第一篇 变压器
一、思考题
（一）、变压器原理部分
1、变压器能否用来变换直流电压？ 不能。磁通不变，感应电动势为零，1
11R U I =，1R 很小，1I 很大，烧毁变压器。 2、在求变压器的电压比时，为什么一般都用空载时高、低压绕组电压之比来计算？
电压比应为绕组电动势之比，绕组电动势的分离、计算和测量比较困难。空载时
22202E U U U N ===，11011Z I E U N +-=，10I 很小，一次侧阻抗压降很小，1
1E U N ≈，所以N
N U U E E k 2121≈=，变压器一、二侧电压可以方便地测量，也可以通过铭牌获得。 3、为什么说变压器一、二绕组电流与匝数成正比，只是在满载和接近满载时才成立？空载时为什么不成立？
012211I N I N I N =+，0I 和满载和接近满载时的1I 、2I 相比很小，02211≈+I N I N ，所以
k
N N I I 11221=≈。空载时，02=I ，比例关系不成立。 4、阻抗变换公式是在忽略什么因素的情况下得到的？
在忽略1Z 、2Z 和0I 的情况下得到的。从一侧看L e Z k I U k k
I kU I U Z 22
222211====（21kU U =，忽略了1Z 、2Z 。k
I I 21=，忽略了0I ）。 （二）、变压器结构部分
1、额定电压为V 230/10000的变压器，是否可以将低压绕组接在V 380的交流电源上工作？
不允许。（1）此时，V U 3802=，V U 7.16521230
100003801=?=，一、二侧电压都超过额定值1.65倍，可能造成绝缘被击穿，变压器内部短路，烧毁变压器。(2)m fN U Φ=2244.4，磁通超过额定值1.65倍，磁损耗过大，烧毁变压器。
2、变压器长期运行时，实际工作电流是否可以大于、等于或小于额定电流？
等于或小于额定电流。铜耗和电流平方成正比，大于额定电流时，铜耗多大，发热烧毁变压器。
3、变压器的额定功率为什么用视在功率而不用有功功率表示？
因变压器的有功功率是由交流负载的大小和性质决定的。
（三）、变压器运行部分
1、试根据T 型等效电路画出变压器空载时的等效电路。
略
2、变压器在空载和轻载运行时，可否应用简化等效电路？
不可以，简化等效电路，2
1I I '-≈ ，空载时，1I 不为零，2I 为零。轻载时，从012211I N I N I N =+上看，1I 、2I 不大和0I （0I 为一次绕组加额定电压，二次侧空载时的一次侧电流，和轻载时
的1I 基本相等）相差的不多，2
1I I '-≈ 不成立，不能用简化等效电路。 3、试根据简化等效电路画出简化相量图。
略
（四）、变压器参数测定部分
1、为什么说1U 不变，则铁损耗不变？
m fN U Φ≈1144.4，1U 不变，m Φ不变，Fe
m m S B Φ=不变，W B f K p m Fe Fe 2β=不变。 2、s R 需从室温值换算至C 075值，而0R 为什么不需要换算？
s R 时一、二次侧绕组电阻，和温度有关，必须换算至变压器稳定工作时的温度C 075。200I R 等效磁损耗，0R 只和磁路的饱和程度有关，与温度无关。
3、变压器在额定电压下进行空载试验和在额定电流下进行短路试验时，电压=加在高压侧测得的0p 和s p 与电压加在低压侧测得的结果是否相同？
相同。空载试验，电压都为额定电压（m fN U Φ≈1144.4），磁通为额定磁通，不变，0p 不变。短路试验，电流为额定电流，另一侧的电流也为额定电流，s p 不变。
（五）、变压器运行特性部分
1、电压调整率与那些因素有关？是否会出现负值？
%100)sin cos (%1221?+=?N s s N U X R I u ??β N
N I I I I 1122==β 与一、二侧绕组漏阻抗、负值大小和负值性质有关。容性负值时会出现负值，随着负载的增加二次侧电压升高。
2、最大效率、额定效率和实际效率有何区别？
负值系数 kN
m p p 0=β 最大效率是指变压器可变损耗与不变损耗相等时的效率，也就是运行时的最高效率，理想效
率，6.04.0-=m β，电器使用人员为了安全起见，变压器一般都欠载运行，效率接近最大效率；额定效率是指变压器满载时的效率，1=m β，额定效率小于或等于最大效率，综合指标最好；实际效率是指变压器运行和维修等方面的综合效率。
（六）、三相变压器联接组部分
1、联接组为Y ，d5的三相变压器，其高压绕组线电动势与对应的低压绕组的线电动势的相位差是多少？谁滞后谁？谁超前谁？
相位差为300×5=1500，低压绕组线电动势滞后高压绕组线电动势，高压绕组线电动势超前低压绕组线电动势。
2、如果已知联接组，你能否画出绕组的连接图？
能。
二、习题
1、一台单相变压器在铁芯叠装时，由于硅钢片剪裁不当，叠装时接缝处留有较大的缝隙，那么此台变压器的空载电流将 。（选填：①减小；②增加；③不变）
m fN U Φ≈1144.4，电压不变，磁通不变。m
m R I N 01=Φ，叠装时接缝处留有较大的缝隙，磁阻增加，要保持磁通不变，空载电流增加。
2、一台单相变压器，额定电压为V 110/220。现将原边接在电压为V 250的电源上，变压器等效电路中的励磁阻抗则 。（选填：①不变；②变大；③变小）
m fN U Φ≈1144.4，磁通增加，磁路饱和程度增加，励磁阻抗变小。
3、一台变比10=k 的变压器，从低压侧做空载试验求得的励磁阻抗为Ω16，那么，高压边的励磁阻抗值是 。（选填：①16；②1600；③0.16）
高压边的励磁阻抗值Ω=?=?160016101622k
4、变压器的额定容量kVA S N 320=，空载损耗kW p 210=，如果电压下降10%，变压器的空载损耗将为 。
W B f K p p m Fe Fe 2
0β==，m fN U Φ≈1144.4，电压下降10%，磁通及磁通密度下降10%，空载损耗为21×0.92=17.01kW 。
5、磁路线性的两台变压器，V U U N N 110/220/21=，一次侧匝数相等（漏阻抗不计，且激磁阻抗角相等），当一次侧分别接在220V 电源上，测得的空载电流甲台为0.4A ，乙台为0.1A ，则其空载激磁阻抗甲台为 Ω，乙台为 Ω。今将两变压器原边顺极性串联后接在440V 的电源上，二次侧空载，这是甲台变压器的一次侧电压为 V ，二次侧电压为 V ；乙台变压器的一次侧电压为 V ，二次侧电压为 V 。
2=k ，Ω==5504.0220Im Z ，Ω==22001
.0220Im I Z
V Z Z Z U I I 882200550550440440Im Im Im 1=+?=+?=，V k U U I I 442
8812=== V Z Z Z U I I II 35222005502200440440Im Im Im 1=+?=+?
=，V k U U II II 176235212=== 6、一台单相变压器，额定电压V U U N N 110/220/21=，当一次侧接到220V 、50Hz 交流电源后，二次绕组开路，铁芯中的磁通为1Φ；若将一次绕组接到110V 、25Hz 交流电源后，二次绕组开路，铁芯中的磁通为2Φ；则 。
（选填：①1Φ＞2Φ；②1Φ=2Φ；③1Φ＜2Φ） m fN E Φ=1144.4，25Hz 时，漏阻抗减小，漏抗压降减小，此时的E 1相对较大，1Φ＜2Φ。
7、一台单相变压器进行空载试验，当高压侧加额定电压进行测量，或低压侧加额定电压进行测量，所测得损耗 。（选填：①不相等且相差较大；②折算后相等；③相等） 空载试验测得的是磁损耗，两侧加的是对应的额定电压，磁通相同，磁损耗相等。
8、若将一台单相变压器的一、二次绕组的匝数同时减少10%，变比将 ，空载电流将 ，空载损耗将 。
不变，增加，增加
9、变压器的短路损耗为 。（选填：①全部为铜耗；②全部为铁耗；③主要为铜耗）
10、若电源电压不变，变压器产生的主磁通φ，在空载和负载时，其值
（选填：①完全相等；②基本不变；③根本不同）
11、引起单相变压器的空载电流中的三次谐波电流分量的原因 。
（选填：①二次侧没有负载；②磁路的饱和效应；③电源中有三次谐波电压分量；④磁路不对称）
12、一台单相变压器，当一次侧电压降至额定电压一半时，变压器等效电路中的励磁电抗 。（选填：①不变；②变大；③变小）
13、如果电源电压为平顶波形，将此电压施加于一台单相变压器，此时该变压器铁芯中的磁通波形为 。（选填：①尖顶波；②平顶波；③正弦波）
dt
d N
e u φ111=-≈ 14、一台变压器的额定频率为50Hz ，如接在直流电源上，其电压大小和铭牌电压一样，此时原绕组中电流 。（选填：①不变；②变大；③变小）
15、一台变压器的额定频率为50Hz ，如接到60Hz 的电源上，且额定电压的数值相等，则此变压器铁芯中的磁通 。（选填：①减少；②不变；③增加）
m fN U Φ≈1144.4
16、一台单相变压器，原绕组有100匝，外施额定电压为100V ，在离末端10匝处发生短路，此时电源流入的电流 。（选填：①很大，达到不允许的值；②较大，但还允许；③不大）
m fN U Φ≈1144.4
17、变压器在空载时，线路电压增加，铁芯损耗将 。（选填：①增加；②不变；③减小）
m fN U Φ≈1144.4
18、一台变压器的高压绕组有两个可串联也可并联的绕组组成。当它们串联并施加以2200V 、50Hz 的电压时，空载电流为0.3A ，空载损耗为140W 。如果将它们改为并联并施加以1100V 、50Hz 的电压，试求此时的空载电流和空载损耗。
解：空载损耗为磁损耗
串联： 1144.422200m fN Φ?=
并联：2144.41100m fN Φ=
12m m Φ=Φ，磁损耗不变140W 。
磁通相同，磁动势相等。0
1012I N I N '=，A I I 6.0200==' 19、一台三相变压器的额定值为kVA S N 1800=，V U U N N 3150/6300/21=，11/-?Y 接法，空载损耗kW p 6.60=，短路损耗kW p k 2.21=。试求：
（1）当输出电流N I I 22=，8.0cos 2=?时的效率；
（2）效率最大时的负载系数m β。
解：
（1）122==N
I I β， %1.982
.2116.68.0180012.2116.61cos 12220220=?++???+-=+++-=kN N kN p p S p p β?ββη （2）56.02
.216.60===kN m p p β 20、某容量为100kV A 、额定电压V U U N N 220/2200/21=、频率为50Hz 的单相变压器，测得空载与短路试验结果如下：（1）空载试验：低压侧加220V 电压，测得空载电流A I 1802=，空载损耗W p 9800=；（2）短路试验：电压加在高压侧，使电流达到额定值，测得V U k 70=，
负载损耗W p k 1050=。设21r r '=，2
1x x '=，试求：
（1）折算到高压侧的k r 、k x 、1r 、2r '、1x 、2
x '及m r 、m x ； （2）1cos 2=?时的最大效率。
解：10220/2200/21===V U U k N N ，A U S I N N N
45.45220010100311=?== （1）空载试验：Ω===
22.1218220022I U z m ，Ω===025.31898022020I p r m Ω=-=-=84.11025.322.122222m m m r z x
折算到高压侧Ω=?=5.302025.3102m r ，Ω=?=118484.11102m x 短路试验：Ω===
54.145.45701N k k I U z ，Ω===5083.045.451050221N k k I p r Ω=-=-=4537.15083.054.12222k k k r z x
Ω=='=2542.02
21k r r r ，Ω=='=7268.0221k x x x 。 （2）9661.01050
9800===kN m p p β %01.981050
9662.09801101009662.010509661.09801cos 123220220=?++????+-=+++-=kN N m kN m m p p S p p β?ββη 21、一台三相变压器，11/-?Y 接法，kVA S N 9000=，kV U U N N 6/18/21=，空载及短路试
试求超载25%且8.0cos 2=?（滞后）时电压变化率及效率。 解：A U S I N N N 68.2881018310900033
3
11=???== 短路试验：Ω===9.043336751N k k I U z ，Ω===05.0433328000
221N
k
k I p r Ω=-=-=8986.005.09.0222
2k k k r z x
W r I p k N kN 1250005.068.2883322
1=??== %01.2%1003
1018)6.08986.08.005.0(68.28825.1%100)sin cos (%31221=???+??=?+=?N
s s N U X R I u ??β%68.9912500
25.190008.010900025.11250025.190001cos 123220220=?++????+-=+++-=kN N kN p p S p p β?ββη 22、Y/Y 联接的三相变压器组，在空载运行时，由于 ，使相电压增大，有害于变压器的正常运行。（选填：①有三次谐波电流通过；②有三次谐波磁通通过；③有三次谐波感应电动势）
一次绕组Y 接，没有三次谐波电流，励磁电流为正弦波，由于磁路的饱和，磁通为平顶波，含有三次谐波磁通，并感应产生三次谐波感应电动势。
23、对于三相变压器，允许通过三相平顶波形主磁通的磁路系统是 。（选填：①三相心式变压器；②三相组式变压器）
平顶波有三次谐波磁通，即允许三次谐波磁通通过。
24、消除三相心式变压器中的三次谐波磁通的主要方法是 。（选填：①采用Y Y /联接；②采用?/Y 联接；③采用??/联接）
25、Y Y /联接的组式变压器，相电动势的波形是 。（选填：①正弦波；②尖顶波；③平顶波）
一次绕组Y 接，没有三次谐波电流，励磁电流为正弦波，由于磁路的饱和，磁通为平顶波，含有三次谐波磁通，并感应产生三次谐波感应电动势，和基波电动势叠加后，相电动势为尖顶波。
26、某三相电力变压器0,,400/10000/,50021y Y V U U kVA S N N N ==联接，其励磁电流的数值应该是 。（选填：①28.87A ；②50A ；③2A ；④10A ）
A U S I N N N 86.2810000
31050033
11=??== 励磁电流占额定电流10%左右。
27、某三相电力变压器带电阻电感性负载运行时，负载电流相同的条件下，2cos ?越高，则 。（选填：①副边电压变化率越大，效率越高；②副边电压变化率越大，效率越低；③副边电压变化率越小，效率越低；④副边电压变化率越小，效率越高）
%100)sin cos (%1221?+=?N
s s N U X R I u ??β kN N kN p p S p p 20220cos 1β?ββη+++-= 通常s X ＞s R ，2cos ?越高，2sin ?越低，副边电压变化率越小，效率越高。
28、为了得到随时间正弦变化的感应电动势，变压器当铁芯饱和时，空载电流应呈 波形。
尖顶
29、Y Y /联接的三相变压器组，如外施电压为正弦波，空载时原绕组中励磁电流为
波形，磁通为 波形，副边相电动势为 波形，副边线电动势为 波形。 原绕组中励磁电流为正弦波；磁通为平顶波；副边相电动势为尖顶波，副边线电动势为正弦波。
30、Y Y /联接的三相变压器，在空载运行时，发现相电压过高，相电压过高的原因是 此三相变压器为组式变压器，磁路彼此独立，三次谐波磁通可以沿着基波磁通路径流通，三次谐波电动势较大，和基波电动势叠加后使相电压过高。
31、某?/Y 联接的三相变压器，原边接到额定电压的三相电源上，且空载运行。此时将副边的?打开一角，测量开口处的电压，然后将?闭合，再测量其中的电流。当此三相变压器是组式或心式时，所测电压值 ，所测电流值 。（选填：完全相同，近似相同，不相同）
近似相同
32、?/Y 联接的三相变压器，三次谐波电动势在?接法的绕组中 形成环流，基波电动势在?接法的绕组中 形成环流。
可以；不。
33、11/-?Y 和11/-?Y 两种联接组别的三相变压器，它们的相电动势波形 ，与磁路系统 。
相同；没有关系。
34、三相心式变压器，三个铁芯柱从左到右依次分别绕制A 相绕组、B 相绕组和C 相绕组。A 相绕组上加单相正弦电压，A 柱铁芯高饱和，B 柱铁芯饱和，C 柱铁芯不饱和。A 相绕组电流为 波形，B 柱铁芯磁通为 波形，C 相绕组电动势为 波形。
A 柱：dt
d N u A A φ=，电压正弦，磁通正弦，铁芯高饱和，励磁电流为尖顶波。 B 柱：磁通为A 柱的一部分，也是正弦波。
C 柱：磁通为A 柱的一部分，也是正弦波，感应产生的C 相绕组电动势为正弦波。
35、一台三相变压器，一次、二次绕组的十二个端点及各相绕组电动势正方向如图，现要将此三相绕组联接成7,-d Y 、4,-y Y 和1,-d Y ，试分别标出各相绕组出线端的标记，并联接成要求的联接组别且画出一次侧与二次侧线电动势的相量图。
36、如何确定联接组，试说明为什么三相变压器组不能采用y Y ,联接组，而三相心式变压器却可以？为什么三相变压器中常希望一次侧或二次侧有一方的三相绕组接成三角形联接？
37、有一台d Y ,联接的三相变压器空载运行，一次侧（高压侧）加上对称的正弦波额定电压，
试分析：
（1）一次侧电流、二次侧相电流和线电流中有无三次谐波？
（2）主磁通、一次侧和二次侧相电动势有无三次谐波？一次侧相电压、二次侧相电压和线电压中有无三次谐波？
第二篇 直流电机
一、思考题
1、改变励磁电流大小和方向对电动势和电磁转矩有何影响？
电动势和电磁转矩的大小和方向改变。
2、要想改变直流电动机的转子转向，有哪些方法？
①保持电枢电流方向不变，改变励磁电流方向（绕组两端对调）。
②保持励磁电流方向不变，改变电枢电流方向（绕组两端对调）。
3、要想改变直流发电机的电压极性，有哪些方法？
①保持励磁电流方向不变，改变电枢旋转方向。
②保持电枢旋转方向不变，改变励磁电流方向。
4、串励电动机能否改接成并励电动机使用？并励电动机能否改接成串励电动机使用？ 串励绕组匝数少，线径粗，电阻小（电压低），电流大；并励绕组匝数多，线径细，电阻大（电压高），电流小。
a a e R I n C U +Φ= a T I C T Φ=
在同样电源电压下，串励电动机改接成并励电动机使用时，励磁电流增加较大，磁路过饱和，发热严重，因此，串励电动机改接成并励电动机使用时，励磁回路应串入适当的电阻，使励磁电流基本不变，在同样负载转矩下，电枢电流基本不变，转速变化不大，可以。
在同样负载下，在同样电源电压下，并励电动机接成串励电动机使用时，电枢电流和励磁电流相同，励磁电阻比电枢电阻大得多，励磁电流达到额定值时，励磁电压几乎和电源 电压相等，电枢电压很低，转速很低，甚至不能启动，不可以。
5、将并励、串励和复励电动机电源电压的极性改变，能否改变该电动机的旋转方向？为什么？怎么才能改变其转向？
电枢电流和励磁电流方向同时改变，电磁转矩方向不变，旋转方向不变。
①保持电枢电流方向不变，改变励磁电流方向（绕组两端对调）。
②保持励磁电流方向不变，改变电枢电流方向（绕组两端对调）。
6、有一种交直两用的小型电动机，称为普用电动机，就构造而言，它与直流串励电动机没有什么区别，为什么通入交流电时，它也能旋转？倘若在构造上采用并励电动机形式，是否也能达到两用的目的？为什么？
串励：在交流电的正半周，电枢电流和磁场相互作用产生某方向电磁转矩，电机按此转矩方向旋转；在交流电的负半周，电枢电流和励磁电流同时改变方向，电枢电流和磁场相互作用产生的电磁转矩方向不变，电机旋转方向不变，连续旋转。
并励：在交流电的正半周，电枢电流和磁场相互作用产生某方向电磁转矩，电机按此转矩方向旋转；在交流电的负半周，电枢感性作用较小，电枢电流迅速改变方向，励磁绕组感性作用较强，励磁电流方向来不及改变，电枢电流和磁场相互作用产生的电磁转矩方向改变，电机旋转方向改变，电机转子来回震荡，不能连续旋转。
7、有复励直流电动机一台，出线盒标记已模糊不清，试问如何用简单的方法来判断电枢绕组、并励绕组和串励绕组？
用万用表电阻档测绕组电阻：
并励绕组电阻最大；并励绕组电阻次之；串励绕组电阻最小。
8、为什么直流电动机的定子铁芯用整块钢材做成，而转子铁芯却用硅钢片叠成？
定子铁芯中的磁场（主磁场）是大小和方向不变的直流磁场，铁芯中的磁通不变，不会产生
感应电动势和涡流，从工艺制造方便和导磁性能方面考虑，用整块钢材做成。
主磁场大小和方向虽然不变，但转子是旋转的，转子的局部铁芯在旋转时，处在磁场的不同位置，其磁通是交变的，会产生感应电动势和涡流，为了减小涡流，转子铁芯必须用硅钢片叠成。
9、直流并励电动机的励磁铜损耗2
f f f f C u f I R I U p ==，那么它的电枢铜损耗是否也有2a a a a C u a I R I U p ==？
2a a Cua I R p =；a a Cua I U p ≠，因为a a e a R I n C U +Φ=，不是电枢电阻压降。 10、已经建立电压的他励发电机和并励发电机，改变电枢的旋转方向能否改变输出电压的正负极性？
他励发电机：能
并励发电机：不能（励磁磁场方向和剩磁方向相反）
11、已经建立电压的他励发电机和并励发电机，改变励磁电流的方向能否改变输出电压的正负极性？
他励发电机：能
并励发电机：不能（励磁磁场方向和剩磁方向相反）
12、对要求在宽广范围调节电压的发电机通常采用他励而不采用并励，为什么？
a a e I R n C U -Φ=
并励发电机电枢绕组和励磁绕组并联，降压时，增大励磁电阻，当达到临界电阻时，电压就建立不起来了。所以，调节电压范围不大。
他励发电机电枢绕组和励磁绕组相互独立，不存在上述问题。
13、一台并励发电机的输出电压和输出电流与一台并励电动机的输入电压和输入电流相同，试比较它们的电枢电流、电动势、输出功率和输入功率的大小。
并励发电机：a a a I R E U -= f a I I I -=
并励电动机：a a a
I R E U ''+'= a f I I I '+'= 电枢电流：f f a
a I I I I +'+'= 发电机电枢电流大于电动机电枢电流。 电动势：a a a a a
a I R I R E E +''+'= 发电机电动势大于电动机电动势。 输出功率：发电机UI ，电动机∑'-p UI ，输出功率发电机大于电动机。
输入功率：发电机∑+p UI ，电动机UI ，输入功率发电机大于电动机。
二、习题
1、直流并励电动机的输出功率等于 。（选填：①N N N I U η；②)(f N N I I U -；③N N I U ） 电动机的输出功率为轴输出的机械功率。
2、直流发电机电枢导体中的电流是 。（选填：①直流电；②交流电；③脉动的直流）
3、要改变并励直流电动机的转向，可以 。（选填：①增大励磁；②改变电源极性；③改接励磁绕组）
4、一台六极他励直流电动机，单叠绕组，额定电流为150A ，电枢绕组的支路电流为 。（选填：①12.5A ；②25A ；③50A ）
5、支路发电机的电磁转矩与转速方向 。（选填：①相同；②相反；③无关）
6、并励直流发电机希望改变它电枢两端的正负极性，采用的方法是 。
（选填：①改变原动机的转向；②改变励磁绕组的接法；③同时改变原动机的转向和励磁绕组的接法）
7、一台额定电压为220V 的直流串励电动机，误接在交流220V 的电源上，此电动机将此时 。（选填：①方向交变的电磁转矩；②方向恒定的电磁转矩；③不产生电磁转矩）
8、直流电机若磁极固定，电刷与电枢同时旋转，则电刷两端的电压是 电压。 交变
9、直流电机若电枢固定，电刷与磁极同时旋转，则电刷两端的电压是 电压。 直流
10、直流电机交轴电枢磁势最大值得位置取决于 。（选填：①主磁极的轴线；②电刷的位置；③电枢的旋转方向；④换向极的极性）
11、一台串励直流电动机，若把电刷顺旋转方向偏离几何中心线一个角度，设电机的电枢电流保持不变，此时电动机的转速将 。（选填：①降低；②升高；③保持不变） 电刷顺旋转方向偏离几何中心线一个角度，助磁，转速降低。
12、直流电机电刷所接触的元件恰位于几何中心线上时，在几何中心线处电枢磁势产生的磁通并不大，其原因是 。（选填：①此时磁势虽大但磁阻更大；②此处磁势并不大；③此时电枢磁势为磁极磁势所抵消；④此时电枢磁势为换向极磁势所抵消）
13、一台四极直流电动机，有两个极的励磁绕组极性接反，使主磁极的极性变为N-N-S-S ，在这种情况下电机将 。（选填：①产生电磁转矩；②不产生电磁转矩）
14、一台四极直流电动机，有两个极的励磁绕组极性接反，使主磁极的极性变为N-N-S-S ，将两N 极间和两S 极间的电刷拿掉，另外两个电刷端加直流电压，这时电机将 。（选填：①产生电磁转矩；②不产生电磁转矩）
15、在直流电机中，公式n C E e Φ=和a T I C T Φ=中的Φ是 。（选填：①每极合成磁通；②所有磁极的总磁通；③主磁极每极磁通）
16、一台直流发电机，由额定运行状态转速下降为原来的30%，而励磁电流及电枢电流均不变，则 。（选填：①E 下降30%；②em T 下降30%；③E 和em T 都下降30%；④端电压U 下降30%）
17、直流发电机的电磁转矩是 转矩，而直流电动机的电磁转矩是 转矩。 制动；驱动
18、电磁功率与输入功率之差，对于直流发电机包括 损耗，对于直流电动机是 损耗。
发电机：01T T T +=，Ω+=Ω)(01T T T ，001p P T T P em +=Ω+Ω=，mec Fe em p p p P P +==-01
机械损耗和铁耗
电动机：b a a a U I R E U ?++=2，a b a a a a a I U I R I E UI ?++=22
，
a b a a a a f I U I R I E I I U ?++=-2)(2，a b f a a a a I U UI I R I E UI ?+++=22
Cub Cuf Cua em p p p P P ++=-1，励磁铜耗，电枢铜耗，电刷接触电阻损耗
19、并励直流电动机的外加电压U 恒定不变，当负载转矩减小，且稳定后，电磁转矩em T 、转速n 、输入功率1P 的变化分别为 。
U 恒定，Φ不变，负载转矩减小a T em z I C T T Φ==，em T 减小，a I 减小，Φ-=
e a a C I R U n 转速增加，)()(1
f a f a R U I U I I U UI P +
=+==减小。 20、如果把直流发电机的电刷顺电枢旋转方向移动一个角度，负载时的电枢反应是 磁性的；如果把电刷反方向旋转，负载时的电枢反应是 磁性的。
去磁；助磁
21、直流电机空载时损耗有 ，它们分别是由 引起的。
机械损耗，铁耗，励磁损耗；
机械摩擦，电枢铁芯相对磁场运动，励磁绕组铜耗。
22、直流电机负载时损耗有 ；铁耗和机械损耗在 可看成是不变损耗。 电枢电阻铜耗，电刷接触电阻损耗；
励磁电压和转速变化不大时。
23、磁通Φ减小10%时，他励直流发电机的空载电动势 ；转速n 增加10%时，他励直流发电机的空载电动势 ；励磁电流f I 增加10%时，他励直流发电机的空载电动势 。
减小10%；增加10%；上升，但上升幅度小于10%。
24、一台直流发电机的转速由额定值下降为原来的50%，而励磁电流f I 、电枢电流a I 不变，则感应电动势 ，电磁转矩 。
励磁电流f I 、电枢电流a I 不变，Φ不变，感应电动势下降为原来的50%，电磁转矩不变。
25、一台并励直流发电机，在min /500r 时建立空载电压120V ，若把转速提高到m in /1000r ，则该电机空载电压 。（选填：①等于240V ；②大于240V ；③大于120V 但小于240V ；④无法判断）
26、并励发电机的自励条件是什么？
①主磁极铁芯有剩磁；
②励磁绕组和电枢绕组之间接法正确（励磁磁场方向和剩磁方向相同）；
③励磁回路的电阻值小于临界电阻值。
27、为什么在供给相同的负载电流时，并励发电机的端电压下降比他励发电机端电压大？ a a e I R n C U -Φ=
他励发电机端电压下降的原因有电枢电阻压降和电枢反应的去磁作用；
并励发电机的端电压下降的原因除上述两个原因外，还有端电压下降使励磁电压下降，主磁通下降这一原因。所以，并励发电机的端电压下降比他励发电机端电压大。
28、他励直流电动机空载运行时，若不慎将励磁回路断开，电机转速将 。 （选填：①增至不允许的值，即“飞车”；②升至新的值稳定运行；③减速直至停止）
29、一台串励直流电动机，若把电刷顺旋转方向偏离几何中心线一个角度，设电机的电枢电流保持不变，此时电动机的转速将 。（选填：①降低；②升高；③保持不变） 电刷顺旋转方向偏离几何中心线一个角度，电枢反应助磁，转速降低。
30、
第三篇 异步电动机
一、思考题
（一）、异步电动机原理部分
1、某国家的工业标准频率60Hz ，这种频率的三相异步电动机在p=1和p=2时的同步转速是多少？
p
p f n 3600601==，min /1800min,/3600r r 。 2、试总结三相异步电动机产生电磁转矩的必要条件有哪些？
①定子绕组通电产生旋转磁场；
②转子绕组必须闭合；
③定、转子磁极数必须相同。
3、某三相异步电动机，min,/1440,50,21r n H f p z ===试问电动机的转差率是多少？ 04.01500
14401500min,/150023*********=-=-====n n n s r p f n （二）、异步电动机结构部分
1、有一台三相异步电动机，如何从结构特点来判断它是鼠笼型还是绕线型？
绕线型在转子一侧轴上有三个滑环、三个电刷和三根引出线。
2、某三相绕组τ9
8,2,36===y p z 。试问该绕组是整距绕组还是短距绕组？是集中绕组还是分布绕组？
τ9
8=y ＜τ是短距绕组；3343621=?==pm z q 是分布绕组。 3、Y V V /,660/380?联接的三相异步电动机，试问当电源电压分别为V 380和V 660时，各采用什么联接方式？它们的额定相电流是否相同？额定线电流是否相同？若不同，差多少倍？ V 380采用?联接；V 660采用Y 联接；额定相电流相同；额定线电流是不相同；差3倍（?联接的是Y 联接的3倍）。
4、min /2950r n N =的三相异步电动机，同步转速是多少？磁极对数是多少？ 同步转速比额定转速略高，min /300030006011r p
p f n ===，1=p 。 （三）、异步电动机电动势平衡方程式部分
1、一台三相异步电动机在额定电压下运行，试问由于负载变化转子转速降低时，转子电流和定子电流是增加还是减小？
转子转速降低时，转子导体和磁场的相对切割速度增加，转子感应电动势增大，转子电流增加，通过感应定子电流也增加。
2、在m Φ、N 和f 相同的情况下，整距集中绕组和短距分别绕组中哪个电动势大？ 整距集中绕组的电动势大。
3、某三相绕组，98.0=y k ，96.0=q k ，试问该绕组是整距绕组还是短距绕组，是集中绕组还是分布绕组？
98.0=y k ＜1是短距绕组；96.0=q k ＜1是分布绕组。
（四）、异步电动机磁动势平衡方程式部分
1、三相异步电动机的转子转速变化时，转子旋转磁动势在空间的转速是否改变？ 保持不变。
2、恒定磁动势、脉振磁动势和旋转磁动势有何区别？
恒定磁动势：空间位置不变，幅值大小和方向不随时间变化。
脉振磁动势：空间位置不变，幅值大小和方向随时间变化。
旋转磁动势：幅值大小不变，空间位置和方向随时间变化。
（五）、异步电动机运行部分
1、为什么异步电动机定、转子之间有气隙，空载电流会比较大？
异步电动机定、转子之间有气隙是为了转子能旋转；外施电压一定时，磁通不变，定、转子之间有气隙，磁路磁阻增加，为了维持磁通不变，励磁电流(空载电流)增加。
m
R I N 101=Φ 2、异步电动机的等效电路、基本方程式和相量图中电压、电流和电动势是相值还是线值？ 都是相值。
3、三相异步电动机有星形和三角形两种联接方式，联接方式不同时，等效电路、基本方程式和相量图是否有所不同？
都相同。
（六）、异步电动机的功率和转矩部分
1、等效电路中21R s
s '-代表什么？能否不用电阻而用电容和电感来代替？
代表总的机械功率，是有功功率，不能用电容和电感来代替。
2、功率和损耗是三相的功率和损耗，还是每相的功率和损耗？
是三相的功率和损耗。
3、2222cos ?s s I E m 与2222cos ?I E m 是否相等？它们是那一部分功率？
2222cos ?s s I E m 是转子旋转时的功率，2222cos ?I E m 是转子不旋转时的功率，不相等。 是定子通过气隙传到转子的有功功率，即电磁功率。
4、电动机在稳定运行时，为什么负载转矩L T 增加，电磁转矩T 也会随之增加？
稳定运行时，T =L T ，负载转矩L T 增加瞬间，转速来不及变化，T 不变，T ＜L T ，转速下降，转子导体和磁场的相等切割速度增加，转子电动势增加，转子电流增加，电磁转矩随之增加，直到某个低速下，T =L T 为止。
5、0T 、L T 、2T 与T 的作用方向相同还是相反？
电动状态：0T 、L T 与T 方向相反；2T 与T 方向相同。
二、习题
1、当采用短距绕组同时削弱定子绕组中的五次和七次谐波磁势，下列哪一种绕组是我们应该选用的：①绕组跨距为τ54；②绕组跨距为τ76；③绕组跨距为τ6
5。 削弱定子绕组中谐波磁势，绕组跨距应为：τν
)11(-=y 削弱五次谐波磁势： τ5
4=y 削弱七次谐波磁势：τ7
6=y 要同时削弱定子绕组中的五次和七次谐波磁势：τ6
5=y 2、公式111135.1I p
k N F w =是指：①一相的磁势幅值；②三相一对极的合成磁势幅值；③三相一个极的合成磁势幅值。
3、由三相定子绕组产生的五次空间磁势谐波，它的转速是：①静止不动；②是基波磁场转速的5
1；③等于基波磁场转速；④五倍于基波磁场转速。 4、由三相定子绕组产生的七次空间磁势谐波，它产生的磁通切割定子绕组感应此时的电动势
的频率是：①等于零；②等于基波频率；③等于基波频率的7
1；④等于基波频率的五倍。 5、为什么说交流绕组产生的磁势即是时间的函数，又是空间的函数，试以三相绕组合成磁势的基波来说明。
)cos(11t x F f ωτπ-=Φ，电流随时间变化0θω=t 电角度，磁势的幅值位置为
00=-θτπx ，即： 0θπ
τ=x ，电流的电角度时间连续变化，磁势的幅值位置在空间上连续变化，即磁势即是时间的函数，又是空间的函数。
6、脉振磁势和旋转磁势各有哪些基本特性？产生脉振磁势和圆形旋转磁势的条件有什么不同？
脉振磁势的基本特性：空间位置不变，幅值大小和方向随时间变化。
旋转磁势的基本特性：幅值大小不变，空间位置和方向随时间变化。
产生脉振磁势的条件：单相绕组，流过单相电流。
产生圆形旋转磁势的条件：多相对称绕组，流过多相对称电流。
7、把一台三相交流电机定子绕组的三个首端和三个末端分别连在一起，再通以交流电流，合成磁势基波是多少？如将三相绕组依次串联起来后通以交流电流，合成磁势基波又是多少？
0cos )120cos()120cos(cos 00=??
????++-+=t x x x F f ωτπτπτπ； t x x x F f ωτπτπτπcos )120cos()120cos(cos 00??
????+---=，脉振磁势。 8、把三相异步电动机接到电源的三个接线对调两根后，电动机的转向是否会改变？为什么？ 会改变，因旋转磁场方向改变了。
9、三相交流绕组每相感应电动势公式11144.4Φ=N fk E w 中的1Φ是：①磁通随时间交变的最大值；②一台电机的总磁通量；③一个极的总磁通量。
10、频率为1f 的三相对称正弦电流通入三相对称定子绕组中产生的ν次空间谐波磁通，在定子绕组中感应电动势的频率：①1f ；②1f ν；③ν
1
f 。 11、异步电机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 ，相位 。
相等；相差α电角度。
12、一台三相异步电动机，六极，电源频率50Hz ，如果运行在转差率08.0=s 时，定子绕组产生的旋转磁势转速等于 m i n /r ，转子绕组产生的旋转磁势相对于定子的转速为 m i n /r ，旋转磁场切割转子绕组的转速等于 m i n /r 。
min /1000330006011r p f n ===；m in /1000r ；min /80100008.011r sn n n =?==- 13、有一台三相异步电动机，电源频率为50Hz ，转子转速为m in /1400r n =，则其转子绕组感应电动势的频率为 ，转子电流产生的旋转磁势相对转子转速为 ，相对定子的转速为 。
min /1500230006011r p f n ===，z H sf f 33.3501500
1400150012=?-==；
min /1002
33.3606022r p f n =?==；m in /1500r 。 14、异步电动机转子绕组折算和频率折算原则是 。
不能改变定子的电磁作用和定、转子之间的功率传递关系。
15、异步电动机定子绕组与转子绕组没有直接联系，当负载增加时，定子电流和输入功率会自动增加，其原因是 。
随着负载的增加，电机转速下降，转子电流增加，根据磁动势平衡关系（电磁感应作用），定子电流增加，输入功率增加。
16、异步电动机从空载到满载，电机的主磁通将 。
)(11111jX R I E U ++-= ，从空载到满载，定子绕组阻抗压降增加，1
E 减小， m w k N f E Φ=111144.4，主磁通略有减少。
17、当异步电动机接在频率为50Hz 的电源上，额定运行，转子的转速为1450r/min ，定子电流的频率为 ，定子电动势的频率为 ，转子电动势的频率为 ，转子电流的频率为 。
30
1150014501500=-=s ，z H f 501=；z H f 501=；z H sf f 67.112==；z H sf f 67.112==。 18、在研究分析异步电机等效电路时，用等效静止的转子代替旋转的转子，要求保持 不变。
转子磁势
19、异步电机在负载运行时气隙磁场是由 。
定子绕组磁动势和转子绕组磁动势共同产生的。
20、三相异步电动机电磁转矩的大小和 成正比。（选填：①电磁功率；②输出功率；③输入功率）
21、如果三相异步电动机电源电压下降10%，此时负载转矩不变，则转子电流2I 。 （选填：①减小；②增加；③不变）
负载转矩不变，T 不变，22cos ?I C T m T Φ=，电源电压下降，磁通下降，转子电流增加。
22、一台三相异步电动机运行在02.0=s 时，由定子通过气隙传递给转子的功率中 。 （选填：①2%是电磁功率；②2%是机械功率；③2%是机械损耗；④2%是转子铜耗）
23、三相异步电动机最大转矩的大小 无关。（选填：①和转子电阻成正比；②近似和转子电抗成反比；③和转子电阻）
24、一台三相异步电动机运行在转差率s=0.25时，通过气隙传递的功率中有 。 （选填：①25%是转子铜耗；②75%是转子铜耗；③75%是输出功率）
25、对异步电动机最大转矩起主要影响的电抗是 。（选填：①励磁电抗m x ；②定
子绕组漏抗1x 和转子绕组漏抗2
x '） 26、一台三相异步电动机拖动额定恒转矩负载运行时，若电源电压下降10%，这时电动机的电磁转矩em T 将 。
（选填：①N em T T =；②N em T T 81.0=；③N em T T 9.0=；④em T ＞N T ）
27、一台三相异步电动机，额定运行时的转差率s=0.03，这时输出功率和电磁功率之比为 。（忽略机械损耗和附加损耗）
忽略机械损耗和附加损耗，mec P P =2，em em mecc P P s P 97.0)1(=-=
28、异步电动机带额定负载运行时，如果降低电源电压，则最大转矩m ax T 将 ，启动转矩st T ，气隙磁通m Φ将 ，转子每相电流2I 将 ，转差率s 将 。
减小；减小；减小；增加；增加。
29、异步电动机带额定负载运行时，若电源电压下降过多，会产生什么严重后果？为什么？ 停车，可能使电动机的最大转矩小于额定负载转矩，不能稳定运行。
30、一台绕线式异步电动机，在下列情况下分别对最大转矩和启动转矩的影响如何？
（1）转子电阻加倍；
（2）转子电抗加倍；
（3）电阻电压的大小不变，而频率有50Hz 改为60Hz 。
??
????'+++?Ω=2212112111max )(2X X R R U m T ；22122122111)()(X X R R R U m T st '++'+'?Ω= （1）最大转矩不变；启动转矩增加。
（2）最大转矩减小；启动转矩减小。
（3）最大转矩减小；启动转矩减小。
31、一台三相四极Y 联接的异步电动机，kW P N 10=，V U N 3801=（线电压），A I N 8.191=，
Ω=5.01r ，空载试验数据：V U 3801=（线电压）
，A I 4.510=，kW p 425.00=，机械损耗kW p mec 08.0=。短路试验中的一点为：V U k 120=（线电压），A I k 1.18=，kW p k 92.0=。试
计算2r '、2x '、m r 和m x （忽略空载附加损耗并假定21x x '=）。
解： 空载试验：Ω===+++74.404
.52203/)()(1012121I U x x r r m m Ω=?-=-=+944.34.538042532210
01I p p r r mec m ，Ω=444.3m r Ω=-=+55.40944.374.40221m x x 短路试验：Ω==='++'+828.31
.183/1203/)()(221221k k I U x x r r
Ω=?=='+9361.01.183********k
k I p r r ，Ω=-='4361.05.09361.02r Ω=-='+712.39361.0828.3222
1x x ，Ω='=856.121x x ，Ω=-=694.38856.155.40m x 32、一台三相异步电动机的输入功率为kW 7.10，定子铜耗为W 450，铁耗为W 200，转差率029.0=s ，试计算电动机的电磁功率、转子铜耗及总机械功率。
解：
W p p P P Fe Cu em 100502004501070011=--=--=
W sP p em Cu 45.29110050029.02=?==
W P s P em mec 55.975810050)029.01()1(=?-=-=
33、一台三相异步电动机，额定功率为kW 5.5，频率为z H 50，2=p ，在转差率03.0=s 情况下运行，在定子方面输入功率为kW 5.6，定子铜耗为W 350，铁耗为W 170，机械损耗W 345，试该电动机运行时的转速、电磁功率、输出机械功率、输出机械转矩及效率。（略去附加损耗） 解：
min /14552
3000)03.01()1(1r n s n =?-=-= W p p P P Fe Cu em 5980170350650011=--=--=
W p P s p P P mec em mec mec 6.54553455980)03.01()1(2=-?-=--=-=
m N n P T .81.351455
6.545555.955.922=?== %93.836500
6.545512===P P η 34、一台异步电动机，kW P N 2=，过载能力2.2=M k ，额定转速是min /970r ，z H f 50=。试求：
（1）产生最大电磁转矩的转差率m s ；
（2）当转差率为0.1时的电磁转矩。 解：min /10003
30006011r p f n ===，03.01000970100011
=-=-=n n n s N N （1）1248.0)12.22.2(03.0)1(22=-+=-+=M M N m k k s s
（2）m N n P T N N N .69.19970
200055.955.9=?==
《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
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
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
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。 >
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），
一、填空题 1、为了减少中，小型电力变压器铁心的铁摸耗，其铁心多 采用( 彼此绝缘的硅钢片叠成) 制成。 2、变压器并列运行的条件为(额定电压)相等，( 联 结组) 相同，短路阻抗相同。 3、一台电压比为220/110的变压器，N1 =2000匝，N2 =1000 匝。在修理时，有人为了节省铜线，将N2 改为500匝，则这变压器输出( 55v ) ，(不能)正常工作4、一台三相异步电动机，其铭牌上标明额定电压为220/380 Ｖ，其接法应是（△/ Ｙ）。 5、三相异步电动机采用星--三角降压起动，起动时可以使电 动机的起动电流降为三角形接法的( 1／3 )。 6、三相异步电动机，若要稳定运行，则转差率应（小于） 临界转差率。 7、三相鼠笼异步电动机转子绕组的电流是由( 电磁感应) 产生的。 变压比、组别；0．35厚，彼此绝缘的硅钢片叠成；△/ Ｙ；1／3；小于；电磁感应 8、电容分相单相异步电动机改变转向的方法是( 对调两绕组 之一的首尾端)。 9、直流电动机如要实现反转，需要对调( 电枢电源)的极 性，其励磁电源的极性（保持不变）。
10、直流电动机的电磁转矩将随着转速的降低而( 增 大) 。 11、直流电动机直接起动时的起动电流可达额定电流的( 1 0～20 )倍。 12、降低直流电动机的电枢端电压，可以( 降低)其转速。 13、减少并励直流电动机的激磁电流，将会使其转速( 升 高) 。 ?对调两绕组之一的首尾端；电枢电源；保持不变；增大； 1 0～20；降低；升高； 二判断题１、在交流电机的三相相同绕组中，通以三相相等电流，可以形成圆形旋转磁场。（×）２、三相异步电动机定子极数越多，则转速越高，反之则越低。（×）3、电动机定子、转子间有匝间短路故障，会引起绕组发热( 对) 。 ?4、三相异步电动机，无论怎样使用，其转差率都在0~1 之间。（×） 5、为了提高三相异步电动机的起动转矩，可使电源电 压高于额定电压，从而获得较好的起动性能。（×）?三、计算： ?1、一台三相异步电动机铭牌上标明f=50Hz，额定转速
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（）
绪 论 电机和变压器的磁路常用什么材料制成，这类材料应具有哪些主要特性 答：电机和变压器的磁路常用导磁性能高的硅钢片叠压制成，磁路的其它部分常采用导磁性能较高的钢板和铸铁制成。这类材料应具有导磁性能高、磁导率大、铁耗低的特征。 在图中，当给线圈1N 外加正弦电压1u 时，线圈1N 和2N 中各感应什么性质的电动势电动势的大小与哪些因素有关 答：当给线圈1N 外加正弦电压1u 时，线圈1N 中便有交变电流流过，产生相应的交变的磁动势，并建立起交变磁通，该磁通可分成同时交链线圈1N 、2N 的主磁通和只交链线圈1N 的漏磁通。这样，由主磁通分别在线圈1N 和2N 中感应产生交变电动势21,e e 。由漏磁通在线圈1N 中产生交变的σ1e 。电动势的大小分别和1N 、2N 的大小，电源的频率，交变磁通的大小有关。 0-3 感应电动势=e dt d ψ-中的负号表示什么意思 答： dt d e ψ-=是规定感应电动势的正方向与磁通的正方向符合右手螺旋关系时电磁感应定律的普遍表达式；当所有磁通与线圈全部匝数交链时，则电磁感应定律的数学描述可表示为dt d N e Φ -=；当磁路是线性的，且磁场是由电流产生时，有L Li ,=ψ为常数，则可写成 dt di L e -=。 试比较磁路和电路的相似点和不同点。 答：磁路和电路的相似只是形式上的，与电路相比较，磁路有以下特点： 1）电路中可以有电动势无电流，磁路中有磁动势必然有磁通； 2）电路中有电流就有功率损耗；而在恒定磁通下，磁路中无损耗 3）由于G 导约为G 绝的1020倍，而Fe μ仅为0μ的4310~10倍，故可认为电流只在导体中流过，而磁路中除主磁通外还必须考虑漏磁通； 4）电路中电阻率ρ在一定温度下恒定不变，而由铁磁材料构成的磁路中，磁导率μ随B 变化，即磁阻m R 随磁路饱和度增大而增大。 电机运行时，热量主要来源于哪些部分为什么用温升而不直接用温度表示电机的发热程度电机的温升与哪些因素有关 答：电机运行时，热量主要来源于各种损耗，如铁耗、铜耗、机械损耗和附加损耗等。当电机所用绝缘材料的等级确定后，电机的最高允许温度也就确定了，其温升限值则取决于冷却介质的温度，即环境温度。在电机的各种损耗和散热情况相同的条件下，环境温度不同，则电机所达到的实际温度不同，所以用温升而不直接用温度表示电机的发热程度。电机的温升主要决定于电机损耗的大小、散热情况及电机的工作方式。 电机的额定值和电机的定额指的是什么 答：电机的额定值是指电机在某种定额下运行时各物理量的规定值；而电机的定额是指制造厂按国家标准的要求对电机的全部电量和机械量的数值及运行的持续时间和顺序所作的规定。
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。
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》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。
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
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（）
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。