电机与拖动学习、思考与习题解答

第一章 变压器

1-1 变压器是根据什么原理工作的？它有哪些主要用途？

解：变压器是根据电磁感应原理工作的，它主要有变压、变流、变换阻抗的作用。可作为电力变压器、仪用互感器、电子线路中的电源变压器等。

1-2 变压器的主要组成部分是什么？各部分的作用是什么？

解：变压器的主要组成部分是铁心和绕组。铁心是变压器的磁路，绕组是变压器的电路。

1-3 变压器的铁心为什么要用硅钢片叠成？为什么要交错装叠？

解：铁心作为变压器的磁路，应该是用导磁性能好的硅钢片叠成，交错装叠的目的是使各层磁路的接缝互相错开，以减小接缝处的气隙和磁路的磁阻，从而减小励磁电流，提高运行时的功率因数。

1-4 一台三相变压器，已知S N =5600k V ·A,U IN /U 2N =10kV/3.15kV,Yd11联结，试求：一次、二次绕组的额定相电流。 解：A U S I I N N

N N 33.32310103105600333111=⨯⨯⨯===ϕ

1-5 变压器主磁通和漏磁通的性质和作用有什么不同？在等效电路中如何反映它们的作用？

解：变压器主磁通Φ通过铁心闭合，同时交链一次、二次绕组，并产生感应电动势Ｅ1和Ｅ2，如果二次绕组与负载接通，则在电动势作用下向负载输出电功率，所以主磁通Φ起着传递能量的媒介作用；另有一小部分漏磁通主要由非磁性材料（空气或变压器油等）形成闭路，只与一种绕组交链，虽感应漏电动势，但不参与能量传递。在等效电路中， X m 是反映主磁通磁化能力的励磁电抗，r m 是反映主磁通交变时产生铁耗对应的励磁电阻；X 1或X ’2是反映漏磁通对应的漏电抗。

1-6 一台单相变压器，额定电压为220V/110V ，如果不慎将低压侧误接到220V 的电源上，对变压器有何影响？

解：如果不慎将低压侧误接到220V 的电源上，则电压上升，磁通上升，空载电流增加的比例更大，大于额定电流，变压器绕组过热将“烧”掉。

1-7 有一台单相变压器，已知S N =10500k V ·A,U IN /U 2N =35kV/6.6kV ，铁心的有效截面

S Fe =1580cm 2，铁心中最大磁通密度B m =1.415T,试求高低压侧绕组匝数和电压比（不计漏磁）。 解：电压比：3.5106.610353

3

21=⨯⨯==N N U U k 1-8 一台单相变压器，额定容量为5kV ·A,高、低压侧绕组均为两个匝数相同的线圈，高、低压侧每个线圈额定电压分别为1100V 和110V ，现将它们进行不同方式的联结，试问每种联结的高、低压侧额定电流为多少？可得几种不同的电压比？

解：1）高压绕组串联、低压绕组串联：A I N 273.22110050001=⨯=

电压比：102

11021100=⨯⨯=k 2）高串、低并：A I N 273.21=

3）高并、低并：A I N 545.41100

50001== 4）高并、低串：A I N 545.41= A I N 73.222=

1-9 有一台单相变压器，已知Ω=Ω=Ω=Ω=964.0,15.0,4.15,19.22211X r X r , V ，，U ，N N 6000260876221===匝匝A ，I 1802=8.0cos 2=ϕ（滞后），用简化等效电路求I 1和U 1。

解： 37.3260

87621===N N k 用简化等效电路求解：

设

V 0 202200 37.36000'

2︒=︒⨯=U 1-10 为什么变压器的空载损耗可以近似看成是铁耗，短路损耗可以近似看成是铜耗？负载时的实际铁耗和铜耗与空载损耗和短路损耗有无差别？为什么？

解：电力变压器空载时，空载损耗p 0是铁耗和空载铜耗之和。不过因I 0、r 1很小，因此空载铜耗p cu0可忽略不计，因此空载损耗p 0近似为铁耗p Fe ;

电力变压器做短路试验时，短路损耗是铜耗与铁耗之和，因为短路电压很低，磁通小,铁耗很小，故短路损耗p k 近似为铜耗p Cu ；负载时的实际铁耗和铜耗与空载损耗和短路损耗对比情况是，铁耗基本不变（U 1不

变），但铜耗是与电流的平方正比，所以负载时的铜耗： 1-11 变压器负载后的二次电压是否总比空载时的低？会不会比空载时高？为什么？ 解：变压器负载后的二次电压不一定总比空载时的低，可能会比空载时高，当 使电压大于空载电压,0%,sin cos 22<∆

1-12 有一三相变压器，已知S N =750k V ·A,U IN /U 2N =10000kV/400V ，Yy0联结，空载及短路试验数据如下：

试计算：1）折算到高压侧的参数。（不计温度影响）

2）满载及8.0cos 2=ϕ(滞后)时的2U %U 、∆及η。

3）最大效率m ax η。

解：

1） 励磁参数：

短路参数：

2）电压变化率：

额定负载：β=1

3）59.010900

38000===k m p p β kN

k N N k cu p r I I I r I p 22222222)(β===

1-13 变压器出厂前要进行“极性”试验，如图3-31所示（交流电压表法）。若变压器的额定电压为220V/110V，如将X与x联结，在A、X端加电压220V，A与a之间接电压表。如果A与a为同名端，则电压表的读数为多少？如果A与a为异为端，则电压表的读数又为多少？

解：如果A与a为同名端，则电压表的读数110V。如果A与a为异为端，则电压表的读数为330V。

1-14 三相变压器的一次、二次绕组按图3-32联结，试确定其联结组标号。

解：分别对应：

Yd7 Yy10 Yd7

1-15 试画出Yd7、Yy10、Yy2、Yd3的三相变压器联结图。

解：Yd7有两解：

Yy10： Yy2:

Yd3有两解：

1-16 变压器为什么要并联运行？并联运行的条件有哪些？哪些条件必须严格遵守？

解：当要扩大用电量的时候，要在原有的基础上并联新的变压器，另外并联运行可以提高供电的可靠性、提高运行的经济性、减小总的备用容量；并联运行的条件

①各台变压器的额定电压应相等，即各台变压器的电压比应相等；否则会出现环

流。

②各台变压器的联结组必须相同；否则大环流烧坏变压器。

③各台变压器的短路阻抗（或短路电压）的相对值要相等；否则变压器的利用率

降低。(容量大的短路阻抗的相对值小些,利用率大些)

上述条件②必须严格遵守。

1-17 电压互感器和电流互感器的功能是什么？使用时必须注意什么？

解：电压互感器和电流互感器的功能是安全测量（与被测电路隔离）大电流、大电压。电压互感器使用时，二次侧绕组绝对不允许短路，铁心的二次侧绕组一端必须可靠接地等。电流互感器使用时，二次侧绕组绝对不允许开路，铁心的二次侧绕组一端必须可靠接地等。

第二章三相异步电动机

2-1 三相异步电动机的旋转磁场是怎样产生的？圆形旋转磁场是指在圆柱形的定、转子间的气隙层中旋转的磁场吗？为什么？

解：三相异步电动机的旋转磁场是三相对称电流通入三相对称定子绕组而产生的。不是，是指三相合成磁通势的幅值不变，矢量在旋转时的端点轨迹是一个圆。

2-2 三相异步电动机旋转磁场的转速由什么决定？试问工频下2、4、6、8、10极的异步电动机的同步转速各为多少？频率为60Hz时的呢？

解：三相异步电动机旋转磁场的转速与电源频率成正比，与电动机的极对数成反比。工频下2、4、6、8、10极的异步电动机的同步转速各为3000、1500、1000、750、600r/mim；频率为60Hz下2、4、6、8、10极的异步电动机的同步转速各为：3600、1800、1200、900、720 r/mim。

2-3 旋转磁场的转向由什么决定？

解：在三相绕组空间排序不变的情况下，由三相电流的相序决定。

2-4 试述三相异步电动机的转动原理，并解释“异步”的意义。

解：当三相异步电动机接到三相交流电源上，气隙中产生旋转磁场，则静止的转子绕组便相对切割磁场，感应出电动势。转子绕组是闭合的，就有转子电流产生，该电流再与旋转磁场相互作用，便在转子绕组中产生电磁力f，而转子绕组中均匀分布的每一导体上的电磁