电机学 张俊芳 第二篇习题答案
电机学第二版习题答案
电机学第二版习题答案电机学是电气工程中的重要学科，它研究的是电动机的原理、设计和应用。
对于学习电机学的学生来说，理解和掌握习题的答案是非常重要的。
本文将为大家提供《电机学第二版》习题的答案，帮助大家更好地学习和应用电机学知识。
第一章：电动机基础知识1. 电动机是将电能转化为机械能的装置。
它由定子和转子两部分组成，其中定子是不动的，转子则可以旋转。
2. 电动机的分类有直流电动机和交流电动机两种。
直流电动机是通过直流电源供电，交流电动机则是通过交流电源供电。
3. 电动机的工作原理是根据洛伦兹力的作用，使得定子和转子之间产生力矩，从而实现转动。
4. 电动机的效率可以通过输入功率和输出功率的比值来计算。
效率越高，表示电动机的能量转化效率越高。
第二章：直流电动机1. 直流电动机的主要特点是转子上有一个或多个永磁体，通过改变电流的方向和大小来改变转子的转动方向和速度。
2. 直流电动机的转矩与电流成正比，转速与电压成正比。
根据这个特性，可以通过改变电流和电压来控制直流电动机的转速和转矩。
3. 直流电动机的速度调节方式有电枢电阻调速、电压调速和外加磁场调速等。
第三章：交流电动机1. 交流电动机的主要特点是转子上没有永磁体，而是通过定子上的电流产生的磁场来实现转动。
2. 交流电动机根据转子类型的不同，分为异步电动机和同步电动机两种。
3. 异步电动机的转速略低于同步速度，转速与电源频率成反比。
同步电动机的转速与电源频率成正比。
4. 交流电动机的启动方式有直接启动、星三角启动和自耦变压器启动等。
第四章：电动机的保护与控制1. 电动机的保护主要包括过载保护、短路保护和过热保护等。
这些保护装置可以保护电动机在工作过程中不受损坏。
2. 电动机的控制方式有手动控制、自动控制和远程控制等。
根据实际需要选择合适的控制方式。
第五章：电动机的应用1. 电动机广泛应用于各个领域，如工业生产、农业生产和家庭用电等。
它们在生产和生活中起着重要的作用。
电机学张俊芳第一篇习题课
磁路与电路的基本物理量的比较
磁路
电路
磁通Φ
电流i
磁压降Um
电压U
磁通势Fm
电动势E
磁通密度B=Φ/S
电流密度j=I/S
磁阻Rm
电阻R
磁导∧
电导G
磁路与电路的基本定律的比较
磁路
电路
磁路的欧姆定律Um=RmΦ
欧姆定律U=RI
磁路KCL：∑Φ=0 磁路KVL： ∑U=∑E
电路KCL:∑I=0 电路KVL: ∑HL=∑Fm
Tem 50%T2N T0 5.765 187.18 192.945Nm
n 3055.56 8.08T 3055.56 8.08192.945 1496.56Nm
3055.56 n 3055.56 1500
(3)Tem 8.08
8.08
192.52Nm
Ia
Tem
9.55Ce
U % U0 U N 100% 128.7 115 100% 12%
X3-3解:
Ia
IN
PN UN
6000 26.09A 230
EaN U N Ia Ra 2U
230 26.09 0.61 2 247.91V
Pem Ea Ia 247.91 26.09 6.47kW
Ce CeCt 2 0.036 9.55 0.0362
(2)TemN
3055.56 1450 8.08
198.71Nm
T2 N
9.55 PN nN
9.55 1750 1450
11.53Nm
T0 TemN T2N 198.7111.53 187.18Nm
50%T2N 11.53 0.5 5.765Nm
5.06
电机学课后答案
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。
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。
张俊芳 电机学思考题答案 南京理工大学
2-1直流电机的主磁路包括哪几部分？如何从电机的结构尺寸确定各段磁路的长度和截面积？五部分：磁轭、磁极、气隙、电枢齿槽、电枢铁心。
2-2何谓主磁通？何谓漏磁通？漏磁通大小与哪些因素有关？主磁通：通过气隙同时与主极和电枢绕组交链的磁通，参与机电能量转换。
漏磁通：只与励磁绕组交链而不与电枢绕组交链的磁通，不参与机电能量转换。
漏磁通与电流频率、磁极结构、励磁绕组匝数、漏磁路磁阻等有关。
2-3直流电机的空载磁场在空间是如何分布的？为什么要把它化为等效的矩形波？为什么说直流电机的空气隙磁场是恒定磁场？磁极下B均匀，磁极间几何中心线处B=0；直流电机空载时气隙磁通密度分布波形为一个空间位置不变的平顶波；空气隙磁场由直流励磁电流产生，不随时间变化，是恒定磁场。
2-8为什么直轴电枢反应会产生直轴去磁作用？直轴电枢反应会不会产生增磁作用？由于磁路饱和，后极尖磁通量增加的数量小于前极尖磁通量减少的数量，总体磁通量减少。
当电刷在发电机中顺着电枢旋转方向偏离，直轴电枢反应是去磁的，反之则是助磁的。
电动机相反。
2-12一台四极电机原为单波绕组，如改绕成单叠绕组，并保持元件数、导体数、每个元件匝数、每槽并列圈边数不变，问该电机的额定容量要不要改变？其他额定值要不要改变？单波2p=4,p=2,a=1 单叠2a=2p=4,a=p=2额定容量Pem=E·Ia E=C E∅n C E=pN/60a E减小到1/2 Ia=2a·ia增大到2倍额定容量不变3-1如果没有磁饱和现象，直流发电机是否能自励？试作图说明。
如果没有磁路饱和现象，并励直流发电机不能自励。
因为如果没有磁路饱和现象，则电机的空载特性是一条直线，它样，它与励磁回路的伏安特性（也是一条直线）会有两种情况出现：①完全重合，使电机的端电压处于不稳定状态，无法运行；②不重合，即没有交点，无法实现自励建压。
3-2直流发电机的电压平衡方程式、转矩平衡方程式以及功率平衡方程式各符合力学和电学哪些规律？KVL、力矩平衡、能量守恒3-3为什么直流发电机的电枢绕组元件中的电流是交流的，而电磁转矩的方向却是恒定的？电磁转矩方向总是与电枢转向相反。
电机学课后答案 (2)
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_张俊芳版
* * (2)∆U% = β（Rkcosϕ2 + Xksinϕ2）100% ×
= 0.85× (0.024× 0.8 − 0.083× 0.6) ×100% = −2.6%
η=
βSN cosϕ2 0.85×3150000× 0.8 = βSN cosϕ2 + p0 + β 2 pkN 0.85×3150000× 0.8 +10500 + 0.852 × 25000
' 2 '2 − Rm = 329.842 −13.72 = 329.56Ω
X =
' m
折合 到高压侧 的参数 为 值
' Rm 13.7 Rm = 2 = = 0.15Ω 2 k 9.5 ' Xm 329.56 Xm = 2 = = 3.65Ω 2 k 9.5 ' Zm 329.84 Zm = 2 = = 3.66Ω 2 k 9.5
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第五章 习题解答
S5-3答： 变压器的铁芯是变压器的磁路。铁芯中的 损耗包括磁滞损耗和涡流损耗。可以用涂有绝缘 漆的薄硅钢片叠压而成来减小损耗，叠片交接处 不宜有太大的间隙。 S5-4答：热源主要来源于原副边绕组中的铜耗和铁 芯中的铁耗。变压器正常运行时温度会稳定下来， 为反映变压器的工作状态需要用温升来表示。即 实际温度与正常温度的差值。温升与自生的运行 电流，冷却装置和环境温度有关。
U1N
=
N1φ
由U2N = 4.44 f N N2φ Φm， U2N和Φm不变 知 ，且f N也不变 ， 所以N2φ也不变 N2φ = 50 ，
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-习题答案
绪 论0.1 电机和变压器的磁路常用什么材料制成，这类材料应具有哪些主要特性？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。
电机学课后习题答案
电机学（十五课本）第二章 变压器A U S I NN N 5131036310560033322=⨯⨯⨯==.，AI I NN 2963513322===φ额定电压：kVU U N N 7745310311.===φkV U U N N 3622.==φ1）低压侧开路实验：()Ω===212434736800322200..''φI p R mΩ===6147434763002020..''φφI U Z mΩ=-=-=414692124614742222...''''''m mm R Z X折算到高压侧（一次侧）：Ω=⨯==21042124916402...''m m R k RΩ=⨯==8123241469916402...''m m X k X一次阻抗基值：Ω===87173235774111.φφN N b I U Z835871721041...===*bm m Z R R ，02698717812321...===*bm m Z X X高压侧短路实验：Ω===057503233180003221.φk k k I p R Ω====9830323355031111.φφφk k k k k I U I U ZΩ=-=-=98100575098302222...k k k R Z X 0032508717057501...===*bk k Z R R ，05490871798101...===*bkk Z X X2）采用近似等效电路，满载且802.cos =ϕ（滞后）时，取0220∠=-∙U U ，则：2873680..arccos ==ϕ，222228736323873691640296...''-∠=-∠=-∠=-∠=-∙ϕϕφφφkI I I N N4242916402057849531787363236586983022200221........''j U kU U k U I Z U k ++=+∠=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-∠⨯∠=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯=∙∙∙∙φφ若111ϕφφ∠=∙U U ，则：()222214242205.++=kU U φ，而V U U N 577411==φφ从而：V U 60732=，0206073∠=-∙U ，1426073916402420569242....arctan=⨯+=ϕ，V U 4257741.∠=∙φA Z U I mm 768291531785614744257741.....-∠=∠∠==∙∙φ，AI I I I m 0021146376326873632376829153.....'-∠=-∠+-∠=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+==∙∙∙∙φφ3）电压调整率：%.%.%%'56310057746073916405774100577457741002121=⨯⨯-=⨯-=⨯-=∆kU U U U U N N φφ或()()%.%....%sin cos %sin cos %''''554310060054908000325010010010022212222121=⨯⨯+⨯=⨯+=⨯+≈⨯-=∆***ϕϕϕϕφφφk k N k k N N X R I U X I R I U U U U输出功率：kW S P N 448080560022=⨯==.cos ϕ输入功率：kW p p P P Fe cu 845048618448021..=++=++= 额定效率：%.%.%459910084504448010012=⨯=⨯=P P η第三章 直流电机3-11一台他励发电机的转速提高20%，空载电压会提高多少（设励磁电流保持不变）？若为并励发电机，则电压升高的百分值比他励发电机多还是少（设励磁电阻不变）？解：他励发电机Φn C E U e ==0，励磁电流不变，磁通不变，转速提高20%，空载电压会提高20%；并励发电机，f f e R I n C E U ===Φ0，转速提高，空载电压提高，空载电压提高，励磁电流提高，磁通提高，空载电压进一步提高，所以，并励发电机，转速提高20%，空载电压升高的百分值大于他励时的20% 。
电机学第三版课后习题答案解析
资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载电机学第三版课后习题答案解析地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容电机学第三版课后习题答案变压器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I0，产生励磁磁动势F0，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 e1和e2, 且有 , , 显然，由于原副边匝数不等, 即N1≠N2，原副边的感应电动势也就不等, 即e1≠e2, 而绕组的电压近似等于绕组电动势,即U1≈E1, U2≈E2,故原副边电压不等,即U1≠U2, 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，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。
电机学课后习题答案 第二章习题
一、简答题1．在单轴系统运动中，电力拖动系统各种运动状态判断依据是什么？答 由式dt dn GD dtdn GD T T Z ⋅=⋅⋅⨯=-3756028.9422π可知： （1）当T =T z 时，dt dn =0，则n =常数（或n =0），系统处于稳定运行状态，包括静止状态。
为此，要使系统达到稳定，先决条件须使T =T z ；（2）当T >T z 时，dtdn >0，即转速在升高，系统处于加速过程中。
由此可知，要使电力拖动系统从静止状态起动运转，必须使起动时的电动机的电磁转矩（称之为起动转矩）大于n =0时的负载转矩；（3）当T <T z 时，dtdn <0，即转速在降低，系统处于减速过程中。
所以要使电力拖动系统从运转状态停转（即制动），必须减少电动机的电磁转矩T 使之小于负载转矩T z ，甚至改变T 的方向。
2．电力拖动系统稳定运动状态判断依据是什么？答：静态稳定性：是指用一阶微分方程式所描述的动态系统的稳定性，即不考虑电气过渡过程，只考虑机械过渡过程的简单情况。
（1）静态稳定运行的必要条件dtd J T T L Ω=- 静态稳定运行的必要条件是：直流电动机机械特性)(n f T =与生产机械的负载特性)(n f T L =都是转速的函数，作用在同一根转轴上．应有交点L T T =。
(2)静态稳定运行充分条件的判定电力拖动系统静态稳定运行条件是：第一：电动机的机械特性与负载的机械特性必须有交点，该点处的L T T =； 第二：该点为稳定运行点的判定依据为，在该点附近应有dn dT dn dT L <。
3．什么是负载转矩特性？它主要包括哪些？答 将负载转矩L T 与n 的关系称为生产机械的负载转矩特性。
它主要包括：恒转矩负载特性、恒功率负载特性、泵与风机类负载特性。
电机学课后习题答案(第2篇)
第二篇交流电机的共同理论第6章▲6-1时间和空间电角度是怎样定义的？机械角度与电角度有什么关系？▲6-2整数槽双层绕组和单层绕组的最大并联支路数与极对数有何关？6-3为什么单层绕组采用短距线圈不能削弱电动势和磁动势中的高次谐波？▲6-4何谓相带？在三相电机中为什么常用60°相带绕组，而不用120° 相带绕组？▲6-5试说明谐波电动势产生的原因及其削弱方法。
▲6-6试述分布系数和短距系数的意义。
若采用长距线圈，其短距系数是否会大于1。
6-7齿谐波电动势是由于什么原因引起的？在中、小型感应电机和小型凸极同步电机中，常用转子斜槽来削弱齿谐波电动势，斜多少合适？V 6-8已知Z=24, 2p=4, a=1,试绘制三相单层绕组展开图。
解：q二Z/2pm = 24/(4 3)=2 ,取单层链示，绕组展开图如下：6 A 6 X5V 6-9 有一双层绕组，Z= 24, 2p=4, a=2, yi=g 。
试绘出：（1）绕组的槽电动势星形图并分相；（2）画出其叠绕组A 相展开图。
6-10 一台两极汽轮发电机，频率为 50H Z ，定子槽数为54槽，每槽内有 两根有效导体，a=1, y i =22, Y 接法，空载线电压为U °=6300V 。
试求基波磁通解：（1）槽电动势星形图如q =Z/2 pm =24/(4 3)=2y 「5.=5里兀 6 6 4（2）画出其叠绕组A 相展开图如下量①1OV 6-11 一台三相同步发电机，f=50H z , n N =1500r/min ，定子采用双层短距分布绕组：oq=3, y^-，每相串联匝数N=108, 丫接法，每极磁通 量① 1= 1.015 x 10-2Wb ,① 3=0.66 x 10-3Wb ,① 5=0.24 x 10-3Wb ,① 7=1.015 x 10-4Wb ,试求：(1)电机的极对数；(2)定子槽数；(3)绕组系数k N1、k N3、k “5、k|N7； (4)相电动势E © 1、E ©3、E ©5、E ©7及合成相电动势E ©和线电动势E i 。
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(下)》参考答案及评分标准 [1]
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电力学院2004级《电机学（下）》参考答案及评分标准A卷一、每小题1分，共20分，其中1～5题由陈世元出题并阅卷；6～10题由程小华出题并阅卷；11～20由杨向宇出题并阅卷。
1、否；2、是；3、否；4、是；5、是；6、是；7、是；8、否；9、否；10、是；11、否；12、否；13、是；14、否；15、是；16、否；17、否；18、是；19、是；20、否。
二、每小题3分，共30分，其中1～3题由陈世元出题并阅卷；4～6题由程小华出题并阅卷；7～10由杨向宇出题并阅卷。
1、C；2、A；3、B；4、A；5、B；6、C；7、A；8、B；9、C；10、C。
三、每小题4分，共28分，其中1～2题由陈世元出题并阅卷；3～4题由程小华出题并阅卷；5～7由杨向宇出题并阅卷。
1、在电刷偏离几何中性线的情况下，直流电机内同时存在直轴和交轴电枢磁动势（1分）。
交轴电枢磁动势引起气隙畸变，使物理中性线与几何中性线不再重合（1分）。
不计饱和时交轴电枢反应既不增磁也不去磁，饱和时有一定的去磁作用（1分）。
发电机情况下，电刷顺电枢旋转方向偏离几何中性线，直轴电枢反应起去磁作用；电刷逆电枢旋转方向偏离几何中性线，直轴电枢反应起增磁作用；发电机情况下则反之。
（1分）2、电压方程E a=U+I a R+2ΔU s （1分）；功率方程P1=p0+P e，P e=p Cuf+p Cua+P2（1分）；转矩方程T1=T0+T e（1分）；电磁转矩对转子起制动作用。
（1分）3、共三个条件：1)主磁极有剩磁；（1.5分，光说有剩磁者得1分）2)励磁磁动势与剩磁两者方向相同；（1.5分）3)励磁回路总电阻小于临界电阻。
（1分）条件不分先后。
4、共3个方法：1)变励磁电流调速；（1.5分）2)变电枢电压调速；（1.5分）3)变电枢回路的串入电阻调速。
（1分）5、对称分量法的基本思路是：把一个不对称的运行问题分解成正序、负序和零序三个彼此独立的对称运行问题，再把结果叠加（2分）。
【精品】电机学答案第二章
第二章直流电机2．1为什么直流发电机能发出直流电流？如果没有换向器，电机能不能发出直流电流？换向器与电刷共同把电枢导体中的交流电流，“换向”成直流电，如果没有换向器，电机不能发出直流电。
2．2试判断下列情况下，电刷两端电压性质（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。
(1)交流∵电刷与电枢间相对静止，∴电刷两端的电压性质与电枢的相同。
（2）直流电刷与磁极相对静止，∴电刷总是引出某一极性下的电枢电压，而电枢不动，磁场方向不变∴是直流。
2．3在直流发电机中，为了把交流电动势转变成直流电压而采用了换向器装置；但在直流电动机中，加在电刷两端的电压已是直流电压，那么换向器有什么呢？直流电动机中，换向法把电刷两端的直流电压转换为电枢内的交流电，以使电枢无论旋转到N极下，还是S极下，都能产生同一方向的电磁转矩2．4直流电机结构的主要部件有哪几个？它们是用什么材料制成的，为什么？这些部件的功能是什么？有7个主磁极换向极，机座电刷电枢铁心，电枢绕组，换向器见备课笔记2．5从原理上看，直流电机电枢绕组可以只有一个线圈做成，单实际的直流电机用很多线圈串联组成，为什么？是不是线圈愈多愈好？一个线圈产生的直流脉动太大，且感应电势或电磁力太小，线圈愈多，脉动愈小，但线圈也不能太多，因为电枢铁心表面不能开太多的槽，∴线圈太多，无处嵌放。
2．6何谓主磁通？何谓漏磁通？漏磁通的大小与哪些因素有关？主磁通：从主极铁心经气隙，电枢，再经过相邻主极下的气隙和主极铁心，最后经定子绕组磁轭闭合，同时交链励磁绕组和电枢绕组，在电枢中感应电动势，实现机电能量转换。
漏磁通：有一小部分不穿过气隙进入电枢，而是经主极间的空气隙钉子磁轭闭合，不参与机电能量转换，δΦ与饱和系数有关。
2．7什么是直流电机的磁化曲线？为什么电机的额定工作点一般设计在磁化曲线开始弯曲的所谓“膝点”附近？ 磁化曲线：00()f F Φ=0Φ-主磁通，0F 励磁磁动势设计在低于“膝点”，则没有充分利用铁磁材料，即同样的磁势产生较小的磁通0Φ，如交于“膝点”，则磁路饱和，浪费磁势，即使有较大的0F ，若磁通0Φ基本不变了，而我的需要是0Φ（根据E 和m T 公式）选在膝点附近好处：①材料利用较充分②可调性好③稳定性较好。
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： 1 X8−2解 ( )βα SNa + ββ SNβ = SL = 3500kV A 即 1650βα + 2000ββ = 3500 又 α： β = β β 1 1 1 1 : ： = 0.065 0.07 ukα ukβ
联 以 二 求 ， 得 立 上 式 解 可 ， βα =1.001 ββ = 0.93 即 α = βα SNa =1.001×1650 =1651 A S kV Sβ = ββ SNβ = 0.93×1000 = 930kV A
(3 I1N ) I2N
SN 100000 = = =16.67A 6000 UN 1
SN 100000 = = = 434.78A 230 U2N 6000 UN 1 = = 359.92Ω 16.67 I1N U2N 230 = = 0.53 Ω I2N 434.78
Z1N =
Z2N = R* = k R'* = k
I1N = Z1N = Zk = R = k Xk = R* = k
UN 10000 1 = = 31.53 Ω 3I1N 3×183.14 Uk 500 = = 2.73 Ω I1N 183.14
pkN 25000 = = 0.75Ω 2 2 I1N 183.14
2 Zk − Rk = 2.732 −0.752 = 2.62Ω 2
(2)令 k最 的 压 α的 α =1 则 u 小 变 器 β ， ukα 0.065 ββ = βα =1× = 0.93 ukβ 0.07 Sm = βαSNa + ββ SNβ =1×1650+0.93×2000 = 3510kVA ax Sm 3510 ax η= = = 96.16% SL 3650
= 98.68% (3 βm = )
ηm = ax
βSN cosϕ2 0.65×3150000×0.8 = βSN cosϕ2 + p0 + β2 pkN 0.65×3150000×0.8+10500+0.652 ×25000
= 98.73%
第八章 习题解答
S8-1答： 1) 原副边的额定电压要相同(k相等)； 2) 副边电压对原边电压的相位移相同(属于同一 个联接组别)； ( 必要条件 ) 3）短路阻抗标幺值相等(各台变压器的阻抗电压 uk相等)。 4）各变压器输出电流同相位
R 0.75 k = = 0.024 Z1N 31.53 Xk 2.62 = = 0.083 Z1N 31.53
X* = k
* (2)∆ %= β（ kcosϕ2 + Xksinϕ2）100% × U R*
= 0.85×(0.024×0.8−0.083×0.6)×100% = −2.6%
η=
0.85×3150000×0 p0 + β 2 pkN 0.85×3150000×0.8+10500+0.852 ×25000 p0 10500 = = 0.65 25000 pkN
* Xk =
R 8.58 k = = 0.024 Z1N 359.92 R'k 0.0127 = = 0.024 0.53 Z2N Xk 17.69 = = 0.05 Z1N 359.92 0.026 X'k = = 0.05 0.53 Z2N
X'* = k
结 ： 算 后 幺 不 论 折 前 标 值 变
' 2 '2 − Rm = 329.842 −13.72 = 329.56Ω
X =
' m
折 到 压 的 数 为 合 高 侧 参 值 R' 13.7 R = m= = 0.15Ω m 2 2 k 9.5 ' Xm 329.56 Xm = 2 = = 3.65Ω 2 k 9.5 ' Zm 329.84 Zm = 2 = = 3.66Ω 2 k 9.5
R 4.32 1 = 0.0064Ω (2)R = 2 = 2 k 26 X1 8.9 ' X1 = 2 = 2 = 0.013 Ω 26 k ' Rk = R' + R = 0.0064+0.0063 = 0.0127Ω 2 1
' 1 ' ' X k = X1 + X2 = 0.013+0.013 = 0.026Ω ' ' ' Zk = Rk2 + Xk2 = 0.01272 +0.0262 = 0.029Ω
X6−1 ： 1N ≈ E N = 4.44 fN N φm 解 U 1 1 UN 350000000 1 ⇒N ≈ = = 971 1 4.44 fNφm 4.44×50×1.45×1120 U2N 60000000 ⇒N2 = = =167 4.44 fNφm 4.44×50×1.45×1120 N 971 1 k= = = 5.8 N2 167
' U1N
UN 1
N'φ 1000 = ⇒ = 1 ⇒N'φ = 215 1 Nφ 6300 1350 1
N'φ 1
由 2N = 4.44 fN N2φΦm， U2N和 m不 ， fN也 变 U 知 Φ 变 且 不 ， 所 N2φ也 变 N2φ = 50 以 不 ，
UN 1 X6−4解 ( )变 k = ： 比 1 U2N 3 = 2.5
U2N = E2N = 4.44 fN N2φm
X6−3 ：U φ =U N = 6300 1 V 解( ) 1 1 U2N 400 U2φ = = = 231 V 3 3 Nφ Uφ 1 = 1 = 27 ⇒N φ = 27N2φ = 27×50 =1350 1 N2φ U2φ (2) U N = 4.44 fN N φΦm， 由 1 得 1
X5−1 ： I1N 1 解( ) (2)I2N
SN 5000 = = = 500A UN 10 1
SN 5000 = = = 793.65A UN 6.3 1 SN 5000 = = 82.48A 3 1N U 3×35 5000 = 274.93A 3×10.5
X5−2解 ( )I1N = ： 1 (2)I2N = SN = 3 1N U
1 X8−3 ： βnSN = SL 解( ) 3000 SL = ≤1 即 = β nSN 1000n , 少 3 n ≥3 至 要 台 （） m = 2 β p0 = pkN 5.4 = 0.6 15
0.6n×1000 = 3000 ⇒n = 5
I1N =
SN 1000000 = =16.67A U1N 60000 Uk 3240 = =194.36Ω I1N 16.67
Zk = Rk =
pk 14000 = = 50.38Ω 2 2 I1N 16.67
2
2 Xk = Zk − Rk = 194.362 −50.382 =187.72Ω
1 ' R = R2 = Rk = 25.19Ω 1 2 1 ' X1 = X2 = Xk = 93.86Ω 2 p0 + β2 pkN (3)ηN =1− βSN cosϕ2 + p0 + β2 pkN 5000+12 ×14000 =1− 1×1000000×0.8+5000+12 ×14000 = 97.68%
251.9 Uk X6−5解 Zk = ： = =15.47Ω 3×9.4 3Ik P 1920 k = 7.24Ω R = 2 = k 2 3I1k 3×9.4 Xk = I1N Zk
2
− R =13.67Ω k
2
SN 100000 = = = 9.62A 3 1N U 3×6000
I1N R 3 9.62×7.24 3 k uka = = = 0.0201 UN 6000 1 I1N Xk 3 9.62×13.67 3 ukr = = = 0.03796 UN 6000 1
UN 6000 1 1 = = 26 X6−6解 ( )k = ： 230 U2N R' = k2R = 262 ×0.0063 = 4.26Ω 2 2
' X2 = k2 X2 = 262 ×0.013 = 8.79Ω
R = R + R' = 4.32+ 4.26 = 8.58Ω 1 2 k
' Xk = X1 + X2 = 8.9+8.79 =17.69Ω 2 2 Zk = Rk + Xk = 8.582 +17.692 =19.66Ω
第六章 习题解答
S6-3答： 励磁电抗Xm对应于主磁通，它是表征 铁芯磁化性能的一个物理量，主磁通所走的 磁路是闭合铁芯，其磁阻很小，而电抗与磁 阻成反比，所以Xm的值很大。此外铁芯磁导 率不是一个常数，它随磁通密度的增加而减 小，所以Xm也减小。我们希望磁导越高越好 也就是希望Xm越大越好。如果换成空气芯磁 导减小，且为定值，所以Xm也减小且为定值。 S6-6答：若误接到低压侧，即便是高压侧空载， 低压侧的电流值也大于额定值，所以变压器 会烧掉。
* Zkβ
* (2)令Zk 最 的 压 的 β =1 则 小 变 器 β ，
βα = ββ
Z
* kα
=1×0.95 = 0.95
Sm = βα SNa + ββ SNβ = 0.95×800+1×500 =1260kVA ax Smax 1260 η= = = 96.92% β先 和 ， 饱 SL 1300
第五章 习题解答
S5-3答： 变压器的铁芯是变压器的磁路。铁芯中 的损耗包括磁滞损耗和涡流损耗。可以用涂 有绝缘漆的薄硅钢片叠压而成来减小损耗， 叠片交接处不宜有太大的间隙。 S5-4答：热源主要来源于原副边绕组中的铜耗和 铁芯中的铁耗。变压器正常运行时温度会稳 定下来，为反映变压器的工作状态需要用温 升来表示。即实际温度与正常温度的差值。 温升与自生的运行电流，冷却装置和环境温 度有关。