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，21I 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，21I 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 20β==，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 68.28810
18310900033311=???== 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%10031018)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
3105003311=??== 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 2022
0cos 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 Cuf I R I U p ==，那么它的电枢铜损耗是否也有
2a a a a Cua 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
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》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
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
2-1 设有一台500kV A 、三相、35000/400V 双绕组变压器，初级、次级侧绕组均系星形连接，试求高压方面和低压方面的额定电流。 解：由已知可得：kVA S N 500=、V U N 350001=、V U N 4002=，则有： 高压侧：)(25.8350003105003311A U S I N N N =??= = 低压侧： )(7.721400 3105003322A U S I N N N =??== 2-2 设有一台16MV A 、三相、110/11kV 、Yd 连接的双绕组变压器（表示初级三相绕组接成星形，次级三相绕组接成三角形）。试求高压、低压两侧的额定线电压、线电流和额定相电压、相电流。 解：由已知可得：MVA S N 16=、kV U N 1101=、kV U N 112=，则有： 高压侧 额定线电压： kV U N 1101= 额定线电流： )(0.8410 1103101633 611A U S I N N N =???= = 额定相电压： kV U U N 5.633 110311== =φ 额定相电流： )(8411A I I N ==φ 低压侧 额定线电压： kV U N 112= 额定线电流： )(84010 113101633 622A U S I N N N =???= = 额定相电压： kV U U N 1122==φ 额定相电流： )(4853 840322A I I N ===φ
2-6、设有一台10kV 、2200/220V 、单相变压器，其参数如下：r 1=3.6Ω、r 2=0.036Ω、x k =x 1+x 2’=26Ω，在额定电压下的铁芯损耗p Fe =70W ，空载电流I 0为额定电流的5%。假定一、二次侧绕组的漏抗如归算到同一方面时可作为相等，试求各参数的标么值，并绘出该变压器的T 形等效电路和近似等效电路。 解：在一次侧计算有： )(55.42200 1010311A U S I N N N =?== )(48455 .42200 111Ω=== N N N I U Z 10220 220021===N N U U k I 0=5%I 1N =0.05×4.55=0.228(A) )(6.3036.010222'2Ω=?==r k r )(2.76.36.3'21Ω=+=+=r r r k )(0.27262.7222 2Ω=+=+=k k k x r Z ∴ )(1347228.070 2 20Ω=== I p r Fe m )(9649228 .02200 00Ω=== I U Z m )(955513479649222 2Ω=-=-=m m m r Z x ∴ 015.0484 2 .71*=== N k k Z r r 78.24841347 1*=== N m m Z r r 054.0484 26 1*===N k k Z x x 74.194849555 1*=== N m m Z x x 056.0484 27 1*===N k k Z Z Z 94.19484 9649 1*=== N m m Z Z Z T 型等效电路 近似等效电路 2-11、设有一台50kV A ，50 Hz ，6300/400V ，Yy 连接的三相铁芯式变压器，空载电流 I 0=0.075I N ，空载损耗p 0＝350W ，短路电压u k*＝0.055，短路损耗p kN ＝1300W 。 （1）试求该变压器在空载时的参数r 0及x 0，以及短路参数r k 、x k ，所有参数均归算到高压侧，作出该变压器的近似等效电路。 （2）试求该变压器供给额定电流且cos θ2=0.8滞后时的电压变化率及效率。 '2&'' '2 &' '
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
1、变压器的铁心损耗包括：磁滞损耗 、涡流损耗。 2、感应电机经两次折算后得到等效电路，这两次折算为：频率折算、绕组折算。 3、直流电机按励磁方式可分类为：他励式、并励式 、串励式 、复励式。 4、变压器开路试验可以获得哪些等效电路参数：激磁电阻、激磁电抗。 4、同步电动机的起动方法有：变频起动、辅助起动、异步起动。 5、变压器等效绕组折算的一般原则是：归算前、后二次侧绕组磁动势保持不变。 6、并励直流发电机希望改变他电枢两端的正负极性，采用的方法是改变励磁绕组的接法。 7、直流发电机的电磁转矩与转速方向相反，转子电枢导体中的电流是交流电。 8、变压器制造时，硅钢片接缝变大，那么此台变压器的励磁电流将增大。 9、一台感应电机，其转差率s>1，转速n<0，则电机运行状态是电磁制动。 10、一台三相感应电机接在50Hz 三相交流电源上运行，额定转速为1480r/min ，定子上A 、B 两导体空间相隔20°机械角度，则A 、B 两导体的空间电角度为：40°。 11、简述改变他励直流电动机、三相鼠笼异步电动机转子转向的方法。 答：他励直流电动机：将电枢绕组的两个接线端对调；三相鼠笼异步电动机：将三相电源线的任意两根线换接。 12、简述并励直流发电机的自励条件。 答：1.磁路中必须有剩磁；2.励磁磁动势与剩磁两者的方向必须相同；3.励磁回路的总电阻必须小于临界电阻。 13、已知直流他励电机的额定电流I N 、额定电压U N 、额定效率ηN ，简述直流电动机和直流发电机额定功率的定义，并写出表达式。 答：对于发电机，额定功率是指线端输出的电功率，I U P ;对于电动机，额定功率是指轴上输出的机械功率，N N N N =。 14、简述单相变压器的工作原理。 15、为什么同步电动机不能自启动？说明原因。 16、一台三相绕线型感应电动机，若将定子三相短路，转子绕组通入频率为f1的三相交流电，试问：空载时电机转子能否转动，分析其工作原理。 17、简述直流电机、鼠笼异步电机、绕线异步电机和同步电机的原理和结构异同？ 18、在导出变压器的等效电路时，为什么要进行归算？归算是在什么条件下进行的，要遵循哪些原则？ 答：因为变压器原、副边只有磁的联系，没有电的联系，两边电压21E E ≠，电流不匹配，必须通过归算，才能得到两边直接连接的等效电路。 归算原则：归算前、后二次侧绕组磁动势保持不变。 19、一台并励直流发电机不能正常输出电压，试分析其可能原因。 答：1.磁路中没有剩磁；2.励磁回路与电枢回路之间接线错误；3.励磁回路的总电阻大于临界电阻。 20、一台他励直流电动机拖动一台他励直流发电机在额定转速下运行，当发电机电枢电流增加时，电动机的电枢电流有何变化？并说明其原因。 答：直流电动机的电枢电流也增加。因为直流发电机电流增加时，则制动转矩即电磁转矩增大，要使电动机在额定转速下运行，则必须增大输入转矩即电动机的输出转矩，那么，电动机的电磁转矩增大，因此电枢电流也增大。
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》 课后习题答案 华中科技大学辜承林主编
第1章 导论 1.1 电机和变压器的磁路常采用什么材料制成？这些材料各有哪些主要特性？ 解：磁路：硅钢片。 特点：导磁率高。 电路：紫铜线。 特点：导电性能好，电阻损耗小. 电机：热轧硅钢片， 永磁材料 铁氧体 稀土钴 钕铁硼 变压器：冷轧硅钢片。 1.2 磁滞损耗和涡流损耗是什么原因引起的？它们的大小与哪些因素有关？ 解：磁滞损耗：铁磁材料在交变磁场作用下反复磁化，磁畴会不停转动，相互间产生摩擦， 消耗能量，产生功率损耗。 与磁场交变频率f ，磁通密度B ，材料，体积，厚度有关。 涡流损耗：由电磁感应定律，硅钢片中有围绕磁通呈涡旋状的感应电动势和电流产生 叫涡流，涡流在其流通路径上的等效电阻中产生的损耗叫涡流损耗。 与 磁场交变频率f ，磁通密度，材料，体积，厚度有关。 1.3 变压器电动势、运动电动势产生的原因有什么不同？其大小与哪些因素有关？ 解：变压器电势：磁通随时间变化而在线圈中产生的感应电动势 4.44m E fN φ=。 运动电势：线圈与磁场间的相对运动而产生的e T 与磁密B ，运动速度v ，导体长度l ，匝数N 有关。 1.6自感系数的大小与哪些因素有关？有两个匝数相等的线圈，一个绕在闭合铁心上，一个 绕在木质材料上，哪一个自感系数大？哪一个自感系数是常数？哪一个自感系数是变数，随什么原因变化？ 解：自感电势：由于电流本身随时间变化而在线圈内感应的电势叫自感电势。d L e d t L ψ =- 对空心线圈：L Li ψ= 所以di e L L dt =- 自感：2L L N N m m i i i L Ni N φψ= = = ∧=∧ A m l μ∧= 所以，L 的大小与匝数平方、磁导率μ、磁路截面积A 、磁路平均长度l 有关。 闭合铁心μ>>μ0，所以闭合铁心的自感系数远大于木质材料。因为μ0是常数，所以木 质材料的自感系数是常数，铁心材料的自感系数是随磁通密度而变化。 1.7 在图1.30中，若一次绕组外加正弦电压u 1、绕组电阻R 1、电流i 1时，问 （1）绕组内为什么会感应出电动势？ （2）标出磁通、一次绕组的自感电动势、二次绕组的互感电动势的正方向； （3）写出一次侧电压平衡方程式； （4）当电流i 1增加或减小时，分别标出两侧绕组的感应电动势的实际方向。 解：(1) ∵u 1为正弦电压，∴电流i 1也随时间变化，由i 1产生的磁通随时间变化，由电磁感 应定律知d dt e N Φ=-产生感应电动势. (2) 磁通方向：右手螺旋定则，全电流定律1e 方向：阻止线圈中磁链的变化，符合右手螺 旋定则：四指指向电势方向，拇指为磁通方向。
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____。
09电气学习部 《电机学》系列材料电机学 作业参考答案 福州大学电气工程与自动化学院 电机学教研组黄灿水编 2008-3-3
2-1 设有一台500kV A 、三相、35000/400V 双绕组变压器，初级、次级侧绕组均系星形连接，试求高压方面和低压方面的额定电流。 解：由已知可得：kVA S N 500=、V U N 350001=、V U N 4002=，则有： 高压侧：)(25.8350003105003311A U S I N N N =??= = 低压侧： )(7.721400 3105003322A U S I N N N =??== 2-2 设有一台16MV A 、三相、110/11kV 、Yd 连接的双绕组变压器（表示初级三相绕组接成星形，次级三相绕组接成三角形）。试求高压、低压两侧的额定线电压、线电流和额定相电压、相电流。 解：由已知可得：MVA S N 16=、kV U N 1101=、kV U N 112=，则有： 高压侧 额定线电压： kV U N 1101= 额定线电流： )(0.8410 1103101633 611A U S I N N N =???= = 额定相电压： kV U U N 5.633 110311== =φ 额定相电流： )(8411A I I N ==φ 低压侧 额定线电压： kV U N 112= 额定线电流： )(84010 113101633 622A U S I N N N =???= = 额定相电压： kV U U N 1122==φ 额定相电流： )(4853 8403 22A I I N == =φ
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 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？
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》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
第1章导论 电机和变压器的磁路常采用什么材料制成？这些材料各有哪些主要特性？ 解：磁路：硅钢片。特点：导磁率高。 电路：紫铜线。特点：导电性能好，电阻损耗小. 电机：热轧硅钢片，永磁材料铁氧体 稀土钴 钕铁硼 变压器：冷轧硅钢片。 磁滞损耗和涡流损耗是什么原因引起的？它们的大小与哪些因素有关？ 解：磁滞损耗：铁磁材料在交变磁场作用下反复磁化，磁畴会不停转动，相互间产生摩擦，消耗能量，产生功率损耗。与磁场交变频率f，磁通密度B，材料，体积，厚度有关。 涡流损耗：由电磁感应定律，硅钢片中有围绕磁通呈涡旋状的感应电动势和电流产生叫涡流，涡流在其流通路径上的等效电阻中产生的损耗叫涡流损耗。与磁场交变频率f，磁通密度，材料，体积，厚度有关。 变压器电动势、运动电动势产生的原因有什么不同？其大小与哪些因素有关？ 解：变压器电势：磁通随时间变化而在线圈中产生的感应电动势。 运动电势：线圈与磁场间的相对运动而产生的eT与磁密B，运动速度v，导体长度l，匝数N有关。 自感系数的大小与哪些因素有关？有两个匝数相等的线圈，一个绕在闭合铁心上，一个绕在木质材料上，哪一个自感系数大？哪一个自感系数是常数？哪一个自感系数是变数，随什么原因变化？ 解：自感电势：由于电流本身随时间变化而在线圈内感应的电势叫自感电势。 对空心线圈：所以 自感： 所以，L的大小与匝数平方、磁导率μ、磁路截面积A、磁路平均长度l有关。 闭合铁心μ??μ0，所以闭合铁心的自感系数远大于木质材料。因为μ0是常数，所以木质材料的自感系数是常数，铁心材料的自感系数是随磁通密度而变化。 在图中，若一次绕组外加正弦电压u1、绕组电阻R1、电流i1时，问 （1）绕组内为什么会感应出电动势？ （2）标出磁通、一次绕组的自感电动势、二次绕组的互感电动势的正方向； （3）写出一次侧电压平衡方程式； （4）当电流i1增加或减小时，分别标出两侧绕组的感应电动势的实际方向。 解：(1) ∵u1为正弦电压，∴电流i1也随时间变化，由i1产生的磁通随时间变化，由电磁感应定律知产生感应电动势. (2) 磁通方向：右手螺旋定则，全电流定律方向：阻止线圈中磁链的变化，符合右手螺旋定则：四指指向电势方向，拇指为磁通方向。 (3) (4) i1增加，如右图。i1减小 在图中，如果电流i1在铁心中建立的磁通是，二次绕组的匝数是，试求二次绕组内感应电动势有效值的计算公式，并写出感应电动势与磁通量关系的复数表示式。
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。 >
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。