电机学习题第四章上

合集下载

电机学(辜承林)第4章交流电机绕组的基本理论

第四章交流电机绕组的基本理论 (169)4.1 交流绕组的基本要求 (169)4.2 三相单层绕组 (171)4.3 三相双层绕组 (173)4.4 在正弦分布磁场下的绕组电动势 (175)4.5 在非正弦分布磁场下电动势中高次谐波及其削弱方法 (179)4.5.1 感应电动势中的高次谐波 (179)4.5.2 削弱谐波电动势的方法 (180)4.6 单相绕组的磁动势 (181)4.6.1 p=1、q=1短距绕组磁动势 (182)4.6.2 p=1分布短距绕组的磁动势 (183)4.6.3 一般情况下的相绕组磁动势 (184)4.7 三相绕组的基波合成磁动势 (185)4.8 圆形和椭圆形旋转磁动势 (191)4.9 谐波磁动势 (192)4.10 交流电机的主磁通、漏磁通 (193)习题 (194)第四章交流电机绕组的基本理论交流电机主要分为同步电机和异步电机两类。

这两类电机虽然在励磁方式和运行特性上有很大差别，但它们的定子绕组的结构型式是相同的，定子绕组的感应电动势、磁动势的性质、分析方法也相同。

本章统一起来进行研究。

4.1 交流绕组的基本要求交流绕组的基本要求是：(1) 绕组产生的电动势(磁动势)接近正弦波。

(2) 三相绕组的基波电动势(磁动势)必须对称。

(3) 在导体数一定时能获得较大的基波电动势(磁动势)。

下面以交流绕组的电动势为例进行说明。

图4.1表示一台交流电机定子槽内导体沿圆周分布情况，定子槽数Z=36，磁极个数2p =4，已励磁的磁极由原动机拖动以转速了n 1逆时针旋转。

这就是一台同步发电机。

试分析为了满足上述三项基本要求，应遵守哪些设计原则?1. 正弦分布的磁场在导体中感应正弦波电动势以图4.1中N 1的中心线为轴线，在N 1磁极下的气隙中磁感应强度分布曲线如图4.2所示。

只要合理设计磁极形状，就可以使得气隙中磁感应强度呈正弦分布，即，旋转磁极在定子导体(例如13、14、15、16号导体)中的感应电动势为)(θb )(θb θB θb cos )(m =θcos )θ(m c lv B lv b e ==(4.1)式中，l 为导体有效长度，v 为磁极产生的磁场切割导体的线速度。

华南理工大学电机学第四章思考题

4-1 把一台三相感应电动机用原动机驱动，使其转速n高于旋转磁场的转速sn，定子接到三相交流电源，试分析转子导条中感应电动势和电流的方向。

这时电磁转矩的方向和性质是怎样的？若把原动机去掉，电机的转速有何变化？为什么？【答】感应电动机处于发电机状态，转子感应电动势、转子有功电流的方向如图所示，应用右手定则判断。

站在转子上观察时，电磁转矩eT的方向与转子的转向相反，即电磁转矩eT属于制动性质的转矩。

若把原动机去掉，即把与制动性质电磁转矩eT平衡的原动机的驱动转矩去掉，电动机将在电磁转矩eT的作用下减速，回到电动机状态。

4-2 有一台三相绕线型感应电动机，若将其定子三相短路，转子中通入频率为1f的三相交流电流，问气隙旋转磁场相对于转子和相对于空间的转速及转子的转向。

【答】假设转子中频率为1f的交流电流建立逆时针方向旋转的气隙旋转磁场，相对于转子的转速为pfns160=；若转子不转，根据左手定则，定子将受到逆时针方向的电磁转矩eT，由牛顿第三定律可知，定子不转时，转子为顺时针旋转，设其转速为n，则气隙旋转磁场相对于定子的转速为nns-。

4-3三相感应电动机的转速变化时，转子所生磁动势在空间的转速是否改变？为什么？【答】不变。

因为转子所产生的磁动势2F相对于转子的转速为nsnpfspfns∆====1226060，而转子本身又以转速n在旋转。

因此，从定子侧观看时，2F在空间的转速应为()ssnnnnnn=+-=+∆，即无论转子的实际转速是多少，转子磁动势和定子磁动势在空间的转速总是等于同步转速sn，在空间保持相对静止。

4-4 频率归算时，用等效的静止转子去代替实际旋转的转子，这样做是否影响定子边的电流、功率因数、输入功率和电机的电磁功率？为什么？【答】频率归算前后，转子电流的幅值及其阻抗角都没有变化，转子磁动势幅值的相位也不变，即两种情况下转子反应相同，那么定子的所有物理量以及电磁功率亦都保持不变。

4-5三相感应电动机的定、转子电路其频率互不相同，在T形等效电路中为什么能把它们画在一起？【答】主要原因是进行了频率归算。

电机学习题集+答案

电机学习题集备注：作业时抄写题目，题与题之间空一行。

绪论和第一章：磁路1-1：简述右手螺旋法则，左手定则和右手定则，以及电磁感应定律。

1-2：简述什么是磁路、磁动势、磁路的基尔霍夫第二定律。

假定作用在某段磁路上的磁动势为HL ，该段磁路磁阻为Rm ，则通过该段磁路的磁通量是多少？1-3：电机中为什么要使用铁磁材料，直流磁路和交流磁路有什么区别？1-4：有一闭合磁路，由铁心和气隙组成。

铁心截面积24109m S -⨯=，磁路平均长度m l 3.0=，铁心磁导率05000μμ=Fe ；气隙长度m 0005.0=δ，气隙截面积按1.1S 计算。

套装在铁心上的励磁绕组500匝，问电流0.5A 时，磁路中磁通为多少？作用在铁心磁路和气隙上的磁动势分别为多少？70104-⨯=πμH/m 。

第二章：变压器2-1：简述变压器的组成。

变压器的最基本组成是什么？2-2：什么是变压器的额定容量、额定电压和额定电流？2-3：什么是变压器的主磁通？什么是变压器的漏磁通？主磁通的大小主要取决于哪些因素？2-4：单相变压器计算1）一台单相变压器，S N =20000kVA,U 1N /U 2N =127kV/11kV ，50Hz ，高压侧开路，在低压侧施加额定电压并进行测量，测得电流45.5A ，损耗47kW ，不计环境温度影响，计算变压器归算到高压侧的激磁阻抗参数(实际值)。

(k=11.5455,Rm=3026Ω,Xm=32083Ω)2）上述变压器，低压侧短路，在高压侧施加一电压使电流达到额定电流，进行测量，测得电压9.24kV ，损耗129kW ，不计环境温度影响，计算变压器归算到高压侧的短路阻抗参数(实际值)。

(I1N=157.48A,Rk= 5.202Ω,Xk=58.44Ω)3）上述变压器，利用简化等效电路计算该变压器满负荷时的负载阻抗大小，额定功率因数cos φ=0.8（按负载电流滞后电源电压计算）。

(Z 总=645.08Ω+j483.81Ω，Z L =639.8Ω+j425.4Ω)2-5：什么是时钟表示法，组号表达了变压器的什么性能？说明联结组别Yd11的含义。

中国电力出版社电机学课后习题解答(前四章)

U Ax 4.44 f (N1

N
2)

330 4.44 f 11.5N
1
m
U1N 4 . 4 f41 N1

220 4 . 41f 4N1
m 330 N1 1 m 220 1 . 5N1
即主磁通没有变，因此励磁磁动势不变， F0 F0
F0 I01.5N1 ， F0 I0 N1
A1 A2 A3 4.9 103 m2
A1 A 2 5.145103 m 2
Rm1 9.014 104 A / wb Rm2 9.012 104 A / wb Rm3 3.036 104 A / wb
R1 7.737 104 A / wb
R 2 1.083105 A / wb
U1N m 4.44 f1N1
现在情况下主磁通 m 为
线图
U2N m 4.44 f1N2
所以
m
U2N
4.44 f N

11
U 2N பைடு நூலகம்1
1
4.44 f N U
m
12
1N
U1N N2
即主磁通没有变，因此励磁磁动势也不变：
F0 F0
F0 N0I0 ，而 F0 N1I0
I

0

2I0
|
Z

m
| U Aa
I

0
110 ，
2I0
|
Zm
|
答：励磁电抗 X m 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 X m 的值很大．此外，铁心的磁导率不是一个常数，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．由于短路试验时电压低、主磁通小，而空载试验时加额定电压、主磁通大，所以短路试验时励磁电抗比空载试验时的励磁电抗大．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和空载试验时的基本相等．

电机学第四版课后答案

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AlR m μ=，单位：Wb A1-2 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 nm 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 29.1109.22105.7244=⨯⨯⨯=Φ==--δ (1) 不计铁心中的磁位降：气隙磁场强度m A m A B H 67100.110429.1⨯=⨯==-πμδδ 磁势A A l H F F I 500105100.146=⨯⋅⨯=⋅==-δδδ 电流A NF I I5.0==(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 NF I I59.0≈=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。

电气自动化专业电机学试题

电机学习题集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？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，VUUkVASNNN230/10500/,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，kVUUNN5.10/220/21=，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。

第二章单相变压器运行原理及特性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I0呈什么波形？加110伏时载电流I0呈什么波形，若把110伏加在低压侧，I0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r1很小，为什么空载电流I0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221==NNk，能否一次线圈用2匝，二次线圈用1匝，为什么？2-102-10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。

电机学-习题答案

绪论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？答：电机和变压器的磁路常用导磁性能高的硅钢片叠压制成，磁路的其它部分常采用导磁性能较高的钢板和铸铁制成。

这类材料应具有导磁性能高、磁导率大、铁耗低的特征。

在图中，当给线圈外加正弦电压时，线圈和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？答：当给线圈外加正弦电压时，线圈中便有交变电流流过，产生相应的交变的磁动势，并建立起交变磁通，该磁通可分成同时交链线圈、的主磁通和只交链线圈的漏磁通。

这样，由主磁通分别在线圈和中感应产生交变电动势。

由漏磁通在线圈中产生交变的。

电动势的大小分别和、的大小，电源的频率，交变磁通的大小有关。

0-3 感应电动势中的负号表示什么意思？答：是规定感应电动势的正方向与磁通的正方向符合右手螺旋关系时电磁感应定律的普遍表达式；当所有磁通与线圈全部匝数交链时，则电磁感应定律的数学描述可表示为；当磁路是线性的，且磁场是由电流产生时，有为常数，则可写成。

试比较磁路和电路的相似点和不同点。

答：磁路和电路的相似只是形式上的，与电路相比较，磁路有以下特点：1）电路中可以有电动势无电流，磁路中有磁动势必然有磁通；2）电路中有电流就有功率损耗；而在恒定磁通下，磁路中无损耗3）由于G导约为G绝的1020倍，而仅为的倍，故可认为电流只在导体中流过，而磁路中除主磁通外还必须考虑漏磁通；4）电路中电阻率在一定温度下恒定不变，而由铁磁材料构成的磁路中，磁导率随变化，即磁阻随磁路饱和度增大而增大。

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？答：电机运行时，热量主要来源于各种损耗，如铁耗、铜耗、机械损耗和附加损耗等。

当电机所用绝缘材料的等级确定后，电机的最高允许温度也就确定了，其温升限值则取决于冷却介质的温度，即环境温度。

在电机的各种损耗和散热情况相同的条件下，环境温度不同，则电机所达到的实际温度不同，所以用温升而不直接用温度表示电机的发热程度。

电机学变压器第四章习题部分答案

第四章三相变压器练习题填空题（1）三相变压器组的磁路系统特点是。

（2）三相心式变压器的磁路系统特点是。

（3）三相变压器组不宜采用Y,y 联接组，主要是为了避免。

（4）为使电压波形不发生畸变，三相变压器应使一侧绕组。

（5）大容量Y/y 联接的变压器，在铁心柱上另加一套接成形的附加绕组，是为了。

（6）变压器的联接组别采用时钟法表示，其中组别号中的数字为钟点数，每个钟点表示原、副边绕组对应线电势相位差为。

（7）单相变压器只有两种联接组，分别是和。

（8）三相变压器理想并联运行的条件是，，。

（9）并联运行的变压器应满足，，的要求。

（10）变比不同的变压器不能并联运行，是因为。

（11）两台变压器并联运行时，其负荷与短路阻抗。

（12）不同的变压器绝对不允许并联运行。

（14）短路阻抗标幺值不等的变压器不能并联运行，是因为。

（15）一台Y/Δ-11和一台Δ/Y -11联接的三相变压器并联运行。

（16）一台0/12Y Y -和一台0/8Y Y -的三相变压器，变比相等，经改接后并联运行。

（1）各相主磁通有各自的铁心磁路（2）各相磁路彼此相关（3）变压器在磁路饱和情况下的相电动势波形畸变，（4）接成Δ（5）防止相电动势波形发生畸变，（6）30°的整数倍，（7）Ii0，Ii6（8）各变压器变比相等:各变压器联结组标号相同;各并联变压器的短路电压标幺值相等，短路阻抗角也相等。

（9）变压器一、二次额定电压的误差不大于0.5%；变压器联结组标号相同；各并联变压器的短路阻抗标幺值相差不超过10%（10）产生环流使变压器烧毁（11）标幺值成反比分配（12）组别（14）负载分配不合理，不能发挥并联运行的容量水平（15）能（16）能选择题（1）三相心式变压器各相磁阻。

A ．相等B ．不相等，中间相磁阻小C ．不相等，中间相磁阻大（2）要得到正弦波形的感应电势，则对应的磁通波形应为。

电机学习题集

电机学简易习题集姜宏伟陈玉国中原工学院电子信息学院绪论1．电机是一种机电能量转换或信号准换的电磁机械装置。

2.就能量转换的功能来看，电机可分为两大类，发电机把其他形式能转化为电能，电动机把电能转化为机械能。

第1章：磁路1．磁通所流过的路径称为磁路。

2．沿任何一条闭合回线，磁场强度H 的线积分值恰好等于该闭合回线所包围的总电流值。

3．F=Ni为作用在铁心磁路上的安匝数，称为磁路的磁动势。

4．简述磁路的欧姆定律，和磁路的基尔霍夫第二定律的内容。

5．铁磁材料在外磁场中呈现很强的磁性，此现象称为铁磁物质的磁化。

6．什么是铁磁材料的起始磁化曲线？7．铁磁材料所具有的这种磁通密度的变化滞后于磁场强度H变化的现象，叫做剩磁。

8．铁心损耗包括哪两部分，铁心损耗的大小和哪些因素有关？与绕组电流的频率、铁芯的重量以及磁场密度的平均值有关。

9．什么是电路的叠加原理？当电阻变化时，能否使用叠加原理？为什么？电路叠加定理是指电路中某条支路的电压或电流等于各个电源单独工作时的和；若电阻线性变换是，可以使用叠加定理。

第2章：变压器1．变压器中最主要的部件是和。

2．变压器绕组是变压器电路部分，输入电能的绕组称为，输出电能的绕组称为。

3．什么是变压器的额定容量和额定电压？4．一台单相变压器，额定容量500kV A，额定电压10kV/400V，则电压400V为：①变压器一次加额定电压，空载时的二次电压；②变压器额定运行时的二次电压；③变压器短路实验时（二次通额定电流），变压器一次侧施加电压。

5．一台单相变压器，额定容量100kV A，电压为10kV/0.4kV，该变压器一次额定电流和二次的额定电流。

6．一台单相变压器，电压为220/110V，一次绕组200匝，该变压器的变比，二次绕组匝数。

7．什么是变压器的主磁通和漏磁通，对一台制作好的变压器，主磁通的大小主要取决于什么因素。

8．变压器负载运行时，用以建立主磁通的磁动势为一次和二次绕组的。

《电机学》课后习题答案(3-7单元)

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 f1N 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1122E 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,KK U K I Z =叫短路阻抗1212()()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)2112m E fN m I R Z π===(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3.83．8 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0mR ≈,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1122N I N I =即12kI I =或21Ik 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 2001Fe 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，2222FeP 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。

电机学3,4,5章完全答案

第 3 章3.1 三相变压器组和三相心式变压器在磁路结构上各有什么特点？答：三相变压器组磁路结构上的特点是各相磁路各自独立，彼此无关；三相心式变压器在磁路结构上的特点是各相磁路相互影响，任一瞬间某一相的磁通均以其他两相铁心为回路。

3.2三相变压器的联结组是由哪些因素决定的？答：三相变压器的联结组是描述高、低压绕组对应的线电动势之间的相位差，它主要与（1）绕组的极性（绕法）和首末端的标志有关；（2）绕组的连接方式有关。

3.4 Y ，y 接法的三相变压器组中，相电动势中有三次谐波电动势，线电动势中有无三次谐波电动势？为什么？答：线电动势中没有三次谐波电动势，因为三次谐波大小相等，相位上彼此相差003601203=⨯，即相位也相同。

当采用Y ，y 接法时，线电动势为两相电动势之差，所以线电动势中的三次谐波为零。

以B A ,相为例，三次谐波电动势表达式为03.3.3.=-=B A AB E E E ，所以线电动势中没有三次谐波电动势。

3.5变压器理想并联运行的条件有哪些？答：变压器理想并联运行的条件有：（1）各变压器高、低压方的额定电压分别相等，即各变压器的变比相等；（2）各变压器的联结组相同；（3）各变压器短路阻抗的标么值Z k *相等，且短路电抗与短路电阻之比相等。

上述三个条件中，条件（2﹚必须严格保证。

3.6 并联运行的变压器，如果联结组不同或变比不等会出现什么情况？答：如果联结组不同，当各变压器的原方接到同一电源，副方各线电动势之间至少有30°的相位差。

例如Y ，y0和Y ，d11 两台变压器并联时，副边的线电动势即使大小相等，由于对应线电动势之间相位差300，也会在它们之间产生一电压差U∆，如图所示。

其大小可达U ∆=U N 22sin15°=0.518U N 2。

这样大的电压差作用在变压器副绕组所构成的回路上，必然产生很大的环流（几倍于额定电流），它将烧坏变压器的绕组。

(完整版)《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 EfN 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 Lψ=-对空心线圈：L Li ψ= 所以die L L dt=-自感：2LL N N m m iiiLNi N φψ===∧=∧ Am 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。

电机学课后答案第四章

4-13 短距系数和分布系数的物理意义是什么？试说明绕组系数在电动势和磁动势方面的统一性。答：短距系数：线圈短距后比整距时应打的折扣。
分布系数：由于绕组分布在不同的槽内所引起的折扣（与集中绕组相比）。电动势是时间正弦量，磁动势是空间正弦量。相邻线圈电动势的时间相位差和磁动势的空间相位差相同。因此，线圈组电动势的几何和与算术和之比自然等于线圈组磁动势的几何和与算术和之比，这是分布系数的统一性。线圈两有效边的电动势几何和与算术和之比是电动势的短距系数。从一个短距线圈磁动势的谐波分析中得出的短距系数电动势短距系数相同。在计算电动势和磁动势时，绕组系数的表达式是相同的。

20
k N1
ky1kq1

sin(
y1

)
sin
q1 2
2 q sin 1
sin 80 sin 30 3sin 10
0.9452
2
k N3

k y3kq3

sin(
3 y1
2
)
sin 3q1 2
q sin 31
sin 240 sin 90 3sin 30
4-4 试比较单层绕组和双层绕组的优缺点及它们的应用范围？答：双层绕组的主要优点：可以选择最有利的节距，并同时采用分布绕组，以改善电动势和磁动势的波形；所有线圈具有同样的尺寸，便于制造；端部形状排列整齐，有利于散热和增强机械强度。
现代 10KW 以上的三相交流电机一般都采用双层绕组。单层绕组的主要优点：嵌线比较方便，且没有层间绝缘，槽的利用率较高。单层绕组一般都是整距绕组，不易采用短距来削弱谐波，电机的电磁噪音
答：高次谐波磁动势的极对数：p 。
高次谐波磁动势的转向：6k-1 次谐波磁动势与基波磁动势转向相反；6k+1

MIT电机学教程中文版第4章

我们可从不同角度考察该模型。

这将有助于理解电动机分析，尤其是在某一分析图像比其他图像更合适的情况下更是如此。

在此还将考察操作和尺寸估计事宜。

在此过程中，我们将从两个视角考察电动机绕组。

一方面，我们会将绕组近似为电流和磁通匝连数的正弦分布。

随后，我们将采取集中线圈观点，并将其一般化，给出更真实、更有用的绕组模型。

2．物理图像：电流片描述考虑下面给出的简单图像。

“电动机”由同轴的圆柱形转子和圆柱形定子构成，在其表面上呈正弦电流分布：转子的外表面和定子的内表面。

图1：基本电动机模型：轴视图转子和定子体由高磁导率材料制成（我们将其近似为无限的，但需要在以后仔细考察）。

此外，我们还假定转子和定子的电流分布为轴向的（z）和正弦分布：在此，角度φ是转子的实际角度。

转子上的电流分布相对于转子是固定的。

现在，假定气隙尺寸远小于半径：g << R。

不难看出，根据该假定，径向磁通密度Br在气隙上近似均匀（也就是说，不是半径的函数），并且服从：12随后，可将该情形下的径向磁通密度简化为：现在，能够计算转子和定子表面上的引力，面电流分布是方位磁场：在定子表面，，在转子表面，。

因而在转子表面，引力为：其平均值可简化为：在定子表面执行相同运算，可得到相同结果（符号相反）。

为了确定转矩，使用：考虑以下几点： 1.对于给定的表面电流值Ks 和Kr ，转矩是线性尺寸的3次幂。

这意味着，对于电动机尺寸，所达到的切应力为恒量。

电动机转矩密度和电动机体积之比为常数。

2.在另一方面，如果气隙保持不变，转矩为电动机体积的4次幂。

由于电动机的体积为3次幂，这意味着电动机转矩是电动机尺寸的4/3次幂。

《电机学》习题解答(吕宗枢) 04章

第4章思考题与习题参考答案4.1 变压器的电压变化率是如何定义的？它的大小与哪些因素有关？答：电压变化率是指：当变压器一次侧加额定电压，负载功率因数一定时，从空载到负载时二次电压变化的百分值，即%1002220⨯-=∆NU U U U 。

由公式)sin cos (22φφβ**+=∆s s X R U 可知，电压变化率与负载大小、负载性质、短路参数有关。

4.2 变压器二次侧分别加电阻、电感或电容负载时，二次侧电压随负载增大将怎样变化？二次侧带什么性质负载时有可能使电压变化率为零？答：带电阻和电感负载时，端电压将随负载增大而下降，但带电感负载比电阻负载时的端电压下降的较多；带电容负载时，端电压随负载增大可能下降（当|sin |cos 2φφ**>s s X R 时），也可能升高（当|sin |cos 2φφ**<s s X R 时），带电容负载时，电压变化率可能为零（当|sin |cos 2φφ**=s s X R 时）。

4.3在设计电力变压器时，为什么将铁心损耗设计得比额定铜损耗小？电力变压器额定运行时的效率是它的最大效率吗？答：由于电力变压器长年接在电网上运行，铁心损耗总是存在的，而且是不变的，而铜损耗却随负载而变化（负载随时间季节在变化），因此变压器不可能总是满载运行。

为了减少电能损失，使变压器获得较高的的运行效率，将铁心损耗设计得比额定铜耗小，一般设计成410=sN p p ～21，这样，当运行在(0.5～0.7)倍额定负载时，变压器效率最大，这恰好适应了电力变压器一般在50%～70%额定负载下长期运行的实际情况，从而提高了运行经济性。

可见，电力变压器额定运行时的效率并不是的最大效率。

4.4 变压器取得最大运行效率的条件是什么？若使电力变压器运行在最大效率附近，其负载系数应在多大范围内？答：变压器取得最大效率的条件是不变损耗（铁损耗）等于可变损耗（铜损耗）。

其负载系数m β应在0.5～0.7范围内。

电机学第三版第四章答案

电机学第三版第四章答案一、选择题1.电机学中通常使用什么方式来研究电动机的特性？A. 数值计算法B. 等值电路法C. 实验法D. 统计法答案：C. 实验法解析：实验法是研究电动机特性最直接、最常用的方法。

2.在电机学中，开放环路电压与开路环路电流的关系表达式为：A. U/U=U(U−U’)/(U U+U’)B. U/U=U(U+U’)/(U U−U’)C. U/U=U−U’/(U+U’)UD. U/U=U+U’/(U−U’)U答案：A. U/U=U(U−U’)/(U U+U’)解析：开放环路电压与开路环路电流之间的关系由电动机的等效参数U和U’ 决定。

3.关于电机传动系统的特性，下列哪个说法是正确的？A. 传动系统的机械特性与电动机的机械特性无关B. 传动系统的机械特性只取决于负载的机械特性和传动比C. 传动系统的机械特性只取决于驱动电机的特性和传动比D. 传动系统的机械特性与电动机的机械特性有关，并且取决于负载的机械特性、传动比和电动机的特性答案：D. 传动系统的机械特性与电动机的机械特性有关，并且取决于负载的机械特性、传动比和电动机的特性解析：传动系统的机械特性受到驱动电机的特性、负载的机械特性以及传动比的影响。

4.电机学中常用的电磁转矩表达式为：A. U = UU(U_1U_2)/UB. U = UU(U_1U_2)UC. U = UU(U_1+U_2)/UD. U = UU(U_1+U_2)U答案：C. U = UU(U_1+U_2)/U解析：电机的电磁转矩与磁链的变化率成正比，可以通过U = UU(U_1+U_2)/U来表示。

5.电动机的运行特性通常包括以下哪些？A. 额定点特性和定子短路特性B. 空载特性和定子短路特性C. 额定点特性和空载特性D. 额定点特性、空载特性和定子短路特性答案：D. 额定点特性、空载特性和定子短路特性解析：电动机的运行特性通常包括额定点特性、空载特性和定子短路特性。

电工学概论习题答案_第四章

4-1. 怎样从三相异步电动机的结构特征来区别笼型和绕线型？答：转子绕组的作用是产生感应电动势、流过电流和产生电磁转矩，其结构型式有笼型和绕线型两种，笼型转子的每个转子槽中插入一根铜导条，在伸出铁心两端的槽口处，用两个短路铜环分别把所有导条的两端都焊接起来。

如果去掉铁心，整个绕组的外形就像一个笼子，所以称为笼型转子。

绕线型转子的绕组和定子相似，是用绝缘导线嵌放在转子槽内，联结成星形的三相对称绕组，绕组的三个出线端分别接到转子轴上的三个滑环（环与环，环与转轴都互相绝缘），在通过碳质电刷把电流引出来。

4-2. 怎样使三相异步电动机改变转向？答：将同三相电源相联接的三个导线中的任意两根的对调一下，三相异步电动机改变转向。

4-3. 已知一台三相笼型异步电动机的额定功率N P ＝3kW ，额定转速N n ＝2880r/min 。

试求(1)磁极对数；(2)额定时的转差率N s ；(3)额定转矩N T 。

解：(1) 同步转速03000/min n r =，因此电动机磁极对数p 为1； (2) 00300028804%3000N n n s n --=== (3) 9.55N N N P T n ==9.95N m ⋅4-4. 已知Y112M-4型异步电动机的技术数据为N P ＝4kW ，△接法，额定电压N U ＝380V ，N n ＝1440r/min ，额定电流N I ＝8.8A ，功率因数cos N ϕ=0.82，效率N η＝84.5%。

试求(1)磁极对数; (2)额定运行时的输入功率1N P ; (3)额定时的转差率N s ; (4)额定转矩N T 。

解：(1) 同步转速01500/min n r =，因此电动机磁极对数p 为2； (2) 1 4.73NN N P P kW η== (3) 00150014404%1500N n n s n --=== (4) 9.55N N N P T n ==26.5N m ⋅4-5. 已知Y132M-4型异步电动机的额定功率N P 为7.5kW ，额定电流N I ＝15.4A ，额定转速N n ＝1440r/min ，额定电压N U ＝380V ，额定时的功率因数cos N ϕ=0.85，额定时的效率N η＝0.87，起动转矩st T /额定转矩N T =2.2，起动电流st I /额定电流N I ＝7.0，最大转矩m T /额定转矩N T =2.2。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

第四章
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
4-12 有一三相双层绕组，Q =36，2p =4，f =50Hz ，τ9
7
1=
y ，试求基波、5次、7次和一阶齿谐波的绕组因数。

若绕组为星形联结，每个线圈有两匝，基波磁通φ1=0.74Wb ，谐波磁场与基波磁场之比25115=B B ，49117=B B ，每相只有一条支路，试求基波、5次和7次谐波的相电动势。

解：34
336
2=⨯==
mp Q q 槽距角
2036
3602360=⨯=⋅=Q p α
∴基波绕组系数902010sin 330sin 70sin 2
sin 2sin
90sin 1111
⋅=⨯⨯=⋅⋅=⋅=
αα
τq q y k k k d p w 5次谐波绕组系数
0378050sin 3150sin 350sin 2
5sin 25sin 905sin 15
55⋅-=⨯⨯=⨯⨯⨯=⋅=
αατq q y k k k d p w
7次谐波绕组系数
136070sin 3210sin 490sin 2
7sin 27sin 907sin 17
77⋅-=⨯⨯=⨯⨯
⨯=⋅=
α
τq q y k k k d p w 每相绕组串联匝数243
36
2=⨯=⋅=
m a N Q N c V V Nk f E w 355674.0902.0245044.444.41111=⨯⨯⨯⨯=Φ⋅=φ
V l B Nk f E w 96.574.051
2510378.02450544.444.455555=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅=τφ V l B Nk f E w 94.1074.07
1
491136.02450744.444.477777
=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅=τφ
4-19 试求题4-11中的发电机通有额定电流，一相和三相绕组所产生的基波磁动势幅值。

发
电机的容量为12000kW ，8.0cos =N ϕ，额定电压（线电压）为6.3kV ，星形联结。

解：A A U p I I N N N L 6.13748
.0103.631012000cos 33
3
=⨯⨯⨯⨯===ϕφ 相磁动势幅值A I 18271p
Nk 0.9F w1
1==φφ 三相磁动势幅值A A 27407182715.1F 2
m F 11
1=⨯==
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
A
A
)]180cos()[cos(2
1
)]cos()[cos(21
)90cos()90cos(cos cos 1111111 -++-+++-=
--+=+=x t x t F x t x t F t x F t x F f f f B A ωωωωωωφφφφ
)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
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。

4-25 两个绕组A 和B ，其匝数和绕组因数均相同，A 在空间超前于B90。

+α电角，若
t I i m A ωcos =，问要使A 和B 的基波合成磁动势成为正向推移（从A 到B ）的恒幅
旋转磁动势时，B i 的表达式应是怎样的？解：设)cos(βω-=t I i m B
A 相：t I i m A ωcos = ⇒ t x F f A ωφcos cos 11=
B 相：)cos(βω-=t I i m B ⇒
)c o s ()90cos(11βωαφ---=t x F f B
所以
)]90cos()90[cos(21
)]cos()[cos(21
)cos()90cos(cos cos 1111111αβωαβωωωβωαωφφφφ---++++--+++-=
---+=+= x t x t F x t x t F t x F t x F f f f B A
逆向旋转波相互抵消,则
)90cos()90cos()cos(αβωαβωω-+-+=---+-=+ x t x t x t
得
αβ-= 90
此时 )]90(cos[αω--= t I i m B
)]2cos()[cos(2
1
11αωωφ+-+-=
x t x t F f
补充题：解析法证明三相绕组通以负序电流时将形成反向推移的旋转磁动势证明：
)
120cos(2)240cos(2cos 2 -=⇒-==t I i t I i t
I i C B A ωωωφφφ )
120cos()240cos()240cos()120cos(cos cos 111111 --=--==t x F f t x F f t
x F f C B A ωωωφφφ 所以1111C B A f f f f ++=
)cos(2
3
)]360cos()120[cos(21
)]360cos()120[cos(2
1
)]cos()[cos(21)
120cos()240cos()240cos()120cos(cos cos 1111111x t F x t x t F x t x t F x t x t F t x F t x F t x F +=-+++-+-++--+++-=
--+--+=ωωωωωωωωωωφφφφφφφ 幅值点1)cos(=+x t ω 即0=+x t ω
ω-=t
d dx
即该磁动势为反向推移的圆形旋转磁动势。