福州大学电机学作业答案

《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 ；41m1710.55 5.83610A wb 10004100.0075π-===⨯⨯⨯⨯l R uA 磁路段2长度和截面积：20.1520.0750.30m =+⨯=l ，220.050.100.005m =⨯=A ；42m2720.30 4.77510A wb 10004100.005π-===⨯⨯⨯⨯l R uA 磁路段1长度和截面积：30.1520.0750.30m =+⨯=l ，230.050.050.0025m =⨯=A ；43m3730.309.54910A wb 10004100.0025π-===⨯⨯⨯⨯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在此电流下，铁心各部分的磁通密度分别为：110.030.4 0.0075φ===B TA220.030.6 0.05φ===B TA330.031.2 0.0025φ===B TA2-5 变压器做空载和短路试验时，从电源输入的有功功率主要消耗在什么地方?在一、二次侧分别做同一试验，测得的输入功率相同吗？为什么？答：做空载试验时，变压器的二次侧是开路的，所以变压器输入的功率消耗在一次测的电阻和激磁（励磁）支路电阻上，空载时，变压器的一次侧电流仅为额定负载时的百分之几，加之一次侧电阻远远小于激磁电阻，所以输入功率主要消耗在激磁电阻上。

同步电机章节作业：1. 有一台TS854-210-40的水轮发电机，P N =100兆瓦，U N =13。

8千伏，9.0cos =N ϕ，f N =50赫兹，求（1）发电机的额定电流；（2）额定运行时能发多少有功和无功功率？（3）转速是多少？解：（1）额定电流A U P I NN N N 6.46489.0108.13310100cos 336=⨯⨯⨯⨯==ϕ（2）有功功率MW P N 100=无功功率 var 4.48)9.0tan(arccos 100tan M P Q N N =⨯==ϕ （3）转速 min /15020506060r p f n N N =⨯==2.同步发电机的电枢反应性质主要决定于什么？在下列情况下（忽略电机自身电阻），电枢反应各起什么作用？1） 三相对称电阻负载；2） 电容负载8.0*=c x ，发电机同步电抗0.1*=t x ； 3） 电感负载7.0*=L x答： 电枢反应的性质取决于内功率因数角ψ，而ψ角既与负载性质有关，又与发电机本身的参数有关。

由等效电路图可知（忽略电枢绕组电阻r a ）： ①当负载阻抗为Z L =R 时，阻抗Z=jx t +R ，其阻抗 角ψ在900>ψ>00范围内，即空载电动势.0E 和电枢电流。

I 之间的相位角ψ在900>ψ>00范围内，所以电枢反应既有交轴又有直轴去磁电枢反应；②当负载阻抗为Z L =-jx c 时，阻抗Z=jx t -jx c ，由于x t *=1.0>x c *=0.8, 阻抗角ψ=900，即空载电动势.0E 和电枢电流。

I 之间的相位角ψ=900，所以电枢反应为直轴去磁电枢反应；③当负载阻抗为Z L =jx L 时，阻抗Z=jx t +jx L 的阻抗角为ψ=900，即空载电动势.0E 和电枢电流。

I 之间的相位角ψ=900，所以电枢反应为直轴去磁电枢反应。

3. 试述直轴和交轴同步电抗的意义。

一、填空题1. 直流电机的电枢绕组的元件中的电动势和电流是_____________ 。

答：交流的。

2. 一台并励直流电动机，如果电源电压和励磁电流|f不变，当加上一恒定转矩的负载后，发现电枢电流超过额定值，有人试在电枢回路中接一电阻来限制电流，此方法 ____________ 串入电阻后，电动机的输入功率P1将 _________ ，电枢电流l a ___________ ，转速n将____________ 电动机的效率n将____________ 。

答：不行，不变，不变，下降，下降。

3. 电枢反应对并励电动机转速特性和转矩特性有一定的影响，当电枢电流l a增加时，转速n将 ___________ ，转矩T e将___________ 。

答：下降，增加。

4. 电磁功率与输入功率之差，对于直流发电机包括____________________________ 损耗；对于直流电动机包括__________________________ 损耗。

答：空载损耗功率，绕组铜损耗。

5. 一台并励直流电动机拖动恒定的负载转矩，做额定运行时，如果将电源电压降低了20%,则稳定后电机的电流为___________ 倍的额定电流（假设磁路不饱和）。

答：1.25倍。

二、选择题1. 把直流发电机的转速升高2 0 %，他励方式运行空载电压为U oi，并励方式空载电压为U 02，则______A:U01 = U02 , B：U01 < U02 , C：U01 > U02。

答: B2. 一台并励直流电动机，在保持转矩不变时，如果电源电压U降为0.5U N，忽略电枢反应和磁路饱和的影响，此时电机的转速__________ 。

A :不变，B :转速降低到原来转速的0.5倍，C :转速下降，D :无法判定。

答：C3. _________________________________________________________________ 在直流电机中，公式E a=C^n①和T =C/J I a中的①指的是 _______________________________ 。

《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黄灿水编2012-3-3目录目录 (1)《电机学（上）》 (2)2-1 (2)2-2 (2)2-6 (3)2-8 (4)3-1 (6)3-2 (6)3-5 (7)3-8 (8)6-1 (9)6-2 (10)7-2 (10)8-3 (11)11-1、 (13)11-2、 (14)11-4 (14)12-4 (15)12-5 (16)12-6 (17)《电机学（下）》 (34)16-1 (34)16-2 (34)16-3 (35)16-6 (35)17-1 (37)17-3 (37)17-4 (38)19-1 (42)19-3 (43)19-4 (43)20-1 (43)20-2 (44)20-3 (44)20-4 (46)20-5 (46)《电机学（上）》2-1 一台单相变压器，KVA S N5000=,KV U U N N 0.6/35/21=,Hz f N 50=，铁心有效面积21120cm A =，铁芯中的最大磁密T B m 45.1=,试求高、低压绕组的匝数和变比。

解：铁芯面积22m 112.01120==cm A最大磁通Wb Wb AB m m 1624.045.1112.0=⨯==Φ由m N N f E Φ=44.4，对高压侧：9711624.05044.4103544.4311≈⨯⨯⨯=Φ=m N N f U N 匝对副低压侧：1661624.05044.410644.4322≈⨯⨯⨯=Φ=m N N f U N 匝变比8.510610353321=⨯⨯==N N U U k 2-2 一台单相变压器，已知Ω=19.21r ，Ω=15.02r ，Ω=4.151x ，Ω=964.02x ，Ω=1250m r ，Ω=12600m x ，8761=N 匝，2602=N 匝，当8.0cos 2=θ（滞后）时，二次电流A I 1802=,V U 6002=.试求：（1）用T 形等效电路和简化等效电路求1U 和1I ，并将结果进行比较。

《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2008-3-32-1 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： )(7.7214003105003322A U S I NNN =⨯⨯==2-3 设有一台500kV A 、50Hz 三相变压器，Dyn 连接，额定电压为10000/400V （1）试求一次额定电流及相电流，二次额定电流及相电流（2）如一次每相绕组的线圈有960匝，问二次每相绕组的线圈有几匝？每匝的感应电动势为多少？（3）如铁芯中磁通密度的最大值为1.4T ，求该变压器铁芯的截面积？（4）如在额定运行情况下绕组中的电流密度为3A/mm 2，求一、二次绕组各应有的导线截面？解：（1）)(9.28100003105003311A U S I N N N =⨯⨯==)(7.1639.28311A I I N ===ϕ)(7.7214003105003322A U S I NN N =⨯⨯==)(7.72122A I I N ==ϕ（2）由21213/N N U U N N =可得, 2.22100003/4009601212=⨯=⋅=N N U U N N 取N 2=22匝每匝感应电动势为: )(5.102234003U 22V N E N =⨯==每匝（3）由S B N f N f E m m 2121244.444.4=Φ=得：)(8.3374.1225044.43/40044.42212cm B N f E S m =⨯⨯⨯==（4）)(57.537.163211mm I S ===ϕ)(57.24037.7213222mm I S ===ϕ 2-5、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%。

电机学试题（含参考答案）一、判断题（共100题，每题1分，共100分）1.单取向硅钢片比无取向硅钢片的导磁性能更好，前者一般用于对铁芯导磁性能要求更高的中大型电机。

( )A、正确B、错误正确答案：A2.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：B3.任何一种旋转电机从运行原理来说都是可逆的，既可以做电动机运行又可以做发电机运行。

（）A、正确B、错误正确答案：A4.同步发电机的基本工作原理是电磁感应原理。

（）A、正确B、错误正确答案：A5.变压器绕组也属于交流绕组，为消除高次谐波电动势也要采用短距与分布绕组的方法。

( )A、正确B、错误正确答案：B6.凸极同步电机中直轴电枢反应电抗大于交轴电枢反应电抗。

（）A、正确B、错误正确答案：A7.绕线型感应电动机转子串电阻可以增大起动转矩；笼型感应电动机定子串电阻亦可以增大起动转矩。

（）A、正确B、错误正确答案：B8.异步电动机采用变比为2的自耦变压器起动，起动电流变成直接起动时的1/4。

（）A、正确B、错误正确答案：B9.同步发电机转子主磁极磁场的漏磁通只交链转子励磁绕组，只在转子励磁绕组感应一个漏电势。

（）A、正确B、错误正确答案：B10.改变鼠笼式异步电动机定子绕组线圈的连接方式，可以改变定子的磁极数，转子磁极数保持不变。

（）A、正确B、错误正确答案：B11.电动机正常运行时，负载的转矩不得超过最大转矩，否则将出现堵转现象。

（A、正确B、错误正确答案：A12.变压器的铁芯采用的硅钢片主要有热轧和冷轧两种。

( )A、正确B、错误正确答案：A13.同步发电机、同步电动机和同步调相机均可以通过调节电机本身的励磁电流的大小以改善电力系统的功率因数。

（）A、正确B、错误正确答案：A14.感应电动机运行时，总要从电源吸收一个滞后的无功电流。

（）A、正确B、错误正确答案：A15.同步发电机调节励磁就可以调节输出的有功。

（）A、正确B、错误正确答案：B16.并网运行的同步发电机，在撤去原动机后，功角δ由大于零变为小于零。

《电机学（下）》16-1有一N 25000P kW =，N 10.5U kV =，星形连接，N cos 0.8θ=（滞后）的汽轮发电机，s* 2.13x =，电枢电阻可略去不计。

试求额定负载下发电机的空载电动势0E 和0E 与I 的夹角ψ。

解：︒-∠=︒∠=8.36101**N N I U ，则设)(*****0s a N N jx r I U E ++= )9013.2(8.36101︒∠⨯︒-∠+︒∠=︒∠=8.36844.2空载相电动势：)(172403105.10844.23*00V U E E b=⨯⨯=⨯= ︒=︒--︒=6.738.368.360）（之间的夹角：与ψI E 16-2三相汽轮发电机，额定功率为N 25000P kW =，额定电压N 10500U V =，额定电流N 1720I =A ，同步电抗s 2.3x =Ω，忽略电枢电阻，试求：（1）同步电抗标幺值s*x ；（2）额定运行且8.0cos =θ（滞后）时的0E 标幺值；（3）额定运行且8.0cos =θ（超前）时的0E 标幺值。

解：（1）52.317203105003=⨯==N N N I U Z 65.052.33.2*===N s s Z x x （2）︒-∠=︒∠=8.36101**N N I U ，则设)(*****0s a N N jx r I U E ++= )9065.0(8.36101︒∠⨯︒-∠+︒∠=︒∠=1.2048.1（3）︒∠=︒∠=8.36101**N N I U ，则设)(*****0s a N N jx r I U E ++= )9065.0(8.36101︒∠⨯︒∠+︒∠=︒∠=2.4080.016-3有一N 72500P kW =、N 10.5U kV =、星形连接，N cos 0.8θ=（滞后）的水轮发电机，d*1x =，q*0.554x =，电枢电阻略去不计。

试求额定负载下的空载电动势0E 和0E 与I 的夹角ψ。

第二章 直流电机2．1 为什么直流发电机能发出直流电流？如果没有换向器，电机能不能发出直流电流？ 换向器与电刷共同把电枢导体中的交流电流，“换向”成直流电，如果没有换向器，电机不能发出直流电。

2．2 试判断下列情况下，电刷两端电压性质 （1）磁极固定，电刷与电枢同时旋转； （2）电枢固定，电刷与磁极同时旋转。

(1)交流 ∵电刷与电枢间相对静止，∴电刷两端的电压性质与电枢的相同。

（2）直流 电刷与磁极相对静止，∴电刷总是引出某一极性下的电枢电压，而电枢不动，磁场方向不变 ∴是直流。

2．3 在直流发电机中，为了把交流电动势转变成直流电压而采用了换向器装置；但在直流电动机中，加在电刷两端的电压已是直流电压，那么换向器有什么呢？直流电动机中，换向法把电刷两端的直流电压转换为电枢内的交流电，以使电枢无论旋转到N 极下，还是S 极下，都能产生同一方向的电磁转矩2．4 直流电机结构的主要部件有哪几个？它们是用什么材料制成的，为什么？这些部件的功能是什么？ 有7个 主磁极 换向极， 机座 电刷 电枢铁心，电枢绕组，换向器 见备课笔记2．5 从原理上看，直流电机电枢绕组可以只有一个线圈做成，单实际的直流电机用很多线圈串联组成，为什么？是不是线圈愈多愈好？一个线圈产生的直流脉动太大，且感应电势或电磁力太小，线圈愈多，脉动愈小，但线圈也不能太多，因为电枢铁心表面不能开太多的槽，∴线圈太多，无处嵌放。

2．6 何谓主磁通？何谓漏磁通？漏磁通的大小与哪些因素有关？主磁通： 从主极铁心经气隙，电枢，再经过相邻主极下的气隙和主极铁心，最后经定子绕组磁轭闭合，同时交链励磁绕组和电枢绕组，在电枢中感应电动势，实现机电能量转换。

漏磁通： 有一小部分不穿过气隙进入电枢，而是经主极间的空气隙钉子磁轭闭合，不参与机电能量转换，δΦ与饱和系数有关。

2．7 什么是直流电机的磁化曲线？为什么电机的额定工作点一般设计在磁化曲线开始弯曲的所谓“膝点”附近？磁化曲线：00()f F Φ= 0Φ-主磁通，0F 励磁磁动势设计在低于“膝点”，则没有充分利用铁磁材料，即 同样的磁势产生较小的磁通0Φ，如交于“膝点”，则磁路饱和，浪费磁势，即使有较大的0F ，若磁通0Φ基本不变了，而我的需要是0Φ（根据E 和m T 公式）选在膝点附近好处：①材料利用较充分②可调性好③稳定性较好。

第三章 变压器3．1 变压器有哪几个主要部件？各部件的功能是什么？ 变压器的主要部件:铁心:磁路,包括芯柱和铁轭两部分 绕组:电路油箱:加强散热，提高绝缘强度 套管:使高压引线和接地的油箱绝缘 3．2 变压器铁心的作用是什么？为什么要用厚0.35mm 、表面涂绝缘漆的硅钢片制造铁心？ 变压器铁心的作用是磁路.铁心中交变的磁通会在铁心中引起铁耗,用涂绝缘漆的薄硅钢片叠成铁心,可以大大减小铁耗.3．3 为什么变压器的铁心和绕组通常浸在变压器油中？因变压器油绝缘性质比空气好，所以将铁心和绕组浸在变压器油中可加强散热和提高绝缘强度.3．4 变压器有哪些主要额定值？一次、二次侧额定电压的含义是什么？ 额定值 1N I ,2N I ,1N U ,2N U ,N S ,N f1N U :一次绕组端子间电压保证值2N U :空载时,一次侧加额定电压,二次侧测量得到的电压3．5 变压器中主磁通与漏磁通的作用有什么不同？在等效电路中是怎样反映它们的作用的？主磁通:同时交链一次，二次绕组,但是能量从一次侧传递到二侧的媒介,使1122E N E N k ==,实现变压功能漏磁通:只交链自身绕组,作用是在绕组电路中产生电压降,负载时影响主磁通,1E 和二次电压2U 的变化,以及限制二次绕组短路时短路电流的大小,在等效电路中用m Z 反应磁通的作用,用1x δ,2x δ反应漏磁通的作用3．6 电抗σ1X 、k X 、m X 的物理概念如何？它们的数据在空载试验、短路试验及正常负载运行时是否相等？为什么定量计算可认为k Z 和m Z 是不变的？*k Z 的大小对变压器的运行性能有什么影响？在类变压器*k Z 的范围如何？1x δ:对应一次绕组的漏磁通,磁路的磁组很大，因此1x δ很小,因为空气的磁导率为常数,∴1x δ为常数12k x x x δδ=+叫短路电抗m x :对应于主磁通,主磁通所走的磁路是闭合铁心,其磁阻很小,而电抗与磁阻成反比,因此m x 很大.另外,铁心的磁导率不是常数,它随磁通密度的增加而变小，磁阻与磁导率成反比,所以励磁电抗和铁心磁导率成正比由于短路时电压低,主磁通小，而 负载试验时加额定电压，主磁通大，所以短路试验时m x 比空载试验时的m x 大.正常负载运行时加额定电压，所以主磁通和空载试验时基本相同,即负载运行时的励磁电抗与空载试验时基本相等，1x δ,k x 在空载试验,断路试验和负载运行时,数值相等,KK U K I Z =叫短路阻抗1212()()K K K Z R j X R R j x x δδ=+=+++是常数∴不变(12,R R 随温度变化)2112m E fN m I R Z π===(见背面)3．7 为了得到正弦感应电动势，当铁心不饱和与饱和时，空载电流应各呈何种波形？为什么？铁心不饱和时,空载电流Φ与成正比,如感应电势成正弦,则Φ也为正弦变化，∴0i 也为正弦铁心饱和时: 0i 为尖顶波,见123P 图3.83．8 试说明磁动势平衡的概念极其在分析变压器中的作用？一次电流1I 产生的磁动势1F 和二次电流2I 产生的磁动势2F 共同作用在磁路上，等于磁通乘磁组,即 12m m F F R α+=Φ其中α是考虑铁心的磁滞和涡流损耗时磁动势超前磁通的一个小角度,实际铁心的m R 很小，而0mR ≈,则120F F +=,即12F F =-这就叫磁动势平衡,即一二次磁动势相量的大小相等，方向相反，二次电流增大时,一次电流随之增大. 当仅考虑数量关系时,有1122N I N I =即12kI I =或21Ik I =∴利用磁动势平衡的概念来定性分析变压器运行时,可立即得出结论,一,二次电流之比和他们的匝数成反比.3．9 为什么变压器的空载损耗可以近似地看成是铁耗，短路损耗可以近似地看成是铜耗？负载时变压器真正的铁耗和铜耗与空载损耗和短路损耗有无差别，为什么？ 解： 0Fe P P ≈ ∵空载损耗 2001Fe P mI R P =+空载时0I 很小，∴201mI R 可忽略 ∴0Fe P P ≈k c u P P ≈ ∵k cu Fe P P P =+∵短路试验时外施电压k U 很小, ∴Φ很小,0I 很小 ∴铁耗很小,可忽略铁耗, k cu P P ≈负载时Fe P ：与空载时无差别，这是因为当f 不变时，2222FeP B E U ∝∝Φ∝∝负载与空载时一次绕组侧施加的电压基本不变，∴Fe P 基本不变，则不变损耗，严格说，空载时，漏抗压降大∴磁密略低，铁耗略少些cu P ：如果是同一电流，则无差别。

电机学习题含答案一、单选题（共45题，每题1分，共45分）1.变压器的储油柜位于变压器油箱的(），通过气体继电器与油箱相通，A、旁边B、内部C、下方D、上方正确答案：D2.三相变压器并联运行时，要求并联运行的三相变压器变比( ），否则不能并联运行。

A、误差不超过±10%B、误差不超过±5%C、必须绝对相等D、误差不超过±0.5%正确答案：D3.几万伏或几十万伏高压电能输送到（）后，必须经过不同的降压变压器将高电压降低为不同等级的电压，以满足各种负荷的需要。

A、发电机出口B、负荷区C、发电厂D、变电站正确答案：B4.电压互感器工作时相当于一合空载运行的（).A、自耦变压器B、降压变压器C、升压变压器D、多绕组变压器正确答案：B5.与凸极同步发电机基本电磁功率无关的因素是（）。

A、交轴同步电抗B、功角C、空载电动势D、直轴同步电抗正确答案：A6.凸极同步发电机附加电磁功率产生的原因是（）A、直轴上的磁阻比交轴磁阻大B、交轴上的磁阻比直轴上的磁阻大C、交轴无励磁绕组D、直轴无励磁绕组正确答案：B7.变压器带额定负载和短路时的主磁通（)eA、短路时主磁通比额定运行时主磁通稍小些B、完全相等C、短路时主磁通减小很多D、基本相等正确答案：C8.一台普通双绕组降压交压器，若要提高二次侧输出电压，应该（）A、增加二次绕组匝数N₂B、减小二次绕组匝数N₂C、增加一次绕组匝数N₁D、减小一次绕组匝数N₁正确答案：D9.如果忽略变压器-一、二次绕组的漏电抗和(）时，变压器一次侧电压有效值等于：次侧感应电动势有效值，二次侧电压有效值等于二次侧感应电动势有效值。

A、励磁电抗B、励磁电阻C、电阻D、励磁阻抗正确答案：C10.由于电网原因变压器电源频率略有下降，则变压器的铁损耗（）。

A、不变B、上升C、先上升后下降D、下降正确答案：B11.铁磁材料中加入适量的硅可以（）电阻率。

A、不影响B、减小C、增大D、不改变正确答案：C12.三相芯式变压器，Yd11 连接，相电动势波形为（）。

电机学试题与答案一、判断题（共100题，每题1分，共100分）1.同步发电机空载运行时，励磁电流越大，空载电动势也越大，而且两者之间近似为线性关系。

（）A、正确B、错误正确答案：B2.并联于无穷大电网的同步发电机若励磁电流不变，改变原动机输入的功率，则发电机的有功功率变化。

（）A、正确B、错误正确答案：A3.异步电动机起动瞬间和空载运行铁芯中的磁通密度基本不变。

（）A、正确B、错误正确答案：B4.金属都是铁磁性材料。

()A、正确B、错误正确答案：B5.变压器空载电流百分数为1%~10%，因此变压器空载合闸时不会有大电流产生。

（）A、正确B、错误正确答案：B6.水轮发电机磁极对数多，转速低，转子直径大外形短粗，采用卧式安装。

（）A、正确B、错误正确答案：B7.异步电动机的过载能力是指电动机短时超负荷运行的能力。

（）A、正确B、错误正确答案：A8.双笼型异步电动机的起动性能和运行性能都较单笼型异步电动机好。

（）A、正确B、错误正确答案：B9.同步发电机的功率因数角因励磁状态不同而不同，可以是正的，也可以是负的。

（）A、正确B、错误正确答案：A10.同步发电机作调相运行时，功角δ≈0。

（）A、正确B、错误正确答案：A11.旋转电机是一种机电能量转换的装置。

()A、正确B、错误正确答案：A12.单相绕组产生的脉振磁动势不能分解。

（）A、正确B、错误正确答案：B13.变压器的原、副边容量是按相等设计的。

()A、正确B、错误正确答案：A14.深槽和双笼型异步电动机运行性能和普通笼型异步电动机相比，起动性能好，运行性能相同。

（）。

A、正确B、错误正确答案：B15.两相对称交流绕组（空间互差90°空间电角度）通入两相对称交流电流产生的磁场是椭圆形旋转磁场。

（）A、正确B、错误正确答案：B16.三相感应电动机出现堵转现象时，轴上输出功率为零，则定子输入功率亦为零。

（）A、正确B、错误正确答案：B17.异步电动机采用轻载或空载起动的目的是为了减小起动电流。

第四章4 .1 如果电源频率是可调的,当频率为50 Hz 及40 Hz 时,六极同步电动机的转速各 是多少?解: n =1n =pf 160 六极同步电动机P=3,当1f =50HZ时,min /100035060r n =⨯=; 当1f =40HZ 时,min /80034060r n =⨯=4 . 2 同步电动机在正常运行时,转子励磁绕组中是否存在感应电动势?在起动过程中是否存在感应电动势?为什么?答: 同步电动机在正常运行时,转子励磁绕组中不存在感应电动势。

正常运行时转子的转速等于定子旋转磁场的转速, 转子励磁绕组与定子旋转磁场之间没有相对切割运动,所以转子励磁绕组中不会产生感应电动势。

在起动过程中转子励磁绕组中存在感应电动势,因为起动时转子的转速低于定子旋转磁场的转速, 转子励磁绕组与定子旋转磁场之间有相对切割运动, 所以转子励磁绕组中会产生感应电动势。

4 . 3 为什么异步电动机不能以同步转速运行而同步电动机能以同步转速运行?答: 若异步电动机以同步转速运行,则转子的转速等于定子旋转磁场的转速,两者之间没有相对切割运动,在转子绕组中不会产生感应电动势,没有电流, 没有电磁转矩,异步电动机不能运行,所以异步电动机不能以同步转速运行。

同步电动机的定子绕组通入三相交流电产生旋转磁场,而转子励磁绕组通入直流电产生恒定磁场,只有当转子转速等于同步转速时, 同步电动机才能产生固定方向的电磁转矩,从而带动负载运行;如果转子转速不等于同步转速,则产生的电磁转矩的方向是交变的,时而是顺时针方向, 时而是逆时针方向,平均电磁转矩为零,所以同步电动机只能以同步转速运行。

4 . 4 为什么要把凸极同步电动机的电枢磁动势a F 和电枢电流I 分解为直轴和交轴两个分量?答: 凸极同步电动机结构上的特点是转子具有明显突出的磁极,使得定、转子之间的气隙是不均匀的,这给分析工作带来困难。

为便于分析,在转子上放置垂直的两根轴,即直轴和交轴,直轴与转子轴线重合,交轴与转子轴线垂直,这样使得沿直轴或交轴方向的磁路是对称的,同时由于直轴与交轴互相垂直,计算直轴方向的磁通时不必考虑交轴磁动势的影响,同样, 计算交轴方向的磁通时也不必考虑直轴磁动势的影响,可使计算工作简化,所以常把凸极同步电动机的电枢磁动势a F 和电枢电流I 分解为直轴和交轴两个分量。

、本试卷共 6 页，请查看试卷中是否有缺页。

2、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考场。

一、 填空题(每小题 1 分，共 40 分)1、 同步电机空载运行时，隐极电机气隙磁动势波形是__阶梯波____波，凸极电机气隙磁动势波形是__平顶波_________波。

2、 同步电机有___旋转磁极式__和 __旋转电枢式___两种结构型式。

电枢绕组往往是高电压、大电流绕组，装在定子 上便于直接向外引出；而产生磁极磁场的励磁电流较小，励磁绕组放在__转子____ 上,方便引入。

为此，同步电机一般采用__旋转磁极式 式结构。

3、 同步发电机短路运行时，其电枢电流只有__直___轴分量，它所产生的电枢反应为纯粹的___去__磁作用。

短路特性的形状为___直___线。

4、 同步机0E 与U 的夹角是___功角___（功角、内功率因数角），该角本质上是___转子_ （转子、电枢、合成）磁场与___合成__（转子、电枢、合成）磁场的夹角，其符号决定着同步电机的运行方式，当该角为正值时，同步电机作为____发电机_ （发电机、电动机）运行，此时的转子磁场____超前（超前、滞后）电枢磁场；反之，为负值时，同步电机作为___电动机__ 运行，此时电枢磁场_____超前 （超前、滞后）转子磁场。

5、 三相同步发电机带感性负载对称运行时，保持功率因数不变，频率不变，增大发电机的输出电流，则发电机端电压将____下降__（升高、不变、下降），为了保持端电压不变，应当调节 __励磁电流___。

6、 用灯光黑暗法（直接接法）判定同步发电机是否可以并入电网时，如发现灯光轮流亮灭（灯光旋转），说明两者的__相序____不一致，如发现灯光闪烁速度较快，说明两者的___频率__差别较大，如发现灯光不能完全熄灭，说明两者的___相位或电压值_ 差别较大，理想的并网时刻是在灯光__完全变暗_时。

7、 直流电机空载运行时，主极磁场为___平顶__ 波；负载运行时，电枢反应使气隙合成磁场发生以下变化：福州大学至诚学院期末试卷 （A ）卷2014——2015学年第 2 学期 课程名称《电机学（下）》 考试日期：2015年12月 日主考教师：林 珍、王榕生、杨明发 考试时间：120 分钟 专业： 班级： 考生学号： 考生姓名：注意：试卷评阅统一使用红色笔，要求对的打“√”，错的打“×”，并采用扣分的方法评定。

《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dtd Ne 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。