4-1 把一台三相感应电动机用原动机驱动，使其转速n 高于旋转磁场的转速s n ，定子接到三相交流电源，试分析转子导条中感应电动势和电流的方向。这时电磁转矩的方向和性质是怎样的？若把原动机去掉，电机的转速有何变化？为什么？
【答】 感应电动机处于发电机状态，转子感应电动势、转子有功电流的方向如图所示，应用右手定则判断。站在转子上观察时，电磁转矩e T 的方向与转子的转向相反，即电磁转矩e T 属于制动
性质的转矩。若把原动机去掉，即把与制动性质电磁转矩e T 平衡的原动机的驱动转矩去掉，电动机将在电磁转矩e T 的作用下减速，回到电动机状态。
4-2 有一台三相绕线型感应电动机，若将其定子三相短路，转子中通入频率为1f 的三相交流电流，问气隙旋转磁场相对于转子和相对于空间的转速及转子的转向。 【答】 假设转子中频率为1f 的交流电流建立逆时针方向旋转的气隙旋转磁场，相对于转子的转速为p f n s 160=；若转子不转，根据左手定则，定子将受到逆时针方向的电磁转矩e T ，由牛顿第三定律可知，定子不转时，转子为顺时针旋转，设其转速为n ，则气隙旋转磁场相对于定子的转速为n n s -。
4-3 三相感应电动机的转速变化时，转子所生磁动势在空间的转速是否改变？为什么？ 【答】 不变。因为转子所产生的磁动势2F 相对于转子的转速为n sn p f s p f n s ?====1226060，而转子本身又以转速n 在旋转。因此，从定子侧观看时，
2F 在空间的转速应为()s s n n n n n n =+-=+?，即无论转子的实际转速是多少，转子磁动势
和定子磁动势在空间的转速总是等于同步转速s n ，在空间保持相对静止。
4-4 频率归算时，用等效的静止转子去代替实际旋转的转子，这样做是否影响定子边的电流、功率因数、输入功率和电机的电磁功率？为什么？
【答】 频率归算前后，转子电流的幅值及其阻抗角都没有变化，转子磁动势幅值的相位也不变，即两种情况下转子反应相同，那么定子的所有物理量以及电磁功率亦都保持不变。
4-5 三相感应电动机的定、转子电路其频率互不相同，在T 形等效电路中为什么能把它们画在一起？
【答】 主要原因是进行了频率归算。即用一个静止的电阻为s R 2的等效转子先代替电阻为2R 的实际旋转的转子，等效转子和实际转子具有同样的转子磁动势，经过频率归算后，就定子而言，旋转的实际转子和等效的静止转子其效果完全相同。所以，虽然两者的频率不相同，却可在T 型等效电路中画在一起。
4-6 感应电动机等效电路中的'
21R s
s -代表什么?能否不用电阻而用一个电抗去代替？为什么？ 【答】
'
21R s
s -是代表与归算到定子边的转子所产生的机械功率相对应的等效电阻，从数量上看，s
s
R I m P i -=1''
2
2
22等效代替了电机轴上的功率。转差率s 的大小代表电机的运行状态：电动机状态，10<
2>-R s
s ，0>i P ，代表电动机轴上输出一个机械功率；发电机状态，0
01'
2<-R s
s ，0s ，表示旋转磁场的转向与转子转向相反，电磁转矩方向与转子转向相反，同样表示
01'
2<-R s
s ，0
出的机械功率是有功的，故只能用有功元件——电阻表示。
4-7 感应电动机轴上所带的负载增大时，定子电流就会增大，试说明其原因和物理过程。 【答】 负载增大时，电机转速下降，转差率上升，转子绕组切割磁力线的速度增加，转子的感应电动势、感应电流相应增大，转子磁动势也增大，由磁动势平衡关系）＋（－?
??=2m 1F F F 可知，定子磁动势也增大，所以定子电流就会增大。
4-8 为什么感应电动机的转子铜耗称为转差功率？
【答】 因为电磁功率e P 传送到转子后，在转子绕组中要消耗的铜耗e Cu sP R I m p =='
22222'，
即转子铜耗与电磁功率e P 和转差率s 成正比，故转子铜耗也称为转差功率。
4-9 为什么感应电动机的功率因数总是滞后的，试说明其原因。
【答】 感应电动机定、转子间的电磁关系犹如变压器，电子电流?
1I 也由空载电流?
0I 和负载分量电流 ?
L I 1两部分组成。
① ?
0I 维持气隙主磁通和漏磁通，需从电网吸收一定的滞后无功电流； ② 负载分量电流?
L I 1取决于转子电路。
由等效电路可知，电动机轴上输出的机械功率（还包括机械损耗等）只能用转子电流流
过虚拟的附加电阻
'21R s
s -所消耗的功率来代替，因为输出的机械功率是有功的，故只能
用有功元件——电阻来等效代替。再加上转子绕组的漏阻抗，故转子电流只可能是滞后无功电流，则与转子平衡的定子负载分量也只能是滞后的无功电流，因此异步电动机的功率因数总是滞后的。
4-10 感应电动机驱动额定负载运行时，若电源电压下降过多，往往会使电机严重过热，甚至烧毁，试说明其原因。
【答】 由于Ω+++=P p p p P Cu Fe Cu 211，又11111cos ?I U m P =， 负载不变，则1P 不变，1U 降低，则导致1I 升高，铜耗增大。所以当电压下降过多时，会使电机过热甚至烧损。分析此过程也可从s T e -曲线来考虑，U ↓→e T ↓→n ↓，造成电机堵转或“爬行”，从而烧损。 如图所示，电源电压下降过多，s T e -曲线与负载的机械特性将失去交点，即机组因L e T T <而停转。而此时电源电压仍然加在电机上，电机处于堵转状态，也就是短路状态。虽然电源电压较低，但短路电流仍然很大，故电机将严重过热甚至烧毁。若s T e -曲线与负载的机械特性仍有交点，那交点的横坐标即c s 必然很大。此时转子
铜耗e c Cu P s p =2很大，故电机将严重过热甚至烧毁。
4-11 试说明笼型转子的极数和相数是如何确定的，端环的漏阻抗是如何归并到导条中去的。 【答】 （1）笼型转子的极数取决于气隙磁场的极数，而本身并没有固定的极数。一个处于两极气隙磁场里的笼型转子由于旋转磁场m B 先后切割处在不同位置的导条，在每根导条中将感生不同的电动势，由于导条和端环具有电阻和漏抗，所以导条电流要滞后导条电动势一个阻抗角2ψ，导条电流所产生的转子磁动势2F 的基波幅值在电流分布在轴线上。由于导条内的电流分布取决于气隙主磁场的极数，故笼型转子的极数与产生它的定子磁场的极数恒相一致，且定、转子磁动势波始终保持相互静止。
（2）设气隙磁场为正弦分布，则导条中的感应磁动势也随时间正弦变化；相邻导条的电
动势相量之间将互差2α角，则22360Q p ?
?=α，式中2Q 为转子槽数（即转子的导条数）。若
p Q 2为整数，则一对极下所有导条的电动势相量将构成一个均匀分布的电动势星形图，即笼型绕组是一个幅值相等、相位相差2α角的多相对称绕组，其中每对极下的每一根导条就构成一相，所以笼型转子的相数为p Q m 22=。若p Q 2为分数，可认为在p 对极内总共有2Q 相，此时22Q m =。
（3）由于每段端环同时与相邻两根导条连接，导条与端环内的电流互不相等，端环漏阻
抗很难分清属于哪一相。因此要确定每相的阻抗，需要进行电路的等效变换，把端环的多边形阻抗化成等效的星形阻抗，然后才能将它归并到导条阻抗中去。
4-12 一台感应电动机的性能可以从哪些方面和用哪些指标来衡量？
【答】 感应电动机的特性可分为运行和起动两方面，运行方面的指标有：额定效率N η、额定功率因数N ?cos 、最大转矩倍数N T m ax 。起动方面的指标有：起动电流倍数N st I I 、起动转矩倍数N st T T 。
4-13 增大感应电机转子的电阻或漏抗对起动电流、起动转矩、最大转矩、额定转速、额定效率有何影响？
【答】 增加感应电机转子的电阻，起动电流()()
2
'
212'2
1
1
ο
ο
cX X
cR
R
U I st ＋＋+=
减小，由于临
界转差率()
2
'
2121'
2
οοcX X R cR s m ＋＋±
=增加，同时起动转矩()()
2
'212'21'
2211ο
οcX X cR R R U m T s st +++Ω±
=增大，但最大转矩()
??
?
??
?+±Ω±=2
'
212112
11
max
2οοcX X R R c U m
T
s
＋＋不变，而转差率为e
Cu P p s 2
=
，转子铜耗2Cu p 与转子电流的平方成正比增大，电磁功率e P 则近似与转子电流的一次方成正比增大，增加转子电阻使转子电流增大，即转差率也增大，转速()s n n s -=1略微减小，额定效率
1
1P p N ∑-
=η，定、转子电流增大，铜耗增大，则额定效率降低，转子边有功分量增加，则额
定功率因数1
111
2cos I U m P N =
?增加；增加转子漏抗，起动电流、起动转矩、最大转矩都减小，
额定转速减小，额定效率不变，额定功率因数降低。
4-14 试述转子电阻、电源电压对感应电动机s T e -曲线的影响。
【答】 感应电动机的电磁转矩()
2
'
2
12
'2
1'221
1
οοcX X s R c R s R U
m T s e
++?
??
? ?
?+Ω±=，而最大转矩
()
??
?
??
?+±Ω±=2
'
212112
11
max
2οοcX X R R c U m T s
＋＋，对应的临界转差率()
2
'
2121'
2
οοcX X R cR s m ＋＋±
=，
由此可知，最大转矩的大小与转子电阻的数值无关，但增大转子电阻，临界转差率m s 增大，即s T e -曲线的最大值往左偏移；临界转差率的大小与电源电压的大小无关，但增大电源电压，s T e -曲线上移。
4-15 三相感应电动机的参数如何测定？如何利用参数算出电动机的主要性能数据？ 【答】 （1）利用空载试验：计算出202
101202
0R I U R Z X -???
? ??=-=
…(1)，式中m X X X +=ο10，m R R R +=ο10，其中210
1I
m p R Fe m =
…(2)，210
1101I
m p p P R Fe Ω
--=
…(3)，
ο10X X X m +=…(4)，为了求出m X ，我们进行堵转试验，根据堵转试验,我们求出堵转时的
阻抗，即短路阻抗k Z 、电阻k R 和电抗k X ，其中k k I U Z 11
=
，2111k
k k I m P R =，22
k k
k R Z X -=，
由此可算出：()
k
k X X X R R R --=001'
2… (5)，若假定'
21οοX X =，则有
0'
211X X X X X X ki
ki
-+
=
=οο，
（式中20
02
'2
X
X X R X X k
k ki --=）… (6)，再将(6)代入(4)中即可求出m X 。
（2）算出以上参数，在给定转差率s 的情况下，根据T 型等效电路即可算出定、转子电流和励磁电流。定、转子电流求出后即可算出定、转子铜耗，电磁功率，转子的机械功率，电磁转矩和输入功率。若已知机械损耗和杂耗，可进一步算出输出功率和电动机的效率。
4-16 有一台50Hz 、380V 的三相感应电动机，若运行在60Hz 、380V 的电源上，问电动机的最大转矩、起动转矩和起动电流有何变化？
【答】 电机的漏抗fL X π2=，即漏抗变为原来的5
6
倍，由于电源电压不变，使最大转矩
()
?
?
????+±Ω±=2'212112
11max 2οοcX X R R c U m T s ＋＋、起动转矩()()
2'212'21'
2211οοcX X cR R R U m T s st +++Ω±=和起动电流()()
2
'
212
'2
1
1
ο
ο
cX X
cR
R
U I st ＋＋+=
都减小。
4-17 为什么绕线型感应电动机的转子中串入起动电阻后，起动电流减少而起动转矩反而增
大？若串入起动电抗，是否会有同样效果？ 【答】 根据起动电流()(
)
2
'
212'21
1
ο
οcX X cR R
U I st ＋＋+=
，当串入起动电阻即'
2R 增大后，起
动电流减小；根据s T e -曲线和起动转矩()()
2
'212'21'
2
211ο
οcX X cR R R U m T s st +++Ω±
=，当串入起动电
阻后，因为(
)
[]
(
)(
)[]
22'212'212
'22212
'21211'2
ο
οοοcX X cR R R c R cX X U m dR dT s st
+++-++Ω±=，而起动时'21οοcX X +比较大，所以在一定范围内st T 增大。若串入起动电抗'
st X ，根据以上两式，st I 和st T 都减小。
4-18 深槽和双笼感应电动机为什么具有较好的起动性能？
【答】 采用深槽和双笼型的特殊转子结构，起动时有明显的集肤效应，使得转子电阻增大、电抗减小，以改善起动性能，而正常运行时集肤效应减弱，使转子电阻恢复到固有直流电阻。 （1）深槽感应电动机：起动时1=s ，转子电流频率较高（Hz 5012==f f ），集肤效应较强，类似于转子串入较大的起动电阻，将产生较大的起动转矩，并限制了起动电流过大，从而提高电机的起动性能；当电机转入正常转速运行时，转子频率变得很低（仅Hz 3~1），集肤效应基本消失，于是导条内的电流密度接近于均匀分布，电动机的工作特性接近于一般的笼型转子电机。
（2）双笼感应电动机：上笼通常用黄铜或铝、青铜等电阻率较高的材料制成，且导条截面积较小，电阻较大；下笼用电阻率较低的紫铜制成，且导条截面积较大，电阻较小。起动时，转子频率较高，转子的漏阻抗中漏抗起主要作用，因此上、下导条中电流分配主要取决于其漏抗。由于下笼漏抗很大，故电流很小，电流多挤集于上笼，类似于深槽电机中的集肤效应；然而上笼的电阻较大，可产生较大的起动转矩，从而提高电机的起动性能。当电机转入正常运转运行时，转子频率很低，转子的漏阻抗中电阻起主要作用，而下笼电阻较小、电流很大，起主要作用，则其工作特性接近于一般的笼型转子电机。
4-19 试述双速感应电动机的变极原理。 【答】
4-20 试分析绕线型感应电动机的转子中串入调速电阻时，电机内部所发生的物理过程。若负载为恒转矩负载，问调速前、后转子电流是否改变？为什么？
【答】 在绕线型感应电动机的转子中串入调速电阻时，因为转子电流ο
222
2jX R E I +=
?
?
，所
以转子电流减小，而()
(
)(
)[]
22'212'212
2'222
12'2121
1'2
1ο
οοοcX X cR R s R c R cX X s U m dR dT s e +++??????-++Ω±=，工作时'21οοcX X +比较小，所以串入调速电阻后电磁转矩变小。当负载为恒转矩负载时，串入调速电阻，L e T T <，转子转速下降，转差n n n s -=△增大，即转子切割旋转磁场的速度增大，转子上的感应电动
势增大。电磁转矩22cos φI C T m T e Φ=，在恒转矩负载调速时不变，即转子电流的有功分量22cos φI 不变，同时，转子的电抗不变，故转子电流增大，定子电流也增大。
4-21 怎样改变单相电容电动机的转向？单相罩极电动机的转向能否改变，为什么？ 【答】 感应电动机的转向取决于旋转磁场的转向。单向电容电动机是将电容器接入一相绕组，该相绕组的电流超前于未接入相绕组的电流一个相位角，气隙中就会形成一个旋转磁场，其方向为超前电流相转向滞后的电流相，需要正反转的单向电容电动机一般两相绕组是对称的，这样的电容器接入不同相，电动机就会有不同的转向。但单向罩极电动机的转向不能改变，因为罩极电动机是利用短路环的作用，产生椭圆形旋转磁场，旋转方向从未罩极部分转向罩极部分，因此对于已造好的罩极电动机，无法改变其旋转方向。
4-22 单相电容电动机的旋转磁动势起动时是圆形的，如果不改变电容，运行时旋转磁动势还是圆形的吗？
【答】 若单相电容电动机要获得良好的起动性能，则起动时其电容值要比正常工作时的电容值大得多，如果电动机在起动后不改变电容，即电容值偏大，产生在时间上可超前于正常工作时工作绕组电流?
m I 一定的相角，从而存在反向旋转磁动势，形成椭圆形旋转磁动势，不仅使合成电磁转矩减小，降低电动机的功率因数、效率和过载能力，而且会造成电机过热，产生振动和噪声。
第一篇直流电机 随堂练习提交截止时间：2018-12-15 23:59:59 当前页有10题，你已做10题，已提交10题，其中答对10题。 1. （单选题）在直流发电机中，电刷顺着电枢旋转方向移动一角度后，负载时，（） A 只有直轴电枢反应磁势。B只有交轴电枢反应磁势。 C 直轴和交轴电枢反应磁势都有，而且直轴电枢反应为去磁性质。 D 直轴和交轴电枢反应磁势都有，而且直轴电枢反应为助磁性质。 答题：A. B. C. D.（已提交） 参考答案：C 问题解析： 2. （单选题）单波绕组的并联支路数应等于（） A 2 B极对数p C极数2p D换向片数k 答题：A. B. C. D.（已提交） 参考答案：A 问题解析： 3. （单选题）以下不属于并励直流发电机外特性的特点的是（）。 A端电压随负载增大下降较快B有拐弯现象 C 稳态短路电流小于额定电流D临界电流大于他励短路电流 答题：A. B. C. D.（已提交） 参考答案：D 问题解析： 4. （单选题）他励发电机外特性是指转速恒定且（） A励磁电流恒定时，发电机端电压与线路电流之间的关系。 B发电机端电压恒定时，励磁电流与线路电流之间的关系。 C发电机线路电流恒定时，发电机端电压与励磁电流之间的关系。 D发电机端电压恒定时，励磁电压与线路电流之间的关系。 答题：A. B. C. D.（已提交） 参考答案：A 问题解析： 5. （单选题）他励发电机的调整特性是（） A下垂B上翘C水平D不一定 答题：A. B. C. D.（已提交） 参考答案：B 问题解析： 6. （单选题）下列说法错误的是（） A直流电动机制动的方法有能耗制动、反接制动和回馈制动。 B直流电动机起动的方法有直接起动、电枢回路串电阻起动和降压起动。
《电机学》作业题解 （适用于王秀和、孙雨萍编《电机学》） 1-5 何为铁磁材料？为什么铁磁材料的磁导率高？ 答：诸如铁、镍、钴及他们的合金，将这些材料放在磁场后，磁场会显著增强，故而称之为铁磁材料；铁磁材料之所以磁导率高，是因为在这些材料的内部，大量存在着磁畴，这些磁畴的磁极方向通常是杂乱无章的，对外不显示磁性，当把这些材料放入磁场中，内部的小磁畴在外磁场的作用下，磁极方向逐渐被扭转成一致，对外就显示很强的磁性，所以导磁性能强。 1-9 铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是如何产生的？为何铁心采 用硅钢片？ 答：铁心中的磁滞损耗是因为铁心处在交变的磁场中，铁心反复被磁化，铁心中的小磁畴的磁极方向反复扭转，致使磁畴之间不断碰撞，消耗能量变成热能损耗；又因为铁心为导体，处在交变的磁场中，铁中会产生感应电动势，从而产生感应电流，感应电流围绕着磁通做漩涡状流动，从产生损耗，称之为涡流损耗，之所以采用硅钢片是因为一方面因硅钢电阻高，导磁性能好，可降低涡流损耗，另一方面，采用薄片叠成铁心，可将涡流限制在各个叠片中，相当于大大增加了铁心的电阻，从进一步降低了涡流损耗。 1-13 图1-27所示为一铁心，厚度为0.05m，铁心的相对磁导率为1000。问：要产生0.003Wb的磁通，需要多大电流？在此电流下，铁心各部分的刺痛密度是多少？
解：取磁路的平均长度，上下两边的长度和截面积相等算一段，算作磁路段1，左侧为2，右侧为3。 磁路段1长度和截面积：()120.050.20.0250.55m =?++=l ， 210.050.150.0075m =?=A ； 41m17 10.55 5.83610A wb 10004100.0075 π-= ==????l R uA 磁路段2长度和截面积：20.1520.0750.30m =+?=l ， 220.050.100.005m =?=A ； 42m27 20.30 4.77510A wb 10004100.005 π-= ==????l R uA 磁路段1长度和截面积：30.1520.0750.30m =+?=l ， 230.050.050.0025m =?=A ； 43m37 30.309.54910A wb 10004100.0025 π-= ==????l R uA 总磁阻： 45m m1m2m3(5.836 4.7759.549)10 2.01610A wb ==++?=?R R +R +R 磁动势：5m 0.003 2.01610604.8A φ==??=F R 励磁电流：604.8 1.512A 400 = ==F i N
2-1 设有一台500kV A 、三相、35000/400V 双绕组变压器，初级、次级侧绕组均系星形连接，试求高压方面和低压方面的额定电流。 解：由已知可得：kVA S N 500=、V U N 350001=、V U N 4002=，则有： 高压侧：)(25.8350003105003311A U S I N N N =??= = 低压侧： )(7.721400 3105003322A U S I N N N =??== 2-2 设有一台16MV A 、三相、110/11kV 、Yd 连接的双绕组变压器（表示初级三相绕组接成星形，次级三相绕组接成三角形）。试求高压、低压两侧的额定线电压、线电流和额定相电压、相电流。 解：由已知可得：MVA S N 16=、kV U N 1101=、kV U N 112=，则有： 高压侧 额定线电压： kV U N 1101= 额定线电流： )(0.8410 1103101633 611A U S I N N N =???= = 额定相电压： kV U U N 5.633 110311== =φ 额定相电流： )(8411A I I N ==φ 低压侧 额定线电压： kV U N 112= 额定线电流： )(84010 113101633 622A U S I N N N =???= = 额定相电压： kV U U N 1122==φ 额定相电流： )(4853 840322A I I N ===φ
2-6、设有一台10kV 、2200/220V 、单相变压器，其参数如下：r 1=3.6Ω、r 2=0.036Ω、x k =x 1+x 2’=26Ω，在额定电压下的铁芯损耗p Fe =70W ，空载电流I 0为额定电流的5%。假定一、二次侧绕组的漏抗如归算到同一方面时可作为相等，试求各参数的标么值，并绘出该变压器的T 形等效电路和近似等效电路。 解：在一次侧计算有： )(55.42200 1010311A U S I N N N =?== )(48455 .42200 111Ω=== N N N I U Z 10220 220021===N N U U k I 0=5%I 1N =0.05×4.55=0.228(A) )(6.3036.010222'2Ω=?==r k r )(2.76.36.3'21Ω=+=+=r r r k )(0.27262.7222 2Ω=+=+=k k k x r Z ∴ )(1347228.070 2 20Ω=== I p r Fe m )(9649228 .02200 00Ω=== I U Z m )(955513479649222 2Ω=-=-=m m m r Z x ∴ 015.0484 2 .71*=== N k k Z r r 78.24841347 1*=== N m m Z r r 054.0484 26 1*===N k k Z x x 74.194849555 1*=== N m m Z x x 056.0484 27 1*===N k k Z Z Z 94.19484 9649 1*=== N m m Z Z Z T 型等效电路 近似等效电路 2-11、设有一台50kV A ，50 Hz ，6300/400V ，Yy 连接的三相铁芯式变压器，空载电流 I 0=0.075I N ，空载损耗p 0＝350W ，短路电压u k*＝0.055，短路损耗p kN ＝1300W 。 （1）试求该变压器在空载时的参数r 0及x 0，以及短路参数r k 、x k ，所有参数均归算到高压侧，作出该变压器的近似等效电路。 （2）试求该变压器供给额定电流且cos θ2=0.8滞后时的电压变化率及效率。 '2&'' '2 &' '
第三章思考题 3-3 什么叫相带相带属性如何确定在三相电机绕组中为什么常采用60°相带而不用120°相带 【答】 相带是指把每极下的电枢表面根据相数划分，每相占一等分。我们称每一等分为一相带。由于60°相带绕组的合成电动势比120°相带的大，故除了单绕组变极电机外，一般都用60°相带绕组。 3-6 为什么极相组A 和极相组X 串联时必须反接如果正接将引起什么后果 【答】 因极相组A 的电势与极相组X 的电势反相，反接后，两者电势相减，得到更高的电势。若正接将引起电势为0的后果。 3-8 交流绕组的感应电动势公式是如何导出的它与变压器的电动势公式有何类似和不同之处 【答】 设气隙中的主极磁场为正弦分布，即αsin 1B b =，式中1B 为气隙密度的基波幅值；设0=t 时，导体位于极间、将要进入N 极的位置，转子旋转的角频率为?，则导体中的感应电动势为t E lv B blv e ?αsin 2sin 111===；p 对极的电机一个极下的磁通量为 l B lB p D p DlB d p DlB p d D l B d D bl p τπ ππαααααπ ππ 1110 1 010 12 22sin 22sin 2=??== = ?==Φ? ??电机，感应电动势的频率60pn f =，转子的线速度f pn p D n D v τππ2602260===，故导体电动势的有效 值为11111122222222 2Φ=??? ??= == =f l B f l fB f l B v l B E πτππττ；在考虑短距和分布后，整个 线 圈 组 的 合 成 电 动 势 () ()()()11111111111222Φ=Φ=Φ==w c d p c d p c d c q k qN f k k qN f k k fN q k qE E πππ；对于双层绕 组，每相绕组有p 2个极相组，设并联支路数为a ，如果一相绕组的总串联匝数表示为，c qN a p N 2= ，则相电动势为1111112222Φ=Φ?? ? ??==w w c q ph fNk k qN a p f K a p E ππ，对于单层绕组，每相绕组总共有p 个极相组，则每相绕组的总串联匝数为c qN a p N =。而变压器一 次绕组中感应电动势的有效值m fN E Φ=π21，它们的区别主要在于，交流绕组通过短距和分布时，使合成磁动势打了折扣，体现为绕组的基波绕组因数1w k 。 3-9 试述分布因数、节距因数和绕组因数的物理意义。它们是大于1、小于1，还是等于1，为什么 【答】 分布因数是衡量每极每相的导体分布在每个槽中与集中分布在一个槽电动势或磁动势所打的折扣。节距因数表示线圈短距后电动势或磁动势对比于整距时应打的折扣。绕组因数是既考虑短距又考虑分布时，整个线圈组的合成电动势或磁动势所打的折扣。因分布绕组所产生的电动势或磁动势不能超过集中绕组产生的电动势或磁动势，因此分布因
电机学第三版课后习题答案 变压器 1-1从物理意义上说明变压器为什么能变压，而不能变频率？ 答：变压器原副绕组套在同一个铁芯上，原边接上电源后，流过激磁电流|0,产生励磁磁动势F o,在铁芯中产生交变主磁通 e 0,其频率与电源电压的频率相同，根据电磁感应定 d d)律，原副边因交链该磁通而分别产生同频率的感应电动势 e i和e2, 且有巴- -N1, dt e2= _N2 d 0,显然，由于原副边匝数不等,即N产N2，原副边的感应电动势也就不等, dt 即e i^e2,而绕组的电压近似等于绕组电动势，即U i~E i, 匕~ E?,故原副边电压不等,即 U i^ U2,但频率相等。 1-2变压器一次线圈若接在直流电源上，二次线圈会有稳定直流电压 吗？ 答：不会。因为接直流电源，稳定的直流电流在铁心中产生恒定不变的磁通，其变化率为零，不会在绕组中产生感应电动势。 1-3变压器的空载电流的性质和作用如何？ 答：作用：变压器空载电流的绝大部分用来供励磁，即产生主磁通，另有很小一部分用来供给变压器铁心损耗，前者属无功性质，称为空载电流的无功分量，后者属有功性质，称为空 载电流的有功分量。 性质：由于变压器空载电流的无功分量总是远远大于有功分量，故空载电流属感性无功 性质，它使电网的功率因数降低，输送有功功率减小。 1-4 一台220/110伏的变压器，变比k=N—2，能否一次线圈用2匝, N2 二次线圈用1匝，为什么？ 答：不能。由U1 E^ 4.44fN^J m可知，由于匝数太少，主磁通m将剧增，磁密B m过 大，磁路过于饱和，磁导率卩降低，磁阻R m增大。于是，根据磁路欧姆定律l0N1= R m「m 可知，产生该磁通的激磁电流I。必将大增。再由p Fe^B m2f1.3可知，磁密B m过大，导致 2 铁耗P Fe大增，铜损耗I0 r1也显著增大，变压器发热严重，可能损坏变压器。
华南理工大学电机学第四章思考题
4-1 把一台三相感应电动机用原动机驱动，使其转速n 高于旋转磁场的转速 s n ，定子接到三相交流电源，试分析转子 导条中感应电动势和电流的方向。这时电磁转矩的方向和性质是怎样的？若把原动机去掉，电机的转速有何变化？为什么？ 【答】 感应电动机处于发电机状态，转 子感应电动势、转子有功电流的方向如图所示，应用右手定则判断。站在转子上观察时，电磁转矩e T 的方向与转子的转向相反，即电磁转矩e T 属于制动性质的转矩。若把原动机去掉，即把与制动性质电磁转矩e T 平衡的原动机的驱动转矩去掉，电动机将在电磁转矩e T 的作用下减速，回到电动机状态。 4-2 有一台三相绕线型感应电动机，若将其定子三相短路，转子中通入频率为 1f 的三相交流电流，问气隙旋转磁场相对于转子和相对于空间的转速及转子的转 向。 【答】 假设转子中频率为1f 的交流电流建立逆时针方向旋转的气隙旋转磁场，相对于转子的转速为p f n s 160=；若转子不转，根据左手定则，定子将受到逆时针方向的电磁转矩 e T ，由牛顿第三定律可知，定子不转时，转子为顺时针旋 转，设其转速为n ，则气隙旋转磁场相对于定子的转速为n n s -。 4-3 三相感应电动机的转速变化时，转子所生磁动势在空间的转速是否改变？为什么？
【答】 不变。因为转子所产生的磁动势2F 相对于转子的转速为 n sn p f s p f n s ?====1226060，而转子本身又以转速n 在旋转。因此，从定子侧 观看时，2F 在空间的转速应为()s s n n n n n n =+-=+?，即无论转子的实际转速是多少，转子磁动势和定子磁动势在空间的转速总是等于同步转速s n ，在空间保持相对静止。 4-4 频率归算时，用等效的静止转子去代替实际旋转的转子，这样做是否影响定子边的电流、功率因数、输入功率和电机的电磁功率？为什么？ 【答】 频率归算前后，转子电流的幅值及其阻抗角都没有变化，转子磁动势幅值的相位也不变，即两种情况下转子反应相同，那么定子的所有物理量以及电磁功率亦都保持不变。 4-5 三相感应电动机的定、转子电路其频率互不相同，在T 形等效电路中为什么能把它们画在一起？ 【答】 主要原因是进行了频率归算。即用一个静止的电阻为s R 2的等效转子先代替电阻为2R 的实际旋转的转子，等效转子和实际转子具有同样的转子磁动势，经过频率归算后，就定子而言，旋转的实际转子和等效的静止转子其效果完全相同。所以，虽然两者的频率不相同，却可在T 型等效电路中画在一起。 4-6 感应电动机等效电路中的'21R s s -代表什么?能否不用电阻而用一个电抗去代 替？为什么？ 【答】 '21R s s -是代表与归算到定子边的转子所产生的机械功率相对应的等效 电阻，从数量上看，s s R I m P i -=1''2 222等效代替了电机轴上的功率。转差率s 的大小代表电机的运行状态：电动机状态，10<-R s s ，0>i P ，代表电动
《电机学》 课后习题答案 华中科技大学辜承林主编
第1章 导论 1.1 电机和变压器的磁路常采用什么材料制成？这些材料各有哪些主要特性？ 解：磁路：硅钢片。 特点：导磁率高。 电路：紫铜线。 特点：导电性能好，电阻损耗小. 电机：热轧硅钢片， 永磁材料 铁氧体 稀土钴 钕铁硼 变压器：冷轧硅钢片。 1.2 磁滞损耗和涡流损耗是什么原因引起的？它们的大小与哪些因素有关？ 解：磁滞损耗：铁磁材料在交变磁场作用下反复磁化，磁畴会不停转动，相互间产生摩擦， 消耗能量，产生功率损耗。 与磁场交变频率f ，磁通密度B ，材料，体积，厚度有关。 涡流损耗：由电磁感应定律，硅钢片中有围绕磁通呈涡旋状的感应电动势和电流产生 叫涡流，涡流在其流通路径上的等效电阻中产生的损耗叫涡流损耗。 与 磁场交变频率f ，磁通密度，材料，体积，厚度有关。 1.3 变压器电动势、运动电动势产生的原因有什么不同？其大小与哪些因素有关？ 解：变压器电势：磁通随时间变化而在线圈中产生的感应电动势 4.44m E fN φ=。 运动电势：线圈与磁场间的相对运动而产生的e T 与磁密B ，运动速度v ，导体长度l ，匝数N 有关。 1.6自感系数的大小与哪些因素有关？有两个匝数相等的线圈，一个绕在闭合铁心上，一个 绕在木质材料上，哪一个自感系数大？哪一个自感系数是常数？哪一个自感系数是变数，随什么原因变化？ 解：自感电势：由于电流本身随时间变化而在线圈内感应的电势叫自感电势。d L e d t L ψ =- 对空心线圈：L Li ψ= 所以di e L L dt =- 自感：2L L N N m m i i i L Ni N φψ= = = ∧=∧ A m l μ∧= 所以，L 的大小与匝数平方、磁导率μ、磁路截面积A 、磁路平均长度l 有关。 闭合铁心μ>>μ0，所以闭合铁心的自感系数远大于木质材料。因为μ0是常数，所以木 质材料的自感系数是常数，铁心材料的自感系数是随磁通密度而变化。 1.7 在图1.30中，若一次绕组外加正弦电压u 1、绕组电阻R 1、电流i 1时，问 （1）绕组内为什么会感应出电动势？ （2）标出磁通、一次绕组的自感电动势、二次绕组的互感电动势的正方向； （3）写出一次侧电压平衡方程式； （4）当电流i 1增加或减小时，分别标出两侧绕组的感应电动势的实际方向。 解：(1) ∵u 1为正弦电压，∴电流i 1也随时间变化，由i 1产生的磁通随时间变化，由电磁感 应定律知d dt e N Φ=-产生感应电动势. (2) 磁通方向：右手螺旋定则，全电流定律1e 方向：阻止线圈中磁链的变化，符合右手螺 旋定则：四指指向电势方向，拇指为磁通方向。
电机学Ｉ试题 （华南理工大学电力学院２００５．６） 姓名班级学号（指班内序号）成绩 注意： 1. 一、二、三题答案必须直接写在试题相应位置； 2. 四、五、六题写在答题纸上； 3. 不得自带草稿纸； 4．答题前必须在每页（包括答题纸和草稿纸）右下角写上自己的名字，才可拆开试卷。 一、填空（25分） 1. 电机是 装置。 2. 变压器绕组归算的原则是：在归算前后，不变； 不变。 3. 变压器的效率在达到最大值。 4. 为了使电动势波形接近正弦波，三相变压器比较好的绕组联结方法为： 。 5. 自耦变压器功率传递的特点为 。 6. 短距因数的物理意义为 。 7. 一相绕组的感应电动势计算公式为；其中的匝数N是指。 8. 对称三相绕组、通对称三相电流，产生的合成磁动势为圆形旋转磁动势。其旋转的规律为：；其幅值为单相磁动势的倍。 9. 同步旋转磁场的转速n（转每分钟）、极对数p、电流频率f之间的关系为n= 。 10. 感应电机转子反应的物理意义为 。 11. 为了获得感应电机的T型等效电路，需要对转子绕组进行和归算。 13. 感应电机做堵转试验时，转子电流的频率为。 14. 感应电动机传递到转子回路的电磁功率P em，可以分割成转子铜耗p cu2、总机械功率（转换功率）PΩ。二者同P em的关系为p cu2= ；PΩ = 。 15. 同步电机的电枢反应是指 。 16. 同步发电机的空载特性是指：转子转速保持同步、电枢绕组开路时， 之间的关系。 17. 功角的含义是：从电路（电压）角度看，它是 之间的夹角；从磁场角度看，它是 之间的夹角。 18. 对于凸极同步发电机，已知电枢电流I、电压U、功率因数cos?、X d、X q，求取励磁电动势E0时，需要利用一个虚拟电动势E Q来求取I和E0的夹角ψ0。。
1.1 变压器是怎样实现变压的?为什么能够改变电压，而不能改变频率? 答：变压器是根据电磁感应原理实现变压的。变压器的原、副绕组交链同一个主磁通，根据电磁感应定律dt d N e φ=可知，原、副绕组的感应电动势（即电压）与匝数成正比，所以当原、副绕组匝数21N N ≠时，副边电压就不等于原边电压，从而实现了变压。因为原、副绕组电动势的频率与主磁通的频率相同，而主磁通的频率又与原边电压的频率相同，因此副边电压的频率就与原边电压的频率相同，所以，变压器能够改变电压，不能改变频率。 1.2变压器一次绕组若接在直流电源上，二次侧会有稳定的直流电压吗，为什么? 答：若一次绕组接直流电源，则铁心中将产生恒定的直流磁通，绕组中不会产生感应电动势，所以二次侧不会有稳定的直流电压。 1.3变压器铁心的作用是什么?为什么要用0.35mm 厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成? 答：变压器铁心的主要作用是形成主磁路，同时也是绕组的机械骨架。采用导磁性能好硅钢片材料是为了提高磁路的导磁性能和减小铁心中的磁滞损耗，而用薄的（0.35mm 厚）表面绝缘的硅钢片叠成是为了减小铁心中的涡流损耗（涡流损耗与硅钢片厚度成正比）。 1.4 变压器有哪些主要部件，其功能是什么? 答：变压器的主要部件是器身，即铁心和绕组。铁心构成变压器的主磁路，也是绕组的机械骨架；绕组构成变压器的电路，用来输入和输出电能。除了器身外，变压器还有一些附属器件，如绝缘套管、变压器油、油箱及各种保护装置等。 1.5 变压器二次额定电压是怎样定义的? 答：变压器一次绕组加额定电压，二次绕组空载时的端电压定义为变压器二次额定电压。 1.6 双绕组变压器一、二次侧的额定容量为什么按相等进行设计? 答：变压器传递电能时，部损耗很小，其效率很高（达95%以上），二次绕组容量几乎接近一次绕组容量，所以双绕组变压器的一次、二次额定容量按相等设计。 1.7 变压器油的作用是什么？ 答：变压器油既是绝缘介质，又是冷却介质，起绝缘和冷却作用。 1.8 变压器分接开关的作用是什么？ 答：为了提高变压器输出电能的质量，应控制输出电压波动在一定的围，所以要适时对变压器的输出调压进行调整。对变压器进行调压是通过改变高压绕组的匝数实现的，所以高
4-1 把一台三相感应电动机用原动机驱动，使其转速n 高于旋转磁场的转速s n ，定子接到三相交流电源，试分析转子导条中感应电动势和电流的方向。这时电磁转矩的方向和性质是怎样的若把原动机去掉，电机的转速有何变化为什么 【答】 感应电动机处于发电机状态，转子感应电动势、转子有功电流的方向如图所示，应用右手定则判断。站在转子上观察时，电磁转矩e T 的方向与转子的转向相反，即电磁转矩e T 属于制动 性质的转矩。若把原动机去掉，即把与制动性质电磁转矩e T 平衡的原动机的驱动转矩去掉，电动机将在电磁转矩e T 的作用下减速，回到电动机状态。 4-2 有一台三相绕线型感应电动机，若将其定子三相短路，转子中通入频率为1f 的三相交流电流，问气隙旋转磁场相对于转子和相对于空间的转速及转子的转向。 【答】 假设转子中频率为1f 的交流电流建立逆时针方向旋转的气隙旋转磁场，相对于转子的转速为p f n s 160=；若转子不转，根据左手定则，定子将受到逆时针方向的电磁转矩e T ，由牛顿第三定律可知，定子不转时，转子为顺时针旋转，设其转速为n ，则气隙旋转磁场相对于定子的转速为n n s -。 4-3 三相感应电动机的转速变化时，转子所生磁动势在空间的转速是否改变为什么 【答】 不变。因为转子所产生的磁动势2F 相对于转子的转速为n sn p f s p f n s ?====1226060，而转子本身又以转速n 在旋转。因此，从定子侧观看时， 2F 在空间的转速应为()s s n n n n n n =+-=+?，即无论转子的实际转速是多少，转子磁动势 和定子磁动势在空间的转速总是等于同步转速s n ，在空间保持相对静止。 4-4 频率归算时，用等效的静止转子去代替实际旋转的转子，这样做是否影响定子边的电流、功率因数、输入功率和电机的电磁功率为什么 【答】 频率归算前后，转子电流的幅值及其阻抗角都没有变化，转子磁动势幅值的相位也不变，即两种情况下转子反应相同，那么定子的所有物理量以及电磁功率亦都保持不变。 4-5 三相感应电动机的定、转子电路其频率互不相同，在T 形等效电路中为什么能把它们画在一起
《电机学》随堂练习参考答案 第一篇直流电机 1. 在直流发电机中，电刷顺着电枢旋转方向移动一角度后，负载时，（） A 只有直轴电枢反应磁势。 B 只有交轴电枢反应磁势。 C 直轴和交轴电枢反应磁势都有，而且直轴电枢反应为去磁性质。 D 直轴和交轴电枢反应磁势都有，而且直轴电枢反应为助磁性质。 参考答案：C 2. 单波绕组的并联支路数应等于（） A 2 B 极对数p C 极数2p D 换向片数k 参考答案：A 3. 电磁转矩应等于（） A CeΦn B CTΦIa C P2/Ω D CeKfIfIa 参考答案：B 3. 电磁转矩应等于（） A CeΦn B CTΦIa C P2/Ω D CeKfIfIa 参考答案：B 4. 他励发电机外特性是指转速恒定且（） A 励磁电流恒定时，发电机端电压与线路电流之间的关系。 B 发电机端电压恒定时，励磁电流与线路电流之间的关系。 C 发电机线路电流恒定时，发电机端电压与励磁电流之间的关系。 D 发电机端电压恒定时，励磁电压与线路电流之间的关系。 参考答案：A 5. 他励发电机的调整特性是（） A 下垂 B 上翘 C 水平 D 没准参考答案：B 6. 下列说法错误的是（） A 直流电动机制动的方法有能耗制动、反接制动和回馈制动。 B 直流电动机起动的方法有直接起动、电枢回路串电阻起动和降压起动。 C 串励电动机允许空载运行。 D 串励电动机的优点是有较大的起动转矩和过载能力。 参考答案：C 7. 电磁功率应等于（） A Ea Ia B P1+p0 C P2-p0 D T2 Ω 参考答案：A 8. 单叠绕组的并联支路数应等于（） A 2 B 极对数p C 极数2p D 换向片数k 参考答案：C 9. 感应电动势应等于（） A CeΦn B CTΦIa C P2 /Ia D CTKfIfIa 参考答案：A 10. 对于能耗制动来说，下列说法错误的是（） A能量回馈到电网。 B电机内仍有主磁场。 C电机变成他励发电机。 D电磁转矩为制动性转矩。
《电机学》各章练习题与自测题参考答案 第1章 思考题与习题参考答案 1.1 变压器是怎样实现变压的?为什么能够改变电压，而不能改变频率? 答：变压器是根据电磁感应原理实现变压的。变压器的原、副绕组交链同一个主磁通，根据电磁感应定律dt d N e φ =可知，原、副绕组的感应电动势（即电压）与匝数成正比，所以当原、副绕组匝数21N N ≠时，副边电压就不等于原边电压，从而实现了变压。因为原、副绕组电动势的频率与主磁通 的频率相同，而主磁通的频率又与原边电压的频率相同，因此副边电压的频率就与原边电压的频率相同，所以，变压器能够改变电压，不能改变频率。 1.2变压器一次绕组若接在直流电源上，二次侧会有稳定的直流电压吗，为什么? 答：若一次绕组接直流电源，则铁心中将产生恒定的直流磁通，绕组中不会产生感应电动势，所以二次侧不会有稳定的直流电压。 1.3变压器铁心的作用是什么?为什么要用0.35mm 厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成? 答：变压器铁心的主要作用是形成主磁路，同时也是绕组的机械骨架。采用导磁性能好硅钢片材料是为了提高磁路的导磁性能和减小铁心中的磁滞损耗，而用薄的（0.35mm 厚）表面绝缘的硅钢片叠成是为了减小铁心中的涡流损耗（涡流损耗与硅钢片厚度成正比）。 1.4 变压器有哪些主要部件，其功能是什么? 答：变压器的主要部件是器身，即铁心和绕组。铁心构成变压器的主磁路，也是绕组的机械骨架；绕组构成变压器的电路，用来输入和输出电能。除了器身外，变压器还有一些附属器件，如绝缘套管、变压器油、油箱及各种保护装置等。 1.5 变压器二次额定电压是怎样定义的? 答：变压器一次绕组加额定电压，二次绕组空载时的端电压定义为变压器二次额定电压。 1.6 双绕组变压器一、二次侧的额定容量为什么按相等进行设计? 答：变压器传递电能时，内部损耗很小，其效率很高（达95%以上），二次绕组容量几乎接近一次绕组容量，所以双绕组变压器的一次、二次额定容量按相等设计。 1.7 变压器油的作用是什么？ 答：变压器油既是绝缘介质，又是冷却介质，起绝缘和冷却作用。
第四章 交流绕组的共同问题 一、填空 1. 一台50Hz 的三相电机通以60 Hz 的三相对称电流，并保持电流有效值不变，此时三相 基波合成旋转磁势的幅值大小 ，转速 ，极数 。 答：不变，变大，不变。 2. ★单相绕组的基波磁势是 ，它可以分解成大小 ，转 向 ，转速 的两个旋转磁势。 答：脉振磁势，相等，相反，相等。 3. 有一个三相双层叠绕组，2p=4, Q=36, 支路数a=1，那么极距τ= 槽，每极每相槽 数q= ，槽距角α= ，分布因数1d k = ，18y =，节距因数1p k = ,绕组因数1w k = 。 答：9，3，20°，0.96，0.98，0.94 4. ★若消除相电势中ν次谐波，在采用短距方法中，节距1y = τ。 答：νν1- 5. ★三相对称绕组通过三相对称电流，顺时针相序（a-b-c-a ）,其中t i a ωsin 10=，当Ia=10A 时，三相基波合成磁势的幅值应位于 ；当Ia =-5A 时，其幅值位于 。 答：A 相绕组轴线处，B 相绕组轴线处。 6. ★将一台三相交流电机的三相绕组串联起来，通交流电，则合成磁势 为 。 答：脉振磁势。 7. ★对称交流绕组通以正弦交流电时，υ次谐波磁势的转速为 。 答：νs n 8. 三相合成磁动势中的五次空间磁势谐波，在气隙空间以 基波旋转磁动势的转 速旋转，转向与基波转向 ，在定子绕组中，感应电势的频率为 ， 要消除它定子绕组节距 1y = 。 答：1/5,相反，f 1,45τ 9. ★★设基波极距为τ，基波电势频率为f ，则同步电机转子磁极磁场的3次谐波极距 为 ；在电枢绕组中所感应的电势频率为 ；如3次谐波相电势有效值为E 3，则线电势有效值为 ；同步电机三相电枢绕组中一相单独流过电流时，所产生的3次谐波磁势表达式为 。三相绕组流过对称三相电流时3次谐波磁势幅值为 。 答：3τ，3f,0,3F cos3cos x t φπ ωτ,0 10. ★某三相两极电机中，有一个表达式为δ=F COS （5ωt+ 7θS ）的气隙磁势波，这表明： 产生该磁势波的电流频率为基波电流频率的 倍；该磁势的极对数为 ；在空间的转速为 ；在电枢绕组中所感应的电势的频率为 。 答：5，7p,s n 75，15f 二、选择填空
第1章导论 电机和变压器的磁路常采用什么材料制成？这些材料各有哪些主要特性？ 解：磁路：硅钢片。特点：导磁率高。 电路：紫铜线。特点：导电性能好，电阻损耗小. 电机：热轧硅钢片，永磁材料铁氧体 稀土钴 钕铁硼 变压器：冷轧硅钢片。 磁滞损耗和涡流损耗是什么原因引起的？它们的大小与哪些因素有关？ 解：磁滞损耗：铁磁材料在交变磁场作用下反复磁化，磁畴会不停转动，相互间产生摩擦，消耗能量，产生功率损耗。与磁场交变频率f，磁通密度B，材料，体积，厚度有关。 涡流损耗：由电磁感应定律，硅钢片中有围绕磁通呈涡旋状的感应电动势和电流产生叫涡流，涡流在其流通路径上的等效电阻中产生的损耗叫涡流损耗。与磁场交变频率f，磁通密度，材料，体积，厚度有关。 变压器电动势、运动电动势产生的原因有什么不同？其大小与哪些因素有关？ 解：变压器电势：磁通随时间变化而在线圈中产生的感应电动势。 运动电势：线圈与磁场间的相对运动而产生的eT与磁密B，运动速度v，导体长度l，匝数N有关。 自感系数的大小与哪些因素有关？有两个匝数相等的线圈，一个绕在闭合铁心上，一个绕在木质材料上，哪一个自感系数大？哪一个自感系数是常数？哪一个自感系数是变数，随什么原因变化？ 解：自感电势：由于电流本身随时间变化而在线圈内感应的电势叫自感电势。 对空心线圈：所以 自感： 所以，L的大小与匝数平方、磁导率μ、磁路截面积A、磁路平均长度l有关。 闭合铁心μ??μ0，所以闭合铁心的自感系数远大于木质材料。因为μ0是常数，所以木质材料的自感系数是常数，铁心材料的自感系数是随磁通密度而变化。 在图中，若一次绕组外加正弦电压u1、绕组电阻R1、电流i1时，问 （1）绕组内为什么会感应出电动势？ （2）标出磁通、一次绕组的自感电动势、二次绕组的互感电动势的正方向； （3）写出一次侧电压平衡方程式； （4）当电流i1增加或减小时，分别标出两侧绕组的感应电动势的实际方向。 解：(1) ∵u1为正弦电压，∴电流i1也随时间变化，由i1产生的磁通随时间变化，由电磁感应定律知产生感应电动势. (2) 磁通方向：右手螺旋定则，全电流定律方向：阻止线圈中磁链的变化，符合右手螺旋定则：四指指向电势方向，拇指为磁通方向。 (3) (4) i1增加，如右图。i1减小 在图中，如果电流i1在铁心中建立的磁通是，二次绕组的匝数是，试求二次绕组内感应电动势有效值的计算公式，并写出感应电动势与磁通量关系的复数表示式。
第三章思考题 3-3 什么叫相带？相带属性如何确定？在三相电机绕组中为什么常采用60°相带而不用120°相带？ 【答】 相带是指把每极下的电枢表面根据相数划分，每相占一等分。我们称每一等分为一相带。由于60°相带绕组的合成电动势比120°相带的大，故除了单绕组变极电机外，一般都用60°相带绕组。 3-6 为什么极相组A 和极相组X 串联时必须反接？如果正接将引起什么后果？ 【答】 因极相组A 的电势与极相组X 的电势反相，反接后，两者电势相减，得到更高的电势。若正接将引起电势为0的后果。 3-8 交流绕组的感应电动势公式是如何导出的？它与变压器的电动势公式有何类似和不同之处？ 【答】 设气隙中的主极磁场为正弦分布，即，式中为气隙密度的基波幅 αsin 1B b =1B 值；设时，导体位于极间、将要进入N 极的位置，转子旋转的角频率为，则导体中0=t ?的感应电动势为；p 对极的电机一个极下的磁通量为t E lv B blv e ?αsin 2sin 111===，感应l B lB p D p DlB d p DlB p d D l B d D bl p τπππαααααπππ111010101222sin 22sin 2=??===?==Φ???电机电动势的频率，转子的线速度，故导体电动势的有效值为60pn f =f pn p D n D v τππ2602260===；在考虑短距和分布后，整个线圈111111222222222Φ=??? ??====f l B f l fB f l B v l B E πτππττ组的合成电动势；()()()()11111111111222Φ=Φ=Φ==w c d p c d p c d c q k qN f k k qN f k k fN q k qE E πππ对于双层绕组，每相绕组有个极相组，设并联支路数为，如果一相绕组的总串联匝数p 2a 表示为，，则相电动势为，c qN a p N 2= 1111112222Φ=Φ??? ??==w w c q ph fNk k qN a p f K a p E ππ对于单层绕组，每相绕组总共有个极相组，则每相绕组的总串联匝数为。而p c qN a p N =变压器一次绕组中感应电动势的有效值，它们的区别主要在于，交流绕组通 m fN E Φ=π21过短距和分布时，使合成磁动势打了折扣，体现为绕组的基波绕组因数。 1w k 3-9 试述分布因数、节距因数和绕组因数的物理意义。它们是大于1、小于1，还是等于1，为什么？ 【答】 分布因数是衡量每极每相的导体分布在每个槽中与集中分布在一个槽电动势或磁动势所打的折扣。节距因数表示线圈短距后电动势或磁动势对比于整距时应打的折扣。绕组因数是既考虑短距又考虑分布时，整个线圈组的合成电动势或磁动势所打的折扣。因分 、管路敷设技术术中包含线槽、管架等，合理利用管线敷设技气课件中调试检查所有设备高中资料试料试卷试验方案以及系工作并且进行过关运行高中资料试卷技术电，并且拒绝动作，来避免装置调试技术，要求电力
第二章 Φ=1144.4fN E 11E U ≈1U f 1N '1'11144.444.4Φ=Φ=≈N f fN E U N 5060'=f f ?6050'=ΦΦΦ=Φ5's l R m μ=m m R N I Φ=?1∴m m I I 65' = βαf B p m Fe ∝βα> σσσπ11''1562x L f x = ?=σσσπ22' '25 62x L f x =?= 21E E ≠ kKA S N 5000=kV kV U U N N 3.61021= A A U S I N N N 68.28810 35000 311=?== A A U S I N N N 21.4583 .635000 322=?== kV kV U U N N 77.53 10 311=== Φ A I I N N 68.28811==Φ ?kV U U N N 3.611==Φ
A A I I N N 55.2643 21 .458311=== Φ Ω=19.21R Ω=4.151σX Ω=15.02R Ω=964.02σX Ω=1250m R Ω =12600m X 26087621=N N V U 60002=A I 1802=8.0cos 2=?1?U 1? I Ω=19.21R Ω=4.151σX Ω=1250m R Ω=12600m X Ω=Ω?? ? ??==70.115.02608762 22' 2R k R Ω=Ω?? ? ??==94.10964.02608762 22'2σ σX k X V U k U 0202152' 2∠==? ? A k I I 88.3642.53' 2-∠==? ? ()V j A V Z I U E E 15.14.2064294.1070.188.3642.53020215' 2 ' 2' 2' 21∠=Ω+?-∠+∠=+=-=-???? ()A j V Z E I m m 18.8363.112600125015.14.206421-∠=Ω +∠=-= ? ? ? A A A I I I m 12.3856.5488.3642.5318.8363.1' 21-∠=-∠+-∠=+=?? ? V Z I E U 70.24.212791111∠=?+-=? ?? Ω=+=89.3' 2 1R R R k Ω=+=34.26' 21σσX X X k A I I 88.3642.53' 21-∠==?? V Z I U U k 80.20.21254121∠=?+=? ?? 1I I m ?? I ' ' L Z '' I ' ' L Z ''
《电机学》各章练习题与自测题参考答案 第 1 章 思考题与习题参考答案 1.1 变压器是怎样实现变压的 ?为什么能够改变电压，而不能改变频率 ? 答：变压器是根据电磁感应原理实现变压的。变压器的原、副绕组交链同一个主磁通，根据电磁感 应定律 e N d 可知，原、副绕组的感应电动势（即电压）与匝数成正比，所以当原、副绕组匝数 dt N 1 N 2 时，副边电压就不等于原边电压，从而实现了变压。因为原、副绕组电动势的频率与主磁通 的频率相同， 而主磁通的频率又与原边电压的频率相同， 因此副边电压的频率就与原边电压的频率相同， 所以，变压器能够改变电压，不能改变频率。 1.2 变压器一次绕组若接在直流电源上，二次侧会有稳定的直流电压吗，为什么 ? 答：若一次绕组接直流电源，则铁心中将产生恒定的直流磁通，绕组中不会产生感应电动势，所以 二次侧不会有稳定的直流电压。 1.3 变压器铁心的作用是什么 ?为什么要用 0.35mm 厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成 ? 答：变压器铁心的主要作用是形成主磁路， 同时也是绕组的机械骨架。 采用导磁性能好硅钢片材料 是为了提高磁路的导磁性能和减小铁心中的磁滞损耗，而用薄的（ 0.35mm 厚）表面绝缘的硅钢片叠成 是为了减小铁心中的涡流损耗（涡流损耗与硅钢片厚度成正比） 。 1.4 变压器有哪些主要部件，其功能是什么 ? 答：变压器的主要部件是器身，即铁心和绕组。铁心构成变压器的主磁路，也是绕组的机械骨架； 绕组构成变压器的电路，用来输入和输出电能。除了器身外，变压器还有一些附属器件，如绝缘套管、 变压器油、油箱及各种保护装置等。 1.5 变压器二次额定电压是怎样定义的 ? 答：变压器一次绕组加额定电压，二次绕组空载时的端电压定义为变压器二次额定电压。 1.6 双绕组变压器一、二次侧的额定容量为什么按相等进行设计 ? 答：变压器传递电能时，内部损耗很小，其效率很高（达 95%以上），二次绕组容量几乎接近一次 绕组容量，所以双绕组变压器的一次、二次额定容量按相等设计。 1.7 变压器油的作用是什么？ 答：变压器油既是绝缘介质，又是冷却介质，起绝缘和冷却作用。
1 第4章变压器的运行思考题与习题参考答案 4.1 变压器的电压变化率是如何定义的？它的大小与哪些因素有关？ 答：电压变化率是指：当变压器一次侧加额定电压，负载功率因数一定时，从空载到负载时二次电压变化的百分值，即%1002220?-=?N U U U U 。由公式)sin cos (22φφβ**+=?s s X R U 可知，电压变化率与负载大小、负载性质、短路参数有关。 4.2 变压器二次侧分别加电阻、电感或电容负载时，二次侧电压随负载增大将怎样变化？二次侧带什么性质负载时有可能使电压变化率为零？ 答：带电阻和电感负载时，端电压将随负载增大而下降，但带电感负载比电阻负载时的端电压下降 的较多；带电容负载时，端电压随负载增大可能下降（当|sin |cos 2φφ**>s s X R 时） ，也可能升高（当|sin |cos 2φφ**
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