0

12、00 kV · A,額定電壓/=10 /3 . 3 kV ,短路阻抗標(biāo)么值 =0 . 053 ,二次側(cè)的負(fù)載接成三角形,=( 50 +j85 ),試求一次側(cè)電流、二次側(cè)電流和二次側(cè)電壓?解: =1.75=忽略短路阻抗角與負(fù)載阻抗角的不同,則變壓器一相的阻抗Z為2 .23 一臺(tái)單相雙繞組變壓器,額定容量為=600 kV · A,/ =35 /6 . 3 kV ,當(dāng)有額定電流流過時(shí),漏阻抗壓降占額定電壓的6 . 5 %,繞組中的銅損耗為9 .5 kW (認(rèn)為是75 的值),當(dāng)一次繞組接額定電壓時(shí),空載電流占額定電流的5 . 5 %,功率因數(shù)為0. 10 。試求: ( 1 )變壓

13、器的短路阻抗和勵(lì)磁阻抗各為多少? ( 2 )當(dāng)一次繞組接額定電壓,二次繞組接負(fù)載 =80 40 °時(shí)的、及各為多少?解: (1) (2)=80 40 °=一相的阻抗Z為 =258240 °2 .24 一臺(tái)三相電力變壓器Yy聯(lián)結(jié),額定容量為=750 kV · A,額定電壓/ =10 /0 . 4 kV ;在低壓側(cè)做空載試驗(yàn)時(shí),=400 V ,=60 A ,空載損耗=3 . 8 kW ;在高壓側(cè)做短路試驗(yàn)時(shí), =400 V ,= =43 .3 A ,短路損耗 =10 .9 kW ,鋁線繞組,室溫20 ,試求: ( 1 )變壓器各阻抗參數(shù),求阻抗參數(shù)時(shí)認(rèn)為,

14、,并畫出T型等值電路圖; ( 2 )帶額定負(fù)載,cos =0 . 8（滯后)時(shí)的電壓變化率u及二次電壓 ; ( 3 )帶額定負(fù)載,cos =0 . 8 (超前)時(shí)的電壓變化率u及二次電壓 。 解: (1) 低壓側(cè)的勵(lì)磁電阻為 勵(lì)磁阻抗 勵(lì)磁電抗 折算到高壓側(cè)的勵(lì)磁阻抗為同理 T型等值電路圖如題2.24圖 題2.24圖（2） =（3）2 . 25 兩臺(tái)三相變壓器并聯(lián)運(yùn)行,有關(guān)數(shù)據(jù)如下:=1 250 kV · A,/=35 /10 . 5 kV ,=0 .065 ,Yd11 。=2 000 kV · A,/=35 /10 . 5 kV ,=0 . 06 ,Yd11 。試求: (

15、 1 )總輸出為3 250 kV · A時(shí),每臺(tái)變壓器輸出為多少? ( 2 )在兩臺(tái)變壓器均不過載的前提下,并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的最大輸出為多少?解: (1) = (2) 兩臺(tái)變壓器均不過載時(shí),令 則1154 KVAKVA2 . 26 有四臺(tái)三相變壓器,接線圖如題2 .26圖所示,通過畫繞組電動(dòng)勢(shì)相量圖,確定它們的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)。 (a) (b) (c) (d)題2.26圖 變壓器接線圖解: 圖(a)中的變壓器繞組電動(dòng)勢(shì)相量圖如下圖 由圖可見,一次繞組線電動(dòng)勢(shì)相量與二次繞組線電動(dòng)勢(shì)相量的相位差為,當(dāng)指向時(shí)鐘鐘面”12”時(shí),則指向時(shí)鐘鐘面的”5”,故標(biāo)號(hào)數(shù)為5,變壓器聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)是Yd5。圖(b)中的

16、變壓器繞組電動(dòng)勢(shì)相量圖如下圖 由圖可見,一次繞組線電動(dòng)勢(shì)相量與二次繞組線電動(dòng)勢(shì)相量的相位差為,當(dāng)指向時(shí)鐘鐘面”12”時(shí),則指向時(shí)鐘鐘面的”9”,故標(biāo)號(hào)數(shù)為9,變壓器聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)是Yd9。圖(c)中的變壓器繞組電動(dòng)勢(shì)相量圖如下圖 由圖可見,一次繞組線電動(dòng)勢(shì)相量與二次繞組線電動(dòng)勢(shì)相量的相位差為,標(biāo)號(hào)數(shù)為8,變壓器聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)是Yy8。圖(d)中的變壓器繞組電動(dòng)勢(shì)相量圖如下圖 由圖可見,一次繞組線電動(dòng)勢(shì)相量與二次繞組線電動(dòng)勢(shì)相量的相位差為,標(biāo)號(hào)數(shù)為9,變壓器聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)是Dy9。2 . 27 畫出下列聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)變壓器的接線圖: ( 1 ) Yd3 ; ( 2 ) Dy1 。解: ( 1 ) Yd3,表示變

17、壓器一次繞組線電動(dòng)勢(shì)相量與二次繞組線電動(dòng)勢(shì)相量的相位差為,繞組電動(dòng)勢(shì)相量圖如圖(1)所示,這樣,二次繞組線電動(dòng)勢(shì)相量圖就有二個(gè)等邊三角形,即和。 圖（1） 在中,點(diǎn)已確定,則繞組的另一個(gè)個(gè)端點(diǎn)可以和連接在一起,也可以和連接在一起,所以變壓器二次繞組6個(gè)端點(diǎn)連接規(guī)律如圖(a)和圖(b)所示。 圖 (a) 圖 (b) 滿足圖(a)和圖(b)要求的接線圖分別如圖(c)和圖(d)所示。 圖（c） 圖 (d ) 對(duì),為了方便,將改為,這樣,對(duì)應(yīng)的二次繞組的六個(gè)端點(diǎn)也有兩種組合,分別如圖(e)和圖(f)所示。滿足圖(e)和圖(f)要求的接線圖分別如圖(g)和圖(h)所示。 圖（e） 圖（f） 圖（g） 圖

18、（h）(2) 聯(lián)結(jié)組為Dy1的變壓器電動(dòng)勢(shì)相量圖如圖(2)所示,可得到表示二次側(cè)電動(dòng)勢(shì)相量的兩個(gè)等邊三角形,即和。 圖 (2 ) 對(duì)二次側(cè)線電動(dòng)勢(shì)相量,其相電動(dòng)勢(shì)相量與線電動(dòng)勢(shì)相量的關(guān)系如圖(i)所示,對(duì)應(yīng)的接線圖如圖(j)所示。 圖（i） 圖 (j)對(duì)線電動(dòng)勢(shì)相量,將改為,其相電動(dòng)勢(shì)相量與線電動(dòng)勢(shì)相量的關(guān)系如圖(k)所示,對(duì)應(yīng)的接線圖如圖(m)所示。 圖(k) 圖 (m)2 . 28 畫出下列聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)變壓器的接線圖: ( 1 ) Yy10 ; ( 2 ) Dd6 。 解: (1)聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)為 Yy10的變壓器電動(dòng)勢(shì)相量圖如圖(a)所示,得到二次側(cè)電動(dòng)勢(shì)相量的兩個(gè)等邊三角形,即和。 圖 (a) 二次側(cè)線電動(dòng)勢(shì)相量為的變壓器,其接線圖如圖(b)所示。 圖 (b) 對(duì)線電動(dòng)勢(shì)相量,將改為,其對(duì)應(yīng)的接線圖如圖(c)所示。 圖 (c)(2)聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)為Dd6的變壓器電動(dòng)勢(shì)相量圖如圖(d)所示,得到二次側(cè)電動(dòng)勢(shì)相量的兩個(gè)等邊三角形,即和。 圖 (d) 二次側(cè)電動(dòng)勢(shì)相量為時(shí),6個(gè)端點(diǎn)的連接關(guān)系如圖(e)和圖(f