重庆理工大学电机学习题解答.
《电机学》习题解答
第1章
1-4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。
1-7 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2
422109.293.01025.1025.0m 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 4
1052-?==δδ
铁心长度m cm l 2
1025.12225.1225.152225.125.7-?=???? ?
?+-+????
??-=6
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 500105100.14
6=???=?==-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 1131025.167002
=??=?=-
A A A F F F Fe I 613113500=+=+=δ A N
F I I
63.0≈= 第2章
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 ?60
50'=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> 铁耗稍有减小；
（3）σσσπ11'
'1562x L f x =
?=， σσσπ22''25
62x L f x =?= 2-15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 2-17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=1250
m R Ω=12600m X Ω=Ω??
?
??==70.115.02608762
22
'2
R k R
Ω=Ω??
? ??==94.10964.02608762
22
'2σ
σX k X
（2）T 型等效电路如图示： 设V U k U
0202152'
2∠==?
? 则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
18.8363.112600
125015.14.206421-∠=Ω+∠=-=
?
?
?
A A A I I I m
12.3856.5488.3642.5318.8363.1'
21-∠=-∠+-∠=+=??
?
V Z I E U
70.24.212791111∠=?+-=?
??
简化等效电路如右图：
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∠=?+=?
?
?
由于在满载的情况下1I I m ??，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。
2-18 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。
I '
'
L
Z ''
I
'
'
L
Z '
'
由图可以看出两组均为Y,d7
2-20 有一台1000kV A ，10kV/6.3kV 的单相变压器，额定电压下的空载损耗为4900W ，空载
电流为0.05（标幺值），额定电流下c
75时的短路损耗为14000W ，短路电压为5.2%（百分值）。设归算后一次和二次绕组的电阻相等，漏抗亦相等，试计算：（1）归算到一次侧时T 型等效电路的参数；（2）用标幺值表示时近似等效电路的参数；（3）负载功率因数为0.8（滞后）时，变压器的额定电压调整率和额定效率；（4）变压器的最大效率，发生最大效率时负载的大小（8.0cos 2=?）。 解：（1）归算到一次侧等效电路的参数：
空载试验在低压侧进行V U U N 630020==， A A I I I N 94.73
.61000
05.0200=?
=?=*
折算到高压侧：Ω=Ω???? ??=?=19694
.749003.6102
2
2002I P k R m
Ω=Ω?
??? ??==200094
.76300
3.6102
002
I U k Z m Ω=Ω-=-=
4.19901962000222
2
m m m R Z X
短路试验在高压侧进行V kV U U U N k k 52010%2.5%1=?=?= A A U S I I N N N k 10010
1000
11===
= by
E E E z
ab
E A
E B E C
E AB
E BC E CA
E A
B
C
ay
bz cx
A
E B
E C E AB
E BC
E CA
E A
B
C
az
bx
cy ab
E
所以：Ω=Ω=
=
4.1100
14000
2
2
7575k c k c k I P R Ω=Ω==
2.5100
520
k k k I U Z Ω=Ω-=-=0.54.12.52
22
752
c
k k k R Z X
即：Ω===70.02
75'2
1c k R R R ，Ω==
=5.22
'
21k
X X X σσ （2）标幺值：
高压侧的电阻基准值Ω===10012111N
N
N N b S U I U Z
∴96.1==*
b m m
Z R R ， 9.19==*
b m m Z X X 014.0==
*
b k k Z R R ， 05.0==*
b
k k Z X X （3）变压器额定电压调整率和额定效率：
()
%
12.4%100)6.005.08.0014.0(1%
100sin cos 22=??+??=?+=?***??k k N X R I U
%69.97%100cos 1020=????
?
?
?+++-=kN N kN N P
P S P
P ?η （4）变压器效率最大时，可变损耗等于不变损耗
5916.014000
49000===
*k P P I 最大效率：%97.97cos 1020max =?++?+-=***kN
N kN
P I P I S P I P ?η
第3章
3-13一台四极82kW 、230V 、970r/min 的并励直流发电机，Ω=0259.0)75( a R ，励磁绕组总电阻Ω=8.22)75( f R ，额定负载时并励回路中串入3.5Ω的调节电阻，电刷压降为2V ，铁耗和机械损耗共2.5kW ，杂散损耗为额定功率的0.5%，试求额定负载时发电机的输入功率、电磁功率和效率。
解：电磁功率： A A R R U I f f N fN 745.85.38.22230'=+=+=
，A A U P I N N N
52.356230
82000
=== A A A I I I N fN aN 267.365745.852.256=+=+=
()V V U R I U E aN N aN 46.24120259.052.3562302=+?+=?++= ∴kW W I E P aN aN em 198.8846.241267.365=?==
输入功率：?+++=p p p P P mec Fe em 1
()kW kW 108.91%5.0825.2198.88=?++=
效率：%90%100108.9182%1001
=?=?=
P P N η 3-17 一台96kW 的并励直流电动机，额定电压为440V ，额定电流为255A ，额定励磁电流为
5A ，额定转速为500r/min ，电枢总电阻为0.078Ω，不计电枢反应，试求（1）电动机的额定输出转矩；（2）额定电流时的电磁转矩；（3）电动机的空载转速。 解： （1）电动机的额定输出转矩：
m N m N P T N ?=???=Ω=
46.183360500
2960002π （2）额定电流时的电磁转矩
A I N 255=， A I fN 5=，所以A I I I fN N aN 250=-= V A V R I U E a aN N aN 5.420078.0250440=Ω?-=-=
m N m N I E P T aN aN em e ?=????=Ω=Ω=
74.200760500
2250
5.420π （3）电动机的空载转速： N
aN
N e n E C =
Φ
min 19.523min 5005
.4204400r r n E U C U n N aN N N e N =?==Φ=
第4章
4-11 计算下列三相、两极、50Hz 的同步发电机定子的基波绕组因数和空载相电动势、线电
动势。已知定子槽数Q=48，每槽内有两根导体，支路数a=1，y 1=20，绕组为双层、
星形联结，基波磁通量φ1=1.11Wb 。 解：极距242==
p Q τ 83
2482=?==mp Q q 槽距角
5.748
360360==?=
Q p α 基波绕组系数2
sin 2sin
90sin 1111
αα
τq q y k k k d p w ?
?=?= 923075
.3sin 830sin 75sin ?=??=
每相绕组串联匝数163
48
==?=
ma N Q N c ∴空载相电动势11144.4Φ?=w fNk E φ
V V 363911192301650444=???????=
线电动势V V E E L 6303363933=?==φ
4-21 试分析下列情况下是否会产生旋转磁动势，转向怎样？（1）对称两相绕组内通以对称
两相正序电流时；（2）三相绕组一相（例如C 相）断线时。
解：(1) 设t I i m A ωcos =, 则)90cos(
-=t I i m B ω
t x F f A ωφcos cos 11=
)90cos()90cos(11 --=t x F f B ωφ
所以合成磁势
)]180cos()[cos(2
1
)]cos()[cos(21
cos(cos cos 1111111 -++-+++-=
-+=+=x t x t F x t x t F x F t x F f f f B A ωωωωωφφφφ
)cos(1x t F +=ωφ
即合成磁势为正向旋转的圆形磁势，且幅值等于为单相基波
（2）C 相断线的情况下 0=C i
A
A
设t I i m A ωcos =, 则t I i m B ωcos -= t x F f A ωφcos cos 11=
t x F f B ωφcos )120cos(11 --=
所以合成磁势
)
30cos(cos 3)]120cos([cos cos cos )120cos(cos cos 1111111 +=--=--=+=x t F x x t F t x F t x F f f f B A ωωωωφφφφ
即合成磁势为脉振磁势，且幅值为单相基波幅值的3倍。
第5章
5-3 三相感应电机的转速变化时，转子所生磁动势在空间的转速是否改变?为什么? 答：不变。设气隙磁场旋转速度为1n ，转子的转速为n ，转差率为1
1n n
n s -=
，则转子感应电动势和电流的频率为12sf f =，由此电流产生的磁动势相对于转子的速度为
11
26060sn P
f s P f n ===
?，则相对于定子的转速为1n n n =+?，与转子转速无关。即转速变化时，转子产生的磁动势在空间的转速不变。
5-6 感应电动机等效电路中的
'
21R s
s -代表什么？能否不用电阻而用一个电抗去代替?为什么? 答：
'
21R s
s -代表与转子所产生的机械功率对应的等效电阻，消耗在该电阻上的功率代表总的机械功率。它不能由电抗代替，因为电抗上损耗的是滞后的无功功率，不能代替转换成机械功率的有功功率。
5-14 有一台Y 联结，380V ，50Hz ，额定转速为1444r/min 的三相绕线型感应电动机，其参
数为1R =0.4Ω，'
2R =0.4Ω，σ1X ='
2σX =1Ω，m X =40Ω，m R 略去不计，定，转子的电压比为4。试求：(1)额定负载时的转差率；(2)额定负载时的定，转子电流；(3)额定负载时转子的频率和每相电动势值。 解：（1）额定转差率
0373.01500
1444
1500=-=-=
s N s N n n n s （2）T 形等效电路图如右
设v U U N
039.21903
1∠=∠=
?
，则 A
A j j j j x x j s
R jx s R jx jx R U I m m
20.2411.20410373.04.0)10373.04.0(4014.0039.219)
()('2'
2'
2'
2111
1-∠=++++∠=+++++=?
?
σσσ
46.17098.18410373
.04
.040
20.2411.20)('
2'2
1'
2∠=+?
-∠-=++?
-=?
?A
j j x x j s
R jx I I m m
σ(3)
所以A A I k I i 7698.184'
22=?=?=
（3）Hz Hz f s f N 865.1500373.012=?=?=
V j s R I E 35.2041'2
'2
'2
=+?=
V k E E e
09.51'2
2==
5-14 有一台三相四级的笼型感应电动机，额定转差率02008.0=N s ，电动机的容量
N P =17kW ，N U 1=380V(D 联结)，参数为1R =0.715Ω，σ1X =1.74Ω，'
2R =0.416Ω，'2σX =3.03Ω，m R =6.2Ω，m X =75Ω，电动机的机械损耗ΩP =139W ，额定负载时的
杂散损耗?P =320W 。试求额定负载时的定子电流，定子功率因数，电磁转矩，输出转矩和效率。
解：等效电路如题5-14，设V U U
0380011∠=∠=?
则
)
()()
)(('
2'
2'
2'
2111
1σσσx x j s
R R jx s R jx R jx R U I m m m m +++++++=
?
?
A A j j j j
35.2657.18)
03.375()0200
.0416.02.6()
03.30200.0416
.0)(
752.6(74.1715.00380-∠=++++++
+∠=
所以定子电流A I 57.181= 定子功率因数896.0)35.26cos(cos 1=-=
?
A j j jx s
R jx R jx s R I I m m m 72.4)03.375()0200.0416.02.6()03.30200.0416.0(57.18))(('
2'
2'
2'21=++++?=+++?=σσ A j j x x j s
R R jx R I I m m m m 94.16)03.375()0200.0416.02.6()
752.6(57.18)()()('
2'
21'
2=++++?=++++?
=σ电磁功率W W s R I P e 19.1783502008
.0416.064.19332'22
'2
=??=?= 电磁转矩m N m N P T s e e ?=??=Ω=
54.113601500
219.17835π 输出功率W s p p P s P e 06.17018)32013919.17835)1(()1(2=--?-=--?-=?Ω 输出转矩m N m N s P T ?=???-=Ω=
5.11060
15002)1(06.1701822π
输入功率1212'22'2
1333R I R I s
R I
P m m ++?= W W 26.18989)715.057.1832.672.4319.17835(22=??+??+=效
率%6.89%1001
2
=?=
p p η 5-29 有一台三相四极的绕线型感应电动机额定转速min 1485r n N =，转子每相电阻
Ω=012.02R 。设负载转矩保持为额定值不变，今欲把转速从1485r/min 下调到
1050r/min ，问转子每相应串入多大的调速电阻？ 解：额定转差率01.01500
1485
150011=-=-=
n n n s N N
调速后的转差率3.01500
1050
150011=-=-=
n n n s 设串入调速电阻为ΩR ，调速前后负载转矩不变
所以满足
s
R R s R N Ω
+=22， 得Ω=Ω?-=-=Ω348.0012.0)101
.03.0()1(
2R s s R N
第6章
6-4同步发电机电枢反应的性质取决于电枢磁动势和主磁场在空间的相对位置，即激磁电动势0?E 和负载电流?
I 之间的相角差0ψ。交轴电枢反应产生交轴电枢磁动势，与产生电磁转矩及能量转换直接相关；直轴电枢反应产生直轴电枢磁动势，起到增磁或者去磁的作用，与电机的无功功率和功率因数的超前或滞后相关。
6-6 为什么分析凸极同步电机时要用双反应理论？凸极同
步发电机负载运行时，若0ψ既不等于
0，又不等于
90，问电枢磁场的基波与电枢磁动势的基波在空间是
否同相，为什么（不计磁饱和）？ 答：因为凸极电机的气隙不均匀，分析时需用双反应理论。
当负载运行时，若0ψ既不等于
0，又不等于
90，电
枢磁场的基波与电枢磁动势的基波在空间的相位不同，因为交、直轴的磁路不同，相同大小的磁势产生的磁通不同，如右图。
6-8 有一台70000KV A ，60000KW ，13.8KV ，(星形联结)的三相水轮发电机，交直轴同步
电抗的标幺值分别为,7.0,0.1==**q d x x 试求额定负载时发电机的激磁电动势*
0E (不计磁饱和与定子电阻)。 解：额定功率因数7
6
cos ==
N N N S P ? ，∴ 31=N ? 设
01∠=*
?U ，则
31
1-∠=*
?I
8.23486.17.03101∠=?-∠+∠=?+=*
*
?*?*?j x I j U E
q Q
∴ 8.23=N δ
1aq ad F ad B 1aq
8.548.23310=+=+=N N δ?ψ
)
(sin )(00*
********-?+=-+=q d Q q d d Q x x I E x x I E E ψ
731.1)7.00.1(8.54sin 486.1=-+=
6-17 一台31250KV A(星形联结)，8.0cos =N ? (滞后) 的汽轮发电机与无穷大电网并联运
行，已知发电机的同步电抗Ω=53.7s x ，额定负载时的激磁电动势kV E 2.170=(相)，不计饱和与电枢电阻，试求：（1）发电机的额定负载时，端电压U 、电磁功率e P 、功率角N δ、输出的无功功率2Q 及过载能力各为多少？（2）维持额定励磁不变，减少汽轮机的输出，使发电机输出的有功功率减少一半，问此时的e P 、δ、?cos 及2Q 将变成多少? 解：（1）额定情况下忽略电阻，则电磁功率等于输出功率
kW kW S P P N N N e 225008.031250cos =?===? kVar kVar S Q N N 187506.031250sin 2=?==?
设电网相电压为U 为参考向量，则0
0∠=?
U U ，087.363-∠=
?
U
S I N
s x I j U E ?
?+=0，即 )87.3690(30000 -∠?+
∠=∠s N
N x U
S U E δ ???
???
???=??+=8.03sin 6.03cos 00U x S E U x S U E s N N s N N δδ ? ????????=??+=?3333
1062750sin 1072.1105.47062cos 1072.1U U U N N δδ 2
3233
2
2
3)1062750()105.47062(105.470622)1072.1(U
U U ?+?+??+=?
010615244110715.2019264=?+?-U U
得方程的解 ????
?
????
====677.1sin 16.3612.61111N P N k KV U δδ
????
?????
====515.3sin 153
.1682.122222N P N k KV U δδ
由数学和原理上讲，两组答案均可以
考虑)4030()0.26.1(
-=-=N P k δ则取第一组答案
（2）I f 不变，所以不变0E ，电网电压U 不变
kW kW P P e e 12500250002
1
21'=?==
又 '0'
sin δs
e x V
E m
P = ∴ 34.172
.1712.6353
.712500arcsin arcsin 0''
=???==U mE x P s e δ
设
012.6∠=?
U 则 34.172.170∠=?
E
s x I j U E ?
??+=0
∴kA kA jx U E I s
52.6353.190
53.7012.634.172.170-∠=∠∠-∠=-=?
??
∴446.052.63cos cos '
==
? k V a r P Q e 25087s i n c o s
''
'
'2
=?=??
6-26 某工厂电力设备的总功率为4500kW ，7.0cos =?（滞后）。由于生产发展，欲新添一
台1000kW 的同步电动机，并使工厂的总功率因数提高到0.8（滞后），问此电动机的
容量和功率因数应为多少（电动机的损耗忽略不计）？ 解：添加前：kW P 4500=，7.0cos =?（滞后）
∴kVA kVA P S 64297
.04500
cos ===
? kVar kVar S Q 4591714.06429sin =?=?=? 添加后：kW kW P P P N 5500)10004500('=+=+=，8.0cos '
=?（滞后）
∴kVA kVA P S 68758
.05500cos ''
'===?
kVar kVar S Q 41256.06875sin '''=?=?=?
所以新添加的电动机：
kW P N 1000=，kVar Q Q Q N 466'
=-=（超前）
kVA kVA Q P S N N N 11034661000222
2=+=+=
907.011031000cos ===N N N S P ?
电机学相关习题及解答
电机学相关习题及解答
1－36 一台直流电动机，电枢电流为15.4A，2P＝4，单波S＝27，每元件匝数W y＝3，每极磁通量等于0.025W b，问电机的电磁转矩为多少？若同样元件数，绕组改为单迭，极数于励磁不变，电磁转矩又为多少？ 1－48 一台并励直流电动机，P N＝100kw，U N ＝220V，n＝550r/m在750C时电枢回路电阻r a ＝0.022欧，励磁回路电阻r f＝27.5欧，2u ＝2V，额定负载时的效率为88％，试求电机空载时的电流。 1－54 一台并励直流电动机的额定数据如下：P N＝17kw，U N＝220V，n＝3000r/m， I N＝88.9A，电枢回路电阻r a=0.0896欧，励磁回路电阻R f＝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（I a＝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。 1－58 一台串励直流电动机U N＝220V，n＝1000r/m，I N＝40A，电枢回路电阻为0.5欧，假定磁路不饱和。试求：（1）当I a＝20A时，电动
机的转速及电磁转矩？（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电流各为多少？ 1－62 一台直流串励电动机，额定负载运行，U N ＝220V ，n ＝900r/m ，I N ＝78.5A ，电枢回路电阻r a =0.26欧，欲在负载转矩不变条件下，把转速降到700r/m ，须串入多大电阻？ 1－76 并励直流电机接在电网上。 1、 比较该机作发电机运行和电动机运行时的旋转方向。 2、 该机作电动机运行，正转时和反转时不一样为什么？ 1－77 并励直流发电机，额定电压为230V ，现需要将额定负载运行时的端电压提高到250V ，试问：（1）若用增加转速的方法，则转速必须增加多少？（2）若用调节励磁的方法，则励磁电流增加多少倍？ 1－78 一台并励发电机，P N ＝6kw ，U N ＝230V ，n ＝1450r/m ，电枢回路电阻r a 750 ＝0.921欧，励磁 回路电阻R f 750 ＝177欧，额定负载时的附加损耗 60 =? P w ，铁耗5 .145=P Fe w ，机械损耗4 .168=Ω P w ，求 额定负载下的输入功率、电磁功率、电磁转矩及
电机学试题及答案
电机学试题及答案 Revised as of 23 November 2020
《电机学（1）》模拟试题 一：填空题（每空3分，共45分） 1．一台变压器加额定电压时，主磁通为φ，空载电流为I0，励磁阻抗为Z m，现将电源的频率从50Hz改变为60Hz，其它情况不变，并假定磁路线性，则现在的磁通φ‘= φ，空载电流I’0= I0，励磁阻抗Z’m= Z m。 2．某变压器带感性负载运行时，若负载电流相同，则cosφ 2 越小，副边电压变化率越，效率越。 3．一台单相变压器，铁芯柱上有三个绕组，已知U 1=330V，W 1 =700匝，为获得 U 2=220V，U 3 =11V，应使W 2 = 匝，W 3 = 匝。若已知绕组W 1 开路， ì 3=10∠100A，忽略励磁电流，则ì 2 = A。 4．拖动恒转矩负载运行的并励直流电动机，若减弱磁通，电枢电流 将。 5．交流电机绕阻高次谐波电势，如5次和7次谐波，可以通过 的方法大大削弱。 6．三相同步电机，定子上A、B两导体空间相隔200机械角度，该电机接于50Hz三相交流电源，同步转速为750r/min，则A、B两导体的空间电角度为。 二、（8分） 图1所示为三相变压器接线图，画出电动势向量图，并确定其连接组别。
三、（27分） 一台三相电力变压器额定容量S=1000 kVA，额定电压U1N/U2N=10000/3300V，Y，d11连接组，每相短路阻抗Z k=+，该变压器原边接额定电压，副边带Δ接对称负载，每项负载阻抗Z L=50+j85Ω，计算： （1）变压器原边线电流； （2）副边线电流； （3）副边线电压； （4）电压调整率 四、（10分） 一台他励直流电动机，P N=22KW，I N=115A，U N=220V，n N=1500r/min电枢回 路总电阻R a=Ω（包括了电刷回路的接触电阻），忽略M0，要求把转速降到
电机学复习题与答案解析知识讲解
电机学复习题与答案 解析
第一章磁路 一、填空： 1.磁通恒定的磁路称为，磁通随时间变化的磁路称为。 答：直流磁路，交流磁路。 2.电机和变压器常用的铁心材料为。 答：软磁材料。 3.铁磁材料的磁导率非铁磁材料的磁导率。 答：远大于。 4.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。 5.★★当外加电压大小不变而铁心磁路中的气隙增大时，对直流磁路，则磁 通，电感，电流；对交流磁路，则磁通，电感，电流。 答：减小，减小，不变；不变，减小，增大。 二、选择填空 1.★★恒压直流铁心磁路中，如果增大空气气隙。则磁通；电感；电 流；如果是恒压交流铁心磁路，则空气气隙增大时，磁通；电感；电流。 A：增加 B：减小 C：基本不变 答：B，B，C，C，B，A 2.★若硅钢片的叠片接缝增大，则其磁阻。 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢2
A：增加 B：减小 C：基本不变 答：A 3.★在电机和变压器铁心材料周围的气隙中磁场。 A：存在 B：不存在 C：不好确定 答：A 4.磁路计算时如果存在多个磁动势，则对磁路可应用叠加原理。 A：线形 B：非线性 C：所有的 答：A 5.★铁心叠片越厚，其损耗。 A：越大 B：越小 C：不变 答：A 三、判断 1.电机和变压器常用的铁心材料为软磁材料。（） 答：对。 2.铁磁材料的磁导率小于非铁磁材料的磁导率。（） 答：错。 3.在磁路中与电路中的电流作用相同的物理量是磁通密度。（）答：对。 4.★若硅钢片的接缝增大，则其磁阻增加。（） 答：对。 5.在电机和变压器铁心材料周围的气隙中存在少量磁场。（）仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢3
(完整版)同步电机测试题(含答案)(重庆大学)
重庆大学 电机学（1） 第4次课堂测验 2012~2013学年 第一学期 考试方式： 闭卷 测验日期：2012.12.28 测验时间： 45 分钟 一、 单项选择题（每小题2分，共20分） 1．同步发电机的额定功率指额定状态下 B 。 A ．电枢端口输入的电功率； B ．电枢端口输出的电功率； C ．转轴上输入的机械功率； D ．转轴上输出的机械功率。 2．同步发电机带三相对称负载稳定运行时，转子励磁绕组 D 。 A ．感应低频电动势； B ．感应基频电动势； C ．感应直流电动势； D ．不感应电动势。 3．同步发电机稳态运行时，若所带负载性质为感性，则其电枢反应的性质 为 C 。 A ．交磁电枢反应； B ．直轴去磁电枢反应； C ．直轴去磁与交磁电枢反应； D ．直轴增磁与交磁电枢反应。 4．同步电抗表征同步电机三相对称稳定运行时 C 。 A ．电枢反应磁场的一个综合参数； B ．气隙合成磁场的一个综合参数； C ．电枢反应磁场和电枢漏磁场的一个综合参数； D ．励磁磁场和励磁漏磁场的一个综合参数。 5．在对称稳态运行时，凸极同步发电机电抗大小的顺序排列为 D 。 A ．q aq d ad X X X X X >>>>σ； B ．σX X X X X q aq d ad >>>>； C ．σX X X X X ad d aq q >>>>； D ．σX X X X X aq q ad d >>>>。 6．判断同步发电机是过励磁运行状态的依据是 D 。 A ．0E ? 超前于U ?； B ．0E ?滞后于U ?； C ．I ?超前于U ?； D ．I ?滞后于U ? 。 7．一台并联于无穷大电网的同步发电机，若保持励磁电流不变，在cos 0.8 ?=滞后的情况下，减小输出的有功功率，此时 A 。 A ．功率角减小，功率因数下降； B ．功率角增大，功率因数下降； C ．功率角减小，功率因数增加； D ．功率角增大，功率因数增加。 8．并联于无穷大电网的同步发电机，欲提高其静态稳定性，应 B 。 A ．减小励磁电流，减小发电机的输出功率； B ．增大励磁电流，减小发电机的输出功率； C ．减小励磁电流，增大发电机的输出功率； D ．增大励磁电流，增大发电机的输出功率。 9．一台运行于无穷大电网的同步发电机，在电流超前于电压一相位角时，原动机转矩不变，逐渐增加励磁电流，则电枢电流 D 。 A ．渐大； B ．先增大后减小； C ．渐小； D ．先减小后增大。 10．同步补偿机的作用是 B 。 A ．补偿电网电力不足； B ．改善电网功率因数； C ．作为用户的备用电源； D ．作为同步发电机的励磁电源。 二、 填空题（每空1分，共20分） 1．汽轮发电机转子一般为 隐极 式，水轮发电机转子一般为 凸极 式。 2．同步发电机内功率因数角Ψ0=0°时，电枢反应的性质为 交轴电枢反应 ，此时电磁转矩将对转子产生 制动 作用。 3．在隐极同步电机中，同步电抗X s 的大小正比于 电枢绕组每相串联匝数的平方 、 主磁路的磁导 和 电枢电流的频率 。 4．在不计磁路饱和的情况下，如增加同步发电机的转速，则空载电压 增大 ；如增加励磁电流，则空载电压 增大 。如励磁电流增加10%，而速度减小10%，则空载电压 不变 。 5．同步发电机并网的条件是：（1） 发电机相序与电网一致 ；（2） 发电机频率与电网相同 ；（3） 发电机的激磁电动势与电网电压大小相等、相位相同 。 6．同步发电机在过励时向电网发出 滞后的 无功功率，产生直轴 去磁的 电枢反应；同步电动机在过励时向电网吸收 超前的 无功功率，产生直轴 增磁的 电枢反应。 7．与其它旋转电机类似，同步电机运行是可逆的，它即可作 发电机 运行，又可作 电动机 运行，还可作 补偿机 运行。 三、 简答题（共30分） 学院 电气工程学院 专业、班 年级 学号 姓名 公平竞争、诚实守信、严肃考纪、拒绝作弊 封 线 密
电机学复习题与答案
一、填空题 1．变压器中的磁通按照性质和作用的不同，分为__主磁通__和 漏磁通 ，其中__漏磁通___不参与变压器的能量传递。 2．他励直流电动机常用的调速方法有：_ 改变电枢回路里的串联电阻 ； 减小气隙磁通 ；改变电枢端电压U 。 3．鼠笼式异步电动机降压起动的方法有 定子串接电抗器起动 ； Y —起动 ； 自耦减压起动 。 4．三相同步电动机通过调节___励磁电流__可调节无功功率。 5．异步电动机的电源电压降低10％，电机的过载能力降低到____80%__________，临界转差率___不变_______，负载不变时，电机的转速将___降低_______。 6．直流电动机常用的调速方法有： 电枢 控制和 磁场 控制。 7．变压器负载运行时， 二 次电流的大小决定着 一 次电流的大小。 8．削弱齿谐波电动势的方法有 斜槽 、 分数槽（半闭口槽） 以及其它措施。 9．单相绕组的磁动势是 脉动 磁动势；对称三相绕组的磁动势为 旋转 磁动势。 10．三相感应电动机的调速方法有：改变转差率调速、 改变电压 调速、 变频 调速。 11．变压器空载实验选择在__低压侧_____压侧进行，原因是___安全和仪表选择方便 。短路实验选择在高压侧 压侧进行，原因是 安全和仪表选择方便 。 12．一台单相变压器一次、二次绕组匝数比为10，则将二次绕组进行归算后，归算前后的二次侧电阻之比为 1：100 ；归算前后的二次侧磁势之比是 1：1 。 13．并励直流发电机自励的三个条件是 有剩磁 、 剩磁与励磁方向相同（电枢和励磁绕组接法正确） 、 励磁电阻小于临界电阻 。 14．一台直流发电机，其电势和端电压的大小关系是 E>U 。 15．三相感应电动机转子转速为n ，定子旋转磁场的转速为n S , 极对数为p ，则定子电流的交变频率为 60s n p _ ；转子电流的交变频率为 ()60 s n n p 。 二、选择题 1、两相对称绕组通以两相对称电流，将产生（ A ）；三相感应电机通以三相对称电流，若一相绕组断线（绕组无中线），将产生脉振磁场。 A 圆形旋转磁场 B 脉振磁场 C 椭圆形旋转磁场 2、一台额定条件下工作在 220V50Hz 的单相变压器，错接在220V60Hz 的交流电源上，则额定负载时的主磁通会（ B ）： A 变大 B 变小 C 几乎不变 3、直流电动机定子励磁绕组中电流为（ A ）： A 直流电流 B 交流电流 C 尖顶波形
(完整版)重庆大学同步电机测试题(含答案)
重庆大学 电机学（1） 课堂测验五 2011~2012学年 第一学期 考试方式： 闭卷 测验日期：2011.12.30 测验时间： 45 分钟 一、 单项选择题（每小题2分，共20分） 1．凸极同步发电机的电抗大小排列顺序为 D 。 A ．q aq d ad X X X X X >>>>σ； B ．σX X X X X q aq d ad >>>>； C ．σX X X X X ad d aq q >>>>； D ．σX X X X X aq q ad d >>>>。 2．当同步发电机的负载减少时，其转速和功率角的变化情况是 C 。 A ．转速不变，功率角增加； B ．转速下降，功率角下降； C ．转速不变，功率角下降； D ．转速增加，功率角增加。 3．三相同步发电机稳定运行，外接纯电阻性负载，则该电机的电枢反应性质为 D 。 A ．交轴电枢反应； B ．直轴去磁电枢反应； C ．直轴增磁与交轴电枢反应； D ．直轴去磁与交轴电枢反应。 4．保持同步发电机的激磁电流不变，增加其有功功率的输出，则激磁电动势将 B 。 A ．变大； B ．不变； C ．变小； D ．无法确定。 5．凸极同步发电机带感性负载运行，电枢绕组感应的电动势由 D 产生。 A ．转子主极磁动势和直轴电枢磁动势共同； B ．转子主极磁动势和交轴电枢磁动势共同； C ．交轴电枢磁动势和直轴电枢磁动势共同； D ．转子主极磁动势、交轴电枢磁动势和直轴电枢磁动势共同。 6．一台并联于无穷大电网的同步发电机，保持有功功率不变，减小励磁电流，发现其电枢电流减小，则发动机原来的运行状态为 A 。 A ．过励； B ．正常励磁； C ．欠励； D ．无法确定。 7．同步补偿机的作用是 B 。 A ．补偿电网电力不足； B ．改善电网功率因数； C ．作为用户的备用电源； D ．作为同步发电机的励磁电源。 8．已知一台隐极同步发电机额定运行时的功率因数为0.8(滞后)，定子电流直轴分量与交轴分量之比为2.8，则该发电机的过载能力最接近于 C 。 A ．1.6； B ．1.7； C ．1.8； D ．1.9。 9．一台同步发电机在额定负载时增加励磁电流，则 A 。 A ．电磁功率不变，功率角下降； B ．电磁功率下降，功率角下降； C ．电磁功率增加，功率角增加； D ．电磁功率不变，功率角增加。 10．同步电动机带某一负载运行时功率因数为1，在不改变励磁电流的情况下撤去负载，则此时该电机的电枢电流为 B 。 A ．0； B ．容性电流； C ．感性电流； D ．纯有功电流。 二、 填空题（每空1分，共20分） 1．同步发电机并网的条件是：(1) 发电机的相序与电网的相序要一致 ；(2) 发电机的频率应与电网相同 ；(3) 发电机的激磁电动势应与电网电压大小相等、相位相同、波形相同 。 2．同步发电机在过励时向电网发出 滞后 无功功率，产生 直轴去磁 电枢反应；同步电动机在过励时从电网吸收 超前 无功功率，产生直轴增磁电枢反应。(超前或滞后；直轴去磁或增磁) 3．同步电机功率角的物理意义在时间上为 励磁电动势与电压夹角 ；在空间上为 主极轴线与气隙合成磁场轴线夹角 。 4．在不考虑磁路饱和的情况下，如增加转速，则同步发电机空载电压 增大 ；如增加励磁电流，则空载电压 增大 。如励磁电流增加10%，而速度减小10%，则同步发电机的空载电压 不变 。(减小、不变或增加) 5．一台同步电动机拖动一恒转矩负载，额定运行时的功率因数为0.8(超前)，在其他条件不变的情况下增大励磁电流，则带来以下变化：电机的电枢电流 增大 ，电磁转矩 不变 ，激磁电动势 增大 ，功率因数 减小 。(减小、不变或增加) 6．某公司电力设备的总功率为6000kW ，cos φ=0.75(滞后)。由于发展需要增添一台1500kW 的同步电动机，并使系统的功率因数提高到0.8(滞后)，则该同步电动机 吸收 (吸收或发出)的无功功率为 333.5 kVar ；功率因数为 0.9798 ；容量为 1531 kV A 。 学院 电气工程学院 专业、班 年级 学号 姓名 公平竞争、诚实守信、严肃考纪、拒绝作弊 封 线 密
电机学考试试题及其答案
电机原理试题及答案（仅供参考） 一、填空(每空1分，共25分) 1. 单相异步电动机可分为________、________两大类型。 2. 6极异步电动机电源频率f=50Hz，额定转差率S N=，则额定转速为n N=_____、额定工作时， 将电源相序改变，则反接瞬时的转差率S=_____。 ~ 3. 同步补偿机实际上是一台_________的同步电动机，它接到电网上的目的就是为了 ___________。 4. 直流电机的励磁方式可分为＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿。 5. 有一台极数2P＝4，槽数Z＝24的三相单层链式绕组电机，它的极距τ＝＿＿＿、每极每 相槽数ｑ＝＿＿＿、槽距角α＝＿＿＿。 6、变压器空载运行时功率因数很______。 7．________型三相异步电动机可以把外接电阻串联到转子绕组回路中去。 … 8. 直流发电机电磁转矩的方向和电枢旋转方向________。 9. 直流电动机的起动方法有____________；______________。 10. 当电动机的转速超过_______时，出现回馈制动。 11. 三相异步电动机的过载能力是指_______________。 12 . 星形—三角形降压起动时，起动电流和起动转矩各降为直接起动时的______倍。 》 13. 三相异步电动机拖动恒转矩负载进行变频调速时，为了保证过载能力和主磁通不变，则 U1应随f1按______规律调节。 14、可用下列关系来判断直流电机的运行状态。当_________时为电动机状态，当________ 时为发电机状态。 15、单迭绕组极对数为P时，则并联支路数为_______。 二、判断正误(对在括号里打√、错则打×，每小题1分，共15分) 【 1.( ) 电动机的额定功率是指额定运行时从电源输入的电功率。 2.( ) 一台并励直流电动机，若改变电源极性，则电机转向也改变 3.( ) 三相异步电动机的旋转方向决定于定子绕组中通入的三相电流的相序。 4.( ) 与同容量的变压器相比较，异步电动机的空载电流小。 5.( ) Y-D降压起动适用于正常运行时定子绕组为星形联接的笼型异步电动机。 - 6. ( ) 变极调速时必须同时改变加在定子绕组上电源的相序。 7. ( ) 变频调速过程中按U1/f1=常数的控制方式进行控制，可以实现恒功率调速。 8. ( ) 异步电动机的功率小于时都允许直接起动。 9. ( ) 变压器的二次额定电压是指当一次侧加额定电压，二次侧开路时的空载电压值。 10.( ) 变压器在原边外加额定电压不变的条件下，副边电流大，导致原边电流也大，因 此变压器的主磁通也大。 >
电机学复习题及答案
电机学 一、选择题（本大题共18小题，每小题1.5分，共27分） 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题多选或未选均无分。 1．直流并励电动机起动时，励磁回路的调节电阻阻值应置于（）A．任意位置；B．中间位置；C．零位置；D．最大位置 2．同步电机中参数X d’表示为（） A．同步电抗；B．直轴瞬态电抗；C．直轴漏抗；D．直轴超瞬态电抗3．并联于大电网上的同步发电机，当电流落后于电压运行时，若逐渐增大励磁电流，则电枢电流（） A．渐大；B．减小；C．先增大后减小； D．先减小后增大 4．如果不计定子电阻效应，同步发电机运行在什么条件下有△U=0（） A．电阻性负载B．电阻、电感性负载 C．纯感性负载D．电阻、电容性负载 5．要增加并联在电网上运行的发电机的有功输出，可以（）A．增加励磁电流使E 增加; B．增加原动机的动力，使功角增加; C．减小励磁电流使E 0减小; D．加快原动机转速使n＞n 1 6．判断一台同步电机运行于发电机状态的依据是（） A．E 0＞U; B．E 滞后于U; C．E ＜U; D．E 领先于U
7．三相异步电动机负载增加时，会使（） A．转子转速降低; B．转子电流频率降低 C．转子电流产生的磁动势对转子的转速减小 D．转子电流产生的磁动势对定子的转速增加 8．异步电动机空载电流比同容量变压器空载电流大的原因是（） A．异步电动机的损耗大;B．异步电动机是旋转的; C．异步电动机有气隙;D．异步电动机的漏抗大; 9．三相异步电动机转子转速减小时，转子磁势对空间的转速将（） A．增加; B．保持不变; C．减小; D．为0; 10．三相异步电动机的最大转矩大小（） A．与转子电阻无关; B．与电源电压无关; C．与电源频率无关; D．与极对数无关; 11．转差率为s的异步电动机，其sP e 将等于（） A．定子铜耗; B．总机械功率; C．机械功率; D．转子铜耗; 12．三相异步电动机定子通入频率为f 1的电流，当转子不动时，其转子频率f 2 为 （） A．f 2=f 1 ;B．f 2 =0; C．f 2 ＜f 1 ;D．f 2 ＞f 1 13．交流双层绕组中，每相串联匝数N同每个线圈的匝数N c 、每极每相槽数q、极对数p、并联支路数a之间的关系是（） A．N=（2a/p）qN c B．N=（2p/ a）qN c C．N=apqN c D．N=2apqN c 14．变压器负载运行时与空载运行时相比，变比K（） A．变大; B．变小; C．相等; D．基本不变; 15．若外加电压随时间正弦变化，当磁路饱和时，单相变压器的励磁电流随时间变化的波形是（） A．矩形波; B．平顶波; C．正弦波; D．尖顶波; 16．变压器空载时，线路电压增加，则铁耗将（）
重大电机学期末试卷
一、选择题 1.一变比为k 的单相变压器带额定容量的电感性负载，变压器一次侧施加电压U1，二次侧电压为U2，此时一次、二次侧线圈匝电动势分别为e1、e2，则U1、U2、e1、e2应满足以下关系（） A 、U1=kU2,e1=ke2; B 、U1=U2,e1=e2 C 、U1>kU2,e1>ke2 D 、U1 第一章 第一章 变压器基本工作原理和结构 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 01 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 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？ 答：由dt d N e 011φ-=, dt d N e 0 2 2φ-=, 可知 , 2211N e N e =，所以变压器原、副两边每匝感应电动势相等。又U 1≈ E 1, U 2≈E 2 , 因此，22 11N U N U ≈ ， 当U 1 不变时，若N 1减少, 则每匝电压11N U 增大，所以11 22N U N U =将增大。或者根据m fN E U Φ=≈11144.4，若 N 1 减 小，则m Φ增大， 又m fN U Φ=2244.4，故U 2增大。 1-3 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？为什么？ 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。 1-4 变压器铁芯的作用是什么，为什么它要用0.35毫米厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片迭成？ 答：变压器的铁心构成变压器的磁路，同时又起着器身的骨架作用。为了铁心损耗，采用0.35mm 厚、表面涂的绝缘漆的硅钢片迭成。 1-5变压器有哪些主要部件，它们的主要作用是什么？ 答：铁心: 构成变压器的磁路,同时又起着器身的骨架作用。 绕组: 构成变压器的电路,它是变压器输入和输出电能的电气回路。 分接开关: 变压器为了调压而在高压绕组引出分接头,分接开关用以切换分接头,从而实现变压器调压。 油箱和冷却装置: 油箱容纳器身,盛变压器油,兼有散热冷却作用。 绝缘套管: 变压器绕组引线需借助于绝缘套管与外电路连接，使带电的绕组引线与接地的油箱绝缘。 一、填空题 1. 变压器中的磁通按照性质和作用的不同，分为主磁通漏磁通，其中漏磁通不参与变压器的能量传递。 2. 他励直流电动机常用的调速方法有：_改变电枢回路里的串 联电阻；减小气隙磁通;改变电枢端电压U。 3. 鼠笼式异步电动机降压起动的方法有定子串接电抗器起动 ; Y —起动 ; 自耦减压起动。 4. 三相同步电动机通过调节励磁电流可调节无功功率。 5. 异步电动机的电源电压降低10%,电机的过载能力降低到80, 临界转差率不变，负载不变时，电机的转速将降低_____ 6. 直流电动机常用的调速方法有： 电枢控制和磁场控制。 7. 变压器负载运行时，二次电流的大小决定着一次电 流的大小。 8. 削弱齿谐波电动势的方法有斜槽、分数槽（半闭口 槽）___ 以及其它措施。 9. 单相绕组的磁动势是脉动磁动势;对称三 相绕组的磁动势为旋转磁动势。 10. 三相感应电动机的调速方法有：改变转差率调速、改变电 压_____ 调速、 变频________ 调速。 11. 变压器空载实验选择在低压侧压侧进行, 原因是安全和仪表 选择方便。短路实验选择在高压侧压侧进行,原因是—安 全和仪表选择方便。 12. 一台单相变压器一次、二次绕组匝数比为10，则将二次绕 组进行归算后，归算前后的二次侧电阻之比为 1 : 100 ;归 算前后的二次侧磁势之比是1 : 1 。 13. 并励直流发电机自励的三个条件是有剩磁、剩磁与励 磁方向相同（电枢和励磁绕组接法正确）、励磁电阻小于临 界电阻。 14 . 一台直流发电机，其电势和端电压的大小关系是 E>U 。 15. 三相感应电动机转子转速为n定子旋转磁场的转速为,极对数为P,则定子电流的交变频率为上￡ ；转子电流 的交变频率为5s —n）P。 《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dt d N e φ =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21N N ≠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。 1-1 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， 计算公式为计算公式：A l R m μ=，……………（磁阻：l R S ρ=） 单位：Wb A ………………………………(m F R =Φ) 1-2 磁路的基本定律有哪几条？当铁心磁路上有几个磁动势同时作用时，磁路计 算能否用叠加原理，为什么？ 答：磁路的基本定律包括安培环路定律、电磁感应定律、磁路欧姆定律、磁通连续性定律、磁路基尔霍夫第一定律和基尔霍夫第二定律。 当铁心磁路上有几个磁动势同时作用时，分为两种情况考虑。 当铁心不饱和时，可以采用叠加原理。 当铁心饱和时，磁化曲线不再是一条直线，磁导率是变化的，H 和B 呈非线性关系，故不能采用叠加原理。 1-3 基本磁化曲线与初始磁化曲线有何区别？计算磁路时用的是哪一种磁化曲 线？ 答：基本磁化曲线（平均磁化曲线）：不同磁场强度H m 反复磁化同一铁磁材料，将所得到的一系列磁滞回线的顶点连接起来所得曲线。 初始磁化曲线：将没有被磁化的铁磁材料进行磁化，所得到的B 与H 的曲线。 计算磁路时用：基本磁化曲线 1-4 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、 磁通密度及铁心重量有关。 《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：()120.050.20.0250.55m =?++=l ， 210.050.150.0075m =?=A ； 41m1710.55 5.83610A wb 10004100.0075 π-===????l R uA 磁路段2长度和截面积：20.1520.0750.30m =+?=l ， 220.050.100.005m =?=A ； 42m2720.30 4.77510A wb 10004100.005 π-===????l R uA 磁路段1长度和截面积：30.1520.0750.30m =+?=l ， 230.050.050.0025m =?=A ； 43m3730.309.54910A wb 10004100.0025 π-===????l R uA 总磁阻： 45m m1m2m3(5.836 4.7759.549)10 2.01610A wb ==++?=?R R +R +R 磁动势：5m 0.003 2.01610604.8A φ==??=F R 励磁电流：604.8 1.512A 400 ===F i N 绪 论 Δ0-1 电机和变压器的磁路常用什么材料制成，这类材料应具有哪些主要特性？ 0-2 在图0-3中，当给线圈N 1外加正弦电压u 1时，线圈N 1 和 N 2 中各感应什么性质的电动势？电动势的大小与哪些因素有关？ 0-3 感应电动势 =e dt d ψ -中的负号表示什么意思？ Δ0-4 试比较磁路和电路的相似点和不同点。 0-5 电机运行时，热量主要来源于哪些部分？为什么用温升而不直接用温度表示电机的发热程度？电机的温升与哪些因素有关？ 0-6 电机的额定值和电机的定额指的是什么？ 0-7 在图0-2中，已知磁力线l 的直径为10cm ，电流I 1 = 10A ，I 2 = 5A ， I 3 = 3A ，试求该磁力线上的平均磁场强度是多少？ ∨0-8 在图0-9所示的磁路中，线圈N 1、N 2中通入直流电流I 1、I 2，试问： （1） 电流方向如图所示时，该磁路上的 总磁 动势为多少？ （2） N 2中电流I 2反向，总磁动势又为 多少？ （3） 若在图中a 、b 处切开，形成一空气隙δ，总磁动势又为多少？ （4） 比较1、3两种情况下铁心中的B 、H 的 相对大小，及3中铁心和气隙中H 的相对大小？ 图0-9 习题0-8附图 解：1）22111N I N I F -= 2）22112N I N I F += 3）221113N I N I F F -==不变 4）由于31F F =，而31m m R R <<，所以31φφ>>，31B B >>， 31H H >>。 在3）中，δB B Fe =，由于0μμ>> Fe ，所以 0μμδδB H B H Fe Fe Fe =<<= ∨0-9 两根输电线在空间相距2m ，当两输电线通入的电流均为100A 时，求每根输电线单位长度上所受的电磁力为多少？并画出两线中电流同向及反向时两种情况下的受力方向。 解：由H B I R H 0,2.μπ==，得每根输电线单位长度上所受的电磁力 为 m N lI R I BlI f .102 2110010423270--=????===πππμ 当电流同向时，电磁力为吸力；当电流反向时，电磁力为斥力。如下图所示： ∨0-10 一个有铁心的线圈，线圈电阻为2Ω。将其接入110V 交流电源，测得输入功率为22W ，电流为1A ，试求铁心中的铁耗及输入端的功率因数。 解：w p p p cu Fe 2021222 =?-=-∑= 第 16 章思考题与习题参考答案 16.1简述直流发电机和直流电动机的基本工作原理。 答：发电机原理：定子励磁绕组通入直流电流建立恒定的磁场（励磁磁场），当原动机拖动转子旋 转时，电枢线圈便切割励磁磁场而产生感应电动势，尽管该电动势是交流电动势，但是通过换向器和电 刷的配合作用，在电刷两端可获得直流电动势，当电刷与外电路接通时，便可向外电路发出直流电流。 电动机原理：定子励磁绕组通入直流电流建立恒定的励磁磁场，当把直流电源加在电刷两端时，电枢线圈中将有电流流过，电枢线圈的每边导体在励磁磁场中将受到电磁力的作用，并对转轴形成电磁转矩，从而拖动转子旋转。必须指出，虽然外加直流电源，但通过电刷和换向器的配合作用，使电枢线圈 中流过的是交流电流，从而保证电机产生固定方向的电磁转矩，拖动转子沿固定方向旋转。 16. 2 在直流电机中，为什么每根导体的感应电动势为交流，而由电刷引出的电动势却为直流? 换向器的作用是什么？ 答：在直流电机中，电枢旋转使每根导体交替切割N、 S 极磁场，所以电枢导体电动势为交流。但 由于换向器与电枢线圈一起旋转，而电刷固定不动，使得其中的一个电刷总是与位于N极下的导体相接触，另一个电刷总是与位于S 极下的导体相接触，也就是说，一个电刷的电位总为正极性，而另一个电 刷的电位总为负极性，所以电刷两端的电动势是一个极性不变的直流电动势。换向器是实现电刷两端直 流电与电枢线圈中交流电的相互转换作用。 16.3 试判断下列情况下电刷两端电压的性质：(1) 磁极固定，电刷与电枢同时旋转；(2)电枢固定，电刷与磁极同时旋转。 答：（ 1）磁极固定，电刷与电枢同时旋转时，电刷两端电压为交流； （ 2）电枢固定，电刷与磁极同时旋转时，电刷两端电压为直流。 16.4 试述直流电机的主要组成部件及其作用。 答：直流电机主要由定子和转子组成。定子部分有：（ 1）主磁极，作用是产生恒定的主磁场；（2）换向极，作用是减少电刷与换向器之间的火花；（3）电刷装置，作用是与换向器一起实现直流电机的内 部交流与外部直流的相互转换功能，并使电刷与换向器保持良好接触；（ 4）机座和端盖，机座的作用是 用来固定主磁极、换向极和端盖，也是电机磁路的一部分。 转子部分有：（ 1）电枢铁心，作用是用来安放电枢绕组并作为主磁路的一部分；（2）电枢绕组，作用是产生感应电动势和电流以及产生电磁转矩，是电能与机械能相互转换的重要部件；（ 3）换向器，又称整流子，是实现电枢内交流电和外部直流电的转换作用。 16.5 说明直流发电机与直流电动机额定功率的定义及其性质差别。 重庆大学 电机学（1） 磁路与变压器课堂测验 2013~2014学年 第一学期 考试方式： 测验日期：2013.11.08 测验时间： 45 分钟 一、 单项选择题（每小题2分，共20分） 1．软磁材料的特点是 C 。 A ．磁滞回线宽、剩磁大、矫顽力小； B ．磁滞回线宽、剩磁小、矫顽力大； C ．磁滞回线窄、剩磁小、矫顽力小； D ．磁滞回线窄、剩磁大、矫顽力小。 2．变压器其它条件不变，若一次侧匝数增加10%，则 D 。 A ．X 1σ与X m 均增加为原来的1.1倍； B ．X 1σ与X m 均增加为原来的1.21倍； C ．X 1σ增加为原来的1.21倍，X m 的增加程度不到原来的1.21倍； D ．X 1σ增加到原来的1.21倍，X m 的增加程度超过原来的1.21倍。 3．Dy 接线的三相变压器，U IN 、U 2N 分别为一、二次侧额定电压，则变压器 的变比为 A 。 A ． 1N 2N U ； B ．1N 2N U U ； C ； D ．2N 1N U U 。 4．某三相变压器带阻感负载运行时，负载电流相同的情况下，2cos 越大， 则 D 。 A ．电压变化率越大，效率越高； B ．电压变化率越大，效率越低； C ．电压变化率越小，效率越低； D ．电压变化率越小，效率越高。 5．额定电压为220/110V 的单相变压器，设短路阻抗Z k =0.01+j0.05Ω，负载阻抗为0.06+j0.12Ω。则从原边看进去的总阻抗为 C 。 A ．0.13+j0.29Ω； B ．0.025+j0.08Ω； C ．0.25+j0.53Ω； D ．0.07+j0.17Ω。 6．变压器的额定电压为220V/110V ，若不慎将低压侧接到220V 电源后，则 A 。 A ．励磁电流增大，铁耗增大； B ．励磁电流增大，铁耗减小； C ．励磁电流减小，铁耗增大； D ．励磁电流减小，铁耗减小。 7．两台容量不同、变比和联结组别相同的三相变压器并联运行，它们所分担的容量之比 C 。 A ．与短路阻抗成反比； B ．与短路阻抗成正比； C ．与短路阻抗的标幺值成反比； D ．与短路阻抗的标幺值成正比。 8．一台容量为S N 的双绕组变压器，改接成一台自耦变压器，变比为k a ，则自耦变压器的传导功率为 C 。 A ．S N /(1-k a )； B ．S N ； C ．S N /(k a -1)； D ．S N /(1+k a )。 9．已知变压器中的主磁通为正弦波，若磁路饱和，则磁化电流为 C 。 A ．正弦波； B ．平顶波； C ．尖顶波； D ．三角波。 10．变压器空载运行时，一次绕组空载电流很小的原因是 D 。 A ．一次绕组匝数多电阻大； B ．一次侧漏抗大； C ．一次侧施加的电压小； D ．变压器的激磁阻抗大。 二、 填空题（每空2分，共30分） 1．在铁心线圈中通入直流电，使铁心工作在饱和点附近。随着电流的增大，铁心中的磁场强度 增加 ，铁心的饱和程度 增加 ，铁心的磁导率 减 学院 电气工程学院 专业、班 年级 学号 姓名 公平竞争、诚实守信、严肃考纪、拒绝作弊 封 线 密电机学习题与解答
电机学复习题及答案
电机学课后 思考题 习题 答案
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