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第三章第一节三相异步电动机的基本结构和工作原理（P59）1.三相异步电动机为什么会旋转，怎样改变它的转向？答：三相异步电动机的旋转原理是当定子绕组通入三相交流电流后，在空间产生了一个转速为n1的旋转磁场，设旋转磁场以顺时针方向旋转，则相当于转子导体向逆时针方向旋转切割磁场，在转子导体中就产生感应电动势。
方向由右手定则判定。
因为转子导体已构成闭合回路，转子绕组中有电流通过。
根据电磁力定律，转子载流导体在磁场中受到电磁力的作用，产生电磁转矩，使电动机转子跟着旋转磁场方向顺时针旋转，方向由左手定则判定，其转速为n。
要想改变它的转向可以将三相异步电动机接三相电源的三根引线中的任意两根对调。
2．异步电动机中的空气气隙为什么做的很小？答:异步电动机气隙小的目的是为了减小其励磁电流（空载电流），从而提高电动机功率因数。
因为异步电动机的励磁电流是由电网供给的，故气隙越小，电网供给的励磁电流就小。
而励磁电流又属于感性无功性质、故减小励磁电流，相应就能提高电机的功率因数。
3.三相异步电动机转子电路断开能否起动运行？为什么？答：不可以。
转子绕组中不能产生电流，也就不能产生电磁力。
4.三相异步电动机断了一根电源线后，为什么不能起动？而运行中断了一相电源线，为什么仍能继续转动？这两种情况对电动机将产生什么影响？答：三相异步电动机断了一根电源线后，则三相电源变成了单相电源，由于单相电源所产生的磁场为脉动磁场，所以三相异步电动机不能正常起动（原理同单相异步电动机）。
而三相异步电动机在运行时断了一根电源线，虽此时也为单相运行，但因转子是转动的，脉动磁场对转子导体产生的作用力在两方向上不同，所以电动机仍能继续转动。
这两种情况对电动机均有很大的影响。
两种情况均为过载运行，长时间工作会损坏电动机。
5.假如有一台星形联结的三相异步电动机，在运行中突然切断三相电流，并同时将任意两相定子绕组（例如U、V相）立即接入直流电源，这时异步电动机的工作状态如何？画图分析。
第三章第一节三相异步电动机的基本结构和工作原理（P59）1.三相异步电动机为什么会旋转，怎样改变它的转向？答：三相异步电动机的旋转原理是当定子绕组通入三相交流电流后，在空间产生了一个转速为n1的旋转磁场，设旋转磁场以顺时针方向旋转，则相当于转子导体向逆时针方向旋转切割磁场，在转子导体中就产生感应电动势。
方向由右手定则判定。
因为转子导体已构成闭合回路，转子绕组中有电流通过。
根据电磁力定律，转子载流导体在磁场中受到电磁力的作用，产生电磁转矩，使电动机转子跟着旋转磁场方向顺时针旋转，方向由左手定则判定，其转速为n。
要想改变它的转向可以将三相异步电动机接三相电源的三根引线中的任意两根对调。
2．异步电动机中的空气气隙为什么做的很小？答:异步电动机气隙小的目的是为了减小其励磁电流（空载电流），从而提高电动机功率因数。
因为异步电动机的励磁电流是由电网供给的，故气隙越小，电网供给的励磁电流就小。
而励磁电流又属于感性无功性质、故减小励磁电流，相应就能提高电机的功率因数。
3.三相异步电动机转子电路断开能否起动运行？为什么？答：不可以。
转子绕组中不能产生电流，也就不能产生电磁力。
4.三相异步电动机断了一根电源线后，为什么不能起动？而运行中断了一相电源线，为什么仍能继续转动？这两种情况对电动机将产生什么影响？答：三相异步电动机断了一根电源线后，则三相电源变成了单相电源，由于单相电源所产生的磁场为脉动磁场，所以三相异步电动机不能正常起动（原理同单相异步电动机）。
而三相异步电动机在运行时断了一根电源线，虽此时也为单相运行，但因转子是转动的，脉动磁场对转子导体产生的作用力在两方向上不同，所以电动机仍能继续转动。
这两种情况对电动机均有很大的影响。
两种情况均为过载运行，长时间工作会损坏电动机。
5.假如有一台星形联结的三相异步电动机，在运行中突然切断三相电流，并同时将任意两相定子绕组（例如U、V相）立即接入直流电源，这时异步电动机的工作状态如何？画图分析。
第三章习题解答（Page 64~66）3-1 三相变压器组与三相心式变压器在磁路上各有什么特点？【解】变压器组每相有一个闭合的独立磁路；心式变压器每相磁路需经过另外两相铁心柱闭合。
3-2 试标出图3-29(a)、(b)、(c)、(d)四图中变压器绕组的同极性端，并画出高、低压侧绕组的电压向量图，写出其连结组标号。
3-4 已知图3-30所示三相变压器连结组及绕组相对极性，试画相量图判定其连结组标号。
(a) (b) (c) (d)图3-29 习题3-2用图【解】根据绕向可判断出绕组的同极性端，其标注如上图所示。
按同极性端画出相量图，其中图（b ）对应于（g ）图，图（a ）、（c ）、（d）对应于（h ）图。
O(X,x)(g) (h)即图（a ）、（c ）、（d ）变压器的连结组别为I,i6；图（b ）变压器的连结组别为I,i0。
(a) (b)(c)(d)图3-30 习题3-4用图【解】根据接线图上端头所对应的同极性端关系，可分别画出相应的高、低压侧电压相量图如下：(a)图的电压相量图 (b)图的电压相量图 (c)图的电压相量图 (d)图的电压相量图 Y ,y8连结组 Y ,y10连结组 Y ,d5连结组 D,y5连结组3-5 根据下列连结组标号，画出其三相绕组的接线⑴Y,y8；⑵Y,y2；⑶Y,d7；⑷D,y1。
【解】第一步：根据连结组号，首先画出高、低压侧的电压相量图，如下图所示。
3-6 已知三相变压器的连结组标号为Y,y2，试将其改接成Y,y0，并画出必要的电压相量图说明。
【解】先画出Y ,y0和Y ,y2连结组的电压相量图，再画出它们的接线图，如下图所示。
(a)Y ,y8连结组的 (b)Y ,y2连结组的 (c)Y ,d7连结组的 (d)D,y1连结组的 电压相量图 电压相量图 电压相量图 电压相量图第二步：然后画出三相绕组，把高压绕组的首端分别标成A 、B 、C 并打上同极性端记号“●”。
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 _______________________________ 。
第三章三相变压器3-1 三相心式变压器省材料，效率高，占地少，成本低，运行维护简单，但它具有下列缺点：①在电站中，为了防止因电气设备的损坏而造成停电事故，往往一相发生事故，整个变压器都要拆换，但如果选用三相组式变压器，一相出了事故只要拆换该相变压器即可，所以三相心式变压器的备用容量是三相组式变压器的三倍，增加了电站成本。
②在巨型变压器中，选用三相组式变压器，每个单台变压器的容量只有总容量的三分之一，故重量轻，运输方便。
③由于心式变压器三相磁路不对称，中间铁心柱磁路短，磁阻小，在电压对称时，该相所需励磁电流小。
3-2单相变压器的组别用来反映单相变压器两侧绕组电动势或电压之间的相位关系。
影响组别的因素有绕组的绕向（决定同极性端子）和首、末端标记。
用时钟法表示时，把高压绕组的电动势相量作为时钟的长针，并固定在12点。
低压绕组的电动势相量作为短针，其所指的数字即为单相变压器的连接组别号。
单相变压器仅有两种组别，记为I，I0（低压绕组电动势与高压绕组电动势同相）或I，I6（低压绕组电动势与高压绕组电动势反相）。
我国国家标准规定I，I0为单相变压器的标准组别。
3-3三相变压器的连接组别用来反映三相变压器对称运行时，高、低压侧对应的线电动势（线电压）之间的相位关系。
影响组别的因素不仅有绕组的绕向、首末端标记，还有高、低压侧三相绕组的连接方式。
用时钟法表示时，把高压绕组的线电动势（线电压）相量作为时钟的长针，并固定在12点，低压绕组的线电动势（线电压）相量作为短针，其所指的数字即为三相变压器的连接组别号。
三相变压器共有12种组别，其中有6种单数组别和6种偶数组别。
3-4Y，y0的含义是高、低压侧三相绕组均为Y接线，低压绕组线电动势与高压绕组线电动势同相位。
Y，d11的含义是高压侧三相绕组为Y接线，低压侧三相绕组为△接线，低压侧线电动势超前高压侧线电动势30°。
3-5 标准组别有Y，yn0，YN, y0, Y，y0，Y，d11，YN ，d11标准组别接线及位形图分别为：见图示但是：无论是Y，yn0、YN, y0还是Y，y0，位形图都有是一样的无论是Y，d11还是YN ，d11，位形图也是一样的。
第一章自测题参考答案（一）填空题l．直流电动机的电枢电动势与电枢电流的方向担豆，电磁转矩与转速的方向相同。
2．直流发电机的电枢电动势与电枢电流的方向担显，电磁转矩与转速的方向相反。
3．并励直流发电机自励建压的条件是主磁路存在剩磁；并联在电枢两端的励磁绕组极性要正确，使励磁电流产生的磁通方向与剩磁磁通方向相同；励磁回路的总电阻必须小于临界电阻值。
4．直流发电机和直流电动机除能量转换关系不同外，还表现于发电机的电枢电动势Ea比端电压U大；而电动机的电枢电动势Ea比端电压U小。
5．电机的电磁功率是指机械功率与电功率相互转换的那一部分功率，所以电磁功率P em的表达式既可用机械量T em来表示，也可用电量E a I a来表示。
6．直流电动机的电磁转矩是由每极气隙磁通量和电枢电流共同作用产生的。
7．直流电动机电枢反应的定义是电枢磁动势对励磁磁动势的作用，当电刷在几何中性线上，电动机产生交磁性质的电枢反应，其结果使气隙磁场发生畸变和对主磁场起附加去磁作用，物理中性线朝电枢旋转相反方向偏移。
8．并励直流发电机的外特性曲线下降的原因有（1）随着负载的增大，电枢反应去磁作用增强，使电枢电动势E a下降；（2）负载增大，电枢绕组电阻压降I a Ra增大，导致U下降；（3）当由（1）和（2）原因引起U减小，致使I f减小，磁通中减小，E a进一步下降，导致端电压U进一步下降。
（二）判断题l．一台并励直流发电机，正转能自励，反转也能自励。
（×）2．一台直流发电机，若把电枢固定不动，电刷与磁极同时旋转，则在电刷两端仍能得到直流电压。
（√）3．一台并励直流电动机，若改变电源极性，则电机转向也改变。
（×）4．直流发电机正常运行时，由于主磁通既交链电枢绕组又交链励磁绕组，因此主磁通在这两个绕组中均感应电动势。
（×）5．一台接到直流电源上运行的直流电动机，换向情况是良好的。
如果改变电枢两端的极性来改变转向，换向极线圈不改接，则换向情况变坏。
第三章 直流电机习题解答3-1 直流电机铭牌上的额定功率是指输出功率还是输入功率？对发电机和电动机有什么不同？答：输出功率；对于电动机指轴上的输出机械功率，对于发电机指线段输出的电功率。
3-2. 一台p 对极的直流电机，采用单叠绕组，其电枢电阻为R ，若用同等数目的同样元件接成单波绕组时，电枢电阻应为多少？ 答：P 2R .解析：设单叠绕组时支路电阻为R 1 ，考虑到并联支路数2a =2p ，故有：12R R P=,则12R PR = ，单波绕组时，并联支路数2a=2,每条支路有p 个R 1 ,则每条支路电阻为22p R ，并联电阻为2p R 。
3-3.直流电机主磁路包括哪几部分？磁路未饱和时，励磁磁通势主要消耗在哪一部分？答：(N 极)，气隙，电枢齿，电枢磁轭，下一电枢齿，气隙，（S 极），定子磁轭，（N 极）；主要消耗在气隙。
3-4. 在直流发电机中，电刷顺电枢旋转方向移动一角度后，电枢反应的性质怎样？当电刷逆电枢旋转方向移动一角度，电枢反应的性质又是怎样？如果是电动机，在这两种情况下，电枢反应的性质怎样？答：当电刷偏离几何中性线时，除产生交轴电枢磁动势外，还会产生直轴磁动势。
对于发电机，当电刷顺电枢旋转方向移动一角度后，产生的交轴磁动势F aq 对主磁场的影响与电刷位于中性线时的电枢反应磁动势相同，产生的直轴电动势F ad 有去磁作用。
当电刷逆电枢旋转方向移动一角度后，产生的交轴磁动势F aq 对主磁场的影响与电刷位于中性线时的电枢反应磁动势相同，产生的直轴电动势F ad 有助磁作用。
如果是电动机，两种情况下的影响与发电机恰好相反。
3-5. 直流电机电枢绕组元件内的电动势和电流是交流还是直流？为什么在稳态电压方程中不考虑元件本身的电感电动势？答：交流；因为在元件短距时，元件的两个边的电动势在一段时间内方向相反，使得元件的平均电动势稍有降低。
但直流电机中不允许元件短距太大，所以这个影响极小，故一般不考虑。
3-1.已知某直流电动机铭牌数据如下，额定功率，额定电压，额kw P N 30=)(220v U N =定转速，额定效率，试求该电机的额定电流和额定输出转矩。
)/(1500m r n N =%87=ηN 解：电动机输出额定转矩T 2N 等于其输出功率除以其机械角速度；P N N ΩT 2N =/=/(===191(Nm)P N N ΩP N )602(N n πN N n P π260150021030603⨯⨯⨯π=/=30/0.87=34.48(kW)P 1P N ηN I N =/=34480/220=156.7(A)P 1U N3-2已知一直流发电机数据为：元件数S 和换向片K 均等于22，极对数p=2，右行单叠绕组。
（1）计算绕组各节距y k ,y 1,y,y 2；（2）列出元件连接次序表；（3）画出绕组展开图，磁极与电刷位置，并标出电刷的极性；（4）画出并联支路图，求支路对数a 。
解：（1）y k =1,y=y k =1取y 1=5，则y 2=y 1-y=5-1=4（2）元件联结次序表为：1—2—3—4—5—6—7—8—9—10—11—12—13—14—15—16—17—18—19—20—21—22—1（3）略.(4)并联支路图略：a=P=2。
3-3已知一台并励直流发电机，额定功率，额定电压，额定转速kW P N10=V U N 230=，电枢回路总电阻，励磁绕组电阻，一对电min /1450r n N =Ω=486.0a R Ω=215f R 刷上压降为2V。
额定负载时的电枢铁损耗，机械损耗。
求：W p Fe 442=W p m104=（1）额定负载时的电磁功率和电磁转矩；（2）额定负载时的效率。
解：（1）额定负载时电磁功率aNaN M I E P =)(55.4421523023010103A R U U P I I I f N N N f N aN =+⨯=+=+=)(7.2532486.055.442302V R I U E a aN N aN =+⨯+=++=所以)(3.1155.447.253kW I E P aN aN M =⨯==电磁转矩为)(4.74145011300260260m N n P P T N M N M N ⋅===Ω=ππ（2）额定负载时的效率为1P P N N =η)(842.11104442113001kW p p P P m M Fe =++=++=所以%4.84846.11101===P P N N 3-4设有一台他励直流发电机，额定转速，额定电压伏，额定m r n N /1000=230=U N 电流，励磁电流I f =3A，电枢电阻为(包括电刷接触电阻)1欧，励磁绕组电阻R f =50A I aN 10=欧，750r/min 时空载特性如下：试求发电机在额定转速时：（1）空载端电压；（2）满载的感应电动势；（3）若将此电机改为发电机，则额定负载时励磁回路应串入多大的电阻？（4）若整个电机的励磁绕组共有850匝，则满载时电枢反映的去磁磁动势为多少？解：空载端电压U 0=E 0,从n=750r/min 时的空载特性时的空载电动势)/(1000m r n N =为=258.7(V)750/1941000'00⨯==E n n E N 所以U 0=E 0=258.7(V)(2)满载时的感应电动势为E aN =U N +I aN R a =230+10=240(V)(3)改为并励发电机，励磁回路应串入电阻R s ：R s +R f =U N /I f =230/3所以R s =230/3-R f =26.7（欧）（4）已知额定转速时满载感应电动势E aN =240V，换算成n=750r/min 时的电动势为E aN ’=E aN n/n N =180V,由E aN ’从空载特性上可查得所须励磁电流为I f0=2.6A.因此电枢反应的去磁电流为If-If0=3-2.6=0.4A,电枢反应的去磁磁动势为0.4850=340A.⨯3-5设有一台并励直流发电机，当转速为1450r/min 时，测得的空载特性如下：电枢回路总电阻（包括电刷接触电阻）Ra=0.568欧,额定电枢电流为40.5A，当额定负载是电枢反映的去磁效应相当于并励绕组励磁电流的0.05A ,求该电机在额定转速为1450r/min ，额定电压为230V 时，并励电路电阻是多少？解：额定运行的情况下的电枢感应电动势为；)(253568.05.40230V R I U E a e e aN =⨯+=+=有空载特性曲线表格中求出，当=253V 时，I f0=1.82A 。
第三章三相变压器3-1 三相心式变压器省材料，效率高，占地少，成本低，运行维护简单，但它具有下列缺点：①在电站中，为了防止因电气设备的损坏而造成停电事故，往往一相发生事故，整个变压器都要拆换，但如果选用三相组式变压器，一相出了事故只要拆换该相变压器即可，所以三相心式变压器的备用容量是三相组式变压器的三倍，增加了电站成本。
②在巨型变压器中，选用三相组式变压器，每个单台变压器的容量只有总容量的三分之一，故重量轻，运输方便。
③由于心式变压器三相磁路不对称，中间铁心柱磁路短，磁阻小，在电压对称时，该相所需励磁电流小。
3-2单相变压器的组别用来反映单相变压器两侧绕组电动势或电压之间的相位关系。
影响组别的因素有绕组的绕向（决定同极性端子）和首、末端标记。
用时钟法表示时，把高压绕组的电动势相量作为时钟的长针，并固定在12点。
低压绕组的电动势相量作为短针，其所指的数字即为单相变压器的连接组别号。
单相变压器仅有两种组别，记为I，I0（低压绕组电动势与高压绕组电动势同相）或I，I6（低压绕组电动势与高压绕组电动势反相）。
我国国家标准规定I，I0为单相变压器的标准组别。
3-3三相变压器的连接组别用来反映三相变压器对称运行时，高、低压侧对应的线电动势（线电压）之间的相位关系。
影响组别的因素不仅有绕组的绕向、首末端标记，还有高、低压侧三相绕组的连接方式。
用时钟法表示时，把高压绕组的线电动势（线电压）相量作为时钟的长针，并固定在12点，低压绕组的线电动势（线电压）相量作为短针，其所指的数字即为三相变压器的连接组别号。
三相变压器共有12种组别，其中有6种单数组别和6种偶数组别。
3-4Y，y0的含义是高、低压侧三相绕组均为Y接线，低压绕组线电动势与高压绕组线电动势同相位。
Y，d11的含义是高压侧三相绕组为Y接线，低压侧三相绕组为△接线，低压侧线电动势超前高压侧线电动势30°。
3-5 标准组别有Y，yn0，YN, y0, Y，y0，Y，d11，YN ，d11标准组别接线及位形图分别为：见图示但是：无论是Y，yn0、YN, y0还是Y，y0，位形图都有是一样的无论是Y，d11还是YN ，d11，位形图也是一样的。
