《电机学》 -------电路和磁路的比较

第12章 思考题与习题参考答案12.1 试比较同步发电机带三相对称负载时电枢磁动势和励磁磁动势的性质，它们的大小、位置和转速各由哪些因素决定?答：电枢磁动势和励磁磁动势的比较见下表：12.2 同步发电机电枢反应性质主要取决于什么? 若发电机的同步电抗标么值0.1*=s X ，则在下列情况下电枢反应各起什么作用?(1)带电阻负载；(2)带电容负载8.0*=c X ， (3)带电感负载7.0*=L X 。

答：电枢反应的性质取决于负载电流I 与励磁电动势0E 的相位关系，或者说取决于负载的性质。

（1）带电阻负载时，由于同步电抗的存在，负载性质呈阻感性，故电枢反应起交磁和直轴去磁作用；（2）带电容负载8.0=*s X 时，由于它小于同步电抗（0.1*=s X ），总电抗仍为感抗，电枢电阻很小，因此电枢反应基本为直轴去磁作用；（3）带电感负载7.0=*L X 时，总电抗为更大的感抗，电枢反应主要为直轴去磁作用。

12.3 电枢反应电抗对应什么磁通？它的物理意义是什么？ 同步电抗对应什么磁通？它的物理意义是什么？答：电枢反应电抗对应电枢反应磁通，这个磁通是由电枢磁动势产生的主磁通，它穿过气隙经转子铁心构成闭合回路，它反映了电枢反应磁通的大小；同步电抗对应电枢磁动势产生的总磁通（即电枢反应磁通和定子漏磁通之和），它是表征电枢反应磁场和电枢漏磁场对电枢电路作用的一个综合参数。

同步电抗的大小直接影响同步发电机的电压变化率和运行稳定性，也影响同步发电机短路电流的大小。

12.4 什么是双反应理论？为什么分析凸极同步电机时要用双反应理论？答：由于凸极同步电机的气隙不均匀，直轴处气隙小，磁阻小，交轴处气隙大，磁阻大，同样的电枢磁动势作用在不同位置时，遇到的磁阻不同，产生的电枢反应磁通不同，对应的电枢反应电抗也不同，即电枢磁动势（电枢电流）与电枢反应磁通（电枢电动势）之间不是单值函数关系，因此分析凸极同步电机时，要采用双反应理论。

电机学复习资料第一章 基本电磁定律和磁路电机的基本工作原理是建立在电磁感应定律、全电流定律、电路定律、磁路定律和电磁力定律等定律的基础上的，掌握这些基本定律，是研究电机基本理论的基础。

▲ 全电流定律全电流定律 ∑⎰=I Hdl l式中，当电流方向与积分路径方向符合右手螺旋关系时，电流取正号。

在电机和变压器的磁路计算中，上式可简化为∑∑=Ni Hl▲电磁感应定律①电磁感应定律e=- dtd N dt d Φ-=ψ 式中，感应电动势方向与磁通方向应符合右手螺旋关系。

②变压器电动势磁场与导体间无相对运动，由于磁通的变化而感应的电势称为变压器电动势。

电机中的磁通Φ通常是随时间按正弦规律变化的，线圈中感应电动势的有效值为m fN E φ44.4=③运动电动势e=Blv④自感电动势 dt di Le L -= ⑤互感电动势 e M1=-dt di 2 e M2 =-dt di 1 ▲电磁力定律f=Bli▲磁路基本定律① 磁路欧姆定律Φ=A l Ni μ=mR F =Λm F 式中，F=Ni ——磁动势，单位为A ；R m =Al μ——磁阻，单位为H -1； Λm =l A R m μ=1——磁导，单位为H 。

② 磁路的基尔霍夫第一定律0=⎰sBds 上式表明，穿入（或穿出）任一封闭面的磁通等于零。

③ 磁路的基尔霍夫第二定律∑∑∑==m R Hl F φ上式表明，在磁路中，沿任何闭合磁路，磁动势的代数和等于次压降的代数和。

磁路和电路的比较第二章 直流电动机一、直流电机的磁路、电枢绕组和电枢反应▲磁场是电机中机电能量转换的媒介。

穿过气隙而同时与定、转子绕组交链的磁通为主磁通；仅交链一侧绕组的磁通为漏磁通。

直流电机空载时的气隙磁场是由励磁磁动势建立的。

空载时，主磁通Φ0与励磁磁动势F 0的关系曲线Φ0=f （F 0）为电机的磁化曲线。

从磁化曲线可以看出电机的饱和程度，饱和程度对电机的性能有很大的影响。

▲ 电机的磁化曲线仅和电机的几何尺寸及所用的材料有关，而与电机的励磁方式无关。

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。

电机学第三版课后习题答案变压器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 dtd Ne 011φ-=, dtd Ne 022φ-=, 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 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？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。

1-3变压器的空载电流的性质和作用如何？答：作用：变压器空载电流的绝大部分用来供励磁，即产生主磁通，另有很小一部分用来供给变压器铁心损耗，前者属无功性质，称为空载电流的无功分量，后者属有功性质，称为空载电流的有功分量。

性质：由于变压器空载电流的无功分量总是远远大于有功分量，故空载电流属感性无功性质，它使电网的功率因数降低，输送有功功率减小。

1-4一台220/110伏的变压器，变比221==N N k ，能否一次线圈用2匝，二次线圈用1匝，为什么答：不能。

由m fN E U Φ=≈11144.4可知，由于匝数太少，主磁通m Φ将剧增，磁密m B 过大,磁路过于饱和，磁导率μ降低，磁阻m R 增大。

于是，根据磁路欧姆定律m m R N I Φ=10可知, 产生该磁通的激磁电流0I 必将大增。

再由3.12f B p m Fe ∝可知，磁密m B 过大, 导致铁耗Fe p 大增， 铜损耗120r I 也显著增大，变压器发热严重，可能损坏变压器。

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。

磁路计算问题及其与电路计算的区别磁路计算问题及其与电路计算的区别1. 引言磁路计算作为电磁学中的重要内容，一直是学习者们所关注的焦点。

它不仅在电机、变压器等电气领域有重要应用，还与电路计算有着一定的联系。

本文将着重探讨磁路计算问题及其与电路计算的区别，帮助读者更深入地理解这一主题。

2. 磁路计算的基础概念磁路计算是指在电磁系统中，通过磁路参数的计算和分析来研究磁场分布、磁通、磁势等问题。

它是电磁学理论的一部分，主要用来描述磁场在磁性材料中的传播和分布规律。

在磁路计算中，需要考虑的因素包括磁通量、磁阻、磁势等。

3. 电路计算的基本原理电路计算是指在电路理论中，通过电流、电压、电阻等参数的计算和分析来研究电路中的电流分布、电压分布、功率分布等问题。

它是电工电子领域的基础课程之一，主要用来描述电流在电路中传播和分布规律。

在电路计算中，需要考虑的因素包括电流、电压、电阻、电感、电容等。

4. 磁路计算与电路计算的区别1) 物理特性不同磁路计算主要研究磁场的传播和分布规律，因此其物理特性主要涉及电磁感应、磁通、磁势等方面；而电路计算主要研究电流的传播和分布规律，因此其物理特性主要涉及电流、电压、电阻等方面。

2) 参数不同在磁路计算中，需要考虑的参数主要包括磁通量、磁阻、磁势等；而在电路计算中，需要考虑的参数主要包括电流、电压、电阻、电感、电容等。

3) 应用范围不同磁路计算主要应用于电机、变压器等电气设备中，用来描述磁场分布和磁通量的变化规律；而电路计算主要应用于电子电路、通信电路、功率电子等领域，用来描述电流、电压、功率的分布和变化规律。

5. 个人观点和理解从个人观点来看，磁路计算与电路计算虽然在物理特性、参数和应用范围上有所不同，但它们都是描述自然界中电磁现象的重要工具。

磁路计算在电气工程中具有重要的应用意义，掌握磁路计算的基本原理对于从事电气工程技术和研究的人员来说是非常必要的。

6. 总结通过本文的讨论，我们深入探讨了磁路计算问题及其与电路计算的区别。

电机学判断习题与参考答案一、判断题（共100题，每题1分，共100分）1、三相感应电动机的功率因数cosφ₁总是滞后的。

（）A、正确B、错误正确答案：A2、同步发电机带纯阻性负载单机稳定运行时，只有有功功率输出，电枢反应性质为只交轴电枢反应。

（）A、正确B、错误正确答案：B3、发电机带纯感性负载时，可以认为电枢反应基本上只有直轴去磁。

（）A、正确B、错误正确答案：A4、同步发电机的短路特性曲线与其空载特性曲线相似。

（）A、正确B、错误正确答案：B5、型号为QF-100-2型的同步发电机，其中数字2表示发电机为2极发电机。

（）A、正确B、错误正确答案：A6、电机学中机械角度固定指一个圆周对应的空间几何角度360°。

（）A、正确B、错误正确答案：A7、三相变压器只要有一侧的绕组为三角形接法，其电动势和磁通的波形就近似为正弦波形。

( )A、正确B、错误正确答案：A8、所有交流绕组的绕组系数kw1均小于1。

（）A、正确B、错误正确答案：B9、异步电动机空载及负载时的起动电流相同。

（）A、正确B、错误正确答案：A10、变压器的铁芯结构一般分为心式和壳式两种。

( )A、正确B、错误正确答案：A11、凸极同步发电机和隐极同步发电机的电磁功率计算公式是相同的。

（）A、正确B、错误正确答案：B12、我国交流电的频率是50Hz，如果异步电动机铭牌上标注的额定转速是960r/min，则此电机是3极电机。

（）A、正确B、错误正确答案：B13、励磁电抗是非线性参数，它随磁路饱和程度的增加而减少。

(A、正确B、错误正确答案：A14、异步电动机的转差率空载时最小，满载时最大。

（）A、正确B、错误正确答案：B15、同步发电机的电枢磁动势和励磁磁动势转速相同、转向一致，二者相对静止。

（）A、正确B、错误正确答案：A16、变压器铁心和绕组运行中会发热，主要原因是其中会产生损耗。

( )A、正确B、错误正确答案：A17、只要异步电动机转速发生变化定转子电流必然随之变化。

《电机学》复习要点第一篇1.电机分类：P1按能量转换职能分：按应用电流种类分：按原理和运动方式分：2.铁芯的导磁性能比空气好的多，磁通几乎全部在铁芯中流通。

P23.存在电绝缘的物体，不存在磁绝缘的物体。

P3相对磁导率的定义：P3真空磁导率70410/H m μπ-=⨯4.磁化曲线是表示B 与H 之间关系的曲线。

分为起始段、线性区、饱和区。

P4不同的磁性材料有不同的磁导率，同一材料当磁通密度不同时，也有不同的磁导率。

5.根据矫顽力c H 的大小和磁滞回线的形状，将磁性材料分为软磁材料和硬磁材料。

P56.磁滞损耗是指导磁体反复磁化，其磁畴相互间不停地摩擦消耗的能量。

P67.涡流的定义：是指交变磁场在铁芯内产生自行闭合的感应电流。

P7涡流损耗的定义：涡流在铁芯中产生的焦耳损耗。

频率越高，磁通密度越大，感应电动势就越大，涡流损耗就越大，铁芯电阻率越大，涡流流过的路径越长，涡流损耗就越小。

电机铁芯通常由硅钢片叠加成，一方面，硅的加入，使得铁芯材料电阻率增大，减小涡流损耗；另一方面，硅钢片间有绝缘层，叠片越薄，电阻越大，增大涡流回路的电阻，也可以减小涡流损耗。

铁芯损耗为磁滞损耗与涡流损耗之和。

根据公式 1.32Fe Fe m p k f B V =可知，恒定磁通（f=0）无铁芯损耗，只有交变磁通才在铁心中产生铁芯损耗。

8.磁路与电路在形式上相似，但有本质区别，在于：（1）电流是真实带电粒子的运动，而磁通是假象的；（2）直流电流通过电阻时引起能量损耗，但恒定磁通通过磁阻不会有能量损耗。

9.电感的定义：一个线圈单位电流所产生的磁链称为该线圈的电感。

P10电机的电抗与电机磁路饱和有关。

10.变压器油起到绝缘和散热两种作用。

P1511.电路和磁路的类别P1612.电力变压器主要由铁芯、带有绝缘的绕组、变压器油、油箱和绝缘套管组成。

P1913.电力变压器根据绕组的绝缘和冷却介质不同，可以分为油浸式变压器和干式变压器。