电机学课后习题解答配王秀和孙雨萍编
第6章 同步电机《电机学(第2版)》王秀和、孙雨萍(习题解答)
习题解答 6-1 同步电机有哪几种运行状态，如何区分？ 答：同步电机有三种运行状态，分别是发电机运行状态、电动机运行状态和补偿 机运行状态。发电机运行状时，电机的功率角大于 0°，电机把机械能转化为电 能；电动机运行状态时，功率角小于 0°，电机把电能转化为机械能；补偿机运 行状态时功率角等于 0°，电机只发出无功功率，实质上补偿机就是空载运行的 同步电动机。 6-2 何谓同步电机的电枢反应？电枢反应的性质取决于什么？ 答：电枢磁动势的基波对气隙基波磁场的影响称为电枢反应。电枢反应的性质取 决于内功率因数角，也就是电枢电流滞后于励磁电动势的角度。当内功率因数角 等于 0°时，只产生交轴电枢反应；当内功率因数角大于 0°且小于 90°时，除产生 交轴电枢反应外，还产生去磁的直轴电枢反应；当内功率因数角小于 0°且大于 -90°时，除产生交轴电枢反应外，还产生助磁的直轴电枢反应。 6-3 试述交轴和直轴电枢反应对同步发电机中能量转换和运行性能的影响。 答：同步发电机并网运行时，直轴电枢反应影响着电机输出的无功功率，交轴电 枢反应影响电机输出的有功功率。同步发电机单机运行时，直轴电枢反应影响发 电机的输出电压，交轴电枢反应影响发电机的有功输出。 6-4 试述电枢反应电抗 X a 的意义。
X s(饱和）
E0 I
6300 / 887
3 4.10Ω
饱和同步电抗标幺值
X
s ( 饱1和）
4.10 2.645
1.55Ω
（2）
短路比 KC
X
1
* s（饱和）
1 1.55
0.645
KC
If0 I fk
102 158
0.646
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。
但直流电机中不允许元件短距太大，所以这个影响极小，故一般不考虑。
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。
电机学课后习题集解答(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 ；42m2720.30 4.77510A wb 10004100.005π-===⨯⨯⨯⨯l R uA 磁路段1长度和截面积：30.1520.0750.30m =+⨯=l ，230.050.050.0025m =⨯=A ；43m3730.309.54910A wb 10004100.0025π-===⨯⨯⨯⨯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。
电机与拖动基础(王秀丽) 07321习题答案.
电机与拖动基础课后习题答案第1章变压器自我评估答案一、填空题1. 电磁感应；同频率；交流电能2. 电压；电流；阻抗3. 主磁通；漏磁通；主磁通；漏磁通4. 电源因素；结构因素；无关5. 是指当一次侧加额定电压、二次侧空载时的端电压值6. 空载实验；短路7. 滞后；0308. 可变损耗等于不变损耗9. 短路损耗；空载损耗10. 短路；开路11. 减小；减小12. 高压侧的线电动势滞后对应的低压侧线电动势120，即U V E 滞后uv E 120。
二、判断题1√ 2× 3× 4× 5× 6× 7× 8× 9√ 10√ 11√ 12× 13× 14× 15×16√三、选择题1~5 AAADC 6~10 CADCB 11~15 BBADD四、略。
五、作图题（1）Y ，y4； （2）Y ，d11六.计算题1.W b S B m m 24108.12.110150--⨯=⨯⨯==Φ11260004.44 1.810 4.4450m U N f -∴==Φ⨯⨯⨯=1500(匝)又1122U N U N = 即 260001500230N =257.5N ∴=(匝)2.（1）2220cos 100%cos N N KN S S P P βϕηβϕβ=⨯++=3332315600100.8100%15600100.8181015610⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯+⨯+⨯⨯ 98.4%≈（2）31538.90.35NK K K I A U Z I =≈==≈Ω222122111560000.063538.930.34cos sin %100%538.90.060.8538.90.340.61100%60003.9%KN KNK K N K N K N K NU P P r II x x I r I U ϕϕβ===Ω≈Ω⨯=≈Ω+∆=⨯⨯⨯+⨯⨯=⨯⨯≈第2章三相异步电动机自我评估答案一、填空题1、 -0.03；发电机运行 2 、 -1000；相反 3、 220V ；∆ 4 、 6；2；30o5 、 3V ；1.5 6、 笼型异步电动机；绕线型异步电动机；绕线二、判断题1√2√3×4√5×6√7√8× 9√三、选择题1~5 CBCBA 6~9 CDDC四、简答1、电动机的旋转原理为：当异步电动机定子三相绕组通入三相交流电时，在气隙中形成旋转磁场；旋转磁场切割转子绕组，在转子绕组中感应电动势和电流；载流转子绕组在磁场中受到电磁力的作用，形成电磁转矩，驱动电动机转子转动。
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》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。
电机学课后习题答案(第2篇)
第二篇交流电机的共同理论第6章▲6-1时间和空间电角度是怎样定义的？机械角度与电角度有什么关系？▲6-2整数槽双层绕组和单层绕组的最大并联支路数与极对数有何关？6-3为什么单层绕组采用短距线圈不能削弱电动势和磁动势中的高次谐波？▲6-4何谓相带？在三相电机中为什么常用60°相带绕组，而不用120° 相带绕组？▲6-5试说明谐波电动势产生的原因及其削弱方法。
▲6-6试述分布系数和短距系数的意义。
若采用长距线圈，其短距系数是否会大于1。
6-7齿谐波电动势是由于什么原因引起的？在中、小型感应电机和小型凸极同步电机中，常用转子斜槽来削弱齿谐波电动势，斜多少合适？V 6-8已知Z=24, 2p=4, a=1,试绘制三相单层绕组展开图。
解：q二Z/2pm = 24/(4 3)=2 ,取单层链示，绕组展开图如下：6 A 6 X5V 6-9 有一双层绕组，Z= 24, 2p=4, a=2, yi=g 。
试绘出：（1）绕组的槽电动势星形图并分相；（2）画出其叠绕组A 相展开图。
6-10 一台两极汽轮发电机，频率为 50H Z ，定子槽数为54槽，每槽内有 两根有效导体，a=1, y i =22, Y 接法，空载线电压为U °=6300V 。
试求基波磁通解：（1）槽电动势星形图如q =Z/2 pm =24/(4 3)=2y 「5.=5里兀 6 6 4（2）画出其叠绕组A 相展开图如下量①1OV 6-11 一台三相同步发电机，f=50H z , n N =1500r/min ，定子采用双层短距分布绕组：oq=3, y^-，每相串联匝数N=108, 丫接法，每极磁通 量① 1= 1.015 x 10-2Wb ,① 3=0.66 x 10-3Wb ,① 5=0.24 x 10-3Wb ,① 7=1.015 x 10-4Wb ,试求：(1)电机的极对数；(2)定子槽数；(3)绕组系数k N1、k N3、k “5、k|N7； (4)相电动势E © 1、E ©3、E ©5、E ©7及合成相电动势E ©和线电动势E i 。
电机学课后习题与答案
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。
第6章 同步电机《电机学(第2版)》王秀和、孙雨萍(习题解答)
交轴电枢电流 Iq IN cos 0 45.82cos 60 22.91A
直轴同步电抗 X d
E0 U cos Id
102.2Ω
交轴同步电抗 X q
U sin Iq
62.36Ω
6-10 有一台 70000kVA、60000kW、13.8kV(星形联结)的三相水轮发电机，交、
* p
Xp Zb
3.05 12.7
0.24
源程序
% Exercises 6-13
% Calculate voltage regulatinon & rated field current
clc;
clear;
EE0=[0 0.251 0.452 0.791 0.979 1.117 1.199 1.255 1.299];%pu volue IIf=[0 45 80 150 200 250 300 350 400];%A U=1.0;% pu volue Pf=0.8; Xp=0.24;% pu volue Ifk=158;% A IN=1.0;% pu volue Ra=0.0;% pu volue fai=acos(0.8); pufai=atan((U*sin(fai)+IN*Xp)/(U*cos(fai)+IN*Ra)); E=sqrt((U*cos(fai)+IN*Ra)^2+(U*sin(fai)+IN*Xp)^2); F=interp1(EE0,IIf,E); KadFa=135; FfN=sqrt(F^2+KadFa^2-2*F*KadFa*cos(pi/2+pufai)); E0=interp1(IIf,EE0,FfN); deltaU=(E0-U)/U*100; disp(['Voltage regulation(%)= ',num2str(deltaU)]); disp(['Rated field current= ',num2str(FfN)]); 运行结果：Voltage regulation(%)= 28.6146
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
电机学课后答案
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。
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。
电机学第2版习题答案作者王秀和第5章感应电机习题解答.doc
第五章感应电机习题解答：5.1为什么三相感应电动机励磁电流的标幺值比变压器的大得多？答：励磁电流即为空载电流，感应电动机是转动的器件，空载时有机械损耗，且定、转子之间有气隙，而变压器是静止的器件，没有机械损耗，且不存在气隙，所以三相感应电动机励磁电流的标幺值比变压器的大得多。
5-2为什么感应电动机的功率因数总是滞后的？为什么感应电动机的气隙比较小？答：感应电机要从电网吸收滞后的无功电流用以提供主磁场和漏磁场，所以感应电动机的功率因数总是滞后的；另一方面从感应电动机的等效电路看，除了电阻就是感抗，没有容抗，所以必然是滞后的。
在感应电机定、转子之间有一间隙，称为气隙。
气隙大小对感应电机的性能有很大的影响。
气隙大，则磁阻大，要建立同样大小的旋转磁场就需较大的励磁电流。
励磁电流基木上是无功电流，为降低电机的励磁电流、提高功率因数，气隙应尽量小。
5-3感应电动机作发电机运行和作电磁制动运行时，电磁转矩和转子转向之间的关系是否一样？怎样区分这两种运行状态？答：感应电动机作发电机运行和作电磁制动运行时，电磁转矩和转子转向之间的关系是一样的，产生的电磁转矩都是与转了转向相反为制动性质的，区分的方法是发电机运行时转子的转向与旋转磁场的转向一致，且输入机械功率输出电功率；电磁制动运行口寸转子的转向与旋转磁场的转向相反，且同时输入机械功率和电功率，两部分功率同时消耗在所串电阻上。
5-4感应电动机中，主磁通和漏磁通的性质和作用有什么不同？答：感应电动机中主磁通和漏磁通的作用和性质截然不同。
主磁通同时交链定、转子绕组，是能量转换的媒介，主磁路主要由定、转子铁心和气隙组成，是一个非线性磁路,受磁路饱和程度影响较大；漏磁通主要通过空气隙闭合，受磁路饱和程度影响很小，可视为线性磁路，漏磁通仅交链其各自的绕组，这部分磁通不参与能量转换。
把主磁通和漏磁通分开处理，将给电机的分析带来很大方便。
5-5说明转了绕组归算和频率归算的意义，归算是在什么条件下进行的？答：感应电动机定、转子电路是两个独立的电路没有*电的联系，要寻求其有电的联系的等效电路需要进行两次归算。
电机与拖动基础(王秀丽) 07321习题答案-推荐下载
3.9%
3
0.06
56
第 2 章三相异步电动机自我评估答案
一、填空题
1、 -0.03；发电机运行 2 、 -1000；相反 3、 220V； 4 、 6；2； 30o 5 、
3V；1.5 6、 笼型异步电动机；绕线型异步电动机；绕线 二、判断题 1√2√3×4√5×6√7√8× 9√ 三、选择题 1~5 CBCBA 6~9 CDDC 四、简答 1、电动机的旋转原理为：
当异步电动机定子三相绕组通入三相交流电时，在气隙中形成旋转磁场；旋转磁场切 割转子绕组，在转子绕组中感应电动势和电流；载流转子绕组在磁场中受到电磁力的作用， 形成电磁转矩，驱动电动机转子转动。
转子的旋转方向始终与旋转磁场的方向一致，而旋转磁场的转向取决于三相电流的相 序，要改变三相异步电动机的旋转方向，只要改变定子三相电流的相序。即将三相电源进 线中任意两相对调，即可实现电动机反转。
12. 高压侧的线电动势滞后对应的低压侧线电动势 120 ，即 EUV 滞后 Euv 120 。
二、判断题 1√ 2× 3× 4× 5× 6× 7× 8× 9√ 10√ 11√ 12× 13× 14× 15×16√ 三、选择题 1~5 AAADC 6~10 CADCB 11~15 BBADD 四、略。 五、作图题 （1）Y，y4； （2）Y，d11 六.计算题
(1)、接成 Y 形或 Δ 形时的定子额定电流；
(2)、同步转速 n1 及定子磁极对数 P；
(3)、 带额定负载时转差率 sN ；
解： (1)Y 接时： UN=380V
IN
IN
Δ 接时： UN=220V
(2)、
磁极对数
nN
PN
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《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，磁场会显着增强，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，铁心的相对磁导率为1000。
问：要产生的磁通，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 ；磁路段2长度和截面积：20.1520.0750.30m =+⨯=l ，220.050.100.005m =⨯=A ；磁路段1长度和截面积：30.1520.0750.30m =+⨯=l ，230.050.050.0025m =⨯=A ；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：604.81.512A 400===F i N在此电流下，铁心各部分的磁通密度分别为：2-5 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。
所以，可以认为空载损耗就是铁耗。
短路试验时，二次侧短路，一次侧所加电压很小，铁心损耗忽略不计，输入功率主要消耗在一、二次测的绕组电阻上，可以认为短路损耗就是绕组的铜耗。
在一、二侧分别做同一试验，如空载试验在额定的电压下；短路试验在额定的短路电流下，在一、二次测消耗的功率是一样的。
2-8 一台三相变压器的额定容量为N 3200kV A =⋅S ,额定电压为35kV/，一、二次绕组分别为星形、三角形联结，求：(1)这台变压器一、二次侧的额定电压、相电压及额定线电流； （2）若负载的功率因数为(滞后)，则这台变压器额定运行时能带多少有功负载输出的无功功率又是多少解：（1）一、二次侧的额定电压：1N 35V =U k ；1N 10.5V =U k。
额定相电压：1N φ20.21V ==U k ；2N φ1N 10.5V ==U U k。
额定线电流：31N 52.78A ===I；32N 175.95A ===I 。
（2）这台变压器额定运行时能带的有功负载：N cos 32000.852720W ϕ==⨯=P S k ；输出的无功功率是：1N sin 3200sin(cos 0.85)1685.7Var ϕ-==⨯=Q S k 。
2-12 一台三相变压器，N 750kV A =⋅S ，1N 2N 10000V 400V =U U ，一、二次绕组分别为星形、三角形联结。
在低压侧做空载试验，数据为 20400V =U ，2065A =I ，0 3.7kW =p 。
在高压侧做短路试验，测出数据为 1k 450V =U ，1k 35A =I ，k 7.5kW =p 。
12'=R R ，12σσ'=X X ，求变压器参数（实际值和标幺值）。
解：变压器的变比为：14.434==k ；31N1N43.3Aφ====I I，1N1b1N133.337φφ===ΩUZI。
由空载试验得：m10.659===ΩZ，((m223370030.876===ΩPRI，m10.623===ΩX，22m m14.43410.6592220.7'==⨯=ΩZ k Z，22m m14.4340.876182.51'==⨯=ΩR k R，22m m14.43410.6232213.2'==⨯=ΩX k X，m m*1b2220.716.65133.337'===ZZZ，mm1b182.511.369133.337'===*RRZ，mm1b2213.216.599133.337'===*XXZk1k7.423===ΩZ，kk221k3750032.0435===ΩpRI，k7.137===ΩX，，因短路试验在高压侧做的，所以，算出的短路阻抗不需归算，*kk1b7.4230.0557133.337===ZZZ，*kk1b2.040.0153133.337===RRZ，*kk1b7.1370.0535133.337===XXZ1213.572'===ΩkX X X，1211.022'===ΩkR R R3-3 直流电机主磁路包括哪几部分磁路未饱和时，励磁磁动势主要消耗在哪一部份答：直流电机的主磁路包括气隙、电枢齿、电枢轭、磁极、磁轭五部分；磁路未饱和时，励磁磁动势主要消耗在电机的气隙上。
3-14 一台直流电机的极对数3p=，单叠绕组，并联支路数26a=，电枢总导体数a398Z=匝，气隙每极磁通-2=2.110Wb⨯Φ，当转速分别为1500r/min 和500r/min 时，求电枢感应电动势的大小。
若电枢电流I a=10A，磁通不变，电磁转矩是多大解：（1）a e 3398C 6.6360603⨯===⨯pZ a ， a T 3398C 63.34223ππ⨯===⨯⨯pZ a ； 当11500r min =n 时， 2a1e 1C 6.63 2.1101500208.9V E -=Φ=⨯⨯⨯=n ；2500r min =n 时， 2a1e 1C 6.63 2.11050069.6V E -=Φ=⨯⨯⨯=n 。
（2）2e T a C 63.34 2.1101013.30N m -==⨯⨯⨯=⋅T ΦI 。
3-15 一台他励直流电动机的额定数据如下：N 6W =P k ,N =220V U ,N =1000r min n , Cua 500W =p , Cuf 100W =p , 0395W =p 。
计算额定运行时电动机的0T 、N T 、e P 、N η。
解：000395603.77N m 22100060ππ⨯====⋅⨯P P T n Ω，3N N N 36106057.3N m 221060ππ⨯⨯====⋅⨯P P T n Ω, N 0e +=P P P ，e 39560006395W 6.395W =+==P k ，N N N Cua Cuf 0600085.77%6000500100395η===++++++P P P P P 。
答：直流电机主磁路包括定子轭、主磁极、气隙、转子齿、转子轭五部分，其中，定子轭、主磁极、转子齿、转子轭四部分由导磁材料（硅钢或铸钢）构成，导磁性能很好，磁路不饱和时，这几部分消耗的励磁磁动势较小，所以，励磁磁动势主要消耗在不导磁的气隙段。
4-10 一台三相同步发电机，=50Hz f ，N =1500r min n ,定子采用双层短距分布绕组，3q =，89τ1y =，每相串联匝数108N =,星形联结，每极磁通1=Φ21.01510Wb -⨯，试求：（1）该发电机的极数； （2）定子槽数； （3）基波绕组系数w1k ；（4）基波相电动势和线电动势。
解：（1）因为对同步电机，有N s 60==fn n p，故N 60605021500⨯==f p =n ，即 24p =；（2）2=2229=36⨯⨯Q =p τmpq =槽； （3）=9τ,1=8y ，3q =，36023602036⨯⨯==p α=Q ，1p1=sin 90y k τ8sin 909= 0.985=，d1320sinsin 22=0.9620sin 3sin 22⨯==⨯q αk αq ；w1p1d1=0.9850.960.946⋅=⨯=k k k ； （4）1w11 4.44φ=E fN Φk 24.4450108 1.015100.946-=⨯⨯⨯⨯⨯230.22V =；L11230.22398.75V φ===E 。
4-14 一台三相6000kW 汽轮发电机，22p =，=50Hz f ，N =6.3V U k , cos 0.8φ=，星形联结，双层绕组定子槽数 36Q =，并联支路数 1a=， 151y =，线圈由一匝组成，求额定电流时：（1）一相绕组所产生的基波磁动势幅值； （2）基波三相合成磁动势的幅值。
解： 3662213==⨯⨯Q q =pm ，3601360=1036⋅⨯==p αQ ；1p1=sin 90yk τ15sin 9018=0.966=， d1610sinsin22=0.95610sin 6sin 22⨯==⨯q αk αq ， w1p1d1=⋅k k k 0.9660.96=⨯0.927=（1）16000687.32A 63003cos 0.8φφφ===P I Uw1c w1122160.9270.90.90.9687.326881.141φφφ⨯⨯⨯==⨯=⨯⨯=Νk pq Νk F I I p p 安匝；（2）基波三相合成磁动势的幅值 1336881.1410321.7122φφ==⨯=F F 安匝。
5-5 说明转子归算和频率归算的意义，归算是在什么条件下进行的 答：转子归算的目的是将电机转子侧的量用定子侧的量表示，最终得到定子、转子统一的等效电路，因为定、转子侧只有磁场的藕合关系，没有电的联系，如不进行归算，定子和转子的电路是分离的，计算电机的运行参数很不方便，如果通过等价变换—归算，就能将电机定子和转子的参数和电路画到一个电路中，就可以用这个等效电路来计算电机的运行参数，很方便。