电机学第四版课后答案---_(汤蕴缪主编)
电机学复习题(课本部分问题详解汤蕴缪著)
电机学（十五课本）第二章 变压器2-2、一台50Hz 的变压器接到60Hz 的电源上运行，若额定电压不变，问激磁电流、铁耗、漏抗会怎样变化？解：ΦfN E U N 444.=≈ ，50=f 时，N U N 5044450⨯=.Φ，60=f 时，NU N6044460⨯=.Φ，655060=ΦΦ。
磁通减小为原来的5/6，不考虑磁路饱和，磁通和激磁电流成正比，激磁电流减小； 铁耗变小：50705023125023150312603160606565566556Fe Fe m Fe m Fe Fe P P GB fC GB fC P .....⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫⎝⎛=≈漏磁回路磁阻不变，漏电感不变，漏抗变大。
2-14 有一台三相变压器，额定容量kVA S N 5000=，额定电压kV U U N N 361021.=，Y ，d 联结，试求：（1）一次、二次侧的额定电流；（2）一次、二次侧的额定相电压和相电流。
解：（1）一次、二次侧的额定电流：A U S I N N N 68.2881035000311=⨯==；A U S I N N N 23.4583.635000322=⨯==（2）一次、二次侧的额定相电压和相电流：一次Y 连接：A I I N N 6828811.==φ；kV U U N N 77375310311.===φ； 二次∆连接：A I I N N 57264323458322..===φ；kV U U N N 3622.==φ；2-16 一台单相变压器，其一次电压为220V ，50Hz ，一次绕组的匝数N 1=200匝，铁心的有效截面积241035m A -⨯=，不计漏磁。
试求：（1）铁芯主磁通的幅值和磁通密度。
（2）二次侧要得到100V 和36V 两种电压时，二次绕组的匝数。
（3）如果一次绕组有%5±匝数的抽头，如图所示，二次绕组的电压是多少？ 解：（1）主磁通的幅值m ΦWb fN U fN E m 311111095.42005044.422044.444.4-⨯=⨯⨯=≈=Φ磁通密度m BT AB mm 41.110351095.443=⨯⨯==--Φ（2）二次绕组的匝数2N212121N N E E U U =≈912201002001212≈⨯=⨯=U U N N 匝33220362001212≈⨯=⨯=U U N N 匝（3）当210200%)51(1=⨯+=N 匝时，3.95210912201212=⨯=⨯=N N U U 匝5.34210332201212=⨯=⨯=N N U U 匝当190200%)51(1=⨯-=N 匝时，4.105190912201212=⨯=⨯=N N U U 匝2.38190332201212=⨯=⨯=N N U U 匝2-20、有一台三相变压器，kV kV U kVA S N N N 3610560021.,==，Y,d11联结组。
me汤蕴璆电机学第2章
U I Z E 1 1 1 1 E2 I 2 Z 2 U 2 N1 I1 N 2 I 2 N1 I m E1 I m Z m E 1 k E2
为什么要归算
二、变压器的等效电路
将物理模型简化为数学模型； 将复杂的电磁耦合问题简化为单纯的电路 问题；
1.绕组归算 化难为易，便于分析与求解。 （A）方法 通常是把二次绕组归算到一次绕组，也就是假 想把二次绕组的匝数变换成一次绕组的匝数，而不 改变一次和二次绕组原有的电磁关系。
（B）原则
不改变变压器的物理本质；
不改变能量传递关系与大小； 不改变电动势平衡关系、磁动势平衡关系、能量平衡关 系……
E1 jL1 I jI X 或 E1 I jX
另外：E I R 1 Fe Fe
或
E1 IF e RFe
p Fe R 铁耗电阻： Fe 2 称为铁耗电阻，是表征铁心 I Fe 损耗的一个参数。
故： I I E ( 1 1 ) Im Fe 1 RFe jX 所以有铁心线圈的并联等效电路。
难点: 1.变压器的运行原理和运行性能; 2.三相变压器。
2-1 变压器的基本结构和额定值
一、变压器的基本结构
铁心
变压器最主要部件 绕组
1.铁心 铁心由心柱和铁轭两部分组成。 心柱用来套装绕组，铁轭将心柱连接起来，使 之形成闭合磁路。为减少铁心损耗，铁心用厚 0.30-0.35mm的硅钢片叠成，片上涂以绝缘漆， 以避免片间短路。
同心式 结构
同心式绕组的高、低压绕组同心地套装 在心柱上。
特点 同心式绕组结构简单、制造方便，国产 电力变压器均采用这种结构。 交迭式 结构 交迭式绕组的高、低压绕组沿心柱高度 方向互相交迭地放置。 特点 交迭式绕组用于特种变压器中。
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第一章 磁路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：Θ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。
电机学期末复习题集-电机学课件-汤蕴璆主编(第四
本课程为电机学期末复习题集，旨在帮助学生全面回顾电机原理，包括基本 概念、工作原理、分类、常见故障与维修方法、调速方法和控制系统、保护 与维护，以及在实际工程中的应用。
电机原理的基本概念
深入理解电机原理的基本概念，包括电磁感应、电磁力、磁场等重要概念， 并学习它们在电机运行中的作用。
交通运输
深入研究电机在交通工具中的应用，推动 交通运输的发展。
家用电器
了解电机在家用电器中的应用，提供便利 和舒适。
电机的工作原理
1
磁场与电流交互作用
了解电流在磁场中产生的力，以及这种力如何驱动电机转动。
2
电磁感应现象
探索电磁感应现象如何使得电机的工作原理成为可能。
3
电机的机械结构
了解电机内部的机械结构，包括转子、定子和其他重要零件。
根据电机的类型进行分类
感应电机
探索感应电机的工作原理和应用领域。
直流电机
了解直流电机的特点、调速方法和应用。
同步电机
深入研究同步电机的工作原理和使用场景。
无刷电机
探索无刷电机的优势、调速方式和ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ泛应用。
电机的常见故障与维修方法
1 轴承损坏
2 电路故障
了解轴承损坏的原因和相应的维修方法。
探索电机电路常见的故障现象，以及如 何排除故障。
3 定子绕组故障
4 转子故障
深入研究定子绕组故障的原因及修复方 法。
了解转子故障的种类和相应的修复措施。
在高温环境下的安全运行。
3
维护要点
4
探索电机的日常维护方法，延长电 机的使用寿命。
过载保护
探索如何设置过载保护装置，防止 电机过载损坏。
电机学课后答案_汤蕴缪
第一章 磁路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。
电机学课后答案 汤蕴缪
第一章 磁路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 A 1-2 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 nmh 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 mFe 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（铁心由的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，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：Θ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=⨯⨯=⋅=-1-4 图示铁心线圈，线圈A 为100匝，通入电流，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》课后答案-第五版（汤蕴璆）
《电机学》课后答案-第五版（汤蕴璆）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1-2 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。
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。
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:V fB C p nmh h =G B f C p mFe h 23.1≈4105.7-? ∴铁⼼、⽓隙截⾯(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) ⽓隙长度铁⼼长度铁⼼、⽓隙中的磁感应强度(1) 不计铁⼼中的磁位降：磁势(2) 考虑铁⼼中的磁位降：铁⼼磁位降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。
2422109.293.01025.1025.0m m A A --?===δm l 41052-?==δδA A l H F F I500105100.146==?==-δδδA A l H F Fe 15.871045.127002=??=?=-A A A F F F Fe I 15.58715.87500=+=+=δ解：由题意可知，材料的磁阻与长度成正⽐，设PQ 段的磁1-5 图⽰铸钢铁⼼，尺⼨为左边线圈通⼊电流产⽣磁动势1500A 。
《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
电机学习题课—三绕组变压器-汤蕴璆主编(第四版)
高—低
148.7
10.1
z 1 * k z 3 '* k 0 .1 0 1归 到 N 1
中—低
82.7
6.06 z 2 '* k z 3 '* k 0 .0 6 0 6 N 2 ( N 1 )
联立前面三个方程 R k(1 2 )， R k(1 3 )， R k(2 3 )
得归算到N1
即RR：11
R2 R3
=13.455 =17.993
R 1 的1 0 . 7 2 ， R 2 2 . 7 3 4 7 ， R 3 = 7 . 2 7 2 R2 R3=10.0
z1*k
z'* 2k
z1*k
z'* 3k
0.1695 0.101
解得
பைடு நூலகம்
z1*k z '*
2k
0.10495 0.06455
4
电机学习题课
2-27 一台三绕组变压器，额定电压
110kv/38.5kv/11kv，YNyn0d11联结，额定容量
104kv/ 104kv/ 104kv/，短路实验数据如下表（短
z 路电流为额定电流）：
*
实验绕组 短路损耗pk/kw 短路电压uk（%） k
高—中
111.2
16.95
z 1 * k z 2 '* k 0 .1 6 9 5归 到 N 1
104kv/ 104kv/ 104kv/，短路实验数据如下表（短
z 路电流为额定电流）：
*
实验绕组 短路损耗pk/kw 短路电压Uk（%） k
高—中
111.2
16.95
z 1 * k z 2 '* k 0 .1 6 9 5归 到 N 1
电机学第四版课后习题答案
电机学第四版课后习题答案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？答：变压器原副绕组套在同一个铁芯上, 原边接上电源后，流过激磁电流I 0， 产生励磁磁动势F 0， 在铁芯中产生交变主磁通ф0, 其频率与电源电压的频率相同， 根据电磁感应定律，原副边因交链该磁通而分别产生同频率的感应电动势 e 1和e 2, 且有 dtd Ne 011φ-=, dtd Ne 022φ-=, 显然，由于原副边匝数不等, 即N 1≠N 2，原副边的感应电动势也就不等, 即e 1≠e 2, 而绕组的电压近似等于绕组电动势,即U 1≈E 1, U 2≈E 2,故原副边电压不等,即U 1≠U 2, 但频率相等。
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221==N N k ，能否一次线圈用2匝，二次线圈用1匝，为什么？答：不能。
由m fN E U Φ=≈11144.4可知，由于匝数太少，主磁通m Φ将剧增，磁密m B 过大,磁路过于饱和，磁导率μ降低，磁阻m R 增大。
于是，根据磁路欧姆定律m m R N I Φ=10可知, 产生该磁通的激磁电流0I 必将大增。
再由3.12fB p m Fe ∝可知，磁密m B 过大, 导致铁耗Fe p 大增， 铜损耗120r I 也显著增大，变压器发热严重，可能损坏变压器。
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第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 磁路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。
解：由题意可知，材料的磁阻与长度成正比，设PQ 段的磁阻为m PQ R R =，则左边支路的磁阻为m R 311： mm R R F F 31121+-=Φ A A R F F m PQ 43.7110014111503111=⎪⎭⎫⎝⎛⨯-=⋅Φ-= 1-5 图示铸钢铁心，尺寸为左边线圈通入电流产生磁动势1500A 。
试求下列三种情况下右边线圈应加的磁动势值：(1) 气隙磁通为41065.1-⨯Wb 时； (2) 气隙磁通为零时；(3) 右边心柱中的磁通为零时。
解：(1)Wb fe ed af41065.1-⨯=Φ=Φ=ΦT T B B ed af 66.0105.21065.144=⨯⨯==-- 查磁化曲线得m A H H ed af 500==气隙中的磁场强度m A m A H 34741071.4771075.21041065.1⨯=⨯⨯⨯⨯=---πδ ∴中间磁路的磁势()A F ad 2331020500105.21071.477--⨯⨯+⨯⨯⨯=A 28.1294=∴左边磁路的磁势()A A F dcba 72.20528.12941500=-=m A m A l F H dcba dcba dcba 44.4115.072.205===查磁化曲线得T B dcba 56.0=∴W b W b dcba 441024.210456.0--⨯=⨯⨯=Φ ∴()W b W b aghd 441059.01065.124.2--⨯=⨯-=Φ∴T T B aghd12.01051059.044=⨯⨯=--查磁化曲线得m A H aghd 80=∴A A F aghd 6075.080=⨯=∴右边线圈应加磁动势()A A F F F aghd ad 28.12346028.12942=-=-= (2) 0=ad F m A m A l F H d c b ad c b a30005.015001=== 查磁化曲线得T B dcba 5.1=∴W b W b dcba 441061045.1--⨯=⨯⨯=Φ ∴W b dcba aghd 4106-⨯=Φ=Φ∴T T B aghd2.110510644=⨯⨯=-- 查磁化曲线得m A H aghd 1270=∴A A F aghd 95275.01270=⨯=∴右边线圈应加磁动势A A F F aghd 95275.012702=⨯==(3) 由题意得dcba ad Φ=Φ由(1)、(2)可知W b W b ad 441024.21065.1--⨯<Φ<⨯ 取W b ad 41075.1-⨯=Φ则T T B B ed af 7.0105.21075.144=⨯⨯==-- 查磁化曲线得m A H H ed af 550==气隙中的磁场强度m A m A H 3474107.5061075.21041075.1⨯=⨯⨯⨯⨯=---πδ ∴中间磁路的磁势()A F ad 2331020550105.2107.506--⨯⨯+⨯⨯⨯=A 8.1376=∴W b ad dcba 41075.1-⨯=Φ=Φ∴T T B dcba4.01041075.144=⨯⨯=--查磁化曲线得m A H dcba 310=∴A A F dcba 1555.0310=⨯=A A A F F F dcba ad 15318.1376155=+=+= 已知A F 15001=1F F ≈，∴假设合理∴右边线圈应加磁动势A F F ad 8.13762==第二章 变压器2-1 什么叫变压器的主磁通，什么叫漏磁通？空载和负载时，主磁通的大小取决于哪些因素？答：变压器工作过程中，与原、副边同时交链的磁通叫主磁通，只与原边或副边绕组交链的磁通叫漏磁通。
由感应电动势公式Φ=1144.4fN E 可知，空载或负载情况下11E U ≈，主磁通的大小取决于外加电压1U 、频率f 和绕组匝数1N 。
2-2 一台50Hz 的变压器接到60Hz 的电源上运行时，若额定电压不变，问激磁电流、铁耗、漏抗会怎样变化答：（1）额定电压不变，则'1'11144.444.4Φ=Φ=≈N f fN E U N又5060'=f f ⇒6050'=ΦΦ， 即Φ=Φ65'磁通降低，此时可认为磁路为线性的，磁阻sl R m μ=不变，励磁磁势m m R N I Φ=⋅1，∴m m I I 5'=； （2）铁耗：βαf B p m Fe ∝，βα> 铁耗稍有减小；（3）σσσπ11''1562x L f x =⋅=， σσσπ22''2562x L f x =⋅= 2-3 在导出变压器的等效电路时，为什么要进行归算？归算是在什么条件下进行的？ 答：因为变压器原、副边只有磁的联系，没有电的联系，两边电压21E E ≠、电流不匹配，必须通过归算，才能得到两边直接连接的等效电路；归算原则：保持归算前后副边的磁动势不变。
2-4 利用T 型等效电路进行实际问题计算时，算出的一次和二次侧电压、电流和损耗、功率是否为实际值，为什么？答：一次侧没有经过归算，所以为实际值；二次侧电压、电流不是实际值，因为归算前后绕组匝数不同，但损耗、功率为实际值。
2-5 变压器的激磁阻抗和等效漏阻抗如何测定？答：激磁阻抗由空载试验测量；等效漏阻抗由短路试验测量。
（具体测量方法略）2-14 有一台三相变压器，额定容量kKA S N 5000=，额定电压kV kV U U N N 3.61021=，Y ,d 联结，试求：（1）一次、二次侧的额定电流；（2）一次、二次侧的额定相电压和相电流。
解：（1）A A U S I N N N 68.2881035000311=⨯==A A U S I N N N 21.4583.635000322=⨯==（2）原边Y 联结：kV kV U U N N 77.5310311===Φ A I I N N 68.28811==Φ 副边∆联结：kV U U N N 3.611==Φ A A I I N N 55.264321.458311===Φ 2-16 有一台单相变压器，已知参数为：Ω=19.21R ，Ω=4.151σX ，Ω=15.02R ，Ω=964.02σX ，Ω=1250m R ，Ω=12600m X ，26087621=N N 。
当二次侧电压V U 60002=，电流A I 1802=，且8.0cos 2=ϕ（滞后）时：（1）画出归算到高压侧的T 型等效电路；（2）用T 型等效电路和简化等效电路求1∙U 和1∙I ，并比较其结果。
解：（1）归算到高压侧：Ω=19.21R Ω=4.151σX Ω=1250m R Ω=12600m X Ω=Ω⎪⎭⎫⎝⎛==70.115.0260876222'2R k RΩ=Ω⎪⎭⎫ ⎝⎛==94.10964.0260876222'2σσX k X（2）T 型等效电路如图示：设V U k U0202152'2∠==∙∙ 则A k I I88.3642.53'2-∠==∙∙''LZ ''()Vj A V Z I U E E 15.14.2064294.1070.188.3642.53020215'2'2'2'21∠=Ω+⋅-∠+∠=+=-=-∙∙∙∙()A j VZ E I mm 18.8363.112600125015.14.206421-∠=Ω+∠=-=∙∙∙A A A I I I m12.3856.5488.3642.5318.8363.1'21-∠=-∠+-∠=+=∙∙∙V Z I E U 70.24.212791111∠=⋅+-=∙∙∙ 简化等效电路如右图：Ω=+=89.3'21R R R kΩ=+=34.26'21σσX X X k A I I 88.3642.53'21-∠==∙∙V Z I U U k 80.20.21254121∠=⋅+=∙∙∙由于在满载的情况下1I I m 〈〈，励磁支路可以忽落不计，所以两种方法计算的结果相差不大，在误差允许的范围之内。