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电机学课程设计

2010 级

《电机学》课程设计

组员张丰伟、彭永晶

彭鸿昌、邱天、李彦青

所在院系电气与电子工程

班级电气1004班

日期 2013年3月

作业评分评阅人

一、设计题目

题目：铁心磁路计算

铁心磁路如图所示，磁路尺寸为：1δ=3mm 、2δ=2mm 、w=125mm 、h=150mm 、N 1=2N 2=100匝，铁芯宽度l=50mm 、铁心厚度d=50mm 。铁芯宽度和厚度均匀，

忽略铁芯磁场边缘效应。

1．假设铁芯的磁导率为无穷大，（1）若I 2=0，Φ1=6mWb ，求I 1（2）若I 1=10A ，I 2=20A ，求Φ1和Φ2。

2．若铁芯材料为DR510钢片（磁化曲线见教材），若I 2=0，Φ1=6mWb ，求I 1和Φ1。

3．若I 1=10A ，I 2=20A ，编写程序，求Φ1和Φ2。

二、设计过程

由磁路基尔霍夫第一定律∑φ=0，可得213φφφ-=，由于铁芯宽度和厚度均匀，截面积相等，则321B B B -=

由磁路基尔霍夫第二定律∑∑∑∑===m R Hl Ni F φ，得:

[]()[]()???

???

+-+-++=-+++-++=??l h H B l h w H I N l h H B l h w H I N 3022222230

1111113232μμδδδδ

磁场关系:H B μ= 则方程为：

[]()[]()???

=-=+-+-++=-+++-++=??i Fe i H B B B B l h H B l h w H I N l h H B l h w H I N μμμ21330

222222301111113232δδδδ

1．假设铁芯的磁导率为无穷大，（1）若I 2=0，Φ1=6mWb ，求I 1（2）若I 1=10A ，I 2=20A ，求Φ1和Φ。

铁芯的磁导率为无穷大，则铁芯磁路H=0，方程化简为

???

=-=022*******μμδδB I N B I N （1）将I 2=0，Φ1=6mWb 带入上式方程，得I 1=57.2958A

（2）将I 1=10A ，I 2=20A 带入上式方程，得B 1=0.418879T ，B 2=-0.628319T ，则Φ1=B 1ld=1.04720mWb ，Φ2=B 2ld=-1.57080mWb

2．若铁芯材料为DR510钢片（磁化曲线见教材），若I 2=0，Φ1=6mWb ，求I 1

和Φ1。

Φ1=6mWb,则B 1=Φ1/(ld)=2.4T 采用编程法求解，由方程

[]()???

???

=-=+-+-++==-?i Fe i H B B B B l h H B l h w H I N μμ2

1330222222320δδ 可看作未知数为B 2的一元非线性方程，通过二分法求解出B 2，再计算出B 3，然后由方程

[]()l h H B l h w H I N +++-++=?30

1111132μδδ

计算出I 1。

为提高计算精度，可使用拉格朗日插值法或曲线拟合法，对表中不能直接得到的数据进行近似计算。本题使用拉格朗日插值法。

拉格朗日插值法：

假设任意两个不同的xj 都互不相同，那么应用拉格朗日插值公式所得到的拉格朗日插值多项式为：

其中每个为拉格朗日基本多项式（或称插值基函数），其表达式为：

拉格朗日基本多项式的特点是在上取值为1，在其它的点上取值为0。

代码如下：

#include

using namespace std;

double

delta1=0.003,delta2=0.002,w=0.125,h=0.15,n1=100,n2=50,l=0.05,d=0.05;

double pi=3.1415926535898;

double u0=4*pi*pow(10,-7);

double i1,i2,f10,f20;

int i_diedai_root1=0,i_diedai_root2=0,i_ddjs=0;

double bh[2][150]={{0.4 ,

double Lagrange(double xx);

double b2h(double b);

double f2(double b2,double b1);

double root2(double x1,double x2,double b1);

double linearfit2(double x);

double linearfit1(double x);

int main()

{

double b1,b2,b3,h1,h2,h3,f1,f2;

b1=2.4;

b2=root2(0,2.4,b1);

b3=b1-b2;

i1=(h1*(2*w+h+3*l-delta1)+b1*delta1/u0+h3*(h+l))/n1;

i2=(b2h(b2)*(2*w+h+3*l-delta2)+b2*delta2/u0-b2h(b3)*(h+l))/(-n2);

cout<

return 0;

}

double b2h(double b) //计算磁场强度H,输入磁感应强度B，输出磁场强度H { int t;

double h_t;

t=abs((int)(100*b))-40;

if(t>134)

{

if(b>=0)

return linearfit2(b);

else return -linearfit2(-b);

}

if(t<15)

{

if(b>=0)

return linearfit1(b);

else return -linearfit1(-b);

}

{

if(b>=0) return Lagrange(b);

else return -Lagrange(-b);

}

double Lagrange(double xx) //拉格朗日插值，输入自变量，输出插值函数值{

int i=0,j=0,n=150,z=0;

double pai,sum;

double *x,*y;

x=bh[0];

y=bh[1];

z=((int)(100*xx))-45;

if(xx<=0.45) z=0;

n=10+z;

if(xx>1.84) n=6+z;

for(j=z,sum=0;j

{

for(i=z,pai=1;i

{

if(i==j) continue;

pai=pai*(xx-*(x+i))/(*(x+j)-*(x+i));

}

sum=sum+*(y+j)*pai;

}

return sum;

}

double linearfit2(double x)

{

return (56450*x-89188);

}

double linearfit1(double x)

{

return (202.21*x+57.015);

}

double f2(double b2,double b1)

{

double b3,h2,h3;

b3=b1-b2;

h2=b2h(b2);

h3=b2h(b3);

return h2*(2*w+h+3*l-delta2)+b2*delta2/u0-h3*(h+l)+n2*i2; }

double root2(double x1,double x2,double b1)

{

double x,y,y1;

y1=f2(x1,b1);

{

cout<<'!';i_diedai_root1++;

if(i_diedai_root1>=1000000) break;

x=(x1+x2)/2;

y=f2(x,b1);

if(y*y1>0)

{

x1=x;

y1=y;

}

else

x2=x;

}while(fabs(y)>=2*pow(10,-13));

return x;

}

计算结果（设定收敛精度10^-13）：

计算结果：B1=2.4T ，B2=0.721749T ，B3=1.67825T

Φ1=0.006Wb，Φ2=0.0018044Wb，Φ3=0.00419563Wb

I1=57.2958A

改变程序，使收敛精度降低为10^-10，则运算精度降低，但循环次数减小，时间开销减下。

计算结果：Φ1=0.006Wb ，Φ2=0.0018044Wb ，Φ3=0.00419563Wb

I1=57.2958A

3．若I 1=10A ，I 2=20A ，编写程序，求Φ1和Φ2。编程用迭代法实现，计算时先用铁芯磁导率为无穷大情况时近似计算B 1，B 2，B 3的值，将B 3的值作为定值计算出H3的值带入方程（1）（2），用弦截法计算出B 1和B 2的值并计算出B 3的值，与之前的值比较，若在允许的误差范围以内则计算结束输出计算值，否则将B 3的值带入进行下一次循环，直到B3的精度达到要求。

[]()[]()???

=-=+-+-++=-+++-++=??i Fe i H B B B B l h H B l h w H I N l h H B l h w H I N μμμ21330

222222301111113232δδδδ 计算步骤如下：

① 近似情况下求得)

0(3B

② )0(3B 代入方程（1）（2），通过弦截法求得)1(1B ，)1(2B

③ )1(2)1(1)1(3B B B -=求得)

1(3B

④ )1(3B 与)

0(3B 比较，若精度达到要求，则)1(1B ，)

1(2B ，)1(3B 即为所求

⑤ 若精度达不到要求，则重复2,3,4步骤，求得)1(+k i B ，直到)1(3+k B 精度足够即)1(3+k B 与)(3k B 之差足够小

⑥ 通过得到的)1(+k i B 求i φ

用近似计算结果充当第零次迭代值，因精确值与近似值偏差不是很大，可加快收敛，减小迭代次数，并可避免因步长太大或太小而不能收敛。

程序执行时可选择是否进行拉格朗日插值法或曲线拟合法，提高磁场强度的精确度。拉格朗日插值法计算量很大，时间消耗太大，故采用曲线拟合法。

因曲线变化范围较大，对整个曲线进行拟合比较困难，如使用6次多项式进行拟合，系数达到105数量级，R 2为0.9995。因此，对曲线进行分段拟合：

0.55)57.015(x 202.21x y1<=+=

)2.1x 5304.98(0.5-1827.7x +2534x -1394.4x y223<=<= 1.4)x 7561(1.2+13217x -6220.1x y32<=<= )7.1x 4.1(e 0.2454y4x *6.0327<=

1.7)89188(x -56450x y5>=

图像如图所示，其中蓝点为磁化曲线上的点，不同颜色的曲线为拟合曲线。

磁化曲线（Ｂ－Ｈ）

流程图如下：

代码如下：

#include #include #include

#include #include using namespace std;

double

delta1=0.003,delta2=0.002,w=0.125,h=0.15,n1=100,n2=50,l=0.05,d=0.05;

double pi=3.1415926535898;

double u0=4*pi*pow(10,-7);

double i1,i2,f10,f20;

int i_diedai_root1=0,i_diedai_root2=0,i_ddjs=0;

char lag_in;

double bh[2][150]={{0.4 , 【磁化曲线表】

double b2h(double b);

double cidongshi1(double ,double );

double cidongshi2(double ,double);

double diedai_root1(double ,double ,double);

double diedai_root2(double ,double ,double);

double cszl1(double b1,double h3);

double cszl2(double b2,double h3);

double trendfit(double x);

int main()

{

i1=10;i2=20;

f10=n1*i1;f20=-n2*i2;

double b1,b2,b3,h1,h2,h3,f1,f2;

cout<<"！表示弦截法计算B1一次"<

b1=n1*i1*u0/delta1; b2=-n2*i2*u0/delta2; //近似计算

b3=b1-b2;

cout<

return 0;

}

double cidongshi1(double b1,double h3) //计算回路1磁路降落磁动势，输入B2、B3，输出降落磁动势

{ double f1,h1;

h1=b2h(b1);

f1=h1*(2*w+h+3*l-delta1)+b1*delta1/u0+h3*(h+l);

return f1;

}

double cidongshi2(double b2,double h3) //计算回路2磁路降落磁动势，输入B2、B3，输出降落磁动势

{ double f2,h2;

h2=b2h(b2);

f2=h2*(2*w+h+3*l-delta2)+b2*delta2/u0-h3*(h+l);

return f2;

}

double cszl1(double b1,double h3) //计算方程1的一边剩值

{ return (cidongshi1(b1,h3)-f10);

}

double cszl2(double b2,double h3) //计算方程2的一边剩值

{ return (cidongshi2(b2,h3)-f20);

}

double diedai_root1(double x1,double x2,double h3) //用弦截法计算B1的值，输入区间[x1,x2]和H3，输出B1

{ double x,y,y1;

y1=cszl1(x1,h3);

{ cout<<'!';i_diedai_root1++;

if(i_diedai_root1>=1000000) break;

x=(x1*cszl1(x2,h3)-x2*cszl1(x1,h3))/(cszl1(x2,h3)-cszl1(x1,h3));

y=cszl1(x,h3);

if(y*y1>0)

{ y1=y;

x1=x;

}

else

x2=x;

}while(fabs(y)>=pow(10,-12));

return x;

}

double diedai_root2(double x1,double x2,double h3) //用弦截法计算B2的值，输入区间[x1,x2]和H3，输出B2

{ double x,y,y1;

y1=cszl2(x1,h3);

{ cout<<'@';i_diedai_root2++;

if(i_diedai_root2>=1000000) break;

x=(x1*cszl2(x2,h3)-x2*cszl2(x1,h3))/(cszl2(x2,h3)-cszl2(x1,h3));

y=cszl2(x,h3);

if(y*y1>0)

{ y1=y;

x1=x;

}

else

x2=x;

}while(fabs(y)>=pow(10,-12));

return x;

}

double trendfit(double x)

{

if(x<=0.55)

return (202.21*x+57.015);

if(x<=1.2)

return 1394.4*x*x*x-2534*x*x+1827.7*x-304.98;

if(x<=1.4)

return 6220.1*x*x-13217*x+7561;

if(x<=1.7)

//return

-3584200*pow(x,6)+30547000*pow(x,5)-108050000*x*x*x*x+203090000*x*x*x-2

14030000*x*x+119920000*x-27918000;

//return

67219*pow(x,4)-296310*x*x*x+475470*x*x-32210*x+75104;

return 0.2454*exp(6.0327*x);

return 56450*x-89188;

}

double b2h(double b) //计算磁场强度H,输入磁感应强度B，输出磁场强度H

{

if(b>=0) return trendfit(b);

else return -trendfit(-b);

}

计算结果（设定收敛精度10^-12）：

中间过程略，最后结果为：

计算结果：Φ1=0.000909140Wb，Φ2= -0.00133393Wb，Φ3=0.00224307Wb 由验算结果，与原给定结果相比，差别较小，小于10^-13，因而计算所得的结果很准确。

改变程序，使收敛精度降低为10^-10，则运算精度降低，但循环次数减小，时间开销减下。

计算结果：Φ1=0.000909140Wb，Φ2= -0.00133393Wb，Φ3=0.00224307Wb

三、设计总结

课程设计任务分配：

求解题目1的（1）、(2)问：邱天

画出题目的磁路图：彭鸿昌

磁化曲线线性拟合：李彦青

编写程序求解题目2的I1和Φ1：彭永晶

编写程序求解题目3的Φ1和Φ2：张丰伟

课设报告总编排:彭永晶、张丰伟

课设心得：

彭鸿昌：

这次课程设计温习了原来学过的知识，并将它们和编程，画图结合了起来。课程设计中的磁路图就是我用CAD画的。一开始并不大会，但是通过琢磨和咨询，慢慢地熟悉了起来。后来终于将它完整地画了出来。在后续课设任务中，组员们都很认真地在做这次课设。总的来说，这次课程设计不仅锻炼了自身的能力，还培养了我们的团队合作精神。

邱天：

通过这次电机课程设计，我不仅巩固了基础知识，还能学以致用，将其用在解决具体问题上。这次课设从基础计算，资料搜集，程序汇编，无一不凝聚了我组组员的心血，我们不仅锻炼了团队合作，还锻炼了独立思考解决问题的能力，总而言之，这次课设全面地锻炼了我们的能力，令我们受益颇深。

李彦青：

题目是熟悉的磁路计算。已知Φ求F可通过方程顺利求解。已知F求Φ则需用迭代法。本次课设思路较简单，但计算机编程，迭代法的选用以及如何提高计算精度成为难题。在同学及网络的帮助下，最终找到了解决办法。本次课设让我意识到仅掌握书本上的一些常规计算是不够的，还需多从实际问题出发，熟悉常用迭代法和提高精度的插值法，掌握好计算机编程。只有这样才能解决好实际问题。

彭永晶：

此次课设内容是铁心磁路计算，只牵涉到电机学第一章的内容，所以难度并不是很大。但即便如此，既然是选择这门课程设计，就必须与组员合作，认真努力地完成，不能图完成任务，而且实际上也碰到了一些问题。我负责的是第二问，编程的时候所得出的磁感应强度超过了书上所给表格的对应范围，当时还特意问了熊老师，老师说这个需要自己解决，并建议了我用线性插值法。回来的时候，和张丰伟一起讨论了一下，便将磁化曲线进行了拟合，还运用了拉格朗日插值法（这个是从电路实验上看到的，记得当时有提过，线性插值法精度好像不够），但是一开始n设置的过大，导致了无法收敛，在网上查了原因，解释是当插值点比较多的时候，拉格朗日插值多项式的次数可能会很高，因此具有数值不稳定的特点，也就是说尽管在已知的几个点取到给定的数值，但在附近却会和“实际上”

的值之间有很大的偏差。这类现象也被称为龙格现象。在求解B2的时候，运用了二分法，但同学说用迭代法收敛更快，有点不大理解。由于计算机四级的缘故，占据了课设的一些时间，所以是先由张丰伟做完第三问才开始编写第二问的程序。程序还算比较成功。完成程序编写后，又在图书馆二楼翻阅了一些关于磁性材料的资料，对磁化曲线和磁滞回路的理解更加深刻，尤其是应用方面，比如软磁材料运用有继电器、变压器铁芯，永磁材料运用有磁卡、磁电式仪表、电动式扬声器，还有矩磁材料、压磁材料等运用，当然这写也是浅尝则止。最后由衷地感谢我们这组的组员和老师！

张丰伟：

一拿到课设题目的时候便开始想要怎么才能比较好的完成这次课设，在课设中我负责第三问。在程序编写过程中，主要运用了曲线拟合（线性拟合李彦青负责，多项式拟合我负责），还运用了截弦法，之前有考虑过有拉格朗日插值法，但是由于其时间开销太大，而且由于拉格朗日插值起伏导致函数不单调，以致不易控制使方程收敛的极限精度，因而就此放弃，采用了曲线拟合的方法。后来的编写过程中还算顺利，没有碰到很大的问题。当时做完这个题目后，在想如果考虑边缘效应要怎么求解，还有在运用迭代法的时候要怎么选取初值才能够使得收敛速度较快，而且不至于产生错解。整得来说，这次课设题目比较容易，但还是对自身的学习和实践得到了提升，温故了电机学和C++的部分知识。其实也可以通过用Matlab来编写程序，而且会更简单，只是没有学过，而且对C++更加熟悉，运用更熟练，此次课设时间就没有去尝试Matlab。

四、参考文献

【1】《电机学》.辜承林、陈乔夫、熊永前编著.华中科技大学出版，2005年8月第2版.

【2】《电机学》.曾令全主编.中国电力出版社，2007年8月第1版.

【3】《C++程序设计》.谭浩强编著.清华大学出版社，2004年6月第1版

电机学实验报告

电机学实验报告学院：核技术及其自动化工程专业：电气工程及其自动化教师：黄洪全姓名：许新学号：200706050209

实验一异步电机的M-S曲线测绘一．实验目的用本电机教学实验台的测功机转速闭环功能测绘各种异步电机的转矩~转差曲线，并加以比较。二．预习要点 1．复习电机M-S特性曲线。 2．M-S特性的测试方法。三．实验项目 1．鼠笼式异步电机的M-S曲线测绘测。 2．绕线式异步电动机的M-S曲线测绘。＞T m，（n=0）当负载功率转矩当S≥S m 过读取不同转速下的转矩，可描绘出不同电机的M-S曲线。

四．实验设备 1．MEL 系列电机系统教学实验台主控制屏。 2．电机导轨及测功机、转矩转速测量（MEL-13、MEL-14）。 3．电机起动箱（MEL-09）。 4．三相鼠笼式异步电动机M04。 5．三相绕线式异步电动机M09。五．实验方法 1 被试电动机M04法。 G 功机，与按图线，实验步骤：（1）按下绿色“闭合”按钮开关，调节交流电源输出调节旋钮，使电压输出为220V ，起动交流电机。观察电机的旋转方向，是之符合要求。（2）逆时针缓慢调节“转速设定”电位器经过一段时间的延时后，M04电机的负载将随之增加，其转速下降，继续调节该电位器旋钮电机由空载逐渐下降到200转/分左右（注意：转速低于200转/分时，有可能造成电机转速不稳定。）（3）在空载转速至200转/分范围内，测取8-9组数据，其中在最大转矩附近多测几点，填入表5-9。

（4）当电机转速下降到200转/分时，顺时针回调“转速设定”旋钮，转速开始上升，直到升到空载转速为止，在这范围内，读出8-9组异步电机的转矩T，转速n，填入表5-10。 2．绕线式异步电动机的M-S曲线测绘

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

电机学实验报告

课程名称：电机学实验指导老师：章玮成绩：__________________ 实验名称：异步电机实验实验类型：______________同组学生：旭东一、实验目的和要求（必填）二、实验容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的 1、测定三相感应电动机的参数 2、测定三相感应电动机的工作特性二、实验项目 1、空载试验 2、短路试验 3、负载试验三、实验线路及操作步骤电动机编号为D21，其额定数据：P N=100W，U N=220V，I N=0.48A，n N=1420r/min，R=40Ω，定子绕组△接法。 1、空载试验（1）所用的仪器设备：电机导轨，功率表（DT01B），交流电流表（DT01B），交流电压表（DT01B）。（2）测量线路图：见图4-4，电机绕组△接法。（3）仪表量程选择：交流电压表250V，交流电流表0.5A，功率表250V、0.5A。（4）试验步骤：安装电机时，将电机和测功机脱离，旋紧固定螺丝。试验前先将三相交流可调电源电压调至零位，接通电源，合上起动开S1，缓缓升高电源电压使电机起动旋转，注意观察电机转向应符合测功机加载的要求（右视机组，电机旋转方向为顺时针方向），否则调整电源相序。注意：调整相序时应将电源电压调至零位并切断电源。

接通电源，合上起动开关S1，从零开始缓缓升高电源电压，起动电机，保持电动机在额定电压时空载运行数分钟，使机械损耗达到稳定后再进行试验。调节电源电压由1.2倍（264V~66V）额定电压开始逐渐降低，直至电机电流或功率显著增大为止，在此围读取空载电压、空载电流、空载功率，共读取7~9组数据，记录于表4-3中。注意：在额定电压附近应多测几点。试验完毕，将三相电源电压退回零位，按下电源停止按钮，停止电机。表4-3 2、短路试验（1）所用的仪器设备：同空载试验（2）测量线路图：见图4-4，电机绕组△接法。（3）仪表量程选择：交流电压表250V，交流电流表1A，功率表250V、2A。

1_电机学试题部分答案

1、励磁直流电动机与异步电动机同轴，分别接电网且直流电机电枢电流为0，增大直流电机励磁，则直流电机作发电机运行，机组转速将 ↓ 。同轴→不会两个同为发电机/同为电动机直流电机做发电机，则异步做电动机，给直流电机提供转矩带动转轴转动，直流电机负载增加，n ↓。电枢电流为0 →Ea=U 增大励磁电流，Ea ↑，＞U 发电机运行；减小励磁电流，Ea ↓，＜U ，电动机运行 2、交流电机电枢和频率恒定，空载时电枢损耗将为铁耗。 3、励磁直流电动机与同步电动机同轴，分别接电网且同步电机电枢电流为0，减小直流电机励磁，则直流电机作电动机运行，增大同步电动机励磁，则同步电机作调相机运行。 4、交流电机气隙磁场相对定子转速n1，相对转子转速n2，电磁转矩Tem ，则转子转速为 n1-n2 ，定子侧电磁功率为，转子侧总机械功率为。 5.同步电机的主要运行状态有：发电机，电动机和调相机。同步电机的转子绕组可以经滑环和电刷外接直流电源励磁，也可以采用换流器永磁励磁方式。 6.与无穷大电网并联的同步发电机，若电枢电流无直轴分量，则电枢电压U > 励磁电势Ef*，若励磁磁动势Ff 与电枢磁动势Fa 空间相位相差50°，则直轴电枢反应性质是助磁。 7.同步发电机欠励时向电网输出容性无功功率。异步电动机则从电网吸收感性无功功率。因此同步发电机通常运行在功率因数滞后的励磁状态。 8.测定同步发电机的空载特性和短路特性时，若转速降为额定的百分之八十，则相同来励磁电流时的空载特性将 E0降为80% ，短路特性将不变 (因为短路电流也降为80%）。 9.利用灯光黑暗法（直接接法）将同步发电机投入电网并联运行时，发现三组指示灯同时忽明忽暗，表明电网侧和发电机电压的频率不同，需要调节原动机转速。 10.相同结构尺寸，电压，频率和容量的三相异步电机，转子采用深草与普通鼠笼结构相比，启动转矩将 ↑（起动电流↓），原因是深槽式集肤效应使Rst ↑ 。 11.异步电机由额定状态减小负载，效率将 ↓ ，功率因数将减小。 6012em n T π60 )21(2em n n T -π

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

电机学模拟试题含答案

电机学模拟试题含答案 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】

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、简述题单相绕组基波磁动势具有什么性质它的幅值等于什么五、计算题 1、设有一台320kVA ，50Hz ，6300/400V ，Yd 连接的三相铁芯式变压器。其空载试验及短路试验数据见下表，试求该变压器的激磁阻抗和等效漏阻抗的标幺值。 2、一台三相交流电机，定子槽数Q=36，磁极对数p=2，采用双层叠绕组，71=y ，并联支路数a=1，每个线圈匝数20=c N ，每极气隙基波磁通Wb 31105.7-?=Φ，试求每相绕组基波感应电动势的大小。六、作图分析题

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____。

电机学试题答案

一、填空题:(30％,每空1分) 1. 电机技术中磁性材料的铁损耗主要包括磁滞损耗、涡流损耗。 2. 电机和变压器常用的铁芯材料为软磁材料，铁磁材料的磁导远大于非铁磁材料的磁导率。 3. 变压器的二次侧是通过电磁感应对一次侧产生作用的。 4. 要在变压器的中产生正弦波的磁通波形，所需要的励磁电流波形应该是尖顶波。 5. 在采用标幺制计算时，额定值的标幺值为 1 。 6. 在不变损耗等于可变损耗(或铁耗等于铜耗) 的情况下，变压器的效率最高。 7. 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，励磁电流将减小，铁耗将减小。 8. 如将额定电压为220/110V 的变压器的低压侧误接到220V 电压，则励磁电流将增大很多，变压器将烧毁。 9. 三相组式变压器的磁路系统特点是各相磁路彼此独立，互不相关，各相主磁通以各自的铁芯为回路。 10. 三相芯式变压器的磁路系统特点是各相磁路彼此相关，任一相必须通过另外两相方能闭合。 11. 既和一次侧绕组交链又和二次侧边绕组交链的磁通为主磁通，仅和一侧绕组交链的磁通为漏磁通。 12. 变压器的一次侧绕组接入交流电源后，将在铁芯磁路中产生交变的磁通，该磁通可分为主磁通和漏磁通两种。 13. 单相绕组的基波磁势是脉振磁势。 14. 交流绕组采用短距与分布后，基波电势与谐波电势都减小 (填增大、减小或不变)。 15. 一台三相八极感应电动机的电网频率Hz 50，空载运行时转速为735转/分，此时转差率为 0.02 ，转子电势的频率为 1Hz 。 16. 一台三相八极感应电动机的电网频率Hz 50，当转差率为0.04时，转子的转速为 720r/min ，转子的电势频率为 2Hz 。 17. 异步电动机电磁转矩参数表达式 M= 。答:[]22012112112 2f 2pU m )()(x x r s r s r '+++''π

《电机学》试题库

《电机学》试题库第一章磁路 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？ 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？ 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？ 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？ 1-5变压器有哪些主要部件，它们的主要作用是什么？ 1-6变压器原、副方和额定电压的含义是什么？ 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？ 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。第二章变压器 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？ 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？ 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？ 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？ 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? 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？ 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？ 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？ 2—9一台220/110伏的变压器，变比22 1==N N k ，能否一次线圈用2匝，二次线圈用1匝，为什么？ 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？ 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？ 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？ 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？ 2-14两台单相变压器，V U U N N 110/220/21=，原方匝数相同，空载电流II 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？ 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？ 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？ 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。 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？

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

(完整版)电机电机学实验报告

电机学实验报告

实验一直流他励电动机机械特性一．实验目的了解直流电动机的各种运转状态时的机械特性二．预习要点 1．改变他励直流电动机械特性有哪些方法？ 2．他励直流电动机在什么情况下，从电动机运行状态进入回馈制动状态？他励直流电动机回馈制动时，能量传递关系，电动势平衡方程式及机械特性又是什么情况？ 3．他励直流电动机反接制动时，能量传递关系，电动势平衡方程式及机械特性。三．实验项目 1．电动及回馈制动特性。 2．电动及反接制动特性。 3．能耗制动特性。四．实验设备及仪器 1．MEL系列电机系统教学实验台主控制屏。 2．电机导轨及转速表（MEL-13、MEL-14） 3．三相可调电阻900Ω（MEL-03） 4．三相可调电阻90Ω（MEL-04） 5．波形测试及开关板（MEL-05） 6、直流电压、电流、毫安表（MEL-06） 7．电机起动箱（MEL-09）五．实验方法及步骤 1．电动及回馈制动特性

接线图如图5-1 M为直流并励电动机M12（接成他励方式），U N=220V，I N=0.55A，n N=1600r/min，P N=80W；励磁电压U f=220V，励磁电流I f＜0.13A。 G为直流并励电动机M03（接成他励方式），U N=220V，I N=1.1A，n N=1600r/min; 直流电压表V1为220V可调直流稳压电源自带，V2的量程为300V（MEL-06）；直流电流表mA1、A1分别为220V可调直流稳压电源自带毫安表、安倍表； mA2、A2分别选用量程为200mA、5A的毫伏表、安培表（MEL-06） R1选用900Ω欧姆电阻（MEL-03） R2选用180欧姆电阻（MEL-04中两90欧姆电阻相串联） R3选用3000Ω磁场调节电阻（MEL-09） R4选用2250Ω电阻（用MEL-03中两只900Ω电阻相并联再加上两只900Ω电阻相串联）开关S1、S2选用MEL-05中的双刀双掷开关。按图5-1接线，在开启电源前，检查开关、电阻等的设置；（1）开关S1合向“1”端，S2合向“2”端。（2）电阻R1至最小值，R2、R3、R4阻值最大位置。（3）直流励磁电源船形开关和220V可调直流稳压电源船形开关须在断开位置。实验步骤。 a．按次序先按下绿色“闭合”电源开关、再合励磁电源船型开关和220V电源船形开关，使直流电动机M起动运转，调节直流可调电源，使V1读数为U N=220伏，调节R2阻值至零。 b．分别调节直流电动机M的磁场调节电阻R1，发电机G磁场调节电阻R3、负载电阻R4（先调节相串联的900Ω电阻旋钮，调到零用导线短接以免烧毁熔断器，再调节900Ω电阻相并联的旋钮），使直流电动机M的转速n N=1600r/min，I f+I a=I N=0.55A，此时I f=I fN，记录此值。

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。 >

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。

电机学实验1实验报告

实验报告课程名称：电机学指导老师：史涔溦成绩：__________________ 实验名称：直流电动机实验实验类型：验证性实验同组学生姓名：一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得Array实验一直流电动机实验一、实验目的和要求 1、进行电机实验安全教育和明确实验的基本要求 2、认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件 3、学习直流电动机的接线、起动、改变电机转向以及调速的方法 4、掌握用实验方法测取直流并励电动机的工作特性和机械特性 5、掌握直流并励电动机的调速方法 6、并励电动机的能耗制动二、实验内容和原理 1、并励直流电动机起动实验 2、改变并励直流电动机转向实验 3、测取并励直流电动机的工作特性和机械特性 4、并励直流电动机的调速方法三、主要仪器设备 1、直流电源（220V，3A，可调） 2、并励直流电动机 3、负载：测功机。与被测电动机同轴相连。 4、调节电阻。电枢调节电阻选取0-90欧，磁场调节电阻选取0—3000欧。 5、直流电压电流表。电压表为直流250V，电枢回路电流表量程2.5A，励磁回路电流表量程200mA。四、操作方法与实验步骤（1）并励直流电动机的起动实验接线图：

实验时，首先将电枢回路电阻调节到最大，因为起动初n=0，而端电压为额定值，如果电枢回路电阻过小那么会因电流过大而烧坏电机。其次应该Rf 调节到最小，因为当电枢电流和电动势一定时，磁通量和转速是成反比的，如果磁场太弱，那么会造成很大的转速，从而造成危险。调节电源电压，缓缓启动电机，观察电动机的旋转方向是否符合负载的加载方向。最后逐步减小R1，实现分级起动，直到完全切除R1. 注意每次起动前，将测功机加载旋钮置0。实验完成后，将电压和测功机加载旋钮置0。（2）改变并励直流电动机转向实验改变转向，即改变导体的受力方向，则改变电枢电流或者磁场的方向都可以实现。因此对调励磁绕组或者电枢绕组的极性即可。重新起动，观察转向。（3）测量并励直流电动机的工作特性和机械特性 1、完全起动电机并获取稳定转速，使得R1=0 2、将电动机调节到额定状态，调节电源电压测功机加载旋钮及磁场调节电阻R f ，至额定状态：U=U N ， I=I N ，n=n N ，记下此时的I f ，即I fN 。 3、保持 U=U N ，I f =I fN 不变，调测功机加载旋钮，逐渐减小电动机负载至最小，测I 、n 、T 2 。（4）并励直流电动机的调速特性 1、改变电枢电压调速 1) 按操作1起动后，切除电枢调节电阻R 1 （R 1 =0）

基于MATLAB直流电机起动设计与仿真-课程设计报告

物理与电子工程学院《电力拖动自动控制系统》课程设计报告书设计题目：直流电机起动设计与仿真专业：自动化xxx 班级： 2014xxxxx本1班学生姓名: xxxxxxxx 学号: 20140343121 指导教师： xxxxxxxxxx 2015年 10月 25 日物理与电子工程学院课程设计任务书

专业：自动化班级：14xxxx1班

摘要直流电动机具有调速范围广、调速平稳、过载能力强以及启动和制动转矩大等优点，在工农业生产中得到了广泛的应用。文章研究了直流电动机串电阻起动方法，在直流电动机电枢绕组中串入电阻来降低起动电流和起动转矩。相比于电机直接起动，串入电阻起动起动电流和起动转矩显著减低，而且成本又增加不多，在实际工农业生产中有广泛的应用，在课程设计中总共设了3级电阻，第一级电阻R1=0.518,第二季电阻R2=0.32,第三级电阻R3=0.162。关键词：直流电动机；直接启动；串电阻启动；仿真；

目录 1 任务提出与方案论证 (1) 1.1提出任务 (1) 1.2方案论证 (1) 2 总体设计 (1) 2.1系统总体原理框图 (1) 2.2直流电动机直接起动真模型仿真的建立 (2) 2.3直流电动机串电阻起动真模型仿真的建立 (5) 2.4直流电动机串电阻起动时电阻值计算以及仿真结果分析 (5) 3 心得体会 (13)

1 任务提出与方案论证 1.1提出任务直流电动机刚与电源接通的瞬间，转子尚未转动起来时，他励和串励电动机的电枢电流以及并励和复励电动机的输入电流称为起动电流，这时的电磁转矩称为起动转矩。一般情况下，在额定电压下直接起动时，起动电流可达电枢电流额定值的10～20倍，起动转矩也能达到额定转矩的10～20倍，这样的起动电流是换向所不允许的，而且过大的起动转矩会使电动机和它所拖动的生产机械遭受突然的巨大冲击，以致损坏传动机械和生产机械。由此可见，除了额定功率在数百瓦以下的微型直流电动机，因电枢绕组导线细、电枢电阻大以及转动惯量又比较小，可以直接起动以外，一般的直流电动机是不允许采用直接起动的。 1.2方案论证方案一：直流电动机直接启动直流电动机直接启动适用于额定功率在数百瓦以下的微型直流电动机，因电枢绕组导线细、电枢电阻大以及转动惯量又比较小，可以直接起动，但是现在工业中绝大数机械都是大功率。方案二：直流电动机串电阻启动直流电动机串电阻起动方法，在直流电动机电枢绕组中串入电阻来降低起动电流和起动转矩。相比于电机直接起动，串电阻起动起动电流和起动转矩显著减低，而且成本又增加不多，在实际工农业生产中有广泛的应用。最终选择：经过比较本设计选择方案二直流电动机串电阻启动能更好的达到设计要求。 2 总体设计 2.1系统总体原理框图直流电动机启动的设计，我们首先对电路原理进行分析，通过分析，结合具体的性能指标求出相应的参数，然后在Matlab仿真软件中建立仿真模型，仿真模型采用交流输入电源，使用晶闸管和二极管作为整流器件，通过不断仿真、调

电机学试题及答案(仅供参考)

《电机学》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cosφ2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U1=330V，W1=700匝，为获得U2=220V，U3=11V，应使W2= 匝，W3= 匝。若已知绕组W1开路，ì3=10∠100A，忽略励磁电流，则ì2= 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。 7．两台额定值相同的变压器，仅短路阻抗标幺值Z k不同，则Z k 越小，I k 。8．为改变他励直流电动机的转向，可以改变。 9．交流电机p=12，在一相绕组中通入正弦交流电流，产生基波和三次谐波磁动势，则三次谐波电动势与基波电动势之比为，基波磁动势幅值和三次谐波磁动势幅值之比为。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。 z

三、（27分）一台三相电力变压器额定容量S=1000 kV A，额定电压U1N/U2N=10000/3300V，Y，d11连接组，每相短路阻抗Z k=0.015+j0.053，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=0.1 Ω（包括了电刷回路的接触电阻），忽略M0，要求把转速降到1000r/min，计算： 1、采用电枢串电阻调速需串入的电阻值； 2、采用降低电源电压调速，电源电压应为多大。五、（10分）一台三相电机，极对数p=2，三相绕组的有效匝数彼此相等W A K dp1= W B K dp1= W C K dp1=100 匝，通入的电流分别为： i A =1.41Icos(ωt-2400); i B =1.41Icos(ωt-1200); i C =1.41Icosωt; 其中电流有效值I=10A。已知三相绕组轴线顺时针排列，请画出ωt=1500瞬间基波合成磁动势的位置及旋转方向（方法不限），并写出幅值大小。

电机学试题及答案1

专业课面试题目一：填空题（每空1.5分，共45分） 1、变压器是应用_____________把一种交流电压转换成同频率电压的电能的一种装置，按冷却方式分为__________和___________。 2、由铁芯回路产生的磁通称为____________。 3、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。 4、某变压器带感性负载运行时，若负载电流相同，则cosφ2越小，副边电压变化率越，效率越。 5、一台单相变压器，铁芯柱上有三个绕组，已知U1=330V，W1=700匝，为获得U2=220V，U3=11V，应使W2= 匝，W3= 匝。若已知绕组W1开路，ì3=10∠100A，忽略励磁电流，则ì2= A。 6、电力系统中______________是衡量其效率的一个重要因素，其值等于_____________。 7、电感的___________不会突变，电容的____________不会跃变。 8、某理想变压器，其匝比为N1：N2：N3 = 4：2：1，N1绕组接电源，N2绕组接2R，N3绕组接R，理想变压器的同名端及电流、电压的参考方向如下图所示，则其电压相量比 U1：U2：U3=_________，I 1: I 2 : I 3 =_________ 。 9、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。 10、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。 11、两台额定值相同的变压器，仅短路阻抗标幺值Z k不同，则Z k 越小，I k 。

电机学题库

1、直流电机电枢导体中的感应电势和电流是( )性质的。 A 交流 B 直流 C 交直流都有 D 以上都不对 2、单叠绕组的支路数与电机的极数( 相等)。 3、单波绕组的支路数是( 2 )。 4、一台直流电机2p＝8，绕成单波绕组形式，它的支路对数是( D )。 A.4 B.3 C.2 D.1 5、单叠绕组的电刷数目应( A )主磁极的数目。 A.等于 B.小于 C.大于 D.A和B 6、直流发电机的绕组常用的有叠绕组和波绕组两种形式，如要产生大电流，绕组采用叠绕组。 7、直流发电机的电磁转矩的方向与电枢旋转方向相反，直流电动机的电磁转矩的方向与电枢旋转方向相同。 8、单叠和单波绕组，极对数均为P，并联支路数分别为2P，2。 9、一台并励直流电动机将单叠绕组改为单波绕组保持其他

支路电流不变，电磁转矩将（C） A变大B不变C变小

一台三相Yd11联结变压器，额定容量为1250kV?A，额定电压10/kV 1.画出该变压器的绕组联结图及相量图； 2.当该变压器供给功率因数为0.8滞后的额定负载时，它的电压调整率及效率。感应电机转动原理在电动机定子绕组中通入()，产生旋转磁场。旋转磁场的磁力线切割( )，导条中就感应出电动势。在电动势的作用下，闭合的导条中就有( )，该( )与旋转磁场相互作用，使转子导条受到电磁力作用。由电磁力产生( )，转子就转动起来。三相对称交流电流转子导条电流电流电磁转矩

例：变压器和感应电动机的相同点是什么？都是由磁场耦合的一次侧和二次侧，能量由一次侧通过电磁感应作用传到二次侧。例：一台三相交流电机，定子槽数Q=36，级数2p=6，定子采用三相双层叠绕组，节距y1=5/6τ，每相串联匝数N1=144，定子绕组通入三相对称电流的有效值I c=10A，试求基波、五次、七次谐波合成磁动势的幅值及转速。