电机复习资料 18页

第二章变压器1.三相变压器理想并联运行的条件是（1）,（2）,（3）o答：（1）空载时并联的变压器之间无环流；（2）负载时能按照各台变压器的容量合理地分担负载；（3）负载时各变压器分担的电流应为同相。2.联接组号不同的变压器不能并联运行，是因为o答：若连接，将在变压器之间构成的回路中引起极大的环流，把变压器烧毁。3.联接组号不同的变压器不能并联运行，是因为-A:电压变化率太大；B:空载环流太大；C:负载时激磁电流太大；D:不同联接组号的变压器变比不同。答：B4•★两台变压器并联运行时，其负荷与短路阻抗分配。A：大小成反比B：标么值成反比C：标么值成正比答：B5.联接组号不同的变压器不能并联运行，是因为。A:电压变化率太大；B:空载环流太大；C:负载时激磁电流太大；D:不同联接组号的变压器变比不同。答：B6.联接组号不同的变压器不能并联运行，是因为电压变化率太大。（）答：错7.并联运行的变压器应满足（1）,（2）,（3）的要求。答：（1）各变压器的额定电压与电压比应相等；（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。19.★★某工厂由于生产的发展，用电量由500kVA增加到800kVAo原有一台变压器SN=560kVA,UiN/U2N=6000/400,Y,ynO联结，山=4.5%。现有三台变压器可供选用，它们的数据是：变压器1：320kVA,6300/400V,山=4%,Y,ynO联结；变压器2：240kVA,6300/400V,uk=4.5%,Y,yn4联结；变压器1：320kVA,6300/440V,uk=4%,Y,ynO联结：1、试计算说明，在不使变压器过载的情况下，选用那一台投入并联比较适合？2、如果负载增加需选两台变比相等的与原变压器并联运行，试问最大总负载容量是多少？那台变压器最先达到满载？解：（1）选第1台适合。（2）如果负载增加，则选第一台与第二台，但第二台要进行改接，使原Y,yn4改接为Y,ynOo则三台变压器中，由于第一台，Uk=4%最小，所以最先达到满载则Si=SN320kVAo\n故所以S；二0.045==0.8890.045S'k=S2=0.889\n2-23某变电所有两台组号为Y,ynO的三相变圧器并联运行，其数据为第一台：Sn=180kKA,U'nU=6.3kV/0AkV,Z；=0.07:第二台：Sn=320kKA,U[N/U2N=6.3kV/0AkV,Z；=0.065。试计算：（1）当总负载为400RVA时，每台变压器分担多少负载；（2）在每台变压器均不过载的情况下，并联组的最大输出是多少？解：（1）当5=400kKA时，设第一台变压器分配负载为则第二台变压器的负载S〃=400-,,满足：詐沽哙’杯数侑计算咖S/=137必S〃二263kVA⑵求：负载增加时，Z；小的变压器（第二台）先满载，此时S〃=S〃心=320好勺又"％二芈=>S/=167.ME41仏=S/+S/八=（320+167.1）冊=487.2-25一台5kVA,480V/120V的普通两绕组变压器,电流和变压器的容量。解：亿”=厶\宀孕=41.67力改接成600V/480V的自耦变压器，试求改接后一次和二次的额定S讷=5加嗣=600•41.67E4=25丘血U2qN第五章感应电机5-13有一台Y联结，380V,50Hz,额定转速为1444r/min的三相绕线型感应电动机，其参数为7?,=0.4Q,&=0.4Q,X1・•・8n=238Po=%+Qv=31°+23.8°=54.8°E\=E：+1*（x；一x；）=坨+厂.sin%（巧—兀;）=1.486+sin54.8°（1.0-0.7）=1.7316-15有一台x>0.8,兀；=0.5的凸极同步发电机与电网并联运行，已知发电机的端电压和负载为=厂=1,cos0=O.8（滞后），电枢电阻略去不计。试求发电机的：（1）ES久；⑵几唤）（El保持上面的值）。・*.*解：（1）设U=1ZO°,则/=1Z-36.87°•*•*.*Eq=U+jl-x*=lZ0°+丿Z—36.87*0.5=1.36/7.1°即8n=17.1°%=（p+8N=36.87°+17.1°=53.97°・・・/；=八sin%=sin53.97°EkT岗G乃（晶［£）=1.36+sin53.97°x0.3=1.603“、，E；・U*.久1、.“（2）Pe=—sin^+—（—--）sin2JXd2Xqxd=1.603x1加§+丄（）sin26=2.00\nsin6+0.375sin280.820.50.8令竝=o,得2.00cos<560.75cos2<5T0d8\n&討36.87。E°=U+jIXsE^8n=C7ZO0+金兀2(90。-36.87。)£0cos^v=(7+^-^x0.60A3UEosin^v=^^xO.8o"3U(rcer747062.5“31.72xl03cos=U+xlO"UL72xl03sin^v=^^x!03"U(1.72X103)2=t72+2x47062.5xl03+(47062-5xl0>+(^7^)2uu=>1.5cos2》+2cos/-0・75=0nrll+12合丁4合4・1.5・0.75取cos（p>0贝0cosTT0.3052B1.5此时：4ax=72.24°卩爲=2sin&ax+°・375sin2%ax=2」36-17一台31250KVA（星形联结），cos%=0.8（滞后）的汽轮发电机与无穷大电网并联运行，已知发电机的同步电抗耳=7.53Q,额定负载时的激磁电动势£0=17.2"（相），不计饱和与电枢电阻，试求:（1）发电机的额定负载时，端电压U、电磁功率£,、功率角久、输出的无功功率Q及过载能力各为多少？（2）维持额定励磁不变，减少汽轮机的输岀，使发电机输岀的有功功率减少一半，问此时的£、3.cos。及@将变成多少？解：（1）额定情况下忽略电阻，则电磁功率等于输出功率P.=PN=SNcos（pN=31250x0.8^^=22500）1WQ2=SNsin=31250x0.6kVar=18150kVar设电网相电压为U为参考向量，则U=t/zo°,U2=12.S2Ky久2=653°kp2-.o—二sin%3.515U4—201.715x102+6152441x109=0U\=6.\2KV得方程的解几=36.6"kp\二.1=1.677sindvl\n由数学和原理上讲，两组答案均可以\n考虑kp=（1.6-2.0）则SN=（30。一40°）取第一组答案（2）If不变，所以不变，电网电压U不变11p=-p^=-x2500（%W=12500kWc2°2又p=加百上sinj•••8mEJu=1734°12500x7.53=arcsin3x6.12x17.2设（7=6.12Z0°则云=17.2,17.34Eo=jIxs；Eo-U1=jXs17・2Z17.34°-6・12Z0°7.53/90°Q=1.53Z—63.52划•••cos。=cos63.52°=0.4466・24某工厂电力设备的总功率为4500kW,cos°=0・7（滞后）。由于生产发展，欲新添一台lOOOkW的同步电动机，并使工厂的总功率因数提高到0.8（滞后），问此电动机的容量和功率因数应为多少（电动机的损耗忽略不计）？解：添加前：P=450020,cos=0.7（滞后）・・・S=—=^^-kVA=6429冊cos©0.70=S•sin0=6429x0.71AkVar=459\kVar添加后：P=P+PN=（4500+1000）kW=5500kW,cos。=0.8（滞后）・・・S'=—=^^-kVA=6875加cos。0.80=S'•sin（p=6875x0.6kVar=4\25kVar所以新添加的电动机：厶=1000k",Qn=Q-Q=466kVar（超前）\nSn=+Ql=V100024-466叹以=\\Q3kVAcos%PN=1000^7"H03=0.907第四章变压器的并联运行一x思考题4-1变压器并联运行的条件有哪些？哪一个是要严格保证的？为什么？4-2联结组标号与一、二次电压都相同的变压器并联运行吋，若短路阻抗标幺值不同，对负载分配有何影响？若并联运行的各变压器容量大小不同，为尽量提高设备容量利用率，则它们的额定容量与其短路阻抗标幺值最好满足什么关系？第六章变压器的过度过程一、思考题6-1变压器空载合闸到额定电压的电源时，在最不利的情况下，铁心中的主磁通瞬时最大值时稳态运行时主磁通最大值的多少倍？这时，空载合闸电流的最大值是否也是稳态时励磁电流的同样倍数？为什么？6-2单相变压器在什么情况下的突发短路电流最小？什么吋候最大？各约为稳态短路电流的多少倍？突发短路电流对变压器有何危害？第十五章同步电机的基本类型与结构一、思考题15-1汽轮发电机和水轮发电机的主要结构特点是什么？为什么有这样的特点？15-2什么叫同步电机？其频率、极对数和同步转速之间有什么关系？一台f=50Hz.H=3000r/min的汽轮发电机的极数是多少？一台f=50Hz、2p=100的水轮发电机的转速是什么？第十六章同步发电机的基本电磁关系一、例题例16-1已知同步发电机定子三相绕组屮的感应电动势为勺二血厶）COS（血一30"）\n勺二血E（）COS（血—150°）ec=血仇COS（血—270"）试作出时间空间向量图，并画出血=0时同步电机转子的位置。解：根据电动势表达式可以作岀时空向量图如16-1（a）所示。先画出A相感应电动势相量£（）,时间初相位为（p.=-30°o根据空间向量心凡（或玄）。看到空间向量初相位a.=60°.然后可进一步画出该瞬间血=0是同步电机转子的位置，转子S极中心的空间位置离开坐标原点60°,如图16・2（b）所示。例16-2三相同步发电机的磁极在/二0时的位置,如图16・2所示。假定0=60",人、九等相量。枢反应磁动势的作用。组正处在磁极中心的地图屮电动势的正方向）。所示，再由0=60°可以求：⑴在时间向量图上画出另、Eb.灵、匚、⑵在时空向量图上作出心岛及Fa向量，说明电解:（1）根据图示瞬间转子的位置，C相等效绕方，这时C相的感应电动势为负的最大值（按照据此找到氏、乙、反相量的位置如图16-2（a）找到乙、人、■相量在图上的位置。（2）以A相绕组轴线为空间坐标轴，根据图16・2所示转子位置，可知伤•岛离坐标原点出相角是150。电度角，£。（指A相）落后kfFQ90Q电度角，E落后£）60。电度角，E与7重合，可知E落后心凡'50°电度角，正好处在+A轴位置。这和时间向量图人正处在最大值位置是一致的。E可分为纵轴分量Ed和横轴分量Eq，纵轴分量E”起去磁作用，横轴分量E"将使合成磁势斤与®凡分离，产生角”。例16・4一台Y接三相凸极同步发屯机，额定容量（视在功率）Sn=33Z:E4,额定屯压5=3807,纵轴\n同步电抗=6.759Q,横轴同步电抗=4.388Q,供给额定负载，负载功率因数为cos^=0.866落后。忽略定子电阻。试用不饱和电动势相量图求功率角&（左。和&之间的夹角），并求发屯机的屯压变化率△"?额定相电压380=2207额定相电流*Sn◎xUn3300073x380=50.14/负载功率因数角（p二arccos0.866二30°先作0、）向量，由a点作垂直的线段，使亦=化=50.14x4.388=2207,连接Ob即为E（）方向线。由图可知AO"为等腰三角形，&角为30",所以，鸭=60",将电流7分解为乙和iq：Id=/sin0=50.14x（）.866=43.42力iq—Icost//—50.14x0.5=25.01A作云垂直丽在方向上截取石=Idxd=43.42x6.759=293.5,线段页即为。E（）=（k+cd=220cos30°+293.5=4847计算电压变化率\U=Eq_U=484-220xWQ%=120%U220用不饱和电动势相量图得到的为120%,可见很不准确。二.思考题15-1什么叫电枢反应？电枢反应的性质由什么决定？15-2对称负载时电枢绕组基波磁动势和谐波磁动势与转子之间有无相对运动？一般所说的电枢反应磁动势斤是指什么磁动势？谐波磁动势在哪儿考虑？为什么励磁绕组的谐波磁动势可以在定子绕组屮产生谐波电动势，而电枢绕组的谐波磁动势在定子绕组中产生基波电动势？16-3同步电机电枢绕组产生的谐波磁动势与励磁绕组产生的谐波磁动势，二者的极距、转向、转速有什么异同？它们在电枢绕组中感应电动势的频率、相序有什么异同？\n第十七章同步发电机的运行特性一、思考题16-1什么叫短路比？它与哪些量有关?15-2测定同步发电机短路特性时，如果把电机的转速由额定转速力降低到丄力，对测量结果有没有影响?15-3加在同步发电机定子上的三相对称电压大小不变，在下述的两种情况下，哪一种情况下定子电流比较大？（1）取出转子；（2）转子在同步速下旋转，但不加励磁电流。第十八章同步发电机的并联运行一、思考题16-1一台与无限大电网并联运行的隐极同步发电机，稳定运行在&=30。，若因故励磁电流变为零，这台发电机是否还能稳定运行？16-2一台并联于无限大电网运行的同步发电机，其电流滞后电压，若逐渐减小其励磁电流，试问电枢屯流如何变化？17-3一台与电网并联运行的同步发电机，仅输出有功功率，无功功率为零，这时发电机电枢反应磁动势的性质是什么？第十九章同步电动机和同步调相机一.例题例19-1按发电机惯例，画同步电机的简化相量图。（1）同步电机为电动机，电源输入有功功率，但电机向电源发出无功功率。（2）同步电机为电动机，从电源输入有功功率，而且从电源吸收无功功率。解：1）可画出相量图19-1（a）,因为同步屯机为屯动机，所以&角为负值，这时件丘向量落后庄向量,相应乙‘相量落后力相量。同时要使电机发出无功功率，则Q=mt7Zsin^>0,^<180°，可作出7相量及相应的丿相量。\n0(p(a)图19-12）画出相量图如图19-1（b）,0角仍为负值。但要使电机吸收无功功率，则Q}作出相应的7相量及jixc相量。例19-2一台隐极同步电机，并联在无穷大电网上，原运行在发电机状态，U二1,T=0,xc=1.25,cos^=0.866（落后）。现保持励磁电流不变，将原动机的输入功率逐步减小止零，然后逐步增加轴上所带的机械负载，是电机成为电动机运行，最后使轴上输出的机械功率和原发电机状态时的输入功率相同。忽略电枢电阻和电机的空载损耗。求：（1）用相应的正方向惯例，画出原来发电机运行及最后电动机运行两种情况下的电动势相量图，并求出它们的0角。（2）分析有功功率变化过程中电机的功率因数，电枢电流大小如何变化？解：1）先画岀发电机状态相量图，从cos°=0.866（落后）可得炉=30（落后），Ixc=0.8X1.25=1.0,由发电机惯例的方程式£）=力+j£可画出相量图，如图19~2（a）,可得宜。=怎,&=30o再作电动机运行状态相量图。根据给定条件电动机轴上输岀机械功率等于发电机轴上输入的机械功率，忽略空载损耗及电阻，所以电动机电枢输入的电功率亦等于发电机电枢端输出的电功率。两种情况下的电磁功率也相等，电机的励磁电流未变，电枢空载电动势大小不变，功率角&也不变,仅是从原來的领先力变成总落后力，所以可由电动机惯例的方程式U=E（）+jIxc^出电动机运行相量图，如图19-2（b）所示。可得I二1,由丿底.可作出/领先力，0=30°（领先）。&仍为30°。\n图19-22）在电机从发电机状态逐步变为电动机状态的过程中，从相量图可以看到，开始时随着电动机有功功率减小&角减小，电机的功率因数cos。也逐步减小，当屯机输出的有功功率为零，电机空载运行时cos。为零。以后变为电动机运行，随着输入的有功功率增大，&角又逐步增大，cos。也逐步增大。分析电枢电流I的变化，只要分析&的变化，发电机运行时随着有功功率减小&减小，Z.减小，I减小。电机空载运行时1最小。后变为电动机运行，随输入有功功率增加&增加，ZXc增大，1增大。例19-3—个lOOOkW,cos=0.5（落后）的感性负载，原由一台同步发电机单独供给，现为改善功率因数，在负载端并联一台同步补偿机，求：（1）发电机单独供给此负载，需多大容量？（2）如利用同步补偿机来完全补偿无功功率，则补偿机的容量与发电机的容量各位多大?（3）如只把发电机的cos。由0.5（落后）提高到0.8（落后），则此时补偿机与发电机的容量又各为多大？解：根据题意画出同步发电机和同步补偿机并联后供给感性负载乙的电路图如图19-3（a）所示。(a)(b)\n设负载端电压为负载电流为厶，根据功率因数cos°=0・5,可画出电压、电流相量图如图16-3(b),其中厶落后t/60°电角度。(1)当发电机单独供给此负载时，发电机的容量IPSG=mUIL===2000£匕4COS0COS0(2)发电机供给负载有功功率，同步补偿机供给负载无功功率时，发电机容量为同步补偿机的容量为Sc=Q=mUIr=mUIatg(p-Ptg(p-1000xzg60=1732kvar(3)当发电机输出的功率因数为0.8(落后)时，发电机的cos%=0.8,这时％=36.9°,如图19-3(c)_1000~~oT所示。这时发电机的容量为Sg=mUIG=mUI(t=—^―cos(pGcos(Pg=i250kVA发电机可以输出无功功率为Qg=mUIgsin(pG=mUIatg(pG=Ptg(pG=1000X0.75=750kvar同步补偿机的容量为=Q-Qg=1732-750=9S2kvar二.思考题15-1为什么当cos©滞后时，电枢反应在发电机的运行里显示岀去磁作用；而在电动机屮起增磁作用？15-2同步电动机欠励运行时，从电网吸收什么性质的无功功率？过励时，从电网吸收什么性质的无功功率？19-3并联于电网上运行的同步电机，从发电机状态变为电动机状态时，其功率角&、电磁转矩7\电\n枢电流/及功率因数COS0各会发生怎样的变化?第二十五章三相异步电动机的起动一.例题例25-1—台三相异步电动机额定功率PN=\5kW,额定电压UN=380V,额定功率因数cos=0.88,额定效率V.=0.88,额定转速=2930r/min,请计算额定电流是多少?解额定电流v二4'NCOS(pN7]N15x10?V3x380x0.88x0.88=29.4/二.思考题25-1.三相异步电动机的最初启动电流与外加电压，电机所带负载是否有关？关系如何？是否起动电流越大，启动转距也越大？负载转距的大小，会对起动过程产生什么影响？252试分析与比较绕线式异步电动机在转子回路串电阻和不串电阻起动时的0”，/2，COS0J有何不同,是否所串电阻越大，起动转距也越大？25・3・深槽和双鼠笼异步电动机为什么能减小最初起动电流同时增大最初起动转距？第二十六章三相异步电动机的调速一、思考题26-1鼠笼型异步电动机和绕线型异步电动机各有哪些调速方法？各有何特点？