电机学第二版李祖明第一二三章思考题参考答案

第一章直流电机思考题参考答案1.略2.因为电枢铁心中的磁通是随着电枢旋转而在改变，为减小它的铁心损耗，采用电工钢片叠成。

磁轭中的磁通为恒定的非交变磁通，不会引起涡流和磁滞损耗。

所以毋需用电工钢片可用工艺简单的方式，由铸钢或钢板制成。

3.在直流电动机中，换向器可保证每个主磁极下电枢导体中的电流方向与转子旋转无关，始终保持一个方向，这样电动机才有恒定的电磁转矩。

4.无头无尾成环状闭合的绕组称为闭合绕组。

相反，绕组有头有尾有缺口不成环状闭合的为开启式绕组。

简单看来如直流电机用开启式绕组则工作时有一半电枢绕组中没有电流流通。

除电机材料未充分利用外，还可能引起开口处发生火花等故障。

5. a.电刷可以引出的电势最大；b.电刷引出电势为0；c.电刷电势的大小介于a、b两种情况之间；d.设该电机有极对数为p，则电刷电势是一具有p个周期变化的交变电势；e.其时电势为频率为（Hz）的交流电势；f.情况与e相同；g.电刷电势仍为直流电势。

6.默画后对照图1-20。

7.电枢绕组每根导体的电势和电磁转矩与分布曲线成正比。

如分布极不均匀，如图1-20b所示，某点大到某值时，可能导致切割该磁通的导体的感应电势相应过大，而损坏该导体出的绝缘，而使电机发生故障。

对转矩则无甚关系。

8.式（1-12）（1-18）是当电刷位置处于与交轴导体相接触的位置导出的，如电刷位置不满足这个前提，所得结果将产生误差。

9.不能，虽能补偿电枢反应，但电枢槽中合成电流为零，电机不能正常工作了。

10.没有磁饱和现象自励将不能得最终的稳定电压。

必须小于临界值，否则只能建立微小的电势。

11.因为并励发电机短路时，加在励磁绕组的电势被短路，只有剩余磁通产生的电枢电势被短路，短路电流不会很大。

串励机因为由电枢电流励磁，大的短路电流增大励磁电流、电枢电势，短路电流将十分巨大。

12.必须同时改变电枢转向和电枢电刷与励磁线圈的连接。

13.改变励磁电流或电枢电流方向均可改变其转向。

14.起动电流过大将引起电刷火花和电枢回路的过热，甚至引起电源电压的波动，影响接在同一电源的其它用电装置的正常工作。

起动电流过小则相应的起动转矩亦小，将影响起动性能。

15.a.调节端电压U，这要求该电动机有专用独立的电源。

b.调节电枢回路中的附加电阻，在功率回路中，所以会增大焦耳损耗，降低效率。

c.调节励磁回路中的附加电阻，以改变每极磁通，调速范围较大，铜耗亦小。

16.电动机的起动：合上的电源，使、建起电压（为自励）；将调小，然后调节改变的端电压，完成降压起动。

调速方法：调节的端电压，调节的励磁回路电阻均可调速。

切断发电机的励磁电源，即失电停转。

切换发电机励磁回路的双掷闸刀，改变了的极性便可改变的旋转方向。

17.因为被短路的换向元件切割电枢反应磁场的感应的电势，无论对发电机运行或电动机运行，它总和换向前的电流同方向，总是阻碍换向。

18.因为换向元件切割换向极磁场所产生的速率电势只要能抵消或减各种阻碍换向的电势就达到了设置换向极的目的。

至于该电势是由换向元件的一个圈边还是两个圈边获得是没有关系的。

对二级机而言为结构简单起见，可以只置一个换向极。

19.当励磁回路断开时，气隙中的磁通骤降为微小的剩磁，电枢电路中的感应电势将随着减小。

在外施端电压U不变情况下，电枢电流将急剧增大。

此时，电动机的转速如何变化将取决于电磁转矩的变化，电磁转矩的变化可能有两种情况：根据式（1-19）电磁转矩正比于每极磁通和电枢电流的乘积，当电枢电流的增加不足以补偿每极磁通减小程度时，电磁转矩将减小，电动机减速。

反之，则电动机将加速，直至上升到危险的高值。

按题意：a.励磁回路断开瞬间，转子由于惯性，转速瞬间保持不变，于是有，当下降到，则降为，电枢电流上升为，倍。

电磁转矩变为，倍。

电动机将加速。

b.降为，则降为，升为倍倍电磁转矩变小，电机将减速。

综上所述，a)不仅电流巨大，要烧坏电枢及电刷装置，而且转速将升至危险的高值，导致电动机受机械损坏。

b)虽然转速下降，但巨大的电枢电流仍是破坏因素，必须避免。

20.该测功器的转子在主磁场中旋转，犹如一台他励发电机，当其电枢回路接有负载电阻，电枢回路有电流时，将产生逆旋转方向的电磁阻转矩。

鉴于它的定子可以自由回转，由作用与反作用原理可知定子将顺旋转方向回转。

通常为了防止定子发生旋转，而在定子上加以重锤，限制定子只能回转。

显然回转角度正比于电磁转矩。

用指针显示定子回路的角度，可换算出被测电动机的输出转矩。

调节它的励磁回路电阻以改变励磁电流，或调节电枢回路的负载电阻，均能调节被测电机的输出转矩。

同时测量被测电机的转速，即可算出它的输出功率。

21.电刷电动势将是一个与励磁电流同频率的交流电势。

第二章变压器思考题参考答案1.匝数比和感应电势比是准确的。

电流比略去了，端电压比忽略了一次侧漏阻抗降落。

2.互磁通是耦合初次级绕组的媒体，亦是可以将变压器用等效电路来分析的依据。

而漏磁通只分别影响各侧绕组的压降。

二者作用不同，分别处理，易于分析。

3.默写后，对照图2-9和图2-14。

4.接在直流电源则只有微小的电阻来限流，变压器初级绕组将迅速烧毁。

接至60Hz电网，变压器仍能保持其基本性能，唯在同样大小的外施电压下，铁心磁密降低，材料未能充分利用，根据式（0-20），此时变压器的铁心损耗亦将减小6.5%左右。

5.因为空载试验时电源侧应加上额定电压，短路试验时电源侧加上应使短路侧电流达到额定值，所以这样安排时，空载试验时电源用低压侧的额定值。

而空载电流在低压侧亦较大些；短路试验时加上的是额定电压的10%左右的，而且高压侧的额定电流相对较小。

所以这样安排既安全又容易选择测量仪表。

6.由式（2-58）可见，当感性负载时为正值，为容性负载时为负值，故前者较大，后者较小。

7.不同温度时铜电阻值不同。

为统一标准，国家规定用75℃的电阻、、来计算特性。

为铁心损耗的一个假想电阻，基本上与温度无关，故毋须换算到75℃。

8.不会，因基波电势在三相对称时其合成为零。

9.1)零序磁通不能在铁心中闭合，零序磁通很少，故很小。

2)零序磁通可以在铁心中闭合，故零序磁通较强，较大。

3)虽有较强的零序磁路磁导，但d接侧相当于零序的短路次级，故零序电抗不大，相当于短路阻抗。

10.此时三相磁通不能在铁心中正常流通，电源供给的三相电流便是不对称三相电流，某相会引起过电流。

可将其中两相按已设同名端标志串联后接到外电源（如图A、B相串联），测量空相（C相）的电势，如电势值等于外施电压，则表示串联两相标志正确。

如电势等于或接近零，则表示两相标志不正确。

重复上述试验最后可确定三相的标志。

11.各变压器要有相同的电压等级各变压器要有相同的联接组别为防止环流；各变压器要有相同的短路电压标幺值一般要求各变压容量大小之比不超过：为充分利用容量。

12.电磁容量是需要用有效材料（铁心和铜线等）来实现的，通过容量是直接传输过去的。

由式（2-88）可见，接近1，自耦变压器所有有效材料就大大节省。

但是，就不需要用变压器了。

13.稳态时各个量均为正弦量，因此可用复数代数方式来分析。

瞬态时有关量虽然仍是时间函数，但已非正弦量，不能用复数来表示。

相应地只能用微分方程来分析了。

14.如二次侧先接通负载，则分析时一次侧电流要多一个分量，但它对一次侧最大冲击电流来说数值不大，影响很小。

15.为了防火，为了安全，在高层民用建筑中不准使用油浸变压器。

因为变压器油易爆易燃。

大容量变压器宜用六氟化硫，但需要一套处理六氟化硫的装置。

干式变压器应用于中型变压器，优点较多，目前应用甚广。

电缆变压器尚未进入电网，尚在研制阶段。

第三章感应电机思考题参考答案1．直流绕组一定是闭合绕组设置在转子，且带有换向器。

交流绕组则可以是开启绕组也可以是闭合绕组。

可设置在定子或转子，如设置在转子则带有滑环。

2．一个圆周定义为360机械角，亦可定义为电角度。

因为从电磁关系来讲，一对极，或交流电量的一个周期定义为360，导体在p对极的电机中感应p个周期的电势，所以采用电角度极为方便。

计算电机机械功率时，必须用机械角度和机械角速度。

3．一个周期性变化的非正弦量，利用傅里叶级数可分解为许多正弦量。

若是已知的周期性函数，按定义有式中，为直流分量，、为傅里叶系数。

当F波形与坐标原点对称，则和都为零。

图3-11所示的矩形波，即当间，间，对原点对称。

按傅里叶级数定义有令，即只考虑其基波分量，有代入具体条件，得即证。

4．因为分布因数和节距因数考虑的只是波形的合成问题，即考虑矢量和与代数和间的关系，不管波形代表的是什么。

5．6．当逆序旋转磁场为零，便是圆形旋转磁场。

当正，逆序旋转磁场的幅值相同便是脉动磁场。

7．圆形旋转磁场的幅值是每相磁势幅值的倍，其转速为由电源频率和绕组极对数所决定的同步转速。

转向由电源相序决定？有领前相电流的绕组向带有滞后相绕组的方向旋转。

当某相电流达到最大值时，旋转磁场的振幅恰转到该相轴线上。

8．次空间谐波其频率仍是f而极对数为，所以他的同步速为，是同步速。

它在该绕组本身中感应的电势频率为，为基波频率。

位于转子上的次空间谐波对静止的定子绕组感应电势的频率，是基波的倍。

9．时间谐波旋转磁场的极对数仍是p，而今频率为，故其转速为。

它在定子绕组中感应电势的频率。

10．该磁场在经过时间内几何上恰旋转了同样的电角度的空间位置，故称为同步，即空间时间同步。

11．参看图3-9，两个转速相同，转向相反，幅值不等的旋转磁场恰能合并为一个振幅在变化的旋转磁场。

其转速为，不再是固定的而是一个随幅值F变化的变数。

12．它们的相似点是：都是由磁场耦合的一次侧和二次侧，能量由一次侧通过电磁感应作用传到二次侧。

它们的差异是：13．变压器电势式（2-9），式中f为电源频率Hz，N为绕组匝数，为互磁通的最大值。

感应电势有式（3-33）。

式中，f同样为电源频率，为定子绕组系数，为定子每相实际匝数，为旋转磁场的幅值。

14．感应电机工作时，定转子电势的频率不同，前者为，次者为。

为了能应用等效电路像分析变压器那样来分析感应电机，必需寻找一个与定子频率相同的静止的等效转子电路，但它必须保证定子回路各参量不受影响，保持不变。

找这样的转子电路称为频率归算，归算后才能与定子回路联接起来形成一个等效电路。

具体归算方法是将和用和来替代。

15．不能，因为感应电机由于磁路中有气隙，励磁电流相对较大，略去和前移励磁支路都会对计算带来较大的误差。

16．原因同上题，修正的目的是既能计算方便又能减小这种电路带来的计算误差。

17．空载短路（堵转）试验都能测定变压器和感应电机等效电路中的参数，而且方法相对简单方便，故称之为基本实验。

堵转时一、二次相对静止，犹如变压器。

感应电机转子式自身是短接的，故称之。

18．感应电机空载时包含空载电损耗和机械损耗，从空载试验所得的空载总损耗中要扣除空载电损耗，才能获得机械损耗。