《电机学》习题解答(吕宗枢)16章.docx
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》习题解答(吕宗枢)09章.docx
第 9 章思考题与习题参考答案9.1试比较异步电动机中主磁通和漏磁通的区别。
答: 主磁通是由基波旋转磁动势产生的基波旋转磁通，它经主磁路（定子铁心—气隙—转子铁心—气隙—定子铁心）而闭合。
其穿过气隙而同时交链定子、转子绕组，并分别在定子、转子绕组中产生感应电动势。
转子感应电动势产生的转子电流与定子磁场相互作用产生电磁转矩，驱动转子旋转，异步电动机从而实现将定子侧的电能传递给转子并转换成机械能输出。
因此，主磁通起能量传递和转换的媒介作用。
漏磁通不穿过气隙，它只与自身绕组相交链。
漏磁通包括槽部漏磁通和端部漏磁通。
另外由高次谐波磁动势所产生的高次谐波磁通虽然穿过气隙，但是对转子并不产生有效转矩，与槽部漏磁通和端部漏磁通具有同样的性质，所以也将其作漏磁通处理，称为谐波漏磁通。
由于漏磁通路径磁阻很大，因此它比主磁通小很多。
漏磁通仅在绕组上产生漏电动势，起电抗压降作用，不参与能量传递和转换。
9.2和同容量的变压器相比，为什么三相异步电动机的空载电流较大？答：变压器的主磁路由铁心构成，其磁阻很小，建立一定的主磁通所需要的磁动势很小，即励磁电流很小，通常为额定电流的2%～ 10%。
异步电动机的主磁路除了定、转子部分为铁心外，还有两段空气隙，这使得主磁路的磁阻很大，建立一定的主磁通所需要的磁动势就很大，即励磁电流很很大，通常为额定电流的20%～ 50%。
所以和同容量的变压器相比，三相异步电动机的空载电流较大。
9.3增大异步电动机的气隙，对空载电流、漏抗有何影响?答：增大异步电动机的气隙，主磁路磁阻增大，励磁电抗减小，空载电流增大。
气隙增大后，漏磁面积增加，单位电流产生的漏磁通增加，漏抗增大。
9.4异步电动机空载和负载时的气隙主磁通是否变化，为什么？答：主磁通几乎不变化。
虽然异步电动机空载运行时，气隙主磁通仅由定子励磁磁动势F0产生，而负载运行时，气隙主磁通由定子磁动势F1和转子磁动势 F2共同产生，但是因为外施电压U 1不变，根据U1 E1 4.44 fNk w1可知，空载和负载时的主磁通基本是同一数值。
《电机学》习题解答(吕宗枢) 16章
第16章思考题与习题参考答案16.1 简述直流发电机和直流电动机的基本工作原理。
答：发电机原理：定子励磁绕组通入直流电流建立恒定的磁场（励磁磁场），当原动机拖动转子旋转时，电枢线圈便切割励磁磁场而产生感应电动势，尽管该电动势是交流电动势，但是通过换向器和电刷的配合作用，在电刷两端可获得直流电动势，当电刷与外电路接通时，便可向外电路发出直流电流。
电动机原理：定子励磁绕组通入直流电流建立恒定的励磁磁场，当把直流电源加在电刷两端时，电枢线圈中将有电流流过，电枢线圈的每边导体在励磁磁场中将受到电磁力的作用，并对转轴形成电磁转矩，从而拖动转子旋转。
必须指出，虽然外加直流电源，但通过电刷和换向器的配合作用，使电枢线圈中流过的是交流电流，从而保证电机产生固定方向的电磁转矩，拖动转子沿固定方向旋转。
16.2 在直流电机中，为什么每根导体的感应电动势为交流，而由电刷引出的电动势却为直流? 换向器的作用是什么？答：在直流电机中，电枢旋转使每根导体交替切割N、S极磁场，所以电枢导体电动势为交流。
但由于换向器与电枢线圈一起旋转，而电刷固定不动，使得其中的一个电刷总是与位于N极下的导体相接触，另一个电刷总是与位于S极下的导体相接触，也就是说，一个电刷的电位总为正极性，而另一个电刷的电位总为负极性，所以电刷两端的电动势是一个极性不变的直流电动势。
换向器是实现电刷两端直流电与电枢线圈中交流电的相互转换作用。
16.3试判断下列情况下电刷两端电压的性质：(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。
答：（1）磁极固定，电刷与电枢同时旋转时，电刷两端电压为交流；（2）电枢固定，电刷与磁极同时旋转时，电刷两端电压为直流。
16.4试述直流电机的主要组成部件及其作用。
答：直流电机主要由定子和转子组成。
定子部分有：（1）主磁极，作用是产生恒定的主磁场；（2）换向极，作用是减少电刷与换向器之间的火花；（3）电刷装置，作用是与换向器一起实现直流电机的内部交流与外部直流的相互转换功能，并使电刷与换向器保持良好接触；（4）机座和端盖，机座的作用是用来固定主磁极、换向极和端盖，也是电机磁路的一部分。
电机学练习题库(附答案)
电机学练习题库（附答案）一、单选题（共45题，每题1分，共45分）1.某三相异步电动机最大转矩的大小与（）。
A、转子漏电抗无关B、转子电阻有关C、转子漏电抗成正比D、转子电阻无关正确答案：D2.交流电机定、转子的极对数要求（）。
A、任意B、不等C、不可确定D、相等正确答案：D3.变压器的储油柜位于变压器油箱的上方，通过（）与油箱相通。
A、冷却装置B、气体继电器C、绝缘套管D、吸湿器正确答案：B4.三相交流旋转电机的相带是（）。
A、240°B、60°相带C、360°D、120°相带正确答案：B5.如果电网容量允许，鼠笼式异步电动机应采用（)。
A、Y-B、自耦变压器降压起动C、直接起动D、延边三角降压启动正确答案：C6.电力变压器是常用于改变（）的电气设备。
A、交流电压大小B、交流电源频率大小C、电能大小D、直流电压大小正确答案：A7.当异步电动机的负载超重时，其起动转短将（）。
A、与负载轻重无关B、愈大C、为零D、愈小正确答案：A8.当同步电机空载电势店相位滞后端电压U时，电机运行于（）状态。
A、不确定B、电动机C、调相机D、发电机正确答案：B9.三相异步电动机定子绕组通入频率为分的电流，当转子不动时，其转子频率万为(）。
A、f₂>fB、f₂<f₁C、f₁=f₂D、f₂=0正确答案：C10.同步发电机的空载特性是（）。
A、一条过原点的直线B、一条向下弯曲的曲线C、磁饱和曲线D、双曲线正确答案：C11.转差率为s的异步电动机，电磁功率为P，则sP将等于（，A、机械功率B、总机械功率C、转子铜耗D、定子铜耗正确答案：C12.考虑磁路饱和，单相变压器空载运行时（）。
A、当电流为正弦波时，主磁通为正弦波B、磁通为平顶波时，电流为正弦波C、当电流为正弦波时，主磁通为尖顶波D、当磁通为正弦波时，电流为平顶波正确答案：B13.异步电动机处于理想空载状态时，转差率为（）。
电机学第五版课后答案 -修订版
《电机学》（第五版）课后习题解答系别：电气工程系系授课教师： *** * 日期： 2017.05.2 0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 磁路的基本定律有那几条？当铁心磁路上有几个磁动势同时作用时，能否用叠加原理来计算磁路？为什么？答： 有安培环路定律，磁路的欧姆定律，磁路的串联定律和并联定律；不能，因为磁路是非线性的，存在饱和现象。
1-3 基本磁化曲线与初始磁化曲线有何区别？计算磁路时用的是哪一种磁化曲线？答： 起始磁化曲线是将一块从未磁化过的铁磁材料放入磁场中进行磁化，所得的)(H f B =曲线；基本磁化曲线是对同一铁磁材料，选择不同的磁场强度进行反复磁化，可得一系列大小不同的磁滞回线，再将各磁滞回线的顶点连接所得的曲线。
二者区别不大。
磁路计算时用的是基本磁化曲线。
1-4 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 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。
1-5 说明交流磁路和直流磁路的不同点。
答： 直流磁路中的磁通是不随时间变化的，故没有磁滞、涡流损耗，也不会在无相对运动的线圈中感应产生电动势，而交流磁路中的磁通是随时间而变化的，会在铁心中产生磁滞、涡流损耗，并在其所匝链的线圈中产生电动势，另外其饱和现象也会导致励磁电流、磁通，感应电动势波形的畸变，交流磁路的计算就瞬时而言，遵循磁路的基本定律。
1-6 电机和变压器的磁路通常采用什么材料构成？这些材料有什么特点？答：磁路：硅钢片。
《电机学》习题解答(吕宗枢)-11章
《电机学》习题解答(吕宗枢)-11章-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1第11章 思考题与习题参考答案11.1 同步发电机感应电动势的频率和转速有什么关系? 在频率为50H Z 时，极数和转速有什么关系答:频率与转速的关系为：60pn f = 当频率为Hz 50时，30005060=⨯=pn 。
11.2 为什么汽轮发电机采用隐极式转子，水轮发电机采用凸极式转子？答：汽轮发电机磁极对数少（通常p =1），转速高，为了提高转子机械强度，降低转子离心力，所以采用细而长的隐极式转子；水轮发电机磁极对数多,转速低，所以采用短而粗的凸极式转子。
11.3 试比较同步发电机与异步电动机结构上的主要异同点。
答：同步发电机和异步电动机的定子结构相同，都由定子铁心、定子三相对称绕组、机座和端盖等主要部件组成。
但这两种电机的转子结构却不同，同步发电机的转子由磁极铁心和励磁绕组组成，励磁绕组外加直流电流产生恒定的转子磁场。
转子铁心又分为隐极式和凸极式两种不同结构。
异步电动机的转子分为笼型和绕线型两种结构形式，转子绕组中的电流及转子磁场是依靠定子磁场感应而产生的，故也称为感应电动机。
11.4 一台汽轮发电机，极数22=p ，MW 300=N P ，kV 18=N U ，85.0cos =N ϕ，Hz 50=N f ，试求：（1）发电机的额定电流；（2）发电机额定运行时的有功功率和无功功率。
解：（1）A U P I N N NN 6.1132085.010********cos 336=⨯⨯⨯⨯==ϕ（2）MW P N 300= MVA P S N N N 94.35285.0/300cos /===ϕv ar 186527.094.352sin M S Q N N N =⨯==ϕ11.5一台水轮发电机，极数402=p ，MW 100=N P ，kV 813.U N =，9.0cos =N ϕ，Hz 50=N f ，求：（1）发电机的额定电流；（2）发电机额定运行时的有功功率和无功功率；（3）发电机的转速。
电机学教材答案
流除 K、阻抗乘 K2；用标幺值表示时无需折算。
2-8（1） N1 407匝
N2 222匝
（2） I1N 57.74A SN 1000 kVA
（3） P2 1000 kW P2 900 kW P2 850 kW
2-9 （1） rk 8.607 xk 17.747 Zk 19.724
2-3 不饱和，为正弦波；饱和为尖顶波，非线性的原因。
2-4 空载电流小，忽略了空载铜耗；短路时电压低，忽略铁耗；略有差别。
2-5 励磁电流下降、铁耗下降、漏抗增大、电压变化率增大。
2-6 一样但计算值差 K2 倍。
2-7 去耦合、保持有无功功率（损耗）不变，磁势不变；低压到高压的折算为：电压乘 K、电
4-3 空载是非线性的问题，短路是线性电路的问题。
4-4 过小时正常运行的电压变化小，但短路时电流大，过大反之。大型变较大的原因是限制短
路时的短路电流。
4-5（1） Ik
1572 .3A，
I
k
9.5
（2） ik max 4052 A,
i
km ax
17.4
4-6（1） Ik 260 A
（2） ik max 430 .7 A
pCu2 sNPem 0.05 106 .3 5.3kW
10-7 解：①额定电磁转矩Tem
Tem
Pem 1
Pem 2 n1
9550
Pem n1
9550 106.3 1000
1015.2N m
60
② 额定输出转矩T2
T2N
PN
PN 2 n
9550 PN nN
9550 100 950
1-5 I1N I1N 16.5A I 2N 91.65A I 2N 52.91A
电机学课后习题答案
电机学课后习题答案问题1：简述直流电机的工作原理。
答案：直流电机的工作原理基于电磁感应定律和洛伦兹力定律。
当直流电通过电机的定子线圈时，会在定子中产生磁场。
这个磁场与转子中的电流相互作用，产生力矩，使转子旋转。
转子的旋转方向取决于电流的方向以及磁场的方向。
问题2：解释同步电机和异步电机的区别。
答案：同步电机和异步电机的主要区别在于它们的转速与电网频率的关系。
同步电机的转速严格与电网频率同步，即转速等于电网频率乘以极对数。
而异步电机的转速则略低于同步转速，存在滑差，这是因为异步电机的转子电流是感应产生的，而不是直接供电。
问题3：三相异步电机的启动方式有哪些？答案：三相异步电机的启动方式主要有以下几种：1. 直接启动：将电机直接接入电网，适用于小型电机。
2. 星-三角形启动：在启动时将电机接成星形，以降低启动电流，启动后再切换为三角形连接。
3. 自耦变压器启动：使用自耦变压器降低启动时的电压，从而减小启动电流。
4. 软启动器启动：通过电子控制技术逐渐增加电机的启动电压和电流，实现平滑启动。
问题4：解释变压器的工作原理。
答案：变压器的工作原理基于电磁感应。
它由两个或多个线圈组成，这些线圈围绕同一个铁芯。
当交流电通过初级线圈时，会在铁芯中产生变化的磁通量，这个变化的磁通量会在次级线圈中感应出电动势。
变压器的输出电压与输入电压之比等于次级线圈与初级线圈的匝数比。
问题5：电机的效率如何计算？答案：电机的效率是输出功率与输入功率之比，通常用百分比表示。
计算公式为：\[ \text{效率} = \left( \frac{\text{输出功率}}{\text{输入功率}} \right) \times 100\% \]输出功率是指电机轴上的实际输出功率，而输入功率是电机消耗的电能功率。
结束语：电机学的学习不仅需要理解理论知识，还需要通过课后习题来加深对知识点的掌握。
希望上述答案能够帮助你更好地理解电机学的基本概念和原理。
电机学课后 思考题 习题 答案
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。 1.7 变压器油的作用是什么？ 答：变压器油既是绝缘介质，又是冷却介质，起绝缘和冷却作用。
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 e N d 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 dt
电机学思考题吕宗枢
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。
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。
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）。
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。
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。
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。
变压器油的作用是什么答：变压器油既是绝缘介质，又是冷却介质，起绝缘和冷却作用。
变压器分接开关的作用是什么答：为了提高变压器输出电能的质量，应控制输出电压波动在一定的范围内，所以要适时对变压器的输出调压进行调整。
《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。
电机学第三版课后习题答案解析word精品
短路阻抗标么值
短路电流标么值和短路电流有名值
I；=I；I1N=13.8 157.46 =2172.95A
6000；V属大容量变压器；y= 1.7-1.8
最大短路电流：
*1*
i；max-；y *_；yI；
z；
i；ma^='2i；maxI1^=■■2；yI；I1N
=2
1-9
试验类型
SN
x；-Z：2-汇=0.039
1-=14.28
206皿=1.225
(பைடு நூலகம்
* *2 *2
xm二Zm-rm-14・24
1-6三相变压器的组别有何意义，如何用时钟法来表示？
答：三相变压器的连接组别用来反映三相变压器对称运行时，高、低压侧对应的线电动势 （线
电压）之间的相位关系。影响组别的因素不仅有绕组的绕向、首末端标记，还有高、低压侧 三相绕组的连接方式。
答：异步电机转差率s是指旋转磁场转速n1与转子转速n之间的转速差（n1-n）与旋转磁
n—n
场转速n1的比率，即s1
当*山时，转差率为正（s>0），n> n1时转差率为负（s<0）;
当n1>n>0时，转差率s<1;当0>n>g时，转差率s>1;
当+m>s>1时为电磁制动运行状态，当1>s>0时为电动机运行状态，当0>s>-g时为发
1—8有一台60000千伏安，220/11千伏，Y,d(Y/△)接线的三相变压器，
r；=0.008, x；=0.072，求：
(1)高压侧稳态短路电流值及为额定电流的倍数；
(2)在最不得的情况发生突然短路，最大的短路电流是多少？
《电机学》习题解答(吕宗枢) 03章
第3章思考题与习题参考答案3.1 三相组式变压器和三相心式变压器的磁路结构各有何特点？在测取三相心式变压器的空载电流时，为什么中间一相的电流小于其它两相的电流？答：三相组式变压器的三相磁路彼此独立，互不关联，且各相磁路几何尺寸完全相同；三相心式变压器的三相磁路彼此不独立，互相关联，各相磁路长度不等，三相磁阻不对称。
在外加对称电压时，由于中间相磁路长度小于其它两相的磁路长度，磁阻小，因此，中间一相的空载电流小于其它两相的电流。
3.2 变压器出厂前要进行“极性”试验，如题3.2图所示，在U1、U2端加电压，将U2、u2相连，用电压表测U1、u1间电压。
设变压器额定电压为220/110V，如U1、u1为同名端，电压表读数为多少？如不是同名端，则读数为多少？答:110V，330V题3.2图极性试验图3.3 单相变压器的联结组别有哪两种？说明其意义。
答：有I，I0；I，I6两种。
I，I0说明高、低压绕组电动势同相位；I，I6说明高、低压绕组电动势反相位。
3.4 简述三相变压器联结组别的时钟表示法。
答：把三相变压器高压侧某一线电动势相量看作时钟的长针，并固定指向“0”点，把低压侧对应线电动势相量看作时钟的短针，它所指向的时钟数字便是该变压器的联结组别号。
3.5 试说明为什么三相组式变压器不能采用Y,y联结，而小容量三相心式变压器可以采用Y,y联结？答：因为三相组式变压器三相磁路彼此独立，采用Y，y联结时，主磁路中三次谐波磁通较大，其频率又是基波频率的三倍，所以，三次谐波电动势较大，它与基波电动势叠加，使变压器相电动势畸变为尖顶波，其最大值升高很多，可能危及到绕组绝缘的安全，因此三相组式变压器不能采用Y，y联结。
对于三相心式变压器，因为三相磁路彼此相关，所以，三次谐波磁通不能在主磁路（铁心）中流通，只能通过漏磁路闭合而成为漏磁通。
漏磁路磁阻很大，使三次谐波磁通大为削弱，主磁通波形接近于正弦波，相电动势波形也接近正弦波。
电机学习题答案(部分)
第四章4 .1 如果电源频率是可调的,当频率为50 Hz 及40 Hz 时,六极同步电动机的转速各 是多少?解: n =1n =pf 160 六极同步电动机P=3,当1f =50HZ时,min /100035060r n =⨯=; 当1f =40HZ 时,min /80034060r n =⨯=4 . 2 同步电动机在正常运行时,转子励磁绕组中是否存在感应电动势?在起动过程中是否存在感应电动势?为什么?答: 同步电动机在正常运行时,转子励磁绕组中不存在感应电动势。
正常运行时转子的转速等于定子旋转磁场的转速, 转子励磁绕组与定子旋转磁场之间没有相对切割运动,所以转子励磁绕组中不会产生感应电动势。
在起动过程中转子励磁绕组中存在感应电动势,因为起动时转子的转速低于定子旋转磁场的转速, 转子励磁绕组与定子旋转磁场之间有相对切割运动, 所以转子励磁绕组中会产生感应电动势。
4 . 3 为什么异步电动机不能以同步转速运行而同步电动机能以同步转速运行?答: 若异步电动机以同步转速运行,则转子的转速等于定子旋转磁场的转速,两者之间没有相对切割运动,在转子绕组中不会产生感应电动势,没有电流, 没有电磁转矩,异步电动机不能运行,所以异步电动机不能以同步转速运行。
同步电动机的定子绕组通入三相交流电产生旋转磁场,而转子励磁绕组通入直流电产生恒定磁场,只有当转子转速等于同步转速时, 同步电动机才能产生固定方向的电磁转矩,从而带动负载运行;如果转子转速不等于同步转速,则产生的电磁转矩的方向是交变的,时而是顺时针方向, 时而是逆时针方向,平均电磁转矩为零,所以同步电动机只能以同步转速运行。
4 . 4 为什么要把凸极同步电动机的电枢磁动势a F 和电枢电流I 分解为直轴和交轴两个分量?答: 凸极同步电动机结构上的特点是转子具有明显突出的磁极,使得定、转子之间的气隙是不均匀的,这给分析工作带来困难。
为便于分析,在转子上放置垂直的两根轴,即直轴和交轴,直轴与转子轴线重合,交轴与转子轴线垂直,这样使得沿直轴或交轴方向的磁路是对称的,同时由于直轴与交轴互相垂直,计算直轴方向的磁通时不必考虑交轴磁动势的影响,同样, 计算交轴方向的磁通时也不必考虑直轴磁动势的影响,可使计算工作简化,所以常把凸极同步电动机的电枢磁动势a F 和电枢电流I 分解为直轴和交轴两个分量。
电机学习题(附参考答案)
电机学习题（附参考答案）一、判断题（共100题，每题1分，共100分）1.所有非铁磁材料磁路都没有铁损耗。
()A、正确B、错误正确答案：B2.对于三相变压器而言，只要有角接绕组，二次侧感应电动势波形就是正弦波。
()A、正确B、错误正确答案：A3.大容量变压器的高压绕组一般采用纠结连续式绕组，以改普在大气过电压作用下绕组上的初始电位分布，防止绕组击穿。
()正确错误A、正确B、错误正确答案：A4.在电机和变压器铁心材料周围的气隙中存在少量磁场。
()A、正确B、错误正确答案：A5.定、转子磁动势相对静止是一切电机能正常运行的必要条件。
（）A、正确B、错误正确答案：A6.发电机失磁后，电磁功率减小。
（）A、正确B、错误正确答案：A7.由三绕组变压器等效电路可知，一次漏阻抗压降会直接影响二、三次主电动势，进而影响二、三次绕组端电压。
（）A、正确B、错误正确答案：A8.磁极数为2的电机，转子旋转一周，电角度改变720°。
（）A、正确B、错误正确答案：B9.变压器一、二次侧感应电动势之比可近似认为等于一、二次侧电压有效值之比。
()A、正确B、错误正确答案：A10.异步电动机运行过程中，如果转子突然被卡住，转子电流会下降。
（）A、正确B、错误11.同步调相机不带机械负载，只向电力系统送出或吸收无功功率。
（）A、正确B、错误正确答案：A12.理论表明，交流磁路损耗随交流绕组的频率增加而增大，也随磁通密度的最大值增加而增大。
()A、正确B、错误正确答案：A13.同步发电机作调相运行时，功角δ≈0。
（）A、正确B、错误正确答案：A14.绕线式异步电动机带恒功率负载稳定运行，若适当增大定子绕组电阻后电机重新稳定运行，则此时电机定子电流保持不变。
（）A、正确B、错误正确答案：B15.三相同步发电机感应电动势的相序是由直流励磁电源正负极顺序决定的。
（）A、正确B、错误16.根据磁路欧姆定律可知，任何磁路中的磁通量和磁路磁阻是成反比关系的。
《电机学》习题解答(吕宗枢)15章.docx
第 15 章思考题与习题参考答案15.1从同步发电机过渡到同步电动机时，功角、定子电流、电磁转矩的大小和方向有何变化？答：功角由正变负（E0由超前于 U 变为滞后于 U ），电磁转矩方向改变，由制动转矩变为驱动转矩，定子电流有功分量方向改变，由发出功率变为吸收功率。
15.2当cos滞后时，电枢反应在发电机中有去磁作用而在电动机中却有助磁作用，为什么？答：在发电机中，当cos滞后时，发电机发出感性无功功率，发电机处于过励磁状态，电枢电流滞后于空载电动势，电枢反应有去磁作用；在电动机中，当cos滞后时，电动机吸收感性无功功率，即发出容性无功功率，所以电枢反应有助磁作用。
15.3磁阻电动机的转矩是怎样产生的？为什么隐极电机不会产生这种转矩？答：磁阻电动机的转矩是由于电机的交、直轴磁阻不等（即X d X q）而产生的。
隐极电机交、直轴对称， X d X q，所以不会产生磁阻转矩。
15.4同步电动机带额定负载运行时，如cos1，若保持励磁电流不变，使电机空载运行，cos如何变化？答： cos将减小到接近于零，电动机吸收容性无功功率和很少的有功功率以供空载损耗。
15.5某工厂变电所变压器的容量为2000kVA ，该厂电力设备总功率为1200kW ， cos0.65（滞后），今欲新增一台500kW 、 cos0.8 （超前）、95% 的同步电动机，当此同步电动机满载时全厂的功率因数是多少？变压器是否过载？解：原有电力设备消耗的有功功率和无功功率分别为P11200 kWQ1P112002sin 1 0.651403kVar cos0.65新增同步电动机消耗的有功功率和无功功率（超前）分别为P1P2500526.3kW0.95Q1P1526.31 0.82394.7kVar cossin0.8新增同步电动机后，消耗总的有功功率和无功功率分别为P P1P11200 526.3 1726.3kWQ Q1Q11403 394.7 1008.3kVar消耗总的容量SP2Q21726.321008.321999.2kV ar总的功率因数cos P1726.30.8635 S1999.2变压器不过载，但几乎满载。
(完整word版)电机学作业题解(word文档良心出品)
《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 ；41m1710.555.83610A 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：604.81.512A 400===F i N在此电流下，铁心各部分的磁通密度分别为：110.030.40.0075φ===B T A220.030.60.05φ===B T A 330.031.20.0025φ===B T A2-5 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》课后习题答案解析
《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 Le dtLψ=-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 lμ∧=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。
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第 16 章思考题与习题参考答案
16.1简述直流发电机和直流电动机的基本工作原理。
答：发电机原理：定子励磁绕组通入直流电流建立恒定的磁场（励磁磁场），当原动机拖动转子旋
转时，电枢线圈便切割励磁磁场而产生感应电动势，尽管该电动势是交流电动势，但是通过换向器和电
刷的配合作用，在电刷两端可获得直流电动势，当电刷与外电路接通时，便可向外电路发出直流电流。
电动机原理：定子励磁绕组通入直流电流建立恒定的励磁磁场，当把直流电源加在电刷两端时，电枢线圈中将有电流流过，电枢线圈的每边导体在励磁磁场中将受到电磁力的作用，并对转轴形成电磁转矩，从而拖动转子旋转。
必须指出，虽然外加直流电源，但通过电刷和换向器的配合作用，使电枢线圈
中流过的是交流电流，从而保证电机产生固定方向的电磁转矩，拖动转子沿固定方向旋转。
16. 2 在直流电机中，为什么每根导体的感应电动势为交流，而由电刷引出的电动势却为直流? 换向器的作用是什么？
答：在直流电机中，电枢旋转使每根导体交替切割N、 S 极磁场，所以电枢导体电动势为交流。
但
由于换向器与电枢线圈一起旋转，而电刷固定不动，使得其中的一个电刷总是与位于N极下的导体相接触，另一个电刷总是与位于S 极下的导体相接触，也就是说，一个电刷的电位总为正极性，而另一个电
刷的电位总为负极性，所以电刷两端的电动势是一个极性不变的直流电动势。
换向器是实现电刷两端直
流电与电枢线圈中交流电的相互转换作用。
16.3 试判断下列情况下电刷两端电压的性质：(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。
答：（ 1）磁极固定，电刷与电枢同时旋转时，电刷两端电压为交流；
（ 2）电枢固定，电刷与磁极同时旋转时，电刷两端电压为直流。
16.4 试述直流电机的主要组成部件及其作用。
答：直流电机主要由定子和转子组成。
定子部分有：（ 1）主磁极，作用是产生恒定的主磁场；（2）换向极，作用是减少电刷与换向器之间的火花；（3）电刷装置，作用是与换向器一起实现直流电机的内
部交流与外部直流的相互转换功能，并使电刷与换向器保持良好接触；（ 4）机座和端盖，机座的作用是
用来固定主磁极、换向极和端盖，也是电机磁路的一部分。
转子部分有：（ 1）电枢铁心，作用是用来安放电枢绕组并作为主磁路的一部分；（2）电枢绕组，作用是产生感应电动势和电流以及产生电磁转矩，是电能与机械能相互转换的重要部件；（ 3）换向器，又称整流子，是实现电枢内交流电和外部直流电的转换作用。
16.5 说明直流发电机与直流电动机额定功率的定义及其性质差别。
直流电动机的额定功率是指额定运行时，电机转轴输出的机械功率。
16.6 一台直流电动机的铭牌数据如下：额定功率P N55kW ，额定电压 U N110 V ，额定转速n N 1000 r / min ，额定效率N85% 。
试求该电动机的额定输入功率P1和额定电流 I N。
解： P1P N55
64.706kW
85%
N
I N
P164.706103A U N110588.24
16.7 一台直流发电机的铭牌数据如下：额定功率P N200kW ，额定电压 U N230V ，额定转速 n N 1450 r / min ，额定效率N90% 。
试求该发电机的额定输入功率P1和额定电流 I N。
解： P1P N200
222.22kW
90%
N
I N
P N200103
869.565A U N230
16.8 一台直流电机的极对数p=3，电枢绕组总导体数N =398，气隙每极磁通
-2
=2.1 × 10 Wb ，电
枢电流 I a=10A ，转速 n=1500 r/min，电枢绕组有两条并联支路。
求电枢电动势和电磁转矩。
解： C E pN339819.9
60a601
C T pN3398190.03
2 a21
E a C E n 19.9 2.110 2 1500626.85V
T
em C T I a190.03 2.1 10 2 1039.91Nm
第 16 章自测题参考答案
一、填空题
1.交流、直流；
2. 串励、复励；
3. 电、机械；
4. 相反、相同；
5. 相同、相反二、选择题
1.③
2.①
3.②
4.③
5.③
三、简答题和作图题
1.答：由于主磁极励磁绕组中通入直流电流后产生的磁场为恒定磁场，即磁极铁心中的磁通是不
变的，所以主磁极铁心包括定子铁轭中不存在磁滞和涡流损耗，所以可采用普通钢片。
但由于电枢旋转，
电枢铁心交替切割主磁极N、S 磁场，电枢铁心中的磁通是交变的，故电枢铁心中产生涡流和磁滞损耗，为了减少涡流和磁滞损耗，电枢铁心必须采用硅钢片。
2.答：有他励、并励、串励和复励四种。
各接线图略。
四、计算题
解：（ 1）
P N82103A I N U N230356.5
（ 2） C E
pN2246
8.2
60a601
E a230
2.89102Wb
C E n8.2970
（3） C T pN2246
78.3 2 a21
T
em C
T I a78.3 2.8910 2356.5 806.7 Nm。