电机学课后复习题答案(3_7单元)
电机学习题集及答案
3一台额定频率60 的电力变压器，接于50 ，电压为变压器额定电压的5/6倍的电网上运行，试问此时变压器的磁饱和程度、激磁电流、激磁阻抗、漏电抗以及铁耗等的实际值和标幺值于原设计值是否相同？
4铁耗合铜耗相等的变压器效率最高，但在设计时常是铁耗远小于额定电流下的铜耗，例如铁耗为铜耗的1/3，这是为什么？
(a)(b)
图7
2.图8a和b中的u、i、e等量的规定正方向不同，是分别写出两图中变压器原、副方的电压平衡方程式。
(a)(b)
图8
3.图7a中所标的正方向符合关系式e=- ，是问当主磁通在 (t)增加时e1和e2的瞬时方向如何？减小时又如何？
二、计算题
1某三相变压器SN=5000kVA，U1N/U2N=10/6.3kV，Y，d联结，试求原、副方的额定电流。
二、计算题
1.一铁环的平均半径为0.3m，铁环的横截面积为一直径等于0.05m的圆形，在铁环上绕有线圈，当线圈中的电流为5A时，在铁心中产生的磁通为0.003Wb，试求线圈应有的匝数。
铁环所用的材料为铸铁，其磁化曲线有如下数据：
H 100( )
5
10
20
30
40
50
60
80
110
B 0.1(T)
6
11.0
=
3设三相铁心式变压器的绕组标志如图15，现把原绕组接成星形，副绕组接成三角形，如每一铁柱上原、副绕组之间的变比为k，问线电压间的变比为多少？由于副方个绕组联结的不同，实际上可得两种不同的Y,d联结法，试为每种联结法画接线图，并证明若一种联结法为Y,d11，另一种为Y,d1。
电机学课后习题答案第三章习题
一、填空题1. 直流电机的电枢绕组的元件中的电动势和电流是_____________ 。
答：交流的。
2. 一台并励直流电动机，如果电源电压和励磁电流|f不变，当加上一恒定转矩的负载后，发现电枢电流超过额定值，有人试在电枢回路中接一电阻来限制电流，此方法 ____________ 串入电阻后，电动机的输入功率P1将 _________ ，电枢电流l a ___________ ，转速n将____________ 电动机的效率n将____________ 。
答：不行，不变，不变，下降，下降。
3. 电枢反应对并励电动机转速特性和转矩特性有一定的影响，当电枢电流l a增加时，转速n将 ___________ ，转矩T e将___________ 。
答：下降，增加。
4. 电磁功率与输入功率之差，对于直流发电机包括____________________________ 损耗；对于直流电动机包括__________________________ 损耗。
答：空载损耗功率，绕组铜损耗。
5. 一台并励直流电动机拖动恒定的负载转矩，做额定运行时，如果将电源电压降低了20%,则稳定后电机的电流为___________ 倍的额定电流（假设磁路不饱和）。
答：1.25倍。
二、选择题1. 把直流发电机的转速升高2 0 %，他励方式运行空载电压为U oi，并励方式空载电压为U 02，则______A:U01 = U02 , B：U01 < U02 , C：U01 > U02。
答: B2. 一台并励直流电动机，在保持转矩不变时，如果电源电压U降为0.5U N，忽略电枢反应和磁路饱和的影响，此时电机的转速__________ 。
A :不变，B :转速降低到原来转速的0.5倍，C :转速下降，D :无法判定。
答：C3. _________________________________________________________________ 在直流电机中，公式E a=C^n①和T =C/J I a中的①指的是 _______________________________ 。
电机学复习题与答案解析
第一章磁路一、填空：1.磁通恒定的磁路称为，磁通随时间变化的磁路称为。
答：直流磁路，交流磁路。
2.电机和变压器常用的铁心材料为。
答：软磁材料。
3.铁磁材料的磁导率非铁磁材料的磁导率。
答：远大于。
4.在磁路中与电路中的电势源作用相同的物理量是。
答：磁动势。
5.★★当外加电压大小不变而铁心磁路中的气隙增大时，对直流磁路，则磁通，电感，电流；对交流磁路，则磁通，电感，电流。
答：减小，减小，不变；不变，减小，增大。
二、选择填空1.★★恒压直流铁心磁路中，如果增大空气气隙。
则磁通；电感；电流；如果是恒压交流铁心磁路，则空气气隙增大时，磁通；电感；电流。
A：增加 B：减小 C：基本不变答：B，B，C，C，B，A2.★若硅钢片的叠片接缝增大，则其磁阻。
A：增加 B：减小 C：基本不变答：A3.★在电机和变压器铁心材料周围的气隙中磁场。
A：存在 B：不存在 C：不好确定答：A4.磁路计算时如果存在多个磁动势，则对磁路可应用叠加原理。
A：线形 B：非线性 C：所有的答：A5.★铁心叠片越厚，其损耗。
A：越大 B：越小 C：不变答：A三、判断1.电机和变压器常用的铁心材料为软磁材料。
（）答：对。
2.铁磁材料的磁导率小于非铁磁材料的磁导率。
（）答：错。
3.在磁路中与电路中的电流作用相同的物理量是磁通密度。
（）答：对。
4. ★若硅钢片的接缝增大，则其磁阻增加。
（ ） 答：对。
5. 在电机和变压器铁心材料周围的气隙中存在少量磁场。
（ ） 答：对。
6. ★恒压交流铁心磁路，则空气气隙增大时磁通不变。
（ ） 答：对。
7. 磁通磁路计算时如果存在多个磁动势，可应用叠加原理。
（ ） 答：错。
8. ★铁心叠片越厚，其损耗越大。
（ ） 答：对。
四、简答1. 电机和变压器的磁路常采用什么材料制成，这种材料有那些主要特性？答：电机和变压器的磁路常采用硅钢片制成，它的导磁率高，损耗小，有饱和现象存在。
2. ★磁滞损耗和涡流损耗是什幺原因引起的？它们的大小与那些因素有关？答：磁滞损耗由于B 交变时铁磁物质磁化不可逆，磁畴之间反复摩擦，消耗能量而产生的。
电机学-习题答案
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。
0.2在图0.3中，当给线圈1N 外加正弦电压1u 时，线圈1N 和2N 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1N 外加正弦电压1u 时，线圈1N 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1N 、2N 的主磁通和只交链线圈1N 的漏磁通。
这样，由主磁通分别在线圈1N 和2N 中感应产生交变电动势21,e e 。
由漏磁通在线圈1N 中产生交变的σ1e 。
电动势的大小分别和1N 、2N 的大小，电源的频率，交变磁通的大小有关。
0-3 感应电动势=e dt d ψ-中的负号表示什么意思？ 答：dt d e ψ-=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dt d N e Φ-=；当磁路是线性的，且磁场是由电流产生时，有L Li ,=ψ为常数，则可写成dt diL e -=。
0.4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Fe μ仅为0μ的4310~10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ρ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μ随B 变化，即磁阻m R 随磁路饱和度增大而增大。
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？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。
电机学 课后答案 第三章
3-1.已知某直流电动机铭牌数据如下，额定功率，额定电压，额kw P N 30=)(220v U N =定转速，额定效率，试求该电机的额定电流和额定输出转矩。
)/(1500m r n N =%87=ηN 解：电动机输出额定转矩T 2N 等于其输出功率除以其机械角速度；P N N ΩT 2N =/=/(===191(Nm)P N N ΩP N )602(N n πN N n P π260150021030603⨯⨯⨯π=/=30/0.87=34.48(kW)P 1P N ηN I N =/=34480/220=156.7(A)P 1U N3-2已知一直流发电机数据为：元件数S 和换向片K 均等于22，极对数p=2，右行单叠绕组。
（1）计算绕组各节距y k ,y 1,y,y 2；（2）列出元件连接次序表；（3）画出绕组展开图，磁极与电刷位置，并标出电刷的极性；（4）画出并联支路图，求支路对数a 。
解：（1）y k =1,y=y k =1取y 1=5，则y 2=y 1-y=5-1=4（2）元件联结次序表为：1—2—3—4—5—6—7—8—9—10—11—12—13—14—15—16—17—18—19—20—21—22—1（3）略.(4)并联支路图略：a=P=2。
3-3已知一台并励直流发电机，额定功率，额定电压，额定转速kW P N10=V U N 230=，电枢回路总电阻，励磁绕组电阻，一对电min /1450r n N =Ω=486.0a R Ω=215f R 刷上压降为2V。
额定负载时的电枢铁损耗，机械损耗。
求：W p Fe 442=W p m104=（1）额定负载时的电磁功率和电磁转矩；（2）额定负载时的效率。
解：（1）额定负载时电磁功率aNaN M I E P =)(55.4421523023010103A R U U P I I I f N N N f N aN =+⨯=+=+=)(7.2532486.055.442302V R I U E a aN N aN =+⨯+=++=所以)(3.1155.447.253kW I E P aN aN M =⨯==电磁转矩为)(4.74145011300260260m N n P P T N M N M N ⋅===Ω=ππ（2）额定负载时的效率为1P P N N =η)(842.11104442113001kW p p P P m M Fe =++=++=所以%4.84846.11101===P P N N 3-4设有一台他励直流发电机，额定转速，额定电压伏，额定m r n N /1000=230=U N 电流，励磁电流I f =3A，电枢电阻为(包括电刷接触电阻)1欧，励磁绕组电阻R f =50A I aN 10=欧，750r/min 时空载特性如下：试求发电机在额定转速时：（1）空载端电压；（2）满载的感应电动势；（3）若将此电机改为发电机，则额定负载时励磁回路应串入多大的电阻？（4）若整个电机的励磁绕组共有850匝，则满载时电枢反映的去磁磁动势为多少？解：空载端电压U 0=E 0,从n=750r/min 时的空载特性时的空载电动势)/(1000m r n N =为=258.7(V)750/1941000'00⨯==E n n E N 所以U 0=E 0=258.7(V)(2)满载时的感应电动势为E aN =U N +I aN R a =230+10=240(V)(3)改为并励发电机，励磁回路应串入电阻R s ：R s +R f =U N /I f =230/3所以R s =230/3-R f =26.7（欧）（4）已知额定转速时满载感应电动势E aN =240V，换算成n=750r/min 时的电动势为E aN ’=E aN n/n N =180V,由E aN ’从空载特性上可查得所须励磁电流为I f0=2.6A.因此电枢反应的去磁电流为If-If0=3-2.6=0.4A,电枢反应的去磁磁动势为0.4850=340A.⨯3-5设有一台并励直流发电机，当转速为1450r/min 时，测得的空载特性如下：电枢回路总电阻（包括电刷接触电阻）Ra=0.568欧,额定电枢电流为40.5A，当额定负载是电枢反映的去磁效应相当于并励绕组励磁电流的0.05A ,求该电机在额定转速为1450r/min ，额定电压为230V 时，并励电路电阻是多少？解：额定运行的情况下的电枢感应电动势为；)(253568.05.40230V R I U E a e e aN =⨯+=+=有空载特性曲线表格中求出，当=253V 时，I f0=1.82A 。
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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:本题知识点是变压器的工作原理。
变压器的变比K H 皿e2 N 2 它还涉及下列术语。
U,_2 O K 1时称为降压变压器,U2接电源的绕组称为一次侧绕组，它吸收电功率ui；接负载的绕组称为二次侧绕组，它输出电功率U2i2；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亠乙就 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 变磁通其屮引起的铁耗。
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。
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。
若此变压器的额定电流为 9.1 A,问在什么情况下称为变压器处于额定运行状态？S, VA 或kVA ；额定电压U 和U, V 或kV,三相指线电压；额定电流NIN2NI 和I , A 或kA,三相指线电流；额定频率f 等。
②额定电压220/110表示U =220V, U=110V ； 50Hz当外加交流电压U1时,一次侧电流i .将在铁心屮建立主磁通①, 它将在一、二次侧绕组中感应出主电动势ei —和dtezN 2 11 dt2ri)于工作时U2 e2 ， ui ei ,因此, 不同的二次侧电压，此即变压原理。
当一、二次侧绕组的匝数 N 、N不相等时，则可获得与一次侧数值K 1时称为升压变压器。
电机学课后答案(胡虏生著 第二版完整版)
习题集目录第1章绪论 (1)第2章变压器的运行原理及理论分析 (2)第3章三相变压器及运行 (13)第4章三相变压器的不对称运行 (16)第5章特种变压器 (22)第6章交流绕组及其感应电动势 (27)第7章交流绕组及其感应磁动势 (32)第8章（略） (36)第9章三相异步电机的理论分析与运行特性 (37)第1章 绪论P17：1-1解：T S B 53.1025.0003.02==Φ=π14.3748.155.1304048.153.130=⇒--=--x x H H 匝1400530214.37≈⨯⨯===πI l H I F N xP17：1-2 解：(1)匝16435.2434.139951.010453.151.030214.37721=+=⨯⨯+-⨯⨯=+=-ππN N N(2)设B 在（1.48~1.55）之间()()（与假设相符）486.1417.34180651.26913715.79570001.03023048.148.155.13040101045140037=⇒-+=⇒-⨯⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-⨯--+⨯⨯=⨯==--B B B B B NI F ππw b 10918.2025.0486.1BS 32-⨯=⨯==ΦπP18：1-4解：2621020m s -⨯=(1)t dt td dt dB NS dt d Ne 314cos 096.20314sin 8.010*******-=⨯⨯⨯-=-=Φ-=- (2) t dt dBNS dt d N e 314cos 048.1060cos -=︒-=Φ-=(3)s rad n /31006010002602πππ=⨯==Ω()tcos cos 1cos 0t cos cos t Ω='='=+Ω=''θθθθθ则时，当，，则为时刻平面与磁力线夹角设ttt t t dtt t d dt dB NS dt d N e 314cos 72.104cos 096.20314sin 72.104sin 699.63100cos314sin 8.020200cos 2-=⋅⨯⨯-='-=Φ-=πθ第2章 变压器的运行原理及理论分析p42:2-1 设有一台500kV A 、三相、 35000/400V 双绕组变压器，一、二次绕组均系星形连接，试求高压方面和低压方面的额定电流。
电机学第三版课后习题答案解析
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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，能否一次线圈用2匝，二次线圈用1匝，为什么？答：不能。
由可知，由于匝数太少，主磁通将剧增，磁密过大,磁路过于饱和，磁导率μ降低，磁阻增大。
于是，根据磁路欧姆定律可知, 产生该磁通的激磁电流必将大增。
再由可知，磁密过大, 导致铁耗大增，铜损耗也显著增大，变压器发热严重，可能损坏变压器。
电机学第四版课后答案讲解
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Rm A ，单位： A Wb1-2 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 p h C h fB mnV 。
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 p h C Fe f 1.3B m2G 。
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 7.5 10 4Wb ，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 A A 0.025 1.2510 2 0.93m 2 2.9 10 4m 2（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 l 2 5 104m7.5铁心长度 l 1.25 2 5 1.25 0.025 2cm 12.45 10 2m27.5 10 4铁心、气隙中的磁感应强度 B B 4 T 1.29T2A 2 2.9 10 4（1） 不计铁心中的磁位降：气隙磁场强度 HB 1.297A m 1.0 106A m 0 4 10 7磁势 F I F H l 1.0 1065 10 4A 500A电流I FI0.5AN2 考虑铁心中的磁位降：铁心中 B 1.29T查表可知： H 700A m铁心磁位降 F Fe H l 700 12.45 102A 87.15AF I FF Fe 500A 87.15A 587.15AI FI0.59AN1-4 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。
《电机学》习题解答(吕宗枢) 07章
第7章思考题与习题参考答案7.1 简述异步电机的结构。
如果异步电机的气隙过大，会带来怎样不利的后果?答：异步电机主要由定子和转子两大部分组成，定、转子之间是气隙。
定子主要由定子铁心、定子绕组和机座三部分组成。
定子铁心是电机磁路的一部分；定子绕组是电机的电路部分；机座的作用是固定和支撑定子及端盖。
转子主要由转子铁心、转子绕组和转轴三部分组成，整个转子靠端盖和轴承支撑着。
转子铁心也是电机磁路的一部分。
转子铁心固定在转轴上，转轴用强度和刚度较高的低碳钢制成，转子绕组分为笼型和绕线型两种。
如果异步电机的气隙过大，将使励磁电流增大，导致电机的功率因数降低。
7.2 异步电动机额定电压、额定电流、额定功率是如何定义的?答：额定电压：指在额定状态下运行时，加在电动机定子绕组上的线电压；额定电流：指在额定状态下运行时，流入电动机定子绕组中的线电流；额定功率：指在额定状态下运行时，转轴上输出的机械功率。
7.3 简述三相异步电动机的基本工作原理。
答：1）定子产生旋转磁场：定子三相对称绕组通入三相对称电流时，在电机气隙中产生一个旋转磁场，转速为同步转速；2）转子导体产生感应电流：定子旋转磁场切割转子导体，转子导体中将产生感应电动势，并在闭合的转子绕组中产生感应电流；3）载有感应电流的转子导体处在定子磁场中受到电磁力作用，对转轴形成电磁转矩，其方向与定子旋转磁场方向一致，转子在该转矩作用下便顺着旋转磁场的方向旋转起来。
7.4 为什么异步电动机的转速一定低于同步速，而异步发电机的转速则一定高于同步速? 如果没有外力帮助，转子转速能够达到同步速吗?答：异步电动机之所以能够旋转，是因为转子受到了一个驱动性质的电磁转矩作用，该电磁转矩是在转子转速低于定子磁场转速（同步速）前提下，通过电磁感应作用而产生的，如果转子转速等于同步转速，将不会出现电磁感应现象，也就不会产生电磁转矩，转子就不会旋转了，所以异步电动机的转速一定低于同步速。
电机学 课后答案 第三章
3-1.已知某直流电动机铭牌数据如下，额定功率，额定电压，额kw P N 30=)(220v U N =定转速，额定效率，试求该电机的额定电流和额定输出转矩。
)/(1500m r n N =%87=ηN 解：电动机输出额定转矩T 2N 等于其输出功率除以其机械角速度；P N N ΩT 2N =/=/(===191(Nm)P N N ΩP N )602(N n πN N n P π260150021030603⨯⨯⨯π=/=30/0.87=34.48(kW)P 1P N ηN I N =/=34480/220=156.7(A)P 1U N3-2已知一直流发电机数据为：元件数S 和换向片K 均等于22，极对数p=2，右行单叠绕组。
（1）计算绕组各节距y k ,y 1,y,y 2；（2）列出元件连接次序表；（3）画出绕组展开图，磁极与电刷位置，并标出电刷的极性；（4）画出并联支路图，求支路对数a 。
解：（1）y k =1,y=y k =1取y 1=5，则y 2=y 1-y=5-1=4（2）元件联结次序表为：1—2—3—4—5—6—7—8—9—10—11—12—13—14—15—16—17—18—19—20—21—22—1（3）略.(4)并联支路图略：a=P=2。
3-3已知一台并励直流发电机，额定功率，额定电压，额定转速kW P N10=V U N 230=，电枢回路总电阻，励磁绕组电阻，一对电min /1450r n N =Ω=486.0a R Ω=215f R 刷上压降为2V。
额定负载时的电枢铁损耗，机械损耗。
求：W p Fe 442=W p m104=（1）额定负载时的电磁功率和电磁转矩；（2）额定负载时的效率。
解：（1）额定负载时电磁功率aNaN M I E P =)(55.4421523023010103A R U U P I I I f N N N f N aN =+⨯=+=+=)(7.2532486.055.442302V R I U E a aN N aN =+⨯+=++=所以)(3.1155.447.253kW I E P aN aN M =⨯==电磁转矩为)(4.74145011300260260m N n P P T N M N M N ⋅===Ω=ππ（2）额定负载时的效率为1P P N N =η)(842.11104442113001kW p p P P m M Fe =++=++=所以%4.84846.11101===P P N N 3-4设有一台他励直流发电机，额定转速，额定电压伏，额定m r n N /1000=230=U N 电流，励磁电流I f =3A，电枢电阻为(包括电刷接触电阻)1欧，励磁绕组电阻R f =50A I aN 10=欧，750r/min 时空载特性如下：试求发电机在额定转速时：（1）空载端电压；（2）满载的感应电动势；（3）若将此电机改为发电机，则额定负载时励磁回路应串入多大的电阻？（4）若整个电机的励磁绕组共有850匝，则满载时电枢反映的去磁磁动势为多少？解：空载端电压U 0=E 0,从n=750r/min 时的空载特性时的空载电动势)/(1000m r n N =为=258.7(V)750/1941000'00⨯==E n n E N 所以U 0=E 0=258.7(V)(2)满载时的感应电动势为E aN =U N +I aN R a =230+10=240(V)(3)改为并励发电机，励磁回路应串入电阻R s ：R s +R f =U N /I f =230/3所以R s =230/3-R f =26.7（欧）（4）已知额定转速时满载感应电动势E aN =240V，换算成n=750r/min 时的电动势为E aN ’=E aN n/n N =180V,由E aN ’从空载特性上可查得所须励磁电流为I f0=2.6A.因此电枢反应的去磁电流为If-If0=3-2.6=0.4A,电枢反应的去磁磁动势为0.4850=340A.⨯3-5设有一台并励直流发电机，当转速为1450r/min 时，测得的空载特性如下：电枢回路总电阻（包括电刷接触电阻）Ra=0.568欧,额定电枢电流为40.5A，当额定负载是电枢反映的去磁效应相当于并励绕组励磁电流的0.05A ,求该电机在额定转速为1450r/min ，额定电压为230V 时，并励电路电阻是多少？解：额定运行的情况下的电枢感应电动势为；)(253568.05.40230V R I U E a e e aN =⨯+=+=有空载特性曲线表格中求出，当=253V 时，I f0=1.82A 。
电机学课后答案
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《电机学》 第三章 变压器 27
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② 采用标幺值时，原、副边各物理量不需进行折算， 便于计算。 如副边电压向原边折算，采用标幺值：
U2' kU 2 U 2 = = U = = U2* kU2 U2 U1
'* 2
注意基值选择，应选一次侧基值
③采用标幺值能直观地表示变压器的运行情况。 如已知一台运行着的变压器端电压和电流为为35kV、 20A，从这些实际数据上判断不出什么问题 为Uk*=1.0、Ik*=0.6，说明 但如果已知它的标幺值为 这台变压器欠载运行。
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三、短路电压——标在铭牌上的参数
流I1N的乘积。 短路电压，短路阻抗Zk75℃与一次侧额定电流
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U1k = Z k 75 0 C I1
短路电压也称为阻抗电压。
通常用它与一次侧额定电压的比值来表示
Z k 75 0 C I1 U1k = U1
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二、短路实验
目的：通过测量短路电流、短路电压及短路功率来计 算变压器的短路电压百分数、铜损和短路阻抗。
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第三章
变压器
3-5 变压器参数测量 3-6 标么值
3-7 变压器的运行特性
3-8 三相变压器的磁路、联结组、电动势波形 3-9 变压器的并联运行 3-10 三相变压器的不对称运行
(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。
电机学复习题答案
电机学复习题答案
1. 电机学中，电机的基本原理是什么？
答：电机的基本原理是利用电磁感应现象，通过改变磁场与导体之间的相对位置，产生电流或机械能。
2. 简述直流电机和交流电机的区别。
答：直流电机的电源是直流电，其转子和定子之间通过换向器和电刷实现电流的连续流动；而交流电机的电源是交流电，其转子和定子之间的电流是周期性变化的，不需要换向器和电刷。
3. 变压器的工作原理是什么？
答：变压器的工作原理是基于电磁感应，通过原线圈和副线圈之间的磁通量变化，实现电能的传递和电压的变换。
4. 何为同步电机的同步转速？
答：同步电机的同步转速是指在额定频率和极对数下，电机转子与旋转磁场同步旋转的速度。
5. 异步电机的工作原理是什么？
答：异步电机的工作原理是利用转子在旋转磁场中因电磁感应而产生的电流，产生转矩，使转子转动，但转子转速总是略低于同步转速。
6. 请解释电机的启动方式有哪些？
答：电机的启动方式包括直接启动、星-三角启动、自耦变压器启动、软启动器启动等。
7. 电机的调速方式有哪些？
答：电机的调速方式包括变极调速、变频调速、变转矩调速等。
8. 电机的效率如何计算？
答：电机的效率是指电机输出功率与输入功率的比值，计算公式为：效率 = 输出功率 / 输入功率。
9. 电机的功率因数是什么？
答：电机的功率因数是指电机实际功率与视在功率的比值，它反映了电机在运行中电能的利用效率。
10. 电机的过载保护是如何实现的？
答：电机的过载保护通常通过热继电器、电流继电器等保护装置来实现，当电机电流超过设定值时，保护装置会动作，切断电源，保护电机不受损害。
《电机学》各章练习题与自测题参考答案
《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dtd Ne 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。
电机学课后复习题答案(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()()KK K Z R jX 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 mF 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 cu 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, kcu 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。
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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()()KK K Z R jX 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 mF 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 cu 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, kcu 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。
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 δδδ==即1x δ增加21％如'11N N =－10％=0.91N 则'21110.90.811x 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 2211222uAm m m l x fL fN fN πππ==Λ= 1N 增加，0I 减少∴u 增大 ∴m x <-19％。
②外施电压变比±10％，1x δ不变，1U E ≈由磁化曲线知，0I 比 m Φ变化快 ∴U Φ∝∴U ↑0I ↓m x ↑③1:x δ 21112x fN δδπ=Λ 1δΛ为漏磁路的漏磁导 ∴1δΛ为常数 ∴f变化±10％，1x δ变化±10％。
m x ： m x 除与f成正比外，还与Fe u 成正比∵ 4.44EfN =Φ ∴f变化±10％，E 不变∴Φ变化±10％，如f增加10％，则Φ减小10％，Fe u 增大，∴m x 的增加大于10％。
f减小10％，则Φ增加10％，Fe u 减小，∴m x 的减小于10％。
3．11 分析变压器有哪几种方法？它们之间有无联系？为什么？解：分析变压器有三种方法：基本方程式，等效电路和相量图，三者有联系，他们的物理本质是一样，都反映了变压器内部的电磁关系，在进行定量计算时，宜采用等效电路和方程式，定性的给各物理量间关系时，可用相量图。
3．12 一台变压器，原设计的额定频率为50Hz ，现将它接到60Hz 的电网上运行，额定电压不变，试问对励磁电流、铁耗、漏抗、电压变化率等有何影响？ 解：f也50Hz 变为60Hz ，额定电压不变。
①1114.44m U E fN ≈=Φ f 变为原来的65，则m Φ变为原来的56∴励磁电流减小，即0I ↓，0I 为原来的56②15050()f Fe m P P B β= 1.2 1.6β=:虽然频率变为原来的65倍，但频率的1.6次方与铁耗成正比 但m Φ减小56倍，∴m B 减小56倍，但m B 的平方与Fe P 成正比∴最终仍是铁耗减小，即FeP ↓③励磁电抗 221122A m m lx fN fN μππ=Λ= f ↑，饱和程度降低，μ↑ ∴m x ↑④漏电抗：21112x fN δδπ=Λ 1δΛ为漏磁路磁导可认为是常数∴ 1x δ随频率增大而增大。
⑤电压变化率**0022(cos sin )k k U R x βφφ∆=+∵*k x ↑，∴U ∆增大3．13 一台额定频率为50Hz 的电力变压器，接到频率为60Hz 、电压为额定电压5/6倍的电网上运行，问此时变压器的空载电流、励磁电抗、漏电抗及铁耗等将如何变化？为什么？ 解： 原来1114.44N m U fN =Φ现在56112654.44Nm U fN =⨯Φ∴25236m m Φ=Φ与3.12一样如改为60Hz 电力变压器，接到50Hz 电网上，电压为56倍，则现在55112664.44N m U fN =⨯Φ∴12m m Φ=Φ(1)∵磁通未变 ∴0I 不变(2)∵Φ不变 ∴饱和程度不变 ∴Fe u 不变 故m x f ∝ ∴m x 减小为原来的56倍(3) 1x fδ∝ ∴1x δ也减小为原来的56倍，副方电抗2x δ也一样，(4) 2Fe m P B fβ∝ 1.3 1.6β=: m B 不变 ∴Fe P 随f的减小而减小。
3．14 在变压器高压方和低压方分别加额定电压进行空载试验，所测得的铁耗是否一样？计算出来的励磁阻抗有何差别？ 在高压方和低压方做空载试验，只要都加额定电压，由于12N N U kU =这两种情况下主磁通是相等的；原因是111 4.44N U m fN Φ=221221214.44 4.44 4.44NN NU kU Um m fN fN k fN ⋅Φ====Φ∴铁损耗相等在高压方做：1011U m I Z = 1U 为电压，01I 为在高压侧测得的空载电流。
在低压方做：2022U m I Z =2U 02I 为低压方做空载试验时所测得的电压，电流。
∵无论在高压做还是低压做磁通不变，相同 ∴电压之比等于匝数之比，即12U kU =又∵磁通相等，∴两种情况磁势相同，∴101202N I N I =∴0102I kI = ∴10211220121m m kZI U Z U I k k ===g3．15 在分析变压器时，为何要进行折算？折算的条件是什么？如何进行具体折算？若用标么值时是否还需要折算？(1)∵变压器一，二次绕组无直接电联系，且一，二次绕组匝数不等，用设有经过折算的基本解公司无法画出等效电路，∴要折算。
(2)如果将二次绕组折算到一次侧，因为二次绕组通过其磁动势2F &对一起绕组起作用，∴只要保持2F &不变，就不会影响一次绕组的各个量(3)具体方法是将二次绕组的匝数折合到与一次绕组相同的匝数，即'22212F N I N I ==&&& ∴2'2I k I =&&，'22E kE =&&，'22U kU =&& '222R k R =，'222x k x σσ= '2LL R k R =，'2L L X k X = (4)若用标么值时不需要折算，因为用标么值表示时折算前后数值相等例'222211*'*22NNNI I I I kI I I I ====3．16 一台单相变压器，各物理量的正方向如图3.1所示，试求： （1）写出电动势和磁动势平衡方程式；（2）绘出1cos 2=ϕ时的相量图。