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《电机学》课后习题答案

《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

对空心线圈：L Li ψ= 所以di

e L L dt

自感：2L

L N N m m i

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。

(3)

1111d R N dt u i Φ

(4) i 1增加，如右图。i 1减小

1.8 在图1.30中，如果电流i 1在铁心中建立的磁通是t m ωsin Φ=Φ，二次绕组的匝数是

2N ，试求二次绕组内感应电动势有效值的计算公式，并写出感应电动势与磁通量关系

的复数表示式。

解：(1)

222222

m m m E fN N N ωπ=

Φ=

Φ=Φ (2)222900.70790m

E E N ω=?=-Φ?

1.9 有一单匝矩形线圈与一无限长导体在同一平面上，如图1.31所示，试分别求出下列条件下线圈内的感应电动势：

（1）导体中通以直流电流I ，线圈以线速度v 从左向右移动；（2）导体中通以电流sin m i I t ω=，线圈不动；

（3）导体中通以电流sin m i I t ω=，线圈以线速度v 从左向右移动。解：关键求磁通BA Φ=

(1)∵a c vt a vt x

b B dx +++Φ=? ∴

[]()()v e b B a c vt B a vt v =-++-+

()()2()

B a c vt H a c vt a c vt μμπ++=++=++

∵()2()

a c vt I Hl H a c vt π++=

=?++?

同理a+vt 处的B 值 0()0

2()

a v t a

v t I

B H

a vt μμ

π++==+ ∴00

1122()()

()Ibv bI vc a vt a c vt a vt a c vt e μμππ++++++=

(2) 只有变压器电势 d T dt

e N Φ=-

a c

x a

BA b B dx +Φ==?

l N I =?

N=1 ∴2()x H a c i π?+=

0x B H μ= 0

122sin i

x m a x

a x

B I t

μμ

πω++== ∴

0001222sin sin ln()sin ln m m a c I b

I b b a c a c

a m a x a

dx t a x I t μμμπ

ππωωω++++Φ==+=?

∴02ln cos b a c T

e t μωπω+=-

(3) 运动电势e v 变为：

0s i n 2()()m

b I v

c t v a v t a c

v t

e μωπ+++=

（把（1）中的I 用sin m I t ω代）变压器电势变为：

02sin ln m a c vt I b a c vt x a vt

a vt

b B dt t μπω++++++Φ==

2ln cos b d a c vt T dt

a vt

e t μω

φπω+++=-

线圈中感应电势v T e e e =+

1.10 在图1.32所示的磁路中，两个线圈都接在直流电源上，已知1I 、2I 、1N 、2N ，回答下列问题：

（1）总磁动势F 是多少？

（2）若2I 反向，总磁动势F 又是多少？

（3）电流方向仍如图所示，若在a 、b 出切开形成一空气隙δ，总磁动势F 是多少？此时铁心磁压降大还是空气隙磁压降大？

（4）在铁心截面积均匀和不计漏磁的情况下，比较（3）中铁心和气隙中B 、H 的大小。（5）比较（1）和（3）中两种情况下铁心中的B 、H 的大小。 (1)

1122F N I N I =- 有右手螺旋定则判断可知，两个磁势产生的磁通方向相反。

(2)

1122F N I N I =+

（3）总的磁势不变仍为1122F

N I N I =-

∵磁压降 m k Φ 铁心l

m A

R μ= 空气隙00A

m R δμ=

虽然

1δ

> 但∵0μ

μ ∴0m

m R R

∴空气隙的磁压降大（4）∵忽略漏磁 ∴Fe δ

Φ=Φ 而截面积相等

∴Fe B

B δ

= ∵0μμ ∴Fe H H δ

（5）∵第一种情况∵(1)Φ大 ∴(1)(3)B B >

同理 (1)(3)H H >

1．9 一个带有气隙的铁心线圈（参考图14.1），若线圈电阻为R ，接到电压为U 的直流电源上，如果改变气隙的大小，问铁心内的磁通Φ和线圈中的电流I 将如何变化？若线圈电阻可忽略不计，但线圈接到电压有效值为U 的工频交流电源上，如果改变气隙大小，问铁心内磁通和线圈中电流是否变化？

如气隙δ增大磁阻m R 增大，如磁势不变，则φ减小

∵ d dt

u Ri e Ri φ=+=+

∵

φ在减小 ∴0d dt φ< ∴ i 增大

接在交流电源上，同上直流电源：∵ 0d dt

φ= ∴i 不变

但φ仍然减小。

1．10 一个有铁心的线圈，电阻为Ω2。当将其接入110V 的交流电源时，测得输入功率为90W ，电流为A 5.2，试求此铁心的铁心损耗。电功率平衡可知（或能量守恒），输入的功率一部分消耗在线圈电阻上，一部分为铁耗

∴2290 2.5277.5Fe P P I R w

=-=-?=入

1．11 对于图14.1，如果铁心用D23硅钢片叠成，截面积241025.12m A -?=，铁心的平均长度m l 4.0=，空气隙m 3105.0-?=δ绕组的匝数为600匝，试求产生磁通

Wb 4109.10-?=Φ时所需的励磁磁动势和励磁电流。

磁密4

10.91012.25100.89()A

B T --?Φ?=

查磁化曲线 299()Fe A H m

气隙：570.897.0859910()410A H m δπ--==?? 磁动势:

Fe F H l H δδ

= 5

32990.47.0859910

0.510-?+???

=473.9(A)

∵F=NI ∴I=F ／N=473.9／600=0.79(A)

1．12 设1．11题的励磁绕组的电阻为Ω120，接于110V 的直流电源上，问铁心磁通是多少？

先求出磁势： ∵是直流电源 ∴φ不变，0d dt

e φ

=-=

∴110120U R I

== ∴110

120600550()F NI A ==?=

然后根据误差进行迭代设'

412.5610Wb φ-=?则

1()A Fe B B T δΦ===

∴383()A m Fe H = 7

410

H πδ-?=

∴7

1410H πδ-?=

∴

'314103830.40.510551.3()

Fe F H l H A δπδ--?=+=?+??=

F ?=551.3-550=1.3 很小，∴假设正确

1．13 设1．12题的励磁绕组的电阻可忽略不计，接于50Hz 的正弦电压110V （有效值）上，问铁心磁通最大值是多少？ ∵

e u = ∴E=110V

4.44m E fN =Φ

∴41104.44506008.25810()m Wb -??Φ==?

1．14 图1-4中直流磁路由D23硅钢片叠成，磁路各截面的净面积相等，为23105.2m A -?=，磁路平均长m l 5.01=，m l 2.02=，m l 5.03=（包括气隙δ）

，m 2102.0-?=δ。己知空气隙中的磁通量Wb 3106.4-?=Φ，又A I N 1030022=，求另

外两支路中的1Φ、2Φ及11I N 。 3

4.610

3 2.510 1.84()A B T --?Φ?===

37061.84410 1.46496810()B A u m H δπ--?===?

14600()A m Fe H =(查表得到的) 由右侧回路可求：

22223()Fe H l N I H l H δδ=-+

=10300－(14600×0.5+1.464968×610×0.2×210-) =10300-(7300+2929.94)=70A ∴700.52140()A m H == 20.41

()B T = ∴230.32

0.41 2.510 1.02510()B A Wb -Φ==??=?

33132(4.6 1.025)10 3.57510()

Wb --Φ=Φ-Φ=-?=?

11 1.43()A B T Φ==

11420()A m

H = ∴11122NI H l H l =-=1420×0.5-140×0.2=640(A)

第二章直流电机

2．1 为什么直流发电机能发出直流电流？如果没有换向器，电机能不能发出直流电流？换向器与电刷共同把电枢导体中的交流电流，“换向”成直流电，如果没有换向器，电机不能发出直流电。

2．2 试判断下列情况下，电刷两端电压性质（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。

(1)交流 ∵电刷与电枢间相对静止，∴电刷两端的电压性质与电枢的相同。

（2）直流电刷与磁极相对静止，∴电刷总是引出某一极性下的电枢电压，而电枢不动，磁场方向不变 ∴是直流。

2．3 在直流发电机中，为了把交流电动势转变成直流电压而采用了换向器装置；但在直流电动机中，加在电刷两端的电压已是直流电压，那么换向器有什么呢？直流电动机中，换向法把电刷两端的直流电压转换为电枢内的交流电，以使电枢无论旋转到N 极下，还是S 极下，都能产生同一方向的电磁转矩 2．4 直流电机结构的主要部件有哪几个？它们是用什么材料制成的，为什么？这些部件的功能是什么？

有7个主磁极换向极，机座电刷电枢铁心，电枢绕组，换向器见备课笔记 2．5 从原理上看，直流电机电枢绕组可以只有一个线圈做成，单实际的直流电机用很多线圈串联组成，为什么？是不是线圈愈多愈好？

一个线圈产生的直流脉动太大，且感应电势或电磁力太小，线圈愈多，脉动愈小，但线圈也不能太多，因为电枢铁心表面不能开太多的槽，∴线圈太多，无处嵌放。 2．6 何谓主磁通？何谓漏磁通？漏磁通的大小与哪些因素有关？

主磁通：从主极铁心经气隙，电枢，再经过相邻主极下的气隙和主极铁心，最后经定子绕组磁轭闭合，同时交链励磁绕组和电枢绕组，在电枢中感应电动势，实现机电能量转换。

漏磁通：有一小部分不穿过气隙进入电枢，而是经主极间的空气隙钉子磁轭闭合，不参与机电能量转换，δΦ与饱和系数有关。

2．7 什么是直流电机的磁化曲线？为什么电机的额定工作点一般设计在磁化曲线开始弯曲的所谓“膝点”附近？磁化曲线：00()f F Φ=

0Φ-主磁通，0F 励磁磁动势

设计在低于“膝点”，则没有充分利用铁磁材料，即同样的磁势产生较小的磁通0Φ，如交于“膝点”，则磁路饱和，浪费磁势，即使有较大的0F ，若磁通0Φ基本不变了，而我的需要是0Φ（根据E 和m T 公式）选在膝点附近好处：①材料利用较充分②可调性好③稳定性较好。

电机额定点选在不饱和段有两个缺点：①材料利用不充分②磁场容易受到励磁电流的干扰而不易稳定。

选在饱和点有三个缺点：①励磁功率大增②磁场调节困难③电枢反应敏感

2．8 为什么直流电机的电枢绕组必须是闭合绕组？直流电机电枢绕组是闭合的，为了换向的需要，如果不闭合，换向器旋转，电刷不动，无法保证正常换向。

2．9 何谓电枢上的几何中性线？何谓换向器上的几何中性线？换向器上的几何中性线由什么决定？它在实际电机中的位置在何处？ ①电枢上几何中性线：相临两点极间的中性线

②换向器上几何中性线：电动势为零的元件所接两换向片间的中心线

③由元件结构决定，不对称元件：与电枢上的几何中性线重合。对称元件：与极轴轴线重合。

④实际电机中。

2．10 单叠绕组与单波绕组在绕法上、节距上、并联支路数上的主要区别是什么？绕法上：单叠：任意两个串联元件都是后一个叠在前一个上面1k y = 单波：相临两串联元件对应边的距离约为2τ形成波浪型节距上：12i Z P

y ε

1y =±（单叠）11i Z k P

y ±±== k y y =

21y y y =-

并联支路数 2a=2p(单叠) 2a=z(单波)

2．11 直流发电机的感应电动势与哪些因素有关？若一台直流发电机的额定空载电动势是230V ，试问在下列情况下电动势的变化如何？（1）磁通减少10%；（2）励磁电流减少10%；

（3）磁通不变，速度增加20%；（4）磁通减少10%，同时速度增加20%。直发：60a PN E a

E C n n =Φ=

（1）φ减少10％，则'

0.9φφ=

即

'10.9E E

C n E E C n

ΦΦ== ∴'0.90.9230207()E E V ==?= （2）励磁电流减少10％，如果饱和，则φ不变，E 也不变，如没有饱和，则φ也减少10％，'

E =207(V)

∴207

' 1.2n n E n

E n == ∴' 1.2276()E E V == (4)

0.9 1.2n n

E n E n ΦΦΦΦ=

'0.9 1.22302484()E V =??=

2．12 一台4极单叠绕组的直流电机，问：

（1）如果取出相邻的两组电刷，只用剩下的另外两组电刷是否可以？对电机的性能有何影响？端电压有何变化？此时发电机能供给多大的负载（用额定功率的百分比表示）？（2）如有一元件断线，电刷间的电压有何变化？此时发电机能供给多大的负载？（3）若只用相对的两组电刷是否能够运行？（4）若有一极失磁，将会产生什么后果？

(1)取出相临的两组电刷，电机能够工作，此时，电枢感应电动势不受影响，但电机容量会减小；设原来每条支路电流为I ，4条支路总电流为4I ，现在两条支路并联，一条支路

电阻为另一条支路的3倍，因此两条并联总电流为I +13I=4

3I ，现在电流与原来电流之比为4

I ：4I=13，因此容量减为原来容量的13 (2)只有一个元件断线时，电动势不受影响，元件断线的那条支路为零，因此现在相当于三条支路并联，总电流为原来的34

(3)若只用相对的两组电刷，由于两路电刷间的电压为零，所以电机无法运行。

(4)单叠：由于电刷不动，若有一磁极失磁，则有一条支路无电势，∴电刷间无感应电动势，电机内部产生环流，电机不能运行。

2．13 如果是单波绕组，问2．12题的结果如何？

(1)只用相邻两只电刷，电机能工作，对感应电势和电机容量均无影响，仅取一只电刷时，因仍是两条支路并联，所以电机还能工作，对电动势和电机容量均无影响。 (2)一个元件断线，对电动势无影响，由于仅剩下一条支路有电流，电流为原来的1

2，容量减为原来的12

(3)只用相对的两只电刷时，由于两只电刷为等电位，电压为零，因此电机无法运行。 (4)单波失去一个磁极，感应电动势减小12，容量减小1

2且内部产生环流。

2．14 何谓电枢反应？电枢反应对气隙磁场有何影响？直流发电机和直流电动机的电枢反应有哪些共同点？又有哪些主要区别？电枢反应：电枢磁场对励磁磁场的作用

交轴电枢反应影响：①物理中性线偏离几何中性线 ②发生畴变

③计及饱和时，交轴有去磁作用，直轴可能去磁，也可能增磁。

④使支路中各元件上的感应电动势不均。发电机：物理中性线顺电机旋转方向移过一个不大的α角

电动机：物理中性线逆电机旋转方向移过一个不大的α角

直轴电枢反应影响：电动机：电刷顺电枢转向偏移，助磁，反之去磁

2．15 直流电机空载和负责运行时，气隙磁场各由什么磁动势建立？负载时电枢回路中的电动势应由什么样的磁通进行计算？

空载：B δ仅由励磁磁动势2f f N I 建立，02f f F I N = 负载：由2f f N I 和Ax 共同建立：

0a F F + 由每极合成磁通计算，即负载磁通计算，∵

负载时，导体切割的是负载磁通（即合成磁通）

2．16 一台直流电动机，磁路是饱和的，当电机带负载以后，电刷逆着电枢旋转方向移动了一个角度，试问此时电枢反应对气隙磁场有什么影响？

电动机电刷逆电枢转向移动，直轴电枢反应去磁，交轴电枢反应总是去磁的

2．17 直流电机有哪几种励磁方式？分别对不同励磁方式的发电机、电动机列出电流I 、a I 、f I 的关系式。

四种励磁方式：他励，并励，串励，复励电动机：他励：a I I =

并励：a f I I I =+ 串励：a f

I I I ==

复励：'a f f I I I I =+= 短复励

'a f I I =，'a f I I I =+ 长复励

发电机：他励：a I I =

并励：a f I I I =+ 串励：a f

I I I ==

复励：'a f f I

I I I =+= 短复励

2．18 如何判别直流电机是运行于发电机状态还是运行于电动机状态？它们的em T 、n 、E 、

U 、a I 的方向有何不同？能量转换关系如何？

如所受电磁力的方向与电枢转向相同即为电动机状态，反之为发电机状态。

电动机：em T 与n 方向相同，是驱动转矩，a E 与U 方向相反，是反电动势，a I 方向流向电枢，a E 与a I 方向相反。a a em E I T =Ω

只有输入电能，克服反电势，才能产生电枢电流，进而产生电磁转矩。

发电机：em T 与n 方向相反，是阻力转矩，E 与U 方向相同，a E 与a I 方向相同，发出电功率，为克服阻力转矩em T ，不断输入机械能，才能维持发电机以转n 旋转，发出电能。

2．19 为什么电机的效率随输出功率不同而变化？负载时直流电机中有哪些损耗？是什么原因引起的？为什么铁耗和机械损耗可看成是不变损耗？

∵电机铜耗随输出功率变化，所以效率随输出功率变化，负载时有：铜耗，铁耗，机械损耗。

铜耗：电枢绕组铜耗和励磁绕组铜耗。2

a I R ，f UI

铁耗：交变磁场引起涡流损耗和磁滞损耗机械能：抽水，电刷摩擦损耗

∵铁耗和机械耗和附加损耗与负载电流无关 ∴认为是不变损耗

2．20 直流发电机中电枢绕组元件内的电动势和电流是交流的还是直流的？若是交流的，为什么计算稳态电动势a a R I U E +=时不考虑元件的电感？

都是交流的

∵通过电刷引出的感应电动势是直流，∴不考虑元件电感

2．21 他励直流发电机由空载到额定负载，端电压为什么会下降？并励发电机与他励发电机相比，哪一个的电压变化率大？

空载时：他励发电机端电压U=E=e C n Φ 负载时：a a U E I R =- ∴电压下降

并励下降大，∵随着电压下降，Φ减小，∴a E 下降，端电压更加下降

2．22 若把直流发电机的转速升高20%，问在他励方式下运行和并励方式下运行时，哪一种运行方式下空载电压升高的较多？

空载电压0e U E C n ≈=Φ 他励时，n 升20％，E 升20％

并励时，∵n 增加 ∴E 增加，f I 增加，Φ增加，∴E 除n 增大外，Φ也增大，∴并励时，空载电压升较多。

2．23 并励发电机正转时能自励，反转时还能自励吗？

2．24 要想改变并励电动机、串励电动机及复励电动机的旋转方向，应该怎样处理？ 2．25 并励电动机正在运行时励磁绕组突然断开，试问在电机有剩磁或没有剩磁的情况下有什么后果？若起动时就断了线又有何后果？

2．26 一台正在运行的并励直流电动机，转速为1450r/min 。现将它停下来，用改变励磁绕组的极性来改变转向后（其它均未变），当电枢电流的大小与正转时相同时，发现转速为1500r/min ，试问这可能是什么原因引起的？

2．27 对于一台并励直流电动机，如果电源电压和励磁电流保持不变，制动转矩为恒定值。试分析在电枢回路串入电阻j R 后，对电动机的电枢电流、转速、输入功率、铜耗、铁耗及

效率有何影响？为什么？

2．28 电磁换向理论是在什么基础上分析问题的？主要结论是什么？在研究真实换向过程应如何补充修正？

2．29 换向元件在换向过程中可能出现哪些电动势？是什么原因引起的？它们对换向各有什么影响？

2．30 换向极的作用是什么？它装在哪里？它的绕组怎么连接？如果将已调整好换向极的直流电机的换向极绕组的极性接反，那么运行时会出现什么现象？

2．31 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。问应如何调整换向极下气隙或换向极绕组的匝数，才能改善换向？

2．32 接在电网上运行的并励电动机，如用改变电枢端的极性来改变旋转方向，换向极绕

组不改换，换向情况有没有变化？ 2．33 小容量2极直流电机，只装了一个换向极，是否会造成一电刷换向好另一电刷换向不好？

2．34 没有换向极的直流电动机往往标明旋转方向，如果旋转方向反了会出现什么后果？如果将这台电动机改为发电机运行，又不改动电刷位置，问它的旋转方向是否与原来所标明的方向一样？

2．35 环火是怎样引起的？补偿绕组的作用是什么？安置在哪里？如何连接？

2．36 选择电刷时应考虑哪些因素？如果一台直流电机，原来采用碳-石墨电刷，额定负载时换向良好。后因电刷磨坏，改换成铜-石墨电刷，额定负载时电刷下火花很大，这是为什么？

2．44 电机的冷却方式和通风系统有哪些种类？一台已制成的电机被加强冷却后，容量可否提高？

2．45 已知某直流电动机铭牌数据如下：额定功率kW P N 75=，额定电压V U N 220=，额定转速min /1500r n N =，额定效率%5.88=N η。试求该电机的额定电流。

解：3750000.885184.7510N N P P W η==

=? N I =1

P U =385.2 (A )

2．46 已知直流发电机的额定功率kW P N 240=，额定电压V U N 460=，额定转速

m in /600r n N =，试求电机的额定电流。

2．47 一台直流发电机的数据：62=p ，总导体数780=a N ，并联支路数62=a ，运行角速度是s rad /40π=Ω，每极磁通Wb 0392.0=Φ。试计算（1）发电机的感应电动势；

（2）当转速min /900r n =，但磁通不变时发电机的感应电动势；（3）当磁通变为min /900,0435.0r n Wb =时发电机的感应电动势。解：(1) 37806060313

a PN E a

C ??=

== 602E E E C n C πΩ=Φ=Φ =13×0.0392 ×

60402π

?=611.5V

(2)E=E C n Φ=13×0.0392×900=458.6V

(3)E=13×0.0435×900=509V

2．48 一台4极、kW 82、230V 、min /970r 的他励直流发电机，如果每极的合成磁通等于空载额定转速下具有额定电压时每极的磁通，试求当电机输出额定电流时的电磁转矩。解： 38210230

356.52()N N

P N U I A ?===

60a PN E N N a

E C n U =Φ=Φ

em T N N a T C I I π=Φ=Φ

∴260

N n E

I π=

∴6030356.52230

22970

807.7N N

I E em

n T N m ππ???=

== 2．50 试计算下列绕组的节距1y ，2y ，y 和K y ，绘制绕组展开图，安放主极及电刷，求并联支路对数。

（1）右行短距单叠绕组：42=p ，22==S Z ；（2）右行整距单叠绕组：42=p ，20==S Z ；（3）左行单波绕组：42=p ，19==S Z ；（4）左行单波绕组：42=p ，21==S Z 。

2．51 一台直流发电机，42=p ，22=a ，21=S ，每元件匝数3=y N ，当

Wb 2010825.1-?=Φ、min /1500r n =时试求正负刷间的电动势。

解：22213126a y N N S ==??=

212660601

a PN

E a C ??== = 8.4÷2=4.2 2

8.42 1.825101500115E E

C n V

-=Φ=???= 2．52 一台直流发电机82=p ，当min /600r n =，每极磁通Wb 3104-?=Φ时，

V E 230=，试求：

（1）若为单叠绕组，则电枢绕组应有多少导体？

（2）若为单波绕组，则电枢绕组应有多少导体？解：(1) E E C n =Φ ∴3230410600

95.83E

n C -Φ?===

60a PN E a C = 单叠 a=4

∴60604495.835750a a

E P N C ?==?=根

(2)单波：a=1

601495.831438a N ?=?=根

2．53 一台直流电机，42=p ，120=S ，每元件电阻为Ω2.0，当转速min /1000r n =时，每元件的平均电动势为10V 。问当电枢绕组为单叠或单波时，电枢端的电压和电枢绕组的电阻a R 各为多少？

解：单叠绕组：每支路元件数：120

30=

∴电刷端电压U=30×10=300V

电枢绕组电阻0.2304 1.5a R ?==Ω 单波绕组：每支路元件数：

120

60= 电刷端电压：U=10×60=600V

电枢绕组电阻：a R =

0.260

6?=Ω

2．54 一台2极发电机，空载时每极磁通为Wb 3.0，每极励磁磁动势为3000A 。现设电枢圆周上共有电流8400A 并作均匀分布，已知电枢外径为m 42.0若电刷自几何中性线前移?20机械角度，试求：

（1）每极的交轴电枢磁动势和直轴电枢磁动势各为多少？

（2）当略去交轴电枢反应的去磁作用和假定磁路不饱和时，试求每极的净有磁动势及每极下的合成磁通。 2．55 有一直流发电机，42=p ，95=S ，每个元件的串联匝数3=y N ，m D a 162.0=，

A I N 36=，1=a ，电刷在几何中性线上，试计算额定负载时的线负荷A 及交轴电枢磁动

势aq F 。

2．56 一台并励直流发电机，kW P N 26=，V U N 230=，m in /960r n N =，42=p ，单波绕组，电枢导体总数444=a N 根，额定励磁电流A I fN 592.2=，空载额定电压时的磁通Wb 0174.00=Φ。电刷安放在几何中性线上，忽略交轴电枢反应的去磁作用，试求额定负载时的电磁转矩及电磁功率。解：2444221141.4

PN T a

C ππ???=

== e m T a T C I =Φ

2610

230113.043()N N

N U I A -?=== ∴141.40.0174115.64284.5()em T N m =??=? 113.043 2.592115.64()a N fN I I I A =+=+=

2296060

100.48n

rad s ππ?Ω=

284.5100.48

28.5

e m e m P T k W =Ω=?= 2．57 一台并励直流发电机，kW P N 19=，V U N 230=，min /1450r n N =，电枢电路

各绕组总电阻Ω=183.0a r ，V U b 22=?，励磁绕组每极匝数880=f N 匝，

A I fN 79.2=，励磁绕组电阻Ω=1.81f R 。当转速为min /1450r 时，测得电机的

空载特性如下表：

试求：（1 （2）电机的电压调整率U ?；

（3）在额定运行情况下电枢反应的等效去磁磁动势fa F 。

2．59 一台4极并励电动机，kW P N 14=，V U N 220=，Ω=0814.0a r ，V U b 22=?，主极绕组每极2800匝，总励磁电阻Ω=248f R 。电机在min /1800r 时的空载特性如下：

时为A 1.0，试求：

（1）额定负载下的转速；

（2）若在此电机中的每个主极装设5.3匝的串励绕组（积复励或差复励两种情况），这时电枢电路的总电阻Ω=089.0a r ，试求额定负载下的转速。`

2．60 两台完全相同的并励直流电机，机械上用同一轴联在一起，并联于230V 的电网上运行，轴上不带其它负载。在时空载特性如下：

总电阻（包括电刷接触电阻）均为Ω1.0，若忽略电枢反应的影响，试问：（1）哪一台是发电机？哪一台为电动机？（2）总的机械损耗和铁耗是多少

（3）只调节励磁电流能否改变两机的运行状态（保持转速不变）？

（4）是否可以在min /1200r 时两台电机都从电网吸取功率或向电网送出功率？解：(1)∵甲台电机在min 1000r 时的电动势为195.9V , 乙台电机在min 1000r 时的电动势为186.7V , ∴甲台电机在min 1200r 时电动势 12001000195.9235()

E V =?=甲 (∵0

E n E n =

甲

)

乙台电机在min 1200r 时电动势：

12001000186.7224()E V =?=乙 E 甲＞230V E 乙＜230V ∴ 甲为发电机，乙为电动机。 (2)电动机：2emn om m P P P -=

发电机：2

oG emG P P P -=

∴两台电机总的机械耗和铁耗为： om oG emM emG P P P P -=- 电动机：2302240.160()M a

U E aM R I A --===

2246013440()emM M aM P E I W ==?=

发电机：2352200.150()G a

E U

R I A --=

2355011750()emG G aG P E I W ==?= 总的机械耗和铁耗：

13440117501690()emo emG P P W -=-=

(3)要改变两台电机运行状态并保持转速不变，应减小甲台电机的励磁电流，同时增加乙台电机的励磁电流，当两台电机的励磁电流相同时，两台电机都是电动机，最后乙为发电机，甲为电动机。

(4)都可以通过从电网吸收电功率成为电动机，但不能都成为发电机，因为没有原动机，即没有输入机械能，无法输出电能。

2．61一直流电机并联于V U 220=电网上运行，已知1=a ，2=p ，398=a N 根，

min /1500r n N =，Wb 0103.0=Φ，电枢回路总电阻（包括电刷接触电阻）Ω=17.0a R ，

A I N 83.1=，W p Fe 276=，W p mec 379=，杂散损耗%86.01P p ad =，试问：此直流电

机是发电机还是电动机运行？计算电磁转矩em T 和效率。解：（1）60a

PN E a

E C n n =Φ=Φ=

2398601

0.01031500????=205（V ）＜220V

∴总电动机运行。（2）220205

0.1788.24()a

U E a

R I A --=== ∴ 23982210.010388.24115.15()

T a a a T C I I N m ππ??=Φ=Φ=??= （3）a f I I I =+=88.24+1.83=90.07(A) 122090.0719815.4()P UI W ==?= 2M Fe mec ad P P P P P =---=()a

Fe mec ad EI P P P -++=

205×88.24-276-379-0.86×19815.4100=17263.79(W)

P P

η=×100％=17263.79

19815.4×100％=87.12％或者： 2288.240.171323.67()cua a a P I R W ==?=

1.8322040

2.6()cuf f P I U W ==?=

ad P =0.86％×19815.4=170.41(W )

2119815.4cua cuf Fe mec ad

P P P P P P P P =-∑=-----=17263.7(W )

2．62一台kW 15、220V 的并励电动机，额定效率%3.85=N η，电枢回路的总电阻（包括电刷接触电阻）Ω=2.0a R ，并励回路电阻Ω=44f R 。今欲使起动电流限制为额定电流的5.1倍，试求起动变阻器电阻应为多少？若起动时不接起动电阻则起动电流为额定电流的多少倍？

2．63一台并励电动机，kW P N 5.5=，V U N 110=，A I N 58=，min /1470r n N =，Ω=138f R ，Ω=15.0a R （包括电刷接触电阻）

。在额定负载时突然在电枢回路中串入Ω5.0电阻，若不计电枢回路中的电感和略去电枢反应的影响，试计算此瞬间的下列项目：

（1）电枢反电动势；

（2）电枢电流；（3）电磁转矩；

（4）若总制动转矩不变，求达到稳定状态的转速。

(1) 110138

0.797()f N f

U U f R R I A =

580.79757.2(

a N N f I I I A =-=-= ∴11057.20.15101.42()N

N aN a E U I R V =-=-?=在电枢串入电阻的瞬间，Φ和n

不变，∴电动势不变∴'101.42()E V =

∵f I 不变，∴Φ不变，由于惯性，n 不变（加讲串电阻调速过程） (2) '

'110101.420.150.513.2()

a U E a R R I A Ω

--++=== (3)

'''

em E a

a em

E a

a T C I I T C

I I ΦΦ==

∴''

a a

I em

em I T T =?

9.55e m E a

T C I =Φ 或者：∵E C Φ不变

'''101.414709.559.559.5513.28.7()

N E

em E a a n T C I I N m =Φ=?=??=? (4) ∵总制动转矩不变， ∴em T 不变。 ∴电枢电流57.2()a I A =不变

∴()11057.2(0.150.5)72.82()a a E

U I R R V Ω=-+=-?+=

∵N N E

E n = ∴72.82

min 101.4214701055.5()N E r N E n n ==?= 2．64并励电动机的kW P N 96=，V U N 440=，A I N 255=，A I fN 5=，

m in /500r n N =。已知电枢电阻为Ω078.0，试求：

（1）电动机的额定输出转矩；（2）在额定电流时的电磁转矩；（3）电机的空载转速；

（4）在总制动转矩不变的情况下，当电枢回路串入Ω1.0电阻后的稳定转速. 解：(1) 3

2961060

225001833.5()N

P n T N m π??Ω?===? (2)

4402500.078420.5()aN a a E U I R V =-=-?=

420.525060

2500

2007.74()em aN aN

E I em T N m π??ΩΩ?==== 2555250()aN N f I I I A =-=-=

(3) 420.5min 5000.841523.2()

E r e n C Φ=

=== 空载转速440500min 0

420.5523.2()e U r C n ?Φ

=== (4)总制动转矩不变，em T 不变，250aN I I A ∞== ()4402500.17839

N a j E U I R R V ∞∞=-+=-

?= ∴395.5min 420.5500470.3()N

E r N E n n ∞∞

==?= 2．65一台并励电动机，kW P N 2.7=，V U N 110=，m in /900r n N =，%85=N η，Ω=08.0a R （包括电刷接触电阻）

，A I fN 2=。若总制动转矩不变，在电枢回路串入一电阻使转速降低到min /450r ，试求串入电阻的数值、输出功率和效率（假设n p ∝0）。

解：3

7.2100.8511077()

N N

P P N U U I A η

??==== 110(772)0.08104aN N aN a E U I R V =-=--?= (1) 1049000.1156

E e n C Φ=

== ''()a e N aN a j E C n U I R R =Φ=-+即 0．1156×450=110－75×（0.08+j R ）求解得0.6933j R =Ω

2．66串励电动机V U N 220=，A I N 40=，min /1000r n N =，电枢回路各绕组电阻Ω=5.0a r ，

一对电刷接触压降V U b 22=?。若制动总转矩为额定值，外施电压减到150V ，试求此时电枢电流a I 及转速n （假设电机不饱和）。

解：(1)∵是串励 ∴a f I I =又∵总制动转矩保持为额定值 ∴'

em em T T = 2e m T a T f a T C I C k I

=Φ= T f C k 为常数， ∴'40()a a I I A ==

(2) 2220400.52198()N N N a b E U I r U V =--?=-?-=

'''2150400.52128()a a b E U I r U V =--?=-?-=

N N E n E

n =(条件a I 不变)否则：

'N a N a E I n E

I n =

∴''

128min 1981000646.5()

E r N E n n ==?=

2．67某串励电动机，kW P N 7.14=，V U N 220=，A I N 5.78=，m in /585r n N =，Ω=26.0a R （包括电刷接触电阻），欲在负载制动转矩不变条件下把转速降到min /350r ，需串入多大电阻？解：22078.50.26199.59()N a E

U I R V =-=-?=

∵总制动转矩不变 ∴a I 不变，∴Φ不变

∴'

E E

C n n E

E C n n

ΦΦ==

∴'

350585199.59119.41()

n n E E V ==?= '

220119.41

78.50.26 1.021()a U E a I R R --Ω=-=-=Ω

2．68已知他励直流电动机kW P N 12=，V U N 220=，A I N 62=，min /1340r n N =，

Ω=25.0a R ，试求：

（1）拖动额定负载在电动机状态下运行时，采用电源反接制动，允许的最大制动力矩为N T 2 ，那么此时应串入的制动电阻为多大？

（2）电源反接后转速下降到N n 2.0时，再切换到能耗制动，使其准确停车。当允许的最大力矩也为N T 2 时，应串入的制动电阻为多大？

2．69一台并励电动机，kW P N 10=，V U N 220=，min /1500r n N =，%5.84=N η，

A I fN 178.1=，Ω=354.0a R ，试求下列制动方式制动时，进入制动状态瞬间的电枢回路

的损耗和电磁制动转矩。

（1）电动机在恒转矩负载在额定状态下运行时，电枢回路串电阻使转速下降到min /200r n =时稳定运行，然后采用反接制动；

（2）采用能耗制动，制动前的运行状态同（1）；

（3）电动机带位能性负载作回馈制动运行，当min /2000r n =时。

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

122E N E N k ==,实现变压功能

漏磁通:只交链自身绕组,作用是在绕组电路中产生电压降,负载时影响主磁通,

1E 和二次电

压2U 的变化,以及限制二次绕组短路时短路电流的大小,在等效电路中用m Z 反应磁通的作用,用1x δ,2x δ反应漏磁通的作用

3．6 电抗σ1X 、k X 、m X 的物理概念如何？它们的数据在空载试验、短路试验及正常负

载运行时是否相等？为什么定量计算可认为k Z 和m Z 是不变的？*

k Z 的大小对变压器的运行性能有什么影响？在类变压器*

k Z 的范围如何？

1x δ:对应一次绕组的漏磁通,磁路的磁组很大，因此1x δ很小,因为空气的磁导率为常数,

∴1x δ为常数

12k x x x δδ=+叫短路电抗

m x :对应于主磁通,主磁通所走的磁路是闭合铁心,其磁阻很小,而电抗与磁阻成反比,因此m x 很大.另外,铁心的磁导率不是常数,它随磁通密度的增加而变小，磁阻与磁导率成反比,

所以励磁电抗和铁心磁导率成正比

由于短路时电压低,主磁通小，而负载试验时加额定电压，主磁通大，所以短路试验时m x 比空载试验时的m x 大.正常负载运行时加额定电压，所以主磁通和空载试验时基本相同,即负载运行时的励磁电抗与空载试验时基本相等，1x δ,k x 在空载试验,断路试验和负载运行时,数值相等,

K U K I Z =叫短路阻抗

()()K K K Z R j X R R j x x δδ=+=++

是常数∴不变(12,R R 随温

度变化

)

4.442m fN E fN m I R Z πΦ=

(见背面)

3．7 为了得到正弦感应电动势，当铁心不饱和与饱和时，空载电流应各呈何种波形？为什么？

铁心不饱和时,空载电流Φ与成正比,如感应电势成正弦,则Φ也为正弦变化，∴0i 也为正弦

铁心饱和时: 0i 为尖顶波,见123P 图3.8

3．8 试说明磁动势平衡的概念极其在分析变压器中的作用？

一次电流1I 产生的磁动势1F 和二次电流2I 产生的磁动势2F 共同作用在磁路上，等于磁通乘磁组,即 12m m F F R α+=Φ

其中α是考虑铁心的磁滞和涡流损耗时磁动势超前磁通的一个小角度,实际铁心的m R 很

小，而0m R ≈,则120F F +=,即12F F =-这就叫磁动势平衡,即一二次磁动势相量的大小

相等，方向相反，二次电流增大时,一次电流随之增大. 当仅考虑数量关系时,有11

22N I N I =即12kI I =或21I

k I =

∴利用磁动势平衡的概念来定性分析变压器运行时,可立即得出结论,一,二次电流之比和他们的匝数成反比.

3．9 为什么变压器的空载损耗可以近似地看成是铁耗，短路损耗可以近似地看成是铜耗？

负载时变压器真正的铁耗和铜耗与空载损耗和短路损耗有无差别，为什么？解： 0Fe P P ≈ ∵空载损耗 2

001Fe P mI R P =+空载时0I 很小，∴

201mI R 可忽略 ∴0Fe P P ≈

k c u P P ≈ ∵k cu Fe P P P =+∵短路试验时外施电压k U 很小, ∴Φ很小,

0I 很小 ∴铁耗很小,可忽略铁耗, k cu P P ≈

负载时Fe P ：与空载时无差别，这是因为当f 不变时，2222Fe

P B E U ∝∝Φ∝∝负

载与空载时一次绕组侧施加的电压基本不变，∴Fe P 基本不变，则不变损耗，严格说，空载时，漏抗压降大∴磁密略低，铁耗略少些

cu P ：如果是同一电流，则无差别。如果考虑到短路损耗包含少量的铁耗的话，负载真正的

铜耗比短路时侧略小。

3．10 变压器的其它条件不变，仅将一、二次绕组匝数变化%10±，对σ1X ，m X 的影响怎样？如果仅将外施电压变化%10±，其影响怎样？如果仅将频率变化%10±，其影响又怎样？

解：①一，二次绕组匝数变比±10％。

1:x δ如'11N N =+10％=1.11N ∵2111x wN δδ=Λ1δΛ-漏磁路的漏磁导，为常数

∴'

21111.1 1.21x x x δ

δδ==即1x δ

增加21％

如'

11N N =－10％=0.91N 则'

1110.90.811x x x δδδ==即1x δ减少19％，二次绕组匝数变化对1x δ无影响

:m x 2211222uA

m m m l x fL fN fN πππ==Λ= 1N 增加，0I 减少∴u 增大 ∴

m x <-19％。

电机学第三版课后习题答案

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。

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

电机学课后习题解答(配王秀和孙雨萍编)

《电机学》作业题解（适用于王秀和、孙雨萍编《电机学》） 1-5 何为铁磁材料？为什么铁磁材料的磁导率高？答：诸如铁、镍、钴及他们的合金，将这些材料放在磁场后，磁场会显著增强，故而称之为铁磁材料；铁磁材料之所以磁导率高，是因为在这些材料的内部，大量存在着磁畴，这些磁畴的磁极方向通常是杂乱无章的，对外不显示磁性，当把这些材料放入磁场中，内部的小磁畴在外磁场的作用下，磁极方向逐渐被扭转成一致，对外就显示很强的磁性，所以导磁性能强。 1-9 铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是如何产生的？为何铁心采用硅钢片？答：铁心中的磁滞损耗是因为铁心处在交变的磁场中，铁心反复被磁化，铁心中的小磁畴的磁极方向反复扭转，致使磁畴之间不断碰撞，消耗能量变成热能损耗；又因为铁心为导体，处在交变的磁场中，铁中会产生感应电动势，从而产生感应电流，感应电流围绕着磁通做漩涡状流动，从产生损耗，称之为涡流损耗，之所以采用硅钢片是因为一方面因硅钢电阻高，导磁性能好，可降低涡流损耗，另一方面，采用薄片叠成铁心，可将涡流限制在各个叠片中，相当于大大增加了铁心的电阻，从进一步降低了涡流损耗。 1-13 图1-27所示为一铁心，厚度为0.05m，铁心的相对磁导率为1000。问：要产生0.003Wb的磁通，需要多大电流？在此电流下，铁心各部分的刺痛密度是多少？

解：取磁路的平均长度，上下两边的长度和截面积相等算一段，算作磁路段1，左侧为2，右侧为3。磁路段1长度和截面积：()120.050.20.0250.55m =?++=l ， 210.050.150.0075m =?=A ； 41m17 10.55 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 ； 42m27 20.30 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 ； 43m37 30.309.54910A 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

完整word版,《电机学上》林荣文版课后答案

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

《电机学》胡虔生-课后答案

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 &' '

电机学模拟试题含答案)

一、单项选择题 1、一台变比为k ＝１０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１６，那么原边的励磁阻抗标幺值是（）。（Ａ）１６；（Ｂ）１６００；（Ｃ）０.１６。 2、三相变压器二次侧的额定电压是指原边加额定电压时二次侧的（）电压。 A 空载线 B 空载相 C 额定负载时的线 3、某三相交流电机定子槽数为36，极对数为3，双层短距分布绕组相邻两槽内导体基波电动势的相位差α为（）。（A ）15°；（B ）30°；（C ）45°；（D ）60°。 4、单相绕组的基波磁势是（）。 (A) 恒定磁势；（B ）脉振磁势；（C ）旋转磁势。 5、同步发电机稳态运行时，若所带负载为感性80.cos =?，则其电枢反应的性质为（）。（A ）交轴电枢反应；（B ）直轴去磁电枢反应；（C ）直轴去磁与交轴电枢反应；（D ）直轴增磁与交轴电枢反应。二、填空题 1、变压器主要结构部件是（）和（）。 2、一台单相变压器，低压侧加100V ，高压侧开路时，测得A I 20=，W P 200=；当高压侧加400V ，低压侧开路，测得=0I （）A ，=0P （）W 。 3、交流电机的电角度与机械角度的关系是（）。 4、同步发电机电枢反应的性质取决于（）时间向量的相位差。 5、同步发电机外功率因素角?定义为（）之间的夹角，内功率因素角0ψ为（）之间的夹角。 6、同步发电机内功率因素角?=00ψ时，电枢反应的性质为（）电枢反应，此时电磁转矩将对转子产生（）作用。三、名词解释 1、电角度 2、每极每相槽数 3、槽距角 4、分布因数四、简述题

电机学第五版汤蕴璆复习重点带答案

1、变压器的铁心损耗包括：磁滞损耗、涡流损耗。 2、感应电机经两次折算后得到等效电路，这两次折算为：频率折算、绕组折算。 3、直流电机按励磁方式可分类为：他励式、并励式、串励式、复励式。 4、变压器开路试验可以获得哪些等效电路参数：激磁电阻、激磁电抗。 4、同步电动机的起动方法有：变频起动、辅助起动、异步起动。 5、变压器等效绕组折算的一般原则是：归算前、后二次侧绕组磁动势保持不变。 6、并励直流发电机希望改变他电枢两端的正负极性，采用的方法是改变励磁绕组的接法。 7、直流发电机的电磁转矩与转速方向相反，转子电枢导体中的电流是交流电。 8、变压器制造时，硅钢片接缝变大，那么此台变压器的励磁电流将增大。 9、一台感应电机，其转差率s>1，转速n<0，则电机运行状态是电磁制动。 10、一台三相感应电机接在50Hz 三相交流电源上运行，额定转速为1480r/min ，定子上A 、B 两导体空间相隔20°机械角度，则A 、B 两导体的空间电角度为：40°。 11、简述改变他励直流电动机、三相鼠笼异步电动机转子转向的方法。答：他励直流电动机：将电枢绕组的两个接线端对调；三相鼠笼异步电动机：将三相电源线的任意两根线换接。 12、简述并励直流发电机的自励条件。答：1.磁路中必须有剩磁；2.励磁磁动势与剩磁两者的方向必须相同；3.励磁回路的总电阻必须小于临界电阻。 13、已知直流他励电机的额定电流I N 、额定电压U N 、额定效率ηN ，简述直流电动机和直流发电机额定功率的定义，并写出表达式。答：对于发电机，额定功率是指线端输出的电功率，I U P ;对于电动机，额定功率是指轴上输出的机械功率，N N N N =。 14、简述单相变压器的工作原理。 15、为什么同步电动机不能自启动？说明原因。 16、一台三相绕线型感应电动机，若将定子三相短路，转子绕组通入频率为f1的三相交流电，试问：空载时电机转子能否转动，分析其工作原理。 17、简述直流电机、鼠笼异步电机、绕线异步电机和同步电机的原理和结构异同？ 18、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，要遵循哪些原则？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21E 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：归算前、后二次侧绕组磁动势保持不变。 19、一台并励直流发电机不能正常输出电压，试分析其可能原因。答：1.磁路中没有剩磁；2.励磁回路与电枢回路之间接线错误；3.励磁回路的总电阻大于临界电阻。 20、一台他励直流电动机拖动一台他励直流发电机在额定转速下运行，当发电机电枢电流增加时，电动机的电枢电流有何变化？并说明其原因。答：直流电动机的电枢电流也增加。因为直流发电机电流增加时，则制动转矩即电磁转矩增大，要使电动机在额定转速下运行，则必须增大输入转矩即电动机的输出转矩，那么，电动机的电磁转矩增大，因此电枢电流也增大。

电机学课后答案汤蕴缪

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

《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。

电机学考试试题(附答案)

期末考试卷（ A 卷）课程名称电机学考试学期 07-08/3 得分适用专业电气工程及其自动化考试形式开卷闭卷半开卷考试时间长度 120分钟一、填空题：（35分） 1. 在国际单位制中，磁场强度单位是___A/m ___________。电磁感应定律的物理意义是，当闭合的线圈中磁通发生变化时，线圈中的产生的感应电流所产生的磁场___阻碍_______原来磁通的变化。一个线圈产生的磁通所经过路径的磁阻越大，说明该线圈的电感就越______小________。 2. 变压器损耗包括绕组铜耗和___铁耗_______，后者又包括涡流和磁滞损耗。电力变压器最大效率通常设计在负载系数为___0.5~0.6____之间。当___可变损耗等于不变损耗_（或_kN p p 0 β= ）___时，变压器效率达最大。 3. 由于铁心饱和特性，施加正弦电压时变压器激磁电流波形通常为______ 尖顶______波，而铁心的磁滞特性使之为___不对称尖顶___波。 4. 并联运行的变压器必须有相同的电压等级，且属于相同的___连接组 ___________。各变压器的负载分配与该变压器的额定容量成正比，与__短路电压（标幺值）___成反比。___短路电压（标幺值）____小的变压器先达到满载。 5. 三相变压器组不能接成Yy 的原因是励磁绕组中需要的___三次谐波 ___________电流不能流通，使磁通近似为____平顶波__________波，会在绕组中电动势波形严重畸变，产生___过电压________危害线圈绝缘。 6. 三相变压器组的零序阻抗比三相铁心式变压器的零序阻抗____大 _________。 7. 电压互感器二次侧不允许___短路_________，而电流互感器二次侧不允许____开路____。

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《电机学》试题库第一章磁路 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？ 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？ 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？ 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？ 1-5变压器有哪些主要部件，它们的主要作用是什么？ 1-6变压器原、副方和额定电压的含义是什么？ 1-7 有一台D-50/10单相变压器，V U U kVA S N N N 230/10500/,5021==，试求变压器原、副线圈的额定电流？ 1-8 有一台SSP-125000/220三相电力变压器，YN ，d 接线，kV U U N N 5.10/220/21=，求①变压器额定电压和额定电流；②变压器原、副线圈的额定电流和额定电流。第二章变压器 2-1为什么要把变压器的磁通分成主磁通和漏磁通？它们之间有哪些主要区别？并指出空载和负载时激励各磁通的磁动势？ 2-2变压器的空载电流的性质和作用如何？它与哪些因素有关？ 2-3 变压器空载运行时，是否要从电网取得功率？这些功率属于什么性质？起什么作用？为什么小负荷用户使用大容量变压器无论对电网和用户均不利？ 2-4为了得到正弦形的感应电动势，当铁芯饱和和不饱和时，空载电流各呈什么波形，为什么？ 2-5 一台220/110伏的单相变压器，试分析当高压侧加额定电压220伏时，空载电流I 0呈什么波形？加110伏时载电流I 0呈什么波形，若把110伏加在低压侧，I 0又呈什么波形? 2-6 试述变压器激磁电抗和漏抗的物理意义。它们分别对应什么磁通，对已制成的变压器，它们是否是常数？当电源电压降到额定值的一半时，它们如何变化？我们希望这两个电抗大好还是小好，为什么？这两个电抗谁大谁小，为什么？ 2—7 变压器空载运行时，原线圈加额定电压，这时原线圈电阻r 1很小，为什么空载电流I 0不大？如将它接在同电压（仍为额定值）的直流电源上，会如何？ 2—8 一台380/220伏的单相变压器，如不慎将380伏加在二次线圈上，会产生什么现象？ 2—9一台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？ 2-10 变压器制造时：①迭片松散，片数不足；②接缝增大；③片间绝缘损伤，部对变压器性能有何影响？ 2-11变压器在制造时，一次侧线圈匝数较原设计时少，试分析对变压器铁心饱和程度、激磁电流、激磁电抗、铁损、变比等有何影响？ 2—12 如将铭牌为60赫的变压器，接到50赫的电网上运行，试分析对主磁通、激磁电流、铁损、漏抗及电压变化率有何影响？ 2-13变压器运行时由于电源电压降低，试分析对变压器铁心饱和程度、激磁电流、激磁阻抗、铁损和铜损有何影响？ 2-14两台单相变压器，V U U N N 110/220/21=，原方匝数相同，空载电流II I I I 00≠，今将两台变压器原线圈顺向串联接于440V 电源上，问两台变压器二次侧的空载电压是否相等，为什么？ 2-15变压器负载时，一、二次线圈中各有哪些电动势或电压降，它们产生的原因是什么？写出它们的表达式，并写出电动势平衡方程？ 2-16变压器铁心中的磁动势，在空载和负载时比较，有哪些不同？ 2-17试绘出变压器“T ”形、近似和简化等效电路，说明各参数的意义，并说明各等效电路的使用场合。 2-18 当一次电源电压不变，用变压器简化相量图说明在感性和容性负载时，对二次电压的影响？容性负载时，二次端电压与空载时相比，是否一定增加？

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

电机学课后思考题习题答案

《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。

电机学第四版课后答案---_(汤蕴缪主编)

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

电机学课后答案

第1章导论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。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。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。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。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。对空心线圈：所以自感：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。在图中，若一次绕组外加正弦电压u1、绕组电阻R1、电流i1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i1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) ∵u1为正弦电压，∴电流i1也随时间变化，由i1产生的磁通随时间变化，由电磁感应定律知产生感应电动势. (2) 磁通方向：右手螺旋定则，全电流定律方向：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。 (3) (4) i1增加，如右图。i1减小在图中，如果电流i1在铁心中建立的磁通是，二次绕组的匝数是，试求二次绕组内感应电动势有效值的计算公式，并写出感应电动势与磁通量关系的复数表示式。

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。 >

电机学课后答案

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 ''

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