S
II II
S
NII
0.8812 5600 4934.72 kV ?A
(2) 此时，
1 S
Z s Z s
S
SN
SN 3200kV?A 6.9% 7.5%
0.92
0.92 5600 5152 kV?A
S
3200 5152 8352kV?A
Smax S
4.12 某变电所有 7 台完全相同的变压器，每台的额定容量
满载时的铜损耗
SN ＝ 1000kVA ，铁心损耗 pFe =5400W ，
pCu =15000W ，变电所的总负载是 3000 kV A ，如果希望变电所的效率为最高，试问应
投入几台变压器并联运行？
解：每台变压器运行在最高效率时的负载系数为
m
P0 5400 15000
P0.6
Cu
若使变电所的效率最高，则：
S S N
即
m
SN
S
3000 0.6
5000kV?A
m
故应投入 5 台变压器并联运行。
第 4 章 自测题参考答案
一、填空题
1. 负载性质，变压器短路参数；
2. 大，小； 3. 不变损耗等于可变损耗， 0.5 ～ 0.7 ；
4. 联结组别相同，变比相同，短路阻抗标么值相等； 7. 短路阻抗标么值小的，欠载； 10. 2 ，深度饱和。二、选择题
5. 环流，环流； 6. 欠载，过载；
8. T1 L1 R1 ， Ts Ls Rs ； 9. 20～30，10～ 20；
1. ④；2. ①；3. ②；4. ④；5. ②；6. ② 7. ②；8. ④；9. ③；10. ① 三、简答题
1. 答：电阻性负载时，电压变化率为正，外特性曲线是向下倾斜的；电感性负载时，电压变化率为正，外特性曲线也是向下倾斜的，程度比电阻性负载大；电容性负载时，电压变化率可能为正、负或
21
零，外特性曲线可能向下倾斜，也可能向上倾斜。
2. 答：因为电动机一般运行在额定状态，所以希望额定效率为最高效率；而变压器长期运行于
50%～ 70%额定负载，所以希望 (0.5 ～0.7) 倍额定负载时为最高效率。
3. 答：（ 1）各变压器的额定电压相等，即变比相等； （ 2）各变压器的联结组别相同； （ 3）各变压器的短路阻抗（短路电压）标么值相等，短路阻抗角也相等。 4. 答：均为 2 倍。
5. 答：短路试验时的短路电流等于额定电流
（最小），稳态短路电流等于额定电流的 10～ 20 倍；然短路电流等于额定电流的
20～ 30 倍（最大）
四、计算题
1. 解：（1）SN
1000 103
I1N
U15.15 A
1N
66 103
Z s
U s
3240
us
U0.04909
66 103
RP
P 1 N sN
9300
s
sN
1000 103
0.0093
SN
2 2
X s
Z s
Rs
0.04909 2 0.0093 2
0.0482
（2） U
( Rs cos 2
X s sin 2 ) 1 ( 0.0093 0.8 0.0482
0.6) 0.03636
U 2 (1
U)U2N
(1
0.03636) 6.6 103
6360V
SN cos 2
1 1000 0.8
100%
100% 98.2%
SN cos
2P0
2
PsN
1 1000 0.8 5.4
12 9.3
（ 3） m
P0 5400
P
0.762
sN
9300
max
m SN cos 2
1000 0.8
0.762100% 98.26%
mS100%N
cos 2 2P0
0.762
1000 0.8 2 5.4
2. 解：（ 1）由
Z s
0.06
Z s 0.065
1250 2000 3250
解得：
0.9512 1.0305
22
突
S
（ 2）此时，
1189kV?A
1
S 2061kV?A
S Z s
SN 6% 6.5%
2000 kV?A 12 13
Zs
SN
S
12 1250 1153.85 kV?A 13
Smax
设备利用率为：
S
S
1153.85 2000 3153.85 kV?A
S
max
SN
3153.85 100% 1250 2000
97.04%
第 7 章 思考题与习题参考答案
7.1 简述异步电机的结构。如果异步电机的气隙过大，会带来怎样不利的后果
?
答：异步电机主要由定子和转子两大部分组成，定、转子之间是气隙。定子主要由定子铁心、定子
绕组和机座三部分组成。 定子铁心是电机磁路的一部分； 定子绕组是电机的电路部分； 机座的作用是固定和支撑定子及端盖。 转子主要由转子铁心、 转子绕组和转轴三部分组成， 整个转子靠端盖和轴承支撑着。转子铁心也是电机磁路的一部分。转子铁心固定在转轴上，转轴用强度和刚度较高的低碳钢制成，
转子绕组分为笼型和绕线型两种。
如果异步电机的气隙过大， 将使励磁电流增大， 导致电机的功率因数
降低。
7.2 异步电动机额定电压、额定电流、额定功率是如何定义的 ?
答：额定电压：指在额定状态下运行时，加在电动机定子绕组上的线电压；
额定电流：指在额定状态下运行时，流入电动机定子绕组中的线电流；
额定功率：指在额定状态下运行时，转轴上输出的机械功率。
7.3 简述三相异步电动机的基本工作原理。
答： 1）定子产生旋转磁场：定子三相对称绕组通入三相对称电流时，在电机气隙中产生一个旋转
磁场，转速为同步转速；
2）转子导体产生感应电流：定子旋转磁场切割转子导体，转子导体中将产生
3）载有感应电流的转子导体处在定子磁场中受到
转子在该转矩作用下便顺着旋转
感应电动势，并在闭合的转子绕组中产生感应电流；
电磁力作用， 对转轴形成电磁转矩， 其方向与定子旋转磁场方向一致，
磁场的方向旋转起来。
7.4 为什么异步电动机的转速一定低于同步速，而异步发电机的转速则一定高于同步速 ? 如果没
23
有外力帮助，转子转速能够达到同步速吗
?
该电磁转矩是
答：异步电动机之所以能够旋转， 是因为转子受到了一个驱动性质的电磁转矩作用，
在转子转速低于定子磁场转速（同步速）前提下，通过电磁感应作用而产生的，如果转子转速等于同步
转速，将不会出现电磁感应现象，也就不会产生电磁转矩，转子就不会旋转了，所以异步电动机的转速
一定低于同步速。
如果没有外力帮助， 转子转速不可能达到同步速。
当在外力作用下使转子转速高于同步速时，
这时电机将由原来的电动机运行变为发
转子
感应电动势和感应电流的方向改变，
定子电流的方向随之改变，
动机运行，所以异步发电机的转速一定高于同步速。
7.5 简述转差率的定义。异步电机有哪三种运行状态
率的取值范围是多少？电磁转矩的性质和能量转换关系如何？
? 在每种状态下运行时，电机的转速和转差
答：同步转速与转子转速之差称为转差，转差和同步转速的比值称为转差率。异步电机有电动机、
发电机、电磁制动三种运行状态。电动机状态时， 转换为机械能；发电机状态时，
0 n n1 ， 0 s 1，电磁转矩为驱动转矩，电能
0 ，电磁转矩为制动转矩，机械能转换为电能；电磁制动
n n1 ， s
状态时， n
0 ， s 1，电磁转矩为制动转矩，吸收电能和机械能，并全部转换成了电机内部的损耗。
7.6 有一台三相异步电动机，极数
的同步转速和额定转速各是多少？
解： n1
2 p
6 ，额定转差率 sN ＝ 0.05 ，额定频率 f1 ＝ 50Hz，问电机
60 f p
60 50 3
1000r / min
nN (1 sN )n1 (1 0.05)
1000 950r / min
7.7 有一台三相异步电动机，
N 0.8 ， nN
PN 4.5kW ， U N = 380/220V ， Y / D 联结， cos N 0.8，
1450r / min ，求： (1) 接成 Y 或 D形时的额定电流 I N ；(2) 电机的同步速 n1 和磁极对
数 p ； (3) 电机的额定转差率
sN 。 I N
解：（ 1）星形联结时：
PN
3U N cos
PN
3U N cos
N
4.5 103 3 380 0.8
0.8
10.68 A
N
三角形联结时： I N
N
4.5 103 3 220 0.8
2 ，
18.45 A
0.8
N
（ 2） n1
60 f p
60 50
p
1450 ，所以 p
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