第2章 变压器 《电机学(第2版)》王秀和、孙雨萍(习题解答)
电机学课后习题解答(配王秀和、孙雨萍编)
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 ；41m1710.55 5.83610A wb 10004100.0075π-===⨯⨯⨯⨯l R uA磁路段2长度和截面积：20.1520.0750.30m =+⨯=l ，220.050.100.005m =⨯=A ；2m2720.30 4.7751010004100.005π-===⨯⨯⨯⨯l R uA磁路段1长度和截面积：30.1520.0750.30m =+⨯=l ，230.050.050.0025m =⨯=A ；43m3730.309.5491010004100.0025π-===⨯⨯⨯⨯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在此电流下，铁心各部分的磁通密度分别为：110.030.4 0.0075φ===B TA220.030.6 0.05φ===B TA330.031.2 0.0025φ===B TA2-5 变压器做空载和短路试验时，从电源输入的有功功率主要消耗在什么地方?在一、二次侧分别做同一试验，测得的输入功率相同吗？为什么？答：做空载试验时，变压器的二次侧是开路的，所以变压器输入的功率消耗在一次测的电阻和激磁（励磁）支路电阻上，空载时，变压器的一次侧电流仅为额定负载时的百分之几，加之一次侧电阻远远小于激磁电阻，所以输入功率主要消耗在激磁电阻上。
电机学(第二版)答案资料
电机学 第二版答案绪 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=edtd 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，（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？解：1）22111N I N I F -= 2）22112N I N I F +=3）221113N I N I F F -==不变图0-9 习题0-8附图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 .1022110010423270--=⨯⨯⨯⨯===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。
电机学(牛维扬第二版)_专升本必用_课后答案加详细解答
、第一部分 变压器电力变压器的作用：一是变换电压等级（简称变压），以利于电能的高效传输和安全使用，这是变压器的基本作用；二是控制电压大小（俗称调压），以保证电能质量，这是电力变压器要满足的特殊功能。
第一章习题解答（Page 14）1-1 变压器是依据什么原理工作的？变压原理是什么？【解】变压器是依据电磁感应原理工作的。
变压原理如下：当外加交流电压u 1时，一次侧电流i 1将在铁心中建立主磁通Φ，它将在一、二次侧绕组中感应出主电动势11d e N dt Φ=-和22d e N dtΦ=-，于是二次侧绕组便有了电压u 2，负载时它流过电流i 2，由于工作时22u e ≈，11u e ≈，因此，当一、二次侧绕组的匝数N 1、N 2不相等时，则可获得与一次侧数值不同的二次侧电压，此即变压原理。
本题知识点是变压器的工作原理。
它还涉及下列术语。
变压器的变比111222e N u K e N u ==≈。
1K >时称为降压变压器，1K <时称为升压变压器。
接电源的绕组称为一次侧绕组，它吸收电功率u 1i 1；接负载的绕组称为二次侧绕组，它输出电功率u 2i 2；电压等级高或匝数多或电流小或电阻大或出线套管高而且间距的绕组称为高压绕组；反之就称为低压绕组。
注意！！高、低压绕组和一、二次绕组是不同的概念，不可混淆。
1-4 铁心在变压器中起什么作用？为什么要用两面涂漆的硅钢片叠成？叠片间存在气隙有何影响？【解】铁心的作用是传导变压器的工作主磁通，同时兼作器身的结构支撑。
铁心叠片的目的是减小交变磁通其中引起的铁耗。
叠片间存在气隙时，主磁路的导磁性能将降低，使激磁电流增大。
1-5 变压器油有什么作用？【解】变压器油的作用有两个：一是加强绕组绝缘；二是冷却。
1-6 变压器的额定值有哪些？一台单相变压器额定电压为220/110，额定频率为50Hz ，表示什么意思？若此变压器的额定电流为4.55/9.1A ，问在什么情况下称为变压器处于额定运行状态？【解】①额定值有：额定容量S N ，V A 或kV A ；额定电压U 1N 和U 2N ，V 或kV ，三相指线电压；额定电流I 1N 和I 2N ，A 或kA ，三相指线电流；额定频率f N 等。
电机与拖动基础习题解答第二章
电机与拖动基础习题解答第二章武汉纺织大学第二章2 . 1 变压器能改变交流电的电压和电流,能不能改变直流电的电压和电流?为什么?答: 变压器能改变交流电的电压和电流,但不能改变直流电的电压和电流。
因为变压器是应用电磁感应原理而工作的,只有当一次绕组接交流电源时, 一次绕组才会流过交流电流,在铁心中产生变化的磁通,从而在二次绕组中产生感应电动势;如果一次绕组接直流电源,则一次绕组流过的是直流电流, 在铁心中产生的磁通是恒定不变的,不能在二次绕组中产生感应电动势,所以变压器只能改变交流电的电压和电流,不能改变直流电的电压和电流。
2 . 2 变压器的铁心为什么要用硅钢片叠成而不用整块钢制成?答: 变压器的绕组流过交流电流时会在铁心中产生磁滞损耗和涡流损耗,统称为铁损耗。
磁滞损耗与铁磁材料的磁滞回线面积有关, 硅钢片的磁滞回线较窄, 磁滞损耗较小。
涡流损耗与铁磁材料的电阻成反比,与钢片厚度的平方成正比, 硅钢片是在电工钢中加入少量的硅而制成, 电阻率较大, 用硅钢片叠成的铁心, 铁损耗较小,所以变压器的铁心要用硅钢片叠成而不用整块钢制成。
2 .3 一台变压器额定电压为220 /110 V ,若把二次绕组( 110 V )接在220 V交流电源上,主磁通和励磁电流将如何变化?答:若忽略变压器绕组漏阻抗压降,则绕组的端电压与感应电动势相等。
正常工作时铁心磁路处于饱和状态。
若把额定电压为110 V 的二次绕组接在220 V 交流电源上, 二次绕组感应电动势将增大一倍, 感应电动势与铁心磁通成正比,所以铁心磁通也将增大一倍,由于铁心磁路处于饱和状态, 励磁电流将不只是增大一倍,而将增大许多倍。
2 . 4 一台变压器一次绕组额定电压为220 V ,不小心把一次绕组接在220 V 的直流电源上,会出现什么情况?答: 若把额定电压为交流220 V 的变压器一次绕组接在220 V 直流电源上时, 铁心中产生的磁通将是恒定不变的,不会在一次绕组中产生感应电动势, 一次绕组电流11R UI ,由于绕组电阻1R 比较小,则一次绕组电流会很大,大大超过其额定电流,很快会将变压器烧坏。
第1章 电机的基本原理 《电机学(第2版)》王秀和、孙雨萍(习题解答)
第一章电机的基本原理习题解答：1、何为相对磁导率？答：材料的磁导率定义为该位置处的磁通密度与磁场强度之比，决定于磁场所在点的材料特性，单位为H/m。
根据材料的导磁性能，可将其分为铁磁材料和非铁磁材料。
非铁磁材料的磁导率可认为与真空的磁导率μ0相同，为4π⨯10-7H/m。
铁磁材料主要是铁、镍、钴以及它们的合金，其磁导率是非铁磁材料磁导率的几十倍至数千倍。
由于材料的磁导率变化范围很大，常采用相对磁导率μr来表征材料的导磁性能，μr为材料的磁导率与真空磁导率的比值。
2、磁路的磁阻如何计算？答：磁路的磁阻可用公式R m=L/(μA)计算，其中L为磁路的长度，单位为m，μ为材料的磁导率，单位为H/m，A为磁路的截面积，单位为m2。
从公式可以看出，磁路的磁阻主要取决于磁路的几何尺寸和材料的磁导率，大小上与磁路长度成正比，与磁路的截面积和磁导率成反比。
3、叙述磁路与电路的类比关系。
答：从电路和磁场的方程上看，两者形式上非常相似。
电路和磁路的类比关系可用下表表示：4、为什么希望磁路中的空气隙部分尽可能小？答：与磁路中铁磁材料相比，空气的磁导率小得多，如果磁路中的气隙部分长度增加，使得磁路的总磁阻大大增大，要想产生同样大小的磁通，需要的磁动势大大增加。
5、何为铁磁材料？为什么铁磁材料的磁导率高？答：铁磁材料包括铁、镍、钴及它们的合金、某些稀土元素的合金和化合物、铬和锰的一些合金等。
根据铁磁材料的磁化过程可知，当铁磁材料放置到磁场中之后，磁场会显著增强，表现为铁磁材料的导磁能力更强，因此磁导率大。
6、何为铁磁材料的饱和现象和磁滞现象？答：将未磁化的铁磁材料置于外磁场中，当磁场强度很小时，外磁场只能使少量磁畴转向，磁通密度增加不快，此时磁导率 较小；随着外磁场的增强，大量磁畴开始转向，磁通密度增加很快，磁导率很大；当外磁场增大到一定程度时，大部分磁畴已经转向，未转向的磁畴较少，继续增大外磁场时，磁通密度增加缓慢，磁导率逐渐减小，这种现象称为饱和。
电机与电气控制技术 第2版 第2章教学检测及答案
第2章教学检测及答案一、填空题1. 变压器的主要结构包括（器身、油箱、冷却装置、保护装置、出线装置和变压器油）。
2. 铁心是变压器的磁路部分，为了提高磁路的导磁率和降低铁心的涡流损耗，铁心采用了（高导磁率的冷轧硅钢片），其厚度一般为（0.25~0.35）mm。
3. 绕组是变压器的电路部分，它一般用（绝缘的铜或铝导线）绕制。
4. 变压器（套管）是将线圈的高、低压引线引到箱外的绝缘装置，它起到引线对地（外壳）绝缘和固定引线的作用。
5. 当电源电压和负载的功率因数等于常数时，二次端电压随负载电流变化的规律为变压器的（外特性）。
6. 当电源电压不变时，变压器主磁通的幅值基本不变，因此当频率恒定时，变压器的铁损耗只和（外加电源电压的大小）有关。
当电源电压一定时，其铁损耗基本（不变）和（负载大小基本无关），故称之为“不变损耗”。
7. 变压器的铜损耗与（负载系数的平方）成正比。
8. 一般变压器的最大效率出现在负载系数为（0.5~0.6）时。
二、判断题（错的画×对的画√）1. 电力变压器是应用电磁感应原理，在频率不变的基础上将电压升高或降低，以利于电力的输送、分配和使用。
（√）2. 电力变压器的绕组采用同心式结构，同心式的高、低压绕组同心地套在铁心柱上，在一般情况下，总是将高压绕组放在靠近铁心处，将低压绕组放在外面。
（×）3. 变压器油既是绝缘介质，又是冷却介质。
（√）4. 储油柜的作用保证变压器油箱内充满油，减少了油与空气的接触面积，适应绝缘油在温度升高或降低时体积的变化，防止绝缘油的受潮和氧化。
（√）5. 气体继电器安装在储油柜与变压器的联管中间。
当变压器内部发生故障产生气体或油箱漏油使油面降低时，可使断路器自动跳闸，对变压器起保护作用。
（×）6. 压器的温度计直接监视着变压器的下层油温。
（×）7. 呼吸器内装有硅胶，硅胶受潮后会变成红色，应及时更换或干燥。
（√）8. 变压器调压的方法是在低绕组上设置分接开关，用以改变线圈匝数，从而改变变压器的变压比，进行电压调整。
电机学(牛维扬第二版)-专升本必用-课后标准答案加详细解答
第一部分 变压器电力变压器的作用：一是变换电压等级（简称变压），以利于电能的高效传输和安全使用，这是变压器的基本作用；二是控制电压大小（俗称调压），以保证电能质量，这是电力变压器要满足的特殊功能。
第一章习题解答（Page 14）1-1 变压器是依据什么原理工作的？变压原理是什么？【解】变压器是依据电磁感应原理工作的。
变压原理如下：当外加交流电压u 1时，一次侧电流i 1将在铁心中建立主磁通Φ，它将在一、二次侧绕组中感应出主电动势11d e N dt Φ=-和22d e N dtΦ=-，于是二次侧绕组便有了电压u 2，负载时它流过电流i 2，由于工作时22u e ≈，11u e ≈，因此，当一、二次侧绕组的匝数N 1、N 2不相等时，则可获得与一次侧数值不同的二次侧电压，此即变压原理。
本题知识点是变压器的工作原理。
它还涉及下列术语。
变压器的变比111222e N u K e N u ==≈。
1K >时称为降压变压器，1K <时称为升压变压器。
接电源的绕组称为一次侧绕组，它吸收电功率u 1i 1；接负载的绕组称为二次侧绕组，它输出电功率u 2i 2；电压等级高或匝数多或电流小或电阻大或出线套管高而且间距的绕组称为高压绕组；反之就称为低压绕组。
注意！！高、低压绕组和一、二次绕组是不同的概念，不可混淆。
1-4 铁心在变压器中起什么作用？为什么要用两面涂漆的硅钢片叠成？叠片间存在气隙有何影响？【解】铁心的作用是传导变压器的工作主磁通，同时兼作器身的结构支撑。
铁心叠片的目的是减小交变磁通其中引起的铁耗。
叠片间存在气隙时，主磁路的导磁性能将降低，使激磁电流增大。
1-5 变压器油有什么作用？【解】变压器油的作用有两个：一是加强绕组绝缘；二是冷却。
1-6 变压器的额定值有哪些？一台单相变压器额定电压为220/110，额定频率为50Hz ，表示什么意思？若此变压器的额定电流为4.55/9.1A ，问在什么情况下称为变压器处于额定运行状态？【解】①额定值有：额定容量S N ，V A 或kV A ；额定电压U 1N 和U 2N ，V 或kV ，三相指线电压；额定电流I 1N 和I 2N ，A 或kA ，三相指线电流；额定频率f N 等。
第3章直流电机《电机学（第2版）》王秀和、孙雨萍（习题解答）
第3章直流电机《电机学（第2版）》王秀和、孙⾬萍（习题解答）第三章直流电机习题解答3-1 直流电机铭牌上的额定功率是指输出功率还是输⼊功率？对发电机和电动机有什么不同？答：输出功率；对于电动机指轴上的输出机械功率，对于发电机指线段输出的电功率。
3-2. ⼀台p 对极的直流电机，采⽤单叠绕组，其电枢电阻为R ，若⽤同等数⽬的同样元件接成单波绕组时，电枢电阻应为多少？答：P 2R .解析：设单叠绕组时⽀路电阻为R 1 ，考虑到并联⽀路数2a =2p ，故有：12R R P=,则12R PR = ，单波绕组时，并联⽀路数2a=2,每条⽀路有p 个R 1 ,则每条⽀路电阻为22p R ，并联电阻为2p R 。
3-3.直流电机主磁路包括哪⼏部分？磁路未饱和时，励磁磁通势主要消耗在哪⼀部分？答：(N 极)，⽓隙，电枢齿，电枢磁轭，下⼀电枢齿，⽓隙，（S 极），定⼦磁轭，（N 极）；主要消耗在⽓隙。
3-4. 在直流发电机中，电刷顺电枢旋转⽅向移动⼀⾓度后，电枢反应的性质怎样？当电刷逆电枢旋转⽅向移动⼀⾓度，电枢反应的性质⼜是怎样？如果是电动机，在这两种情况下，电枢反应的性质怎样？答：当电刷偏离⼏何中性线时，除产⽣交轴电枢磁动势外，还会产⽣直轴磁动势。
对于发电机，当电刷顺电枢旋转⽅向移动⼀⾓度后，产⽣的交轴磁动势F aq 对主磁场的影响与电刷位于中性线时的电枢反应磁动势相同，产⽣的直轴电动势F ad 有去磁作⽤。
当电刷逆电枢旋转⽅向移动⼀⾓度后，产⽣的交轴磁动势F aq 对主磁场的影响与电刷位于中性线时的电枢反应磁动势相同，产⽣的直轴电动势F ad 有助磁作⽤。
如果是电动机，两种情况下的影响与发电机恰好相反。
3-5. 直流电机电枢绕组元件内的电动势和电流是交流还是直流？为什么在稳态电压⽅程中不考虑元件本⾝的电感电动势？答：交流；因为在元件短距时，元件的两个边的电动势在⼀段时间内⽅向相反，使得元件的平均电动势稍有降低。
第1章 电机的基本原理 《电机学(第2版)》王秀和、孙雨萍(习题解答)
第一章电机的基本原理习题解答：1、何为相对磁导率？答：材料的磁导率定义为该位置处的磁通密度与磁场强度之比，决定于磁场所在点的材料特性，单位为H/m。
根据材料的导磁性能，可将其分为铁磁材料和非铁磁材料。
非铁磁材料的磁导率可认为与真空的磁导率μ0相同，为4π⨯10-7H/m。
铁磁材料主要是铁、镍、钴以及它们的合金，其磁导率是非铁磁材料磁导率的几十倍至数千倍。
由于材料的磁导率变化范围很大，常采用相对磁导率μr来表征材料的导磁性能，μr为材料的磁导率与真空磁导率的比值。
2、磁路的磁阻如何计算？答：磁路的磁阻可用公式R m=L/(μA)计算，其中L为磁路的长度，单位为m，μ为材料的磁导率，单位为H/m，A为磁路的截面积，单位为m2。
从公式可以看出，磁路的磁阻主要取决于磁路的几何尺寸和材料的磁导率，大小上与磁路长度成正比，与磁路的截面积和磁导率成反比。
3、叙述磁路与电路的类比关系。
答：从电路和磁场的方程上看，两者形式上非常相似。
电路和磁路的类比关系可用下表表示：4、为什么希望磁路中的空气隙部分尽可能小？答：与磁路中铁磁材料相比，空气的磁导率小得多，如果磁路中的气隙部分长度增加，使得磁路的总磁阻大大增大，要想产生同样大小的磁通，需要的磁动势大大增加。
5、何为铁磁材料？为什么铁磁材料的磁导率高？答：铁磁材料包括铁、镍、钴及它们的合金、某些稀土元素的合金和化合物、铬和锰的一些合金等。
根据铁磁材料的磁化过程可知，当铁磁材料放置到磁场中之后，磁场会显著增强，表现为铁磁材料的导磁能力更强，因此磁导率大。
6、何为铁磁材料的饱和现象和磁滞现象？答：将未磁化的铁磁材料置于外磁场中，当磁场强度很小时，外磁场只能使少量磁畴转向，磁通密度增加不快，此时磁导率 较小；随着外磁场的增强，大量磁畴开始转向，磁通密度增加很快，磁导率很大；当外磁场增大到一定程度时，大部分磁畴已经转向，未转向的磁畴较少，继续增大外磁场时，磁通密度增加缓慢，磁导率逐渐减小，这种现象称为饱和。
电机学(牛维扬第二版) 专升本必用,课后答案加详细解答复习进程
电机学(牛维扬第二版)专升本必用,课后答案加详细解答第一部分 变压器电力变压器的作用：一是变换电压等级（简称变压），以利于电能的高效传输和安全使用，这是变压器的基本作用；二是控制电压大小（俗称调压），以保证电能质量，这是电力变压器要满足的特殊功能。
第一章习题解答（Page 14）1-1 变压器是依据什么原理工作的？变压原理是什么？【解】变压器是依据电磁感应原理工作的。
变压原理如下：当外加交流电压u 1时，一次侧电流i 1将在铁心中建立主磁通Φ，它将在一、二次侧绕组中感应出主电动势11d e N dt Φ=-和22d e N dtΦ=-，于是二次侧绕组便有了电压u 2，负载时它流过电流i 2，由于工作时22u e ≈，11u e ≈，因此，当一、二次侧绕组的匝数N 1、N 2不相等时，则可获得与一次侧数值不同的二次侧电压，此即变压原理。
本题知识点是变压器的工作原理。
它还涉及下列术语。
变压器的变比111222e N u K e N u ==≈。
1K >时称为降压变压器，1K <时称为升压变压器。
接电源的绕组称为一次侧绕组，它吸收电功率u 1i 1；接负载的绕组称为二次侧绕组，它输出电功率u 2i 2；电压等级高或匝数多或电流小或电阻大或出线套管高而且间距的绕组称为高压绕组；反之就称为低压绕组。
注意！！高、低压绕组和一、二次绕组是不同的概念，不可混淆。
1-4 铁心在变压器中起什么作用？为什么要用两面涂漆的硅钢片叠成？叠片间存在气隙有何影响？【解】铁心的作用是传导变压器的工作主磁通，同时兼作器身的结构支撑。
铁心叠片的目的是减小交变磁通其中引起的铁耗。
叠片间存在气隙时，主磁路的导磁性能将降低，使激磁电流增大。
1-5 变压器油有什么作用？【解】变压器油的作用有两个：一是加强绕组绝缘；二是冷却。
1-6 变压器的额定值有哪些？一台单相变压器额定电压为220/110，额定频率为50Hz ，表示什么意思？若此变压器的额定电流为4.55/9.1A ，问在什么情况下称为变压器处于额定运行状态？【解】①额定值有：额定容量S N ，VA 或kVA ；额定电压U 1N 和U 2N ，V 或kV ，三相指线电压；额定电流I 1N 和I 2N ，A 或kA ，三相指线电流；额定频率f N 等。
《电机与电气控制技术》第2版--习题解答--第一章--变压器
《电机与电气控制技术》第2版--习题解答--第一章--变压器主磁通为工作磁通，漏磁通为非工作磁通。
1-3 变压器空载运行时，空载电流为何很小？答：变压器空载运行时，空载电流主要用来建立主磁通，由于空载运行时没有输出功率，仅存在空载损耗即变压器的铁心损耗，故空载电流仅为额定电流的0.02~0.1。
1-4 一台单相变压器，额定电压为220V/110V，如果将二次侧误接在220V电源上，对变压器有何影响？答：单相变压器，额定电压为220V/110V，额定电压是根据变压器的绝缘强度和允许发热条件而规定的绕组正常工作电压值，说明该单相变压器二次侧绕组正常工作电压值为110V，现将二次侧误接在220V电源上，首先220V电源电压大大超过其110V的正常工作电压值，二次侧绝缘强度不够有可能使绝缘击穿而损坏。
另一方面该单相变压器为一台降压变压器，一次绕组匝数N1=2N2，接法正确时U1=220=4.44fN1φ m,误接时220=4.44fN2φ' m，则误接时φ' m=2φ'm，致使铁心饱和，工作在磁化曲线的饱和段，致使励磁电流激增，既便在空载情况下，电流也大增，将使绕组发热而烧坏。
所以，无论从耐压上还是电流上都将使二次侧绕组击穿或烧坏。
1-5 一台单相变压器，额定容量为S N =250KV·A ，额定电压U 1N /U 2N =10KV/0.4KV ，试求一、二次侧额定电流I 1N 、I 2N 。
答：由S N =U 1N I 1N = U 2N I 2N则I 1N =S N /U 1N =250KV·A/10KV=25AI 2N = S N / U 2N =250KV·A/0.4KV=62'5A1-6 有一台三相变压器，S N =100KV·A ，U 1N /U 2N =6KV/0.4KV ，Y yn 联结，求一、二次绕组的额定电流。
答：由SN 1122N N N N I I =，而一、二次绕组均为里接，线电流=相电流则I '1N =I 1N =1100KV A 6KV 9.63A N N S=⋅= I '2N =I 2N =2100KV A 0.4KV 144.5A N N S =⋅=1-7 有一台三相变压器，S N =500KV·A ，U 1N /U 2N =10.5KV/6.3KV ，Y d 联结，求一、二次绕组的额定电流。
(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。
第2章 变压器 《电机学(第2版)》王秀和、孙雨萍(习题解答)
7. 两台电压比相同的三相变压器，一次侧额定电压也相同、联结组标号分别为 Yyn0 和 Yyn8，
如何使它们并联运行?
答：只要将 Yyn8 变压器的二次绕组标志 a、b、c 分别改为 c、a、b 即可，因为这时已改为
Yyn0 的变压器了。
8. 一台单相变压器的额定容量为 SN 3200kV A ，额定电压为 35 kV／10.5kV，一、二次绕组 分别为星形、三角形联结，求：
磁电流 Im E / Zm 0 ，即忽略了励磁电流 I0 的情况下得到的。T 型等效电路适合一次绕组加 交流额定电压时各种运行情况，而简化等效电路只适合变压器负载运行时计算一、二次电流
和二次电压的场合，例如计算电压调整率和并联运行时负载分配等。
5. 变压器做空载和短路试验时，从电源输入的有功功率主要消耗在什么地方？在一、二次侧
m 110 N1 1
m
220
1 2 N1
即主磁通没有变，因此励磁磁动势 F0 F0 也不变，
F0
I0
1 2
N1
，
F0 I0 N1
I
0
2I0
即励磁电流为原来的 2 倍。
|
Z
m
| U Aa
I
0
110 ， 2I0
|
Z
m
|
110
I0
1
| Zm | 220 2I0 4
即励磁阻抗为原来的 1 。 4Rk 7源自 C235 75 235 k
Rk
235 75 5.21 235 15
6.46()
| Zk 75 C |
R2 k 75 C
X
2 k
6.462 58.442 58.8()
R1
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Q SN sin 3200 0.527 1686(kvar)
9. 某台单相变压器的 SN 100kV A ， U1N / U2N 3200V / 220V ， R1 0.45 ， X1 2.96 ，
R2 0.0019 ，X 2 0.0137 。求向一、二次侧归算时的短路阻抗 Zk 和 Zk 的数值各为多少？
解：变压器的变比为
k U1N 3200 160 U2N 220 11
向一次侧归算时的短路阻抗为 Zk (R1 R2 ) j( X1 X 2 ) (R1 k 2R2 ) j( X1 k 2 X 2 )
(0.45
160 11
2
答：变压器的主要额定值有：(1)额定视在功率或称额定容量 SN (kVA)；(2)额定线电压 U1N (kV) / U2n (kV) ；(3)额定线电流 I1N (A) / I2n (A) ；(4)额定频率 fN (Hz) 。
一台单相交压器的额定电压为 220V／110V，额定额率为 50Hz，这说明：(1)该变压器高 压绕组若接在 50Hz、220V 电源上，则低压绕组空载电压为 110V，是降压变压器；(2)若该变 压器低压绕组接在 50Hz、110V 电源上，则高压绕组空载电压为 220V，是升压变压器。 当这台变压器加负载，使高压绕组电流为 4.55A、低压绕组电流为 9.1A 时，称其运行在额定 状态。 3. 变压器的电抗参数 X m 、X1 和 X 2 各与什么磁通相对应?说明这些参数的物理意义以及它们 的区别，分析它们的数值在空载试验、短路试验和正常负载运行时是否相等。 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芯。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，所以励磁电抗和铁芯磁导率成正比。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。 一次绕组漏电抗 X1 与二次绕组漏电抗 X 2 分别对应于一次绕组漏磁通和二次绕组漏磁通，漏 磁通要走空气磁路而闭合，磁路的磁阻很大，因此 X1 和 X 2 就很小。因为空气的磁导率为常 数，所以 X1 和 X 2 为常数，即在空载试验、短路试验及正常负载运行时，它们的数值都相等。 4. 与 T 型等效电路相比，变压器的简化等效电路忽略了什么量？这两种等效电路各适用于什 么场合? 答：简化等效电路是在将 T 型等效电路中的励磁阻抗| Zm | 视为无穷大时得到的，也就是在励
（1）AX 边开路，ax 端加 110V 电压； （2）X 和 a 相联，Ax 端加 330V 电压；
（3）X 和 x 相联，Aa 端加 110V 电压。 解：（1）设高压绕组匝数为 N1 ，低压绕组匝数为 N2
N1 U1N 220 ， N2 U 2N 110
N1 2N2
原来情况下主磁通 m 为
I
0
I0
1 1.5
2 3
I0
即励磁电流为原来的 2 。 3
|
Z
m
| U Ax
I
0
330 ，
I
0
|
Zm
|
U1N I0
220 I0
| |
Z
m
Zm
| |
330 220
I0
I
0
3 2
2
即励磁阻抗为原来的
3 2
2
。
（3）现在匝数为 现在主磁通为
1 N1 N2 N2 2 N1
（2） 在额定负载，负载功率因数分别为 cos2 1 、 cos2 0.8(2 0) 、 cos2 0.8 （2 0）时的电压变化率及二次端电压，并对结果进行讨论；
（3）在额定负载下， cos2 0.8(2 0) 时的效率； （4） cos2 0.8(2 0) 时的最大效率;
U1N m 4.44 f1N1
现在情况下主磁通 m 为
U2N m 4.44 f1N2
题 10 的接线图
图1
所以
m
U2N
4.44
f 1
N 1
U 2N N1
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
6. 变压器并联运行时，希望满足哪些理想条件?如何达到理想并联运行?
答：理想的并联应能满足下列条件：
(1)空载时，并联的变压器之间没有环流；
(2)负载时，能够按照各变压器的容量合理地分担负载；
(3)负载时各变压器所分担的电流应为同相。
要达到理想并联运行，各台并联运行的变压器应满足：
(1)各变压器的额定电压与电压比应当相等；
m
U Ax 4.44 f (N1
N2 )
330 4.44 f11.5N1
m
U1N 4.44 f1N1
220 4.44 f1N1
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
U2N 10.5(kV)
U2N U2N 10.5(kV)
二次额定线电流： 二次额定相电流： (2)能带有功负载：
I2N
SN 3U 2N
3200 176(A) 3 10.5
I2N
I1N 3
101.6(A)
P SN cos 3200 0.85 2720(kW) 输出无功功率：
，
F0 I0 N1
I
0
2I0
即励磁电流为原来的 2 倍。
|
Z
m
| U Aa
I
0
110 ， 2I0
|
Z
m
|
110
I0
1
| Zm | 220 2I0 4
即励磁阻抗为原来的 1 。 4
|
Zm
|
U1N I0
220 I0
11.
一台单相变压器， SN
20000kV A ，U1N
磁电流 Im E / Zm 0 ，即忽略了励磁电流 I0 的情况下得到的。T 型等效电路适合一次绕组加 交流额定电压时各种运行情况，而简化等效电路只适合变压器负载运行时计算一、二次电流
和二次电压的场合，例如计算电压调整率和并联运行时负载分配等。
5. 变压器做空载和短路试验时，从电源输入的有功功率主要消耗在什么地方？在一、二次侧
/U2N
220 kV /11kV ， 3
fN
50Hz 。
空载试验（低压侧）：
U0 11kV，I0 45.4A，p0 47kW
短路试验（高压测）：
Uk 9.24kV，Ik 157.5A，pk 129kW
试验时温度为15C ，试求：
（1） 折算到高压侧的 T 形等效电路各参数的实际值及标幺值；
功功率又是多少?
解：(1)一次额定线电压：
U1N 35(kV)
一次额定相电压：
U1N
U1N 3
35 3
20.2(kV)
一次额定线电流：
一次额定相电流： 二次额定线电压： 二次额定相电压：
I1N
SN 3200 52.8(A) 3U1N 3 35
I1N I1N 52.8(A)
kU 2N 4.44 fN1
N1 / N2 U 2N U 2N
4.44 fN1
4.44 fN2
所以铁损耗相等，即电源输入功率相同。
由于短路试验时所加电压很低，铁芯中主磁通很小，铁损耗可忽略不计，因此，在一、二次
侧分别做短路试验时，只要都加额定电流，这两种情况的铜损耗就相等，即电源输入功率相
等。
0.0019)
j(2.96
160 11
2
0.0137)
0.8520 j5.8585
向二次侧归算时的短路阻抗为
Zk (R1 R2 )
j( X1
X 2
)
(
R1 k2
R2
)
j(
X1 k2
X 2 )
(0.45
11 160
分别做同一试验，测得的输入功率相同吗？为什么？
答：空载试验时，从电源输入的有功功率的消耗主要是铁损耗。短路试验时，从电源输
入的有功功率的消耗主要是铜损耗。
在一、二次侧分别做空载试验，只要都加额定电压。由于U1N kU2N ，这两种情况下铁芯中 主磁通是相等的；
m
U1N 4.44 fN1
242.29()
Rm
P0
I
2 0
11103 45.42
22.8()
X m | Zm |2 Rm2 242.292 22.82 241.21() 折算至高压侧
Rm k 2Rm 11.552 22.8 3041.58()
X m k 2 X m 11.552 241.21 32178.02() 标幺值
Yyn0 的变压器了。
8. 一台单相变压器的额定容量为 SN 3200kV A ，额定电压为 35 kV／10.5kV，一、二次绕组 分别为星形、三角形联结，求：