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第一篇思考题1-3直流电机电枢绕组只要一个线圈即可运行,为什么要用许多线圈串联组成?线圈越多越好吗?答:单个线圈的电动势、电磁转矩纹波太大,多个线圈串联可以对电动势、电磁转矩起平滑作用。
但也不是越多越好。
因为多到一定程度后,纹波已经很小,无必要再增加,另外空间也限制进一步紧夹。
1-6直流发电机中产生电磁转矩吗?直流电动机中产生感应电动势吗?答:都会。
1-9在换向器上,电枢正常应当放在什么位置上?为什么?物理中性线和几何中性线是一回事吗?答:正常放在几何中性线上。
因为空载时,换向器在几何中性线上的导体处的磁场为零,利于换向。
物理中性线和几何中性线不是一回事。
几何中性线是固定的,而物理中性线是指磁场为零的位置,是跟电枢反应有关的。
1-13直流电机的电磁功率是电功率还是机械功率?还称什么功率?答:电磁功率是发电机中转换成电功率的机械功率(但不是全部机械功率,是电动机中转换成机械功率的电功率(但不是全部的电功率,因此又称转换功率。
1-16一台复励直流发电机,在恒速条件下,分别将它作他励、并励、积复励时,比较电压调整率的大小。
为什么励磁方式不同时,电压调整率也不同?答:电压调整率是指在固定转速、固定励磁电阻下,端电压从空载到额定负载的变化百分比。
积复励的电压调整率<他励的<并励的。
不同励磁方式下,电枢电流(电枢反应、电枢电阻压降等对励磁磁场的影响不同,所以电压调整率也不同。
1-17正在运行的并励直流电动机为什么不能断开励磁回路?断开励磁回路后,磁通、电动势、电枢电流和转速将如何变化?起动时,励磁回路断了线,会有什么后果?答:运行中,励磁断开的话,靠一点点剩磁工作,若为轻载,则将飞车;若为重载,则电枢电流、电阻压降大增,将可能烧坏电机(若负载转矩低于此时电机能输出的最大转矩,则将继续运转,并可能烧坏;若负载转矩高于此时电机能输出的最大转矩,则直接停机,电枢处于短路状态,最后可能烧坏。
断开励磁后,磁通减为剩磁,电枢电流大增,电动势有较大幅减小(因电枢电阻压降大增;转速则要看负载情况:轻载转速上升飞车,重载则可能继续运行或停车、并可能烧毁。
2-1直流电机的主磁路包括哪几部分？如何从电机的结构尺寸确定各段磁路的长度和截面积？五部分：磁轭、磁极、气隙、电枢齿槽、电枢铁心。
2-2何谓主磁通？何谓漏磁通？漏磁通大小与哪些因素有关？主磁通：通过气隙同时与主极和电枢绕组交链的磁通，参与机电能量转换。
漏磁通：只与励磁绕组交链而不与电枢绕组交链的磁通，不参与机电能量转换。
漏磁通与电流频率、磁极结构、励磁绕组匝数、漏磁路磁阻等有关。
2-3直流电机的空载磁场在空间是如何分布的？为什么要把它化为等效的矩形波？为什么说直流电机的空气隙磁场是恒定磁场？磁极下B均匀，磁极间几何中心线处B=0；直流电机空载时气隙磁通密度分布波形为一个空间位置不变的平顶波；空气隙磁场由直流励磁电流产生，不随时间变化，是恒定磁场。
2-8为什么直轴电枢反应会产生直轴去磁作用？直轴电枢反应会不会产生增磁作用？由于磁路饱和，后极尖磁通量增加的数量小于前极尖磁通量减少的数量，总体磁通量减少。
当电刷在发电机中顺着电枢旋转方向偏离，直轴电枢反应是去磁的，反之则是助磁的。
电动机相反。
2-12一台四极电机原为单波绕组，如改绕成单叠绕组，并保持元件数、导体数、每个元件匝数、每槽并列圈边数不变，问该电机的额定容量要不要改变？其他额定值要不要改变？单波2p=4,p=2,a=1 单叠2a=2p=4,a=p=2额定容量Pem=E·Ia E=C E∅n C E=pN/60a E减小到1/2 Ia=2a·ia增大到2倍额定容量不变3-1如果没有磁饱和现象，直流发电机是否能自励？试作图说明。
如果没有磁路饱和现象，并励直流发电机不能自励。
因为如果没有磁路饱和现象，则电机的空载特性是一条直线，它样，它与励磁回路的伏安特性（也是一条直线）会有两种情况出现：①完全重合，使电机的端电压处于不稳定状态，无法运行；②不重合，即没有交点，无法实现自励建压。
3-2直流发电机的电压平衡方程式、转矩平衡方程式以及功率平衡方程式各符合力学和电学哪些规律？KVL、力矩平衡、能量守恒3-3为什么直流发电机的电枢绕组元件中的电流是交流的，而电磁转矩的方向却是恒定的？电磁转矩方向总是与电枢转向相反。
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4.44m E fN φ=。
运动电势：线圈与磁场间的相对运动而产生的e T 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。
d L e d tLψ=-对空心线圈：LLi ψ= 所以di eL L dt=- 自感：2LLN N m miiiL N i N φψ===∧=∧Am lμ∧=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。
闭合铁心µ>>µ0，所以闭合铁心的自感系数远大于木质材料。
因为µ0是常数，所以木质材料的自感系数是常数，铁心材料的自感系数是随磁通密度而变化。
1.7 在图1.30中，若一次绕组外加正弦电压u 1、绕组电阻R 1、电流i 1时，问 （1）绕组内为什么会感应出电动势？（2）标出磁通、一次绕组的自感电动势、二次绕组的互感电动势的正方向； （3）写出一次侧电压平衡方程式；（4）当电流i 1增加或减小时，分别标出两侧绕组的感应电动势的实际方向。
电机学课后习题答案问题1：简述直流电机的工作原理。
答案：直流电机的工作原理基于电磁感应定律和洛伦兹力定律。
当直流电通过电机的定子线圈时，会在定子中产生磁场。
这个磁场与转子中的电流相互作用，产生力矩，使转子旋转。
转子的旋转方向取决于电流的方向以及磁场的方向。
问题2：解释同步电机和异步电机的区别。
答案：同步电机和异步电机的主要区别在于它们的转速与电网频率的关系。
同步电机的转速严格与电网频率同步，即转速等于电网频率乘以极对数。
而异步电机的转速则略低于同步转速，存在滑差，这是因为异步电机的转子电流是感应产生的，而不是直接供电。
问题3：三相异步电机的启动方式有哪些？答案：三相异步电机的启动方式主要有以下几种：1. 直接启动：将电机直接接入电网，适用于小型电机。
2. 星-三角形启动：在启动时将电机接成星形，以降低启动电流，启动后再切换为三角形连接。
3. 自耦变压器启动：使用自耦变压器降低启动时的电压，从而减小启动电流。
4. 软启动器启动：通过电子控制技术逐渐增加电机的启动电压和电流，实现平滑启动。
问题4：解释变压器的工作原理。
答案：变压器的工作原理基于电磁感应。
它由两个或多个线圈组成，这些线圈围绕同一个铁芯。
当交流电通过初级线圈时，会在铁芯中产生变化的磁通量，这个变化的磁通量会在次级线圈中感应出电动势。
变压器的输出电压与输入电压之比等于次级线圈与初级线圈的匝数比。
问题5：电机的效率如何计算？答案：电机的效率是输出功率与输入功率之比，通常用百分比表示。
计算公式为：\[ \text{效率} = \left( \frac{\text{输出功率}}{\text{输入功率}} \right) \times 100\% \]输出功率是指电机轴上的实际输出功率，而输入功率是电机消耗的电能功率。
结束语：电机学的学习不仅需要理解理论知识，还需要通过课后习题来加深对知识点的掌握。
希望上述答案能够帮助你更好地理解电机学的基本概念和原理。
电机学习题解答解析第⼀篇变压器⼀、思考题（⼀）、变压器原理部分1、变压器能否⽤来变换直流电压？不能。
磁通不变，感应电动势为零，111R U I =，1R 很⼩，1I 很⼤，烧毁变压器。
2、在求变压器的电压⽐时，为什么⼀般都⽤空载时⾼、低压绕组电压之⽐来计算？电压⽐应为绕组电动势之⽐，绕组电动势的分离、计算和测量⽐较困难。
空载时22202E U U U N ===，11011Z I E U N +-=，10I 很⼩，⼀次侧阻抗压降很⼩，11E U N ≈，所以NN U U E E k 2121≈=，变压器⼀、⼆侧电压可以⽅便地测量，也可以通过铭牌获得。
3、为什么说变压器⼀、⼆绕组电流与匝数成正⽐，只是在满载和接近满载时才成⽴？空载时为什么不成⽴？012211I N I N I N =+，0I 和满载和接近满载时的1I 、2I 相⽐很⼩，02211≈+I N I N ，所以kN N I I 11221=≈。
空载时，02=I ，⽐例关系不成⽴。
4、阻抗变换公式是在忽略什么因素的情况下得到的？在忽略1Z 、2Z 和0I 的情况下得到的。
从⼀侧看L e Z k I U k kI kU I U Z 22222211====（21kU U =，忽略了1Z 、2Z 。
kI I 21=，忽略了0I ）。
（⼆）、变压器结构部分1、额定电压为V 230/10000的变压器，是否可以将低压绕组接在V 380的交流电源上⼯作？不允许。
（1）此时，V U 3802=，V U 7.16521230100003801=?=，⼀、⼆侧电压都超过额定值1.65倍，可能造成绝缘被击穿，变压器内部短路，烧毁变压器。
(2)m fN UΦ=2244.4，磁通超过额定值1.65倍，磁损耗过⼤，烧毁变压器。
2、变压器长期运⾏时，实际⼯作电流是否可以⼤于、等于或⼩于额定电流？等于或⼩于额定电流。
铜耗和电流平⽅成正⽐，⼤于额定电流时，铜耗多⼤，发热烧毁变压器。
13-1：解：（一）（1）发电机与电网的相序应一致； （2）发电机与电网的电压波形应相同； （3）发电机与电网的频率应相同；(4) 发电机的励磁电动势0E 与电网电压U 大小相等： （5）发电机的励磁电动势o E 与电网电压U 相位相同。
（二）若不满足这些条件： 检查发电机是否已经满足并网条件，电压的大小可以用电压表来测量，频率及相序则可 以通过同步指示器来确定。
最简单的同步指示器由三个同步指示灯组成，有灯光熄灭法和灯光旋转法。
条件（1）和条件（2）不满足，发电机在并网瞬间会产生巨大的瞬态冲击电流，使定子绕组端部受冲击力而变形； 条件（3）不满足，发电机在并网时会产生拍振电流，在转轴上产生时正、时负的转矩，使电机振动，同时冲击电流会使电枢绕组端部受冲击力而变形；条件（4）不满足的发电机绝对不允许并网，因为此时发电机电压和电网电压恒差1200，它将产生巨大的冲击电流而危及发电机，不可能使发电机牵入同步。
13-2：解：时间相位角：发电机空载电动势o E 与端电压U 之间的相位角为功角δ空间相位角：δ可近似认为是主磁极轴线与气隙合成磁场轴线之间的夹角。
从功角特性可知，当电网电压和频率不变，发电机励磁电流不变，在稳定运行范围内，当功角增大时，有功功率增加。
而对无功功率，由sin Q mUI ϕ=，从同步发 电机相量图可得2cos o s smE U mU Q x x δ=-可知，当功角增大时，发电机向电网送出的无功 功率减小。
13-3：解：并网运行时，同步发电机的功率因数由同步发电机的励磁电流的大小或励磁状态决定的。
当励磁电流较小，同步发电机处于欠励磁状态时，同步发电机的功率因数小于1，超前；当励磁电流较大，同步发电机处于过励磁状态时，同步发电机的功率因数小于1，滞后；同步发电机处于正常励磁状态时，同步发电机的功率因数等于1。
13-4：解：V 形曲线的最低点对应于正常励磁情况，此时cos 1ϕ=，定子电流最小且与定子电压同相位。
一、简答题1．在单轴系统运动中，电力拖动系统各种运动状态判断依据是什么？答 由式dt dn GD dtdn GD T T Z ⋅=⋅⋅⨯=-3756028.9422π可知： （1）当T =T z 时，dt dn =0，则n =常数（或n =0），系统处于稳定运行状态，包括静止状态。
为此，要使系统达到稳定，先决条件须使T =T z ；（2）当T >T z 时，dtdn >0，即转速在升高，系统处于加速过程中。
由此可知，要使电力拖动系统从静止状态起动运转，必须使起动时的电动机的电磁转矩（称之为起动转矩）大于n =0时的负载转矩；（3）当T <T z 时，dtdn <0，即转速在降低，系统处于减速过程中。
所以要使电力拖动系统从运转状态停转（即制动），必须减少电动机的电磁转矩T 使之小于负载转矩T z ，甚至改变T 的方向。
2．电力拖动系统稳定运动状态判断依据是什么？答：静态稳定性：是指用一阶微分方程式所描述的动态系统的稳定性，即不考虑电气过渡过程，只考虑机械过渡过程的简单情况。
（1）静态稳定运行的必要条件dtd J T T L Ω=- 静态稳定运行的必要条件是：直流电动机机械特性)(n f T =与生产机械的负载特性)(n f T L =都是转速的函数，作用在同一根转轴上．应有交点L T T =。
(2)静态稳定运行充分条件的判定电力拖动系统静态稳定运行条件是：第一：电动机的机械特性与负载的机械特性必须有交点，该点处的L T T =； 第二：该点为稳定运行点的判定依据为，在该点附近应有dn dT dn dT L <。
3．什么是负载转矩特性？它主要包括哪些？答 将负载转矩L T 与n 的关系称为生产机械的负载转矩特性。
它主要包括：恒转矩负载特性、恒功率负载特性、泵与风机类负载特性。
第一章直流电机思考题参考答案1.略2.因为电枢铁心中的磁通是随着电枢旋转而在改变，为减小它的铁心损耗，采用电工钢片叠成。
磁轭中的磁通为恒定的非交变磁通，不会引起涡流和磁滞损耗。
所以毋需用电工钢片可用工艺简单的方式，由铸钢或钢板制成。
3.在直流电动机中，换向器可保证每个主磁极下电枢导体中的电流方向与转子旋转无关，始终保持一个方向，这样电动机才有恒定的电磁转矩。
4.无头无尾成环状闭合的绕组称为闭合绕组。
相反，绕组有头有尾有缺口不成环状闭合的为开启式绕组。
简单看来如直流电机用开启式绕组则工作时有一半电枢绕组中没有电流流通。
除电机材料未充分利用外，还可能引起开口处发生火花等故障。
5. a.电刷可以引出的电势最大；b.电刷引出电势为0；c.电刷电势的大小介于a、b两种情况之间；d.设该电机有极对数为p，则电刷电势是一具有p个周期变化的交变电势；e.其时电势为频率为（Hz）的交流电势；f.情况与e相同；g.电刷电势仍为直流电势。
6.默画后对照图1-20。
7.电枢绕组每根导体的电势和电磁转矩与分布曲线成正比。
如分布极不均匀，如图1-20b所示，某点大到某值时，可能导致切割该磁通的导体的感应电势相应过大，而损坏该导体出的绝缘，而使电机发生故障。
对转矩则无甚关系。
8.式（1-12）（1-18）是当电刷位置处于与交轴导体相接触的位置导出的，如电刷位置不满足这个前提，所得结果将产生误差。
9.不能，虽能补偿电枢反应，但电枢槽中合成电流为零，电机不能正常工作了。
10.没有磁饱和现象自励将不能得最终的稳定电压。
必须小于临界值，否则只能建立微小的电势。
11.因为并励发电机短路时，加在励磁绕组的电势被短路，只有剩余磁通产生的电枢电势被短路，短路电流不会很大。
串励机因为由电枢电流励磁，大的短路电流增大励磁电流、电枢电势，短路电流将十分巨大。
12.必须同时改变电枢转向和电枢电刷与励磁线圈的连接。
13.改变励磁电流或电枢电流方向均可改变其转向。
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。
第二篇交流电机的共同理论第6章▲6-1时间和空间电角度是怎样定义的？机械角度与电角度有什么关系？▲6-2整数槽双层绕组和单层绕组的最大并联支路数与极对数有何关？6-3为什么单层绕组采用短距线圈不能削弱电动势和磁动势中的高次谐波？▲6-4何谓相带？在三相电机中为什么常用60°相带绕组，而不用120° 相带绕组？▲6-5试说明谐波电动势产生的原因及其削弱方法。
▲6-6试述分布系数和短距系数的意义。
若采用长距线圈，其短距系数是否会大于1。
6-7齿谐波电动势是由于什么原因引起的？在中、小型感应电机和小型凸极同步电机中，常用转子斜槽来削弱齿谐波电动势，斜多少合适？V 6-8已知Z=24, 2p=4, a=1,试绘制三相单层绕组展开图。
解：q二Z/2pm = 24/(4 3)=2 ,取单层链示，绕组展开图如下：6 A 6 X5V 6-9 有一双层绕组，Z= 24, 2p=4, a=2, yi=g 。
试绘出：（1）绕组的槽电动势星形图并分相；（2）画出其叠绕组A 相展开图。
6-10 一台两极汽轮发电机，频率为 50H Z ，定子槽数为54槽，每槽内有 两根有效导体，a=1, y i =22, Y 接法，空载线电压为U °=6300V 。
试求基波磁通解：（1）槽电动势星形图如q =Z/2 pm =24/(4 3)=2y 「5.=5里兀 6 6 4（2）画出其叠绕组A 相展开图如下量①1OV 6-11 一台三相同步发电机，f=50H z , n N =1500r/min ，定子采用双层短距分布绕组：oq=3, y^-，每相串联匝数N=108, 丫接法，每极磁通 量① 1= 1.015 x 10-2Wb ,① 3=0.66 x 10-3Wb ,① 5=0.24 x 10-3Wb ,① 7=1.015 x 10-4Wb ,试求：(1)电机的极对数；(2)定子槽数；(3)绕组系数k N1、k N3、k “5、k|N7； (4)相电动势E © 1、E ©3、E ©5、E ©7及合成相电动势E ©和线电动势E i 。
第12章同步发电机的基本理论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》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 4.44m EfN φ=。
运动电势：线圈与磁场间的相对运动而产生的e T 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。
d L e d t Lψ=-对空心线圈：L Li ψ= 所以die L L dt=-自感：2LL N N m m iiiLNi N φψ===∧=∧ Am l μ∧=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。
闭合铁心µ>>µ0，所以闭合铁心的自感系数远大于木质材料。
因为µ0是常数，所以木质材料的自感系数是常数，铁心材料的自感系数是随磁通密度而变化。
电机学思考题答案【篇一：电机学第五版课后答案_(汤蕴璆)】>1-1 磁路的磁阻如何计算？磁阻的单位是什么？答：磁路的磁阻与磁路的几何形状（长度、面积）和材料的1-2 铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的，它们各与哪些因素有关？答：磁滞损耗：铁磁材料置于交变磁场中，被反复交变磁化，n磁畴间相互摩擦引起的损耗。
经验公式ph?chfbmv。
与铁磁材料的磁滞损耗系数、磁场交变的频率、铁心的体积及磁化强度有关；涡流损耗：交变的磁场产生交变的电场，在铁心中形成环流2（涡流），通过电阻产生的损耗。
经验公式ph?cfef1.3bmg。
与材料的铁心损耗系数、频率、磁通及铁心重量有关。
1-3 图示铁心线圈，已知线圈的匝数n=1000，铁心厚度为0.025m （铁心由0.35mm的dr320硅钢片叠成），叠片系数（即截面中铁的面积与总面积之比）为0.93，不计漏磁，试计算：(1) 中间心柱的磁通为7.5?10wb，不计铁心的磁位降时所需?4的直流励磁电流；(2) 考虑铁心磁位降时，产生同样的磁通量时所需的励磁电流。
解：?磁路左右对称?可以从中间轴线分开，只考虑右半磁路的情况:铁心、气隙截面a?a??0.025?1.25?10?2?0.93m2?2.9?10?4m2(考虑边缘效应时，通长在气隙截面边长上加一个气隙的长度；气隙截面可以不乘系数)气隙长度l?铁?2??5?10?4m 心长度铁心、气隙中的磁感应强度(1) 不计铁心中的磁位降：磁势fi?f??h??l??1.0?106?5?10?4a?500a(2) 考虑铁心中的磁位降：铁心磁位降ffe?h?l?700?12.45?10?2a?87.15afi?f??ffe?500a?87.15a?587.15a1-4 图示铁心线圈，线圈a为100匝，通入电流1.5a，线圈b为50匝，通入电流1a，铁心截面积均匀，求pq两点间的磁位降。
解：由题意可知，材料的磁阻与长度成正比，设pq段的磁1-5 图示铸钢铁心，尺寸为左边线圈通入电流产生磁动势1500a。
电机学刘颖慧思考题答案1. 变压器的主要功能是： [单选题] *改变电流等级改变电压等级(正确答案)改变阻抗等级2. 为什么电机的铁心一般用硅钢片叠压而成？ [单选题] *好看减少损耗(正确答案)增加损耗3. 磁通密度B的单位是： [单选题] *NA/mT(正确答案)Wb4. 运动导体切割磁力线产生的电动势方向应该用 [单选题] *右手定则(正确答案)左手定则5. 同步电机属于： [单选题] *直流电机交流电机(正确答案)6. 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？ [单选题] *有没有(正确答案)7. 变压器二次额定电压U2N是指变压器一次侧加额定电压，二次侧______。
[单选题] *空载时的端电压(正确答案)满载时的端电压额定电压8. 判断：根据，可知变压器主磁通的大小主要取决于电网电压、频率和匝数，与负载情况基本无关 [单选题] *正确(正确答案)错误9. 判断：根据磁动势平衡方程可知,若变压器副边所接负载发生变化时，将会引起原边输入电流的改变。
[单选题] *正确(正确答案)错误10. 变压器等效电路中的Xm是对应于___________的电抗，Rm是表示________的等效电阻。
[单选题] *主磁路磁导，一次侧绕组主磁路磁导，铁耗(正确答案)漏磁路磁导，一次侧绕组漏磁路磁导，铁耗11. 二次绕组向一次绕组折算有如下规律:单位为V的物理量，其折算值等于实际值_____；单位为A的物理量，其折算值等于实际值____；单位为Ω的物理量，其折算值等于实际值_____。
[单选题] *乘以k；乘以k²；除以k乘以k；除以k ；乘以k²(正确答案)除以k ; 乘以k²；乘以k乘以k²; 除以k ；乘以k12. 如果将额定电压为220/36V的变压器接入220V的直流电源，则将发生什么现象？ [单选题] *输出36V的直流电压输出36V电压，原绕组过热输出电压低于36V没有电压输出，原绕组过热而烧毁(正确答案)13. 由变压器的空载试验可得________。
电机学课后习题解答（配王秀和、孙雨萍编）《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：l1?2??0.05?0.2?0.025??0.55m，A1?0.05?0.15?0.0075m2；Rm1?l10.55??5.836?104Awb ?7uA11000?4??10?0.0075磁路段2长度和截面积：l2?0.15?2?0.075?0.30m，A2?0.05?0.10?0.005m2；Rm2?l20.30??4.775?104Awb ?7uA21000?4??10?0.005磁路段1长度和截面积：l3?0.15?2?0.075?0.30m，A3?0.05?0.05?0.0025m2；Rm3?l30.30??9.549?104Awb ?7uA31000?4??10?0.0025总磁阻：Rm?Rm1+Rm2+Rm3?(5.836?4.775?9.549)?104?2.016?105Awb磁动势：F??Rm?0.003?2.016?105?604.8A 励磁电流：i?F604.8??1.512A N4000.1m i 0.2m0.05m0.15m ?0.15m 400匝在此电流下，铁心各部分的磁通密度分别为：B1?0.15m?A1?0.03?0.4T 0.00750.03?0.6T 0.050.03?1.2T 0.0025B2??A2?B3??A3?2-5 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。
《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 eNd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dtN 1N 2 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。
1.7 变压器油的作用是什么？答：变压器油既是绝缘介质，又是冷却介质，起绝缘和冷却作用。
1.8 变压器分接开关的作用是什么？答：为了提高变压器输出电能的质量，应控制输出电压波动在一定的范围内，所以要适时对变压器的输出调压进行调整。
对变压器进行调压是通过改变高压绕组的匝数实现的，所以高压绕组引出若干分接头，它们接到分接开关上，当分接开关切换到不同的分接头时，变压器便有不同的匝数比，从而可以调节变压器输出电压的大小。
1.9 一台单相变压器，S N ＝ 500kVA ， U 1N / U 2N ＝ 35/11kV ，试求一、二次侧额定电流。
解：因为是单相变压器，所以 II1 NS N 500103A14.29AU 1 N35 103S N500 10 32 NA45.45AU2 N11 1031.10 一台三相变压器，S N ＝ 5000kVA ， U 1N / U 2N =10/6.3kV ，Y ，d 联结，试求：一、二次侧额定电流及相电流。
解：因为是三相变压器，所以S N 5000 103288.68AI 1 N3 10 3A3U 1N10S N 5000 103458.22 AI 2 N33A3U 2N6.3 10因为原边形联结，所以，I因为副边 d 形联结，所以，I1 NpI1N288.68AI2N458.222 Np A 264.55A33第 1 章自测题参考答案一、填空题1. 60Hz，60Hz；2.少，大；3.铁心，绕组，绕组，铁心；4. 380 ，相等；5.相等，小。
二、选择题1.③；2. ④；3. ③；4. ②；5. ③三、简答题1.答：变压器是根据电磁感应原理工作的。
原、副绕组的感应电动势（即电压）与匝数成正比,当一次、二次绕组匝数不同时，U 2U 1，即实现了变压。
2.答 : 为了使一、二次绕组磁耦合紧密，减少漏磁通，所以一次、二次绕组套在同一铁心柱上；为了减小绕组与铁心间的绝缘电压差，所以把低压绕组套在内层，高压绕组套在外曾层。
3.答：因为直流电压只能产生恒定的直流磁通，不会在绕组中产生感应电动势，所以变压器不能改变直流电压。
4.答：因为变压器的效率很高，二次绕组容量很接近一次绕组容量，所以一次、二次额定容量按相等设计。
5.答：为了保证变压器输出电压波动在一定范围内，提高电能质量，应该适时对变压器进行调压。
变压器调压是通过改变高压绕组的匝数实现的，所以高压绕组引出若干分接头，它们接到分接开关上，当分接开关切换到不同的分接头时，变压器便有不同的匝数比，从而调节变压器输出电压的大小。
四、计算题1.解： II 1NS N250103A25A U1N10103S N250103625 A 2 NU2 N0.43A102.解： IIS N5600103A A 1N36000538.86 3U1NS N3560010A979.75A 2 N3U2N33300因为原边形联结，所以，I因为副边 d 形联结，所以，I 1 NpI1 N538.86A2 NpI2N979.75A 565.66 A33第 2 章思考题与习题参考答案2.1试述变压器空载和负载运行时的电磁过程。
答：空载时，原边接交流电源，原绕组中流过交流电流I 0，建立磁动势 F0，由其产生主磁通0 和少量的漏磁通1，主磁通在原绕组中产生电动势E1、在副绕组中产生电动势E2，漏磁通只在原绕组中产生漏感电动势E1，同时，电流I 0在原绕组电阻R1上产生电压降I 0 R1。
负载时，原绕组流过电流I 1，产生磁动势 F1；副绕组流过电流I 2，产生磁动势 F2，由原、副绕组的合成磁动势F1F2F0产生主磁通0 ，并分别在原、副绕组中产生电动势E1和 E2； F1还产生只交链原绕组的漏磁通1，它在原绕组中产生漏感电动势E1，F2还产生只交链副绕组的漏磁通2，它在副绕组中产生漏感电动势E2；同时，电流 I 1在原绕组电阻 R1上产生电压降I1 R1，电流 I 2在副绕组电阻 R2上产生电压降I 2 R2。
2.2在变压器中，主磁通和一、二次绕组漏磁通的作用有什么不同？它们各是由什么磁动势产生的？在等效电路中如何反映它们的作用？答: 主磁通同时交链原、副绕组，并分别在原、副绕组中产生电动势E1和 E2，起传递能量的作用；漏磁通只交链自身绕组，只在自身绕组中产生漏感电动势，仅起电抗压降的作用。
在等效电路中，主磁通的作用由励磁参数反映，漏磁通的作用由漏抗参数反映。
2.3试述变压器空载电流的大小和性质。
答：由于变压器铁心采用薄硅钢片叠成，磁导率高，导磁性能好，因此空载电流很小，一般为额定电流的2%— 10%。
在空载电流I 0中，用来建立主磁通的无功分量I 0r远大于对应铁心损耗的有功分量I 0 a，所以空载电流基本属于无功性质，空载电流也因此常被称为励磁电流。
2.4当变压器空载运行时，一次绕组加额定电压，虽然一次绕组电阻很小，但流过的空载电流却不大，这是为什么？答：变压器空载运行时，虽然一次绕组的电阻很小，但是由于铁心硅钢片的磁导率大，导磁性能好，主磁通大，所以励磁电抗大，因此空载电流不大。
简单说，空载电流是受到大电抗限制的。
2.5变压器外施电压不变的情况下，若铁心截面增大或一次绕组匝数减少或铁心接缝处气隙增大，则对变压器的空载电流大小有何影响？答：铁心截面增大时，磁路饱和程度降低，磁导率增大，励磁电抗增大，空载电流减小。
一次绕组匝数减少时，由U 1 E 1 4.44 fN 1=常数，可知，主磁通增大，磁路饱和程度增加，磁导率下降，励磁电抗减小，空载电流增大。
铁心接缝处气隙增大，磁路磁阻增大，励磁电抗减小，空载电流增大。
2.6保持其它条件不变，当只改变下列参数之一时，对变压器的铁心饱和程度、空载电流、励磁阻抗、铁心损耗各有何影响？（1）减少一次绕组的匝数；（2）降低一次侧电压；（3）降低电源频率。
答：由 U 1 E 1 4.44 fN 1可知：（1）减少一次绕组匝数时，主磁通增大，磁路饱和程度增加，磁导率下降，励磁阻抗减小，空载电流增大，铁心损耗增加。
（2）降低一次电压时，主磁通减小，磁路饱和程度降低，磁导率增大，励磁阻抗增大，空载电流减小，铁心损耗减小。
（3）降低电源频率时，主磁通增大，磁路饱和程度增加，磁导率下降，励磁阻抗减小，空载电流增大，此时， Bf常数，根据 p Fe B 2f 1.3( Bf ) 1.3 B0.7可知，铁心损耗随B的增加而增加。
2.7 一台 220V/110V 的单相变压器，变比k N 1 / N 2 2 ，能否一次绕组用 2 匝，二次绕组用 1匝，为什么？答：不能。
由 U 1 E1 4.44 fN 1可知，如果一次绕组用 2 匝，在原边电压作用下，由于匝数太少，主磁通将很大，磁路高度饱和，励磁电流会很大，要求导线线径很大，在实践上根本无法饶制。
反之，如果导线截面不够大，那么线圈流过大电流将会烧毁。
2.8在分析变压器时，为什么要对二次绕组进行折算？折算的物理意义是什么？折算前后二次侧的电压、电流、功率和参数是怎样变化的？答：折算的目的是将一次、二次两个分离的电路画在一起，获得变压器的等效电路。
折算的物理意义是用匝数为N 2N1的绕组来等效实际匝数为N2的二次绕组，将变比为k 的变压器等效成变比为1的变压器。
折算后，二次电压为折算前的k 倍，二次电流为折算前的 1 / k ，二次功率不变，二次电阻和漏抗、负载阻抗均为折算前的k 2倍。
2.9为什么变压器的空载磁动势与负载时的一、二次绕组合成磁动势相等？答：因为变压器的漏阻抗很小，无论空载还是负载，漏阻抗压降都很小，在电源电压不变时，主电动势变化很小，因此主磁通几乎不变，所以用以产生主磁通的空载磁动势与负载时的合成磁动势相等。
2.10 变压器负载运行时，一、二次绕组中各有哪些电动势或电压降？它们是怎样产生的？试写出电动势平衡方程式。
答：一次绕组外加电源电压U1时，一次绕组中有主电动势E1，漏电动势 E1（漏抗压降jI 1 X 1），电阻R1上的电压降I 1R1，方程式为U1 E 1E1I 1 R1E1I 1 ( R1jX 1 ) ；二次绕组中有主电动势 E2，漏电动势 E2（漏抗压降jI 2 X 2），电阻R2上电压降I2R2，负载端电压为U2，方程式为 U 2 E 2 E 2I 2 R2 E 2I 2 ( R2jX 2 ) 。
2.11 试说明变压器等效电路中各参数的物理意义，这些参数是否为常数？答： R1和X1分别为原边一相绕组的电阻和漏电抗，R2和X2分别为副边一相绕组的电阻和漏电抗的折算值，上述四个参数为常数, 其中X1、X2的大小分别反映了原、副绕组漏磁通的大小。
R m是反映铁心损耗的等效电阻，称为励磁电阻，X m是反映主磁通大小的电抗，称为励磁电抗，这两个参数也是一相参数，当电源电压不变时，R m和X m近似为常数。
