电机学课后习题与答案(精品)

1 第11章 思考题与习题参考答案

11.1 同步发电机感应电动势的频率和转速有什么关系? 在频率为50HZ时，极数和转速有什么关系？

答:频率与转速的关系为：60pnf 当频率为Hz50时，30005060pn。

11.2 为什么汽轮发电机采用隐极式转子，水轮发电机采用凸极式转子？

答：汽轮发电机磁极对数少（通常p=1），转速高，为了提高转子机械强度，降低转子离心力，所以采用细而长的隐极式转子；水轮发电机磁极对数多,转速低，所以采用短而粗的凸极式转子。

11.3 试比较同步发电机与异步电动机结构上的主要异同点。

答：同步发电机和异步电动机的定子结构相同，都由定子铁心、定子三相对称绕组、机座和端盖等主要部件组成。但这两种电机的转子结构却不同，同步发电机的转子由磁极铁心和励磁绕组组成，励磁绕组外加直流电流产生恒定的转子磁场。转子铁心又分为隐极式和凸极式两种不同结构。异步电动机的转子分为笼型和绕线型两种结构形式，转子绕组中的电流及转子磁场是依靠定子磁场感应而产生的，故也称为感应电动机。

11.4 一台汽轮发电机，极数22p，MW300NP，kV18NU，85.0cosN，Hz50Nf，试求：（1）发电机的额定电流；（2）发电机额定运行时的有功功率和无功功率。

解：（1）AUPINNNN6.1132085.01018310300cos336

（2）MWPN300 MVAPSNNN94.35285.0/300cos/

var186527.094.352sinMSQNNN

11.5一台水轮发电机，极数402p，MW100NP，kV813.UN，9.0cosN，Hz50Nf，求：（1）发电机的额定电流；（2）发电机额定运行时的有功功率和无功功率；（3）发电机的转速。

解：（1）AUPINNNN553.46489.0108.13310100cos336

1 第13章 思考题与习题参考答案

13.1 试述三相同步发电机理想并列的条件? 为什么要满足这些条件?

答：三相同步发电机理想并列的条件是：（1）发电机的端电压gU与电网电压cU大小相等，相位相同，即cgUU；（2）发电机的频率gf与电网频率cf相等；（3）发电机的相序与电网相序相同。

如果cgUU，则存在电压差cUUU，当并列合闸瞬间，在U作用下，发电机中将产生冲击电流。严重时，冲击电流可达额定电流的5~8倍。

如果cgff，则电压相量gU与cU的旋转角速度不同，因此相量gU与cU便有相对运动，两相量的相角差将在0～360之间变化，电压差U在（0～2）gU之间变化。频率相差越大，U变化越激烈，投入并列操作越困难，即使投入电网，也不易牵入同步。交变的U将在发电机和电网之间引起很大的电流，在转轴上产生周期性交变的电磁转矩，使发电机振荡。

如果发电机的相序与电网相序不同而投入并列，则相当于在发电机端点上加上一组负序电压，gU和cU之间始终有120相位差，电压差U恒等于gU3，它将产生巨大的冲击电流和冲击转矩，使发电机受到严重破坏。

13.2 同步发电机的功角在时间和空间上各具有什么含义?

答：功角既是时间相量空载电动势0E与电机端电压U之间的时间相位差角，又是空间相量主磁场0与合成磁场U之间的空间夹角。

13.3 与无穷大电网并联运行的同步发电机，如何调节有功功率？调节有功功率对无功功率是否产生影响？如何调节无功功率？调节无功功率对有功功率是否产生影响？为什么？

答：与无穷大电网并联的同步发电机，通过调节原动机的输入功率（增大或减小输入力矩）来调节有功功率，调节有功功率会对无功功率产生影响；通过调节发电机励磁电流来调节无功功率，调节无功功率对有功功率不产生影响，因为在输入功率不调节时，输出功率不会变化，这是能量守衡的体现。

绪论

0—1． 电机和变压器的磁路常采用什么材料制成，这种材料有那些主要特性？

答：电机和变压器的磁路常采用硅钢片制成，它的导磁率高，损耗小，有饱和现象存在。

0—2． 磁滞损耗和涡流损耗是什幺原因引起的？它们的大小与那些因素有关？

答：磁滞损耗由于B交变时铁磁物质磁化不可逆，磁畴之间反复摩擦，消耗能量而产生的。它与交变频率f成正比，与磁密幅值的α次方成正比。涡流损耗是由于通过铁心的磁通ф发生变化时，在铁心中产生感应电势，再由于这个感应电势引起电流（涡流）而产生的电损耗。它与交变频率f的平方和的平方成正比。

0—3． 在图0—5中，当给线圈外加正弦电压u1时，线圈内为什么会感应出电势？当电流i1增加和减小时，分别算出感应电势的实际方向。

答：在W1中外加u1时在 W1中产生交变电流i1，i1在W1中产生交变磁通ф，ф通过W2在W2中和W1中均产生感应电势е2和e1，当i1增加时e1从b到a，е2从d 到c，当i1减少时e1从a到b，е2从c 到d。

0—4． 变压器电势、运动电势（速率电势）、自感电势和互感电势产生的原因有什么不同？其大小与那些因素有关？

答：在线圈中，由于线圈交链的磁链（线圈与磁势相对静止）发生变化而产生的电势就叫变压器电势。它与通过线圈的磁通的变化率成正比，与自身的匝数成正比。由于导体与磁场发生相对运动切割磁力线而产生的感应电势叫做运动电势，它与切割磁力线的导体长度、磁强、切割速度有关。由线圈自身的磁场与本身相交链的磁通发生改变而在本线圈内产生的感应电势叫自感电势，它与L有关。互感电势是由相邻线圈中，由一个线圈引起的磁通变化，使邻近线圈中的磁通发生变化而引起的其它线圈中的感应电势。它与两线圈的匝数、相隔距离、磁通（互感磁通）变化率等有关。

0—5． 自感系数的大小与那些因素有关？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，哪一个的自感系数大？哪一个的自感系数是常数？哪一个是变数？随什么因素变化？

1 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：

磁动势 来源 性质 转速 大小 幅值位置

电枢磁动势

（定子磁动势） 是定子三相绕组流过三相对称电流产生的。 是交流旋转磁动势，本身就是旋转的，称为电气旋转磁动势。 同步转速：

pfn601 awaaIpkNF1135.1 当某相电流达到最大值时，基波幅值就转到该相绕组的轴线上。

励磁磁动势

（转子磁动势） 是转子励磁绕组通入直流电流产生的。 是直流恒定磁动势，本身并不旋转，在原动机的拖动下随转子而旋转，故称为机械旋转磁动势。 随着转子一起以同步速n1旋转。因为原动机以同步速拖动转子旋转的。 fffINF1 无论转子转到什么位置，基波幅值始终处在铁心磁极轴线处。

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*sX，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*cX， (3)带电感负载7.0*LX。

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sX时，由于它小于同步电抗（0.1*sX），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LX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。