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电机学课后习题答案第三章习题

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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la ___________ ，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 la增加时，转速

n将 ___________ ，转矩Te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

Uoi，并励方式空载电压为

U 02，则 ______

A: U 01 = U 02 , B： U 01 < U 02 , C： U 01 > U 02。

答: B

2. 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0.5UN，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：C

3. _________________________________________________________________ 在直流电机中，公式 Ea =C^n①和T =C/JIa中的①指的是 _______________________________ 。 A :每极合成磁通 ， B :所有磁极的总磁通，

C:主磁通每极磁通 ， D:以上都不是 。

答：A

4•在直流电机中，右行单叠绕组的合成节距 y二yc= ______ 。

Qu

A : Qu 2p, B :亠 _ ； , C: 1, D : 2.

J 2p

答：C

5. ______________________________ 直流电动机的额定功率指 。

A:转轴上吸收的机械功率，B:转轴上输出的机械功率，

C:电枢端口吸收的电功率，D:电枢端口输出的电功率。

答：B

6. —台他励直流发电机，额定电压为 200伏，六极，额定支路电流为 100安培，当电

枢为单叠绕组时，其额定功率为 ________ ;当电枢为单波绕组时，其额定功率为 ___________ 。

A20W B40kW C80kW D120kW

答：D, B.

三、判断题

1. 并励直流发电机转速上升

0.2倍，则空载时发电机端电压上升 0.2倍。 （）

答：错

2•直流电机的电枢绕组并联支路数等于极数即 2*=2p。 （）

答：错

3. 直流电机主磁通既链着电枢绕组又链着励磁绕组， 因此这两个绕组中都存在着感应电势。

（）

答：错

4•他励直流电动机在固有特性上弱磁调速，只要负载不变，电动机转速升高。 （）

答对

5•直流电机的电枢绕组至少有两条并联支路。 （）

答对

6•并励直流发电机稳态运行时短路电流很大。 （）

答：错

7. 直流发电机中的电刷间感应电势和导体中的感应电势均为直流电势。 （）

答：错 &直流电机的转子转向不可改变。 （）

答：错

9•同一台直流电机既可作发电机运行，由可作电动机运行。 （）

答：对

10.并励直流电电机不可轻载运行。 （）

答：错

四、简答题

1在直流电机中换向器-电刷的作用是什么？

答 在直流电机中，电枢电路是旋转的，经换向器 -电刷作用转换成静止电路，即

构成每条支路的元件在不停地变换， 但每个支路内的元件数及其所在位置不变， 因而支路电

动势为直流，支路电流产生的磁动势在空间的位置不动。

2. 直流电机电刷放置原则是什么？

答 在确定直流电机电刷的安放原则上就考虑： (1)应使电机正、负电刷间的电动

势最大：(2 )应使被短路元件的电动势最小，以利于换向。两者有一定的统一性，一般以空 载状态为出发点考虑电刷的安放。 因此，电刷的合理位置是在换向器的几何中性线上。 无论

叠绕组还是波绕组，元件端接线一般总是对称的，换向器的几何中性线与主极轴线重合， 此

时电刷的合理位置是在主极轴线下的换向片上。

3•直流电机的感应电动势与哪些因素有关？若一台直流发电机在额定转速下的空载电动势

为230V (等于额定电压)，试问在下列情况下电动势变为多少？

(1 )磁通减少10% ;

(2) 励磁电流减少10% ;

(3 )转速增加20% ;

(4 )磁通减少10%。

答 感应电动势E=Ce「n^Gn，在其它条件不变的情况下，感应电动势 E与磁

通①和转速n成正比。

(1) ①减少10% , E亦减少10%，为20V。

(2) 励磁电流减少10%，由于磁路饱和， ①减少不到10% , E亦减少不到10% ,

因此 207V

(3) n增加20% , E亦增加20%，为276V。 (4) ①减少 10% , n 上升 10% , E =(1-0.1)(1 0.1) 23CM =228V。

五、计算题

1. 设一台4kW、220V，效率N =84%的两极直流电动机，电枢绕组为单叠绕组，槽数 Q=18 ,每槽每层元件边数u=4,元件匝数Ny =8。试求：

(1) 电机的额定电流；

(2) 电枢绕组数据：虚槽数 Qu ,换向片数K，绕组元件数S,总导体数 乙以及绕组

各节距。30

Q = uQ = 4 18 = 72

元件数、换向片数

S = K = Qu = 72

总导体数

Za =2NyS =2 8 72根二 1152根

合成节距

y讣=1

第一节距

y 二；=2=0=18

2p 4

第二节距

y2 = y - - -1 -18 - -17或-19

2. 一台直流发电机数据：2p =6，总导体数N=720，2a_-6，运行角速度'■1 =4^ rad/s,

每极磁通 ①=0.0392Wb。试计算：

(1 )发电机的感应电动势；

(2) 当转速n=900r/min，但磁通不变时的感应电动势；

(3) 当磁通①=0.0435Wb, n=900r/min时的感应电动势。

转速

30 40 二 r/min = 1200 r/min

感应电动势

E 二 Ce ：」n =13 0.0392 1200V = 611.5V解(1 )额定电流

PN

UN N 4 103

220 0.84 A = 21.65A

(2)虚槽数

(1)Ce pN 3 780 -13

60a - 60 3 P1N

（2）当Ce"不变时，E= n。因此n =900r/min时的感应电动势为

900 E 611.5V = 458.6V 1200

(3) 当Ce和n不变时，E - :‘。因此G = 0.0435 Wb时的感应电动势为

458.6V =508.9V 0.0392

3. —台并励直流电动机的额定数据如下： PN = 17kw ,

UN = 220V , n= 3000r/m , IN = 88.9A ,

电枢回路电阻 Ra=0.0896欧，励磁回路电阻 Rf = 181.5欧，若忽略电枢反应的影响，试求：

（1）电动机的额定输出转矩；（2）在额定负载时的电磁转矩；（3）额定负载时的效率；（4） 在理想空载（la= 0）时的转速；（5）当电枢回路串入电阻 R = 0.15欧时，在额定转矩时的转 速。

I aN 二 I N ■ l fN 二 88.9 -1.212 二 87.688 A

EaN = U N - | aN Ra 二 220 - 87.688 0.0896 二 212.14 V

PeN 二 EaNlaN =212.14 87.688 =18602.13 w

Te「M J8602-13 60 =59.2

QN 2兀 5N

(3) T0 =TeN -TN =59.2 -54.1 =5.1 N m

P1N — PeN P cua Pcuf

二 PeN |2Ra I* Rf

2 2

=18602.13+87.688 >0.0896+1.212 XI81.5

=19557.7 w

^-PN 100% =86.9% 解( 1) TN卫

QN 17000 60

2二 3000

2UN Rf 220

181.5 = 1.212"

N -m

P0 =T0门 _ 5.1 2二 3000

60 = 1602.2w N • m UN UE 220 3000 =3111.2r/m

212.14

(5) 因为调速前后Te不变，所以I a不变

Ea 二UN - I a(Ra R) =220-87.688 (0.0896 0.15) = 199V

台串励直流电动机 UN = 220V , n = 1000r/m,人=40A，电枢回路电阻为 0.5欧，假

定磁路不饱和。

试求：(1)当Ia= 20A时，电动机的转速及电磁转矩?

电流各为多少?

解: EaN =U N『I N Ra 二220 -4° °.5=200 V

Te =C^

(2)串励且转矩保持不变，所以 I a不变，Ce^'不变

Ia = 20 A

Ea n

；；

Ce「 丿“-丨人」10 -20 0.5 =1000「/口 0.1 0.1 (4) n° 二

EaN

E aN Ea 二笔 19^28142r/m

4.

(2)如果电磁转矩保持上述值不变，而电压减低到 110V，此时电动机的转速及

Ce" E aN

nN 1000

(1 ) Ia -20A, Ce‘t'N 20

——X

所以 n CE Ea 二心虽=220一20 °.5=2100r/m

0.1 0.1

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电机学复习题库[1]

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电机学复习题

一、填空

1．电机和变压器常用的铁心材料为 。答：软磁材料。

2． 铁磁材料的磁导率 非铁磁材料的磁导率。答：远大于。

3. 在磁路中与电路中的电势源作用相同的物理量是 。答：磁动势。

4. 一台额定频率为50Hz的电力变压器接于60Hz，电压为此变压器的6/5倍额定电压的电网上运行，此时变压器磁路饱和程度 ，励磁电流 ，励磁电抗 ，漏电抗 。答：饱和程度不变，励磁电流不变，励磁电抗增大，漏电抗增大。

5. 如将变压器误接到等电压的直流电源上时，由于E= ，U= ，空载电流将 ，空载损耗将 。答：E近似等于U，U等于IR，空载电流很大，空载损耗很大。

6. 变压器空载运行时功率因数很低，其原因为 。答：激磁回路的无功损耗比有功损耗大很多，空载时主要由激磁回路消耗功率。

7. 一台变压器，原设计的频率为50Hz，现将它接到60Hz的电网上运行，额定电压不变，励磁电流将 ，铁耗将 。答：减小，减小。

8. 变压器的副端是通过 对原端进行作用的。答：磁动势平衡和电磁感应作用。

9. 引起变压器电压变化率变化的原因是 。答：负载电流的变化。

10. 联接组号不同的变压器不能并联运行，是因为 。

答：若连接，将在变压器之间构成的回路中引起极大的环流，把变压器烧毁。

11. 三相变压器组不宜采用Y,y联接组，主要是为了避免 。答：电压波形畸变。

12. 变压器副边的额定电压指 。答：原边为额定电压时副边的空载电压。

(完整版)《电机学》课后习题答案

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《电机学》

课后习题答案

华中科技大学 辜承林 主编

第1章 导论

1.1 电机和变压器的磁路常采用什么材料制成？这些材料各有哪些主要特性？

解：磁路：硅钢片。 特点：导磁率高。

电路：紫铜线。 特点：导电性能好，电阻损耗小.

电机：热轧硅钢片， 永磁材料

铁氧体

稀土钴

钕铁硼

变压器：冷轧硅钢片。

1.2 磁滞损耗和涡流损耗是什么原因引起的？它们的大小与哪些因素有关？

解：磁滞损耗：铁磁材料在交变磁场作用下反复磁化，磁畴会不停转动，相互间产生摩擦，消耗能量，产生功率损耗。 与磁场交变频率f，磁通密度B，材料，体积，厚度有关。

涡流损耗：由电磁感应定律，硅钢片中有围绕磁通呈涡旋状的感应电动势和电流产生叫涡流，涡流在其流通路径上的等效电阻中产生的损耗叫涡流损耗。 与磁场交变频率f，磁通密度，材料，体积，厚度有关。

1.3 变压器电动势、运动电动势产生的原因有什么不同？其大小与哪些因素有关？

解：变压器电势：磁通随时间变化而在线圈中产生的感应电动势4.44mEfN。

运动电势：线圈与磁场间的相对运动而产生的eT与磁密B，运动速度v，导体长度l，匝数N有关。

1.6自感系数的大小与哪些因素有关？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，哪一个自感系数大？哪一个自感系数是常数？哪一个自感系数是变数，随什么原因变化？

解：自感电势：由于电流本身随时间变化而在线圈内感应的电势叫自感电势。dLedtL

对空心线圈：LLi 所以dieLLdt

自感：2LLNNmmiiiLNiN Aml

所以，L的大小与匝数平方、磁导率µ、磁路截面积A、磁路平均长度l有关。

电机学习题集+答案

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1 电 机 学 习 题 集

备注：作业时抄写题目，题与题之间空一行。

绪论和第一章：磁路

1-1：简述右手螺旋法则，左手定则和右手定则，以及电磁感应定律。

1-2：简述什么是磁路、磁动势、磁路的基尔霍夫第二定律。假定作用在某段磁路上的磁动势为HL，该段磁路磁阻为Rm，则通过该段磁路的磁通量是多少？

1-3：电机中为什么要使用铁磁材料，直流磁路和交流磁路有什么区别？

1-4：有一闭合磁路，由铁心和气隙组成。铁心截面积24109mS，磁路平均长度ml3.0，铁心磁导率05000Fe；气隙长度m0005.0，气隙截面积按1.1S计算。套装在铁心上的励磁绕组500匝，问电流0.5A时，磁路中磁通为多少？作用在铁心磁路和气隙上的磁动势分别为多少？70104H/m。

第二章：变压器

2-1：简述变压器的组成。变压器的最基本组成是什么？

2-2：什么是变压器的额定容量、额定电压和额定电流？

2-3：什么是变压器的主磁通？什么是变压器的漏磁通？主磁通的大小主要取决于哪些因素？

2-4：单相变压器计算

1）一台单相变压器，SN=20000kVA,U1N/U2N=127kV/11kV，50Hz，高压侧开路，在低压侧施加额定电压并进行测量，测得电流45.5A，损耗47kW，不计环境温度影响，计算变压器归算到高压侧的激磁阻抗参数(实际值)。(k=11.5455,Rm=3026Ω,Xm=32083Ω)

2）上述变压器，低压侧短路，在高压侧施加一电压使电流达到额定电流，进行测量，测得电压9.24kV，损耗129kW，不计环境温度影响，计算变压器归算到高压侧的短路阻抗参数(实际值)。(I1N=157.48A,Rk= 5.202Ω,Xk=58.44Ω)

3）上述变压器，利用简化等效电路计算该变压器满负荷时的负载阻抗大小，额定功率因数cosφ=0.8（按负载电流滞后电源电压计算）。(Z总=645.08Ω+j483.81Ω，ZL=639.8Ω+j425.4Ω)

电机学第三版课后习题答案解析

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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I0， 产生励磁磁动势F0， 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 e1和e2, 且有 dtdNe011,

dtdNe022, 显然，由于原副边匝数不等, 即N1≠N2，原副边的感应电动势也就不等,

即e1≠e2, 而绕组的电压近似等于绕组电动势,即U1≈E1, U2≈E2,故原副边电压不等,即U1≠U2, 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NNk，能否一次线圈用2匝，二次线圈用1匝，为什么？

答：不能。由mfNEU11144.4可知，由于匝数太少，主磁通m将剧增，磁密mB过大,磁路过于饱和，磁导率μ降低，磁阻mR 增大。于是，根据磁路欧姆定律mmRNI10可知, 产生该磁通的激磁电流0I必将大增。再由3.12fBpmFe可知，磁密mB过大, 导致铁耗Fep大增， 铜损耗120rI也显著增大，变压器发热严重，可能损坏变压器。 1-5有一台S-100/6.3三相电力变压器，kVUUNN4.0/3.6/21，Y，yn（Y/Y0）接线，铭牌数据如下：