最新电机学(第二版)答案

第二篇 交流电机的共同理论第6章▲6-1 时间和空间电角度是怎样定义的？机械角度与电角度有什么关系？▲6-2 整数槽双层绕组和单层绕组的最大并联支路数与极对数有何关？ 6-3 为什么单层绕组采用短距线圈不能削弱电动势和磁动势中的高次谐波？▲6-4 何谓相带？在三相电机中为什么常用60°相带绕组，而不用120°相带绕组？▲6-5 试说明谐波电动势产生的原因及其削弱方法。

▲6-6 试述分布系数和短距系数的意义。

若采用长距线圈，其短距系数是否会大于1。

6-7 齿谐波电动势是由于什么原因引起的？在中、小型感应电机和小型凸极同步电机中，常用转子斜槽来削弱齿谐波电动势，斜多少合适？∨6-8 已知Z=24，2p=4，a=1，试绘制三相单层绕组展开图。

解：2)34/(242/=⨯==pm Z q ，取单层链示，绕组展开图如下：∨6-9 有一双层绕组，Z=24，2p=4，a=2，τ651=y 。

试绘出：（1）绕组的槽电动势星形图并分相；（2）画出其叠绕组A 相展开图。

解：（1）槽电动势星形图如右： 2)34/(242/=⨯==pm Z q542465651=⨯==τy（2）画出其叠绕组A 相展开图如下 ：6-10 一台两极汽轮发电机，频率为50H Z ，定子槽数为54槽，每槽内有两根有效导体，a=1，y 1=22，Y 接法，空载线电压为U 0=6300V 。

试求基波磁通量Φ1。

∨6-11 一台三相同步发电机，f=50H Z ，n N =1500r/min ，定子采用双层短距分布绕组：q=3，τ981=y ，每相串联匝数N=108，Y 接法，每极磁通量Φ1=1.015×10-2Wb ，Φ3=0.66×10-3Wb ，Φ5=0.24×10-3Wb ， Φ7=1.015×10-4Wb ，试求：(1)电机的极对数；（2）定子槽数；（3）绕组系数k N 1、k N 3、k N 5、k N 7；（4）相电动势E φ1、E φ3、E φ5、E φ7及合成相电动势E φ和线电动势E l 。

2.1.2解：(1) E 1=4.44N 1f Фm =4.44×783×50×0.0575≈9995(V) E 2=4.44N 2f Фm =4.44×18×50×0.0575≈229.77(V) (2)设.999501E =∠ ,则.110000180.01U =∠ ...11110000180.019995000.6j2.45U E Z I ︒︒+∠+∠==+ 100009995 1.991042.5276︒︒-+≈=∠∠ I 0=1.99A(3)..222229.7704185.2515.630.0029j0.001+0.05-j0.016L E I Z Z ︒︒∠==≈∠++ I 2=4185.25Ak=N 1/N 2=783/18=43.5I 1=I 2/k=4185.25/43.5=96.21(A)2.3.1解:12 6.3k=15.750.4NP NP U U === U 1NP =U 1N'2Z =k 2Z 2=15.752(0.024+j0.04)=5.59+j9.92'L Z =k 2Z L =15.752(2.4+j1.2)=595.35+j297.68'2Z +'L Z =5.59+j9.92+595.35+j297.68=601.3+j307.6=675.41∠27.09°(Ω) ''m 2e 1''m 2()=+L LZ Z Z Z Z Z Z Z +++=6+j8+(1500+j6000)675.4127.091500+j6000+601.3+j307.6︒⨯∠ =637.61∠31.8(Ω) ..11e 3641.620=637.6131.8NP U I Z ︒︒∠=∠=5.71∠-31.8°(A)...'2111NP E E U Z ==-=(6+j8)×5.71∠-31.8°-3641.62∠0° =3588.49∠-180.33°(V) .'.'22''23588.49180.33675.4127.03L I E Z Z ︒︒∠-==∠+=5.31∠-207.42°(A) =5.31∠152.58°A'22kI I ==15.75×5.31=83.63(A)I 2NP =I 2N363101.73400⨯=⨯=91(A) 由于I 2﹤I 2NP ,所以未过载。

电机学（第2版）主编：张广溢 郭前岗 重庆大学出版社 课后习题答案 凌风破浪 收集整理 2012/9/19绪 论Δ0-1 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？0-2 在图0-3中，当给线圈N 1外加正弦电压u 1时，线圈N 1 和 N 2 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？ 0-3 感应电动势=e dtd ψ-中的负号表示什么意思？ Δ0-4 试比较磁路和电路的相似点和不同点。

0-5 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？0-6 电机的额定值和电机的定额指的是什么？ 0-7 在图0-2中，已知磁力线l的直径为10cm ，电流I 1 = 10A ，I 2 = 5A ，I 3 = 3A ，试求该磁力线上的平均磁场强度是多少？∨0-8 在图0-9所示的磁路中，线圈N 1、N 2中通入直流电流I 1、I 2，试问： （1） 电流方向如图所示时，该磁路上的总磁 动势为多少？ （2） N 2中电流I 2反向，总磁动势又为 多少？（3） 若在图中a 、b 处切开，形成一空气隙δ，总磁动势又为多少？图0-9 习题0-8附图（4） 比较1、3两种情况下铁心中的B 、H 的 相对大小，及3中铁心和气隙中H 的相对大小？解：1）22111N I N I F -= 2）22112N I N I F +=3）221113N I N I F F -==不变4）由于31F F =，而31m m R R <<，所以31φφ>>，31B B >>，31H H >>。

在3）中，δB B Fe =，由于0μμ>>Fe ，所以0μμδδB H B H Fe Fe Fe =<<=∨0-9 两根输电线在空间相距2m ，当两输电线通入的电流均为100A 时，求每根输电线单位长度上所受的电磁力为多少？并画出两线中电流同向及反向时两种情况下的受力方向。

电机学（牛维扬第二版）专升本必用，课后答案加详细解答电机学（牛维扬第二版）专升本必用，课后答案加详细解答第一部分变压器电力变压器的促进作用：一就是转换电压等级（缩写变压），以利电能的高效率传输和安全采用，这就是变压器的基本促进作用；二就是掌控电压大小（又称调压），以确保电能质量，这就是电力变压器必须满足用户的特定功能。

第一章习题解答（page14）1-1变压器就是依据什么原理工作的？变压原理就是什么？【求解】变压器就是依据电磁感应原理工作的。

变压原理如下：当外加交流电压u1时，一次侧电流i1将在铁心中建立主磁通φ，它将在一、二次侧绕组中感应出主电动势e1??n1d?d?和e2??n2，于是二次侧绕组便有了电压u2，负载时它流过电流i2，由于dtdt工作时u2?e2，u1?e1，因此，当一、二次侧绕组的匝数n1、n2不相等时，则可获得与一次侧数值不同的二次侧电压，此即变压原理。

本题知识点就是变压器的工作原理。

它还牵涉以下术语。

变压器的变比k?e1n1u1??。

k?1时称作升压变压器，k?1时称作降压变压器。

e2n2u2接电源的绕组称作一次两端绕组，它稀释电功率u1i1；直奔功率的绕组称作二次两端绕组，它输入电功率u2i2；电压等级低或匝数多或电流大或电阻小或出线套管低而且间距的绕组称作高压绕组；反之就称作扰动绕组。

特别注意！！低、扰动绕组和一、二次绕组就是相同的概念，不容混为一谈。

1-4铁心在变压器中起什么作用？为什么要用两面涂漆的硅钢片叠成？叠片间存在气隙有何影响？【解】铁心的作用是传导变压器的工作主磁通，同时兼作器身的结构支撑。

铁心叠片的目的是减小交变磁通其中引起的铁耗。

叠片间存在气隙时，主磁路的导磁性能将降低，使激磁电流增大。

1-5变压器油有什么作用？【求解】变压器油的促进作用存有两个：一就是强化绕组绝缘；二就是加热。

1-6变压器的额定值有哪些？一台单相变压器额定电压为220/110，额定频率为50hz，表示什么意思？若此变压器的额定电流为4.55/9.1a，问在什么情况下称为变压器处于额定运行状态？【求解】①额定值存有：额定容量sn，va或kva；额定电压u1n和u2n，v或kv，三相指线电压；额定电流i1n和i2n，a或ka，三相指线电流；额定频率fn等。

第一章电机的基本原理习题解答：1、何为相对磁导率？答：材料的磁导率定义为该位置处的磁通密度与磁场强度之比，决定于磁场所在点的材料特性，单位为H/m。

根据材料的导磁性能，可将其分为铁磁材料和非铁磁材料。

非铁磁材料的磁导率可认为与真空的磁导率μ0相同，为4π⨯10-7H/m。

铁磁材料主要是铁、镍、钴以及它们的合金，其磁导率是非铁磁材料磁导率的几十倍至数千倍。

由于材料的磁导率变化范围很大，常采用相对磁导率μr来表征材料的导磁性能，μr为材料的磁导率与真空磁导率的比值。

2、磁路的磁阻如何计算？答：磁路的磁阻可用公式R m=L/(μA)计算，其中L为磁路的长度，单位为m，μ为材料的磁导率，单位为H/m，A为磁路的截面积，单位为m2。

从公式可以看出，磁路的磁阻主要取决于磁路的几何尺寸和材料的磁导率，大小上与磁路长度成正比，与磁路的截面积和磁导率成反比。

3、叙述磁路与电路的类比关系。

答：从电路和磁场的方程上看，两者形式上非常相似。

电路和磁路的类比关系可用下表表示：4、为什么希望磁路中的空气隙部分尽可能小？答：与磁路中铁磁材料相比，空气的磁导率小得多，如果磁路中的气隙部分长度增加，使得磁路的总磁阻大大增大，要想产生同样大小的磁通，需要的磁动势大大增加。

5、何为铁磁材料？为什么铁磁材料的磁导率高？答：铁磁材料包括铁、镍、钴及它们的合金、某些稀土元素的合金和化合物、铬和锰的一些合金等。

根据铁磁材料的磁化过程可知，当铁磁材料放置到磁场中之后，磁场会显著增强，表现为铁磁材料的导磁能力更强，因此磁导率大。

6、何为铁磁材料的饱和现象和磁滞现象？答：将未磁化的铁磁材料置于外磁场中，当磁场强度很小时，外磁场只能使少量磁畴转向，磁通密度增加不快，此时磁导率 较小；随着外磁场的增强，大量磁畴开始转向，磁通密度增加很快，磁导率很大；当外磁场增大到一定程度时，大部分磁畴已经转向，未转向的磁畴较少，继续增大外磁场时，磁通密度增加缓慢，磁导率逐渐减小，这种现象称为饱和。

电机学(牛维扬第二版)专升本必用,课后答案加详细解答第一部分 变压器电力变压器的作用：一是变换电压等级（简称变压），以利于电能的高效传输和安全使用，这是变压器的基本作用；二是控制电压大小（俗称调压），以保证电能质量，这是电力变压器要满足的特殊功能。

第一章习题解答（Page 14）1-1 变压器是依据什么原理工作的？变压原理是什么？【解】变压器是依据电磁感应原理工作的。

变压原理如下：当外加交流电压u 1时，一次侧电流i 1将在铁心中建立主磁通Φ，它将在一、二次侧绕组中感应出主电动势11d e N dt Φ=-和22d e N dtΦ=-，于是二次侧绕组便有了电压u 2，负载时它流过电流i 2，由于工作时22u e ≈，11u e ≈，因此，当一、二次侧绕组的匝数N 1、N 2不相等时，则可获得与一次侧数值不同的二次侧电压，此即变压原理。

本题知识点是变压器的工作原理。

它还涉及下列术语。

变压器的变比111222e N u K e N u ==≈。

1K >时称为降压变压器，1K <时称为升压变压器。

接电源的绕组称为一次侧绕组，它吸收电功率u 1i 1；接负载的绕组称为二次侧绕组，它输出电功率u 2i 2；电压等级高或匝数多或电流小或电阻大或出线套管高而且间距的绕组称为高压绕组；反之就称为低压绕组。

注意！！高、低压绕组和一、二次绕组是不同的概念，不可混淆。

1-4 铁心在变压器中起什么作用？为什么要用两面涂漆的硅钢片叠成？叠片间存在气隙有何影响？【解】铁心的作用是传导变压器的工作主磁通，同时兼作器身的结构支撑。

铁心叠片的目的是减小交变磁通其中引起的铁耗。

叠片间存在气隙时，主磁路的导磁性能将降低，使激磁电流增大。

1-5 变压器油有什么作用？【解】变压器油的作用有两个：一是加强绕组绝缘；二是冷却。

1-6 变压器的额定值有哪些？一台单相变压器额定电压为220/110，额定频率为50Hz ，表示什么意思？若此变压器的额定电流为4.55/9.1A ，问在什么情况下称为变压器处于额定运行状态？【解】①额定值有：额定容量S N ，VA 或kVA ；额定电压U 1N 和U 2N ，V 或kV ，三相指线电压；额定电流I 1N 和I 2N ，A 或kA ，三相指线电流；额定频率f N 等。

第一部分 变压器电力变压器的作用：一是变换电压等级（简称变压），以利于电能的高效传输和安全使用，这是变压器的基本作用；二是控制电压大小（俗称调压），以保证电能质量，这是电力变压器要满足的特殊功能。

第一章习题解答（Page 14）1-1 变压器是依据什么原理工作的变压原理是什么【解】变压器是依据电磁感应原理工作的。

变压原理如下：当外加交流电压u 1时，一次侧电流i 1将在铁心中建立主磁通Φ，它将在一、二次侧绕组中感应出主电动势11d e N dt Φ=-和22d e N dtΦ=-，于是二次侧绕组便有了电压u 2，负载时它流过电流i 2，由于工作时22u e ≈，11u e ≈，因此，当一、二次侧绕组的匝数N 1、N 2不相等时，则可获得与一次侧数值不同的二次侧电压，此即变压原理。

本题知识点是变压器的工作原理。

它还涉及下列术语。

变压器的变比111222e N u K e N u ==≈。

1K >时称为降压变压器，1K <时称为升压变压器。

接电源的绕组称为一次侧绕组，它吸收电功率u 1i 1；接负载的绕组称为二次侧绕组，它输出电功率u 2i 2；电压等级高或匝数多或电流小或电阻大或出线套管高而且间距的绕组称为高压绕组；反之就称为低压绕组。

注意！！高、低压绕组和一、二次绕组是不同的概念，不可混淆。

1-4 铁心在变压器中起什么作用为什么要用两面涂漆的硅钢片叠成叠片间存在气隙有何影响【解】铁心的作用是传导变压器的工作主磁通，同时兼作器身的结构支撑。

铁心叠片的目的是减小交变磁通其中引起的铁耗。

叠片间存在气隙时，主磁路的导磁性能将降低，使激磁电流增大。

1-5 变压器油有什么作用【解】变压器油的作用有两个：一是加强绕组绝缘；二是冷却。

1-6 变压器的额定值有哪些一台单相变压器额定电压为220/110，额定频率为50Hz ，表示什么意思若此变压器的额定电流为9.1A ，问在什么情况下称为变压器处于额定运行状态【解】①额定值有：额定容量S N ，VA 或kVA ；额定电压U 1N 和U 2N ，V 或kV ，三相指线电压；额定电流I 1N 和I 2N ，A 或kA ，三相指线电流；额定频率f N 等。

第五章感应电机习题解答：5.1为什么三相感应电动机励磁电流的标幺值比变压器的大得多？答：励磁电流即为空载电流，感应电动机是转动的器件，空载时有机械损耗，且定、转子之间有气隙，而变压器是静止的器件，没有机械损耗，且不存在气隙，所以三相感应电动机励磁电流的标幺值比变压器的大得多。

5-2为什么感应电动机的功率因数总是滞后的？为什么感应电动机的气隙比较小？答：感应电机要从电网吸收滞后的无功电流用以提供主磁场和漏磁场，所以感应电动机的功率因数总是滞后的；另一方面从感应电动机的等效电路看，除了电阻就是感抗，没有容抗，所以必然是滞后的。

在感应电机定、转子之间有一间隙，称为气隙。

气隙大小对感应电机的性能有很大的影响。

气隙大，则磁阻大，要建立同样大小的旋转磁场就需较大的励磁电流。

励磁电流基木上是无功电流，为降低电机的励磁电流、提高功率因数，气隙应尽量小。

5-3感应电动机作发电机运行和作电磁制动运行时，电磁转矩和转子转向之间的关系是否一样？怎样区分这两种运行状态？答：感应电动机作发电机运行和作电磁制动运行时，电磁转矩和转子转向之间的关系是一样的，产生的电磁转矩都是与转了转向相反为制动性质的，区分的方法是发电机运行时转子的转向与旋转磁场的转向一致，且输入机械功率输出电功率；电磁制动运行口寸转子的转向与旋转磁场的转向相反，且同时输入机械功率和电功率，两部分功率同时消耗在所串电阻上。

5-4感应电动机中，主磁通和漏磁通的性质和作用有什么不同？答：感应电动机中主磁通和漏磁通的作用和性质截然不同。

主磁通同时交链定、转子绕组，是能量转换的媒介，主磁路主要由定、转子铁心和气隙组成，是一个非线性磁路,受磁路饱和程度影响较大；漏磁通主要通过空气隙闭合，受磁路饱和程度影响很小，可视为线性磁路，漏磁通仅交链其各自的绕组，这部分磁通不参与能量转换。

把主磁通和漏磁通分开处理，将给电机的分析带来很大方便。

5-5说明转了绕组归算和频率归算的意义，归算是在什么条件下进行的？答：感应电动机定、转子电路是两个独立的电路没有*电的联系，要寻求其有电的联系的等效电路需要进行两次归算。

2-1安培环路定律P11，磁路的欧姆定律P12，电磁感应定律P19不一定可以，因为磁路是非线性的，存在饱和现象。

2-2磁阻和磁导与磁路的磁导率、长度和截面积有关，其中磁导率取决于磁路的饱和程度，即磁通密度的大小。

2-3Φ2＞Φ1 B2=B1Φ2=Φ1 B1>B22-4 （1）如果工作时进入磁饱和区，设备发热加剧，影响设备正常运行。

P15 P16（2）2-5 P242-6（1）P23（2）2-7 P242-8 （1）瞬态值（2）平均值2-9无功功率铁心损耗P372-10（1）P35 P39（2）P422-11 P39 重置前后磁动势不变P402-12 P37 大好2-13 因素:①铁芯材质，磁路结构②磁感应强度③原边和副边的绕线方式，顺序④线圈结构2-142-15 增大2-16 P422-172-18E1=-j4*44fW1ΦmE2 =-j4*44fW2Φm2-192-20 N1=W1 N2=W23-1（1）换向器在直流电机中起什么作用?答:在直流发电机中, 换向器起整流作用, 即把电枢绕组里的交流电整流为直流电, 在正、负电刷两端输出。

在直流电动机中,换向器起逆变作用, 即把电刷外电路中的直流电经换向器逆变为交流电输入电枢元件中。

（2）直流电机的主磁路由哪几部分组成？磁路未饱和时，励磁磁通势主要消耗在哪一部分上？答：直流电机的主磁路由以下路径构成: 主磁极N 经定、转子间的空气隙进入电枢铁心, 再从电枢铁心出来经定、转子间的空气隙进入相邻的主磁极S, 经定子铁心磁轭到达主磁极N, 构成闭合路径。

励磁磁通势主要消耗在空气隙上。

3-2直流电机的铭牌上的额定功率是指什么功率？答：对于直流发电机，是指输出的电功率；对于直流电动机，是指输出的机械功率。

3-33-4直流发电机的损耗主要有哪些? 铁损耗存在于哪一部分, 它随负载变化吗? 电枢铜损耗随负载变化吗?答：直流发电机的损耗主要有: (1 ) 励磁绕组铜损耗; ( 2 ) 机械摩擦损耗; ( 3) 铁损耗; ( 4 )电枢铜损耗; ( 5 ) 电刷损耗; ( 6 ) 附加损耗。