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I 0， 产生励磁磁动势F 0， 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 e 1和e 2, 且有 dt
d N
e 0
1
1φ-=, dt
d N
e 0
2
2φ-=, 显然，由于原副边匝数不等, 即N 1≠N 2，原副边的感应电动势也就不等, 即e 1≠e 2, 而绕组的电压近似等于绕组电动势,即U 1≈E 1, U 2≈E 2,故原副边电压不等,即U 1≠U 2, 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22
1
==N N k ，能否一次线圈用2匝，二次线圈用1匝，为什么
答：不能。由m fN E U Φ=≈11144.4可知，由于匝数太少，主磁通m Φ将剧增，磁密m B 过大,磁路过于饱和，磁导率μ降低，磁阻m R 增大。于是，根据磁路欧姆定律m m R N I Φ=10可知, 产生该磁通的激磁电流0I 必将大增。再由3.12
f B p m Fe ∝可知，磁密m B 过大, 导致铁耗Fe p 大增， 铜损耗12
0r I 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，kV U U N N 4.0/3.6/21=，Y ，yn （Y/Y 0）接线，铭牌数据如下：
I 0%=7% P 0=600W u k %=4.5% P kN =2250W 试求：1。画出以高压侧为基准的近似等效电路，用标么值计算其参数，并标于图中；2。当变压器原边接额定电压，副边接三相对称负
载运行，每相负载阻抗438.0875.0*
j Z L
+= ，计算变压器一、二次侧电流、二次端电压及输入的有功功率及此时变压器的铁损耗及激磁功率。
解：1、 045.0100
5
.4*
*==
=k k U z 0225.0*
*==
=N
kN
kN k S P P r 039.02*2
**
=-=
k k k r Z x
24
.14225.1)
100/7(10006.0)100
7()(28.141007112*2**220
2*0*
0**
*=-========
m m m N m m r Z x S P I P r I Z
1-6 三相变压器的组别有何意义，如何用时钟法来表示？
答：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。
1-7为什么说变压器的激磁电流中需要有一个三次谐波分量，如果激磁电流中的三次谐波分量不能流通，对线圈中感应电动机势波形有何
影响？
答：因为磁路具有饱和特性，只有尖顶波电流才能产生正弦波磁通，因此激磁电流需要有三次谐波分量（只有这样，电流才是尖顶波）。
如果没有三次谐波电流分量，主磁通将是平顶波,其中含有较大的三次谐波分量，该三次谐波磁通将在绕组中产生三次谐波电动势，三次谐波电动势与基波电动势叠加使相电动势呈尖顶波形，绕组承受过电压，从而危及绕组的绝缘。
1—8 有一台60000千伏安，220/11千伏，Y ，d （Y/Δ）接线的三相变压器，
072.0,008.0*
*==k k x r ，求：
（1） 高压侧稳态短路电流值及为额定电流的倍数；
（2） 在最不得的情况发生突然短路，最大的短路电流是多少？ 解： 一次侧额定电流 A U S I N
N N 46.15710
2203106000033
311=⨯⨯⨯=
=
短路阻抗标么值07244.0008.0072.0222
*2
**
=+=+=
K K K x r z
短路电流标么值和短路电流有名值
8.1307244
.011**
====
==
K K N N
K
N
N
K
K z z z I z U I I I A I I I N K K 95.217246.1578.131*
=⨯==
6000KV 属大容量变压器 8.17.1-=y K 最大短路电流：*
**
max 1K y K
y
K I K z K i == A
I I K I i i N
K y N K K 42.553112.522446.1578.13)8.17.1(2221*
1*max max -=⨯⨯-⨯===
1-9 工频三相变压器，额定容量320kV A ，额定电压6300/400V ，Yd 形连接，试验数据如下表。
（1） 作出变压器的近似等效电路，各参数用标幺值表示；
（2） 一次侧施加额定电压，次级侧接负载，负载电流为0.8倍额定电
流，功率因数0.8滞后，计算电压变化率；
解：（1）变压器的近似等效电路如下图所示：
.
.
2*
短路阻抗 5.5963()k k k U z I =
==Ω 短路电阻 225700/3 2.2132()29.3
k k
k p r I =
==Ω 短路电抗 5.1401()k x
==Ω
激磁阻抗 0008.3374()
U z I =
==Ω 激磁电阻 0020 1.8898()
p r I =
==Ω 激磁电抗 8.1204()m x =
=Ω
高压侧的基值选择16300()b U V =，则高压侧阻抗基值为
22
116300124.0313320000
b b N U z S ===
低压侧的基值选择2400()b U V =，则低压侧阻抗基值为
222240033 1.5320000
b
b N U z S ===
相应的标幺值为： 短路阻抗标幺值 *1 5.5963
0.0451124.0313
k k b z z z =
==
短路电阻标幺值 *1 2.21320.0178124.0313
k k b r r z =
== 短路电抗标幺值
*0.0414k x ==
激磁阻抗标幺值 0*28.337416.67480.5m b z z z =
== 激磁电阻标幺值 0*2 1.8898 3.77960.5
m b r r z =
== 激磁电抗标幺值
*16.2408m x ==
（2）0
1*10U •
=∠
cos 0.8ψ=，则0
36.87ψ=，02*0.836.87I •
=∠-， 02*2*1***()0.8682 3.89k k U U I r jx •
•
•
=-+=∠
电压变化率**(cos sin )100% 3.12k k U r x βψψ=+⨯=
异步电机
2-1 何谓异步电动机的转差率？在什么情况下转差率为正，什么情况为负，什么情况下转差
率小于1或大于1？如何根据转差率的不同来区别各种不同运行状态？
答：异步电机转差率s 是指旋转磁场转速n 1与转子转速 n 之间的转速差（n 1-n ）与旋转磁场转速n 1的比率，即1
1n n
n s -=
。 当n< n 1时，转差率为正（s>0），n> n 1时转差率为负（s<0）； 当n 1>n>0时，转差率s<1；当0>n>∞时，转差率s>1;
当+∞>s>1 时为电磁制动运行状态，当1>s>0时为电动机运行状态，当0>s>-∞时为发电机运行状态。
2-2 一台三相感应电动机：f1 =50Hz ，p=2。在转差率为0.02时，求：(1)定子旋转磁场的转速n1；(2)定子旋转磁场相对转子的转速；(3)转子旋转磁场相对转子的转速；(4)转子旋转磁场相对定子的转速。
[解]：(1). 定子磁场转速：min /15002
50
*606011r p f n ===
(2). 转子转速：m in /14701500*)02.01()1(1r n s n =-=-=
定子磁场相对转子的转速：m in /301500*02.011r sn n n ===- (3). 转子磁场相对转子的转速：m in /301r sn = (4) 转子磁场相对定子的转速：min /15002
50
*606011r p f n ===
2-3 一台三相异步电动机，P N =4.5千瓦，Y/Δ接线，380/220伏，8.0cos =N ϕ，8.0=N η，
1450=N n 转/分，试求：
1． 接成Y 形或Δ形时的定子额定电流； 2． 同步转速1n 及定子磁极对数P ； 3． 带额定负载时转差率N s ； 解： (1)Y 接时： U N =380V A U P I N
N N N
N 68.108
.08.03803105.4cos 33=⨯⨯⨯⨯=
=
ηϕ
△ 接时： U N =220V A U P I N
N N N
N 45.188
.08.02203105.4cos 33=⨯⨯⨯⨯=
=
ηϕ
(2) p
f
n n N 601=
= 磁极对数 07.21450
50
6060=⨯==
N n f p 取p=2 同步转速m in /15002
5060601r p f n =⨯==
(3) 额定转差率 0333.01500
1450
150011=-=-=
n n n s N 2-4一台三相四极异步电动机，150kW ，50Hz ，380V ，Y 接法，额定负载时p cu2=2.2kW ，p mec =2.6kW ，附加损耗pad=1.1kW 。试求
1. 额定运行时的转速、转差率；
2. 额定运行时的电磁功率和电磁转矩；
3. 如额定运行时，保持负载转矩不变，在转子绕组中串入电阻
使电机的转速降低10％，问串入的电阻阻值是原转子电阻的多少倍？调速后的转子铜耗是多少？
解：（1）额定运行时的转速为601500(/min)N f
n r p
=
=
153.7()i N mec ad P P P P kW =++=
由
2
1i cu P s
s P -=可解得0.0145s = （2）电磁功率为2155.9()m N mec ad cu P P P P P kW =+++= 电磁转矩为0.1055()(1)
m m
m N P P T N M n s =
==Ω- （3）串入电阻后的转速为'(1)(10.1)1330(/min)N n n s r =--= 此时的转差率为15001330
'0.11331500
s -=
=
由于T 保持不变，转子电流不变，电磁转矩也不变，接入电阻后，转子铜耗为
'2'17.6635(kW)cu M P s P ==
则串入的电阻值为原电阻值的倍数为'
22
2
7.0289cu cu cu P P P -=
2-5 当异步电动机运行时，定子电动势的频率是f 1，，转子电动势的频率为f 2， 由定子电流的产生的旋转磁动势以什么速度截切定子，又以什么速度截切转子？由转子电流的产生的旋转磁动势以什么速度截切转子，又以什么速度截切定子？，它与定子旋转磁动势的相对速度是多少？ 答：
由定子电流产生的定子旋转磁动势以n 1的速度截切定子，又以n 1-n 的速度截切转子。 由转子电流产生的转子旋转磁动势以12sn n = 的速度截切转子，又以12n n n =+ 的速度截切定子，它与定子旋转磁动势的相对速度为0)(12=-+n n n 。
2-6一台4极异步电动机，额定功率P N =5。5千瓦， f 1=50Hz ，在某运行情况下，自定子方面输入的功率为6.32千瓦，p cu1=341瓦，p cu2=237.5瓦，p Fe =167.5瓦，p mec =45瓦，p ad =29瓦，试绘出该电机的功率流程图，标明电磁功率、总机械功率和输出功率的大小，并计算在该运行情况下的效率、转差率、转速及空载转矩、输出转矩和电磁转矩 。 解：输出功率：
kW
p p p p p P P cu Fe cu mec ad 5.5)341.01675.02375.0045.0029.0(32.6)
(1212=++++-=++++-=
效率：%03.87%10032
.65.5%1001===
P P N η 电磁功率：
kW p p p P P cu mec ad em 8115.52375.0045.0029.05.522=+++=+++=
转差率：041.08115
.52375
.02===
em cu P p s 转速：min /5.14382
50
60)041.01(60)
1()1(11r p f s n s n =⨯-=-=-= 空载损耗：kW p p p ad mec 074.0029.0045.00=+=+= 空载转矩：Nm n p T 49.05.1438074.095509550
00=== 输出转矩：Nm n P T 51.365.14385.595509550
22=== 电磁转矩：Nm n P T em em 371500
8115
.595509550
1=== 或 Nm T T T em 3749.051.3602=+=+=
2-7 正序电流产生的旋转磁场以什么速度截切转子，负序电流产生的旋转磁场以什么速度
截切转子？当三相异步电动机在不对称电压运行时，转子电流会有哪几种频率？
答：正序分量电流产生的旋转磁场以n 1-n 的速度截切转子，负序分量电流产生的旋转磁场以n 1+n 速度截切转子。
三相异步电动机在不对称运行时，电机内部
只有正序和负序分量电流，它们分别产生正序和负
序旋转磁动势，前者在转子绕组感应电动势和电流， 其频率为
1160
)
(sf n n p =-，后者在转子绕组感应电动
势和电流，其频率为：
11)2(60
)
(f s n n p -=+.
同步电机
3-1 试述三相同步发电机准同期并列的条件？为什么要满足这些条件？怎样检验是否满足？
答： 条件是：（1）待并发电机的电压U g 与电网电压U c 大小相等； （2）待并发电机的电压相位与电网电压相位相同； （3）待并发电机的频率f g 与电网频率f c 相等； (4) 待并发电机电压相序与电网电压相序一致； 若不满足这些条件：
条件（1）不满足，发电机在并列瞬间会产生有害的滞后（或超前）发电机电压900（即无功性质）的巨大瞬态冲击电流，使定子绕组端部受冲击力而变形；
1 ―n
条件（2）不满足发电机在并列瞬间会产生有害的滞后（或超前）发电机电压一相位角的巨大瞬态冲击电流，使定子绕组端部受冲击力而变形，同时，冲击电流的有功分量还会在发电机的转轴上产生冲击机械扭转矩，使机轴扭曲变形，大的冲击电流还会使电枢绕组过热； 条件（3）不满足，发电机在并列时会产生拍振电流，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，还会使电枢绕组发热； 条件（4）不满足的发电机绝对不允许并列，因为此时发电机电压.
c g U U 和。
恒差1200，△U 恒等于g U 3，它将产生巨大的冲击电流而危及发电机，也可能使发电机不能牵入同步。 3-2 凸极同步电机分析中运用到多种电抗的参数，请分别比较以下各组电抗的大小，并简述原因。
（1）不饱和同步电抗与饱和同步电抗； （2）交轴同步电抗与直轴同步电抗； （3）漏抗与保梯电抗。 答：（1）不饱和同步电抗 > 饱和同步电抗。原因(要点)：磁路不饱和，则磁导大，则不饱
和同步电抗大；(可以从多个角度分析)
（2）交轴同步电抗 < 直轴同步电抗。原因(要点)：直轴气隙小，则磁阻小(磁导大)，则直
轴同步电抗大；
（3）漏抗 < 保梯电抗。原因(要点)：实际零功率因数曲线和理论零功率因数曲线相比，前
者磁路的总磁阻大于后者的(，为了获得同样的气隙磁通，必须加大励磁磁势)，因此前者曲线比后者更下倾一些，由此得出的电抗三角形中代表I N X P (与I N X σ相对应)的线段要更长一些。故 X P > X σ 。
3-3 有一台三相汽轮发电机，P N =25000千瓦，U N =10.5千伏，8.0cos =N ϕ（滞后），Y 接线，同步电抗0,13.2*
≈=a t
r x 。试求额定负载下发电机的空载相电动势0E 、⋅
U E 与0.之间的夹角δ及⋅
I E 与0.之间的夹角ψ。
解：外功率因数角 0
87.368.0arccos ==ϕ
以电压相量为基准，即0
.
*01∠=U 空载电动势和功角
.
000.
**.
*8.36844.213.287.36101∠=⨯-∠+∠=+=j x I j U E t N N
O 。
＊ kV
U E E N 25.173/5.10844.23/8.36*0
00
=⨯===δ
内功率因数角 0
7.7387.368.36=+=+=ψϕδ
3-4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]：同步电机有负载后，电枢绕组电流产生的磁场对气隙磁场的影响称为电枢反应。电枢反应的性质由空载电势E0和电枢电流I 的夹角即内功率因数角所决定。直轴电枢反应是增磁或去磁作用，交轴电枢反应使得合成磁场与主磁极磁场在空间形成一定的相位差，使主磁场扭歪，同时交轴磁势与合成磁场之间的相互作用形成了电磁转矩。
.3-5一台汽轮发电机，额定功率因数为0.8（滞后），同步电抗X*s =0.8，该机并联于大电网。试求：
（1）额定运行时的功角δ；
（2）如果保持激磁不变，输出有功功率减半，求此时的电枢电流及功率因数。 解：设**10,136.87则N N U V I V =∠︒=∠-︒
（1）0****10136.87*0.8 1.480.64 1.6123.4()N N s E U jI x j j V =+=∠︒+∠-︒=+=∠︒ 23.4δ=︒ （2）0**
**
0.8 1.61
sin sin 20.8
即
s E U P x =
δ=δ 则11.46δ=︒ 即0 1.6111.46E =∠︒
则**0** 1.6111.4610.580.320.66228.9s N jI x E U j =-=∠︒-=+=∠︒ 0****0.66228.90.82861.10.8
N s E U I jx j -∠︒=
==∠-︒
则 *0.828
cos cos 61.10.483
I =θ=︒=
直流电机
4-1 直流电机有哪些激磁方式？各有何特点？不同的激磁方式下，负载电流、电枢电流与激磁电流有何关系？ 答： 他励
并励
自励 串励
复励
U 并励 I a =I f +I I f =U/R f 他励
I=I a I f =U f /R f
4-2 试述并激直流发电机的自激过程和自激条件？
答：①有剩磁。当电机起动旋转时，电枢绕组切割主磁极下气隙中的剩磁磁场而感应一数值很小的剩磁电动势，由于励磁绕组与电枢绕组并联，因此就有一不大的励磁电流流过励磁绕组，产生一个不大的磁场，它也作用在气隙中。若它对原剩磁磁场起助磁作用，气隙磁场得以加强，致使电枢绕组感应电动势比原剩磁电动势增大，则励磁电流就进一步增大，其建立的磁场更进一步增强(即助磁作用进一步增强`)， 电枢电动势进一步提升,……，周而复始，经几个循环, 电枢绕组便建立起电压，因而②要求电枢转向及励磁绕组接线正确。为使建立一个定值电压，还需③主磁场具有饱和特性, 因磁路饱和后,励磁电流即使再增大, 主磁场因饱和而增加不大了, 所以电枢电动势就稳定在某一定值。这个稳定值的大小还取决于发电机励磁回路电阻的大小, 为保证要建立某一定值电压,还要求：④励磁回路电阻小于其临界值。
4-3若将串励直流电动机接到额定电压不变的50Hz 交流电源上，此时电动机能否产生转向恒定的电磁转矩？简述原因。
［答］能产生转向恒定的电磁转矩。
a T em I C T φ= ，串励电机中，f a I I =，通入交流电时，φ与a I 方向始终保持同步，所以可产生转向恒定的电磁转矩。
4-4 一台并励直流电动机，
A I r n V U kW P N N N N 9.88m in,/3000,220,17====，电枢回路总电阻Ω=114.0a R ，励磁回路电阻Ω=5.181f R ，忽略电枢反应的影响，求：
（1）电动机的额定输出转矩？
（2）额定负载时的电磁转矩；
（3）额定负载时的效率；
（4）在理想空载时（0=a I ）的转速；
（5）当电枢回路中串入一电阻R=0.15Ω时，在额定转矩下的转速。
解： ①额定输出转矩 Nm n P T N N N 1.543000
1795509550=⨯==
U 串励 I a =I f =I
复励 I a =I f +I
②额定负载时电磁转矩：
励磁电流 A R U I f N f 21.15
.181220=== 电枢电流 A I I I f N a 7.8721.19.88=-=-=
07.03000
114.07.87220=⨯-=-=ΦN a a N N e n R I U C Nm I C I C T a N e a N T emN 63.587.8707.055.955.9=⨯⨯=Φ=Φ= ③额定负载时效率 869.09.88220170001=⨯===N N N N I U P P P η ④min /314307
.02200r C U n N e N ==Φ= ⑤当电枢回路串入Ω=15.0R ，在N T 时转速：
min /281207
.0)15.0114.0(7.87220)(r C R R I U n N e a a N =+-=Φ+-=
4-5一台并励直流发电机，35,115,1450/min N N N P kW U V n r ===，电枢回路电阻0.0243a r =Ω，一对电刷压降22U V ∆=，励磁回路电阻20.1f r =Ω，求额定时的电磁功率和电磁转矩？
解：励磁电流 115 5.7220.1
f f U I A r === 负载电流 35000304.3115
N N N P I A U === 电枢电流 304.3 5.72310a N f I I I A =+=+=
电枢电动势 21153100.02432124.533a N a a E U I R U V =++∆=+⨯+= 电磁功率 124.53331038605.23M a a P E I W ==⨯= 电磁转矩 38605.23254.21450226060
M N P T Nm n ===ππ
4-6并励电动机，U N ＝220V ，I N ＝20A ，电枢绕组总电阻ra=0.36Ω，电刷接触压降2∆U ＝2V ，励磁回路电阻r f =100Ω，P fe +P m +P ad ＝270W ，电枢反应去磁等效励磁电流∆I f ＝0.05A 。磁化曲线Ce Φ=f (I f0)如下表所示。试求：
(1) 空载和满载转速，并求转速变化率；
(2) 额定输出转矩和电磁转矩，以及效率η；
解：（1）空载时 0 2.2N f f f
U I I A r === 用插值法 2.2 2.0Ce 0.285(0.3180.285)*0.29822.5 2.0
φ-=+-=- 0737.8U n Ce φ
==转/分 满载时 2210.8a N a E U U I r =-∆-=
0 2.15f f f I I I =-∆=
2.15 2.00.285(0.3180.285)*
0.29492.5 2.0Ce φ-=+-=- 210.8714.80.2949
a N E n Ce φ∴===转/分 转速变化率：
0737.8714.8*100%*100% 3.2%714.8N N n n n --== （2）210.8*204216M a a P E I ===w
2()3946M Fe m ad P P P P P w =-++=
274.8260
n πΩ== 22394652.7.74.82P T N m ===Ω 421656.35.74.82
M M P T N m ===Ω 2144Cu a P I r w == 2144u P UI w ∆=∆= 484f f P UI w == 14216144404844884P w =+++=
21*100%80.79%P P η=
=
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？ ∨6-8 已知Z=24，2p=4，a=1，试绘制三相单层绕组展开图。 解：2)34/(242/=?==pm Z q ，取单层链示，绕组展开图如下：
∨6-9 有一双层绕组，Z=24，2p=4，a=2，τ6 51=y 。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。 解：（1）槽电动势星形图如右： 2 )34/(242/=?==pm Z q 54 2465651=?==τy （2）画出其叠绕组A 相展开图如下 ： 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 1=22，Y 接法，空载线电压为U 0=6300V 。试求基波磁通
量Φ1。 ∨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：q=3，τ9 81=y ，每相串联匝数N=108，Y 接法，每极磁通量Φ1=1.015×10-2Wb ，Φ3=0.66×10-3Wb ，Φ5=0.24×10-3 Wb ， Φ7=1.015×10-4Wb ，试求： (1)电机的极对数；（2）定子槽数；（3）绕组系数k N 1、k N 3、k N 5、k N 7； （4）相电动势E φ1、E φ3、E φ5、E φ7及合成相电动势E φ和线电动势E l 。 解：（1）电机的极对数 2=p ；（2）定子槽数 363342=??==pmq Z ； （3）绕组系数 9452.0)9098sin(2 20sin 3260sin 2sin 2sin 2sin 000 111=???=?==πααy q q k k k y q N 577.0)90983sin(2 203sin 32603sin 23sin 23sin 23sin 000 333-=??????=?==πααy q q k k k y q N 1398.0)90985sin(2 205sin 32605sin 25sin 25sin 25sin 000 555=??????=?==πααy q q k k k y q N 0607.0)90987sin(2207sin 32607sin 27sin 27sin 27sin 000777=??????=?==πααy q q k k k y q N （4）电动势
电机学第三版课后习题测验答案 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 , , 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，能否一次线圈用2匝，二次线圈用1匝，为什么？答：不能。由可知，由于匝数太少，主磁通将剧增，磁密过大,磁路过于饱和，磁导率μ降低，磁阻增大。于是，根据磁路欧姆定律可
知, 产生该磁通的激磁电流必将大增。再由可知，磁密过大, 导致铁耗大增，铜损耗也显著增大，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，，Y，yn（Y/Y0）接线，铭牌数据如下：I0%=7% P0=600W uk%=4、5% PkN=2250W试求：1。画出以高压侧为基准的近似等效电路，用标么值计算其参数，并标于图中；2。当变压器原边接额定电压，副边接三相对称负载运行，每相负载阻抗，计算变压器 一、二次侧电流、二次端电压及输入的有功功率及此时变压器的铁损耗及激磁功率。解： 1、1-6 三相变压器的组别有何意义，如何用时钟法来表示？答：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。1-7为什么说变压器的激磁电流中需要有一个三次谐波分量，如果激磁电流中的三次谐波分量不能流通，对线圈中感应电动机势波形有何影响？答：因为磁路具有饱和特性，只有尖顶波电流才能产生正弦波磁通，因此激磁电流需要有三次谐波分量（只有这样，电流才是尖顶波）。如果没有三次谐波电流分
《电机学》习题三答案 一、单项选择题（本大题共25小题，每小题2分，共50分） 1、在电机和变压器铁心材料周围的气隙中（ A ）磁场。 A、存在； B、不存在； C、存在均匀； C、不好确定。 2、直流发电机的电刷逆转向移动一个小角度，电枢反应性质为（ B ）。 A、去磁与交磁； B、增磁与交磁； C、去磁； D、增磁。 3、直流电动机的基本结构主要由（ B ）两大部分构成。 A、静止的铁心，旋转的绕组； B、静止的磁极，旋转的电枢； C、静止的电枢，旋转的磁极； D、静止的绕组，旋转的铁心。 4、他励直流电机并联于220V电网上，已知支路对数为1，极对数为2，电枢总导体数为372，转速1500r/min，磁通0.011wb，该直流电机为（ B ）。 A、发电机状态； B、电动机状态； C、能耗制动状态； D、反接制动状态。 5、直流电动机的额定功率指（ B ）。 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。 6、原动机拖动直流并励发电机空载运行，正转时能够建立起稳定的端电压，则反转时（ C ）。 A、能够建立起与正转时极性相反的稳定端电压； B、能够建立起与正转时极性相同的稳定端电压 C、不能建立起稳定的端电压 D、无法确定 将（ B ）。 7、若并励直流发电机转速上升20％，则空载时发电机的端电压U A、升高20％； B、升高大于20％； C、升高小于20％； D、不变。 8、直流电机的铁损、铜损分别( C )。 A、随负载变化，随负载变化； B、随负载变化，不随负载变化； C、不随负载变化，随负载变化； D、不随负载变化，不随负载变化。 9、一台变比为k＝5的变压器，从低压侧作空载实验，求得副边的励磁阻抗标幺值为10，那么原边的励磁阻抗标幺值是（ A ）。
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I 0， 产生励磁磁动势F 0， 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 e 1和e 2, 且有 dt d N e 0 1 1φ-=, dt d N e 0 2 2φ-=, 显然，由于原副边匝数不等, 即N 1≠N 2，原副边的感应电动势也就不等, 即e 1≠e 2, 而绕组的电压近似等于绕组电动势,即U 1≈E 1, U 2≈E 2,故原副边电压不等,即U 1≠U 2, 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22 1 ==N N k ，能否一次线圈用2匝，二次线圈用1匝，为什么？ 答：不能。由m fN E U Φ=≈11144.4可知，由于匝数太少，主磁通m Φ将剧增，磁密m B 过大,磁路过于饱和，磁导率μ降低，磁阻m R 增大。于是，根据磁路欧姆定律m m R N I Φ=10可知, 产生该磁通的激磁电流0I 必将大增。再由3.12 f B p m Fe ∝可知，磁密m B 过大, 导致铁耗Fe p 大增， 铜损耗12 0r I 也显著增大，变压器发热严重，可能损坏变压器。
3.14 m N C I a pN T V n C E V n C E a pN C e a e e a e a e .3.131010 1.255.92 2.23101.25006 3.68.208101.2150063.663 .63 603983602 2 2 =???== =???===???===??== ---φπφφ 3.15 857 .06995 600069951005006395639560 1000 207.61.07.61.77.360 2395.3.5760 260001020 02 2===++=++==?? ===+=== === = ηπΩπΩ πΩ W p p P P W T P m N T T T m N n P T m N n P T cuf cua e e e e 3.16 % 2.8892980 82000.5.86860 2881809298082000005.0430088180881802.36546.24146.24120259.02.36523022.365012===== =?++=+==?===+?+=++==+ = +=ηπΩ ?m N n P T W p P P W I E P V U r I U E A I U U P I I I e e e a a e a a N a f N N N f N a 3.18 额定负载时电枢电流为： A I a 2.79138 11080=- = （1）接入电阻瞬间 m N I E T A I V E a a e a a ?=??=Ω''='=+-='=?-='75.860/1470297.128.10397.124.0078.08 .1031108.103078.02.79110π （2）A I a 2.79= （3）
第二章 Φ=1144.4fN E 11E U ≈1U f 1N '1'11144.444.4Φ=Φ=≈N f fN E U N 5060'=f f ?6050'=ΦΦΦ=Φ5's l R m μ=m m R N I Φ=?1∴m m I I 65' = βαf B p m Fe ∝βα> σσσπ11''1562x L f x = ?=σσσπ22' '25 62x L f x =?= 21E E ≠ kKA S N 5000=kV kV U U N N 3.61021= A A U S I N N N 68.28810 35000 311=?== A A U S I N N N 21.4583 .635000 322=?== kV kV U U N N 77.53 10 311=== Φ A I I N N 68.28811==Φ ?kV U U N N 3.611==Φ
A A I I N N 55.2643 21 .458311=== Φ Ω=19.21R Ω=4.151σX Ω=15.02R Ω=964.02σX Ω=1250m R Ω =12600m X 26087621=N N V U 60002=A I 1802=8.0cos 2=?1?U 1? I Ω=19.21R Ω=4.151σX Ω=1250m R Ω=12600m X Ω=Ω?? ? ??==70.115.02608762 22' 2R k R Ω=Ω?? ? ??==94.10964.02608762 22'2σ σX k X V U k U 0202152' 2∠==? ? A k I I 88.3642.53' 2-∠==? ? ()V j A V Z I U E E 15.14.2064294.1070.188.3642.53020215' 2 ' 2' 2' 21∠=Ω+?-∠+∠=+=-=-???? ()A j V Z E I m m 18.8363.112600125015.14.206421-∠=Ω +∠=-= ? ? ? A A A I I I m 12.3856.5488.3642.5318.8363.1' 21-∠=-∠+-∠=+=?? ? V Z I E U 70.24.212791111∠=?+-=? ?? Ω=+=89.3' 2 1R R R k Ω=+=34.26' 21σσX X X k A I I 88.3642.53' 21-∠==?? V Z I U U k 80.20.21254121∠=?+=? ?? 1I I m ?? I ' ' L Z '' I ' ' L Z ''
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 dt 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.
电机与拖动基础第三版林瑞光答案 【篇一：10《电机与电力拖动基础》教学大纲】 txt>electric machinery and drive 课程代码： d1081060 总学时〔理论＋实践〕： 51+0 学分：3 课程性质：学科基础课 课程类别：必修课先修课程：《高等数学》、《大学物理》、《电 路分析基础》 面向专业：电气工程及其自动化专业开课学科：检测技术及自动化 装置开课二级学院：机电工程学院 执笔：陈卫民审校：钱晓耀 一、课程的地位与任务 本课程是电气工程及其自动化专业的专业基础课，其主要任务是学 生通过本课程的学习获得电机与拖动的基本理论知识，使学生掌握 常用的交直流电机、变压器、控制电机等的基本结构，工作原理和 运行特性；电机拖动系统的静态、动态特性；初步掌握不同电动机 的调速方法和技术指标；并能了解一些电机及拖动系统的发展方向。 二、课程主要内容与基本 要求 了解电力拖动系统的组成及发展过程；电力拖动系统的应用领域； 电机、电机拖动的基本概念；了解本课程的专业地位和特点。
掌握直流电机的基本工作原理和结构；了解电枢绕组的最基本形式；理解直流电机的磁场及电枢反应；掌握直流电机的电枢电动势、电 磁转矩和电磁功率的三个基本方程式及他〔并〕励直流电动机的工 作特性。 掌握电力拖动系统的运动方程式；掌握生产机械的转矩特性、他励 直流电动机机械特性、电力拖动系统的稳定运行条件；理解他励直 流电动机的起动方法、制动及制动方式的选择；掌握他励直流电动 机的调速方法；了解评价调速方法的主要指标、调速方法与负载性 质的配合；了解他励直流电动机过渡过程的一般分析方法。 了解变压器的应用、分类；掌握变压器的基本工作原理、额定值； 掌握单相变压器的空 载运行时的物理状况、变化、空载电流；掌握空载运行时的电势平 衡方程、空载运行是的等效电路和向量图；掌握单相变压器负载运 行时的物理状况、基本方程、折算法、等效电路和向量图；理解变 压器参数的空载实验、短路实验；理解变压器的工作特性；理解三 相变压器及其它用途的变压器。 掌握三相异步电动机的基本工作原理及额定值；了解三相异步电动 机的结构及交流电机的电枢绕组；掌握交流电机的感应电动势、交 流绕组磁动势、三相绕组磁动势、定子三相绕组建立的磁场、交流 电机的时空矢量图；掌握三相异步电动机转子静止时的运动分析和 转子转动是的运动分析；掌握三相异步电动机的功率和转矩平衡方 程式；理解三相异步电动机的工作特性；了解三相异步电动机的参 数测定。
电机学第三版习题答案 电机学是电力工程专业中的一门重要课程，它主要研究电机的工作原理、性能特点以及控制方法。对于学习电机学的学生来说，习题是巩固知识、提高技能的重要途径。本文将为大家提供电机学第三版习题的答案，帮助大家更好地掌握电机学的知识。 第一章：电机基础知识 1. 电机是将电能转化为机械能的装置。它由定子和转子两部分组成，其中定子是固定不动的部分，转子则是可以旋转的部分。 2. 电机的工作原理是利用电磁感应定律，通过电流在磁场中产生力矩，从而使转子旋转。 3. 电机的分类有直流电机和交流电机两大类。直流电机是通过直流电源供电，交流电机则是通过交流电源供电。 4. 电机的性能特点包括额定功率、额定电压、额定转速、额定电流等。这些参数可以通过电机的型号和技术参数进行查询。 第二章：电机的启动与制动 1. 电机的启动方式有直接启动、自耦变压器启动、星三角启动等。不同的启动方式适用于不同的电机类型和功率等级。 2. 电机的制动方式有机械制动、电磁制动、电阻制动等。制动方式的选择要根据具体的应用需求和电机的特性进行判断。 第三章：电机的转矩和转速控制 1. 电机的转矩控制可以通过调节电机的电流、电压和磁通等参数来实现。常用的控制方法有电流反馈控制、磁通反馈控制等。
2. 电机的转速控制可以通过调节电机的电压、频率和极数等参数来实现。常用的控制方法有电压调制控制、频率调制控制等。 第四章：电机的热特性 1. 电机在工作过程中会产生热量，这是由于电机的电阻和铁心损耗所导致的。热特性是电机性能的重要指标之一。 2. 电机的热特性包括温升、热阻、热容等参数。这些参数可以通过实验和计算来确定。 第五章：电机的保护与维修 1. 电机在运行过程中可能会遇到过载、短路、过热等故障。为了保护电机的安全运行，需要采取相应的保护措施。 2. 电机的维修包括日常保养、故障排除和更换零部件等。维修工作需要具备一定的电机知识和技术。 通过对电机学第三版习题的答案进行总结和归纳，我们可以更好地理解和掌握电机学的知识。同时，通过习题的解答，我们也可以提高自己的问题解决能力和动手实践能力。希望本文对大家学习电机学有所帮助。
《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。
1慎重声明 编写本习题集的目的是帮助学生了解电机学课程考试的常用题型 本习题集并未覆盖电机学教学内容的全部重点 若有题目与某次考试雷同，纯属巧合 2一台双绕组单相变压器，其主磁通在一、二次侧线圈中产生的每匝电动势分别为ec1和ec2，则应有（） (A)ec1> ec2 (B)ec1< ec2 (C)ec1= ec2 (D)无法确定 答案：C 3变压器在额定电压下进行开路试验，电压加在高压侧时测得的空载损耗与电压加在低压侧时测得的空载损耗相比，二者关系应为（） (A) 相等(B) 不等但相差不大 (C) 不等且相差很大(D)归算后相等 答案：A 4一台额定电压为220/110V的单相变压器，若将高压侧接到250V电源上，其激磁电抗将（） (A) 增大(B) 减小 (C) 不变(D)无法确定 答案：B 5一台电压比为20的变压器，若归算到低压侧的激磁电阻为20Ω，则归算到高压侧的激磁电阻应为（） (A) 0.05Ω(B) 1Ω (C) 400Ω(D)8000Ω 答案：D 6Y,y联结的三相变压器组，其空载电流和相电动势波形分别为（） (A) 尖顶波和尖顶波(B) 尖顶波和正弦波 (C) 正弦波和尖顶波(D) 平顶波和平顶波 答案：C 7一台单相变压器，空载与额定运行时一、二次侧端电压之比分别为29:5和145:24，则电压变化率为（） (A) 4% (B) 4.17% (C) -4% (D) -4.17% 答案：A 8Ⅰ、Ⅱ两台三相变压器并联运行，它们的联结组别相同，电压比相等，但Ⅰ的短路阻抗标幺值比Ⅱ的大，则（） (A) Ⅰ先满载 (B) Ⅱ先满载 (C) 同时满载(D) 无法确定 答案：B 9Ⅰ、Ⅱ两台三相变压器并联运行，它们的联结组别相同，短路阻抗标幺值相等，但Ⅰ的电压比比Ⅱ的大，则（） (A) Ⅰ先满载 (B) Ⅱ先满载 (C) 同时满载(D) 无法确定 答案：C
《电机学》第三版中国电力胡敏强黄学良课后答案 1. 引言 《电机学》是中国电力胡敏强黄学良合作编写的一本著名教材，广泛应用于电力工程及相关专业的教学。本文是《电机学》第三版的课后答案，旨在帮助读者更好地理解和掌握本书的内容。 2. 第一章线圈和磁场 2.1 选择题 1.答案：A 2.答案：B 3.答案：C 2.2 解答题 问题1：请简要解释线圈磁场的产生原理。 答案：当电流通过一根导线时，会形成一个磁场。根据安培环路定理，磁场的方向与电流方向垂直，且随距离导线的距
离增加而减小。当多根导线并排布置成线圈时，它们的磁场相互叠加，形成一个较强的磁场。 问题2：什么是磁感应强度？ 答案：磁感应强度（B）是一个矢量，表示单位面积上垂直于磁场方向的磁通量。它的单位是特斯拉（T）。 3. 第二章磁路基础 3.1 判断题 1.正确 2.错误 3.错误 3.2 解答题 问题1：解释磁路的基本公式： 1.$\\Phi = Li$ 2.$\\Phi = L\\frac{di}{dt}$ 3.$f = \\frac{1}{2\\pi \\sqrt{LC}}$
答案： 1. 在恒定磁场中，磁通量（$\\Phi$）与电感（L） 和磁链（i）之间的关系为$\\Phi = Li$。 2. 在变化磁场中，磁通量（$\\Phi$）与电感（L）和电流变化率（$\\frac{di}{dt}$）之间的关系为$\\Phi = L\\frac{di}{dt}$。 3. 在电路谐振条件下，频率（f）与电感（L）和电容（C）之间的关系为$f = \\frac{1}{2\\pi \\sqrt{LC}}$。 4. 第三章电机基本知识 4.1 填空题 1.电机的输入功率等于电机输出功率和电机损耗功率 之和。 2.电机效率等于电机输出功率与电机输入功率之比。 4.2 解答题 问题1：解释直流电机的工作原理。 答案：直流电机是一种将电能转化为机械能的装置。它的 工作原理基于洛伦兹力，即当有一导体在磁场中运动时，导体中的电流会受到磁力的作用。直流电机利用此原理，通过将电流通过电刷和电刷环接通至定子线圈和转子线圈，使得定子线
2-1一台单相变压器， S N =5000kV A,U 1N /U 2N =35/6.0kV ,f N =50H Z ,铁心有效面积 A=1120cm 2，铁心中的最大磁密B m =1.45T ，试求高、低压绕组的匝数和变比。 解: 高压绕组的匝数 152410112045.12 5044.4103544.444.44 3 111=?????== ≈-π φA fB U f U N av N m N 变压器的变比83.56352121==≈=kV kV U U N N k N N 低压绕组的匝数26183 .51524 12===k N N 2-2 有一台单相变压器，已知r1=2.19Ω，x1σ=15.4 Ω ，r2=0.15 Ω ，x2σ=0.964 Ω ， rm= 1250 Ω ，xm= 12600 Ω ，N1 = 876匝， N2 = 260匝，当cos φ2 = 0.8滞后时， 二次侧电流I2 = 180A ， U2N= 6000V ，试用“Г”形近似等效电路和简化等效电路求 u 1及 i1 。 下面用“Г”形近似等效电路求解。 令 369 .326087621===N N k Ω =?=='Ω=?=='94.10964.0369.3703.115.0369.32 1222 222σσx k x r k r V kU U A I k I 202156000369.34.53180369 .311222 2=?=='=?== 'Ω =+='+=Ω =+='+=3.2694.104.1589.3703.119.22121σσx x x r r r k k ??∠=∠'='0 20215022U U
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 =p f 1 60 六极同步电动机P=3,当1f =50HZ 时,min /10003 50 60r n =⨯= ; 当1f =40HZ 时,min /8003 40 60r 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。 4 . 5 何谓直轴同步电抗d X ?何谓交轴同步电抗q X ?d X 和q X 相比哪个大一些?
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 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： 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 1012.452cm 0.0251.25521.2527.5l 2 -⨯=⨯--+⨯⎪ ⎪⎭ ⎫ ⎝⎛-= 铁心、气隙中的磁感应强度T T A B B 29.110 9.22105.7244 =⨯⨯⨯=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 电流A N F I I 5.0== (2) 考虑铁心中的磁位降： 铁心中T B 29.1= 查表可知：m A H 700= 铁心磁位降A A l H F Fe 15.871045.127002=⨯⨯=⋅=- A A A F F F Fe I 15.58715.87500=+=+=δ A N F I I 59.0≈= 1-4 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 段的磁阻为 m PQ R R =，则左边支路的磁阻为 m R 3 11 ：
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 f 1N 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 1 12 2E 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,