电机学(张广溢郭前刚著)第3篇重庆大学出版社课后答案第3篇
电机学答案第3章
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3．7 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3.83．9 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-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dtd Ne 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。
电机学答案3
第三章习题解答（Page 64~66）3-1 三相变压器组与三相心式变压器在磁路上各有什么特点？【解】变压器组每相有一个闭合的独立磁路；心式变压器每相磁路需经过另外两相铁心柱闭合。
3-2 试标出图3-29(a)、(b)、(c)、(d)四图中变压器绕组的同极性端，并画出高、低压侧绕组的电压向量图，写出其连结组标号。
3-4 已知图3-30所示三相变压器连结组及绕组相对极性，试画相量图判定其连结组标号。
(a) (b) (c) (d)图3-29 习题3-2用图【解】根据绕向可判断出绕组的同极性端，其标注如上图所示。
按同极性端画出相量图，其中图（b ）对应于（g ）图，图（a ）、（c ）、（d）对应于（h ）图。
O(X,x)(g) (h)即图（a ）、（c ）、（d ）变压器的连结组别为I,i6；图（b ）变压器的连结组别为I,i0。
(a) (b)(c)(d)图3-30 习题3-4用图【解】根据接线图上端头所对应的同极性端关系，可分别画出相应的高、低压侧电压相量图如下：(a)图的电压相量图 (b)图的电压相量图 (c)图的电压相量图 (d)图的电压相量图 Y ,y8连结组 Y ,y10连结组 Y ,d5连结组 D,y5连结组3-5 根据下列连结组标号，画出其三相绕组的接线⑴Y,y8；⑵Y,y2；⑶Y,d7；⑷D,y1。
【解】第一步：根据连结组号，首先画出高、低压侧的电压相量图，如下图所示。
3-6 已知三相变压器的连结组标号为Y,y2，试将其改接成Y,y0，并画出必要的电压相量图说明。
【解】先画出Y ,y0和Y ,y2连结组的电压相量图，再画出它们的接线图，如下图所示。
(a)Y ,y8连结组的 (b)Y ,y2连结组的 (c)Y ,d7连结组的 (d)D,y1连结组的 电压相量图 电压相量图 电压相量图 电压相量图第二步：然后画出三相绕组，把高压绕组的首端分别标成A 、B 、C 并打上同极性端记号“●”。
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 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(张广溢)3,4,5章完全答案
第 3 章3.1 三相变压器组和三相心式变压器在磁路结构上各有什么特点？答：三相变压器组磁路结构上的特点是各相磁路各自独立，彼此无关；三相心式变压器在磁路结构上的特点是各相磁路相互影响，任一瞬间某一相的磁通均以其他两相铁心为回路。
3.2三相变压器的联结组是由哪些因素决定的？答：三相变压器的联结组是描述高、低压绕组对应的线电动势之间的相位差，它主要与（1）绕组的极性（绕法）和首末端的标志有关；（2）绕组的连接方式有关。
3.4 Y ，y 接法的三相变压器组中，相电动势中有三次谐波电动势，线电动势中有无三次谐波电动势？为什么？答：线电动势中没有三次谐波电动势，因为三次谐波大小相等，相位上彼此相差003601203=⨯，即相位也相同。
当采用Y ，y 接法时，线电动势为两相电动势之差，所以线电动势中的三次谐波为零。
以B A ,相为例，三次谐波电动势表达式为03.3.3.=-=B A AB E E E ，所以线电动势中没有三次谐波电动势。
3.5变压器理想并联运行的条件有哪些？答：变压器理想并联运行的条件有：（1） 各变压器高、低压方的额定电压分别相等，即各变压器的变比相等；（2） 各变压器的联结组相同；（3） 各变压器短路阻抗的标么值Z k *相等，且短路电抗与短路电阻之比相等。
上述三个条件中，条件（2﹚必须严格保证。
3.6 并联运行的变压器，如果联结组不同或变比不等会出现什么情况？ 答：如果联结组不同，当各变压器的原方接到同一电源，副方各线电动势之间至少有30°的相位差。
例如Y ，y0和Y ，d11两台变压器并联时，副边的线电动势即使大小相等，由于对应线电动势之间相位差300，也会在它们之间产生一电压差U ∆， 如图所示。
其大小可达U ∆=U N 22sin15°=0.518U N 2。
这样大的电压差作用在变压器副绕组所构成的回路上，必然产生很大的环流（几倍于额定电流），它将烧坏变压器的绕组。
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。
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第三章3.1为什么直流电记得转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠压而成？直流电机的转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠加而成是因为要防止电涡流对电能的损耗..3.2并励直流发电机正传时可以自励，反转时能否自励？不能,因为反转起始励磁电流所产生的磁场的方向与剩与磁场方向相反,这样磁场被消除,所以不能自励.3.3 一台他励直流电动机所拖动的负载转矩T L=常数，当电枢电压附加电阻改变时，能否改变其运行其运行状态下电枢电流的大小？为什么？这是拖动系统中那些要发生变化？T=K tφI a u=E+I a R a当电枢电压或电枢附加电阻改变时,电枢电流大小不变.转速n与电动机的电动势都发生改变.3.4一台他励直流电动机在稳态下运行时，电枢反电势E= E1，如负载转矩T L=常数，外加电压和电枢电路中的电阻均不变，问减弱励磁使转速上升到新的稳态值后，电枢反电势将如何变化? 是大于，小于还是等于E1？T=I a K tφ, φ减弱,T是常数,I a增大.根据E N=U N-I a R a ,所以E N减小.,小于E1.3.5 一台直流发电机，其部分铭牌数据如下：P N=180kW, U N=230V,n N=1450r/min,ηN=89.5%，试求：①该发电机的额定电流；②电流保持为额定值而电压下降为100V时，原动机的输出功率（设此时η=ηN）P N=U N I N180KW=230*I NI N=782.6A该发电机的额定电流为782.6AP= I N100/ηNP=87.4KW3.6 已知某他励直流电动机的铭牌数据如下：P N=7.5KW, U N=220V, n N=1500r/min, ηN=88.5%, 试求该电机的额定电流和转矩。
P N=U N I NηN7500W=220V*I N*0.885I N=38.5AT N=9.55P N/n N=47.75Nm3.7一台他励直流电动机：P N=15KW, U N=220V, I N=63.5A, n N=2850r/min,R a =0.25Ω，其空载特性为：今需在额定电流下得到150V 和220 V的端电压，问其励磁电流分别应为多少？由空载特性其空载特性曲线.当U=150V时I f=0.71A当U=220V时I f=1.08A3.8 一台他励直流电动机的铭牌数据为：P N=5.5KW, U N=110V, I N=62A, n N=1000r/min,试绘出它的固有机械特性曲线。
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3,4,5章完全答案
试求：1）高压方的稳态短路电流
及其标么值
；2）在最不利的情况下发生副方突然短路时短路电流的最大值
和标么值
。 解：1）
2）
第5章
5.1三绕组变压器等效电路中的电抗
与双绕组变压器的漏电抗有何不同？为什么有时在
中有一个会出现负值？ 答：
、
、
并不代表三绕组变压器各绕组的漏电抗，而是各绕组自感电抗和各 绕组之间的互感电抗组合而成得等效电抗。对于双绕组变压器，每个绕 组产生的漏磁通只与本绕组交链而不与另一个绕组交链，即这些漏磁通 均为自感漏磁通。因此双绕组变压器的漏电抗为本绕组的自漏感电抗。
与
连接，高压绕组接到220V 的交流电源上，电压表接在
上，如 、 同极性，电压 表读数是多少？如 、 异极性呢？ 解： 、 同极性时压表读数是：
、 异极性时压表读数是：
3-11 根据题图3-2的接线图，确定其联结组别。
1）
2）
3）
解： 1） 3)
题图 3-2 2）
3.12 根据下列变压器的联结组别画出其接线图： 1）Y，d5；2）Y，y2；3）D，y11。
（2） 各变压器的联结组相同； （3） 各变压器短路阻抗的标么值
相等，且短路电抗与短路电阻之比相等。 上述三个条件中，条件（2﹚必须严格保证。 3.6 并联运行的变压器，如果联结组不同或变比不等会出现什么情
况？
答：如果联结组不同，当各变压器的原方接到同一电源，
副方各线电动势之间至少有30°的相位差。例如Y，y0和Y，d11 两台变压器并联时，副边的线电动势即使大小相等，由于对应 线电动势之间相位差300，也会在它们之间产生一电压差
值。 解：1）单相对地短路时副方的短路电流
电机学课后习题(张广益)
第5章 ∨ 5-5 一 台 三 相 双 绕 组 变 压 器 ， SN=3150kVA ， U1N/U2N=400/110kV ， po=105kW ， pkN=205kW 。 如 果 改 接 成 510/110kV 自耦变压器，试求：
1）自耦变压器的额定容量、传导容量和绕组容量各是多少？
9
2）在额定负载和 cos 2 =0.8 的条件下运行时，双绕组变压器和改接成自
4) uk Zk 100% 5.48% ukr Rk 100% 2.39% ukx xk 100% 4.93%
5) △U1％＝ ( Rk* cos 2+ xk* sin 2) ×100％ =(0.0239×1.0+0.0504×0) ×100％
3
=2.39％
1
cos P S 22 0.2
1101
第一篇 变 压 器
2-10 一台单相变压器，SN=5000kVA,U1N/U2N=35/6.0kV,fN=50HZ,铁心
有效面积 A=1120cm2，铁心中的最大磁密 Bm=1.45T，试求高、低压绕组的匝数 和变比。
解: 高压绕组的匝数
N1
2) Rk R1 R2 43.2 / 26.12 0.0063 0.01264 xk x1 x2 8.9 / 26.12 0.013 0.0261
Zk Rk2 xk 2 0.012642 0.02612 0.029
较小，则并联变压器
组利用率较高。
∨3-14 两台变压器数据如下：SNI=1000kAV，ukI=6.5％，SNII=2000kAV， ukII=7.0％联结组均为 Y，d11 额定电压均为 35/10.5kVA。现将它们并联运行， 试计算：1）当输出为 3000kVA 时，每台变压器承担的负载是多少？2）在不允
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 。
重庆大学电机学答案
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电机学习题课
空载时，由于
Electric Machinery
U1 ≈ E1 = 4.44 fN1Φ m
所以，主磁通与端电压、电源频率和一次绕组匝数 有关。
负载时，二次绕组中将有电流流过，同时，一次绕组中的电 二次绕组中将有电流流过，同时，一次绕组中的电 流将由空载电流变为负载电流，由于一次绕组的漏抗压降很 小，故负载时上式仍成立，故负载时的主磁通约等于空载时 的主磁通。
X 1σ 、副边漏电抗 X 2σ
6.7% 均减小 16.7%。
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电机学习题课
Electric Machinery
2-3 一台110V/200V的变压器，若误接到110V直流电 一台110V/200V的变压器，若误接到110V直流电 的变压器 源上，将会产生什么后果？ 源上，将会产生什么后果？
答：接上直流电源后，铁芯中只有 接上直流电源后， 恒定磁通， 恒定磁通，所以 （1）变压器无感应电动势，激磁 变压器无感应电动势， 电抗和原边漏抗均为零； 电抗和原边漏抗均为零； （2）磁通不交变，铁芯中没有铁 磁通不交变， 所加电压全部加在R 耗。所加电压全部加在R1上， 很小，故电流很大， 因R1很小，故电流很大，可使 变压器因过热而烧坏。 变压器因过热而烧坏。
电机学习题课
电机学第三版课后习题答案解析
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3.12f B 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。
电机学课后答案
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2010年5月11日星期二 2014-5-2
《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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《电机学》 第三章 变压器 10
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
电机学第三章 变压器习题与答案
习题及解答
2019年1月23日星期三
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3.7 为了得到正弦形的感应电动势,当铁芯饱和和不饱 和时,空载电流各呈什么波形,为什么？ 答:铁心不饱和时，空载电流，电动势和主磁通均成 正比,若想得到正弦波电动势，空载电流应为正弦波； 铁心饱和时，空载电流与主磁通成非线性关系(见磁 化曲线)，电动势和主磁通成正比关系，若想得到正 弦波电动势，空载电流应为尖顶波。
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《电机学》 第三章 变压器
3.8 当副边有电流产生时，一次绕组必有电流产生 F 2 I N 大小磁动势去平衡二次绕组产生的磁动势，以维持 F 0 0 1
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F F F 1 2 0
N +I N =I N ≈I N I 1 1 2 2 0 1 m 1
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如今顺极性串接： u1 I 0 ( Z m Z m ) 3I 0 Z m 440 V 1 1 E1I I 0 Z m u1 440 147 V 3 3 2 2 E1II I 0 Z m u1 440 293 V 3 3
E2 I E2 II
2019年1月23日星期三 《电机学》 第三章 变压器
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′ Z1L = Z1 + Z′ 2 + ZL = 306.564+ j253.345 = 397.66∠39.57° I′ A 2 = 53.428
180 ′ ′（ U1 = ( Z1 + Z′ 306.564+ j253.345 ） × ∠ - 36.87° 2 + Z L )I 2 = 3.369 = 21248 .434 ∠2.700° V
5. Rm: pFe=I02Rm=(6/5)1.3pFe →R´m=(6/5)1.3Rm
电机学(第二版)完整版答案
电机学（第2版）主编：张广溢 郭前岗 重庆大学出版社 课后习题答案 凌风破浪 收集整理 2012/9/19绪 论Δ0-1 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？0-2 在图0-3中，当给线圈N 1外加正弦电压u 1时，线圈N 1 和 N 2 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？ 0-3 感应电动势=e dtd ψ-中的负号表示什么意思？ Δ0-4 试比较磁路和电路的相似点和不同点。
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？0-6 电机的额定值和电机的定额指的是什么？ 0-7 在图0-2中，已知磁力线l的直径为10cm ，电流I 1 = 10A ，I 2 = 5A ，I 3 = 3A ，试求该磁力线上的平均磁场强度是多少？∨0-8 在图0-9所示的磁路中，线圈N 1、N 2中通入直流电流I 1、I 2，试问： （1） 电流方向如图所示时，该磁路上的总磁 动势为多少？ （2） N 2中电流I 2反向，总磁动势又为 多少？（3） 若在图中a 、b 处切开，形成一空气隙δ，总磁动势又为多少？图0-9 习题0-8附图（4） 比较1、3两种情况下铁心中的B 、H 的 相对大小，及3中铁心和气隙中H 的相对大小？解：1）22111N I N I F -= 2）22112N I N I F +=3）221113N I N I F F -==不变4）由于31F F =，而31m m R R <<，所以31φφ>>，31B B >>，31H H >>。
在3）中，δB B Fe =，由于0μμ>>Fe ，所以0μμδδB H B H Fe Fe Fe =<<=∨0-9 两根输电线在空间相距2m ，当两输电线通入的电流均为100A 时，求每根输电线单位长度上所受的电磁力为多少？并画出两线中电流同向及反向时两种情况下的受力方向。
《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。
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第二篇异步电机第8章▲ 8.1为什么感应电动机的转速一定低于同步速， 而感应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？8.2简述感应电机的结构。
如果气隙过大，会带来怎样不利的后果？ 8.3感应电动机额定电压、额定电流，额定功率的定义是什么？▲ 8.4绕线转子感应电机，如果定子绕组短路，在转子边接上电源，旋转磁场相对转子顺时针方向旋转.问此时转子会旋转吗？转向又如何？V 8.5 一台三相感应电动机，P N =75KW,n N = 975r, min,U z = 3000V, I N = 18.5A, cos = 0.87, f N =50Hz .试问：(1)电动机的极数是多少?(2) 额定负载下的转差率s 是多少？ (3) 额定负载下的效率 是多少？ 解：(1)电动机的极数2p = 6 ；▲ 9.1转子静止与转动时，转子边的电量和参数有何变化？▲ 9.2 感应电动机转速变化时，为什么定、转子磁势之间没有相对运动?9.3 当感应电机在发电及制动状态运行时，定、转子磁势之间也没有(2) 额定负载下的转差率SN(3) 额定负载下的效率r = PN N<3U N I N cos® N第9章n1 一 nN1000 -975二 0.02575T033 3000 18.5 0.870.90相对运动，试证明之.9.4 用等效静止的转子来代替实际旋转的转子，为什么不会影响定子边 的各种量数？定子边的电磁过程和功率传递关系会改变吗？▲ 9.5 感应电机等效电路中 口R 2代表什么意义？能不能不用电阻而用s一个电感或电容来表示？为什么？9.6 当感应电动机机械负载增加以后，定子方面输入电流增加，因而输 入功率增加，其中的物理过程是怎样的？从空载到满载气隙磁通有何变化？▲ 9.7 和同容量的变压器相比较，感应电机的空载电流较大，为什么？9.8 感应电机定、转子边的频率并不相同，相量图为什么可以画在一起? 根据是什么？V 9.9 一台三相异步电动机P N =10KW,U N = 380V, n N =1455「mi n,” =1.33'」，「2 =1.12O,r m =70,X© = 2.4如，X2^ = 4.40,X m =90。
.定子绕组为心接法, 试计算额定负载时的定子电流、转子电流、励磁电流、功率因数、输入功率和 效率。
I 厂 l 2N I 。
=9.68 -10.020A 4.21 -85.55°A = 4.21 -85.55°A = 11.48 -30.82°A功率因数 COS 「= COS30.820 = 0.86 输入功率=3U N I 1co^ =3沃 380^1.48汉 0.86W = 11239W效率 J =P N /R =10"03/11239 = 89.0%解: 采用r 型等效电路，相电流为I 2NU N380 00” ” A=9.6H0.020A 「1 D/S N j(x 仁 X 2；J 1.33 1.12/0.03 j(2.43 4.4)U Nr m ■ jX mP cu2 二 P 1k 一 P cu1 二 605 - 366 二 239W (3)电磁功率P M 二 R N 一 P cu1 一 P Fe 二(11423 - 366 - 639)W 二 10418W总机械功率：P m = P M - P cu2 二(10418 - 239)W = 10179W第10章▲ 10.1什么叫转差功率？转差功率消耗到哪里去了？增大这部分消耗,异步电动机会出现什么现象?▲ 10.2异步电动机的电磁转矩物理表达式的物理意义是什么？10.3异步电动机拖动额定负载运行时，若电源电压下降过多，会产生什么 后果？V 10.4 一台三相二极异步电动机，额定数据为:P N = 10KW,U 1N = 380V,l 1N - 19.5A ，定子绕组 D 接,n N 二 2932 r min ,休二 50Hz,cos 讪二 0.89。
空载试验数据:U 1 二 380V, P o 二 824W,I ° 二 5.5A ，机械损耗 P^ 156W 。
短路试验数据：。
U 1k 二 89.5V,I 1k 二 19.5A, p 1k 二 605W 。
75 C 时，r^ 0.963」。
试计算:(1)额定输入功率；(2)定、转子铜损耗；(3)电磁功率和总机械功率;(4)效率；(5)画出等值电路图，并计算参数「2、X 1二、X 2；八r m 、x解：(1)额定输入功率R N f3U 1N l 1N cos 1N = ： 3 380 19.5 0.89 = 11423W (2)定、转子铜损耗P Fe = P o 3(册)2『1 口 =20.963W = 366W-P m 二(824 -20.963 - 156)W 二r m PFe639Z oro 3（1。
八3）2U i3 （5.5八3厂2" I0/ 3 5.5/ .3380-119.7'1P o 一P m 824一156—22.1。
3（1。
八3）23 （5.5八3）（4）效率H -P N/P N = 10r03W/11423W = 87.5% (5) T型等值电路图如下:电路参数：r k二P ik 605「l 1.9511 3（l1k/、3）2 3 （19.5/ x3）2r k-「1.95T —0.963"二0.628'1Z k U ik 89.57.951X k J Z k22二7.952 - 1.9512二7.71」x2二二x k/2 二7.71/2 二3.855"J^jnXo 二 \Z 。
2 - r 。
2 二 ' 119.72 - 22.12=117.64“X m 二 X 。
- x 「_ - 117.64 - 3.855 二 113.8 1V 10.5 一台三相六极异步电动机，额定数据为：U 1N = 380V,f 1 =50H Z ,P N = 7.5KW , n N = 962r min ,cos 1N = 0.827 ,定子绕 组D 接。
定子铜损耗470W 铁损耗234W 机械损耗45W 附加损耗80W 计算在 额定负载时的转差率、转子电流频率、转子铜损耗、效率及定子电流。
s N f 厂 0.038 50 = 1.9HzV 10.6 一台三相极异步电动机，有关数据为:P N 二 3kW,U 1N = 380V 」1N 二 7.25A ，定子绕组 丫接，2.01」。
空载试验数据：5二380V, P o 二246W, I o = 3.64A, P m = 11W 。
短路试验数据为:U 1k = 100V,l 1k 二7.05A, P 1k 二470W 。
假设附加损耗忽略不计，短路特性为线性，且 X 1 c x2；「，试求：（1）r2、X1；二、X2；二、rm 及 xm 之值；（2）cos1 N及N 之值。
解：（1）电路参数:解：S N710吐更70381000n 1 由P M二 P N P cu2 P m P ad 二 P N - S N R MP mP ad，得R/i=(P N P m P ad ) /(1 - S N )二(7500 45 80”(1 - 0.038) = 7926W P cu 2 = s N P M =0.038 7926W = 301WP NpPM* P CU 1PFe75007926 470 234二 86.9%一P N1N3U1Nc0^1N N7500 .3 380 0.827 0.869二 15.85A% 一470二3.15」3I1k2 3 7.052D 二 q - » 二 3.15" - 2.01」二 1.14"二 x^ - x 1c = 60.0 — 3.78 二 56.22"(2) P cu 厂 3l 1N2r 厂 3 7.2522.01W = 317WP cu2 二 P 1k 一 P cu1 二 470 - 317 二 153WP F e = 3l 02r m = 3 3.6423.90 二 155WP M 二 P N P cu2 P m = 3 103153 11 二 3164WR N = P M + p cu1+ p Fe = 3164 + 317 + 155 = 3636WN = P N /P N = 3000/3636= 82.5%第11章11.1在额定转矩不变的条件下，如果把外施电压提高或降低，电动机的运行情况（P,P 2,n 「，cosd ）会发生怎样的变化？▲ 11.2为什么异步电动机最初起动电流很大，而最初起动转矩却并不太 大？Z k -100=8.他、3l 1k J3 7.05:,Z k2- r k 2二 8.192X2：二 x k /2 二 7.56/ U 1 380,310 J3 3.64 P 0 - Pm _ 246- 11 二 5.91」 二 60.01r m 二"5.91 - 2.01 二 3.90 1Xmcos £3636,3 380 7.250.76X k 2 = 3.78 60.3- Z3 3.6426kX 1匚- 3.152二 3I 2 X2 2「60.32 - 5.912 R N1N▲11.3在绕线转子异步电动机转子回路内串电阻起动，可以提高最初起动转矩，减少最初起动电流，这是什么原因？串电感或电容起动，是否也有同样效果？11.4起动电阻不加在转子内，而串联在定子回路中，是否也可以达到同样的目的？11.5两台相同的异步电动机，转轴机械耦合在一起，如果起动时将它们的定子绕组串联以后接在电网上，起动完毕以后再改成并联，试问这样的起动方式，对最初起动电流和转矩有怎样的影响？11.6绕线转子异步电动机，如果将它的三相转子绕组接成上形短路与接成Y形短路，对起动性能和工作性能有何影响？为什么？▲11.7简述绕线转子异步电动机转子回路中串电阻调速时，电动机内所发生的物理过程。
如果负载转矩不变，在调速前后转子电流是否改变？电磁转矩及定子电流会变吗？▲11.8在绕线转子回路中串入电抗器是否能调速？此时T = f s曲线，COS ’等性能会发生怎样的变化？11.9某一鼠笼式异步电动机的转子绕组的村料原为铜条，今因转子损坏改用一结构形状及尺寸全同的铸铝转子，试问这种改变对电机的工作和起动性能有何影响？11.10变频调速有哪两种控制方法，试述其性能区别。
11.11有一台三相异步电动机，U N - 380V,n” = 1460r/min ,定子绕组Y 形联接，转子为绕线式.已知等效电路的参数为R = R2二0.21 ,X^二X二0.061。