1-1、 变压器电动势旋转电动势产生的原因有什么不同？其大小与哪些因素有关？ 答：
变压器电动势产生原因：线圈与磁场相对静止，但穿过线圈的磁通大小或方向发生变化；旋转电动势产生原因：磁通本身不随时间变化，而线圈与磁场之间有相对运动，从而使线圈中的磁链发生变化。 对于变压器电动势：dt
d N dt d
e φ
ψ-=-
= e 的大小与线圈匝数、磁通随时间的变化率有关。
对于旋转电动势：Blv e =
e 的大小与磁感应强度B ，导体长度l ，相对磁场运动速度v 有关。
1-2、 磁滞损耗和涡流损耗是什么原因引起的？它的大小与哪些因素有关？ 答：
磁滞损耗产生原因：铁磁材料在外界交变磁场作用下反复磁化时，内部磁畴必将随外界磁场变化而不停往返转向，磁畴间相互摩擦而消耗能量，引起损耗。
其大小n P 与最大磁通密度m B 、交变频率f 和材料等因素有关，即a n fB P ∞。同时，磁滞损耗与磁滞回线所包围的面积有关，面积越大，磁滞损耗也就越大。 涡流损耗产生原因：铁芯中磁通发生交变时根据电磁感应定律，铁芯中会感应涡流状的电动势并产生电流，即涡流。涡流在铁芯中流通时，会产生损耗，就称为涡流损耗。
其大小w P 与铁芯中的磁通密度幅值m B ，磁通的交变频率f 、硅钢片厚度d 和硅钢片电阻率
ρ等因素有关，即ρ
222d
B f P m w ∞
。
1-3、 如何将dt
d N
e Φ
-=和Blv e =两个形式不同的公式统一起来？ 答：
匝数N 为1、有效长度为l ，线圈宽度为b 的线圈在恒定磁场中以速度v 运动时，由电磁感应定律可得：()Blv v lB dt
dx
lB
d l B dt
d dt d N
e b
x x
=--=-=-=-=?
+)(ξξφ 1-4、 电机和变压器的磁路通常采用什么材料制成？这些材料各具有哪些主要特征？ 答：
（1）通常采用高导磁性能的硅钢片来制造电机和变压器的铁芯，而磁路的其他部分常采用导磁性能较高的钢板和铸钢制造，来增加磁路的导磁性能，使其在所需的磁路密度下具有较小的励磁电流。
（2）硅钢片的导磁率极高，能减少电机体积，降低励磁损耗，磁化过程中存在不可逆性磁滞现象，交变磁场作用下，会产生磁滞损耗和涡流损耗。 2-6 已知一台直流发电机的铭牌参数如下：
额定功率P N =200kW ，额定电压U N =230V ，额定转速n N =1450r/min ，额定效率ηN =90%，试求该发电机的额定输入功率P 1和额定电流I N 。 答：
直流发电机P N =U N I N ，代入数据可得I N =869.6A
2.222%901025
2
1=?===
N N
N
P P P ηηkW
2-7 已知一台直流电动机的铭牌参数如下：
额定功率P N =55kW ，额定电压U N =110V ，额定转速n N =1000r/min ，额定效率ηN =85%，试求该发电机的额定输入功率P 1、额定电流I N 和额定转矩T cN 。 答：
7.64%
8510553
2
1=?===
N N
N P P P ηηkW 直流电动机P 1=U N I N ，代入数据可得I N =588A
Nm k
w P T cN 5.52560
/21000552=?==
π 2-10 一台四极单叠绕组的直流电机：
1）如果取出相邻两组电刷，只用剩下的两组电刷是否可以？对电机的性能有何影响？端电压有何变化？此时发电机能供多大负载（用额定功率的百分比表示）？ 2）如果有一元件短线，电刷间的电压有何变化？电流有何变化？ 3）如果只用相对的两组电刷是否能继续运行？ 4）若有一个磁极失磁将会产生什么后果？ 答：
（1）若取出相邻两电刷，电机可以工作，但带负载性能降低，原本共4条支路并联，设每支路电流为I ，总电流为4I ，现在其中3条支路串联后再与第4条支路并联，总电流为1/3I +I =4/3I 。端电压不变，N N N P P I
I
P %3.3343/4'
==
。 （2）若有一元件断线，电刷间电压不变，由于断线支路无电流，总电流变为3I ，即减少为原来的3/4。
（3）只用相对的两个电刷时，两条支路上的电动势都为0，无法运行。
（4）若一磁极失磁，电极内磁场不对称，造成并联各支路感应电动势不等，甚至产生环流，损坏电机。
2-13 一台直流发电机，2P =8，当n =600r/min ，每极磁通量3
104-?=φWb 时，E =230V ，试求：
1）若为单叠绕组，则电枢绕组应有多少根导体？ 2）若为单波绕组，则电枢绕组应有多少根导体？ 答：n C E e φ=，则8.9510
4600230
3
=??=-e C 又a
PN
C e 60=
（1）当为单叠绕组时，a =P =4，
57484
8
.9546060=??==
P aC N e 匝 （2）当为单波绕组时，a =1，
14374
8
.956060=?==
P aC N e 匝 2-16、 一台单波绕组的直流发电机，2P =4，P N =50kW ，U N =230V ，n N =725r/min ，K =135，
N y =1，试求：
1）电枢绕组总导体数N ；
2）空载时，产生额定电压的每极磁通量Φ0； 3）若将电枢绕组改为单叠绕组，在同样每极磁通量Φ0及转速下，空载时感应电动势为多少？ 答：
（1）270113522=??==y kN N （2）单波绕组a=1
960==
a
PN
C e 035249
.00==
N
e n C E
φWb （3）若改为单叠绕组a=p=2
5.460==
a
PN
C e 1150==N e n C E φV
2-19 一台并励直流发电机在600r/min 时，空载电压为125V ，假如将转速提高到1200r/min ，同时将励磁回路的电阻增加一倍，问发电机的空载电压为多少？ 答：
并励发动机空载时，I =0所以f a I I =
由于f I 、a R 和b U ?很小，因此()
'
2f f j f f b a a R I R R I U U R I U E =+=≈?++= 同时n Ce E φ=
题目指出，速度增大一倍，'
f R 也增加一倍。那么'
22f f R I E ?=励磁电流大小不变，磁通φ
不变。那么2502''
0==≈E E U V
2-20 对任一直流发电机，在给定的运行情况下，总可以利用电动势方程式求得b a a U r I U E ?++=2，
为什么用空载特性曲线上求出对应于E 的励磁电流I f 并非该运行状态的实际励磁电流值？ 答：
当直流发电机有负载时，电枢电流比较大，此时会产生明显的去磁效应或助磁效应，而工作在空载特性曲线对应E 的励磁电流I f 下，是不能满足要求的。所以实际励磁电流会偏大（由于去磁效应）或偏小（由于助磁效应）。 2-22 一台并励直流发电机，2P =4，P N =82kW ，U N =230V ，n N =970r/min ，Ω=?0259.075a R ，并励绕组每极有78.5匝，四极串联后的总电阻Ω=8.22f R ，额定负载时，并励回路串入
Ω=5.3f R ，22=?b U V ，kW p p m ec Fe 3.2=+，N ad P p 005.0=。试求额定负载时发
电机的输入功率、电磁转矩和效率。 答：
5.356==
N N N U P I A 745.8=+=f
j N
f R R U I A 2.365=+=f N a I I I A
46.2412=?++=b a a N U R I U E V
输入功率891.901=+++=++++=ad Fe m ec a em f ad Fe m ec em p p p I P p p p p P P kW 效率%901
2
==
P P η 由n Ce E φ=
3.868===a e T
a T em I n
C E
C I C T φNm 2-24 一台他励直流发电机，P N =10kW ，U N =230V ，n N =1000r/min ，Ω=46.0a R ，额定负载时电枢反应去磁作用相当于励磁电流0.2A 。已知在800 r/min 时，在所考虑工作范围内，其空载特性可用()400/5f f E I I =+表示。试求： 1）发电机额定励磁电流fN I ；
2）电压变化率%U ?；
3）过载25%时的端电压（设电枢反应正比于负载电流）；
4）在额定负载时，将端电压提高到250V ；励磁电流fN I 不变时，其转速应提高到多少？若转速不变时，其励磁电流应增加多少？ 答： （1）5.43==
N
N
N U P I A 250=+=a N N N R I U E V
考虑在相同的励磁电流作用下，其产生的电动势为
200==N
N
n n n
E E V 又()f
f
I I E +=5400 ，所以5=f
I
A
考虑电枢反应去磁作用，发电机额定励磁电流为2.5=+=fs f fN I I I A （2）
9.25454000=+=n n I I U N
fN fN V
%83.10%100%0=?-=
?N
N
U U U U
（3）过载25%时，N a I I 25.1'
=
此时，25.02.025.1'
=?=fs I A 故75.4''
=-=fs fN f
I I I A
则由()
f f I I E ''5400+=，得6.243=E V
6.218'''=-=a a R I E U V
（4）
a)fN I 不变，此时40250
10000
2==
N I A 则4.268222=+=a N N N R I U E V 去磁作用184.02.02
2=?=
N
N fs I I I A 016.522=-=fs fN f I I I A
在800 r/min 时， )V I I E f f 3.2005400222'=+= 故10728002
'2
122=?==
E E n n n N N N N b)转速N n 不变，402=N I A ，4.2682=N E V ，184.02=fs I A
n
n I I E N
f f N 2225400+=
，所以794.52=f I A
故978.5222=+=fs f fN I I I A
2-28 如何改变串励、并励和复励直流电动机的转向？ 答：
要改变直流电动机的转向，只要改变电枢电流方向或励磁电流方向。对于串励直流电动机，可将电枢绕组或串励绕组反接，电枢电流或励磁电流改变一个就可以；对于并励直流电动机来说，方法同上；对于复励直流电动机来说，考虑到其励磁绕组的特殊性，在改变电路时，要保证两段励磁绕组的综合励磁作用与电枢电流择一反向。
2-31 两台完全相同的并励直流电动机，机械上用一转轴联接在一起，并联于230V 的电网上运行，轴上不带其他负载。在1000r/min 时空载特性为：
此时，甲电机的励磁电流为1.4A ，乙电机的励磁电流为1.3A ，转速为1200r/min ，电枢回路的总电阻均为0.1Ω，若忽略电枢反应去磁的影响和附加损耗ad P ，试问： 1） 哪台是发电机？哪台是电动机？ 2） 总的机械损耗和铁耗是多少？
3） 若保持转速不变，只调节励磁电流能否改变电机的运行状态？
4） 是否可以在1200r/min 时两台电机都从电网吸取功率或向电网送出功率？ 答：
（1）n C E e φ=0
对于甲电机，当n=1200r/min 时
2359.1955
6
0=?=
E V>U 甲电机是发电机
对于乙电机，当n=1200r/min 时
2247.1865
6
0=?=
E V
a a R I U E +=0
可得50=a I A 则11750=a EI W
甲发电机的机械损耗和铁耗em P P 甲甲-1 对电动机
60=-=
a
a R E
U I A 乙电动机的机械损耗和铁耗：甲乙1P P em - 16900=-=em em P P P 甲乙∑W
（3）调节励磁电流可以改变两机运行状态。
（4）可以两机都做电动机从电网吸收功率。但不可以两机都做发电机送出功率，因为不符合能量守恒定律。
2-32 一台变励直流电动机，P N =5.5kW ，U N =100V ，I n =58A ，n N =1470r/min ，R f =138Ω，
R a =0.15Ω。在额定负载时突然在电枢回路中串0.5Ω电阻，若不计电枢回路中的电感和略去电枢反应去磁的影响，试计算此瞬间的下列各项：
1） 电枢反应电动势；2）电枢电流；3）电磁转矩；4）若总制动转矩不变，试求达到稳定
状态后的转速。 答：
（1）4.9115.013810058100=???
?
??-
-=-=a a N R I U E V 由于串入瞬间电机转速不变，故由n C E e φ=知E 不变。 故电枢反应电动势为91.4V 。
（2）当串入后()R R I U E a a N ?+-='
，所以2.13'
=a I A
（3）8.7'
'
===a N
e T
a N T em I n C E C I C T φNm （4）若总制动转矩不变， 则a N
e T
a N T em I n C E
C I C T ==φ0，知a I 不变 则平衡后()8.62'=?+-=R R I U E a a N A
1010'
'
==N
e C E n φr/min
2-35 一台并励直流电动机，P N =7.2kW ，U N =110V ，n N =900r/min ，ηN =85%，R a =0.08Ω，I fN =2A 。若总制动转矩不变，在电枢回路中串入一电阻，使转速降低到450r/min ，试求串入电阻的数值、输出功率和效率。 答：
转矩不变，则75=-=
-==f N
N N
f N aN a I U P I I I I η A
电枢电势10408.075110=?-=-=a aN N R I U E V 速度降到450r/min 后，52===N
N
e n n
E n C E φV 。69.008.075
52
110=--=--=
a aN N j R I E U R Ω 输出功率6.35.060
2222==?=Ω=P n
T T P πkW 效率%5.4285
.0/2.76
.3/2===
N N P P ηη
2-41 换向极的作用是什么？它装在哪里？它的绕组应如何励磁？如果不慎将已调节好换向极的直流电机的换向极绕组极性接反，那么运行时会出现什么现象？ 答：
换向极作用是改善换向，在换向区域建立一个适当的外磁场，称为换向磁场。装在几何中性线上。换向极的励磁应使得换向极的磁动势抵消交轴电枢反应，并克服换向极磁路中的磁压降。如果不慎将换向极接反，则不但没有抵消，反而加强了磁场，因此可能出现电刷下的火花。
2-42 一台直流电机，轻载运行时换向良好。当带上额定负载时，后刷边出现火花。那么应如何调节换向极下的气隙或换向极绕组的匝数，才能改善换向？ 答：
由于出现的是后刷边的火花，所以可以判断是延迟换向，k r e e >而k k B e ∞（换向极磁场），
为使k r e e =，应增加换向极绕组的匝数，减小换向极下气隙。
3-3 变压器铭牌数据为：S N =100kV A ，U 1N /U 2N =6300/400V ，Y/Y 0连接，低压绕组每相匝数为40匝。
1）求高压绕组每相匝数；
2）如高压边额定电压由6300V 改为10000V ，而欲保持主磁通及抵押绕组额定电压不变，则新的高、低压绕组每相匝数又应是多少？ 答： （1）由
2
121N N
U U N N =，N 1=630 （2）对于高压边，由于主磁通保持不变，
'1
'
11'11630100006300E N N E E === 1000'1=E
又400100001000'
2
'2'1'2'1===N N N E E 40'
2=N
3-6 两台单相变压器，U 1N /U 2N =220/110V ，原方的匝数相等，但空载电流02012I I =。今将两变压器的原线圈顺极性串联起来，原方加440V 电压，试问两台变压器副方的空载电压是否相等？ 答：
由题，两台变压器U 1N 相等、02012I I =，可知215.0m m Z Z = 则当两变压器原线圈串联时，
3440
44021111=
+?
=m m m Z Z Z U V 3
880
44021221=
+?
=m m m Z Z Z U V 又由221==
N
N
U U k 得3
220
1112==
k U U V 3
4402122==
k U U V
可见两变压器副边电压不相等。
3-7 一台单相变压器，S N =1000千伏安，U 1N /U 2N =60/6.3千伏，f N =50赫。空载及短路试验
试计算：
1）折算到高压方的参数（实际值及标幺值），假定2'21k R R R ==，2'
21k X X X ==σσ；
2）画出折算到高压方的T 形等效电路； 3）计算短路电压的百分值及其二分量；
4）满载及8.0cos 2=?（滞后）时的电压变化率()%u ?及效率η； 5）最大效率max η。 答：
（1）根据空载试验，有
Ω===
≈76.6231.106300
0002I U Z Z m Ω==
≈01.4920
02I P R R m Ω=-=83.6212
2222m m m R Z X
由52.93
.660
==
k 得折算到高压方时 58.5622==m m Z k Z k Ω 45.422==m m R k R k Ω 40.5622==m m X k X k Ω
根据短路试验
Ω===
88.21115
.153210
1N k k I U Z Ω===
00.6115
.1514000221N k k I P R Ω=-=91.20222k k k R Z X
由题，有Ω==
=50.302
'
21k
R R R
Ω==
=46.1012
'
21k
X X X σσ 下面计算标幺值67.1611==
N N N U S I A 73.15822==N
N N U S
I A 24.160
67
.1645.411*
=?==
N N m m U I R R 67.1560
67
.1640.5611*
=?==
N N m m U I X X 3111*
2*11047.8-?==
=N
N
U I R R R 2111*2*11085.2-?==
=N
N
U I X X X σσσ
（2）画出等效T 形电路：
u
（3）%694.1*
2*1=+=R R u kR %70.5*2*1=+=σσX X u kX
得%95.52
2=+=kX kR k U U u （4）
(
)
(
)(
)
%
78.46.0%70.58.0%694.1%100
]sin cos [%100sin cos 2*2*12*2*12*2**2=?+?=?+++=?+=?????σσX X R R X R I U k k 由%10022
2?-=
?N
N U U U U 得00.62=U kV
则762cos cos 222
2222===??N
N
N U S U I U P kW 由题50==P P Fe kW ，94.162
21==k
k
N cu I P I P kW 得%20.97%10022
=?++=
Fe
cu P P P P η
（5）最大效率时5000==cu Fe P P ，543.010
1*
2==
K
N P P I I 则%19.98%10022
=?++=
Fe
cu P P P P η
3-9 变压器负载运行时引起副边端电压变化的原因是什么？副边电压变化率的大小与这些因素有何关系？当副边带什么性质负载时有可能使电压变化率为零？ 答：
由于绕组存在漏阻抗，负载电流流过阻抗时，就会有电压降，从而引起副边端电压变化。副
边电压变化率大小与这些因素的关系可表示为()
2*
2**2sin cos ??k k X R I U +=?。当负载为
容性时，
02
3-10 一台单相交压器S N =2千伏安，U 1N /U 2N =1100/110伏，R 1=4欧，151=σX 欧，R 2=0.04欧，15.02=σX 欧，负载阻抗510j Z L +=欧时，求： 1）原边电流I 1、副边电流I 2、副边电压U 2； 2）原边输入的有功功率； 3）变压器的效率。 答：
（1）Ω=+=+=8221'
21R k R R R R k Ω=+=+=30221'21σσσσX k X X X X k Ω+==500010002'j Z k Z L L
则966.0'
11=++=
L
k k N
Z
jX R U I A
66.91'
22===kI kI I A
0.10851066.92222=+==L Z I U V
（2）()
6.940'
211=+=L k R R I P W （3）2.933222==L R I P W
得%21.99%1001
2
=?=
P P η 3-11 一台三相变压器Y/Y-12接法，S N =200kV A ，U 1N /U 2N =1000/400V 。原边接额定电压，副边接三相对称负载，负载为Y 接，每相阻抗为Z L =0.96+j0.48Ω。变压器每相短路阻抗为Z k =0.15+j0.35Ω(高压侧)。求该变压器负载运行时的： 1）原、副边电流； 2）副边端电压；
3）输入的视在功率、有功功率及无功功率； 4）输出的视在功率、有功功率及无功功率。 答：
（1）由已知，k=2.5将Z L 折算到高压侧，得
Ω+==)36(2'j Z k Z L L
令NP U 1的相位为0 故()
?-∠=+=+=
58.2844.8235.315.631000
'
11j Z Z U I L k NP ?-∠==58.281.20612kI I
（2）由已知，?-∠==01.221.22122L P Z I U
?∠==99.2715.383322P U U
（3）790.142311==I U S NP I KV A
391.125cos ==I I I S P ?KW 309.68sin ==I I I S Q ?Kvar
（4）774.136322==I U S P O KV A
329.122cos ==O O O S P ?KW 178.61sin ==O O O S Q ?Kvar
3-14 画出如图所示各种联接法的向量图，根据向量图标出联接组号。 答：（1）
联接组号为Y/△-1 （2）
联接组号为△/△-8 （3）
ab
联接组号为Y/Y-8
3-16 一台Y /△联接的三相变压器，原方（高压方）加对称正弦额定电压，做空载运行，试分析：
1）原方电流、副方相电流和线电流中有无三次谐波成分？
2）主磁通及原、副方相电势中有无三次谐波成分？原方相电压及副方相电压和线电压中有无三次谐波成分？ 答： （1）
原边三次谐波电流不能流通。副边相电流中存在三次谐波电流，线电流中没有三次谐波电流。 （2）主磁路中有三次谐波分量，但是很小，原、副边相电势中有三次谐波分量，但数值很小。原边相电压有三次谐波成分，副边相电压没有三次谐波成分。副边线电压没有三次谐波成分。
3-17 一台单相变压器，额定电压为380/220V 。现将Xx 连在一起，在A-X 端加190V 电压，如用电压表测A-a 两端，试问：
1）A 、a 为同极性端时，电压应为多少？ 2）A 、a 为异极性端时，电压应为多少？ 答： （1）
由190=AX U V ， k=380/220得：
110=ax U V ，
A 、a 同性，所以
80=-=ax AX Aa U U U V
（2）110-=ax U V ，A 、a 异性
300=-=ax AX Aa U U U V
3-18 为了检查变压器的联接组号，在变压器接线后，将高、低压线圈的A 、a 点相连接，
和上电源，用电压表测量U cb 和U ac ，试证明：
1）Y /Y -12：2
1k k U U U ab ac cb +-==； 2）Y /Y -6：2
1k k U U U ab ac cb ++==；
2）Y /Y -11：2
1k U U ab cb +=。（ab
AB
U U k =
） 答： （1）
设bc ac ab u u u ===1，BC AC AB u u k u ===，
2k AD =
，12-=-=k ac AD CD ，k BD 2
3=， 1222+-=+=k k CD BD BC ，ab BC u k k u 12+-=
由对称性得ab BC Cb u k k u u 12+-==
（2）
c
12+=
k cD ，k BD 2
3=，1222++=+=k k CD BD BC ， 所以ab BC Cb u k k u u 12++==
（3）
21=
cE ，23=AE ，2
3-=k BE ，13222+-=+=k k EC BE BC ab BC u k k u 132+-=
1222+=+=k AC bA Cb
ab Cb u k u 12+=
4-7 如果一台交流发电机线圈电动势的三次谐波已由短距消除，其5次和7次谐波的短距
系数为多少？ 答：
为消除3次谐波，线圈的节距为ττ3
23111=
??
? ??-=y 所以5次谐波的短距系数为866.025sin 15-=??
?
???=πτy k y 7次谐波的短距系数为866.027sin 17=??
?
???=πτy k y 4-8 为什么说交流绕组所产生的磁动势既是空间函数，又是时间函数。试用单相绕组的磁
动势来说明。 答：
同步电机的定子绕组和异步电机的定、转子绕组均为交流绕组，而它们的电流则是随时间变化的交流电。因此，交流绕组的磁动势及气隙磁通是时间的函数。同时空间上随着电角度按余弦规律分布，即也是空间位置的函数。 4-9 三相绕组合成旋转磁动势基波的幅值、转向和转速各决定于多少？为什么？它的波幅
的瞬间位置与某相电流的相位有何关系？ 答： 由I p
Nk F w 119.023
?=知 幅值
4-12 设有两相绕组，A 相轴线在B 相的逆转向90电角度，A 、B 相电流为t I I m A ωcos =、
t I I m A ωsin =，试分析所产生的基波合成磁动势，并由此论证一个旋转磁动势可以
用两个脉震磁动势来代替。 5-1
有一台50赫的异步电机，额定转速730=N n 转/分，空载转差率为0.00267，试求该电机的极数、同步转速、空载转速及额定负载时的转差率。 答：
1.460601
11=≈=
N
n f n f p 所以4=p ，极数为8 同步转速750601
1==
p
f n r/min
空载转速7480110=-=s n n n r/min 额定负载转差率0267.01
1=-=n n n s N
N 5-2
当异步电动机运行时，定子电流的频率是多少?定子电势的频率是多少？转子电势的频率是多少？转子电流的频率是多少？由定子电流所产生的旋转磁势基波将以什么速度切割定子？以什么速度切割转子？由转子电流所产生的旋转磁势基波将以什么速度切割转子？以什么速度切割定子?转子磁势基波切割定子的速度会不会因转子转速的变化而变化？
答：
（1）定子电流的频率为额定频率1f （2）定子电势频率与电流频率相同为1f （3）转子电流频率为12sf f =，其中1
1n n
n s -=
（4）转子电势频率与电流频率相同，为12sf f = （5）由定子电流所产生的旋转磁势以p f n 1160=切割定子，以n n p
f n -==12
260切割转子
（6）由转子电流产生的旋转磁势基波以n n p f n -==
12260切割转子，以p
f n 1
160=
切割定子
（7）转子磁势基波切割定子的速度不会因转子转速的变化而变化
5-3 有一台绕线式异步电动机，定子绕组短路，在转子绕组通入三相交流电流，其频率为
1f ，旋转磁场相对于转子以p
f n 1
160=
转/分（p 为定、转子绕组极对数）沿着顺时针方向旋转，问此时转子转向如何？转差率如何计算？ 答：
此时转子转向为逆时针，转差率1
1n n
n s -=
。 因为转子中的旋转磁场使得定子中也产生顺时针旋转磁场，使定子相对于转子顺时针旋转，而定子固定，故转子逆时针旋转。
5-4 三相六级绕线式异步电动机，定、转子绕组均采用星型连接，额定功率250千瓦，额定线电压500伏，额定功率50赫，满载时的效率93.5%，功率因数为0.9；0146.01=R 欧，
第二章 1. 为什么直流发电机电枢绕组元件的电势是交变电势而电刷电势是直流电势 P25 2. 如果图2 - 1中的电枢反时针方向旋转， 试问元件电势的方向和 A 、 B 电刷的极性如何 P7 3. 为了获得最大的直流电势， 电刷应放在什么位置 的电刷放在磁极轴线上 P 9-10 4. 为什么直流测速机的转速不得超过规定的最高转速 5. 如果电刷通过换向器所连接的导体不在几何中性线上， 上, 如图2 - 29 输出特性的影响。 6. 具有16个槽， (1) (2) (3) (4) 会出现什么问题 为什么端部对称的鼓形绕组 负载电阻不能小于给定值 而在偏离几何中性线 分析在此情况下对测速机正、 （见图2 - 3） P23 a 角的直线 反转的 所示，试综合应用所学的知识， (提示：在图中作一辅助线。)正反向特性不一致。 16个换向片的两极直流发电机结构如图 2 - 30所示。 试画出其绕组的完整连接图； 试画出图示时刻绕组的等值电路图； 若电枢沿顺时 针方向旋转， 试在上两图中标出感应电势方向和电刷极性； 如果电刷不是位于磁极轴线上， 例如顺时针方向移动一个换向片的距离, ~魚、—_A 2~A__4<5~~p- L 5 卫 J _臂駅 --- W.——Wv ~_W J _Wv ~VA _■- 第三章 7 8 9 10 11 12 1.直流电动机的电磁转矩和电枢电流由什么决定 答 电也电渝嘉的农示式： / _匕一凤小 直流电动机的电枢电流不仅取决于外加电压和本身的内阻，而且还取决于与转速成 正比的反电势(当=常数时) 根据转矩平衡方程式， 当负载转矩不变时， 电磁转矩不变； 加上励磁电流If 不 变，磁通①不变， 所以电枢电流Ia 也不变，直流电动机的电磁转矩和电枢电流由直流电 动机的总阻转矩决定。 T 二T 厂兀 2.如果用直流发电机作为直流电动机的负载来测定电动机的特性 当其他条件不变，而只是减小发电机负载电阻 么原因 RL 时，电动机的转速就下降。 (见图3 - 33),就会发现, 试问这是什 ^发 —— 如果励磁电流和被拖动的负载转矩都不变, 转速变化怎样 n 而仅仅提高电枢端 尺发 1 a 发 3. 一台他励直流电动机， 电压，试问电枢电流、 答：最终电枢电流不变，转速升高 4.已知一台直流电动机， 其电枢额定电压 Ua=110 V ，额定运行时的电枢电流 la= A ,转 速n=3600 r/m in,它的电枢电阻 Ra=50 Q, 空载阻转矩T0=15 mN m 。 试问该电动机额定 负载转矩是多少
14-1水轮发电机和汽轮发电机结构上有什么不同，各有什么特点？ 14-2 为什么同步电机的气隙比同容量的异步电机要大一些？ 14-3 同步电机和异步电机在结构上有哪些异同之处？ 14-4 同步发电机的转速为什么必须是常数？接在频率是50Hz电网上，转速为150r/min的水轮发电机的极数为多少？ 14-5 一台三相同步发电机S N=10kV A，cosφN=0.8（滞后），U N=400V，试求其额定电流I N和额定运行时的发出的有功功率P N和无功功率Q N。 14-6 同步电机在对称负载下稳定运行时，电枢电流产生的磁场是否与励磁绕组匝链？它会在励磁绕组中感应电势吗？ 14-7 同步发电机的气隙磁场在空载状态是如何激励的，在负载状态是如何激励的？ 14-8 隐极同步电机的电枢反应电抗与与异步电机的什么电抗具有相同的物理意义？ 14-9 同步发电机的电枢反应的性质取决于什么，交轴和直轴电枢反应对同步发电机的磁场有何影响？ 答案： 14-3 2p=40 14-4 I N=14.43A，P N=8kW，Q N=6 kvar
15-1 同步电抗的物理意义是什么？为什么说同步电抗是与三相有关的电抗，而它的值又是每相的值？ 15-2 分析下面几种情况对同步电抗有何影响：（1）铁心饱和程度增加；（2）气隙增大；（3）电枢绕组匝数增加；（4）励磁绕组匝数增加。 15-9 (1) * 0E =2.236， (2) *I =0.78（补充条件： Ｘ*S 非=1.8） 15-10 (1) *0E =1.771, 0E =10.74kV ， 4.18=θ 15-11 0 2.2846E * =, 013.85kv E =，32.63θ= 15-12 012534.88v E =，57.42ψ=，387.61A d I =，247.7A q I = 16-1 为什么同步发电机的稳态短路电流不大，短路特性为何是一直线？如果将电机的转速降到0.5n 1则短路特性，测量结果有何变化？ 16-2 什么叫短路比，它与什么因素有关？ 16-3 已知同步发电机的空载和短路特性，试画图说明求取Ｘd 非和Kc 的方法。 16-4 有一台两极三相汽轮同步发电机，电枢绕组Y 接法，额定容量S N =7500kV A ，额定电压U N =6300V ，额定功率因数cos φN =0.8（滞后），频率f =50Hz 。由实验测得如下数据： 空载实验 短路实验测得N k I I =时，A 208fk =I ，零功率因数实验I =I N ，U =U N 时测得A 433fN0=I 试求：（1）通过空载特性和短路特性求出X d 非和短路比；（2）通过空载特性和零功率因数特性求出X σ和I fa ；（3）额定运行情况下的I fN 和u ?。 16-5 一台15000kV A 的2极三相Y 联接汽轮发电机， kV 5.10N =U ，8.0cos N =?（滞 09.2*** （2）额定负载时的励磁电流标么值。
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|0,产生励磁磁动势F o,在铁芯中产生交变主磁通 e 0,其频率与电源电压的频率相同，根据电磁感应定 d d)律，原副边因交链该磁通而分别产生同频率的感应电动势 e i和e2, 且有巴- -N1, dt e2= _N2 d 0,显然，由于原副边匝数不等,即N产N2，原副边的感应电动势也就不等, dt 即e i^e2,而绕组的电压近似等于绕组电动势，即U i~E i, 匕~ E?,故原副边电压不等,即 U i^ 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k=N—2，能否一次线圈用2匝, N2 二次线圈用1匝，为什么？ 答：不能。由U1 E^ 4.44fN^J m可知，由于匝数太少，主磁通m将剧增，磁密B m过 大，磁路过于饱和，磁导率卩降低，磁阻R m增大。于是，根据磁路欧姆定律l0N1= R m「m 可知，产生该磁通的激磁电流I。必将大增。再由p Fe^B m2f1.3可知，磁密B m过大，导致 2 铁耗P Fe大增，铜损耗I0 r1也显著增大，变压器发热严重，可能损坏变压器。
第二章 1.为什么直流发电机电枢绕组元件的电势是交变电势而电刷电势是直流电势? 答：电枢连续旋转，导体ab和cd轮流交替地切割N极和S极下的磁力线，因而ab和cd中的电势及线圈电势是交变的。 由于通过换向器的作用，无论线圈转到什么位置，电刷通过换向片只与处于一定极性下的导体相连接，如电刷A始终与处在N极下的导体相连接，而处在一定极性下的导体电势方向是不变的，因而电刷两端得到的电势极性不变，为直流电势。 2. 如果图 2 - 1 中的电枢反时针方向旋转，试问元件电势的方向和A、 B电刷的极性如何? 答：在图示瞬时，N极下导体ab中电势的方向由b指向a，S极下导体cd中电势由d指向c。电刷A通过换向片与线圈的a端相接触，电刷B与线圈的d端相接触，故此时A电刷为正，B电刷为负。 当电枢转过180°以后，导体cd处于N极下，导体ab处于S极下，这时它们的电势与前一时刻大小相等方向相反，于是线圈电势的方向也变为由a到d，此时d为正，a为负，仍然是A刷为正，B刷为负。 4. 为什么直流测速机的转速不得超过规定的最高转速? 负载电阻不能小于给定值? 答：转速越高，负载电阻越小，电枢电流越大，电枢反应的去磁作用越强，磁通被削弱得越多，输出特性偏离直线越远，线性误差越大，
为了减少电枢反应对输出特性的影响，直流测速发电机的转速不得超过规定的最高转速，负载电阻不能低于最小负载电阻值，以保证线性误差在限度的范围内。而且换向周期与转速成反比，电机转速越高，元件的换向周期越短；eL正比于单位时间内换向元件电流的变化量。基于上述分析，eL必正比转速的平方，即eL∝n2。同样可以证明ea ∝n2。因此，换向元件的附加电流及延迟换向去磁磁通与n2成正比，使输出特性呈现非线性。所以，直流测速发电机的转速上限要受到延迟换向去磁效应的限制。为了改善线性度，采用限制转速的措施来削弱延迟换向去磁作用，即规定了最高工作转速。 5. 如果电刷通过换向器所连接的导体不在几何中性线上，而在偏离几何中性线α角的直线上，如图 2 - 29 所示，试综合应用所学的知识，分析在此情况下对测速机正、反转的输出特性的影响。(提示：在图中作一辅助线。)正反向特性不一致。 6. 具有 16 个槽， 16 个换向片的两极直流发电机结构如图 2 - 30 所示。 (1) 试画出其绕组的完整连接图； (2) 试画出图示时刻绕组的等值电路图； (3) 若电枢沿顺时针方向旋转，试在上两图中标出感应电势方向和电刷极性； (4) 如果电刷不是位于磁极轴线上，例如顺时针方向移动一个换向片的距离，会出现什么问题?
2-1 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： )(7.721400 3105003322A U S I N N N =??== 2-2 设有一台16MV A 、三相、110/11kV 、Yd 连接的双绕组变压器（表示初级三相绕组接成星形，次级三相绕组接成三角形）。试求高压、低压两侧的额定线电压、线电流和额定相电压、相电流。 解：由已知可得：MVA S N 16=、kV U N 1101=、kV U N 112=，则有： 高压侧 额定线电压： kV U N 1101= 额定线电流： )(0.8410 1103101633 611A U S I N N N =???= = 额定相电压： kV U U N 5.633 110311== =φ 额定相电流： )(8411A I I N ==φ 低压侧 额定线电压： kV U N 112= 额定线电流： )(84010 113101633 622A U S I N N N =???= = 额定相电压： kV U U N 1122==φ 额定相电流： )(4853 840322A I I N ===φ
2-6、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%。假定一、二次侧绕组的漏抗如归算到同一方面时可作为相等，试求各参数的标么值，并绘出该变压器的T 形等效电路和近似等效电路。 解：在一次侧计算有： )(55.42200 1010311A U S I N N N =?== )(48455 .42200 111Ω=== N N N I U Z 10220 220021===N N U U k I 0=5%I 1N =0.05×4.55=0.228(A) )(6.3036.010222'2Ω=?==r k r )(2.76.36.3'21Ω=+=+=r r r k )(0.27262.7222 2Ω=+=+=k k k x r Z ∴ )(1347228.070 2 20Ω=== I p r Fe m )(9649228 .02200 00Ω=== I U Z m )(955513479649222 2Ω=-=-=m m m r Z x ∴ 015.0484 2 .71*=== N k k Z r r 78.24841347 1*=== N m m Z r r 054.0484 26 1*===N k k Z x x 74.194849555 1*=== N m m Z x x 056.0484 27 1*===N k k Z Z Z 94.19484 9649 1*=== N m m Z Z Z T 型等效电路 近似等效电路 2-11、设有一台50kV A ，50 Hz ，6300/400V ，Yy 连接的三相铁芯式变压器，空载电流 I 0=0.075I N ，空载损耗p 0＝350W ，短路电压u k*＝0.055，短路损耗p kN ＝1300W 。 （1）试求该变压器在空载时的参数r 0及x 0，以及短路参数r k 、x k ，所有参数均归算到高压侧，作出该变压器的近似等效电路。 （2）试求该变压器供给额定电流且cos θ2=0.8滞后时的电压变化率及效率。 '2&'' '2 &' '
09电气学习部 《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 2008-3-3
2-1 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： )(7.721400 3105003322A U S I N N N =??== 2-2 设有一台16MV A 、三相、110/11kV 、Yd 连接的双绕组变压器（表示初级三相绕组接成星形，次级三相绕组接成三角形）。试求高压、低压两侧的额定线电压、线电流和额定相电压、相电流。 解：由已知可得：MVA S N 16=、kV U N 1101=、kV U N 112=，则有： 高压侧 额定线电压： kV U N 1101= 额定线电流： )(0.8410 1103101633 611A U S I N N N =???= = 额定相电压： kV U U N 5.633 110311== =φ 额定相电流： )(8411A I I N ==φ 低压侧 额定线电压： kV U N 112= 额定线电流： )(84010 113101633 622A U S I N N N =???= = 额定相电压： kV U U N 1122==φ 额定相电流： )(4853 8403 22A I I N == =φ
第二章 1. 为什么直流发电机电枢绕组元件的电势是交变电势而电刷电势是直流电势P25 2. 如果图2 - 1 中的电枢反时针方向旋转，试问元件电势的方向和A、B电刷的极性如何P7 3. 为了获得最大的直流电势，电刷应放在什么位置为什么端部对称的鼓形绕组(见图2 - 3)的电刷放在磁极轴线上P9-10 4. 为什么直流测速机的转速不得超过规定的最高转速负载电阻不能小于给定值P23 5. 如果电刷通过换向器所连接的导体不在几何中性线上，而在偏离几何中性线α角的直线上，如图 2 - 29 所示，试综合应用所学的知识，分析在此情况下对测速机正、反转的输出特性的影响。(提示：在图中作一辅助线。)正反向特性不一致。 6. 具有16 个槽，16 个换向片的两极直流发电机结构如图2 - 30 所示。 (1) 试画出其绕组的完整连接图； (2) 试画出图示时刻绕组的等值电路图； (3) 若电枢沿顺时针方向旋转，试在上两图中标出感应电势方向和电刷极性； (4) 如果电刷不是位于磁极轴线上，例如顺时针方向移动一个换向片的距离，会出现什么问题 第三章 1. 直流电动机的电磁转矩和电枢电流由什么决定 答 直流电动机的电枢电流不仅取决于外加电压和本身的内阻，而且还取决于与转速成正比的反电势（当?=常数时） 根据转矩平衡方程式，当负载转矩不变时，电磁转矩不变；加上励磁电流If不变，磁通Φ不变，所以电枢电流Ia也不变，直流电动机的电磁转矩和电枢电流由直流电动机的总阻转矩决定。 2. 如果用直流发电机作为直流电动机的负载来测定电动机的特性(见图3 - 33)，就会发现，当其他条件不变，而只是减小发电机负载电阻RL时，电动机的转速就下降。试问这是什么原因 3. 一台他励直流电动机，如果励磁电流和被拖动的负载转矩都不变，而仅仅提高电枢端电压，试问电枢电流、转速变化怎样 答：最终电枢电流不变，转速升高 4. 已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110 V，额定运行时的电枢电流Ia=0.4 A，转速n=3600 r/m in, 它的电枢电阻Ra=50 Ω，空载阻转矩T0=15 m N·m。试问该电动机额定负载转矩是多少 5. 用一对完全相同的直流机组成电动机—发电机组，它们的励磁电压均为110 V，电枢电阻 Ra=75 Ω。已知当发电机不接负载，电动机电枢电压加110 V时，电动机的电枢电流为0.12 A，绕组的转速为4500 r/m in。试问： (1) 发电机空载时的电枢电压为多少伏 (2) 电动机的电枢电压仍为110 V，而发电机接上0.5 kΩ的负载时，机组的转速n是多大(设空载阻转矩为恒值) 6. 一台直流电动机，额定转速为3000 r/m in。如果电枢电压和励磁电压均为额定值，试问该电机是否允许在转速n=2500 r/m in下长期运转为什么 答：不能，因为根据电压平衡方程式，若电枢电压和励磁电压均为额定值，转速小于额定转速的情况下，电动机的电枢电流必然大于额定电流，电动机的电枢电流长期大于额定电流，必将烧坏电动机的电枢绕组 7. 直流电动机在转轴卡死的情况下能否加电枢电压如果加额定电压将会有什么后果 答：不能，因为电动机在转轴卡死的情况小，加额定的电枢电压，则电压将全部加载电枢绕组上，此时的电枢电流为堵转电流，堵转电流远远大于电枢绕组的额定电流，必将烧坏电动机的电枢绕组。 8. 并励电动机能否用改变电源电压极性的方法来改变电动机的转向 答：不能，改变电动机的转向有两种方法：改变磁通的方向和改变电枢电流的方向，如果同
电机课后习题答案 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
电力拖动基础部分课后习题答案 1-8 某起重机电力拖动系统如图1-13所示。电动机kW P N 20＝,950/min n r =，传动机构转速比13j =，2 3.5j =，34j =，各级齿轮传递效率1230.95ηηη===，各轴的飞 轮矩221125GD N m =?，22250GD N m =?，22340GD N m =?，2 24460GD N m =?，卷筒直 径0.5D m =，吊钩重01900G N =,被吊重物49000G N =,忽略电动机空载转矩、钢丝绳重量和滑轮传递的损耗，试求： (1)以速度0.3/v m s =提升重物时，负载(重物及吊钩)转矩、卷筒转速、电动机输出功率及电动机的转速； (2)负载的飞轮矩及折算到电动轴上的系统总飞轮矩； (3) 以加速度为20.1/m s 提升重物时，电动机输出的转矩。 解：（1）卷筒速度：'12360600.3 n 11.46/min 22 3.140.25 11.463 3.54481/min v r R n n j j j r ?'= ==∏??==???= 折算到电机转矩： ()03 9.559.55353.64810.95L G G v Fv T N m n η+===* （另： ()()03 1900490000.25353.43 3.540.95 L G G R G R T N m j j ηη++?'*= ===????） 电机输出功率： 353.4481 17.895509550 L T n P kw ?= == （2）负载飞轮矩：()()2 2202509000.2512725L G D G G R N m =+*=?=? 折算到电机轴总飞轮矩： （3）∵ 20.1/a m s = ∴ 20.1/dv m s dt = 而 6060 j 0.142159.622 3.140.25dn dv dt R dt π==??=?? ∴ 138.4 159.6353.4412375 T N m =?+=? 1-9 某龙门刨床的主传动机构图如图1-14所示。齿轮1与电动机直接联接，各齿轮数据见表1-1所示。
第一章 磁路 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）和材料的导磁性能有关，计算公式为 A l R m μ= ，单位：Wb A 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，磁畴间相互摩擦引起的损 耗。经验公式V fB C p n m h h =。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（涡流），通过电阻产生的 损耗。经验公式G B f C p m Fe h 2 3.1≈。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4 105.7-?Wb ，不计铁心的磁位降时所需的直流励磁电流； (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：Θ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2422109.293.01025.1025.0m m A A --?=???==δ (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m l 41052-?==δδ 铁心长度()m cm l 21045.122025.025.15225.125.7-?=?--+??? ? ??-= 铁心、气隙中的磁感应强度T T A B B 29.1109.22105.724 4 =???=Φ= =--δ (1) 不计铁心中的磁位降： 气隙磁场强度m A m A B H 6 7 100.110 429.1?=?= = -πμδ δ
《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 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 t L ψ =- 对空心线圈：L Li ψ= 所以di e L L dt =- 自感：2L L N N m m i i i L Ni N φψ= = = ∧=∧ A m 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。 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。 解：(1) ∵u 1为正弦电压，∴电流i 1也随时间变化，由i 1产生的磁通随时间变化，由电磁感 应定律知d dt e N Φ=-产生感应电动势. (2) 磁通方向：右手螺旋定则，全电流定律1e 方向：阻止线圈中磁链的变化，符合右手螺 旋定则：四指指向电势方向，拇指为磁通方向。
控制电机第三版课后习题答案 第二章 1. 为什么直流发电机电枢绕组元件的电势是交变电势而电刷电势是直流电势? P25 2. 如果图 2 - 1 中的电枢反时针方向旋转，试问元件电势的方向和A、 B 电刷的极性如何? P7 3. 为了获得最大的直流电势，电刷应放在什么位置? 为什么端部对称的鼓形绕组(见图 2 - 3)的电刷放在磁极轴线上? P9-10 4. 为什么直流测速机的转速不得超过规定的最高转速? 负载电阻不能小于给 定值? P23 5. 如果电刷通过换向器所连接的导体不在几何中性线上，而在偏离几何中性线α角的直线上，如图 2 - 29 所示，试综合应用所学的知识，分析在此情况下对测速机正、反转的输出特性的影响。(提示: 在图中作一辅助线。)正反向特性不一致。 6. 具有 16 个槽， 16 个换向片的两极直流发电机结构如图 2 - 30 所示。 (1) 试画出其绕组的完整连接图; (2) 试画出图示时刻绕组的等值电路图; (3) 若电枢沿顺时针方向旋转，试在上两图中标出感应电势方向和电刷极性; (4) 如果电刷不是位于磁极轴线上，例如顺时针方向移动一个换向片的距 离，会出现什么问题? 4321161514N514 a,,1A513B 6132第三章 67891011121. 直流电动机的电磁转矩和电枢电流由什么决定? 答
直流电动机的电枢电流不仅取决于外加电压和本身的内阻，而且还取决于与转速成正比的反电势(当?=常数时) 根据转矩平衡方程式，当负载转矩不变时，电磁转矩不变; 加上励磁电流If 不变，磁通Φ不变，所以电枢电流Ia也不变，直流电动机的电磁转矩和电枢电流由直流电动机的总阻转矩决定。 2. 如果用直流发电机作为直流电动机的负载来测定电动机的特性(见图 3 - 33)，就会发现，当其他条件不变，而只是减小发电机负载电阻RL时，电动机的转速就下降。试问这是什么原因? RITTIn,,,,,,,,,,, La发发发电电1223. 一台他励直流电动机，如果励磁电流和被拖动的负载转矩都不变，而仅仅提高电枢端电压，试问电枢电流、转速变化怎样? 答:最终电枢电流不变，转速升高 4. 已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110 V，额定运行时的电枢电流Ia=0.4 A，转速n=3600 r/min, 它的电枢电阻Ra=50 Ω，空载阻转矩T0=15 mN?m。试问该电动机额定负载转矩是多少?
第二章 变压器 2-1 什么叫变压器的主磁通，什么叫漏磁通？空载和负载时，主磁通的大小取决于哪些因素？ 答：变压器工作过程中，与原、副边同时交链的磁通叫主磁通，只与原边或副边绕组交链的磁通叫漏磁通。 由感应电动势公式 Φ=1144.4fN E 可知，空载或负载情况下 11E U ≈，主磁通的大小取决于外加电压1U 、频率f 和绕组匝数1N 。 2-2 一台50Hz 的变压器接到60Hz 的电源上运行时，若额定电压不变，问激磁电流、铁耗、漏 抗会怎样变化 答：（1）额定电压不变，则'1'11144.444.4Φ=Φ=≈N f fN E U N 又 5060'=f f ?6050 '=ΦΦ， 即Φ=Φ5' 磁通降低，此时可认为磁路为线性的，磁 阻s l R m μ= 不变，励磁磁势m m R N I Φ=?1，∴m m I I 65' =； （2）铁耗：β αf B p m Fe ∝，βα>Θ铁耗稍有减小； （3）σσσ π11'' 1562x L f x = ?=， σσσπ22' '25 62x L f x =?= 2-3 在导出变压器的等效电路时，为什么要进行归算？归算是在什么条件下进行的？ 答：因为变压器原、副边只有磁的联系，没有电的联系，两边电压21 E E ≠、电流不匹配， 必须通过归算，才能得到两边直接连接的等效电路； 归算原则：保持归算前后副边的磁动势不变。 2-4 利用T 型等效电路进行实际问题计算时，算出的一次和二次侧电压、电流和损耗、功率是否 为实际值，为什么？ 答：一次侧没有经过归算，所以为实际值； 二次侧电压、电流不是实际值，因为归算前后绕组匝数不同，但损耗、功率为实际值。 2-5 变压器的激磁阻抗和等效漏阻抗如何测定？ 答：激磁阻抗由空载试验测量；等效漏阻抗由短路试验测量。 （具体测量方法略） 2-14 有一台三相变压器，额定容量kKA S N 5000=，额定电压kV kV U U N N 3.61021=， Y ,d 联结，试求：（1）一次、二次侧的额定电流；（2）一次、二次侧的额定相电压和相电流。 解：（1）A A U S I N N N 68.2881035000 311=?== A A U S I N N N 21.4583 .635000 322=?== （2）原边Y 联结：kV kV U U N N 77.53 10 311=== Φ A I I N N 68.28811==Φ 副边?联结：kV U U N N 3.611==Φ A A I I N N 55.2643 21 .458311=== Φ 2-16 有一台单相变压器，已知参数为： Ω=19.21R ，Ω=4.151σX ，Ω=15.02R ， Ω=964.02σX ，Ω=1250m R ，Ω=12600m X ，26087621=N N 。当二次 侧电压V U 60002 =，电流A I 1802=，且8.0cos 2=?（滞后）时：（1）画出归算 到高压侧的T 型等效电路；（2）用T 型等效电路和简化等效电路求1? U 和1? I ，并比较其结果。 解：（1）归算到高压侧： Ω=19.21R Ω=4.151σX Ω=1250m R Ω=12600m X Ω=Ω?? ? ??==70.115.02608762 22 '2 R k R I &' L Z ' ' I &
控制电机复习题答案111 一、填空题 1. 控制电机主要是对控制信号进行传递和变换，要求有较高的控制性能，如要求运行可靠 动作迅速准确度高等。 2. 单相异步电动机的类型主要有反应式永磁式磁滞式 3. 磁滞式同步电动机最突出的优点是能够自启动而且启动转矩很大。 4. 40齿三相步进电动机在双三拍工作方式下步距角为3，在单、双六拍工作方式下步距角为 1.5。 5. 交流伺服电动机的控制方式有变极变频变转差率。 6. 自整角机是一种能对角度偏差自动整步的感应式控制电机，旋转变压器是一种输出电 压随角度变化的信号元件，步进电动机是一种把脉冲信号转换成角位移或直线位移的执行元件，伺服电动机的作用是将输入电压信号转换为轴上的角位移或角速度输出。 7. 无刷直流电动机转子采用永磁体，用电子开关线路和位置传感器组成的电子换向器 取代有刷直流电动机的机械换向器和电刷。 8. 直线电机按照工作原理来区分，可分为直线感应电机、直线直流电机和直线同步电机 三类。 9. 自整角机是一种能对角度偏差自动整步的感应式控制电机，它通过电的方式在两个或 两个以上无电联系的转轴之间传递角位移或使之同步旋转。 10.光电编码器按编码原理分有绝对式和增量式两种。
11.异步测速发电机性能技术指标主要有线性误差、相位误差、剩余电压和输出斜率。 12 同步电动机转子上的鼠笼绕组可起启动和阻尼作用。 13.小功率同步电动机可分为反应式永磁式磁滞式等。 14.反应式电磁减速同步电动机定转子齿数应满足_______，转速公式为_______；励磁式电 磁减速同步电动机定转子齿数应满足_______，转速公式为_____。 15. 电机产生过度过程的主要原因是电机中存在两种惯性：机械电磁。 16. 罩极式单相异步电动机的旋转方向总是固定不变的由罩住的部分向未罩住的方向旋转。 17.直流伺服电动机的电气制动有能耗回馈反接。 二、选择题 1．伺服电动机将输入的电压信号变换成（ D ），以驱动控制对象。 A.动力 B.位移 C.电流 D.转矩和速度 2.交流伺服电动机的定子铁芯上安放着空间上互成（ B ）电角度的两相绕组，分别为励磁绕组和控制绕组。 A.0o B. 90o C. 120o D.180o 3.为了减小（ C ）对输出特性的影响，在直流测速发电机的技术条件中，其转速不得超过规定的最高转速。 A.纹波 B.电刷 C.电枢反应 D.温度 4.在交流测速发电机中，当励磁磁通保持不变时，输出电压的值与转速成正比，其频率与转速（ D ）。 A.正比 B.反比 C.非线性关系 D.无关 5.影响交流测速发电机性能的主要原因是（ B ）。 A.存在相位误差 B.有剩余电压 C.输出斜率小 D.以上三点 6.步进电机是利用电磁原理将电脉冲信号转换成（ C ）信号。 A.电流 B.电压 C. 位移 D.功率
1-1、 变压器电动势旋转电动势产生的原因有什么不同其大小与哪些因素有关 答： 变压器电动势产生原因：线圈与磁场相对静止，但穿过线圈的磁通大小或方向发生变化；旋转电动势产生原因：磁通本身不随时间变化，而线圈与磁场之间有相对运动，从而使线圈中的磁链发生变化。 对于变压器电动势：dt d N dt d e φ ψ-=- = e 的大小与线圈匝数、磁通随时间的变化率有关。 对于旋转电动势：Blv e = e 的大小与磁感应强度B ，导体长度l ，相对磁场运动速度v 有关。 1-2、 磁滞损耗和涡流损耗是什么原因引起的它的大小与哪些因素有关 答： 磁滞损耗产生原因：铁磁材料在外界交变磁场作用下反复磁化时，内部磁畴必将随外界磁场变化而不停往返转向，磁畴间相互摩擦而消耗能量，引起损耗。 其大小n P 与最大磁通密度m B 、交变频率f 和材料等因素有关，即a n fB P ∞。同时，磁滞损耗与磁滞回线所包围的面积有关，面积越大，磁滞损耗也就越大。 涡流损耗产生原因：铁芯中磁通发生交变时根据电磁感应定律，铁芯中会感应涡流状的电动势并产生电流，即涡流。涡流在铁芯中流通时，会产生损耗，就称为涡流损耗。 其大小w P 与铁芯中的磁通密度幅值m B ，磁通的交变频率f 、硅钢片厚度d 和硅钢片电阻率 ρ等因素有关，即ρ 222d B f P m w ∞ 。 1-3、 如何将dt d N e Φ -=和Blv e =两个形式不同的公式统一起来 答： 匝数N 为1、有效长度为l ，线圈宽度为b 的线圈在恒定磁场中以速度v 运动时，由电磁感 应定律可得：()Blv v lB dt dx lB d l B dt d dt d N e b x x =--=-=-=-=?+)(ξξφ 1-4、 电机和变压器的磁路通常采用什么材料制成这些材料各具有哪些主要特征 答：
控制电机与特种电机课后答案第4章思考题与习题 1. 旋转变压器由_________两大部分组成。( ) A.定子和换向器 B.集电环和转子 C.定子和电刷 D.定子和转子 2. 与旋转变压器输出电压呈一定的函数关系的是转子( )。 A.电流 B. 转角 C.转矩 D. 转速 3(旋转变压器的原、副边绕组分别装在________上。( ) A(定子、转子 B.集电环、转子 C.定子、电刷 D. 定子、换向器 4(线性旋转变压器正常工作时，其输出电压与转子转角在一定转角范围内成________。 5、试述旋转变压器变比的含义, 它与转角的关系怎样? 6、旋转变应器有哪几种?其输出电压与转子转角的关系如何, 7、旋转变压器在结构上有什么特点?有什么用途。 8、一台正弦旋转变压器，为什么在转子上安装一套余弦绕组?定子上的补偿绕组起什么作用? 9、说明二次侧完全补偿的正余弦旋转变压器条件，转子绕组产生的合成磁动势和转子转角α有何关系。 10、用来测量差角的旋转变压器是什么类型的旋转变压器? 11、试述旋转变压器的三角运算和矢量运算方法. 12、简要说明在旋转变压器中产生误差的原因和改进方法。 答案 1. D 2. B 3. A 4. 正比
5. 旋转变压器的工作原理和一般变压器基本相似，从物理本质来看，旋转变压器可以看成是一种能转动的变压器。区别在于对于变压器来说，其原、副边绕组耦合位置固定，所以输出电压和输入电压之比是常数，而旋转变压器的原、副边绕组分别放置在定、转子上，由于原边、副边绕组间的相对位置可以改变，随着转子的转动，定、转子绕组间的电磁耦合程度将发生变化，电磁精确程度与转子的转角有关，因此，旋转变压器能将转角转换成与转角成某种函量关系的信号电压。输出绕组的电压幅值与转子转角成正弦、余弦函数关系，或保持某一比例关系，或在一定转角范围内与转角成线性关系。 6. 按着输出电压和转子转角间的函数关系，旋转变压器主要可以分:正、余弦旋转变压器(代号为XZ)和线性旋转变压器(代号为XX)、比例式旋转变压器(代号为XL)，矢量旋转变压器(代号为XS)及特殊函数旋转变压器等。其中，正余弦旋转变压器当定子绕组外加单相交流电流激磁时其输出电压与转子转角成正余弦函数关系;线性旋转变压器的输出电压在一定转角范围内与转角成正比，线性旋转变压器按转子结构又分成隐极式和凸极式两种;比例式旋转变压器则在结构上增加了一个固定转子位置的装置，其输出电压也与 转子转角成比例关系。 按旋转变压器在系统中用途可分为解算用旋转变压器和数据传输用旋转变压器。根据数据传输用旋转变压器在系统中的具体用途，又可分为旋变发送机(代号为XF)，旋变差动发送机(代号为XC)，旋变变压器(又名旋变接收器)(代号为XB)。 若按电机极对数的多少来分, 可将旋转变压器分为单极对和多极对两种。采用多极对是为了提高系统的精度。
同步电机 一、填空题： 1. 同步电机_____________对_____________的影响称为电枢反应。同步发电机电枢反应的性质取决于__________________________。 电枢磁动势；励磁磁动势；内功率因数角ψ 2. 同步发电机当?=0°时，除产生____________________电枢反应外，还产生__________________________电枢反应。 交轴电枢反应；直轴去磁电枢反应 3. 利用同步发电机的_____________和_____________曲线可以测量同步发电机的同步电抗，利用______ ______和_____________曲线可以测量同步发电机的定子漏电抗。 空载特性；短路特性；空载特性；零功率因数负载特性 4. 利用_________可以同时测量凸极同步发电机的直轴同步电抗和交轴同步电抗。 转差法 5. 同步发电机与电网并联运行的条件是：（1） ； （2） ； （3） ； （4） 。 发电机的频率等于电网的频率；发电机的电压幅值等于电网电压的幅值且波形一致；发电机的电压相序与电网的电压相序相同；在合闸时，发电机的电压相位与电网电压的相位一样 6. ★同步电机的功率角有双重物理含义，在时间上是 和 之间的夹角；在空间上是 和 之间的夹角。 励磁电动势0E &；电压U &；励磁磁动势1 f F &；等效合成磁动势F δ'& 7. 同步发电机静态稳定的判据是___________，隐极同步发电机静态稳定极限对应的功率角= 。 0dT d θ>，90 8. 同步发电机并联在无穷大容量电网上运行时，要调节输出的有功功率，必须调节___________________ ________；如果只调节其输出的无功功率，可通过调节______________实现。 原动机的输入功率（或输入转矩）；励磁（电流） 9. 一台并联在无穷大容量电网上运行的同步发电机，功率因数是超前的，则电机运行在______状态，此时发电机向电网发出__________的无功功率；若不调节原动机的输入功率而使励磁电流单方向调大，当发出的无功功率为零时，励磁状态为 状态；进一步增大励磁电流，电机变化到_____状态，此时发电机向电网发出_______无功功率。 欠励；超前（或容性）；正常励磁；过励；滞后（或感性） 10. 凸极同步发电机功角特性的表达式是_________________________________________。 20sin sin 22d q M d d q X X E U P m mU X X X θθ-=+ 11. ★凸极同步发电机与电网并联，如将发电机励磁电流减为零，则发电机电磁转矩为 。
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 磁路 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）和材料的导磁性能有关，计算公式为 A l R m μ= ，单位：Wb A 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，磁畴间相互摩擦引起的损 耗。经验公式V fB C p n m h h =。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（涡流），通过电阻产生的 损耗。经验公式G B f C p m Fe h 23.1≈。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4105.7-?Wb ，不计铁心的磁位降时所需的直流励磁电流； (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2422109.293.01025.1025.0m m A A --?=???==δ (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m l 41052-?==δδ 铁心长度()m cm l 21045.122025.025.15225.125.7-?=?--+??? ? ??-= 铁心、气隙中的磁感应强度T T A B B 29.1109.22105.724 4 =???=Φ= =--δ (1) 不计铁心中的磁位降： 气隙磁场强度m A m A B H 67 100.110 429 .1?=?= = -πμδ δ 磁势A A l H F F I 500105100.146=???=?==-δδδ