电机学第四章 交流绕组共同问题

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 = ，1

8y =，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：ν

ν1-

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：

ν

s

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

,4

5

τ

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：

3

τ

，3f,0,3

F cos 3

cos 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 7

5

，15f

二、选择填空 1.

当采用绕组短距的方式同时削弱定子绕组中五次和七次谐波磁势时，应选绕组节距为 。

A ：

τ B ：4τ/5 C ：6τ/7 D ：5τ

/6答：D

2.

★三相对称交流绕组的合成基波空间磁势幅值为F 1,绕组系数为 k w1，3次谐波绕组系数为k w3，则3次空间磁势波的合成幅值为 。

Ａ：０； Ｂ：131/3

1w w k k F ； Ｃ：131/w w k k F 答：A

3.

三相四极36槽交流绕组，若希望尽可能削弱5次空间磁势谐波，绕组节距取 。

A ：

1y =7 B ：1y =8 C ：1y =9答：A

4. 交流绕组的绕组系数通常为 。

Ａ：<1； Ｂ：>0； Ｃ：=1 答：A

5. ★三相对称交流绕组的基波电势幅值为E 1,绕组系数为 k w1，3次谐波绕组系数为k w3，则3次谐波电势幅值为 。

Ａ：０； Ｂ：1311/3

w w E k k ； Ｃ：131E /w w k k 答：A

6.

★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 。

A ：变大；

B ：减小；

C ：不变。答：C ，A ，C

7. 单相绕组的基波磁势是 。

A ：恒定磁势；

B ：脉振磁势；

C ：旋转磁势。答：B

8. 交流电机定、转子的极对数要求 。

A ：不等；

B ：相等；

C ：不可确定。答：B 9.

★交流绕组采用短距与分布后，基波电势与谐波电势 。

A ：都减小；

B ：不变；

C ：基波电势不变，谐波电势减小。答：A 10.

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。

A ：5倍；

B ：相等；

C ：1/5倍。答：C 三、判断 1. ★采用分布短距的方法，可以削弱交流绕组中的υ次谐波电势。 （ ）答：对 2. 三相对称交流绕组中无三及三的倍数次谐波电势。 （ ）答：错 3. 交流绕组的绕组系数均小于1。 （ ）答：对 4. ★五次谐波旋转磁势的转向与基波旋转磁势转向相同。 （ ）答：错 5. 单相绕组的脉振磁势不可分解。 （ ）答：错 11. ★交流电机与变压器一样通以交流电，所以他们的感应电势计算公式相同。 （ ）答：错 12. 要想得到最理想的电势，交流绕组应采用整距绕组。 （ ）答：错 13. 极相组A 的电动势与极相组X 的电动势方向相反，电流方向也相反。 （ ）答：对 14. 交流电机励磁绕组中的电流为交流量。 （ ）答：错 15. 交流绕组采用短距与分布后，基波电势与谐波电势都减小了。 （ ）答：对 16. 交流绕组连接时，应使它所形成的定、转子磁场极数相等。 （ ）答：对 17.

电角度为p 倍的机械角度。 （ ）答：对

18. 交流绕组常用整距绕组。 （ ） 四、简答

1. ★★有一台交流电机，Q=36，2p=4，y 1=7，2a=2，试会出：

（1） 槽电势星形图，并标出600

相带分相情况； （2） 三相双层迭绕组展开图。

答：（1）槽距角 ?=?

?=

2036

360p α

每极每相槽数 33

4362=?=

=

pm

Q

q

由α=200画出槽电动势星形图，然后由q=3标出按600

相带的分相情况（见图a ），顺序为：A-Z-B-X-C-Y.

.

（a ）

由y=7画出三相双层叠绕组展开图，并根据2a=2进行端部连线（见图b ）

（b ）

2. ★凸极同步发电机和隐极同步发电机空载时，气隙磁场沿圆周分布波形与哪些因素有关？ 答：由磁路的欧姆定律m

R F =

φ

知,电机气隙磁通沿圆周的分布情况取决于励磁磁势F 在气隙空间的分布和磁路的磁阻R m 。由于凸

极发电机的励磁绕组是集中绕组，极弧的形状（即磁路的磁阻阻R m ）影响气隙磁场沿圆周分布波形。隐极发电机，由于气隙均匀，沿气隙圆周各点磁阻相同，每极范围内安放励磁绕组部分，即励磁磁势F 影响气隙磁场沿圆周分布波形。 3. 试述短距系数和分布系数的物理意义，为什么这两系数总是小于或等于1？

答：短距系数物理意义是：短距线匝电动势E t(y

)

()(ττ=<=y c y c p E E k

分布系数物理意义是：线圈组各线圈分布在若干个槽时电动势相量和E q(q>1)和对各线圈都集中在同一槽 时电动势代数和E q(q=1)的比值，即 )

1()1(=>=

q q q q d

E E k ;

由数学知：相量和总是小于（或等于）其代数和，即)()(ττ=<

K 总是小于1.

4. ★在交流发电机定子槽的导体中感应电动势的频率、波形、大小与哪些因素有关？这些因素中哪些是由构造决定的，哪些是由

运行条件决定的？ 答： (1) 频率

60

pn f =

频率f 与磁极对数p 和发电机的转速n 有关，p 是由构造决定，n 是由运行条件决定。

（2）波形与电机气隙磁通密度沿气隙圆周分布的波形有关，它由电机结构决定。 （3）大小：11

22.2Φ=f E

导体电动势E 1大小与频率f 及每极磁通Φ1有关，f 及Φ1由电机的运行条件决定。

5. ★★总结交流发电机定子电枢绕组相电动势的频率、波形和大小与哪些因素有关？这些因素中哪些是由构造决定的，哪些是由

运行条件决定的？ 答： (1)频率 ：频率

60

pn f =

频率f 与磁极对数p 和发电机的转速n 有关，p 是由构造决定，n 是由运行条件决定。

(2)波形：波形与电机气隙磁通密度沿气隙圆周分布的波形有关，它由电机结构决定。 (3)大小： 144.4Φ=w fNk E φ

与绕组结构（是短距还是整距绕组，是分布还是集中绕组）

、绕组串联匝数有关，由构造决定；与频率、每极下磁通量有关，由运行条件决定。

6. ★★试从物理和数学意义上分析，为什么短距和分布绕组能削弱或消除高次谐波电动势？ 答： 因谐波电动势ννννφν

Φ=d p k Nk f E 44.4，欲要消除或削弱某次谐波电动势，只需使某次谐波的短距系数ν

p k 或分布

系数νd k 为零（或很小）即可。 如短距绕组，欲消除υ次谐波，可令0=ν

p k ，得τν

ν1

1-=

y ,即其节距只需缩短υ次谐波的一个节距。

欲消除5次谐波电动势，取节距

τ

5

41=y .由图(a)知，此时线圈的两个有效边在5 次谐波磁场中，正处于同一极性的相同磁

场位置下，因此，两有效边的5 次谐波电动势恰好抵消。

通过计算可得：951.01

=p k , 588.03-=p k , 05=p k , 588.07=p k 等，可知采用短距绕组后基波电动势

也有所削弱，但谐波电动势削弱程度远远超过基波电动势。

又如分布绕组，可取q=2,算出966

.01

=d k , 707

.03

=d k , 259

.05

=d k , 259

.07

=d k 等，可知：采用

分布绕组，基波电动势也有所削弱，但谐波电动势削弱程度远远超过基波电动势。

从波形图(b)可看出，本来相邻两线圈电动势波形为不同相的梯形波，其合成后的波形比原梯形波更接近于正弦波。

(a) (b) 7.

★同步发电机电枢绕组为什么一般不接成△形，而变压器却希望有一侧接成△接线呢？

答：同步发电机无论采用Y 接线还是△接线，都能改善线电动势波形，而问题是接△接线后，△接的三相线圈中，会产生3次及3 的奇次倍谐波环流，引起附加损耗，使电机效率降低，温升升高，所以同步发电机一般不采用△接来改善电动势波形。而变压器无论在哪一侧接成△接，都可提供 3次谐波励磁电流通路，使主磁通波形为正弦波，感应的相电动势为正弦波，改善变压器相电动势的波形。

8. ★总结交流电机单相磁动势的性质、它的幅值大小、幅值位置、脉动频率各与哪些因素有关？这些因素中哪些是由构造决定的，

哪些是由运行条件决定的？

答： 幅值 φφI p

Nk F

w 11

9

.0=

单相绕组基波磁动势幅值大小： 与一条支路匝数N 、绕组系数k w1、磁极对数p 及相电流φI 有关，其中N 、k w1及p 由构造决定，

φI 由运行条件决定。

幅值位置： 恒于绕组轴线上，由绕组构造决定。 频率： 即为电流频率，由运行条件决定。

9. ★★总结交流电机三相合成基波圆形旋转磁动势的性质、它的幅值大小、幅值空间位置、转向和转速各与哪些因素有关？这些

因素中哪些是由构造决定的，哪些是由运行条件决定的？ 答：幅值 φφI p

Nk F w 11

35

.1=

三相合成基波圆形旋转磁动势幅值大小，其决定因素与单相基波磁动势同。

空间位置：沿气隙圆周旋转。当哪相电流最大，三相合成基波圆形旋转磁动势就转至哪相绕组轴线上，绕组由构造决定，电流由运行条件决定。 转速： p

f n 601

=

转速与电流频率f 及磁极对数p 有关，p 由构造决定，f 由运行条件决定。 转向： 与电流相序有关（与电流相序一致），由运行条件决定。

10. ★一台50Hz 的交流电机，今通入60Hz 的三相对称交流电流，设电流大小不变，问此时基波合成磁动势的幅值大小、转速和转

向将如何变化？

答： 本题题意为频率增加（增加

2.150

60=倍） 由

φφI p

Nk F w 1135

.1=和p

f n 601=

知，基波合成磁动势幅值大小及转向与频率无关 。而转速n 1与频率成正比，故

转速增加1.2倍。 11.

一个整距线圈的两个边，在空间上相距的电角度是多少?如果电机有p 对极，那么它们在空间上相距的机械角度是多少?

答：整距线圈两个边在空间上相距的电角度为180?；电机为p 对极时，在空间上相距的机械角度为

180p

?。

12.

★定子表面在空间相距α电角度的两根导体，它们的感应电动势大小与相位有何关系?

答；定子表面在空间相距α电角度的两根导体，它们的感应电动势的波形相同，其基波和各次谐波电动势的大小分别相等。基波电动势的相位差为α电角度，且空间上超前(沿转子转向空间位置在前)的导体，其基波电动势的相位是滞后的。

13.

为了得到三相对称的基波感应电动势，对三相绕组安排有什么要求?

答：三相绕组的构成(包括串联匝数、节距、分布等)应相同，且三相绕组轴线在空间应分别相差120?电角度． 14.

★绕组分布与短距为什么能改善电动势波形?若希望完全消除电动势中的第

ν

次谐波，在采用短距方法时，y 1应取多少?

答：绕组分布后，一个线圈组中相邻两个线圈的基波和

ν

次谐波电动势的相位差分别是

α和να电角度(α

为槽距角)，这时，

线圈组的电动势为各串联线圈的电动势的相量和，因此一相绕组的基波和谐被电动势都比集中绕组时的小。但由于谐波电动势的相位差较大，因此，总的来说，一相绕组的谐波电动势所减小的幅度要大于基波电动势减小的幅度，谐波电动势相对减少，使电动势波形得到改善。

绕组短距时，—个线圈的两个线圈边中的基波和谐波(奇数次)电动势都不再相差180?，因此，基波电动势和谐波电动势也都比整距时减小。合理短距时，对基波，因短距而减小的空间电角度是较小的，因此基波电动势减小得很少；但对ν

次谐波，短距减

小的则是一个较大的角度(是基波的

ν

倍)，因此，总体而言，两个线圈边中谐波电动势相量和的大小就比整距时的要小得多，因为

谐波电动势减小的幅度大于基波电动势减小的幅度，所以可使电动势波形得到改善。 若要完全消除第ν次谐波，y 1应取为1

(1)τν

-

(τ

为极距)。

15.

采用绕组分布短距改善电动势波形时，每根导体中的感应电动势是否也相应得到改善?

答：采用绕组分布短距改善电动势波形，是通过使线圈间或线圈边间的电动势相位差发生变化而实现的，每根导体中的感应电

动势波形并没有改善。 16.

试述双层绕组的优点，为什么现代交流电机大多采用双层绕组(小型电机除外)？

答：采用双层绕组时，可以通过短距节省端部用铜量(叠绕组时)，或者减少线圈组之间的联线(波绕组时)。更重要的是，可以同时采用分布和短距来改善绕组电动势和磁动势的波形。因此，现代交流电机大多采用双层绕组。

17. ★试说明一个脉振磁场可以分解成两个大小相等、转速相同、转向相反的旋转磁场。

答：因为

1111cos sin 1sin()sin()

2

f F t

F t F t αωωαωαΦΦΦΦ=1 =

++

-2

等式右边为两个大小相等、转向相反的旋转磁动势，且转速相同。 18.

试说明一个圆形磁场可以用两个在时间上和在空间上相差90度的等幅脉振磁场来表示。

答：因为

111111sin()

sin cos cos sin cos sin cos()sin 22f F t F t F t F t F t ωαωαωαπ

παωαω=- =-?

? =+-

- ??

?

显然上式第一项和第二项均为脉振磁动势，且在空间上和时间上均相差0

90。

五、计算

1. 额定转速为每分钟3000转的同步发电机，若将转速调整到3060转/分运行，其它情况不变，问定子绕组三相电动势大小、波

形、频率及各相电动势相位差有何改变？

答：本题题意为转速升高(升高

02.13000

3060=倍)

（1）频率

60

pn

f =

)(c p n f =∝, 故频率增加1.02倍。 (2) 大小 144.4Φ=W fNk E φ

f

E ∝φ (N 、k w 、Φ1=C),电动势增加1.02倍。

（3） 波形和各相电动势相位差不变，因它们与转速无关。 2.

★一台4 极，Q=36的三相交流电机，采用双层迭绕组，并联支路数2a=1， τ

9

71=y ，每个线圈匝数N C =20，每极气隙磁

通1Φ=7.5×10-3

Wb ，试求每相绕组的感应电动势。

解： 极距 94362===p Q τ 节距 799

7971

=?==τy

每极每相槽数3

3

4362=?==pm Q q 槽距角?=?

?=??=2036360236360p α

基波短距系数94.02140sin 90sin 11=?==?τy k P 基波分布系数 96.02

20s in 32203s in 2

s in

2s in 1=?

???==ααq q k d 每条支路匝数

240

1

20

3422=??==a

pqN N c

基波相电动势V

k fNk E d p 6.360105.796.094.02405044.444.43

1

111

=??????=Φ=φ

3.

★有一台三相异步电动机，2p=2，n=3000转/分，Q=60，每相串联总匝数N=20，f N =50赫，每极气隙基波磁通1Φ=1.505Wb ，

求：

（1） 基波电动势频率、整距时基波的绕组系数和相电动势；

（2） 如要消除5次谐波，节距y 应选多大，此时的基波电动势为多大？ 解：(1) 基波电动势频率 Hz

pn f 5060

3000

160

=?=

=

极距

30

2

602==

=

p

Q τ 每极每相槽数

10

3

2602=?=

=

pm

Q q

槽距角 ?=??=??=6603601360Q p α 整距绕组基波短距系数 1

1=p k

基波分布系数 9553

.02

6sin

102610sin

2

sin

2

sin

1

11=?

???=

=

ααq q k d 基波绕组系数9553

.09553.01111=?==d p w k k k

基波相电动势

V

fNk E w 5.6383505

.19553.0205044.444.41

11=????=Φ=φ

(2) 取24

54

51511==-=-=τττννy 基波短距系数 951.02

144sin 90sin 1'1=?==?τy k P 基波相电动势

11'

1'144.4Φ=d p k fNk E φ

7

.6070505.19553.0951.0205044.4=?????=

4.

★★若在对称的两相绕组中通入对称的两相交流电流t I i m A ωcos =，t

I i m B ωsin =，试用数学分析法和物理图

解法分析其合成磁动势的性质？

答：由数学分析：（以基波合成磁动势为例）

x t F f A τπωφcos

cos 11=由单相绕组磁动势幅值φφI p

Nk F w 1

19.0=知：由于两相绕组匝数相同，两相电流大小相等，故两相绕组磁动势幅值相等，其表达式分别为：x t F f A τ

π

ωφcos cos 11=

x t F x t F f B τ

πωπτπωφφsin sin )2cos(

sin 111=+=

所以：

)

cos(]sin sin cos [cos sin sin cos

cos 1111111x t F x t x t F x t F x t F f f f B A τ

π

ωτπωτπωτ

π

ωτπωφφφφ-=+=+=+= 故为旋转磁动势。

由图分析：假设电流由首端流入为正⊕

可见，合成磁动势为旋转磁动势（转向由电流超前相i A 转到滞后相i B ）。

5.

★一台三相异步电动机，2p=6，Q=36，定子双层迭绕组，

τ

6

5

1=y ，每相串联匝数N=72，当通入三相对称电流，每

相电流有效值为20A 时，试求基波三相合成磁动势的幅值和转速？

解：每极每相槽数 23

6362=?=

=pm

Q q

槽距角

?

=?

?=

?

?=

3036

3603360Q

p α

基波短距系数 966.09065

sin

90sin

1

1

=?==? τy k

P

基波分布系数

966

.02

30sin

22302sin

2sin 2sin 1

=????==ααq q k d 基波绕组系数

933.0966.0966.0111

=?==d p w k k k 三相基波合成磁动势幅值 6

.604203

933

.07235

.135

.11

1=??==I p

Nk F w φ安匝/极

旋转磁场转速

m in /10003

50

60601r p

f n =?=

=

6.

★★有一三相对称交流绕组，通入下列三相交流电流：

（1）??????+=?-==)120314sin(141)120314sin(141314sin 141t i t i t i c b a （2）?????=-==0314sin 141314sin 141c b a i t i t i （3）?????

?+-=?--==)30314sin(122)60314sin(4.70314sin 141t i t i t i c

b a

定性分析其合成磁动势的性质（包括转向）。

答： （1）i A 、i B 、i C 为三相对称电流，则三相对称绕组通入三相对称电流产生圆形旋转磁动势，转向与相序一致（A-B-C ）。

（2）原三相电流正方向如图（a ）所设：

（a ） （b ）

因i C =0, C 相相当于开路，则A 、B 两相绕组串联，又i A = -i B ，则A 、B 两相电流方向如图（b ）所示。它相当于一相绕组通入一相正弦交流电流，故其合成磁动势为脉动磁动势。

(3) i A 、i B 、i C 为三相不对称电流，故合成磁动势为椭圆形旋转磁动势。转向为A--C--B---A 。 7★三相双层绕组，Q=36，22p =,114y =，1c N =,50f Hz =,1 2.63Wb Φ=,1a =。试求：

（1） 导体电动势；2匝电动势；3线圈电动势；4线圈组电动势；5绕组相电动势；

解：极距

18

2

362==

=

p

Q τ 槽距电角

?

=?

?=

?

?=

1036

3601360Q

p α

每极每相槽数

6

3

2362=?=

=

pm

Q q 短距系数

9397

.09018

14sin

90sin

1

1=?==??τ

y k P

分布系数

9561.0210sin

62106sin 2sin 2sin

1

=???

?==ααq q k d

绕组系数898.09561.09397.0111

=?==d p w k k k

（1）

导体电动势V

f E 9.29163.25022.222.211=??=Φ=

（2） 匝电动势V

k E E p c 6.5489397.09.29122111=??==

（3） 线圈电动势V E N E

c c c 6.5486.548111

=?==

（4） 线圈组电动势V k qE E d c q 31479561.06.5486111=??==

（5）

相绕组电动势

V a

pE E q 62941

3147

221

1?=

=

φ

7. ★三相同步发电机，电枢内径

11a D cm

=，有交长度

11.5l cm

=，

2

p =，

50f Hz

=，

Q=36,

216=c N ，V E 2301

=φ，1

y τ

=。

试求：av B ；若1

79

y τ=时，'

1φE 等于多少？

解； （1）求平均磁密av B 每极每相槽数

3

3

4362=?==pm

Q q 槽距角

?=??=

?

?=

2036

3602360Q

p α

基波分布系数

9598.0220sin

32203sin 2sin 2sin

1

=???

?==ααq q k d

基波短距系数

1

90sin

1

1==?τ

y k P

基波绕组系数9598.09598.01111

=?==d p w k k k

基波磁通

Wb fNk E w 21

1

1105.09598

.02165044.4230

44.4-?=???=

=

Φφ

每极下气隙截面积4222

11

11.51024

0.99410a

D A l m p

m ππ--?=

=

?? =?

平均磁通密度212

0.5100.5030.99410

av

B

T T A

-Φ?=

=

=?

（2）若 1

79y τ= 短距系数9397.0909

7sin 90sin 1'1=?==??τy k p

相电动势

V

k k E E p p 1.2169397.02301

'

1

1

'

1=?==φφ

8. ★一台两极电机中有一个100匝的整距线圈：

（1）若通入5A 的直流电流，其所产生的磁动势波的形状如何？这时基波和3 次谐波磁动势的幅值各为多少？ （2

）若通入正弦电流5sin i tA ω=，试求出基波和3次谐波脉振磁动势的幅值。

解：（1）通入

5A

直流电流时的磁动势为一个两极分布的恒定的空间矩形波，其幅值为

111005/250/2

2

c c F N I A A =

=

??=极极

基波磁动势幅值为1

44

250/318.3/c c F

F A A π

π

=

=?=极极

3次谐波磁动势幅值为3

111318.1/106.1/3

3

c c F

F A A =

?=

?=极极

（2

）通入正弦电流5sin i tA ω=时，磁动势为一个随时间脉动、在空间上仍为两极分布的矩形波，其基波分量的幅值

为

15100

/450.2/1

c F A A ?=

==极极

3 次谐波分量幅值为31

11450.2/150.1/3

3

c c F F A A ==?=极极 10．一台三相同步发电机，f ＝50Hz ，n N ＝1500r/m ，定子采用双层短矩分布绕组：q ＝3，y 1/

τ

＝

9

8，每相串联匝数N ＝108，Y 连接，

每极磁通量Wb

21

10015.1-?=Φ，Wb 23

1066.0-?=Φ，Wb 251024.0-?=Φ，Wb

271009.0-?=Φ。

试求：1电机的极对数；2定子槽数；3绕组系数k w1，k w3，k w5，k w7；4相电势1E φ，3E φ，5E φ，7E φ及合成相电

势φE 和线电势L E 。

解：（1）根据n ＝60f/p 得电机极对数p ＝2 （对极） (2) 定子槽数3633222=???==pmq Q （槽） (3) 绕组系数

?

=??=

??=

2036

3602360Q

p α

9452

.02

20sin

32203sin

)909

8sin(2sin 2sin

)90sin(11

=???=?=

αατq q y k w 5774

.02

203sin 322033sin

)909

83sin(2sin 2sin )90sin(13

-=?

?????=?=

αναντνq q y k w 13985

.02

205sin 322035sin )909

85sin(2sin 2sin )90sin(15

=?

?????=?=

αναν

τνq q y k w 06066

.02

207sin 322037sin

)909

87sin(2sin 2sin )90sin(17

=?

?????=?=

αναν

τνq q y k w (4) 相电势νννφνΦ=w Nk f E 44.4

所以

V

Nk f E w 02.23010015.19452.01085044.444.421

111=?????=Φ=-φ

V

Nk f E w 1.2741066.0)5774.0(10850344.444.423

333-=??-????=Φ=-φ

V

Nk f E w 236.401024.013985.010850544.444.425

555=??????=Φ=-φ

V

Nk f E w 163.91009.006066.010850744.444.427

777=??????=Φ=-φ 相电势V E E E E E 2.36027

252321=+++=φφφφφ 线电势中3E φ相互抵消了，所以 V E E E E L 8.4043272521=++?=φφφ

11.

汽轮发电机，两极，50Hz ，定子54槽，每槽内两极导体，a ＝1，y 1＝22槽，Y 接法。已知空载线电压U 0＝6300V ，求每

极基波磁通量1Φ。

解：发电机极距

27

2

542==

=

p

Q τ 每极每相槽数93

2542=?=

=

pm

Q q 槽角度

67.654

3601360=??=

??=

Q

p α

所以

91533

.02

67.6sin

9267.69sin

)902722sin(2sin 2sin )90sin(11

=???=?=

αατq q y k w 每相串联的匝数为183

22542=??=?=m

N Q N c 空载时每相感应的电势

V U E 3.36373

6300301===φ

根据1111

44.4Φ=w Nk f E φ得每极基波磁通量Wb

fNk E w 9944.09153

.0185044.43

.363744.41

11

=???=

=

Φ

φ

12.一台三相同步发电机f ＝50Hz ，n N ＝1000r/m ，定子采用双层短矩分布绕组q ＝2，

15

6

y τ

=，每相串联匝数N ＝72，Y 连接，

每极基波磁通Wb

31

109.8-?=Φ ，B m1：B m3：B m5：B m7＝1：0.3：0.2：0.15。

试求 （1）电机的极对数；

（2）定子槽数；

（3）绕组系数k w1；k w3；k w5；k w7。

（4）相电势1

E φ，3

E φ，5

E φ，7

E φ及合成相电势φE 和线电势L E 。

解：（1）电机的极对数p ＝60f/n N ＝3000/1000＝3 （2）定子槽数Q ＝m ×2p ×q ＝3×6×2=36 槽 （3）槽角度

3036

3603360=??=

??=

Q

p α

所以绕组系数

933

.02

30sin

22302sin

)9065sin(2sin 2sin

)90sin(11

=???=?=

αατq q y k w 5

.02

303sin 223023sin )90653sin(2sin 2sin )90sin(13

-=?

?????=?=

αναν

τνq q y k w

067

.02

305sin 223025sin )90655sin(2sin 2sin )90sin(15

=?

?????=?=

αναντνq q y k w

067

.02

307sin 223027sin

)90657sin(2sin 2sin )90sin(17

=?

?????=?= αναν

τνq q y k w

（4）相电势： νννφνΦ=w Nk f E 44.4 所以

V

Nk f E w 133109.8933.0725044.444.431

111=?????=Φ=-φV

Nk f E w 3.213

.0109.8)5.0(7250344.444.43

3

333-=???-????=Φ=-φ

V

Nk f E w 9.12

.0109.8067.07250544.444.43

5

555=???????=Φ=-φ

V

Nk f E w 43.115.0109.8067.07250744.444.437

777=???????=Φ=-φ

相电势V E E E E E 7.134********=+++=φφφφφ

线电势中3E φ相互抵消了，所以 V E E E E L 4.2303272521=++?=φφφ

2012-2013电机学课堂测验5-同步电机

重庆大学电机学（1）第4次课堂测验 2012~2013学年第一学期 考试方式： 测验日期：2012.12.28 测验时间： 45 分钟 一、 单项选择题（每小题2分，共20分） 1．同步发电机的额定功率指额定状态下 B 。 A ．电枢端口输入的电功率； B ．电枢端口输出的电功率； C ．转轴上输入的机械功率； D ．转轴上输出的机械功率。 2．同步发电机带三相对称负载稳定运行时，转子励磁绕组 D 。 A ．感应低频电动势； B ．感应基频电动势； C ．感应直流电动势； D ．不感应电动势。 3．同步发电机稳态运行时，若所带负载性质为感性，则其电枢反应的性质 为 C 。 A ．交磁电枢反应； B ．直轴去磁电枢反应； C ．直轴去磁与交磁电枢反应； D ．直轴增磁与交磁电枢反应。 4．同步电抗表征同步电机三相对称稳定运行时 C 。 A ．电枢反应磁场的一个综合参数； B ．气隙合成磁场的一个综合参数； C ．电枢反应磁场和电枢漏磁场的一个综合参数； D ．励磁磁场和励磁漏磁场的一个综合参数。 5．在对称稳态运行时，凸极同步发电机电抗大小的顺序排列为 D 。 A ．q aq d ad X X X X X >>>>σ； B ．σX X X X X q aq d ad >>>>； C ．σX X X X X ad d aq q >>>>；D ．σX X X X X aq q ad d >>>>。 6．判断同步发电机是过励磁运行状态的依据是 D 。 A ．0E ? 超前于U ? ； B ．0E ?滞后于U ?； C ．I ?超前于U ?；D ．I ?滞后于U ? 。 7．一台并联于无穷大电网的同步发电机，若保持励磁电流不变，在cos 0.8 ?=滞后的情况下，减小输出的有功功率，此时 A 。 A ．功率角减小，功率因数下降； B ．功率角增大，功率因数下降； C ．功率角减小，功率因数增加； D ．功率角增大，功率因数增加。 8．并联于无穷大电网的同步发电机，欲提高其静态稳定性，应 B 。 A ．减小励磁电流，减小发电机的输出功率； B ．增大励磁电流，减小发电机的输出功率； C ．减小励磁电流，增大发电机的输出功率； D ．增大励磁电流，增大发电机的输出功率。 9．一台运行于无穷大电网的同步发电机，在电流超前于电压一相位角时，原动机转矩不变，逐渐增加励磁电流，则电枢电流 D 。 A ．渐大； B ．先增大后减小； C ．渐小； D ．先减小后增大。 10．同步补偿机的作用是 B 。 A ．补偿电网电力不足； B ．改善电网功率因数； C ．作为用户的备用电源； D ．作为同步发电机的励磁电源。 二、 填空题（每空1分，共20分） 1．汽轮发电机转子一般为隐极式，水轮发电机转子一般为凸极式。 2．同步发电机内功率因数角Ψ0=0°时，电枢反应的性质为交轴电枢反应，此时电磁转矩将对转子产生制动作用。 3．在隐极同步电机中，同步电抗X s 的大小正比于电枢绕组每相串联匝数的平方、主磁路的磁导和电枢电流的频率。 4．在不计磁路饱和的情况下，如增加同步发电机的转速，则空载电压增大；如增加励磁电流，则空载电压增大。如励磁电流增加10%，而速度减小10%，则空载电压不变。 5．同步发电机并网的条件是：（1）发电机相序与电网一致；（2）发电机频率与电网相同；（3）发电机的激磁电动势与电网电压大小相等、相位相同。 6．同步发电机在过励时向电网发出滞后的无功功率，产生直轴去磁的电枢反应；同步电动机在过励时向电网吸收超前的无功功率，产生直轴 增磁的电枢反应。 7．与其它旋转电机类似，同步电机运行是可逆的，它即可作发电机运行，又可作电动机运行，还可作补偿机运行。 三、 简答题（共30分） 学院电气工程学院专业、班年级学号姓名 公平竞争、诚实守信、严肃考纪、拒绝作弊 封 线 密

电机学试题及答案

电机学试题及答案 Revised as of 23 November 2020

《电机学（1）》模拟试题 一：填空题（每空3分，共45分） 1．一台变压器加额定电压时，主磁通为φ，空载电流为I0，励磁阻抗为Z m，现将电源的频率从50Hz改变为60Hz，其它情况不变，并假定磁路线性，则现在的磁通φ‘= φ，空载电流I’0= I0，励磁阻抗Z’m= Z m。 2．某变压器带感性负载运行时，若负载电流相同，则cosφ 2 越小，副边电压变化率越，效率越。 3．一台单相变压器，铁芯柱上有三个绕组，已知U 1=330V，W 1 =700匝，为获得 U 2=220V，U 3 =11V，应使W 2 = 匝，W 3 = 匝。若已知绕组W 1 开路， ì 3=10∠100A，忽略励磁电流，则ì 2 = A。 4．拖动恒转矩负载运行的并励直流电动机，若减弱磁通，电枢电流 将。 5．交流电机绕阻高次谐波电势，如5次和7次谐波，可以通过 的方法大大削弱。 6．三相同步电机，定子上A、B两导体空间相隔200机械角度，该电机接于50Hz三相交流电源，同步转速为750r/min，则A、B两导体的空间电角度为。 二、（8分） 图1所示为三相变压器接线图，画出电动势向量图，并确定其连接组别。

三、（27分） 一台三相电力变压器额定容量S=1000 kVA，额定电压U1N/U2N=10000/3300V，Y，d11连接组，每相短路阻抗Z k=+，该变压器原边接额定电压，副边带Δ接对称负载，每项负载阻抗Z L=50+j85Ω，计算： （1）变压器原边线电流； （2）副边线电流； （3）副边线电压； （4）电压调整率 四、（10分） 一台他励直流电动机，P N=22KW，I N=115A，U N=220V，n N=1500r/min电枢回 路总电阻R a=Ω（包括了电刷回路的接触电阻），忽略M0，要求把转速降到

电机学模拟试题含答案)

一、单项选择题 1、一台变比为k ＝１０的变压器，从低压侧作空载实验，求得副边的励磁阻抗标幺值为１６，那么原边的励磁阻抗标幺值是（ ）。 （Ａ）１６； （Ｂ）１６００； （Ｃ）０.１６。 2、三相变压器二次侧的额定电压是指原边加额定电压时二次侧的（ ）电压。 A 空载线 B 空载相 C 额定负载时的线 3、某三相交流电机定子槽数为36，极对数为3，双层短距分布绕组相邻两槽内导体基波电动势的相位差α为（ ）。 （A ）15°； （B ）30°； （C ）45°； （D ）60°。 4、单相绕组的基波磁势是（ ）。 (A) 恒定磁势； （B ）脉振磁势； （C ）旋转磁势。 5、同步发电机稳态运行时，若所带负载为感性80.cos =?，则其电枢反应的性质为（ ）。 （A ）交轴电枢反应； （B ）直轴去磁电枢反应； （C ）直轴去磁与交轴电枢反应； （D ）直轴增磁与交轴电枢反应。 二、填空题 1、变压器主要结构部件是（ ）和（ ）。 2、一台单相变压器，低压侧加100V ，高压侧开路时，测得A I 20=，W P 200=；当高压侧加400V ，低压侧开路，测得=0I （ ）A ，=0P （ ）W 。 3、交流电机的电角度与机械角度的关系是（ ）。 4、同步发电机电枢反应的性质取决于（ ）时间向量的相位差。 5、同步发电机外功率因素角?定义为（ ）之间的夹角，内功率因素角0ψ为（ ）之间的夹角。 6、同步发电机内功率因素角?=00ψ时，电枢反应的性质为（ ）电枢反应，此时电磁转矩将对转子产生（ ）作用。 三、名词解释 1、电角度 2、每极每相槽数 3、槽距角 4、分布因数 四、简述题

电机学_考试试卷及答案四套..

电机学考试试卷A卷 一、填空题（每空1分共40分） 1 构成电机主磁路的主要材料为，其磁导率远远真空的磁导 率，并且随磁路饱和程度的增加而。 2 一台额定频率为50Hz的变压器，接于60Hz、6/5倍变压器额定电压的电网上运行，则磁 路的饱和程度，激磁电流，激磁电抗，漏电抗，铁耗。（填增大、减小或不变） 3 一台三相变压器，额定电压为6000/380V，Y，d联接，其变比为；如果把原边 匝数减少10%，外加电压仍为6000V，此时变压器的副边开路相电压为（忽略漏阻抗压降）。 8 电流互感器副边绝对不允许，电压互感器副边绝对不允许。 9 一台三相同步发电机，极对数为2，定子总槽数为36，双层绕组，则每对极下每相绕组 包括 个线圈组，每个线圈组由个线圈串联组成，一相绕组的最大可能并联支路数为。 10 采用、分布绕组可以削弱绕组电动势与磁动势的高次谐波分量，改善其波形。 为了同时削弱5、7次谐波分量，对于双层绕组，应选取节距等于倍极距。 11 三相同步发电机，定子三相对称绕组流过三相对称电流，则其每相绕组产生的磁动势性 质为 磁动势，而三相绕组的基波合成磁动势性质为磁动势。 12 分析同步发电机电枢反应的性质，可以采用图。 13 从时间概念而言，同步电机功率角是。 14 同步发电机并网运行。若原动机不做调节而调节励磁电流，则同步发电机的输出有功功 率 、输出无功功率；若励磁电流不做调节而调节原动机则同步发电机输出有功功率、输出无功功率（填改变或不变）。 15 变压器的正序电抗负序电抗；同步电机的正序电抗负序电抗（填大于、

小于或等于）。 二、作图题（共30分） 1 做出单相变压器在副边短路情况下的“T ”型等效电路，标注其电阻、电抗参数，并说明 其物理意义。（10分） 2 指出下图所示三相变压器各相原副绕组同名端，并做相量图判断其联接组标号。（10分） 3 一台并联于无限大电网的隐极同步发电机，调节其励磁电流而原动机不做调节，做出此时 的电动势相量图并标明电枢电流和励磁电动势相量的末端变化轨迹（忽略电枢电阻与饱和）。 （5分） 4 一台凸极同步发电机，已知其X d *＝1、X q *＝0.8、U*=1、I*=1、功率因数角φ＝90o，做 出其电动势相量图，并标注d 、q 轴以及励磁电动势相量的具体数值（不考虑磁路的饱和并 忽略电枢电阻）。（5分） 三、计算题（共30分） 1 一台三相变压器， S N =25kV A ，U 1N /U 2N =6/0.4kV ，阻抗电压u k =4%，额定负载时的短路损 耗p kN =300W ， Y ，y0联接， (1) 求短路参数的有名值及标么值；（7分） (2) 负载电流为额定电流的0.6倍且负载为纯电阻性质，求此时的电压调整率。（3分） 2 两台额定电压相同的变压器并联运行，已知：S NI =3000kV A ，u KI =5%；S NII =3000kV A ， u KII =10%。 (1) 总负载为3000kV A 时，两台变压器的负载分别是多少？（2分） (2) 为了不使任一台变压器过载，两台变压器的最大总输出容量是多少。（3分） 3 一台三相交流凸极同步发电机，额定电流100A ，Y 接法，极对数p=3，双层绕组，每相绕 组串联匝数为100匝，同步转速1000转/分钟，基波绕组因数0.9456，三次谐波绕组因数 0.578，空载情况下气隙基波与三次谐波每极磁通量分别为1Φ=0.197Wb 、3Φ=0.003Wb ， 忽略其它高次谐波分量。 (1) 求基波感应电动势的频率；（1分） (2) 空载情况下，求每相绕组基波感应电动势与三次谐波感应电动势的有效值；（2分） (3) 在三相绕组通过三相对称额定电流情况下，求三相绕组合成基波与三次谐波磁动势 的幅值。（2分） 4 一台三相汽轮发电机数据如下，S N =31250kVA ，U N =10.5kV （Y 接），cos ΦN =0.8（滞后），

华南理工大学电机学第四章思考题演示教学

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

电机学考试试题(附答案)

期末 考 试 卷（ A 卷） 课程名称 电机学 考试学期 07-08/3 得分 适用专业 电气工程及其自动化 考试形式 开卷闭卷半开卷 考试时间长度 120分钟 一、 填空题：（35分） 1. 在国际单位制中，磁场强度单位是___A/m ___________。电磁感应定律的 物理意义是，当闭合的线圈中磁通发生变化时，线圈中的产生的感应电流所产生的磁场___阻碍_______原来磁通的变化。一个线圈产生的磁通所经过路径的磁阻越大，说明该线圈的电感就越______小________。 2. 变压器损耗包括绕组铜耗和___铁耗_______，后者又包括涡流和磁滞损 耗。电力变压器最大效率通常设计在负载系数为___0.5~0.6____之间。当___可变损耗等于不变损耗_（或_kN p p 0 β= ）___时，变压器效率达最大。 3. 由于铁心饱和特性，施加正弦电压时变压器激磁电流波形通常为______ 尖顶______波，而铁心的磁滞特性使之为___不对称尖顶___波。 4. 并联运行的变压器必须有相同的电压等级，且属于相同的___连接组 ___________。各变压器的负载分配与该变压器的额定容量成正比，与__短路电压（标幺值）___成反比。___短路电压（标幺值）____小的变压器先达到满载。 5. 三相变压器组不能接成Yy 的原因是励磁绕组中需要的___三次谐波 ___________电流不能流通，使磁通近似为____平顶波__________波，会在绕组中电动势波形严重畸变，产生___过电压________危害线圈绝缘。 6. 三相变压器组的零序阻抗比三相铁心式变压器的零序阻抗____大 _________。 7. 电压互感器二次侧不允许___短路_________，而电流互感器二次侧不允 许____开路____。

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

电机学考试试题及其答案

电机原理试题及答案（仅供参考） 一、填空(每空1分，共25分) 1. 单相异步电动机可分为________、________两大类型。 2. 6极异步电动机电源频率f=50Hz，额定转差率S N=，则额定转速为n N=_____、额定工作时， 将电源相序改变，则反接瞬时的转差率S=_____。 ~ 3. 同步补偿机实际上是一台_________的同步电动机，它接到电网上的目的就是为了 ___________。 4. 直流电机的励磁方式可分为＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿。 5. 有一台极数2P＝4，槽数Z＝24的三相单层链式绕组电机，它的极距τ＝＿＿＿、每极每 相槽数ｑ＝＿＿＿、槽距角α＝＿＿＿。 6、变压器空载运行时功率因数很______。 7．________型三相异步电动机可以把外接电阻串联到转子绕组回路中去。 … 8. 直流发电机电磁转矩的方向和电枢旋转方向________。 9. 直流电动机的起动方法有____________；______________。 10. 当电动机的转速超过_______时，出现回馈制动。 11. 三相异步电动机的过载能力是指_______________。 12 . 星形—三角形降压起动时，起动电流和起动转矩各降为直接起动时的______倍。 》 13. 三相异步电动机拖动恒转矩负载进行变频调速时，为了保证过载能力和主磁通不变，则 U1应随f1按______规律调节。 14、可用下列关系来判断直流电机的运行状态。当_________时为电动机状态，当________ 时为发电机状态。 15、单迭绕组极对数为P时，则并联支路数为_______。 二、判断正误(对在括号里打√、错则打×，每小题1分，共15分) 【 1.( ) 电动机的额定功率是指额定运行时从电源输入的电功率。 2.( ) 一台并励直流电动机，若改变电源极性，则电机转向也改变 3.( ) 三相异步电动机的旋转方向决定于定子绕组中通入的三相电流的相序。 4.( ) 与同容量的变压器相比较，异步电动机的空载电流小。 5.( ) Y-D降压起动适用于正常运行时定子绕组为星形联接的笼型异步电动机。 - 6. ( ) 变极调速时必须同时改变加在定子绕组上电源的相序。 7. ( ) 变频调速过程中按U1/f1=常数的控制方式进行控制，可以实现恒功率调速。 8. ( ) 异步电动机的功率小于时都允许直接起动。 9. ( ) 变压器的二次额定电压是指当一次侧加额定电压，二次侧开路时的空载电压值。 10.( ) 变压器在原边外加额定电压不变的条件下，副边电流大，导致原边电流也大，因 此变压器的主磁通也大。 >

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

电机学期末考试试卷大全(附答案)

考 试 卷（ A 卷） 课程名称 电机学 考试学期 07-08/3 得分 适用专业 电气工程及其自动化 考试形式 开卷闭卷半开卷 考试时间长度 120分钟 一、 填空题：（35分） 1. 在国际单位制中，磁场强度单位是___A/m ___________。电磁感应定律的 物理意义是，当闭合的线圈中磁通发生变化时，线圈中的产生的感应电流所产生的磁场___阻碍_______原来磁通的变化。一个线圈产生的磁通所经过路径的磁阻越大，说明该线圈的电感就越______小________。 2. 变压器损耗包括绕组铜耗和___铁耗_______，后者又包括涡流和磁滞损 耗。电力变压器最大效率通常设计在负载系数为___0.5~0.6____之间。当___可变损耗等于不变损耗_（或_kN p p 0 β= ）___时，变压器效率达最大。 3. 由于铁心饱和特性，施加正弦电压时变压器激磁电流波形通常为______ 尖顶______波，而铁心的磁滞特性使之为___不对称尖顶___波。 4. 并联运行的变压器必须有相同的电压等级，且属于相同的___连接组 ___________。各变压器的负载分配与该变压器的额定容量成正比，与__短路电压（标幺值）___成反比。___短路电压（标幺值）____小的变压器先达到满载。 5. 三相变压器组不能接成Yy 的原因是励磁绕组中需要的___三次谐波 ___________电流不能流通，使磁通近似为____平顶波__________波，会在绕组中电动势波形严重畸变，产生___过电压________危害线圈绝缘。 6. 三相变压器组的零序阻抗比三相铁心式变压器的零序阻抗____大 _________。 7. 电压互感器二次侧不允许___短路_________，而电流互感器二次侧不允 许____开路____。 8. 交流电机绕组的短距和分布既可以改善磁动势波形，也可以改善__电势 ____________波形。设电机定子为双层绕组，极距为12槽，为同时削弱

电机学 第四章 交流绕组的共同问题

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

电机学试题及答案(2004~2005第一学期).

一、填空题：（每空1分，共20分） 1． 进行并励直流发电机实验时，若电机的电压不能建立，可能的原因有：无剩磁，励磁绕组的极性与电枢绕组的极性相反，励磁绕组的电阻大于临界电阻值。 。（并励：励磁绕组与电枢并联） 2．变压器的激磁参数由 空载 试验测取，短路参数由 短路 试验测取。 3．变压器并联运行的条件是：1） 联结组标号相同 ，2） 额定电压及变比相等 ， 3） 短路阻抗标幺值相等。 4．在交流绕组中，为削弱感应电动势中的5次和7次谐波，可采用短距绕组来实现；为削弱齿谐波电动势，可采用斜槽来实现。 5．直流电动机的调速方法为：1） 调压 ，2） 调磁 ， 3） 调电枢回路电阻。 6．有一台三相四极36槽交流电机，第一节距y 1=8，则节距因数k P1=0.985，分布因数k d1=_________，绕组因数k W1=__________。P187 7．直流电机中换向极绕组与电枢绕组相串联。 8．直流电机的电枢反应是指电枢磁场对主极磁场的影响，其结果是：气隙磁场发生畸 变 和呈去磁作用。 6、1） )2 sin(1πy k p =

考试命题、考试成绩分析表

电机学试题 课程代码：02271 一、单项选择题（本大题共18小题，每小题1分，共18分） 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或均无分。 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 d X'表示为（B） A．同步电抗X c B．直轴暂态电抗 C．直轴漏抗D．直轴次暂态电抗 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ψ=?（） 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E0增加B．增加原动机的动力因素，使功角增加 C．减小励磁电流使E0减小D．加快原动机转速使n＞n1 6．判断一台同步电机运行于发电机状态的依据是（） A．E0＞U B．? E0滞后于 ? U C．E0＜U D．? E0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．转子电流产生的磁势对转子的转速减小D．转子电流产生的磁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 em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f1的电流，当转子不动时，其转子频率f2为（）

最新电机学期末考试试卷大全

电机学期末考试试卷大全(附答案) 考试卷（ A 卷）《电机学》课程试卷 一、填空： 1．一台直流电动机，PN=10KW,UN=220V,?=0.86，nN=980r/min，则额定电 流为＿＿＿52.85A ＿＿＿，额定输出转矩为＿＿＿97.44N.m＿＿＿＿。 2．电机铁心采用0.35或0.5mm的硅钢片，其目的是:＿＿提高磁路的磁导率,降低电机的铁耗＿＿＿＿＿＿＿ 3．YYn联结的三相心式变压器，其负载时相电势的波形为:＿接近正弦波＿＿ ＿＿，这是因为:三次谐波磁通不能沿闭合铁心闭合，只能沿油或空气及油 箱壁闭合，磁阻大，故三次谐波磁通小，且负载时副方YO联接，使副方可感应、 流通较小的三次谐波电流，此电流也会对三次谐波磁通有所削弱，使磁通接近 正弦波，故相电势接近正弦波。 4．变压器的空载损耗主要是＿铁＿＿＿损耗，短路损耗主要是＿＿＿铜＿＿ 损耗。 5．选择交流绕组节距时，主要考虑同时削弱5次和7次谐波电动势，故

通常采用y1=＿＿＿5/6τ＿＿＿。 6. 一台隐极同步发电机并联于无穷大电网，额定负载时功率角 =200，现因外线发生故障，电网电压降为60%*UN，为使角保持在小于250范围内，应加大励磁，使E0为：E0/E0＿＿＿E0*/E0>1.35＿＿＿＿。 二、选择题： 1．下列关于直流电动机说法错误的是：（ c ） A 串励电动机不允许空载或轻载运行 B 并励电动机不允许励磁回路开路 C 同时改变直流电动机的励磁及电枢电流方向可改变其转向 D 其它条件不变，仅降低他励电动机电枢端电压，其转速下降 2．在两相对称绕组中分别通入i1=Imsinwt,i2=Imsin(wt 1200)，则此时产生的磁场（ b ） A 圆形旋转磁场 B 椭圆形旋转磁场 C 脉振磁场 D 无法确定

电机学复习重点整理

第一章变压器 1.变压器基本工作原理，基本结构、主要额定值 变压器是利用电磁感应原理将一种电压等级的交流电能变换为另一种同频率且不同电压等级的交流电能的静止电气设备，它在电力系统，变电所以及工厂供配电中得到了广泛的应用，以满足电能的传输，分配和使用。变压器的原理是基于电磁感应定律，因此磁场是变压器的工作媒介 变压器基本结构组成： 猜测可能出填空题或选择题 三相变压器按照磁路可分为三相组式变压器和三相芯式变压器两类 变压器的型号和额定值 ~

考法：例如解释S9-1250/10的各项数值的含义 2.变压器空载和负载运行时的电磁状况；空载电流的组成、作用、性质。变压器一次侧接到额定频率和额定电压的交流电源上，其二次侧开路，这种运行状态称为变压器的空载运行。 变压器空载运行原理图 、 变压器一次绕组接交流电源，二次绕组接负载的运行方式， 称为变压器的负载运行方式。 变压器负载运行原理图 实际运行的电力变压器的磁路总是工作在饱和状态下。 通过磁化曲线推得的电流波形可以发现： 空载电流（即励磁电流）呈尖顶波，除了基波外， 还有较强的三次谐波和其他高次谐波。

21 21N N E E = ； 产生主磁通所需要的电流称为励磁电流，用m i 表示； 同理产生主磁通的磁动势称为励磁磁动势，用 m F 表示。 变压器铁芯上仅有一次绕组空载电流0i 所形成的磁动势0F ， 即空载电流0i 建立主磁通，所以空载电流0i 就是励磁电流m i ，即m 0i i = 同理，空载磁动势0F 就是励磁磁动势，即m 0F F =或m 101i N i N = 因为空载时，变压器一次绕组实际上是一个铁芯线圈， 空载电流的大小主要决定于铁芯线圈的电抗和铁芯损耗。 铁芯线圈的电抗正比于线圈匝数的平方和磁路的磁导。 因此，空载电流的大小与铁芯的磁化性能，饱和程度有密切的关系。 3. } 4. 变压器变比的定义；磁动式平衡关系的物理含义，用此平衡关系分析变压器 的能量传递；变压器折算概念和变压器折算方法，变压器基本方程组、等效电路和相量图 在变压器中，一次绕组的感应电动势1E 与二次绕组的感应电动势2E 之比称为变比，用k 表示，即k = 变压器负载运行时，作用于变压器磁路上111N I F ? =和222N I F ? =两个磁动势。 对于电力变压器，由于其一次侧绕组漏阻抗压降很小，负载时仍有 m 111fN 44.4E U φ=≈，故变压器负载运行时铁芯中与1E 相对应的主磁通? m φ近似等 于空载时的主磁通，从而产生? m φ的合成磁动势与空载磁动势近似相等，即 m 021F F F F ==+ m 1012211I N I N I N I N ? ?? ? ==+ 变压器空载运行时的电压平衡方程

电机学第4章变压器的运行思考题与习题参考答案

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**

电机学试卷及答案2012年最新消息

《电机学》课程试卷1 一、填空： 1．一台直流电动机，P N =10KW,U N =220V,η=0.86，n N =980r/min ，则额定电流为＿＿＿＿＿＿，额定输出转矩为＿＿＿＿＿＿＿。 2．电机铁心采用0.35或0.5mm 的硅钢片，其目的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 2．YY n 联结的三相心式变压器，其负载时相电势的 波形为＿＿＿＿＿＿＿＿＿，这是因为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 4．变压器的空载损耗主要是＿＿＿＿损耗，短路损 耗主要是＿＿＿＿＿损耗。 5．选择交流绕组节距时，主要考虑同时削弱5次和7次谐波电动势，故通常采用y 1=＿＿＿＿＿＿。 6. 一台隐极同步发电机并联于无穷大电网，额定负载时功率角θ=200 ，现因外线发生故障，电网电压降为60%*U N ，为使角θ保持在小于250 范围内，应加大励磁，使E 0* 为：E 0* /E 0＿＿＿＿＿＿＿。 二、选择题： 1．下列关于直流电动机说法错误的是： （ ） A 串励电动机不允许空载或轻载运行 班次 学号： 姓名：

B 并励电动机不允许励磁回路开路 C 同时改变直流电动机的励磁及电枢电流方向可改变其转向 D 其它条件不变，仅降低他励电动机电枢端电压，其转速下降 2．在两相对称绕组中分别通入i1=I m sinwt,i2=I m sin(wt+1200)，则此时产生的磁场 A 圆形旋转磁场 B 椭圆形旋转磁场 C 脉振磁场 D 无法确定 3. 三相变压器额定电压为220/110V,Yy12，在高压侧 作短路实验测得短路阻抗标幺值为0.06，若在低压 侧作短路实验，测得短路阻抗标幺值为（） A 0.06 B 0.03 C 0.12， D 0.24 4．一台50HZ、380V感应电动机，若运行于60HZ、380V 电网上，当输出功率保持不变时，则同步转速及电 机实际转速将： A 增大 ,减小 B 增大 ,增大 C减小,减小 D减小, 增大 5．绕线式感应电动机转子回路串电阻起动时，其特点为：（）

电机学考试试卷及答案

电机学考试卷（ A 卷） 课程名称电机学考试学期得分 适用专业电气工程及其自动化考试形式考试时间长度120分钟 一、填空题（30分，每空1分） 1．从外形上区分，汽轮发电机是瘦长形，水轮发电机是扁短形。2．同步发电机电枢反应的性质取决于E0与I间的夹角，内功率因数角，ψ。3．同步发电机投入电网并列运行的理想条件有：①相序一致，②电压大小相等，③频率一致，④相角一致。（没有先后顺序之别） 4．并网运行的同步发电机，通过调节输入机械功率可以控制输出的有功功率，通过调节励磁电流可以控制输出的无功功率。 5．同步电机的同步电抗包括两部分，电枢反应电抗对应于电枢电流产生的三相合成磁通，漏抗对应于漏磁通，其中电枢反应电抗的大小与磁路的饱和程度有关。 6．同步发电机的短路特性呈直线形状，此时电枢反应是纯去磁作用。7．同步电机不对称运行时，正序旋转磁场不在转子绕组中感应电势，负序旋转磁场能在转子绕组中感应电势。 8．设I k(1)、I k(2)、I k(3)分别为同步发电机在单相、两相、三相稳定短路时的电流值，则其大小关系为Ik(3)< Ik(2)< Ik(1)。 9．当同步发电机发生突然短路时，其定子电流分量中可能有直流分量，此直流分量产生的原因是维持短路瞬间磁链不变，其大小会（会、不会）衰减。 10．直流电机的电枢绕组从结构特点上看是闭合绕组，当直流电机运行时，电枢的每个绕组中感应的是交变电势，通过电刷和换向器的作用，在电机外表现的是直流电势。 11．直流电机的电枢反应对主磁场的影响主要有：①使每极磁通有所减小，②磁场分布发生畸变。 共 5 页第 5 页

12．直流电动机的调速方法主要有：①改变电源电压，②改变励磁电流，③电枢回路串电阻。其中第 3 种调速方式效率最低。（对应于串电阻调速效率最低） 二、分析题（40分，每题10分） 1．比较下列情况下同步电机的稳定性，并说明理由： （1）当有较大的短路比和较小的短路比时； （2）在过励状态下或在欠励状态下运行时； （3）在轻载状态下或在满载状态下运行时。 答：关键1——指出电机的稳定性与电机运行时的功角有关，功角越小，电机稳定性越好。 关键2——写出电机的功角关系式P = E0 U sinδ/ Xs （1分） （1）短路比较大，则对应于同步电抗值越小，在相同负载及其他条件下，对应的功角越小，电机稳定性越好；（3分） （2）过励状态相比与欠励状态，励磁电流大，因此对应的空载电动势E0大，在相同负载及其他条件下，对应的功角越小，电机稳定性越好；（3分） （3）轻载即输出有功功率小，因此对应的功角小，电机稳定性好。（3分） 2．试分析下列情况下，同步电机的转子电流中有没有交流分量： （1）同步运转，定子电流三相对称且有稳定值； （2）同步运转，定子电流有稳定值，但三相不对称； （3）稳定异步运转； （4）同步运转，定子电流突然变化。 答：（1）定子电流三相对称，则仅有正序分量，其旋转速度为同步速。电机以同步速旋转，则定子磁场与转子励磁绕组没有相对运动，没有运动电动势；定子电流有稳定值，即定子磁场幅值不变，则转子绕组中亦没有变压器电动势。因此，此时转子绕组中无交流分量。 （2）定子电流三相不对称，则可以分解出正序分量和负序分量，负序分量产生负序旋转磁场，其运动速度为同步速，方向与转子运动方向相反，则与转子绕组有2倍同步速的相 共 5 页第 5 页