电机学一
电机学一份题
电机学(高起专)- 学习指南一、选择与填空题1．原动机拖动直流并励发电机空载运行，正转时能够建立起稳定的端电压，则反转时（）：（a）能够建立起与正转时极性相反的稳定端电压；（b）能够建立起与正转时极性相同的稳定端电压；（c）不能建立起稳定的端电压。
2．某台三相变压器，S N=200kV A，U1N=1000V，U2N=400V，Y,d联结，当该变压器额定运行时，二次侧的额定电流值是（）A。
（a）500；（b）288.7；（c）166.7；（d）96.25。
3．直流电动机启动时，随着转速的升高，电枢电流由大变小的原因是：（a）Ea增大；（b）Ea减小；（c）Ea反向。
4．变压器空载电流大小与（）无关。
（a）电源电压和频率；（b）铁心结构；（c）一次侧绕组匝数；（d）二次侧绕组匝数。
5．一台220V/110V单相变压器做空载试验，高压侧加220V时，空载电流呈（）波形；高压侧加110V时，空载电流呈（）波形。
（a）正弦；（b）平顶；（c）尖顶。
6．在其它条件满足的情况下，一台Y,d0和一台D,y11的三相变压器（）并联运行。
（a）能；（b）不能。
7．异步电机作发电机运行时，转差率s的范围为；作制动运行时，异步电机转差率的范围为。
8．当三相对称电流流过三相对称绕组时，产生的基波选择磁势的幅值为，转向为。
9．已知一双层交流绕组的极距 =30槽，今欲利用短距完全消除5次谐波电势，其线圈节距y（线圈宽度）应设计为（）。
（a）y=24；（b）y=20；（c）y=18；（d）y<18。
10．对三相异步电动机的最大转矩值影响较大的因素是（）。
（a）励磁电抗；（b）漏电抗；（c）转子电阻。
11．某水轮发电机并网运行，转速为150r/min ，已知电网频率为f =50Hz ，则其主磁极数应为 。
12．在普通三相同步电动机启动过程中，起主要作用的是（ ）。
（a ）同步转矩； （b ）异步转矩； （c ）磁阻转矩。
电机学试卷
华南理工大学试卷《电机学Ⅰ》试题(电气工程及其自动化01级)班级：学号姓名分数考试时间：2003.7.11 命题教师：说明：本试卷满分为90分,另外10分由实验老师评分。
一、判断题（正确的，请在后面括号里写“是”，错误的，请在后面括号里写“否”。
本题共15分，每题1分）1. 变压器一次侧接额定电压，二次侧从空载到负载时，负载时主磁通比空载时主磁通大。
（）2．如果变压器二次侧绕组与一次侧绕组的匝数比为k=N1/N2，二次绕组归算到一次侧时，电动势和电压要乘以k倍，电流乘以1/k倍，阻抗乘以k2倍。
（）3．考虑磁路的饱和时，如果变压器主磁通为正弦波，则产生主磁通激磁电流也是正弦波。
（）4．三相变压器高压绕组和低压绕组的连接为Y/d时，总共可得到1、3、5、7、9、11六个奇数组号。
（）5．三相单层绕组中，为了使绕组端部尽可能短，每极每相槽数q=2时，采用链式绕组；q=3时，采用交叉式绕组；q=4时，采用同心式绕组。
（）6．对称三相绕组通入对称三相电流时，除产生基波旋转磁动势外，还会产生3次、5次、7次、9次……等一序列的奇数次高次谐波旋转磁动势。
（）7．对称三相绕组通入对称三相电流，当某相电流达到交流的最大值时，基波合成旋转磁动势波的幅值就将与该相绕组的轴线重合。
（）8．只要电源电压不变，感应电动机的铁耗基本不变。
（）9．当感应电机定子接电源而转子短路堵住不转时，电机的电磁功率、输出功率和电磁转矩均为零。
（）10．绕线型感应电动机转子绕组串电阻可以增大起动转矩，笼型感应电动机定子绕组串电阻也可以增大起动转矩。
（）11．感应电动机恒转矩变频调速时基本上要求电源电压随频率正比变化。
（）12．若同步电机定子合成磁场超前于转子主磁场，此时转子输入机械功率，定子绕组向电网或负载输出电功率，电机作发电机运行。
（）13．隐极同步发电机的同步电抗是表征对称稳态运行时电枢反应效应的参数。
（）14．凸极同步电机直轴同步电抗的饱和值等于短路比的倒数，即X d(饱和)=1/k c。
电机学-概论
E
注：电压降方向指电压降落方向；电动势方向指电动势升高方向。
概论
§0-3 研究电机常用的电磁定律
电路定律
电路欧姆定律
U R U I Z I
I
U
Z
式中：Z＝R＋jX为电路的复阻抗，X为电抗， 则：
U
U U U I R jX z z U U U 或I R jX z z R2 X 2 X tg 1 R z
变压器（Transformer） 交流电机 同步电机(Synchronous machine) 异步电机(Asynchronous machine)
概论
电机的分类－按用途分类
变压器（Transformer）－将某一等级的交流电压与电流 转变成另一等级的交流电压与电流的静止电器。
概论
§0-1 电机的作用及主要类型
电机是根据电磁感应定律和电磁力定律实现电能和 机械能之间相互转换的机械。
机械 系统 电机 电系统
表示发电机运行 表示电动机运行
电系统
变意图
概论
电机的分类－按电流形式分类
直流电机（Direct current machine）－电机输入或输出 的能量为直流电能。 交流电机（Alternating current machine）－电机输入或 输出的能量为交流电能。主要包括：
概论
三、存在磁滞现象 磁滞回线：磁化曲线可以用实验 测取。在实验中，当H由零上升 到某个最大值Hm后再逐渐减小， 过零后继续反向磁化，直到磁场 强度为-Hm，之后又磁化到+Hm， 如图0-4所示。该闭合曲线称为 铁磁材料的磁滞回线。
注：不同的铁磁材料有不同的磁滞 回线形状。 对于同一铁磁材料，Hm愈大， 则磁滞回线的面积愈大。
电机学实验一：单相变压器的特性实验
实验一单相变压器的特性实验一、实验目的通过变压器的空载实验和短路实验，确定变压器的参数、运行特性和技术性能。
二、实验内容1．空载实验（1）测取空载特性I0、P0、cos 0=f(U0)（2）测定变比2．测取短路特性：U K=f(I K)，P K=f(I K)三、实验说明1．实验之前请仔细阅读附录中多功能表的使用说明。
2．实验所用单相变压器的额定数据为：S N=1KVA，U1N/U2N=380/127V。
1) 单相变压器空载实验（1）测空载特性图2-1为单相变压器空载实验原理图，高压侧线圈开路，低压侧线圈经调压器接电源。
本实验采用多功能表测量电路中的电压、电流和功率。
接线时，功率表A相电流测量线圈串接在主回路中，功率表U a接到三相调压器输出端a端上，多功能表U b、U c和U n短接后接到三相调压器输出端N端上，调压器的N端和电网的N端短接。
实验步骤：①请参照图1-1正确接线②检查三相调压器在输出电压为零的位置，然后合上实验台上调压器开关，逐渐升高调压器的输出电压，使U0（低压侧空载电压）由0.7U2N（0.7*127V=90V）逐步调节到1.1U2N (1.1*127V=150V)，中间分数次（至少7次）测量出空载电压U0，空载电流I0及空载损耗P0，测量数据记入表1-1。
* 在额定电压测量出一组空载数据。
* U0，I0，P0 可以从三相多功能表直接读取。
* 注意实验时空载电压只能单方向调节。
③实验完毕后，调压器归零，断开调压器开关。
（2）测定变比变压器高压侧绕组开路，低压侧绕组接至电源，经调压器调到额定电压U2N，用万用表测出高压侧、低压侧的端电压，从而可确定变比K。
接线图可直接用变压器空载实验接线图。
2) 单相变压器短路实验实验接线原理如图1-2所示，低压线圈短路，高压线圈经调压器接至电源。
实验步骤：①请参照实验接线图1-2正确接线②检查三相调压器在输出电压为零的位置，然后合上实验台上调压器开关，缓慢调高电压，使短路电流由1.2I1N（ 1.2*2.63A=3.15A）升高到0.5I1N（0.5*2.63A=1.31A），中间分数次（至少5次）测量短路电压U K，短路电流I K及短路损耗P K，测量数据记入表1-2中。
《电机学》第1阶段在线作业
试卷要求:答题要求:每题只有一个正确的选项1(5.0分)若变压器的原边线圈匝数减少，变压器的励磁电流将（）。
•A)升高••B)降低••C)不变•2(5.0分)一台三相异步电动机运行在s=0.02时，则由定子通过气隙传递给转子的电磁功率中（）。
•A)有2%是转子铜耗••B)有2%是机械损耗••C)有2%是机械功率•3(5.0分)活塞式压缩机负载属于（）。
•A)恒功率负载••B)恒转矩负载•4(5.0分)电源电压不变，仅将降压变压器绕组反接，作升压变压器使用，则变压器的（）。
•A)励磁电流不变••B)励磁电流增加，甚至有可能烧坏变压器••C)励磁电流减小•5(5.0分)变压器的副边负荷电流产生的磁势和原边电流产生的磁势之间的关系（）。
•A)方向相反，起到去磁作用••B)方向相同，起到增磁作用•6(5.0分)异步电机的转子回路串对称三相电阻后，最大转矩的变化情况是（）。
•A)不变••B)正比下降••C)平方关系升高••D)开方关系下降•解析：无7(5.0分)直流电动机起动时，电枢回路的电流很大，可达额定电流的（）。
•A)4～7倍••B)10～20倍•8(5.0分)串励直流电动机没有理想空载转速，因而不能实现（）。
•A)能耗制动••B)反接制动••C)回馈制动•9(5.0分)当电动机的不变损耗等于可变损耗时，其效率（）。
•A)为零••B)最高••C)最低••D)等于1•10(5.0分)三相异步电动机气隙越大，空载励磁电流（）。
•A)越大••B)越小••C)不变•11(5.0分)他励直流电动机带恒转矩负载，升高电枢回路的电源电压，电机转速、电枢电流变化情况（）。
•A)升高；升高••B)升高；减小••C)升高；不变••D)降低；升高•12(5.0分)他励直流电动机拖动恒转矩负载额定运行，若励磁电流下降，其电枢电流将（）。
•A)升高••B)降低••C)不变•13(5.0分)直流发电机电磁转矩是（）。
•A)动力转矩••B)阻力转矩•14(5.0分)有一台两极绕线式异步电动机，要把转速调高，下列哪一种调速方法是可行的（）。
电机学1
第一章直流电机的原理与结构一、名词解释1、电枢：在电机结构中能量转换的主要部件或枢纽部分。
2、换向：直流电机元件的换向是元件从一条支路经过固定不动的电刷短路，进入另一条支路，电流方向的改变过程。
3、额定值：在正常的、安全的条件下，电气设备所允许的最大工作参数。
4、电机：机电能量（或机电信号）相互转换的机械电磁装置。
5、交流电机：交流电能与机械能量相互进行转换的机械电磁装置。
6、交流电动机：把交流电能转换为机械能量的机械电磁装置。
7、交流发电机：把机械能量转换为交流电能的机械电磁装置。
8、直流电机：直流电能与机械能量相互进行转换的机械电磁装置。
9、直流发电机：把机械能量转换为直流电能的机械电磁装置。
10、直流电动机：把直流电能转换为机械能量的机械电磁装置。
11、第一节距：同一元件的两有效件边在电枢圆周上所跨的距离。
12、第二节距：相邻两元件前一个元件的末边与后一个元件首边，在电枢圆周上所跨的距离。
13、第三节距：相邻两元件同名边（同为首边或末边）在电枢圆周上所跨的距离。
14、极距：相邻两个磁极轴线之间的距离。
15、电角度：磁场在空间变化一周的角度表示。
二、填空1、电机铁心损耗一般包括磁滞损耗、涡流损耗。
2、电机铁心损耗一般包括磁滞损耗、涡流损耗。
3、电机铁心损耗一般包括磁滞损耗、涡流损耗。
4、直流电机电枢反应是主磁场与电枢磁场的综合。
5、直流电机电枢反应是主磁场与转子磁场的综合。
6、直流电机电枢反应是主磁场与转子磁场的综合。
7、直流电机电枢反应是定子磁场与转子磁场的综合。
8、直流电机电枢反应是定子磁场与转子磁场的综合。
9、直流电机电枢反应是定子磁场与转子磁场的综合。
10、直流电机电枢反应是励磁磁场与转子磁场的综合。
11、直流电机电枢反应是励磁磁场与转子磁场的综合。
12、直流发电机电枢反应是励磁磁场与转子磁场的综合。
13、直流发电机电枢反应是主磁场与电枢磁场的综合。
14、直流电动机电枢反应是主磁场与转子磁场的综合。
第01讲电机学概述
M
低 电 压 动 配 机 电 线
电机是各个行业不可缺少的设备或元件。 工业动力。 交通运输动力。 农业动力。
文教医疗动力。
国防动力及测控元件 。
家用电器动力。
各种自动化系统中的测控及执行元件。
3. 电机的分类
电机按功能分类。
发电机 ： 将机械能转换为电能
电动机 ： 将电能转换为机械能
4. 电机学课程特点
专业基础课
电机专业：从事电机设计制造，必须学电机学。
发电专业：从事电能的生产，必须学电机学。
自动化专业：从事电能的控制，必须学电机学。 高压专业：从事高电压输电线路的设计等。 绝缘专业：从事绝缘材料的研究。 电器专业：电力系统的各种开关电器等。
电测专业：从事电力系统的测控等。
发展壮大
单机容量不断提高； 重量不断减轻，尺寸不断缩小； 应用范围不断扩大 ； 现代设计,制造及控制技术的应用。
单机容量的不断提高
进入20世纪，大型工业企业不断集中，使得发电机的容量随 着工业发展的要求而不断提高。 以汽轮发电机为例，在1900年，汽轮发电机的单机容量不超 过5000kVA，到1920年，汽轮发电机容量已经达到 50000~60000kVA。 在1937年，应用空气冷却的汽轮发电机的容量已经达到10万 kVA。应用氢气冷却后，汽轮发电机的容量便上升到15万kVA。 随后电机的冷却技术不断发展，表现为在导体内部用气体冷 却或液体冷却。1956年制成 20.8万kVA的汽轮发电机，采用了 定子导体水内冷，转子导体氢内冷。在1960年汽轮发电机的容 量又上升为32万kVA。不久，汽轮发电机的容量久突破了100万 kVA。 目前汽轮发电机的容量已达到600~1000万kVA。
(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 第1章 磁路基础知识
1.1
1.2
磁路和磁路基本定律 铁磁材料及其特性
南通大学《电机学》
磁路基础知识
1.1磁路和磁路基本定律 1.1.1描述磁场的基本物理量
1、磁感应强度B（磁密） 2、磁通 3、磁导率：表示物质导磁能力强弱的物理量 真空磁导率0=4×10-7H/m 铁磁材料磁导率 >>0 4、磁场强度H=B/
南通大学《电机学》
dΨ dt
为负，而e为正，将企图增加磁链。
磁路基础知识
1.1.2电磁感应定律
线圈磁链的变化，可以有以下两种不同的方式： 若磁场由交流电流产生，则磁通随时间变化，所产 生的电动势称为变压器电动势。
若通过线圈的磁通不随时间变化，但线圈与磁场之 间有相对运动，也会引起线圈磁链的变化，所产生 的电动势称为运动电动势。
南通大学《电机学》
磁路基础知识
1.1.2电磁感应定律
若电动势、电流和磁通的正方向如图所示，则感应电 动势可表示为
e dΨ dt
或
e N
dΦ dt
必须指出：在建立上式时，各电、磁 量的正方向十分重要，其物理概念是： 线圈中的感应电动势倾向于阻止线圈 中磁链的变化。
dΨ
1、磁链正向增加， d t 为正，而e为负值，将企图减少磁链； 2、磁链正向减少，
南通大学《电机学》 磁路基础知识
1.1.5磁路的基尔霍夫定律
1、磁路的基尔霍夫第一定律 闭合面A显然有：
－ Φ1＋ Φ 2＋ Φ 3＝ 0
A
i
N
即：
Φ＝ 0
2
1
3
图1-4 磁路的基尔霍夫第一定律
穿出(或进入)任一闭合面的总磁通量恒等于零(或 者说，进入任一闭合面的磁通量恒等于穿出该闭 合面的磁通量)
电机学试题1
一、填空题1、选择交流绕组节距时，主要考虑同时削弱5次和7次谐波电动势，故通常采y1=＿＿＿＿＿＿。
2、一台隐极同步发电机，其功率角θ=250，则其过载能力K M=＿＿＿。
3、一台隐极同步发电机并联于无穷大电网，额定负载时功率角θ=200，现因外线发生故障，电网电压降为60%*UN ，为使角θ保持在小于250范围内，应加大励磁，使E*为：E*/E＿＿＿＿＿＿＿。
4、在三相对称系统中，三相绕组产生的7次谐波合成磁势转速为基波的＿＿＿，其转向与基波＿＿＿＿＿＿，产生的三次合成磁势谐波的幅值为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
5、一台隐极同步发电机其同步电抗Xt *=1.1，其负载为纯电感负载Xl*=0.9,则此时电枢反应的性质为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
6、与直流电机不同，由E与U的大小关系无法判定同步电机的运行方式，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿是同步电机运行方式的判据。
7、当同步电机电枢绕组匝数增加时，同步电抗值将＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
8、分布系数的物理意义是：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
二、选择题1. 三角形联结的三相对称绕组外加三相对称电流，若绕组内部有一相断线，则三相合成基波磁势的性质为：（）A 圆形旋转磁场B 椭圆形旋转磁场C 脉振磁场D 无法确定2.将同步发电机原动机的输入功率增加时，如下说法正确的是：( )A 无功功率不变B 有功功率不变C θ角增大D θ角减小3.绕线式感应电动机转子回路串电阻起动时，其特点为： ( )A Ist ↑, Tst ↓B Ist ↑, Tst ↑C Ist ↓, Tst ↑D Ist ↓, Tst ↓4.一台凸极同步发电机，空载电动势标么值E*=1.25, 其电压调整率ΔU%为：( )A 12.5%B 25%C 30%D 1.25%5.某感应电动机额定转速为nN=1470r/min, 该电机的极对数及额定转差率分别为：( )A 2 ,0.03B 2 ,0.02C 4 ,0.04D 4,0.037.在两相对称绕组中分别通入i1=Imsinwt,i2=Imsin(wt+900)，则此时产生的磁本A 圆形旋转磁场B 椭圆形旋转磁场 ( )C 脉振磁场D 无法确定8.一台隐极同步发电机，功率角θ=300，则其过载能力KM为 ( )A 0.5B 2C 3D 49.凸极同步发电机中，Xd、Xq的关系为：（）A. Xd不饱和>Xq B. Xd不饱和<Xq C. Xd不饱和=Xq D.看具体情况而定10.感应电动机运行时，定子电流的频率为f1,转差率为s,则转子电流的频率为：（）A f1 B f1/s C sf1D （1- s）f111.某感应电动机额定转速为nN=980r/min, 该电机的极对数及额定转差率分别为：（）A 6 , 0.03B 3 , 0.02C 3 , 0.04D 4, 0.0312.一台50HZ、380V感应电动机，若运行于60HZ、380V电网上，当输出功率保持不变时，则同步转速及电机实际转速将：（）A 增大 ,减小B 增大 ,增大 C减小,减小 D减小, 增大13.定子Y接三相绕组接至三相电源，当有一相断线时，合成磁势为：( )A 圆形旋转磁场B 椭圆形旋转磁场C 脉振磁场D 无法确定14．下图为同步发电机的外特性曲线，则正确的是 ( )2A 1为感性负载， 2为容性负载B 1为容性负载， 2为感性负载C 由图无法判定其负载的性质D 1、2均为感性负载三、简答题1.三相感应电动机的调速方法有哪些？2.简述同步发电机理想并联运行条件及其投入并联运行的方法。
《电机学(Ⅰ)》第一次作业答案
我的作业列表 - 《电机学(Ⅰ)》第一次作业答案欢迎你，窦建华(FH112258006)你的得分：97.5完成日期：2013年12月11日19点57分说明：每道小题括号里的答案是您最高分那次所选的答案，标准答案将在本次作业结束(即2014年03月13日)后显示在题目旁边。
一、单项选择题。
本大题共23个小题，每小题2.5 分，共57.5分。
在每小题给出的选项中，只有一项是符合题目要求的。
1.将50Hz 的变压器接到60Hz电源上时，如外加电压不变，则变压器的铁耗（）。
( B )A.变大B.变小2.当一台变压器的原边匝数比设计少10%（副边匝数正常）则下列各值的变化为：磁通（）。
( A )A.变大B.变小C.不变3.一台Y/ -12和一台Y/ -8的三相变压器，变比相等，能否经过改接后作并联运行（）。
( A )A.能B.不能C.不一定D.不改接也能4.一台 50Hz的变压器接到60Hz的电网上，外时电压的大小不变，激磁电流将（）( B )A.增加B.减小C.不变.5.变压器负载呈容性，负载增加时，副边电压（）。
( C )A.呈上升趋势B.不变C.可能上升或下降6.单相变压器铁心叠片接缝增大，其他条件不变，则空载电流（）。
( A )A.增大B.减小C.不变7.一台单相变压器额定电压为220/110V。
Y/y-12接法，在高压侧作短路实验，测得的短路阻抗标幺值为0.06，若在低压侧作短路实验，测得短路阻抗标幺值为（）( A )A.0.06B.0.03C.0.12D.0.248.( A )A.0B.C.9.一台50Hz的三相电机通以60 Hz的三相对称电流，并保持电流有效值不变，此时三相基波合成旋转磁势的幅值大小（）。
( C )A.变大B.减小C.不变10.单相绕组的基波磁势是（）。
( B )A.恒定磁势B.脉振磁势C.旋转磁势11.交流电机定、转子的极对数要求（）。
( B )A.不等B.相等C.不可确定12.( A )A.B.C.D.13.三相异步电动机气隙增大，其他条件不变，则空载电流（）。
电机学 第一章磁路
起始磁化曲线
oa段
ab段
bc段
cd段
膝点
饱和
铁磁材料 图1-7.
µ Fe = f ( H ) 磁化曲线见示意
� 应用: 设计电机和变压器时，为使主磁路内得 到较大的磁通量而又不过分增大励磁磁动势， 通常把铁心内的工作磁通密度选择在膝。 剩磁:去掉外磁场之后，铁磁材料内仍然保留的 磁通密度 B r 。 矫顽力:要使B值从减小到零，必须加上相应的反 向外磁场，此反向磁场强度Hc称为矫顽力。 磁滞:铁磁材料所具有的这种磁通密度B的变化滞 后于磁场强度H变化的现象。 磁滞现象是铁磁材料的另一个特性。
2．硬磁(永磁)材料 定义:磁滞回线宽、剩磁和矫顽力都很大的铁磁材 料称为硬磁材料，又称为永磁材料。 附图1-11b 磁性能指标 剩磁 矫顽力 最大磁能积
铸造型 铝镍钴
种类示意图
粉末型 铝镍钴
永磁材料 种类
铁氧体
稀土钴
钕铁硼
四、铁心损耗 1．磁滞损耗 定义: 铁磁材料置于交变磁场中时，磁畴相 互间不停地摩擦、消耗能量、造成损耗，这种 损耗称为磁滞损耗。 n 公式: p = C fB V
Hδ lδ = 385A
F = H FelFe + H δ lδ = 432.6 A
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2．简单并联磁路 定义:指考虑漏磁影响，或磁回路有两个以上分 支的磁路。 点击书本进入例题1-３
例 题
� [例1—3] 图1—14a所示并联磁路，铁心所 用材料为DR530硅钢片，铁心柱和铁轭的截面 积均为 A = 2 × 2 × 10 −4 m 2 ，磁路段的平均长 −3 度l = 5 ×10−2 m ，气隙长度 δ1 =δ2 = 2.5×10 m 励磁线圈匝数 N 1 = N 2 = 1000 匝。不计漏磁通，试求在气隙内产生 B δ =1．211T的磁通密度时，所需的励磁电流i。
电机学基础知识
第1章 电机学基础知识
1.1.2 电磁感应定律
1. 运动电势
长度为l 的直导体与磁场有相对运动时，导体中会产生感
应电势
e
e B lv v
需互相垂直
v
感应电势正方向： 右手定则
8
第1章 电机学基础知识
2. 变压器电势 匝数为N的线圈环链着磁通，当发生
变化时，线圈两端产生感应电势。
iA
第1章 结 束
32
i1
i2
i3 1. 对于通电螺线管，磁场是均匀
的，磁场强度H处处相等，总电
流由通有电流的匝线圈提供：
l
H lN i
H dl
13
第1章 电机学基础知识
2.工程中用到几何形状复杂的磁路，可以将磁路分成几 段，分别应用安培环路定律，再求电流的总和。
n
Hklk i
1
3.对于带气隙的铁心磁路，磁 场是不均匀的
磁场中各点的磁感应强度可以用磁力线的疏密 程度来表示。
2
第1章 电机学基础知识
磁力线的分布和方向：
I
B
II
B
I
磁力线的特性： ① 磁力线的回转方向和电流方向之间的关系遵
守右手螺旋法则。 ② 磁力线总是闭合的，既无起点，也无终点。 ③ 磁场中的磁力线不会相交。
3
第1章 电机学基础知识
2. 磁通量和磁通连续性定律
第1章 电机学基础知识
1.1 电机学的基本电磁定律
1.2 电机的磁路及其基本定律
1.3 电机的制造材料
A1
l1
H
N i
A2
l2
1
第1章 电机学基础知识 1.1 电机学的基本电磁定律 1.1.1 磁场的基本概念 1. 磁感应强度和磁力线
电机学第一章 磁路
H
随着磁场强度H的增大，饱和程度增加，μFe减 小，Rm增大，导磁性能降低.
B
c b
B = f ( H)
d
μFe = f ( H )
a
B = μ0 H
H
设计电机和变压器时，为使主磁路内得到较大的 磁通量而又不过分增大励磁磁动势．通常把铁心 内的工作磁通密度选择在膝点附近
B
c b
膝点 饱和点
B = f ( H)
四、铁心损耗
1．磁滞损耗
定义: 铁磁材料置于交变磁场中时，磁畴相 互间不停地摩擦、消耗能量、造成损耗，这种 损耗称为磁滞损耗。 公式: n h h m
p = C fB V
应用:由于硅钢片磁滞回线的面积较 小，故电机和变压器的铁心常用硅钢片叠成。
2．涡流损耗
¾涡流：铁磁材料在交变磁场将 有围绕磁通呈蜗旋状的感应电动 势和电流产生，简称涡流。 ¾涡流损耗：涡流在其流通路径 上的等效电阻中产生的I2R损耗 称为涡流损耗。 ¾涡流损耗与磁场交变频率f， 厚度d和最大磁感应强度Bm的平 方成正比，与材料的电阻率成反 比。 ¾要减小涡流损耗，首先应减小 厚度，其次是增加涡流回路中的 电阻。电工硅钢片中加入适量的 硅，制成硅钢片，显著提高电阻 率
表1.1 磁路和电路对比表 序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 电 基本物理量 或基本定律 电 流 电 压 电 阻 电 导 电流密度 电导率 基尔霍夫 第一定律 基尔霍夫 第二定律 欧姆定律 路 符号或 定义 I U R=l/(γA) G=1/R J=I/A 单位 A V Ω S A/m2 S/m 磁 路 单 位 Wb A 1/H H Wb/m2(T) H/m 基本物理量或 符号或 基本定律 定义 磁 通 φ F 磁动势 磁 阻 磁 导 磁通密度 磁导率 磁通连续性 原理 Rm=l/(μA)
电机学第1章
if 1T Bm 1.8T then
pFe CFe f 1.3Bm2G
2020年1月23日星期四
20
1.3 磁路的计算
1.直流磁路的计算 2.直流电机的空载磁路和磁化曲线 3.永磁磁路的计算特点 4.交流磁路的特点
2020年1月23日星期四
15
3.铁磁材料
材料名称 磁性能
表1-1 永磁材料的磁性能
铝镍钴(AL 铁氧体(Y35) 稀土钴(YX 钕铁硼(N42
NICO 56/6)
G-26）
H)
剩磁T
1.35
0.39
1.03
1.33
矫顽力(kA/m)
60
200
765
907
最大磁能积
56
31．8
198
326
BH(kJ/)
2020年1月23日星期四
2
1.磁路的概念
图1-1 两种常见的磁路 a)变压器的磁路 b)四极直流电机的磁路
2020年1月23日星期四
3
2.磁路的基本定律
分析和计算磁场时，常常要用到两条基本定律： ➢ 安培环路定律， ➢ 磁通连续性定律
把这两条定律应用到磁路，可得磁路的 ➢ 欧姆定律 ➢ 磁路的基尔霍夫第一和第二定律
2020年1月23日星期四
图1-5 磁路的基尔霍夫第二定律
9
1.2 常用的铁磁材料及其特性
1.铁磁材料的磁化 2.磁化曲线和磁滞回线 3.铁磁材料 4.铁心损耗
2020年1月23日星期四
10
1.铁磁材料的磁化
磁化：铁磁材料在外磁场中呈现很强的磁性
图1-6 磁畴示意图 a)未磁化时 b)磁化后
电机学(完整版)
11.05.2020
《电机学》 第一章 导论
1.3 电机中磁路基本定律
1. 全电流定律—安培环路定律
LH dl I
i1 dl
式中，若电流的正方
向与闭合回线L的环行方 向符合右手螺旋关系时，
H
i取正号，否则取负号。
22
i2 i3
L
11.05.2020
LH•d li1i2i3
《电机学》 第一章 导论
11.05.2020
21
2．电机的近代发展及趋势
单机容量不断增加 如汽轮发电机：
1900 1920 1937空气冷却
氢气冷却
5MVA 1956水内冷 25MVA 1960 100MVA 目前 150MVA
208MVA 320MVA >1000MVA
中小型电机技术与经济指标不断改进 新的设计方法（CAD）、工艺、材料、测试手段
辜承林 华中科技大学出版社
《电机学》第三版 许实章 机械工业出版社
《电机学》
汤蕴璆 机械工业出版社
《电机学》
胡虔生 中国电力出版社
11.05.2020
《电机学》 第一章 导论
6
※ 课程要求 1. 认真听课 2. 独立完成作业
11.05.2020
《电机学》 第一章 导论
7
第一章 导论
1.1 概述 1.2 电机发展简史 1.3 电机中的基本电磁定律 1.4 铁磁材料特性 1.5 磁路基本定律及计算方法
2. 磁通本身不随时间变化，但由于线圈与磁场间有相 对运动而引起线圈中磁链的变化，这样产生的电势 称为运动电势或速度电势
11.05.2020
《电机学》 第一章 导论
13
电机学：第一章 磁路2
主要内容：磁路基本定律，铁磁材料及交、直流磁路。
1-1磁路的基本定理
一、磁路的概念 同电流流过的路径称为电路一样，磁通经过的路径为磁路。 利用导磁性能良好的铁磁物质构成磁路。例如在电机、变压
器等设备中，应用铁磁物质制成一定的形状的磁路，使磁场主要 在这部分空间内分布。如图分别为变压器和直流电机的磁路。
用直流励磁 用交流励磁
磁路中磁通恒定 磁路中磁通交变
直流磁路 直流电机 交流磁路 变压器、感应电机
二、磁路的基本定律
磁路的基本定律有 安培环路定律，磁路的欧姆定律，磁路的基尔霍 夫第一定律，磁路的基尔霍夫第二定律。 1、安培环路定理（或称全电流定理）
在磁路中沿任一闭合路径L，磁场H的线积分等于该闭合回路所包围 的总电流，即：
基尔霍夫第二定律
Ni Hl Rm
电动势 E=IR 电流 I 电阻 R=L/σA =ρL/A 电导 G=1/R
电导率
欧姆定律 I= E R
基尔霍夫第一定律 i 0
基尔霍夫第二定律
e iR
电路与磁路的不同点：
1、电路中有电流就有功率损耗。磁路中恒定磁通下没有功率损耗。 2、电流全部在导体中流动，而在磁路中没有绝对的磁绝缘体，除
范围内。所以电机和变压器的铁心用导磁率较高的铁磁材料组成。
一、铁磁物质的磁化
1 、铁磁物质
铁磁物质的磁导率都很大，一般是
的几千倍。
0
铁磁物质
金属
铁、钴、镍： B高，居里温度高。缺点是电阻率 低，涡流耗严重。
非金属 铁氧体： 电阻率高，涡流损耗小，抗锈防腐。
2、铁磁物质的磁化
缺点是B低，温度稳定性差。
I
Rm R F E
注：由于铁磁材料的磁导率不是常数，所以Rm一般不是常数。 3、磁路的基尔霍夫第一定律
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电机学一
一填空题（45分）
1.定子电流产生的基波旋转磁场以（）速度切割定子，以（）
速度切割转子，转子电流产生的基波旋转磁场以（）速度切割转子,以（）速度切割定子，定子电流的基波旋转磁场与转子电流的基波旋转磁场的相对切割速度为（）
2.当S在( )范围内，异步电机运行于电动机状态，S在
( )范围内，异步电机运行于发电机状态。
3.双绕组降压变压器，一、二次侧额定值的关系（填>、<或=）：S1N( ) S2N，
U1N( ) U2N，I1N( ) I2N
4.使用电流互感器的注意事项（1 ）（2 ）（3 ）
5.标么值的定义（）
6.变压器的短路阻抗越大，其电压变化率就（）短路电流就
（）
7.异步电动机星形—三角形换接起动适用于（）。
8.异步电机根据转子的结构可分为（）（）两类
9.直流电机的电枢绕组的感应电势表达式为（）电磁转矩表达式为
（）。
10.同步电机的电枢反应的性质有（），电枢反应的性质取决于（）。
11.同步发电机并联投入的方法有（）（）。
12.利用空载和短路特性可测定（）参数。
13.并励直流发电机建压的条件是（）（）（）。
二问答题（24分）
1、变压器的并联运行的条件？不满足条件的后果分别是什么？
2、画出异步电动机的T型等效电路，各参数的物理意义是什么？
3、产生脉振磁势、圆形旋转磁势的条件分别是什么？
4、什么叫同步发电机的短路比？短路比的大小与x d、短路电流、电压变化率、
稳定性能以及成本有何联系？
三计算题（31分）
1.设有一额定容量为5.5KW，频率为50HZ的三相四极异步电动机，在某一运
行情况下，自定子方面输入的功率为6.32KW，定子铜耗为341W，转子铜
耗为237.5W ，铁心损耗为167.5W ，机械损耗为45W ，杂散损耗为29W ，求，电磁功率P em 、机械功率P m 及输出功率P 2的数值，在这样的运行情况下，该机的效率是多少？这时的转差率是多少？转速是多少？电磁转矩和机械转矩各是多少？
2. 一单相变压器，
,1001100,50,2V Hz kvA S N =在高压边测得Ω=Ω=8,30k k r z 。
在额定电压下空载电流得无功分量为A 09.0有功为A 01.0副边电压保持额定副边负载Ω+=)510(j Z L
（1） 该变压器得近似等效电路。
参数用标么值。
（2） 试求原边电压*1∙U 及*1∙
I
答案
参考答案：填空题：
1、n 1、n 1-n 、n 1-n 、n 1、0、
2、0<s<1、s<0
3、=、>、<
4、1）不允许电流互感器副边开路；2）副绕组及铁心可靠接地；3）不应串联过多负载，以提高精度。
5、 实际值/基准值
6、 小、小
7、定子 接法的电动机
8、绕线式，鼠笼式
9、a T e I C n C ΦΦ
10、助磁、去磁和交磁；负载的性质
11、准确同步法；自同步法
12、x d 的不饱和值
13、（1）发电机必须有剩磁；（2）励磁磁势与剩磁两者方向必须相同；（3）励磁回路的总电阻必须小于临界电阻
问答题：
1、条件 1).各变压器的额定电压相等，即K 相等；2）.必须各变压器的联结组号必须相等；
3.各变压器的短路阻抗标幺值必须相等。
变比不等造成空载较大的环流，若带上负载，环流与负载电流相加，使变压器负载分配不均匀；联结组号不相等造成环流很大；短路阻抗标幺值不相等使变压器所承担的负载不按容量比例分配，短路阻抗标幺值小的先满载，变压器的容量得不到充分利用。
2、参考P113：图8-8
3、产生脉振磁势的条件：绕组中通过单向交流电流；圆形旋转磁势的条件：一绕组多相对称，二是多相多称交流电流，电流的相数和绕租得相数相同。
4、空载电势等于额定电压时的励磁电流称空载额定励磁电流I f o ，在励磁电流为I f 0时做三相稳定短路试验测得的短路电流I k ，与额定电流I N 之比叫短路比Kc ；短路比又可定义成： 空载时使空载电压为额定值的励磁电流I f 0与短路时使短路电流为额定值的励磁电流I fk 的比值。
K c 小，X d 大，短路电流小，当负载变化时，(I 变化时)，IX d 阻抗压降变化大。
发电机电压率大。
稳定性差。
但气隙小造价低。
1、 解：
)(5.58111675.0341.032.611W p p P P Fe cu em =--=--=
)(57452375.08115.52W p P P cu em mec =-=-=
)(5500029.0045.0574.52W p p P P ad mec m =--=--=
0408.05.58115.2372===em cu P p s
%8763205500
1
2===P P η
()()()min /1439250600408.01601111r P f s n s n N =⨯-=-=-=
m N P f P P T em em ∙=⨯⨯==Ω=00.375025.58112211ππ
m N n P P T em ∙=⨯⨯==Ω=45.361439255006060222ππ
2、解: v U N 11001=,v U N 1102=,A U S I LN N N 82.11==,A U S I N N N 2.1822== 1021==N N U U k ，Ω===60482.11100111N N b I U Z ,Ω==04.6222N N b I U Z (1)0497.060430Z 1*===b k k Z Z
0132.060481*===b k k Z r r ,0479.022*=-=k k k r z x 656.104.6102*===
b L L Z R R ,828.004.65Z 2*===b L L X X 00
I U z m =
N U U =0 设以0∙U 为参考向量0001100∠=∙U
则39.86091.009.001.00-∠=-=∙
A j I 000
069.83091.001100-∠∠==I U Z m 97.120138.1334j +=Ω∠=66.839.12087
2.26041334081*===b m m Z r r
9.1960497.12013Z 1*===b m m x x
(2)副边电压保持为额定。
设020101∠=+=∙j U
0**2*26.26851.360101∠+==
∙∙j Z U I L 06.2654.0-∠= **2*2*1k Z I U U ∙∙∙+= )0132.00497.0(6.2654.00100+-∠+∠=j
0199.00179.001j j +++= 0199.00179.1j += 01.1018.1∠=
00**1*
069.8302.201.1018.1∠∠==∙
∙m Z U I 059.820508.0-∠= *0*2*1∙∙∙+=I I I 006.2654.059.820508.0-∠+-∠= 291.049.0j -=08.3057.0-∠=。