(4)总制动转矩不变，em不变，I?

T?IaN?250A

2?500.?1783 V95E??UN??I(RR0a?j)?44? ∴n?E?395.5r?En??500?470.3(min) N420.5N2．65一台并励电动机，

PN?7.2kW，UN?110V，

nN?900r/min。 p0?n）

，?N?85%，

，IfN?2A。若总制动转矩不变，在电枢回路串入一电阻使转速降Ra?0.08?（包括电刷接触电阻）

低到450r/min，试求串入电阻的数值、输出功率和效率（假设 解：IN7.2?10N ?UP1N??NU?0.85?110?77(A)N3PEaN?UN?IaNRa?110?(77?2)?0.08?104V

(1)

Ce??EaNnN'' Ea?Ce?n?UN?IaN(Ra?Rj)即 ?104900?0.11560．1156×450=110－75×（0.08+

2．66串励电动机UNRj）求解得Rj?0.6933?

，电枢回路各绕组电阻ra?220V，IN?40A，nN?1000r/min?0.5?，

一对电刷接触压降2?Ub?2V。若制动总转矩为额定值，外施电压减到150V，试求此时电枢电流Ia及

转速n（假设电机不饱和）。

解：(1)∵是串励 ∴Ia?If又∵总制动转矩保持为额定值 ∴Tem2?Tem Tem?CT?Ia?CTkfIa CTkf为常数，

'∴Ia(2)

'?Ia?40(A)

EN?UN?INra?2?Ub?220?40?0.5?2?198(V)

E'?U'?Ia'ra?2?Ub?150?40?0.5?2?128(V)

ENE'?nnN''(条件a不变)否则：N'EE'ENIE?IanNI'an'

∴n

?nNr ?1000?128198?646.5(min)2．67某串励电动机，

PN?14.7kW，UN?220V，

IN?78.5A，nN?585r/min，

，欲在负载制动转矩不变条件下把转速降到350r/min，需串入多Ra?0.26?（包括电刷接触电阻）大电阻？ 解：E?U?INRa?220?78.5?0.26?199.59(V)

∵总制动转矩不变 ∴Ia不变，∴E∴'ECE?nn?C'?'?nnE?不变

∴E'350 ?Enn?199.59?585?119.41(V)''?119.41R??UI?aE?Ra?22078.5?0.26?1.021(?)

2．68已知他励直流电动机

PN?12kW，UN?220V，

IN?62A，nN?1340r/min，

Ra?0.25?，试求：

（1）拖动额定负载在电动机状态下运行时，采用电源反接制动，允许的最大制动力矩为2TN 么此时应串入的制动电阻为多大？

（2）电源反接后转速下降到0.2nN时，再切换到能耗制动，使其准确停车。当允许的最大力矩也为

，那

9

2TN 时，应串入的制动电阻为多大？

2．69一台并励电动机，

PN?10kW，UN?220V，

nN?1500r/min，?N?84.5%，

IfN?1.178A，Ra?0.354?，试求下列制动方式制动时，进入制动状态瞬间的电枢回路的损耗和

电磁制动转矩。 （1）电动机在恒转矩负载在额定状态下运行时，电枢回路串电阻使转速下降到n?200r/min时稳定运行，然后采用反接制动；

（2）采用能耗制动，制动前的运行状态同（1）；

（3）电动机带位能性负载作回馈制动运行，当n?2000r/min时。

第三章 变压器

3．1 变压器有哪几个主要部件？各部件的功能是什么？ 变压器的主要部件:

铁心:磁路,包括芯柱和铁轭两部分 绕组:电路

油箱:加强散热，提高绝缘强度

套管:使高压引线和接地的油箱绝缘

3．2 变压器铁心的作用是什么？为什么要用厚0.35mm、表面涂绝缘漆的硅钢片制造铁心？

变压器铁心的作用是磁路.铁心中交变的磁通会在铁心中引起铁耗,用涂绝缘漆的薄硅钢片叠成铁心,可以大大减小铁耗.

3．3 为什么变压器的铁心和绕组通常浸在变压器油中？

因变压器油绝缘性质比空气好，所以将铁心和绕组浸在变压器油中可加强散热和提高绝缘强度.

3．4 变压器有哪些主要额定值？一次、二次侧额定电压的含义是什么？ 额定值 1N,2N,U1N,

IIU2N,SN,fN

U1N:一次绕组端子间电压保证值

U2N:空载时,一次侧加额定电压,二次侧测量得到的电压

3．5 变压器中主磁通与漏磁通的作用有什么不同？在等效电路中是怎样反映它们的作用的？

E1N1 主磁通:同时交链一次，二次绕组,但是能量从一次侧传递到二侧的媒介,使E2N2??k,实现变

压功能

漏磁通:只交链自身绕组,作用是在绕组电路中产生电压降,负载时影响主磁通, 以及限制二次绕组短路时短路电流的大小,在等效电路中用的作用

3．6 电抗X1?、Xk、Xm的物理概念如何？它们的数据在空载试验、短路试验及正常负载运行时是否

相等？为什么定量计算可认为Zk和Zm是不变的？Zk的大小对变压器的运行性能有什么影响？在类变压器Zk的范围如何？

??E1和二次电压U2的变化,

反应漏磁通

Zm反应磁通的作用,用x1?,x2?x1?:对应一次绕组的漏磁通,磁路的磁组很大，因此1?很小,因为空气的磁导率为常数,∴1?为常数

xxxk?x1??x2?叫短路电抗

xm:对应于主磁通,主磁通所走的磁路是闭合铁心,其磁阻很小,而电抗与磁阻成反比,因此xm很大.另外,铁

心的磁导率不是常数,它随磁通密度的增加而变小，磁阻与磁导率成反比,所以励磁电抗和铁心磁导率成正比 由于短路时电压低,主磁通小，而 负载试验时加额定电压，主磁通大，所以短路试验时的

xm比空载试验时

xm大.正常负载运行时加额定电压，所以主磁通和空载试验时基本相同,即负载运行时的励磁电抗与空载

10

试验时基本相等，1?,

KZK?UIKxxk在空载试验,断路试验和负载运行时,数值相等,

ZK?RK?jXK?(1R?(见背面)

2叫短路阻抗

2?fN21RmR)?(j?1?x?2x)是常数∴不变(R1,R2随温度变

化)

Zm?E1I01?m?4.442fN?IN01

3．7 为了得到正弦感应电动势，当铁心不饱和与饱和时，空载电流应各呈何种波形？为什么？ 铁心不饱和时,空载电流

?与成正比,如感应电势成正弦,则?也为正弦变化，∴i0也为正弦

P铁心饱和时: 0为尖顶波,见123图3.8

3．8 试说明磁动势平衡的概念极其在分析变压器中的作用？ 一次电流1产生的磁动势

iIF1和二次电流I2产生的磁动势F2共同作用在磁路上，等于磁通乘磁组,即

F1?F2??mRm?

其中

?是考虑铁心的磁滞和涡流损耗时磁动势超前磁通的一个小角度,实际铁心的Rm很小，而Rm?0,则F1?F2?0,即F1??F2这就叫磁动势平衡,即一二次磁动势相量的大小相等，方向相

I?N2I2即kI1?I2或I1?k2

反，二次电流增大时,一次电流随之增大. 当仅考虑数量关系时,有N1I1∴利用磁动势平衡的概念来定性分析变压器运行时,可立即得出结论,一,二次电流之比和他们的匝数成反比.

3．9 为什么变压器的空载损耗可以近似地看成是铁耗，短路损耗可以近似地看成是铜耗？负载时变压器

真正的铁耗和铜耗与空载损耗和短路损耗有无差别，为什么？ 解：

P0?PFe ∵空载损耗 P0?mI02R1?PFe空载时I0很小，∴

mI02R1可忽略 ∴P0?PFe

∴

Pk?Pcu ∵Pk?Pcu?PFe∵短路试验时外施电压Uk很小,

?很小, I0很小 ∴铁耗很小,可忽略铁耗, Pk?Pcu

PFe：与空载时无差别，这是因为当f不变时，PFe?B2??2?E2?U2负载与空载

负载时

时一次绕组侧施加的电压基本不变，∴

PFe基本不变，则不变损耗，严格说，空载时，漏抗压降大∴磁密

略低，铁耗略少些

Pcu：如果是同一电流，则无差别。如果考虑到短路损耗包含少量的铁耗的话，负载真正的铜耗比短路时侧略小。

3．10 变压器的其它条件不变，仅将一、二次绕组匝数变化?10%，对解：①一，二次绕组匝数变比±10％。

X1?，Xm的影响怎样？如果

仅将外施电压变化?10%，其影响怎样？如果仅将频率变化?10%，其影响又怎样？

x1?:如N'1?N1+10％=1.1N1 ∵x1??wN12?1??1??漏磁路的漏磁导，为常数 ∴x1'??1.12x1??1.21x1?即x1?如

增加21％

即1?减少19％，二次绕组匝数变化对

N'1?N1－10％=0.9N1则x1'??0.92x1??0.811x1?无影响

xx1?xm: xm?2?fLm?2?fN12?m?2?fN12uAx?-19％。

l N1增加，I0减少∴u增大 ∴m②外施电压变比±10％，x1?不变，

11

U?E1由磁化曲线知，I0 比 ?m变化快 ∴??U③1?∴U?I0?xm?

x:

2x1??2?fN1??1

?1?为漏磁路的漏磁导 ∴?1?为常数

∴

f变化±10％，1?变化±10％。

xxm： xm除与f成正比外，还与uFe成正比

∵E?4.44fN? ∴f变化±10％，E不变

∴

?变化±10％，

如f增加10％，则?减小10％，uFe增大，∴xm的增加大于10％。 f减小10％，则?增加10％，uFe减小，∴xm的减小于10％。

3．11 分析变压器有哪几种方法？它们之间有无联系？为什么？

解：分析变压器有三种方法：基本方程式，等效电路和相量图，三者有联系，他们的物理本质是一样，都

反映了变压器内部的电磁关系，在进行定量计算时，宜采用等效电路和方程式，定性的给各物理量间关系时，可用相量图。

3．12 一台变压器，原设计的额定频率为50Hz，现将它接到60Hz的电网上运行，额定电压不变，试问对

励磁电流、铁耗、漏抗、电压变化率等有何影响？

Hz变为60Hz，额定电压不变。

65①U1?E1?4.44fN1?m f变为原来的5，则?m变为原来的6

解：

也50

∴励磁电流减小，即0②PFef?P150I?，I0为原来的56

f?(50)Bm ??1.21. 66虽然频率变为原来的5倍，但频率的1.6次方与铁耗成正比 但

5?m减小5B倍，∴减小mFe成正比 66倍，但Bm的平方与P∴最终仍是铁耗减小，即③励磁电抗 xm④漏电抗：x1?PFe?

?Al?2?fN12?m?2?fN12

f?，饱和程度降低，?? ∴xm?

?2?fN12?1?0

?1?为漏磁路磁导可认为是常数

∴ 1?随频率增大而增大。 ⑤电压变化率?U0***??(Rkcos?2?xksin?2)∵xk?，∴?U增大

x

3．13 一台额定频率为50Hz的电力变压器，接到频率为60Hz、电压为额定电压5/6倍的电网上运行，问

此时变压器的空载电流、励磁电抗、漏电抗及铁耗等将如何变化？为什么？ 解： 原来U1N∴?m2?25366?4.44fN1?m1现在56U1N?4.44?5fN1?m2

?m与3.12一样

555如改为60Hz电力变压器，接到50Hz电网上，电压为6倍，则现在6U1N?4.44?6fN1?m2 ∴?m1??m2

(1)∵磁通未变 ∴0不变

I5(2)∵?不变 ∴饱和程度不变 ∴uFe不变 故xm?f ∴xm减小为原来的6倍

(3)

x1??f ∴1?x5也减小为原来的6倍，副方电抗x2?也一样，

12