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电机学习题与解答--变压器

第一部分：变压器

第一章变压器基本工作原理和结构

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I 0，产生励磁磁动势F 0，在铁芯中产生交变主磁通ф0, 其频率与电源电压的频率相同，根据电磁感应定律，原副边因交链该磁通

而分别产生同频率的感应电动势 e 1和e 2 , 且有

dt d N e 01

1φ-=,

dt d N e 0

2φ-=, 显然，由于原副

边匝数不等, 即N 1≠N 2，原副边的感应电动势也就不等, 即e 1≠e 2, 而绕组的电压近似等于绕组电动势,即U 1≈E 1, U 2≈E 2,故原副边电压不等,即U 1≠U 2, 但频率相等。

1-2 试从物理意义上分析，若减少变压器一次侧线圈匝数（二次线圈匝数不变）二次线圈的电压将如何变化？

答：由

dt d N e 01

1φ-=,

dt d N e 0

2φ-=, 可知 , 22

N e N e =，所以变压器原、副两边每匝感应电动

势相等。又U 1≈ E 1, U 2≈E 2 , 因此，22

N U N U ≈，当U 1 不变时，若N 1

减少, 则每匝电压11

N U 增大，

所以

2N U N U =将增大。或者根据m fN E U Φ=≈11144.4，若 N 1

减小，则m Φ增大，又m fN U Φ=2244.4，故U 2

增大。

1-3 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？为什么？

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。

1-4 变压器铁芯的作用是什么，为什么它要用0.35毫米厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片迭成？

答：变压器的铁心构成变压器的磁路，同时又起着器身的骨架作用。为了铁心损耗，采用0.35mm 厚、表面涂的绝缘漆的硅钢片迭成。

1-5变压器有哪些主要部件，它们的主要作用是什么？答：铁心: 构成变压器的磁路,同时又起着器身的骨架作用。

绕组: 构成变压器的电路,它是变压器输入和输出电能的电气回路。

分接开关: 变压器为了调压而在高压绕组引出分接头,分接开关用以切换分接头,从而实现变压器调压。

油箱和冷却装置: 油箱容纳器身,盛变压器油,兼有散热冷却作用。

绝缘套管: 变压器绕组引线需借助于绝缘套管与外电路连接，使带电的绕组引线与接地的油箱绝缘。

1-6变压器原、副方和额定电压的含义是什么？

答：变压器二次额定电压U 1N 是指规定加到一次侧的电压，二次额定电压U 2N 是指变压器一次侧加额定电压，二次侧空载时的端电压。

1-7 有一台D-50/10单相变压器，V U U kVA S N N N 230/10500/,5021==，试求变压器原、副线圈的额定电流？

解：一次绕组的额定电流 A

U S I N

N N 76.410500

10503

11=?==

二次绕组的额定电流 A

U S I N

N N 39.217230

10503

22=?=

1-8 有一台SSP-125000/220三相电力变压器，YN ，d 接线，kV U U N N 5.10/220/21=，求①变压器额定电压和额定电流；②变压器原、副线圈的额定电流和额定电流。解：①. 一、二次侧额定电压 kV U kV U N N 5.10,22021==

一次侧额定电流（线电流）

U S I N N N 04.3282203125000311=?==

二次侧额定电流（线电流）

U S I N

N N 22.6873230

3125000322=?=

② ② 由于YN ，d 接线

一次绕组的额定电压 U 1N ф=

U N

02.1273

220

1==

一次绕组的额定电流A I I N N 04.32811==Φ

二次绕组的额定电压kV U U N N 5.1022==Φ

二次绕组的额定电流I 2N ф= A

I N

26.39683

.687332==

第二章单相变压器运行原理及特性

2-1 2-1 为什么要把变压器的磁通分成主磁通和漏磁通？它们之间有哪些主要区别？并指出空载和负载时激励各磁通的磁动势？

答：由于磁通所经路径不同，把磁通分成主磁通和漏磁通，便于分别考虑它们各自的特性，从而把非线性问题和线性问题分别予以处理

区别：1. 在路径上，主磁通经过铁心磁路闭合，而漏磁通经过非铁磁性物质磁路闭合。

2．在数量上，主磁通约占总磁通的99%以上，而漏磁通却不足1%。

3．在性质上，主磁通磁路饱和，φ0与I 0呈非线性关系，而漏磁通磁路不饱和，φ1σ与I 1呈线性关系。

4．在作用上，主磁通在二次绕组感应电动势，接上负载就有电能输出，起

传递能量的媒介作用，而漏磁通仅在本绕组感应电动势，只起了漏抗压降的作用。

空载时，有主磁通0.

φ和一次绕组漏磁通σφ1.

，它们均由一次侧磁动势0.

F 激励。

负载时有主磁通0.

φ，一次绕组漏磁通σφ1.

，二次绕组漏磁通σ

2.。主磁通0.

φ由一次绕组和二次绕

组的合成磁动势即2.

F F F +=激励，一次绕组漏磁通σφ1.

由一次绕组磁动势1.

F 激励，二次绕组漏

磁通

由二次绕组磁动势2.

F 激励 .

2-2变压器的空载电流的性质和作用如何？它与哪些因素有关？

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。

大小：由磁路欧姆定律

m R N I 1

00=

φ，和磁化曲线可知，I 0 的大小与主磁通φ0, 绕组匝数N 及磁

路磁阻

R 有关。就变压器来说，根据m fN E U Φ=≈11144.4，可知，

44.4fN U m =

Φ，因此，m

Φ由电源电压U 1的大小和频率f 以及绕组匝数N 1来决定。

根据磁阻表达式

S l

R m μ=

可知，m R 与磁路结构尺寸S l ,有关，还与导磁材料的磁导率μ有关。

变压器铁芯是铁磁材料，μ随磁路饱和程度的增加而减小，因此

R 随磁路饱和程度的增加而增大。

综上，变压器空载电流的大小与电源电压的大小和频率，绕组匝数，铁心尺寸及磁路的饱和程度有关。

2-3 变压器空载运行时，是否要从电网取得功率？这些功率属于什么性质？起什么作用？为什么小负荷用户使用大容量变压器无论对电网和用户均不利？

答：要从电网取得功率，供给变压器本身功率损耗，它转化成热能散逸到周围介质中。小负荷用户使用大容量变压器时，在经济技术两方面都不合理。对电网来说，由于变压器容量大，励磁电流较大，而负荷小，电流负载分量小，使电网功率因数降低，输送有功功率能力下降，对用户来说，投资增大，空载损耗也较大，变压器效率低。

2-4 2-4 为了得到正弦形的感应电动势，当铁芯饱和和不饱和时，空载电流各呈什么波形，为什么？答：铁心不饱和时，空载电流、电动势和主磁通均成正比，若想得到正弦波电动势，空载电流应为正弦波；铁心饱和时，空载电流与主磁通成非线性关系（见磁化曲线），电动势和主磁通成正比关系，若

想得到正弦波电动势，空载电流应为尖顶波。

2-5 一台220/110伏的单相变压器，试分析当高压侧加额定电压220伏时，空载电流I 0呈什么波形？加110伏时载电流I 0呈什么波形，若把110伏加在低压侧，I 0又呈什么波形答：变压器设计时，工作磁密选择在磁化曲线的膝点（从不饱和状态进入饱和状态的拐点），也就是说，变压器在额定电压下工作时，磁路是较为饱和的。

高压侧加220V ，磁密为设计值，磁路饱和，根据磁化曲线，当磁路饱和时，励磁电流增加的幅度比磁通大，所以空载电流呈尖顶波。

高压侧加110V ，磁密小，低于设计值，磁路不饱和，根据磁化曲线，当磁路不饱和时，励磁电流与磁通几乎成正比，所以空载电流呈正弦波。

低压侧加110V ，与高压侧加220V 相同，磁密为设计值，磁路饱和，空载电流呈尖顶波。

2-6 试述变压器激磁电抗和漏抗的物理意义。它们分别对应什么磁通，对已制成的变压器，它们是否是常数？当电源电压降到额定值的一半时，它们如何变化？我们希望这两个电抗大好还是小好，为什么？这两个电抗谁大谁小，为什么？

答：励磁电抗对应于主磁通，漏电抗对应于漏磁通，对于制成的变压器，励磁电抗不是常数，它随磁路的饱和程度而变化，漏电抗在频率一定时是常数。

电源电压降至额定值一半时，根据m fN E U Φ=≈11144.4可知，

44.4fN U m =

Φ，于是主磁通减小，

磁路饱和程度降低，磁导率μ增大，磁阻S

R m μ=

减小, 导致电感

m m

m R N R i i N N i

N i L 2

110

φψ增大，励磁电抗m m L x ω=也增大。但是漏磁通路径是线性磁路，

磁导率是常数，因此漏电抗不变。

由m

x U I 10≈

可知,励磁电抗越大越好，从而可降低空载电流。漏电抗则要根据变压器不同的使用场

合来考虑。对于送电变压器，为了限制短路电流K

K x U I 1≈

和短路时的电磁力,保证设备安全，希望漏

电抗较大；对于配电变压器，为了降低电压变化率： )sin cos (2*

φφβK K x r u +=?,减小电压波动，保证供电质量，希望漏电抗较小。

励磁电抗对应铁心磁路，其磁导率远远大于漏磁路的磁导率，因此，励磁电抗远大于漏电抗。

2—7 变压器空载运行时，原线圈加额定电压，这时原线圈电阻r 1很小，为什么空载电流I 0不大？如将它接在同电压（仍为额定值）的直流电源上，会如何？

答：因为存在感应电动势E 1, 根据电动势方程：

)

()(11.0.

01.

01.00.

10.

11.

jx r I Z I r I x I j jx r I r I E E U m m m ++=+++=+--=σ

可知，尽管1r 很小，但由于励磁阻抗

Z 很大，所以

I 不大.如果接直流电源，由于磁通恒定不变，绕

组中不感应电动势，即01=E ，01=σE ，因此电压全部降在电阻上，即有11/r U I =，因为1r 很小，所以电流很大。

2—8 一台380/220伏的单相变压器，如不慎将380伏加在二次线圈上，会产生什么现象？

答：根据m fN E U Φ=≈11144.4可知，

44.4fN U m =

Φ，由于电压增高，主磁通m Φ将增大，磁

密m B 将增大, 磁路过于饱和，根据磁化曲线的饱和特性，磁导率μ降低，磁阻m R 增大。于是，根据磁路欧姆定律m

m R N I Φ=10可知,产生该磁通的励磁电流

I 必显著增大。再由铁耗3

.12f

B p m Fe ∝可

知，由于磁密m

B 增大,导致铁耗Fe

p 增大，铜损耗

0r I 也显著增大，变压器发热严重，可能损坏变

压器。

2—9一台220/110伏的变压器，变比2

1==

N N k ，能否一次线圈用2匝，二次线圈用1匝，为什么？

答：不能。由

fN E U Φ=≈11144.4可知，由于匝数太少，主磁通m

Φ将剧增，磁密

B 过大,磁路过

于饱和，磁导率μ降低，磁阻m

R 增大。于是，根据磁路欧姆定律

m R N I Φ=10可知, 产生该磁通的

激磁电流

I 必将大增。再由3

.12

B p m Fe ∝可知，磁密

B 过大, 导致铁耗

p 大增，铜损耗1

0r I 也

显著增大，变压器发热严重，可能损坏变压器。

2-10 2-10 变压器制造时：①迭片松散，片数不足；②接缝增大；③片间绝缘损伤，部对变压器性能有何影响？

答：（1）这种情况相当于铁心截面S 减小，根据

fN E U Φ=≈11144.4可知知,1

144.4fN U m =

Φ，因

此,电源电压不变,磁通

Φ将不变，但磁密

B m m Φ=

，S 减小，

B 将增大，铁心饱和程度增加，磁

导率μ减小。因为磁阻

S l

R m μ=

，所以磁阻增大。根据磁路欧姆定律m m R N I Φ=10，当线圈匝数不

变时，励磁电流将增大。又由于铁心损耗3

.12

B p m Fe ∝，所以铁心损耗增加。

（2）这种情况相当于磁路上增加气隙，磁导率μ下降，从而使磁阻S l

R m μ=

增大。根据

fN E U Φ=≈11144.4可知,

44.4fN U m =

Φ，故m φ不变，磁密

B m m Φ=

也不变，铁心饱和程度不

变。又由于3

.12

f B p m Fe ∝，故铁损耗不变。根据磁路欧姆定律m m R N I Φ=10可知，磁动势0F 将增

大，当线圈匝数不变时，励磁电流将增大。励磁阻抗减小，原因如下：

电感

m m

m R N R i i N N i N i L 2

110

010

φψ, 激磁电抗

m m m R N f

L x 2

2πω==,因为磁阻

R 增大，所以励磁电抗减小。

已经推得铁损耗Fe

p 不变，励磁电流

I 增大，根据m m Fe r r I p (2

0=是励磁电阻，不是磁阻m R ）

可知，励磁电阻减小。励磁阻抗m m m jx r z +=，它将随着 m m x r 和的减小而减小。（3）由于绝缘损坏，使涡流增加，涡流损耗也增加，铁损耗增大。根据m

fN E U φ11144.4=≈可

知,

44.4fN U m =

Φ，故m φ不变，磁密

S B m

m Φ=

也不变，铁心饱和程度不变。但是，涡流的存在相

当于二次绕组流过电流，它增加使原绕组中与之平衡的电流分量也增加，因此励磁电流增大，铁损耗增大。再由

z I E U 011=≈可知，

I 增加，励磁阻抗

m m jx r z +=必减小。

2-11变压器在制造时，一次侧线圈匝数较原设计时少，试分析对变压器铁心饱和程度、激磁电流、激磁电抗、铁损、变比等有何影响？

答：根据

fN E U φ11144.4=≈可知,1

144.4fN U m =

Φ,因此,一次绕组匝数减少,主磁通

Φ将增加，

磁密

S B m

m Φ=

，因S 不变，m B 将随m Φ的增加而增加，铁心饱和程度增加，磁导率μ下降。因为磁

阻

S l

R m μ=

，所以磁阻增大。根据磁路欧姆定律 m m R N I Φ=10，当线圈匝数减少时，励磁电流增大。

又由于铁心损耗

.12f

B p m Fe ∝，所以铁心损耗增加。

励磁阻抗减小，原因如下。

电感

m m

m R N R i i N N i N i L 2

110

010

φψ, 激磁电抗

m m m R N f

L x 2

2πω==,因为磁阻m

R 增大，匝数1N 减少，所以励磁电抗减小。

设减少匝数前后匝数分别为1N 、'

1N ，磁通分别为m φ、'

m φ

，磁密分别为

B 、

B ，电流分别为

I 、

I ，磁阻分别为

R 、

R ，铁心损耗分别为

p ，

p 。根据以上讨论

再设，)1(11'

>=k k m m φφ，同理，)1(11'

>=k B k B m m ， )1(22'

>=k R k R m m ，)1(313'

1<=k N k N ，

于是

211

321'

0I k k k N k R k k N R I m

m m

m =

φφ。又由于3

.12f

B p m Fe ∝，且m m Fe r r I p (2

0=是励磁

电阻，不是磁阻m R ），所以

m m

m Fe

r I r I B B p p 2

'02

2''

，即

m r k r k k k 2

22212

，于是，1

2=m

r k r k ，因12>k ，

m r r <'

，显然，励磁电阻减小。励磁阻抗 m m m jx r z +=，它将随着m m x r 和的减小而

减小。

2—12 如将铭牌为60赫的变压器，接到50赫的电网上运行，试分析对主磁通、激磁电流、铁损、漏抗及电压变化率有何影响？答：根据

fN E U Φ=≈11144.4可知，电源电压不变，f 从60Hz 降低到50Hz 后，频率f 下降到原

来的（1/1.2），主磁通将增大到原来的1.2倍，磁密m

B 也将增大到原来的1.2倍，磁路饱和程度增加，

磁导率μ降低，磁阻m

R 增大。于是，根据磁路欧姆定律m

m R N I Φ=10可知, 产生该磁通的激磁电

流

I 必将增大。

再由3

.12

B p m Fe ∝讨论铁损耗的变化情况。

60Hz 时，3

.12

B p m Fe ∝

50Hz 时，

.12

)

.11(

)2.1(f B p m Fe ∝

因为，14

.12

.12.17

.03

.12

===

Fe Fe

p p ，所以铁损耗增加了。

漏电抗

σσπωfL L x 2==，因为频率下降，所以原边漏电抗

1x ，副边漏电抗

2x 减小。又由电压变

化率表达式

[

2*12*2*12*

sin )(cos )()sin cos (??β??βσσx x r r x r u K K +++=+=?可知，电压变化率

u ?将随σ1x ，σ2x 的减小而减小。

2-13变压器运行时由于电源电压降低，试分析对变压器铁心饱和程度、激磁电流、激磁阻抗、铁损和铜损有何影响？

答：根据m fN E U Φ=≈11144.4可知,11

44.4fN U m =

Φ,因此,电源电压降低,主磁通m Φ将减小，磁密

S B m

m Φ=

，因S 不变，m B 将随m Φ的减小而减小，铁心饱和程度降低，磁导率μ增大。因为磁阻S l

R m μ=

，所以磁阻减小。根据磁路欧姆定律m m R N I Φ=10，磁动势0F 将减小，当线圈匝数不变时，

励磁电流减小。又由于铁心损耗3

.12

f B p m Fe ∝，所以铁心损耗减小。

励磁阻抗增大，原因如下。

电感m m

m R N R i i N N i

N i L 2

110

φψ, 励磁电抗

m m m R N f

L x 2

2πω==,因为

磁阻

R 减小，所以

x 增大。设降压前后磁通分别为

φ、

φ，磁密分别为

B 、

B ，

电流分别为0

I 、

I ，磁阻分别为m

R 、

R ，铁心损耗分别为Fe

p 、

p 。根据以上讨

论再设， )1(11'

<=k k m m φφ，同理，)1(11'

<=k B k B m m ，)1(22'

<=k R k R m m ，

于是，

211

0I k k N R k k N R I m

m m

m ==

φφ。又由于3

.12f

B p m Fe ∝，且

m m Fe r r I p (2

0=是励磁电阻，不是磁阻m R ），所以

m m

m Fe

r I r I B B p p 2

2'02

2''

，即

m r r k k k '

2121=，于

是，

m r r k 因12'

，显然，励磁电阻将增大。励磁阻抗 m

m m jx r z +=，它将随着

m x r 和的增大而增大。简单说：由于磁路的饱和特性，磁密降低的程度比励磁电流小，而铁耗

.12

B p m Fe ∝=

r I 2

0，由于铁耗降低得少，而电流降低得大，所以励磁电阻增大。

2-14两台单相变压器，

U U N N 110/220/21=，原方匝数相同，空载电流

I I I 00≠，今将两台变压

器原线圈顺向串联接于440V 电源上，问两台变压器二次侧的空载电压是否相等，为什么？

答：由于空载电流不同,所以两台变压器的励磁阻抗也不同（忽略11,x r ），两变压器原线圈顺向串联，相当于两个励磁阻抗串联后接在440V 电源上。由于两个阻抗大小不同，各自分配的电压大小不同，也

就是原边感应电势不同，由于变比相同，使副边电势不同,既是二次的空载电压不同。

2-15变压器负载时，一、二次线圈中各有哪些电动势或电压降，它们产生的原因是什么？写出它们的表达式，并写出电动势平衡方程？

答：一次绕组有主电动势.1E ，漏感电动势σ.1E ，一次绕组电阻压降11.r I ，主电动势.1E 由主磁通.

0φ交

变产生，漏感电动势σ.

1E 由一次绕组漏磁通σφ1.

交变产生。一次绕组电动势平衡方程为

111.

)(jx r I E U

++-=；二次绕组有主电动势.

2E ，漏感电动势.2.

σE ，二次绕组电阻压降22.

r I ，主

电动势.

2E 由主磁通.

0φ交变产生，漏感电动势.2.

σE 由二次绕组漏磁通σ

2.交变产生,二次绕组电动势平

衡方程为.

222.

.)(jx r I E U +-=。

2-16变压器铁心中的磁动势，在空载和负载时比较，有哪些不同？

答：空载时的励磁磁动势只有一次侧磁动势10.

N I F =，负载时的励磁磁动势是一次侧和二次侧的合成磁动势，即2.

1.0.F F F +=,也就是2

11.10.N I N I N I +=。

2-17试绘出变压器“T ”形、近似和简化等效电路，说明各参数的意义，并说明各等效电路的使用场合。答：“T ”形等效电路

r 1 ，x 1——一次侧绕组电阻，漏抗

r 2’, x 2’ ——二次侧绕组电阻，漏抗折算到一次侧的值 r m , x m ——励磁电阻，励磁电抗

近似等效电路：

r k = r 1 +r 2’

-----短路电阻 x k= x 1 +x 2’ ----------短路电抗

r m , x m -----励磁电阻，励磁电抗简化等效电路

r k , x k --短路电阻，短路电抗

2-18 当一次电源电压不变，用变压器简化相量图说明在感性和容性负载时，对二次电压的影响？容性负载时，二次端电压与空载时相比，是否一定增加？

答：两种简化相量图为：图（a ）为带阻感性负载时相量图，(b)为带阻容性负载时相量图。从相量图可见，变压器带阻感性负载时，二次端电压下降（1'

2U U <），带阻容性负载时，端电压上升（1'

2U U >）。

（a ） (b)

从相量图（b ）可见容性负载时，二次端电压与空载时相比不一定是增加的。

2-19变压器二次侧接电阻、电感和电容负载时，从一次侧输入的无功功率有何不同，为什么？

答：接电阻负载时，变压器从电网吸收的无功功率为感性的，满足本身无功功率的需求；接电感负载时，变压器从电网吸收的无功功率为感性的，满足本身无功功率和负载的需求，接电容负载时，分三种情况：1）当变压器本身所需的感性无功功率与容性负载所需的容性无功率相同时，变压器不从电网吸收无功功率，2）若前者大于后者，变压器从电网吸收的无功功率为感性的；3）若前者小于后者，变压器从电网吸收的无功功率为容性的。

2—20 空载试验时希望在哪侧进行？将电源加在低压侧或高压侧所测得的空载功率、空载电流、空载电流百分数及激磁阻抗是否相等？如试验时，电源电压达不到额定电压，问能否将空载功率和空载电流换算到对应额定电压时的值，为什么？

答：低压侧额定电压小，为了试验安全和选择仪表方便，空载试验一般在低压侧进行。

以下讨论规定高压侧各物理量下标为1，低压侧各物理量下标为2。空载试验无论在哪侧做，电压

r x

?-'2U K r I ?1 K

x I j ?1

?1U ?-'2

r I ?1

x I j 1?

?1U

均加到额定值。根据m fN E U Φ=≈44.4可知，11144.4fN U N

m =

Φ；

22244.4fN U N

m =

Φ，故

2221

2212

1=?

==ΦΦKN

N U KU

N U N U N

N N m m ，即21m m Φ=Φ。因此无论在哪侧做，主磁通不变，铁心饱和程度不变，磁导率μ不变，磁阻

S l

R m μ=

不变。根据磁路欧姆定律m m R IN F Φ==可知，在m R 、

m Φ不变时，无论在哪侧做，励磁磁动势都一样，即0201F F =，因此202101N I N I =，则

K N N I I 1

202

01=

，显然分别在高低压侧做变压器空载试验，空载电流不等，低压侧空载电流是高压侧

空载电流的K 倍。

空载电流百分值(%)

100(%)10101?=

I I I ， (%)

100(%)20202?=

I I I ，

由于N N KI I KI

I 1201

02,==，所以(%)01I =(%)02I ，空载电流百分值相等。

空载功率大约等于铁心损耗，又根据3

.12

B p m Fe ∝，因为无论在哪侧做主磁通都相同，磁密不变，

所以铁损耗基本不变，空载功率基本相等。

励磁阻抗

022201

11,I U z I U z N

m N m =

，由于N

N KU

U KI

I 2101

02,==，所以 22

1m m z K z =，

高压侧励磁阻抗1m z 是低压侧励磁阻抗2m z 的2

K 倍。

不能换算。因为磁路为铁磁材料,具有饱和特性。磁阻随饱和程度不同而变化，阻抗不是常数，所以不能换算。由于变压器工作电压基本为额定电压，所以测量空载参数时，电压应加到额定值进行试验，从而保证所得数据与实际一致。

2-21短路试验时希望在哪侧进行？将电源加在低压侧或高压侧所测得的短路功率、短路电流、短路电压百分数及短路阻抗是否相等？如试验时，电流达不到额定值对短路试验就测的、应求的哪些量有影响，哪些量无影响？如何将非额定电流时测得U K 、P K 流换算到对应额定电流I N 时的值？

答：高压侧电流小，短路试验时所加电压低，为了选择仪表方便，短路试验一般在高压侧进行。以下讨论规定高压侧各物理量下标为1，低压侧各物理量下标为2。电源加在高压侧，当电流达到额定值时，短路阻抗为 2

'212

'211)()(x x r r z K +++=

，铜损耗为)('

21211r r I p N cu +=，短路电压111K N KN z I U =，短路电压百分值为

(%)

100(%)1111

?=N

K N K U z I U

电源加在低压侧，当电流达到额定值时，短路阻抗为

22'122'12)()(x x r r z K +++=

，铜损耗为)(2'

1222r r I p N cu +=，短路电压222

K N KN

z I U =，短路电

压百分值为

(%)

100(%)2222?=

K N K U z I U ，

根据折算有

122

21,r K

r r K r ==，

122'21,x K

x x K x =

=，因此

短路电阻

'211)(

K K r K r K

r K r r r =+=+=，

短路电抗

'211)(

K K x K x K

x K x x x =+=+=，

所以高压侧短路电阻、短路电抗分别是低压侧短路电阻、短路电抗的2

K 倍。于是，高压侧短路阻抗也是低压侧短路阻抗的2

K 倍；

由

N I K I 2!1=

推得21cu cu p p =，高压侧短路损耗与低压侧短路损耗相等；而且

1K K KU

U =，高压侧短路电压是低压侧短路电压的K 倍；

再由N

N KU U 21=推得(%)(%)21K K U U =，高压侧短路电压的百分值值与低压侧短

路电压的百分值相等。

因为高压绕组和低压绕组各自的电阻和漏电抗均是常数，所以短路电阻、短路电抗 K K x r ,也为常数，显然短路阻抗恒定不变。电流达不到额定值，对短路阻抗无影响，

对短路电压、短路电压的百分数及短路功率有影响，由于短路试验所加电压很低，磁路不饱和，励磁阻抗很大，励磁支路相当于开路，故短路电压与电流成正比，短路功

率与电流的平方成正比，即K K

I U

，2

K N

I p I p =

，于是可得换算关系

I U

=，

k K N

KN I p I p =。

2—22 当电源电压、频率一定时，试比较变压器空载、满载（0

20>?）和短路三种情况下下述各量的

大小（需计及漏阻抗压降）：

（1）二次端电压U 2；（2）一次电动势E 1；（3）铁心磁密和主磁通m Φ。答：（1）变压器电压变化率为)sin cos (2*

??βk k x r u +=?，二次端电压

N U u U 22)1(?-=，空载时，负载系数β=0，电压变化率0=?u ，二次端电压为N U 2；

满载（o

02>?）时，负载系数β=1，电压变化率0>?u ，二次端电压2U 小于N U 2；短路时二次端电压为0。显然，空载时二次端电压最大，满载（o

02>?）时次之，短路时最小。

（2）根据一次侧电动势方程11.

111.

)(Z I E jx r I E U +-=++-=可知，空载时I 1 最

小，漏电抗压降11.

Z I 小，1E 则大；满载时N I I 11=，漏电抗压降 11.

Z I 增大，1E 减

小；短路时1I 最大，漏电抗压降11.

Z I 最大，1E 更小。显然，空载时1E 最大，满载时次之，短路时最小。

（3）根据m fN E Φ=1144.4知，

44.4fN E m =

Φ，因为空载时1E 最大，满载时次之，

短路时最小，所以空载时m Φ最大，满载时m Φ次之，短路时m Φ最小。因为磁密 S B m

m Φ=

，所以空载时m B 最大，满载时m B 次之，短路时m B 最小。

2-23为什么变压器的空载损耗可以近似看成铁损，短路损耗可近似看成铜损？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？

答：空载时，绕组电流很小，绕组电阻又很小，所以铜损耗I 02r 1很小,故铜损耗可以忽略，空载损耗可以近似看成铁损耗。测量短路损耗时，变压器所加电压很低，而根据

11.

111.

)(Z I E jx r I E U

+-=++-=可知，由于漏电抗压降11.

Z I 的存在，1E 则更小。又根据

m fN E Φ=1144.4可知，

44.4fN E m =

Φ，因为1E 很小，磁通就很小，因此磁密

S B m

m Φ=

很低。再

由铁损耗3

.12f

B p m Fe ∝，可知铁损耗很小，可以忽略，短路损耗可以近似看成铜损耗。负载时，因

为变压器电源电压不变，1E 变化很小（)11U E ≈，主磁通几乎不变，磁密就几乎不变，铁损耗也就几乎不变，因此真正的铁损耗与空载损耗几乎无差别，是不变损耗。铜损耗与电流的平方成正比，因此负载时的铜损耗将随电流的变化而变化，是可变损耗，显然，负载时的铜损耗将因电流的不同而与短路损耗有差别。

2-24 变压器电源电压不变，负载（02>?）电流增大，一次电流如何变，二次电压如何变化？当二次电压过低时，如何调节分接头？

答：根据磁动势平衡方程10.

22.11.N I N I N I =+可知，

I I N N I I I 2.

22.

)(-+

+=，当负载电流

（即2I ）增大时，一次电流一定增大。又电压变化率)sin cos (2*

2*??βk k x r u +=?，其中

N I I 22=

β，

负载电流增大时，β增大。因为02>?，所以0>?u 且随着β的增大而增大，于是，

N U u U 22)1(?-=将减小。

因为变压器均在高压侧设置分接头，所以，变压器只能通过改变高压侧的匝数实

现调压。二次电压偏低时，对于降压变压器，需要调节一次侧（高压侧）分接头，减少匝数，根据

m fN E U Φ=≈11144.4可知，主磁通11

44.4fN U m ≈

Φ将增大，每匝电压m

f N U Φ≈44.41

将增大，二次

电压m fN U Φ=2244.4提高。对于升压变压器，需要调节二次侧（高压侧）分接头，增加匝数，这时，变压器主磁通、每匝电压均不变（因一次侧电压、匝数均未变），但是由于二次侧匝数增加，所以其电压m fN U Φ=2244.4提高。

2-25有一台单相变压器，额定容量为5千伏安，高、低压侧均有两个线圈组成，原方每个线圈额定电压均为U 1N =1100伏，副方均为U 2N =110伏，用这台变压器进行不同的连接，问可得到几种不同的变化？每种连接原、副边的额定电流为多少？

解：根据原、副线圈的串、并联有四种不同连接方式：

1）原串、副串：10

110

2110022221=??=

N U U K

U S I A U S I N

N N N N N 73.22110

250002273.211002500022211=?=

=?==

2）原串、副并：

110

11002221=?=

N U U K

U S I A

U S I N

N N N N N 45.45110

5000273.211002500022211===

=?=

3）原并、副串：5

110

21100221=?=

N U U K

U S I A

U S I N

N N

N N 73.22110

250002545.4110050002211=?=

4）原并、副并：10

110

110021==

N U U K

U S I A U S I N

N N N N 45.45110

5000545.41100

50002211===

===

2-26 一台单相变压器，S N =20000kV A ，

U U N N 11/3

220/21=

，f N =50赫，线圈为铜线。

空载试验（低压侧）：U 0=11kV 、I 0=45.4A 、P 0=47W ；短路试验（高压侧）：U k =9.24kV 、I k =157.5A 、P k =129W ；试求（试验时温度为150C ）：

（1）折算到高压侧的“T ”形等效电路各参数的欧姆值及标么值（假定2,2

21'

21k k x x x r r r =

=）；

（2）短路电压及各分量的百分值和标么值；

（3）在额定负载，1cos 2=?、)0(8.0cos 22>=??和)0(8.0cos 22<=??时的电压变化率和二次端电压，并对结果进行讨论。

（4）在额定负载， )0(8.0cos 22>=??时的效率；（5）当)0(8.0cos 22>=??时的最大效率。

解：（1）低压侧励磁阻抗Ω

=?==

29.2424

.4510113

0I U z m

低压侧励磁电阻Ω

=?=

8.224

.4510472

0I p r m

低压侧励磁电抗

=-=

21.2418

.2229.2422

m m r z x

变比547

.1111

322021==

N U U K

折算到高压侧的励磁电阻Ω=?==30408.22547.112

m m r K r

折算到高压侧的励磁电抗Ω=?==3.3216121.241547

.112

2'm m x K x

高压侧短路阻抗

=?=

67.585

.1571024.93

k I U

高压侧短路电阻 Ω

=?=

2.55

.157101293

k k I P r

高压侧短路电抗

=-=-=

44.582

.567

.582

k k r z x

折算到C o

75时短路电阻Ω

=?++=

++=

448.62.5152357523515

2357523575k C k r r o

折算到C o

75时短路阻抗

=+=

+=8.5844

.58448

.62

7575k

C k C k x r z o o

"T"型等效电路原副边的电阻

=224.32

448.62

75'

21C

k o r r r

"T"型等效电路原副边的电抗

=22.292

44.582

21k x x x

基准阻抗

Ω=

??=

32420

20000)

10220(3

1111N

N N S U

I U z

励磁电阻标幺值

.33

2420

30401'

*'==

N m m

z r r

励磁电抗标幺值

.393

2420

3.321611'

'==

m m

z x x

短路电阻标幺值

008

.03

2420

448.6175*

75==

C k C k z r r o o

短路电抗标幺值 0724

.03

2420

44.581*

k k z x x

"T"型等效电路原副边电阻的标幺值

004

.02

008.02

75*

1==

k o r r r

"T"型等效电路原副边电抗的标幺值0362

.02

0724.02

*1==

=k x x x

(2) 短路电压的标幺值

0729

.03

2420

8.58*

751751751*

C k N

k N k o o o z z z U z I u

短路电压有功分量的标幺值

008

.0*

751751751*===

C k N

k N ka

o o o r z r U r I u

短路电压无功分量的标幺值

0724

.0*

111*

===

K N

k N

k N kr x z x U x I u

短路电压的百分值

(%)

29.7(%)100(%)100(%)*

751751=?=?=

C K N

k N k o o z U z I u

短路电压有功分量的百分值

(%)

8.0(%)100(%)100(%)*

751751=?=?=

C K N

k N ka o o r U r I u

短路电压无功分量的百分值 (%)

24.7(%)100(%)100(%)*

11=?=?=

K N

k N kr x U x I u

(3) 额定负载时,负载系数1=β

①0sin 1cos 22==??时，

电压变化率和二次端电压分别为：

008.01008.01)sin cos (2*

=??=+=???βk k x r u

kV U u U N 912.1011)008.01()1(22=?-=?-=

②6.0sin )0(8.0cos 222=>=???时，

电压变化率和二次端电压分别为

04984.0)6.00724.08.0008.0(1)sin cos (2*

=?+??=+=???βk k x r u

kV U u U N 452.1011)04984.01()1(22=?-=?-=

③6.0sin )0(8.0cos 222-=<=???时，

电压变化率和二次端电压分别为

03704

.0)6.00724.08.0008.0(1)sin cos (2*

-=?-??=+=???βk k x r u

kV U u U N 407.1111)03704.01()1(22=?+=?-=

(4) 一次侧额定电流

A U S I N

N N 5.1573

22010200003

11=??=

于是满载时的铜损耗 kW r I P C K N KN o 9507.159448.65.1572

752

1=?==

效率 (%)

7.98(%)100)9507

.1591478.020********

.1591471((%)

100)cos 1(2

022

0=??++???+-

=?+++-

=KN

N KN

P P S P P β?ββη

(5)最大

,负载系数为

542

.09507

.159470==

m P P β

最大效率为

(%)

99(%)100)7.428.020000542.047

21((%)

100)2cos 21(0

max =??+???-

=?+-=P S P N m ?βη

2-26 一台单相变压器，S N =20000kV A ，kV

U U N N 11/3220/21=

，f N =50赫，线圈为铜线。

空载试验（低压侧）：U 0=11kV 、I 0=45.4A 、P 0=47W ；

短路试验（高压侧）：U k =9.24kV 、I k =157.5A 、P k =129W ；试求（试验时温度为150

C ）：

（1）折算到高压侧的“T ”形等效电路各参数的欧姆值及标么值（假定2,2

21'

21k k x x x r r r =

=）；

（2）短路电压及各分量的百分值和标么值；

（3）在额定负载，1cos 2=?、)0(8.0cos 22>=??和)0(8.0cos 22<=??时的电压变化率和二次端电压，并对结果进行讨论。

（4）在额定负载， )0(8.0cos 22>=??时的效率；（5）当)0(8.0cos 22>=??时的最大效率。

解：（1）低压侧励磁阻抗Ω

=?==

29.2424

.4510113

0I U z m

低压侧励磁电阻Ω

=?=

8.224

.4510472

0I p r m

低压侧励磁电抗

=-=

21.2418

.2229.2422

m m r z x

变比547

.1111

322021==

N U U K

折算到高压侧的励磁电阻Ω=?==30408.22547

.112

m m r K r

折算到高压侧的励磁电抗Ω=?==3.3216121.241547

.112

m m x K x

高压侧短路阻抗

=?=

67.585

.1571024.93

k I U

高压侧短路电阻 Ω

=?=

2.55

.157101293

k k I P r

高压侧短路电抗

=-=-=

44.582

.567

.582

k k r z x

折算到C o

75时短路电阻Ω

=?++=

++=

448.62.5152357523515

2357523575k C k r r o

折算到C o

75时短路阻抗

=+=

+=8.5844

.58448

.62

7575k

C k C k x r z o o

"T"型等效电路原副边的电阻

=224.32

448.62

75'

21C

k o r r r

"T"型等效电路原副边的电抗

=22.292

44.582

21k x x x

基准阻抗

Ω=

??=

32420

20000)

10220(3

1111N

N N S U

I U z

励磁电阻标幺值

.33

2420

30401'

*'==

N m m

z r r

励磁电抗标幺值 87

.393

2420

3.321611'

'==

m m

z x x

短路电阻标幺值

008

.03

2420

448.6175*

75==

C k C k z r r o o

短路电抗标幺值 0724

.03

2420

44.581*

k k z x x

"T"型等效电路原副边电阻的标幺值

004

.02

008.02

75*

1==

k o r r r

"T"型等效电路原副边电抗的标幺值0362

.02

0724.02

*1==

=k x x x

(2) 短路电压的标幺值

0729

.03

2420

8.58*

751751751*

C k N

k N k o o o z z z U z I u

短路电压有功分量的标幺值

008

.0*

751751751*

===

C k N

k N ka o o o r z r U r I u

短路电压无功分量的标幺值

0724

.0*

111*

===

K N

k N

k N kr x z x U x I u

短路电压的百分值

(%)

29.7(%)100(%)100(%)*

751751=?=?=

C K N

k N k o o z U z I u

短路电压有功分量的百分值

(%)

8.0(%)100(%)100(%)*

751751=?=?=

C K N

k N ka o o r U r I u

短路电压无功分量的百分值 (%)

24.7(%)100(%)100(%)*

11=?=?=

K N

k N kr x U x I u

(3) 额定负载时,负载系数1=β

①0sin 1cos 22==??时，

电压变化率和二次端电压分别为：

008.01008.01)sin cos (2*

=??=+=???βk k x r u

kV U u U N 912.1011)008.01()1(22=?-=?-=

②6.0sin )0(8.0cos 222=>=???时，

电机学相关习题及解答

1－36 一台直流电动机，电枢电流为15.4A，2P＝4，单波S＝27，每元件匝数W y＝3，每极磁通量等于0.025W b，问电机的电磁转矩为多少？若同样元件数，绕组改为单迭，极数于励磁不变，电磁转矩又为多少？ 1－48 一台并励直流电动机，P N＝100kw，U N ＝220V，n＝550r/m在750C时电枢回路电阻r a ＝0.022欧，励磁回路电阻r f＝27.5欧，2u ＝2V，额定负载时的效率为88％，试求电机空载时的电流。 1－54 一台并励直流电动机的额定数据如下：P N＝17kw，U N＝220V，n＝3000r/m， I N＝88.9A，电枢回路电阻r a=0.0896欧，励磁回路电阻R f＝181.5欧，若忽略电枢反应的影响，试求：（1）电动机的额定输出转矩；（2）在额定负载时的电磁转矩；（3）额定负载时的效率；（4）在理想空载（I a＝0）时的转速；（5）当电枢回路串入电阻R＝0.15欧时，在额定转矩时的转速。 1－58 一台串励直流电动机U N＝220V，n＝1000r/m，I N＝40A，电枢回路电阻为0.5欧，假定磁路不饱和。试求：（1）当I a＝20A时，电动

机的转速及电磁转矩？（2）如果电磁转矩保持上述值不变，而电压减低到110V ，此时电动机的转速及电流各为多少？ 1－62 一台直流串励电动机，额定负载运行，U N ＝220V ，n ＝900r/m ，I N ＝78.5A ，电枢回路电阻r a =0.26欧，欲在负载转矩不变条件下，把转速降到700r/m ，须串入多大电阻？ 1－76 并励直流电机接在电网上。 1、比较该机作发电机运行和电动机运行时的旋转方向。 2、该机作电动机运行，正转时和反转时不一样为什么？ 1－77 并励直流发电机，额定电压为230V ，现需要将额定负载运行时的端电压提高到250V ，试问：（1）若用增加转速的方法，则转速必须增加多少？（2）若用调节励磁的方法，则励磁电流增加多少倍？ 1－78 一台并励发电机，P N ＝6kw ，U N ＝230V ，n ＝1450r/m ，电枢回路电阻r a 750 ＝0.921欧，励磁回路电阻R f 750 ＝177欧，额定负载时的附加损耗 60 =? P w ，铁耗5 .145=P Fe w ，机械损耗4 .168=Ω P w ，求额定负载下的输入功率、电磁功率、电磁转矩及

电机学变压器经典习题及答案

第二章变压器一、填空： 1. ★★一台单相变压器额定电压为380V/220V ，额定频率为50HZ ，如果误将低压侧接到380V 上，则此时m Φ ,0I ,m Z ,Fe p 。（增加，减少或不变）答：m Φ增大，0I 增大，m Z 减小，Fe p 增大。 2. ★一台额定频率为50Hz 的电力变压器接于60Hz ，电压为此变压器的6/5倍额定电压的电网上运行，此时变压器磁路饱和程度，励磁电流，励磁电抗，漏电抗。答：饱和程度不变，励磁电流不变，励磁电抗增大，漏电抗增大。 3. 三相变压器理想并联运行的条件是（1），（2），（3）。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。 4. ★如将变压器误接到等电压的直流电源上时，由于E= ，U= ，空载电流将，空载损耗将。答：E 近似等于U ，U 等于IR ，空载电流很大，空载损耗很大。 5. ★变压器空载运行时功率因数很低，其原因为。答：激磁回路的无功损耗比有功损耗大很多，空载时主要由激磁回路消耗功率。 6. ★一台变压器，原设计的频率为50Hz ，现将它接到60Hz 的电网上运行，额定电压不变，励磁电流将，铁耗将。答：减小，减小。 7. 变压器的副端是通过对原端进行作用的。答：磁动势平衡和电磁感应作用。 8. 引起变压器电压变化率变化的原因是。答：负载电流的变化。 9. ★如将额定电压为220/110V 的变压器的低压边误接到220V 电压，则激磁电流将，变压器将。答：增大很多倍，烧毁。 10. 联接组号不同的变压器不能并联运行，是因为。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。 11. ★★三相变压器组不宜采用Y,y 联接组，主要是为了避免。答：电压波形畸变。 12. 变压器副边的额定电压指。答：原边为额定电压时副边的空载电压。 13. ★★为使电压波形不发生畸变，三相变压器应使一侧绕组。答：采用d 接。 14. 通过和实验可求取变压器的参数。答：空载和短路。 15. 变压器的结构参数包括，，，，。

电机学课后习题解答(配王秀和孙雨萍编)

《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

电机学复习题与答案解析知识讲解

电机学复习题与答案解析

第一章磁路一、填空： 1.磁通恒定的磁路称为，磁通随时间变化的磁路称为。答：直流磁路，交流磁路。 2.电机和变压器常用的铁心材料为。答：软磁材料。 3.铁磁材料的磁导率非铁磁材料的磁导率。答：远大于。 4.在磁路中与电路中的电势源作用相同的物理量是。答：磁动势。 5.★★当外加电压大小不变而铁心磁路中的气隙增大时，对直流磁路，则磁通，电感，电流；对交流磁路，则磁通，电感，电流。答：减小，减小，不变；不变，减小，增大。二、选择填空 1.★★恒压直流铁心磁路中，如果增大空气气隙。则磁通；电感；电流；如果是恒压交流铁心磁路，则空气气隙增大时，磁通；电感；电流。 A：增加 B：减小 C：基本不变答：B，B，C，C，B，A 2.★若硅钢片的叠片接缝增大，则其磁阻。仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢2

A：增加 B：减小 C：基本不变答：A 3.★在电机和变压器铁心材料周围的气隙中磁场。 A：存在 B：不存在 C：不好确定答：A 4.磁路计算时如果存在多个磁动势，则对磁路可应用叠加原理。 A：线形 B：非线性 C：所有的答：A 5.★铁心叠片越厚，其损耗。 A：越大 B：越小 C：不变答：A 三、判断 1.电机和变压器常用的铁心材料为软磁材料。（）答：对。 2.铁磁材料的磁导率小于非铁磁材料的磁导率。（）答：错。 3.在磁路中与电路中的电流作用相同的物理量是磁通密度。（）答：对。 4.★若硅钢片的接缝增大，则其磁阻增加。（）答：对。 5.在电机和变压器铁心材料周围的气隙中存在少量磁场。（）仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢3

电机学复习题与答案

一、填空题 1．变压器中的磁通按照性质和作用的不同，分为__主磁通__和漏磁通，其中__漏磁通___不参与变压器的能量传递。 2．他励直流电动机常用的调速方法有：_ 改变电枢回路里的串联电阻；减小气隙磁通；改变电枢端电压U 。 3．鼠笼式异步电动机降压起动的方法有定子串接电抗器起动； Y —起动；自耦减压起动。 4．三相同步电动机通过调节___励磁电流__可调节无功功率。 5．异步电动机的电源电压降低10％，电机的过载能力降低到____80%__________，临界转差率___不变_______，负载不变时，电机的转速将___降低_______。 6．直流电动机常用的调速方法有：电枢控制和磁场控制。 7．变压器负载运行时，二次电流的大小决定着一次电流的大小。 8．削弱齿谐波电动势的方法有斜槽、分数槽（半闭口槽）以及其它措施。 9．单相绕组的磁动势是脉动磁动势；对称三相绕组的磁动势为旋转磁动势。 10．三相感应电动机的调速方法有：改变转差率调速、改变电压调速、变频调速。 11．变压器空载实验选择在__低压侧_____压侧进行，原因是___安全和仪表选择方便。短路实验选择在高压侧压侧进行，原因是安全和仪表选择方便。 12．一台单相变压器一次、二次绕组匝数比为10，则将二次绕组进行归算后，归算前后的二次侧电阻之比为 1：100 ；归算前后的二次侧磁势之比是 1：1 。 13．并励直流发电机自励的三个条件是有剩磁、剩磁与励磁方向相同（电枢和励磁绕组接法正确）、励磁电阻小于临界电阻。 14．一台直流发电机，其电势和端电压的大小关系是 E>U 。 15．三相感应电动机转子转速为n ，定子旋转磁场的转速为n S , 极对数为p ，则定子电流的交变频率为 60s n p _ ；转子电流的交变频率为 ()60 s n n p 。二、选择题 1、两相对称绕组通以两相对称电流，将产生（ A ）；三相感应电机通以三相对称电流，若一相绕组断线（绕组无中线），将产生脉振磁场。 A 圆形旋转磁场 B 脉振磁场 C 椭圆形旋转磁场 2、一台额定条件下工作在 220V50Hz 的单相变压器，错接在220V60Hz 的交流电源上，则额定负载时的主磁通会（ B ）： A 变大 B 变小 C 几乎不变 3、直流电动机定子励磁绕组中电流为（ A ）： A 直流电流 B 交流电流 C 尖顶波形

电机学复习题及答案

电机学一、选择题（本大题共18小题，每小题1.5分，共27分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题多选或未选均无分。 1．直流并励电动机起动时，励磁回路的调节电阻阻值应置于（）A．任意位置；B．中间位置；C．零位置；D．最大位置 2．同步电机中参数X d’表示为（） A．同步电抗；B．直轴瞬态电抗；C．直轴漏抗；D．直轴超瞬态电抗3．并联于大电网上的同步发电机，当电流落后于电压运行时，若逐渐增大励磁电流，则电枢电流（） A．渐大；B．减小；C．先增大后减小； D．先减小后增大 4．如果不计定子电阻效应，同步发电机运行在什么条件下有△U=0（） A．电阻性负载B．电阻、电感性负载 C．纯感性负载D．电阻、电容性负载 5．要增加并联在电网上运行的发电机的有功输出，可以（）A．增加励磁电流使E 增加; B．增加原动机的动力，使功角增加; C．减小励磁电流使E 0减小; D．加快原动机转速使n＞n 1 6．判断一台同步电机运行于发电机状态的依据是（） A．E 0＞U; B．E 滞后于U; C．E ＜U; D．E 领先于U

7．三相异步电动机负载增加时，会使（） A．转子转速降低; B．转子电流频率降低 C．转子电流产生的磁动势对转子的转速减小 D．转子电流产生的磁动势对定子的转速增加 8．异步电动机空载电流比同容量变压器空载电流大的原因是（） A．异步电动机的损耗大;B．异步电动机是旋转的; C．异步电动机有气隙;D．异步电动机的漏抗大; 9．三相异步电动机转子转速减小时，转子磁势对空间的转速将（） A．增加; B．保持不变; C．减小; D．为0; 10．三相异步电动机的最大转矩大小（） A．与转子电阻无关; B．与电源电压无关; C．与电源频率无关; D．与极对数无关; 11．转差率为s的异步电动机，其sP e 将等于（） A．定子铜耗; B．总机械功率; C．机械功率; D．转子铜耗; 12．三相异步电动机定子通入频率为f 1的电流，当转子不动时，其转子频率f 2 为（） A．f 2=f 1 ;B．f 2 =0; C．f 2 ＜f 1 ;D．f 2 ＞f 1 13．交流双层绕组中，每相串联匝数N同每个线圈的匝数N c 、每极每相槽数q、极对数p、并联支路数a之间的关系是（） A．N=（2a/p）qN c B．N=（2p/ a）qN c C．N=apqN c D．N=2apqN c 14．变压器负载运行时与空载运行时相比，变比K（） A．变大; B．变小; C．相等; D．基本不变; 15．若外加电压随时间正弦变化，当磁路饱和时，单相变压器的励磁电流随时间变化的波形是（） A．矩形波; B．平顶波; C．正弦波; D．尖顶波; 16．变压器空载时，线路电压增加，则铁耗将（）

2009电机学变压器直流电机题解

电机学题解一．填空题（20分，每小题2分） 1. 变压器铁心在叠装时由于装配工艺不良，铁心间隙较大，主磁通将，励磁电流将。 2. 一台单相变压器进行空载试验，在高压侧加额定电压测得的损耗和在低压侧加额定电压测得的损耗______。 3. 三相变压器组不宜采用Y,y联接组，主要是为了避免。 4.不考虑铁心损耗时，当变压器的磁通随时间正弦变化时，磁路饱和的非线性性质将导致激磁电流成为与磁通同相位的波。 5.变压器的绕组归算，实质上是在保持为不变量的条件下，对绕组的电压、电流所进行的一种线性变换。 6. 直流电机的主磁路包括以下几段：电枢齿两个、电枢轭一段、主极铁心两个、定子轭一段以及。 7.直流电机单叠绕组的并联支路对数为，单波绕组的并联支路对数。 8.直流电机的交轴电枢反应结果是：引起气隙磁场畸变；使物理中性线偏离几何中性线一个角度；计及饱和时，对主磁场有。 9. 一台并励直流电动机拖动恒定的负载转矩，做额定运行时，如果将电源电压降低了20℅，则稳定后电机的电枢电流为倍的额定电枢电流（假设磁路不饱和）。 10.一台串励直流电动机与一台并励直流电动机，都在满载下运行，它们的额定功率和额定电流都相等，若它们的负载转矩同样增加1 N.m，则可知：电动机转速下降得多，而电动机的电流增加得多。 1.不变，增加； 2.相等； 3.电压波形畸变； 4.尖顶波； 5.一次或二次侧磁动势； 6.两段气隙； 7. 2p，2；8.去磁作用；9. 1.25倍；10.串励，并励。二．问答题（40分）

v U 110=的电源上运行时，问：励磁电流，铁耗，一、二次侧漏抗，负载能力如何变化？为什么？（8分）答：由式m fN E U Φ=≈11144.4可知，前后两种情况主磁通相同。从磁路欧姆定律知，励磁电流不变。主磁通未变，磁密不变，频率减小，则铁耗减小（3.12f B p m Fe ∝）。一、二次侧的漏电抗随频率的减小成正比减小。另外，二次侧感应电动势比原来减少一倍，故负载能力减小一倍。 2.变压器在额定电压和额定频率的电源下空载运行时，当频率保持不变，电源电压增加到 1.1N U ，励磁电抗和铁耗如何变化，为什么？若变压器二次侧短路，励磁电抗和铁耗如何变化，为什么？（8分） .答：（1）此时主磁通增大，主磁路饱和程度增加，铁心磁导率减小，磁阻增大，由磁路欧姆定律知，励磁电流大大增加，反映在等效电路中就是励磁电抗减小。（2）二次侧短路，二次侧电流大大增加，由磁动势平衡知一次侧电流也大大增加，再从一次侧电压平衡方程式知，电压U 1不变，漏阻抗压降大大增加，则电动势E 1减小很多，主磁通随之减小，可知励磁电抗有所增加。计算题（30分） 3.已知一台两极直流电机，主磁极不加励磁电流，只在电刷通以直流电流且电枢以一定的转速旋转，问电枢导体是否感应电动势、电刷两端的感应电动势为多少？为什么？（8分）答：此时气隙磁密友电枢磁动势单独产生，而正、负电刷间导体电流的大小和方向不变，故气隙磁密相对于定子时静止的，旋转的电枢导体切割此气隙磁密而感应电动势。电刷两端的感应电动势为零，因正、负电刷间（支路间）导体感应电动势彼此抵消了。从辜承林教材图2.35可清楚的知道这一点。 4.一台直流发电机，定子为6极，电枢绕组为单叠型式。正常运行时有三对电刷，如保持额定运行时转速及励磁电流不变，因故去掉一对电刷，忽略电枢反应的影响，试分析电机可能发出的最大功率。（8分）答：单叠绕组的并联支路数为2p ，故原来有6条并联支路数，去掉相邻一对电刷后，支路数变为4条，其中三条是原来的，另一条由原来的三条支路串联而成。正常运行时，a a a i ai I 62== ；现在，a a a a I i i I 9 5313'= +=，a a I U P =。P I U P a a 95'max ==，此为电机可能发出的最大功率。

电机学习题与解答

第一章第一章变压器基本工作原理和结构 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I 0，产生励磁磁动势F 0，在铁芯中产生交变主磁通ф0, 其频率与电源电压的频率相同，根据电磁感应定律，原副边因交链该磁通而分别产生同频率的感应电动势 e 1和e 2, 且有 dt d N e 01 1φ-=, dt d N e 0 2 2φ-=, 显然，由于原副边匝数不等, 即N 1≠N 2，原副边的感应电动势也就不等, 即e 1≠e 2, 而绕组的电压近似等于绕组电动势,即U 1≈E 1, U 2≈E 2,故原副边电压不等,即U 1≠U 2, 但频率相等。 1-2 试从物理意义上分析，若减少变压器一次侧线圈匝数（二次线圈匝数不变）二次线圈的电压将如何变化？答：由dt d N e 011φ-=, dt d N e 0 2 2φ-=, 可知 , 2211N e N e =，所以变压器原、副两边每匝感应电动势相等。又U 1≈ E 1, U 2≈E 2 , 因此，22 11N U N U ≈ ，当U 1 不变时，若N 1减少, 则每匝电压11N U 增大，所以11 22N U N U =将增大。或者根据m fN E U Φ=≈11144.4，若 N 1 减小，则m Φ增大，又m fN U Φ=2244.4，故U 2增大。 1-3 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？为什么？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。 1-4 变压器铁芯的作用是什么，为什么它要用0.35毫米厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片迭成？答：变压器的铁心构成变压器的磁路，同时又起着器身的骨架作用。为了铁心损耗，采用0.35mm 厚、表面涂的绝缘漆的硅钢片迭成。 1-5变压器有哪些主要部件，它们的主要作用是什么？答：铁心: 构成变压器的磁路,同时又起着器身的骨架作用。绕组: 构成变压器的电路,它是变压器输入和输出电能的电气回路。分接开关: 变压器为了调压而在高压绕组引出分接头,分接开关用以切换分接头,从而实现变压器调压。油箱和冷却装置: 油箱容纳器身,盛变压器油,兼有散热冷却作用。绝缘套管: 变压器绕组引线需借助于绝缘套管与外电路连接，使带电的绕组引线与接地的油箱绝缘。

电机学复习题及答案

一、填空题 1. 变压器中的磁通按照性质和作用的不同，分为主磁通漏磁通，其中漏磁通不参与变压器的能量传递。 2. 他励直流电动机常用的调速方法有：_改变电枢回路里的串联电阻；减小气隙磁通;改变电枢端电压U。 3. 鼠笼式异步电动机降压起动的方法有定子串接电抗器起动 ; Y —起动 ; 自耦减压起动。 4. 三相同步电动机通过调节励磁电流可调节无功功率。 5. 异步电动机的电源电压降低10%,电机的过载能力降低到80, 临界转差率不变，负载不变时，电机的转速将降低_____ 6. 直流电动机常用的调速方法有：电枢控制和磁场控制。 7. 变压器负载运行时，二次电流的大小决定着一次电流的大小。 8. 削弱齿谐波电动势的方法有斜槽、分数槽（半闭口槽）___ 以及其它措施。 9. 单相绕组的磁动势是脉动磁动势;对称三

相绕组的磁动势为旋转磁动势。 10. 三相感应电动机的调速方法有：改变转差率调速、改变电压_____ 调速、变频________ 调速。 11. 变压器空载实验选择在低压侧压侧进行, 原因是安全和仪表选择方便。短路实验选择在高压侧压侧进行,原因是—安全和仪表选择方便。 12. 一台单相变压器一次、二次绕组匝数比为10，则将二次绕组进行归算后，归算前后的二次侧电阻之比为 1 : 100 ;归算前后的二次侧磁势之比是1 : 1 。 13. 并励直流发电机自励的三个条件是有剩磁、剩磁与励磁方向相同（电枢和励磁绕组接法正确）、励磁电阻小于临界电阻。 14 . 一台直流发电机，其电势和端电压的大小关系是 E>U 。 15. 三相感应电动机转子转速为n定子旋转磁场的转速为,极对数为P,则定子电流的交变频率为上￡；转子电流的交变频率为5s —n）P。

电机学变压器经典习题及答案

第二章变压器一、填空: 1. ★★一台单相变压器额定电压为380V/220V，额定频率为50HZ如果误将低压侧接到380V 上，则此时m_—I。,Z m——P Fe __________________ 。（增加，减少或不变）答：m增大，I 0增大，Z m减小，P Fe增大。 2. ★一台额定频率为50Hz的电力变压器接于60Hz,电压为此变压器的6/5倍额定电压的电网上运行，此时变压器磁路饱和程度________ ，励磁电流_________ ，励磁电抗__________ ，漏电抗___________ 。答：饱和程度不变，励磁电流不变，励磁电抗增大，漏电抗增大。____ 3. 三相变压器理想并联运行的条件是（1）_________________________________________________ ，（2）_______________________________ ,（3）________________________________________ 。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。 4. ★如将变压器误接到等电压的直流电源上时，由于E= ___________ ，U= _________ ，空载电流将_____________ ，空载损耗将____________ 。答：E近似等于U, U等于IR，空载电流很大，空载损耗很大。 5. ★变压器空载运行时功率因数很低，其原因为 ___________________________________ 。答：激磁回路的无功损耗比有功损耗大很多，空载时主要由激磁回路消耗功率。 6. ★一台变压器，原设计的频率为50Hz，现将它接到60Hz的电网上运行，额定电压不变，励磁电流将_______ ，铁耗将 _____ 。答：减小，减小。 7. 变压器的副端是通过__________________ 对原端进行作用的。答：磁动势平衡和电磁感应作用。 8. 引起变压器电压变化率变化的原因是 _____________________ 。答：负载电流的变化。 9. ★如将额定电压为220/110V 的变压器的低压边误接到220V电压，则激磁电流将__________ ，变压器将 ____________ 。答：增大很多倍，烧毁。 10. 联接组号不同的变压器不能并联运行，是因为 _____________ 。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。 11. ★★三相变压器组不宜采用Y,y联接组，主要是为了避免____________ 。答：电压波形畸变。 12. 变压器副边的额定电压指____________________________ 。答：原边为额定电压时副边的空载电压。 13. ★★为使电压波形不发生畸变，三相变压器应使一侧绕组 _____________ 。答：采用d接。 14. 通过_________ 和_________ 实验可求取变压器的参数。答：空载和短路。

电机学课后思考题习题答案

《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。

电机学上册复习重点第2篇变压器

第二篇变压器一、填空： 1. 一台单相变压器额定电压为380V/220V ，额定频率为50HZ ，如果误将低压侧接到380V 上，则此时m Φ ,0I ,m Z ,Fe p 。（增加，减少或不变）答：m Φ增大，0I 增大，m Z 减小，Fe p 增大。 2. 一台额定频率为50Hz 的电力变压器接于60Hz ，电压为此变压器的6/5倍额定电压的电网上运行，此时变压器磁路饱和程度，励磁电流，励磁电抗，漏电抗。答：饱和程度不变，励磁电流不变，励磁电抗增大，漏电抗增大。 3. 三相变压器理想并联运行的条件是（1），（2），（3）。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。 4. 变压器空载运行时功率因数很低，其原因为。答：激磁回路的无功损耗比有功损耗大很多，空载时主要由激磁回路消耗功率。 5. 一台变压器，原设计的频率为50Hz ，现将它接到60Hz 的电网上运行，额定电压不变，励磁电流将，铁耗将。答：减小，减小。 6. 引起变压器电压变化率变化的原因是。答：负载电流的变化。 7. 如将额定电压为220/110V 的变压器的低压边误接到220V 电压，则激磁电流将，变压器将。答：增大很多倍，烧毁。 8. 联接组号不同的变压器不能并联运行，是因为。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。 9. 变压器副边的额定电压指。答：原边为额定电压时副边的空载电压。 10. 通过和实验可求取变压器的参数。答：空载和短路。 11. 变压器的结构参数包括，，，，。答：激磁电阻，激磁电抗，绕组电阻，漏电抗，变比。 12. 既和原边绕组交链又和副边绕组交链的磁通为，仅和一侧绕组交链的磁通为。答：主磁通，漏磁通。 13. 变压器的一次和二次绕组中有一部分是公共绕组的变压器是。答：自耦变压器。 14. 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。

《电机学》课后习题答案

《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》习题解答(吕宗枢)16章.docx

第 16 章思考题与习题参考答案 16.1简述直流发电机和直流电动机的基本工作原理。答：发电机原理：定子励磁绕组通入直流电流建立恒定的磁场（励磁磁场），当原动机拖动转子旋转时，电枢线圈便切割励磁磁场而产生感应电动势，尽管该电动势是交流电动势，但是通过换向器和电刷的配合作用，在电刷两端可获得直流电动势，当电刷与外电路接通时，便可向外电路发出直流电流。电动机原理：定子励磁绕组通入直流电流建立恒定的励磁磁场，当把直流电源加在电刷两端时，电枢线圈中将有电流流过，电枢线圈的每边导体在励磁磁场中将受到电磁力的作用，并对转轴形成电磁转矩，从而拖动转子旋转。必须指出，虽然外加直流电源，但通过电刷和换向器的配合作用，使电枢线圈中流过的是交流电流，从而保证电机产生固定方向的电磁转矩，拖动转子沿固定方向旋转。 16. 2 在直流电机中，为什么每根导体的感应电动势为交流，而由电刷引出的电动势却为直流? 换向器的作用是什么？答：在直流电机中，电枢旋转使每根导体交替切割N、 S 极磁场，所以电枢导体电动势为交流。但由于换向器与电枢线圈一起旋转，而电刷固定不动，使得其中的一个电刷总是与位于N极下的导体相接触，另一个电刷总是与位于S 极下的导体相接触，也就是说，一个电刷的电位总为正极性，而另一个电刷的电位总为负极性，所以电刷两端的电动势是一个极性不变的直流电动势。换向器是实现电刷两端直流电与电枢线圈中交流电的相互转换作用。 16.3 试判断下列情况下电刷两端电压的性质：(1) 磁极固定，电刷与电枢同时旋转；(2)电枢固定，电刷与磁极同时旋转。答：（ 1）磁极固定，电刷与电枢同时旋转时，电刷两端电压为交流；（ 2）电枢固定，电刷与磁极同时旋转时，电刷两端电压为直流。 16.4 试述直流电机的主要组成部件及其作用。答：直流电机主要由定子和转子组成。定子部分有：（ 1）主磁极，作用是产生恒定的主磁场；（2）换向极，作用是减少电刷与换向器之间的火花；（3）电刷装置，作用是与换向器一起实现直流电机的内部交流与外部直流的相互转换功能，并使电刷与换向器保持良好接触；（ 4）机座和端盖，机座的作用是用来固定主磁极、换向极和端盖，也是电机磁路的一部分。转子部分有：（ 1）电枢铁心，作用是用来安放电枢绕组并作为主磁路的一部分；（2）电枢绕组，作用是产生感应电动势和电流以及产生电磁转矩，是电能与机械能相互转换的重要部件；（ 3）换向器，又称整流子，是实现电枢内交流电和外部直流电的转换作用。 16.5 说明直流发电机与直流电动机额定功率的定义及其性质差别。

2014第一学期重庆大学电机学习题课

1-1 磁路的磁阻如何计算？磁阻的单位是什么？答：磁路的磁阻与磁路的几何形状（长度、面积）和材料的导磁性能有关，计算公式为计算公式：A l R m μ=，……………（磁阻：l R S ρ=）单位：Wb A ………………………………(m F R =Φ) 1-2 磁路的基本定律有哪几条？当铁心磁路上有几个磁动势同时作用时，磁路计算能否用叠加原理，为什么？答：磁路的基本定律包括安培环路定律、电磁感应定律、磁路欧姆定律、磁通连续性定律、磁路基尔霍夫第一定律和基尔霍夫第二定律。当铁心磁路上有几个磁动势同时作用时，分为两种情况考虑。当铁心不饱和时，可以采用叠加原理。当铁心饱和时，磁化曲线不再是一条直线，磁导率是变化的，H 和B 呈非线性关系，故不能采用叠加原理。 1-3 基本磁化曲线与初始磁化曲线有何区别？计算磁路时用的是哪一种磁化曲线？答：基本磁化曲线（平均磁化曲线）：不同磁场强度H m 反复磁化同一铁磁材料，将所得到的一系列磁滞回线的顶点连接起来所得曲线。初始磁化曲线：将没有被磁化的铁磁材料进行磁化，所得到的B 与H 的曲线。计算磁路时用：基本磁化曲线 1-4 铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的，它们各与哪些因素有关？答：磁滞损耗：铁磁材料置于交变磁场中，被反复交变磁化，磁畴间相互摩擦引起的损耗。经验公式V fB C p n m h h =。与铁磁材料的磁滞损耗系数、磁场交变的频率、铁心的体积及磁化强度有关；涡流损耗：交变的磁场产生交变的电场，在铁心中形成环流（涡流），通过电阻产生的损耗。经验公式G B f C p m Fe h 23.1≈。与材料的铁心损耗系数、频率、磁通密度及铁心重量有关。

《电机学》习题解答(吕宗枢) 15章

第15章思考题与习题参考答案 15.1 从同步发电机过渡到同步电动机时，功角、定子电流、电磁转矩的大小和方向有何变化？答：功角由正变负（0 E 由超前于U 变为滞后于U ），电磁转矩方向改变，由制动转矩变为驱动转矩，定子电流有功分量方向改变，由发出功率变为吸收功率。 15.2 当 cos 滞后时，电枢反应在发电机中有去磁作用而在电动机中却有助磁作用，为什么？答：在发电机中，当 cos 滞后时，发电机发出感性无功功率，发电机处于过励磁状态，电枢电流滞后于空载电动势，电枢反应有去磁作用；在电动机中，当 cos 滞后时，电动机吸收感性无功功率，即发出容性无功功率，所以电枢反应有助磁作用。 15.3 磁阻电动机的转矩是怎样产生的？为什么隐极电机不会产生这种转矩？答：磁阻电动机的转矩是由于电机的交、直轴磁阻不等（即q d X X ）而产生的。隐极电机交、直轴对称，q d X X ，所以不会产生磁阻转矩。 15.4 同步电动机带额定负载运行时，如1cos ，若保持励磁电流不变，使电机空载运行， cos 如何变化？答： cos 将减小到接近于零，电动机吸收容性无功功率和很少的有功功率以供空载损耗。 15.5 某工厂变电所变压器的容量为kVA 2000，该厂电力设备总功率为kW 1200，65.0cos （滞后），今欲新增一台kW 500、8.0cos （超前）、%95 的同步电动机，当此同步电动机满载时全厂的功率因数是多少？变压器是否过载？解：原有电力设备消耗的有功功率和无功功率分别为 kW P 12001 kVar P Q 140365.0165 .01200sin cos 211 新增同步电动机消耗的有功功率和无功功率（超前）分别为 kW P P 3.52695 .050021 kVar P Q 7.3948.018 .03.526sin cos 211 新增同步电动机后，消耗总的有功功率和无功功率分别为

电机学变压器报告

1 / 7 变压器节能降耗技术调研一．电网损耗的构成电能是由一次能源转换而得的二次能源，它可以很方便的转化为机械能，热能，磁能，光能，化学能，等等。随着社会的发展，电能的应用已经深入到生产，生活的每一领域，电能已成为国民经济的命脉。世界上科技水平较高的国家都比较重视电能的开发、利用、节约、管理。通过各种技术手段降低电能损耗，节约能源，以最大的电能利用率进行生产活动。电力系统是由发电，供电，用电三个部分组成，所以电力系统的电能损失也包含发电，供电，用电设备的全部损失。就变压器损耗部分展开讨论。二．变压器的基本作用原理与理论分析 1.电力变压器的基本结构通常的电力变压器大部分为油浸式，铁心和绕组都浸放在盛满变压器油的油箱中。主要由五个部分组成：铁芯，带有绝缘的绕组，变压器油，油箱，绝缘套管。 2.变压器的技术参数（1）额定值变压器的铭牌标注的额定值，额定容量S N ，就是总容量；额定电压是由制造厂商规定的，是变压器在空载时额定分接头上的电压保证值U 1N ,U 2N ；额定电流是额定容量除以各绕组的额定电压所计算出来的线电流值，空载电流（励磁电流）。空载电流的作用是在变压器空载运行时建立主磁通，因此空载电流又称为励磁电流。

（2）空载损耗（铁芯损耗）空载损耗是在变压器接入额定电压条件下，铁芯内由励磁电流引起周期性变化时产生的损耗，也称铁芯损耗。（3）短路阻抗（短路电压）变压器的短路电压是指在副绕组短路时在原绕组施加额定频率的低电压。当副绕组流过额定电流时，原绕组所施加的电压U K称为变压器的短路电压，又称阻抗电压。短路阻抗与变压器的结构密切相关，其值的大小主要取决于原、副绕组的几何尺寸，例如直径，绕组厚度，绕组高度，原、副绕组的距离等。（4）额定负载损耗（短路损耗）当变压器在额定负载运行时，原、副绕组流过额定电流，此时绕组中所产生的损耗称为额定负载损耗。三．变压器综合功率损耗综合功率损耗的概念：综合功耗是指变压器有功功率损耗和无功功率的损耗之和。计算式 △p z=△P+K Q△或△p z=p0z+β2p kz K Q——无功经济当量 p0z——空载综合功率损耗 p kz——额定负载综合功率损耗 K Q， p0z ，p kz计算式 K Q=△p c △`Q p0z = p0 +K Q Q0 p kz=P+K Q Q0k 式中△p c——变压器联接系统的有功功率损耗下降值 2 / 7

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