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电机学第四版课后答案 (1)

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电机学第四版课后习题答案

第一章 磁路 电机学

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AlRm，单位：WbA

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VfBCpnmhh。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GBfCpmFeh23.1。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2422109.293.01025.1025.0mmAA

(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ml41052

铁心长度mcml21045.122025.025.15225.125.7

铁心、气隙中的磁感应强度TTABB29.1109.22105.7244

(1) 不计铁心中的磁位降：

气隙磁场强度mAmABH670100.110429.1

磁势AAlHFFI500105100.146

电流ANFII5.0

(2) 考虑铁心中的磁位降：

铁心中TB29.1 查表可知：mAH700

铁心磁位降AAlHFFe15.871045.127002

AAAFFFFeI15.58715.87500

ANFII59.0

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mPQRR，则左边支路的磁阻为mR311：

mmRRFF31121

AARFFmPQ43.7110014111503111

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。试求下列三种情况下右边线圈应加的磁动势值：

(1) 气隙磁通为41065.1Wb时；

(2) 气隙磁通为零时；

(3) 右边心柱中的磁通为零时。

解：(1)Wbfeedaf41065.1

TTBBedaf66.0105.21065.144

查磁化曲线得mAHHedaf500

气隙中的磁场强度mAmAH34741071.4771075.21041065.1

中间磁路的磁势AFad2331020500105.21071.477

A28.1294

左边磁路的磁势AAFdcba72.20528.12941500

mAmAlFHdcbadcbadcba44.4115.072.205

查磁化曲线得TBdcba56.0

WbWbdcba441024.210456.0

WbWbaghd441059.01065.124.2

TTBaghd12.01051059.044

查磁化曲线得mAHaghd80

AAFaghd6075.080

右边线圈应加磁动势AAFFFaghdad28.12346028.12942

(2) 0adF

mAmAlFHdcbadcba30005.015001

查磁化曲线得TBdcba5.1

WbWbdcba441061045.1

Wbdcbaaghd4106

TTBaghd2.110510644

查磁化曲线得mAHaghd1270

AAFaghd95275.01270

右边线圈应加磁动势AAFFaghd95275.012702

(3) 由题意得dcbaad

由(1)、(2)可知WbWbad441024.21065.1

取Wbad41075.1

则TTBBedaf7.0105.21075.144

查磁化曲线得mAHHedaf550

气隙中的磁场强度mAmAH3474107.5061075.21041075.1

中间磁路的磁势AFad2331020550105.2107.506

A8.1376

Wbaddcba41075.1

TTBdcba4.01041075.144

查磁化曲线得mAHdcba310

AAFdcba1555.0310

AAAFFFdcbaad15318.1376155 已知AF15001

1FF，假设合理

右边线圈应加磁动势AFFad8.13762

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1144.4fNE可知，空载或负载情况下11EU，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'1'11144.444.4NffNEUN

又5060'ff 6050'， 即65'磁通降低，此时可认为磁路为线性的，磁阻slRm不变，励磁磁势mmRNI1，mmII65'；

（2）铁耗：fBpmFe，铁耗稍有减小；

（3）11''1562xLfx， 22''2562xLfx

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21EE、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kKASN5000，额定电压kVkVUUNN3.61021，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）AAUSINNN68.2881035000311

AAUSINNN21.4583.635000322

（2）原边Y联结：kVkVUUNN77.5310311

AIINN68.28811

副边联结：kVUUNN3.611

AAIINN55.264321.458311

2-16 有一台单相变压器，已知参数为：19.21R，4.151X，15.02R，964.02X，1250mR，12600mX，26087621NN。当二次侧电压VU60002，电流AI1802，且8.0cos2（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：

19.21R 4.151X

1250mR 12600mX

70.115.0260876222'2RkR

94.10964.0260876222'2XkX

（2）T型等效电路如图示：

设VUkU0202152'2

则AkII88.3642.53'2

VjAVZIUEE15.14.2064294.1070.188.3642.53020215'2'2'2'21 mI1U1I1X1R'2R'LZ'2X'2U'2ImRmX

AjVZEImm18.8363.112600125015.14.206421

AAAIIIm12.3856.5488.3642.5318.8363.1'21

VZIEU70.24.212791111

简化等效电路如右图：

89.3'21RRRk

34.26'21XXXk

AII88.3642.53'21

VZIUUk80.20.21254121

由于在满载的情况下1IIm，励磁支路可以忽落不计，所以两种方法计算的结果相差不大，在误差允许的范围之内。

2-17 在图中，各铅垂线上对应的高、低压绕组绕于同一铁心柱上。已知A、B、C为正相序，试判断联结组a和b的组号。

a b c

x y z axEbyEczEY Z CZEA B C

X BYEBYEA B C

X Y Z BYEBYECZEa b c

z y

x axEbyEczEabEAEBECEABEBCECAEA B

C ay

bz cx 1'2EE1U1I1X1R'2R'LZ'2X'2U'2IAEBECEABEBCECAEA B

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电机学(答案)

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电机学

要求：

一、独立完成，下面已将五组题目列出，请按照学院平台指定．．的做题组数作答，

每人只答一组题目．．．．．．．．，多答无效．．．．，满分100分；

平台查看做题组数操作：学生登录学院平台→系统登录→学生登录→课程考试→离线考核→离线考核课程查看→做题组数，显示的数字为此次离线考核所应做哪一组题的标识；

例如：“做题组数”标为1，代表学生应作答“第一组”试题；

二、答题步骤：

1. 使用A4纸打印学院指定答题纸（答题纸请详见附件）；

2. 在答题纸上使用黑色水笔．．．．按题目要求手写．．作答；答题纸上全部信息要求手写，包括学号、姓名等基本信息和答题内容，请写明题号；

三、提交方式：请将作答完成后的整页答题纸以图片形式依次粘贴在一个．．．．．．．Word．．．．

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提示：未按要求作答题目的作业及雷同作业，成绩以．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．0．分记．．！

题目如下：

第一组：

1. 定子绕组磁场的转速与电流频率和极对数有什么关系？一台50Hz的三相电机，通入60Hz的三相对称电流，如电流的有效值不变，相序不变，试问三相合成磁动势基波的幅值、转速和转向是否会改变？(15分)

答：

2. 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？(20分)

（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%。

2. 试从物理意义上分析，若减少变压器一次侧线圈匝数（二次线圈匝数不变）二次线圈的电压将如何变化？(15分)

3. 设有一台10kV、2200/220V、单相变压器，其参数如下：r1=3.6Ω、r2=0.036Ω、xk=x1+x2’=26Ω，在额定电压下的铁芯损耗pFe=70W，空载电流I0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。(30分) 在一次侧计算有：

电机学 (张松林 著) 机械工业出版社 课后答案 (1-9章)

电机学 (张松林 著) 机械工业出版社 课后答案 (1-9章)

绪论

0—1． 电机和变压器的磁路常采用什么材料制成，这种材料有那些主要特性？

答：电机和变压器的磁路常采用硅钢片制成，它的导磁率高，损耗小，有饱和现象存在。

0—2． 磁滞损耗和涡流损耗是什幺原因引起的？它们的大小与那些因素有关？

答：磁滞损耗由于B交变时铁磁物质磁化不可逆，磁畴之间反复摩擦，消耗能量而产生的。它与交变频率f成正比，与磁密幅值的α次方成正比。涡流损耗是由于通过铁心的磁通ф发生变化时，在铁心中产生感应电势，再由于这个感应电势引起电流（涡流）而产生的电损耗。它与交变频率f的平方和的平方成正比。

0—3． 在图0—5中，当给线圈外加正弦电压u1时，线圈内为什么会感应出电势？当电流i1增加和减小时，分别算出感应电势的实际方向。

答：在W1中外加u1时在 W1中产生交变电流i1，i1在W1中产生交变磁通ф，ф通过W2在W2中和W1中均产生感应电势е2和e1，当i1增加时e1从b到a，е2从d 到c，当i1减少时e1从a到b，е2从c 到d。

0—4． 变压器电势、运动电势（速率电势）、自感电势和互感电势产生的原因有什么不同？其大小与那些因素有关？

答：在线圈中，由于线圈交链的磁链（线圈与磁势相对静止）发生变化而产生的电势就叫变压器电势。它与通过线圈的磁通的变化率成正比，与自身的匝数成正比。由于导体与磁场发生相对运动切割磁力线而产生的感应电势叫做运动电势，它与切割磁力线的导体长度、磁强、切割速度有关。由线圈自身的磁场与本身相交链的磁通发生改变而在本线圈内产生的感应电势叫自感电势，它与L有关。互感电势是由相邻线圈中，由一个线圈引起的磁通变化，使邻近线圈中的磁通发生变化而引起的其它线圈中的感应电势。它与两线圈的匝数、相隔距离、磁通（互感磁通）变化率等有关。

0—5． 自感系数的大小与那些因素有关？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，哪一个的自感系数大？哪一个的自感系数是常数？哪一个是变数？随什么因素变化？

(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。

电机学第一到四章自测题参考答案

电机学第一到四章自测题参考答案

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. 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Pem的表达式既可用机械量Tem来表示，也可用电量EaIa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Ea下降；（2）负载增大，电枢绕组电阻压降IaRa增大，导致U下降；（3）当由（1）和（2）原因引起U减小，致使If减小，磁通中减小，Ea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.