电机学思考题 吕宗枢
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dt
d N
e 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。
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。
1.8 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。对变压器进行调压是通过改变高压绕组的匝数实现的，所
以高压绕组引出若干分接头，它们接到分接开关上，当分接开关切换到不同的分接头时，变压器便有不同的匝数比，从而可以调节变压器输出电压的大小。
1.9一台单相变压器，N S ＝500kVA ，N N U U 21/＝35/11kV ，试求一、二次侧额定电流。 解：因为是单相变压器，所以
A 29.14A 10
35105003311=??==N N N U S I A 45.45A 10111050033
22=??==N N N
U S I 1.10一台三相变压器，N S ＝5000kV A ， N N U U 21/=10/6.3kV ，Y ，d 联结，试求：一、二次侧额定电流及相电流。
解：因为是三相变压器，所以
A A U S I N
N
N 68.2881010310500033311=???== A A U S I N N
N 22.458103.6310500033322=???==
因为原边Y 形联结，所以，A I I N Np 68.28811==
因为副边d 形联结，所以，A A I I N Np 55.264322.458322===
三、简答题
1. 答：变压器是根据电磁感应原理工作的。原、副绕组的感应电动势（即电压）与匝数成正比,当一次、二次绕组匝数不同时，12U U ≠，即实现了变压。
2. 答: 为了使一、二次绕组磁耦合紧密，减少漏磁通，所以一次、二次绕组套在同一铁心柱上；为了减小绕组与铁心间的绝缘电压差，所以把低压绕组套在内层，高压绕组套在外曾层。
3. 答：因为直流电压只能产生恒定的直流磁通，不会在绕组中产生感应电动势，所以变压器不能改变直流电压。
4. 答：因为变压器的效率很高，二次绕组容量很接近一次绕组容量，所以一次、二次额定容量按相等设计。
5. 答：为了保证变压器输出电压波动在一定范围内，提高电能质量，应该适时对变压器进行调压。变压器调压是通过改变高压绕组的匝数实现的，所以高压绕组引出若干分接头，它们接到分接开关上，当分接开关切换到不同的分接头时，变压器便有不同的匝数比，从而调节变压器输出电压的大小。
2.1 试述变压器空载和负载运行时的电磁过程。
答：空载时，原边接交流电源，原绕组中流过交流电流0I ，建立磁动势0
F ，由其产生主磁通0Φ 和少量的漏磁通σ1Φ ，主磁通在原绕组中产生电动势1
E 、在副绕组中产生电动势2E ，漏磁通只在原绕组中产生漏感电动势σ1E ，同时，电流0I 在原绕组电阻1
R 上产生电压降1
0R I 。 负载时，原绕组流过电流1I ，产生磁动势1F ；副绕组流过电流2
I ，产生磁动势2F ，由原、副绕组的合成磁动势0
21F F F =+产生主磁通0Φ ，并分别在原、副绕组中产生电动势1E 和2E ；1
F 还产生只交链原绕组的漏磁通σ1Φ ，它在原绕组中产生漏感电动势σ1E ，2F 还产生只交链副绕组的漏磁通σ2Φ ，它在副绕组中产生漏感电动势σ2E ；同时，电流1
I 在原绕组电阻1R 上产生电压降11R I ，电流2I 在副绕组电阻2
R 上产生电压降22R I 。 2.2 在变压器中，主磁通和一、二次绕组漏磁通的作用有什么不同？它们各是由什么磁动势产生的？在等效电路中如何反映它们的作用？
答:主磁通同时交链原、副绕组，并分别在原、副绕组中产生电动势1E 和2
E ，起传递能量的作用；漏磁通只交链自身绕组，只在自身绕组中产生漏感电动势，仅起电抗压降的作用。在等效电路中，主磁通的作用由励磁参数反映，漏磁通的作用由漏抗参数反映。
2.3 试述变压器空载电流的大小和性质。
答：由于变压器铁心采用薄硅钢片叠成，磁导率高，导磁性能好，因此空载电流很小，
一般为额定电流的2%—10%。在空载电流0I 中，用来建立主磁通的无功分量r
I 0 远大于对应铁心损耗的有功分量a
I 0 ，所以空载电流基本属于无功性质，空载电流也因此常被称为励磁电流。
2.4 当变压器空载运行时，一次绕组加额定电压，虽然一次绕组电阻很小，但流过的空载电流却不大，这是为什么？
答：变压器空载运行时，虽然一次绕组的电阻很小，但是由于铁心硅钢片的磁导率大，导磁性能好，主磁通大，所以励磁电抗大，因此空载电流不大。简单说，空载电流是受到大电抗限制的。
2.5 变压器外施电压不变的情况下，若铁心截面增大或一次绕组匝数减少或铁心接缝处气隙增大，则对变压器的空载电流大小有何影响？
答：铁心截面增大时，磁路饱和程度降低，磁导率增大，励磁电抗增大，空载电流减小。 一次绕组匝数减少时，由Φ=≈11144.4fN E U =常数，可知，主磁通增大，磁路饱和程度增加，磁导率下降，励磁电抗减小，空载电流增大。
铁心接缝处气隙增大，磁路磁阻增大，励磁电抗减小，空载电流增大。
2.6 保持其它条件不变，当只改变下列参数之一时，对变压器的铁心饱和程度、空载电流、励磁阻抗、铁心损耗各有何影响？（1）减少一次绕组的匝数；（2）降低一次侧电压；
（3）降低电源频率。
答：由Φ=≈11144.4fN E U 可知：
（1）减少一次绕组匝数时，主磁通增大，磁路饱和程度增加，磁导率下降，励磁阻抗减小，空载电流增大，铁心损耗增加。
（2）降低一次电压时，主磁通减小，磁路饱和程度降低，磁导率增大，励磁阻抗增大，空载电流减小，铁心损耗减小。
（3）降低电源频率时，主磁通增大，磁路饱和程度增加，磁导率下降，励磁阻抗减小，
空载电流增大，此时，常数=Bf ，根据7.03.13.12)(B Bf f
B p Fe =∞可知，铁心损耗随B 的增加而增加。
2.7 一台220V/110V 的单相变压器，变比2/21==N N k ，能否一次绕组用2匝，二次绕组用1匝，为什么？
答：不能。由Φ=≈11144.4fN E U 可知，如果一次绕组用2匝，在原边电压作用下，由于匝数太少，主磁通将很大，磁路高度饱和，励磁电流会很大，要求导线线径很大，在实践上根本无法饶制。反之，如果导线截面不够大，那么线圈流过大电流将会烧毁。
2.8 在分析变压器时，为什么要对二次绕组进行折算？折算的物理意义是什么？折算前后二次侧的电压、电流、功率和参数是怎样变化的？
答：折算的目的是将一次、二次两个分离的电路画在一起，获得变压器的等效电路。折
算的物理意义是用匝数为12
N N ='的绕组来等效实际匝数为2N 的二次绕组，将变比为k 的变压器等效成变比为1的变压器。折算后，二次电压为折算前的k 倍，二次电流为折算前的k /1，二次功率不变，二次电阻和漏抗、负载阻抗均为折算前的2k 倍。
2.9 为什么变压器的空载磁动势与负载时的一、二次绕组合成磁动势相等？
答：因为变压器的漏阻抗很小，无论空载还是负载，漏阻抗压降都很小，在电源电压不变时，主电动势变化很小，因此主磁通几乎不变，所以用以产生主磁通的空载磁动势与负载时的合成磁动势相等。
2.10变压器负载运行时，一、二次绕组中各有哪些电动势或电压降？它们是怎样产生的？试写出电动势平衡方程式。
答：一次绕组外加电源电压1U 时，一次绕组中有主电动势1
E ，漏电动势σ1E （漏抗压降11X I j ），电阻1R 上的电压降11R I ，方程式为)(111111111jX R I E R I E E U ++-=+--= σ；二次绕组中有主电动势2
E ，漏电动势σ2E （漏抗压降22X I j ），电阻2R 上电压降22R I ，负载端电压为2
U ，方程式为)(2
22222222jX R I E R I E E U +-=-+= σ。 2.11试说明变压器等效电路中各参数的物理意义，这些参数是否为常数？
答：1R 和1X 分别为原边一相绕组的电阻和漏电抗，2
R '和2X '分别为副边一相绕组的电阻和漏电抗的折算值，上述四个参数为常数,其中1X 、2
X '的大小分别反映了原、副绕组漏磁通的大小。m R 是反映铁心损耗的等效电阻，称为励磁电阻，m X 是反映主磁通大小的电抗，称为励磁电抗，这两个参数也是一相参数，当电源电压不变时，m R 和m X 近似为常数。
2.12 利用T 形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、损耗、功率是否均为实际值，为什么？
答: 一次各物理量数值均为实际值,二次电压、电流是折算值，二次损耗、功率是实际值。因为对二次绕组进行折算时，是以等效为原则，其中，折算前、后的二次侧损耗、功率是保持不变的。
2.13 变压器空载实验一般在哪侧进行？将电源加在低压侧或高压侧所测得的空载电
流、空载电流百分值、空载功率、励磁阻抗是否相等？
答：空载实验一般在低压侧进行。空载电流不等，高压侧空载电流是低压侧的k /1；空载电流百分值相等；空载功率相等；励磁阻抗不等，高压侧励磁阻抗是低压侧的2k 倍。
2.14变压器短路实验一般在哪侧进行？将电源加在低压侧或高压侧所测得的短路电压、短路电压百分值、短路功率、短路阻抗是否相等？
答：短路实验一般在高压侧进行。短路电压不等，高压侧短路电压是低压侧的k 倍；短路电压百分值相等；短路功率相等；短路阻抗不等，高压侧短路阻抗是低压侧的2
k 倍。
2.15 为什么可以把变压器的空载损耗看作铁耗？短路损耗看作额定负载时的铜耗？ 答：空载试验时外加额定电压，空载损耗包括额定铁损耗和空载铜损耗，由于空载电流很小，空载铜损耗远远小于额定铁损耗，可忽略，所以空载损耗可看作铁损耗。
短路试验时电流为额定电流，短路损耗包括额定铜损耗和短路时的铁损耗，由于短路电压很低，磁通很小，短路时的铁损耗远远小于额定铜损耗，可忽略，所以短路损耗可看作额定负载时的铜损耗。
三、简答题
1. 答：主磁通以铁心为磁路，同时交链原、副绕组，数值较大，起传递能量作用；漏磁通
主要以变压器油或空气为磁路，仅交链自身绕组，数值小，仅起电抗压降作用。
2. 答：当电源电压不变时，电源频率降低，主磁通增大，磁路饱和程度增加，磁导率下降，
励磁电抗减小，空载电流增大，此时，常数=Bf ，根据7.03.13.12)(B Bf f B p Fe =∞可知，铁心损耗随B 的增加而增加。
3. 答：折算的目的是将变比为k 的变压器等效成变比为1的变压器，从而将一次、二次两
个分离的电路画在一起，获得变压器的等效电路；折算原则是保持折算前后二次侧磁动势不变、二次侧有功、无功功率不变。
4. 答：
带纯电阻负载时的相量图 1U k X I j 1 k R I 1 2U '- 21I I '-= 带阻容性负载时的相量图
1U k X I j 1 2U '- 21I I '-= k R I 1
答：将低压侧短路,高压侧接电源,用调压器逐渐升高电压,用电流表监视电流,当电流达到额定值时同时读取电压、电流和功率，分别依下列各式求取参数：s
s s I U Z
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
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。但三次谐波磁通频率较高，流经油箱壁及其它铁件时会产生涡流损耗，引起局部过热，降低变压器运行效率，因此，只有容量小于1800KVA的三相心式变压器才允许采用Y，y联结。
3.6 在三相组式变压器中，三次谐波磁通是主磁通；而在三相心式变压器中，三次谐波磁通是漏磁通，这一说法对吗？为什么？
答：对。因为在组式变压器中，三次谐波磁通流经主磁路，数值较大，起到了主磁通的作用；而在心式变压器中，三次谐波磁通流经漏磁路，数值较小，可看作漏磁通。
3.7 为什么三相变压器中总希望有一侧作三角形联结？
答：三相变压器，无论是组式还是心式结构，只要有一侧作三角形联结，就为三次谐波电流提供了通路，从而使主磁通基本为正弦波，相电动势波形接近正弦波而不发生畸变。
3.8 把三台相同的单相变压器组成 Y,d联结的三相变压器，当二次侧三角形开口未闭合时，将一次侧接入电源，发现开口处有较高电压，但开口闭合后，其电流又非常小，检查接线并无错误，这是为什么？
答：一次侧Y联结，励磁电流为正弦波，主磁通为平顶波，可分解成基波和三次谐波磁通，由于三相磁路独立，二次侧三角形开口未闭合时，三次谐波磁通在各相主磁路中流通，其值较大，在每相绕组中产生的三次谐波电动势也较大，此时三角形开口处电压是每相三次谐波电动势的三倍，所以开口电压较高；当三角形开口闭合后，三角形绕组自身构成回路，三次谐波电动势在三角形内形成三次谐波电流，起到励磁电流的作用，此时主磁通接近于正弦波，每相绕组感应电动势接近正弦波，三角形内的三次谐波电流几乎为零，所以闭合后电流非常小。
3.9 三相变压器的绕组连接方式如题3.9图所示，画出它们的电动势相量图，并判定其联结组别。
（a ）组别号为Y ，y4 （b ）组别号为Y ，y2
(c) 组别号为Y ，d5
(d) 组别号为Y ，d7
(a) (b) (c) (d)
三、简答题
1. 答：在外加电压是正弦的情况下，铁心中的磁通也为正弦波，因为磁路饱和的原因，产生这个正弦波磁通需要尖顶波的空载电流。
2. 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。但三次谐波磁通频率较高，流经油箱壁及其它铁件时会产生涡流损耗，引起局部过热，降低变压器运行效率，因此，只有容量小于1800KVA的三相心式变压器才允许采用Y，y联结。
3. 答：因为三次谐波电动势大小相等，相位相同，所以在线电动势中互相抵消，即线电动势中无三次谐波分量。
4. 答：三角形回路中有不大的环流，是三次谐波电流。它是由三次谐波磁通所感生的三次谐波电动势产生的。基波电动势不能在三角形回路中产生环流，因为三相基波电动势大120，在三角形回路中它们的相量和等于0，所以不会产生环流。
小相等，相位互差
5. 答：组式变压器测得的开口电压大。因为组式变压器三相磁路彼此独立，在原边Y 接，副边d接开口的情况下，原边流过正弦波电流，铁心中三次谐波磁通很大，绕组中感应的三次谐波电动势就很大，由于三次谐波电动势大小相等、相位相同，所以测得的开口电压是每相三次谐波电压的三倍，数值较大。对于心式变压器来说，因为三相磁路彼此相关，三次谐波磁通只能通过漏磁路闭合，遇到的磁阻大，磁通数值小，在绕组中感应的三次谐波电
动势也小，因此测得的开口电压没有组式变压器的大。
三、简答题
1. 答：电阻性负载时，电压变化率为正，外特性曲线是向下倾斜的；电感性负载时，电压变化率为正，外特性曲线也是向下倾斜的，程度比电阻性负载大；电容性负载时，电压变化率可能为正、负或零，外特性曲线可能向下倾斜，也可能向上倾斜。
2. 答：因为电动机一般运行在额定状态，所以希望额定效率为最高效率；而变压器长期运行于50%～70%额定负载，所以希望(0.5～0.7)倍额定负载时为最高效率。
3. 答：（1）各变压器的额定电压相等，即变比相等；（2）各变压器的联结组别相同；（3）各变压器的短路阻抗（短路电压）标么值相等，短路阻抗角也相等。
4.答：均为2倍。
5.答：短路试验时的短路电流等于额定电流（最小），稳态短路电流等于额定电流的10～20倍； 突然短路电流等于额定电流的20～30倍（最大）
10.1 异步电动机的性能指标有哪些？它们代表的物理意义是什么？
答：异步电动机的性能指标主要有五项，分别是：额定效率N η，额定功率因数N ?cos ，最大转矩倍数N T T max ，起动转矩倍数N st T 和起动电流倍数N st I I 。其中，
N η和N ?cos 是反映电动机出力能力的指标，称为力能指标；N T max 是反映电动机短时间承受过负载能力的指标，称为过载能力；N st T 和N st I I 是反映电动机起动性能的指标。
10.2 什么是三相异步电动机的Y -△降压起动? 它与直接起动相比，起动转矩和起动电流有何变化?
答：为了降低三相异步电动机的起动电流，对于定子绕组为Δ形联结电动机，起动时先将定子绕组接成Y 形，实现降压起动，当起动完毕后，再将定子绕组恢复成Δ形联结进入正常运行。Y -△降压起动时，绕组电压降低31
倍，起动电流和起动转矩降均低为直接起动时的3
1。 10.3 三相笼型异步电动机采用自耦变压器降压起动时，起动电流和起动转矩与直接起动时相比有何变化?
答：采用自耦变压器降压起动时，起动电流和起动转矩都降低为直接起动时的2
1a k 倍（a k
为自耦变压器的变比）。
10.4 在绕线转子异步电动机转子回路内串电阻起动，既可提高起动转矩，又能减少起动电流，这是什么原因？串电感或电容起动，是否也有同样效果？
答：从等效电路来看，起动时，转子回路串入电阻，转子电流将减小，根据磁动势平衡关系，此时的定子电流也将减小。虽然转子电流减小了，但是因为转子电阻的增大，转子回
路功率因数将提高，由22
0T cos ?I C T em 'Φ=可知，当所串电阻值适当时，转子电流有功分量22
cos ?I '是增大的，所以起动转矩会增大。必须指出，串入的电阻值不能过大，否则转子电流太小，使22cos ?I '减小，导致起动转矩反而减小。转子回路串电感，可以降低起动电流，
但同时转子的功率因数也降低，使22
cos ?I '减小，导致起动转矩减小；串电容时可分两种情况：1）当2X -C X =0或|2X -C X |<2X 时，起动电流增大，起动转矩也增大；2）|2X -C X |>2X ，起动电流减小，起动转矩也减小。
10.5三相异步电动机进行变频调速时，应按什么规律来控制定子电压?为什么?
答：在变频调速时，为了保持电机良好的运行性能，总希望维持主磁通0Φ不变，因此需要11f U 保持不变，即电压与频率成正比变化。这也称为电压频率协调控制。
10.6 绕线转子异步电动机转子回路串电阻调速有哪些特点？
答：转子回路串电阻调速不能实现连续调节（分级调速），调速范围较小，转子电阻铜损耗增大，电机效率降低。
10.7 什么是绕线转子电动机的串级调速？与绕线转子电动机转子串电阻调速相比，其优点是什么？
答：绕线转子异步电动机的串级调速不是在转子回路中串入电阻，而是串入一个与转子感应电动势s E 2频率相同、相位相反的附加电动势ad E ，从而改变转子电流的大小，实现速度调节。与转子回路串电阻调速相比，转差功率中只有一小部分被转子绕组电阻所消耗，而其余大部分被产生ad E 的装置回馈到了电网，所以即使电机在低速运行，效率也较高。
10.8 简述电磁转差离合器的工作原理和调速过程。
答：工作原理：电磁转差离合器本质上也是一台感应电动机，但结构简单，主要由电枢（由铸钢制成的圆筒）和磁极组成。磁极上的励磁线圈通入直流电流产生恒定的磁场，电枢
由异步电动机拖动，电枢因切割直流励磁磁场而产生涡流，该涡流与励磁磁场相互作用产生电磁力，拖动磁极转子沿电枢旋转方向旋转，磁极转子的转速必小于电枢的转速（即拖动电枢的异步电动机的转速）。
调速过程：调节直流励磁电流的大小，可以平滑地调节机械负载的转速。在负载不变时，增大励磁电流，磁场增强，涡流增大，电磁转矩增大，磁极转子转速（既机械负载转速）上升，与之相伴，磁场与电枢相对速度减小，涡流开始减小，电磁转矩也减小，当转速升高到某一值时，电磁转矩减小（恢复）到又与负载转矩平衡，电机便在这个高转速下稳定运行。因此，增大励磁电流，负载转速上升，反之，减小励磁电流，负载转速下降。
10.9 如果电网电压不对称程度严重，三相异步电动机在额定负载下能否长时间运行？为什么？
答：如果电源电压不对称程度严重，三相异步电动机不能在额定负载下长期运行。因为这时负序电压较大，负序磁场强，制动性质的负序电磁转矩大，电机转速低，正序电流大，再加上较大的负序电流，造成电机发热，长时间运行将烧毁电机。
10.10 三相异步电动机起动时，如果电源或绕组一相断线，电动机能否起动？如果运行中电源或绕组一相断线，能否继续旋转？为什么？
答：对于Y形联结的电动机，一相电源断线或一相绕组断线情况是相同的，这时电机气隙中产生一个脉动磁场，因此电机不能起动。但运行中发生一相断线，电机仍能能继续旋转，这时相当于单相电动机运行，但此时电流会增大，电机发热，长时间运行会烧毁电机。
对于Δ形联结的电动机，如果一相电源断线，这时电机气隙中产生一个脉动磁场，因此电机不能起动。但运行中发生这种断线，能继续旋转，相当于单相电动机。如果一相绕组断线，电机变成两相绕组通两相电流，由于绕组在空间上有相位差、绕组电流在时间上有相位差，所以产生一个椭圆形旋转磁场，因此电机能起动，运行中发生这种断线，也能继续旋转。当然也将出现电机过热现象。
三、简答题
1. 答:起动时，转子转速为0，定子磁场以同步转速1n切割转子，转子感应电动势及转子绕组电流都最大，根据磁动势平衡，定子电流（起动电流）也大。但起动时，转子频率高（为
f），转子漏抗大，因此转子功率因数低，转子电流有功分量小，而且起动时主磁通
1
降低约一半，所以起动转矩却不大。
2. 答：通过改变定子绕组的接法，使定子每相的一半绕组中的电流方向发生改变，即
可以实现变极调速。因为变极前后三相绕组的相序发生了变化，因此变极后只有对调定子两相绕组的出线端，才能保证电动机的转向不变。
3. 答：单相绕组通入单相电流产生脉动磁场，它可以分解成大小相等、转速相同、转向相反的两个旋转磁场。这两个旋转磁场分别对转子形成正向电磁转矩+em T 和反向电磁转矩-em T ，在起动时，-+=em em T T ，合成转矩0=em T ，所以单相异步电动机不能自起动。解决起动的主要途径是加装起动绕组，使电机在起动时产生旋转磁场。
4. 答：三相异步电动机在不对称电压下运行时，电机气隙中不仅存在正序旋转磁场，同时还存在幅值较小的负序旋转磁场，它们分别对转子产生正向电磁转矩+em T 和反向电磁转矩-em T ，由于反向电磁转矩的制动作用，使电机的合成转矩减小，过载能力降低，输出功率减小，效率有所下降。另外，不大的负序电压，也将引起较大的负序电流，造成电机发热。
电机学课后习题解答(配王秀和孙雨萍编)
《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 ； 41m17 10.55 5.83610A wb 10004100.0075 π-= ==????l R uA 磁路段2长度和截面积：20.1520.0750.30m =+?=l ， 220.050.100.005m =?=A ； 42m27 20.30 4.77510A wb 10004100.005 π-= ==????l R uA 磁路段1长度和截面积：30.1520.0750.30m =+?=l ， 230.050.050.0025m =?=A ； 43m37 30.309.54910A wb 10004100.0025 π-= ==????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：604.8 1.512A 400 = ==F i N
电机学试题及答案
电机学试题及答案 Revised as of 23 November 2020
《电机学（1）》模拟试题 一：填空题（每空3分，共45分） 1．一台变压器加额定电压时，主磁通为φ，空载电流为I0，励磁阻抗为Z m，现将电源的频率从50Hz改变为60Hz，其它情况不变，并假定磁路线性，则现在的磁通φ‘= φ，空载电流I’0= I0，励磁阻抗Z’m= Z m。 2．某变压器带感性负载运行时，若负载电流相同，则cosφ 2 越小，副边电压变化率越，效率越。 3．一台单相变压器，铁芯柱上有三个绕组，已知U 1=330V，W 1 =700匝，为获得 U 2=220V，U 3 =11V，应使W 2 = 匝，W 3 = 匝。若已知绕组W 1 开路， ì 3=10∠100A，忽略励磁电流，则ì 2 = A。 4．拖动恒转矩负载运行的并励直流电动机，若减弱磁通，电枢电流 将。 5．交流电机绕阻高次谐波电势，如5次和7次谐波，可以通过 的方法大大削弱。 6．三相同步电机，定子上A、B两导体空间相隔200机械角度，该电机接于50Hz三相交流电源，同步转速为750r/min，则A、B两导体的空间电角度为。 二、（8分） 图1所示为三相变压器接线图，画出电动势向量图，并确定其连接组别。
三、（27分） 一台三相电力变压器额定容量S=1000 kVA，额定电压U1N/U2N=10000/3300V，Y，d11连接组，每相短路阻抗Z k=+，该变压器原边接额定电压，副边带Δ接对称负载，每项负载阻抗Z L=50+j85Ω，计算： （1）变压器原边线电流； （2）副边线电流； （3）副边线电压； （4）电压调整率 四、（10分） 一台他励直流电动机，P N=22KW，I N=115A，U N=220V，n N=1500r/min电枢回 路总电阻R a=Ω（包括了电刷回路的接触电阻），忽略M0，要求把转速降到
最新电机学(第二版)答案
电机学 第二版答案 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 dt d 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。 解：由H B I R H 0,2.μπ==，得每根输电线单位长度上所受的电磁力为 m N lI R I BlI f .102 21 10010423270--=????===πππμ 当电流同向时，电磁力为吸力；当电流反向时，电磁力为斥力。如下图所示： ∨0-10 一个有铁心的线圈，线圈电阻为2Ω。将其接入110V 交流电源，测得输入功率为22W ，电流为1A ，试求铁心中的铁耗及输入端的功率因数。
电机学第三版课后习题答案
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|0,产生励磁磁动势F o,在铁芯中产生交变主磁通 e 0,其频率与电源电压的频率相同，根据电磁感应定 d d)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 i和e2, 且有巴- -N1, dt e2= _N2 d 0,显然，由于原副边匝数不等,即N产N2，原副边的感应电动势也就不等, dt 即e i^e2,而绕组的电压近似等于绕组电动势，即U i~E i, 匕~ E?,故原副边电压不等,即 U i^ 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k=N—2，能否一次线圈用2匝, N2 二次线圈用1匝，为什么？ 答：不能。由U1 E^ 4.44fN^J m可知，由于匝数太少，主磁通m将剧增，磁密B m过 大，磁路过于饱和，磁导率卩降低，磁阻R m增大。于是，根据磁路欧姆定律l0N1= R m「m 可知，产生该磁通的激磁电流I。必将大增。再由p Fe^B m2f1.3可知，磁密B m过大，导致 2 铁耗P Fe大增，铜损耗I0 r1也显著增大，变压器发热严重，可能损坏变压器。
电机学_考试试卷及答案四套..
电机学考试试卷A卷 一、填空题（每空1分共40分） 1 构成电机主磁路的主要材料为，其磁导率远远真空的磁导 率，并且随磁路饱和程度的增加而。 2 一台额定频率为50Hz的变压器，接于60Hz、6/5倍变压器额定电压的电网上运行，则磁 路的饱和程度，激磁电流，激磁电抗，漏电抗，铁耗。（填增大、减小或不变） 3 一台三相变压器，额定电压为6000/380V，Y，d联接，其变比为；如果把原边 匝数减少10%，外加电压仍为6000V，此时变压器的副边开路相电压为（忽略漏阻抗压降）。 8 电流互感器副边绝对不允许，电压互感器副边绝对不允许。 9 一台三相同步发电机，极对数为2，定子总槽数为36，双层绕组，则每对极下每相绕组 包括 个线圈组，每个线圈组由个线圈串联组成，一相绕组的最大可能并联支路数为。 10 采用、分布绕组可以削弱绕组电动势与磁动势的高次谐波分量，改善其波形。 为了同时削弱5、7次谐波分量，对于双层绕组，应选取节距等于倍极距。 11 三相同步发电机，定子三相对称绕组流过三相对称电流，则其每相绕组产生的磁动势性 质为 磁动势，而三相绕组的基波合成磁动势性质为磁动势。 12 分析同步发电机电枢反应的性质，可以采用图。 13 从时间概念而言，同步电机功率角是。 14 同步发电机并网运行。若原动机不做调节而调节励磁电流，则同步发电机的输出有功功 率 、输出无功功率；若励磁电流不做调节而调节原动机则同步发电机输出有功功率、输出无功功率（填改变或不变）。 15 变压器的正序电抗负序电抗；同步电机的正序电抗负序电抗（填大于、
小于或等于）。 二、作图题（共30分） 1 做出单相变压器在副边短路情况下的“T ”型等效电路，标注其电阻、电抗参数，并说明 其物理意义。（10分） 2 指出下图所示三相变压器各相原副绕组同名端，并做相量图判断其联接组标号。（10分） 3 一台并联于无限大电网的隐极同步发电机，调节其励磁电流而原动机不做调节，做出此时 的电动势相量图并标明电枢电流和励磁电动势相量的末端变化轨迹（忽略电枢电阻与饱和）。 （5分） 4 一台凸极同步发电机，已知其X d *＝1、X q *＝0.8、U*=1、I*=1、功率因数角φ＝90o，做 出其电动势相量图，并标注d 、q 轴以及励磁电动势相量的具体数值（不考虑磁路的饱和并 忽略电枢电阻）。（5分） 三、计算题（共30分） 1 一台三相变压器， S N =25kV A ，U 1N /U 2N =6/0.4kV ，阻抗电压u k =4%，额定负载时的短路损 耗p kN =300W ， Y ，y0联接， (1) 求短路参数的有名值及标么值；（7分） (2) 负载电流为额定电流的0.6倍且负载为纯电阻性质，求此时的电压调整率。（3分） 2 两台额定电压相同的变压器并联运行，已知：S NI =3000kV A ，u KI =5%；S NII =3000kV A ， u KII =10%。 (1) 总负载为3000kV A 时，两台变压器的负载分别是多少？（2分） (2) 为了不使任一台变压器过载，两台变压器的最大总输出容量是多少。（3分） 3 一台三相交流凸极同步发电机，额定电流100A ，Y 接法，极对数p=3，双层绕组，每相绕 组串联匝数为100匝，同步转速1000转/分钟，基波绕组因数0.9456，三次谐波绕组因数 0.578，空载情况下气隙基波与三次谐波每极磁通量分别为1Φ=0.197Wb 、3Φ=0.003Wb ， 忽略其它高次谐波分量。 (1) 求基波感应电动势的频率；（1分） (2) 空载情况下，求每相绕组基波感应电动势与三次谐波感应电动势的有效值；（2分） (3) 在三相绕组通过三相对称额定电流情况下，求三相绕组合成基波与三次谐波磁动势 的幅值。（2分） 4 一台三相汽轮发电机数据如下，S N =31250kVA ，U N =10.5kV （Y 接），cos ΦN =0.8（滞后），
电机学考试试题(附答案)
期末 考 试 卷（ A 卷） 课程名称 电机学 考试学期 07-08/3 得分 适用专业 电气工程及其自动化 考试形式 开卷闭卷半开卷 考试时间长度 120分钟 一、 填空题：（35分） 1. 在国际单位制中，磁场强度单位是___A/m ___________。电磁感应定律的 物理意义是，当闭合的线圈中磁通发生变化时，线圈中的产生的感应电流所产生的磁场___阻碍_______原来磁通的变化。一个线圈产生的磁通所经过路径的磁阻越大，说明该线圈的电感就越______小________。 2. 变压器损耗包括绕组铜耗和___铁耗_______，后者又包括涡流和磁滞损 耗。电力变压器最大效率通常设计在负载系数为___0.5~0.6____之间。当___可变损耗等于不变损耗_（或_kN p p 0 β= ）___时，变压器效率达最大。 3. 由于铁心饱和特性，施加正弦电压时变压器激磁电流波形通常为______ 尖顶______波，而铁心的磁滞特性使之为___不对称尖顶___波。 4. 并联运行的变压器必须有相同的电压等级，且属于相同的___连接组 ___________。各变压器的负载分配与该变压器的额定容量成正比，与__短路电压（标幺值）___成反比。___短路电压（标幺值）____小的变压器先达到满载。 5. 三相变压器组不能接成Yy 的原因是励磁绕组中需要的___三次谐波 ___________电流不能流通，使磁通近似为____平顶波__________波，会在绕组中电动势波形严重畸变，产生___过电压________危害线圈绝缘。 6. 三相变压器组的零序阻抗比三相铁心式变压器的零序阻抗____大 _________。 7. 电压互感器二次侧不允许___短路_________，而电流互感器二次侧不允 许____开路____。
电机学第五版汤蕴璆复习重点带答案
1、变压器的铁心损耗包括：磁滞损耗 、涡流损耗。 2、感应电机经两次折算后得到等效电路，这两次折算为：频率折算、绕组折算。 3、直流电机按励磁方式可分类为：他励式、并励式 、串励式 、复励式。 4、变压器开路试验可以获得哪些等效电路参数：激磁电阻、激磁电抗。 4、同步电动机的起动方法有：变频起动、辅助起动、异步起动。 5、变压器等效绕组折算的一般原则是：归算前、后二次侧绕组磁动势保持不变。 6、并励直流发电机希望改变他电枢两端的正负极性，采用的方法是改变励磁绕组的接法。 7、直流发电机的电磁转矩与转速方向相反，转子电枢导体中的电流是交流电。 8、变压器制造时，硅钢片接缝变大，那么此台变压器的励磁电流将增大。 9、一台感应电机，其转差率s>1，转速n<0，则电机运行状态是电磁制动。 10、一台三相感应电机接在50Hz 三相交流电源上运行，额定转速为1480r/min ，定子上A 、B 两导体空间相隔20°机械角度，则A 、B 两导体的空间电角度为：40°。 11、简述改变他励直流电动机、三相鼠笼异步电动机转子转向的方法。 答：他励直流电动机：将电枢绕组的两个接线端对调；三相鼠笼异步电动机：将三相电源线的任意两根线换接。 12、简述并励直流发电机的自励条件。 答：1.磁路中必须有剩磁；2.励磁磁动势与剩磁两者的方向必须相同；3.励磁回路的总电阻必须小于临界电阻。 13、已知直流他励电机的额定电流I N 、额定电压U N 、额定效率ηN ，简述直流电动机和直流发电机额定功率的定义，并写出表达式。 答：对于发电机，额定功率是指线端输出的电功率，I U P ;对于电动机，额定功率是指轴上输出的机械功率，N N N N =。 14、简述单相变压器的工作原理。 15、为什么同步电动机不能自启动？说明原因。 16、一台三相绕线型感应电动机，若将定子三相短路，转子绕组通入频率为f1的三相交流电，试问：空载时电机转子能否转动，分析其工作原理。 17、简述直流电机、鼠笼异步电机、绕线异步电机和同步电机的原理和结构异同？ 18、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，要遵循哪些原则？ 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：归算前、后二次侧绕组磁动势保持不变。 19、一台并励直流发电机不能正常输出电压，试分析其可能原因。 答：1.磁路中没有剩磁；2.励磁回路与电枢回路之间接线错误；3.励磁回路的总电阻大于临界电阻。 20、一台他励直流电动机拖动一台他励直流发电机在额定转速下运行，当发电机电枢电流增加时，电动机的电枢电流有何变化？并说明其原因。 答：直流电动机的电枢电流也增加。因为直流发电机电流增加时，则制动转矩即电磁转矩增大，要使电动机在额定转速下运行，则必须增大输入转矩即电动机的输出转矩，那么，电动机的电磁转矩增大，因此电枢电流也增大。
电机学思考题-吕宗枢
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dt d N e 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，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。 1.8 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围，所以要适时对变压器的输出调压进行调整。对变压器进行调压是通过改变高压绕组的匝数实现的，所以高
电机学考试试题及其答案
电机原理试题及答案（仅供参考） 一、填空(每空1分，共25分) 1. 单相异步电动机可分为________、________两大类型。 2. 6极异步电动机电源频率f=50Hz，额定转差率S N=，则额定转速为n N=_____、额定工作时， 将电源相序改变，则反接瞬时的转差率S=_____。 ~ 3. 同步补偿机实际上是一台_________的同步电动机，它接到电网上的目的就是为了 ___________。 4. 直流电机的励磁方式可分为＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿。 5. 有一台极数2P＝4，槽数Z＝24的三相单层链式绕组电机，它的极距τ＝＿＿＿、每极每 相槽数ｑ＝＿＿＿、槽距角α＝＿＿＿。 6、变压器空载运行时功率因数很______。 7．________型三相异步电动机可以把外接电阻串联到转子绕组回路中去。 … 8. 直流发电机电磁转矩的方向和电枢旋转方向________。 9. 直流电动机的起动方法有____________；______________。 10. 当电动机的转速超过_______时，出现回馈制动。 11. 三相异步电动机的过载能力是指_______________。 12 . 星形—三角形降压起动时，起动电流和起动转矩各降为直接起动时的______倍。 》 13. 三相异步电动机拖动恒转矩负载进行变频调速时，为了保证过载能力和主磁通不变，则 U1应随f1按______规律调节。 14、可用下列关系来判断直流电机的运行状态。当_________时为电动机状态，当________ 时为发电机状态。 15、单迭绕组极对数为P时，则并联支路数为_______。 二、判断正误(对在括号里打√、错则打×，每小题1分，共15分) 【 1.( ) 电动机的额定功率是指额定运行时从电源输入的电功率。 2.( ) 一台并励直流电动机，若改变电源极性，则电机转向也改变 3.( ) 三相异步电动机的旋转方向决定于定子绕组中通入的三相电流的相序。 4.( ) 与同容量的变压器相比较，异步电动机的空载电流小。 5.( ) Y-D降压起动适用于正常运行时定子绕组为星形联接的笼型异步电动机。 - 6. ( ) 变极调速时必须同时改变加在定子绕组上电源的相序。 7. ( ) 变频调速过程中按U1/f1=常数的控制方式进行控制，可以实现恒功率调速。 8. ( ) 异步电动机的功率小于时都允许直接起动。 9. ( ) 变压器的二次额定电压是指当一次侧加额定电压，二次侧开路时的空载电压值。 10.( ) 变压器在原边外加额定电压不变的条件下，副边电流大，导致原边电流也大，因 此变压器的主磁通也大。 >
电机学第五版课后答案-(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V fB C p n m 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 (1) 不计铁心中的磁位降： 磁势A A l H F F I 500105100.146=???=?==-δδδ (2) 考虑铁心中的磁位降： 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 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
电机学课后 思考题 习题 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dt d N e 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。 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。
电机学期末考试试卷大全(附答案)
考 试 卷（ A 卷） 课程名称 电机学 考试学期 07-08/3 得分 适用专业 电气工程及其自动化 考试形式 开卷闭卷半开卷 考试时间长度 120分钟 一、 填空题：（35分） 1. 在国际单位制中，磁场强度单位是___A/m ___________。电磁感应定律的 物理意义是，当闭合的线圈中磁通发生变化时，线圈中的产生的感应电流所产生的磁场___阻碍_______原来磁通的变化。一个线圈产生的磁通所经过路径的磁阻越大，说明该线圈的电感就越______小________。 2. 变压器损耗包括绕组铜耗和___铁耗_______，后者又包括涡流和磁滞损 耗。电力变压器最大效率通常设计在负载系数为___0.5~0.6____之间。当___可变损耗等于不变损耗_（或_kN p p 0 β= ）___时，变压器效率达最大。 3. 由于铁心饱和特性，施加正弦电压时变压器激磁电流波形通常为______ 尖顶______波，而铁心的磁滞特性使之为___不对称尖顶___波。 4. 并联运行的变压器必须有相同的电压等级，且属于相同的___连接组 ___________。各变压器的负载分配与该变压器的额定容量成正比，与__短路电压（标幺值）___成反比。___短路电压（标幺值）____小的变压器先达到满载。 5. 三相变压器组不能接成Yy 的原因是励磁绕组中需要的___三次谐波 ___________电流不能流通，使磁通近似为____平顶波__________波，会在绕组中电动势波形严重畸变，产生___过电压________危害线圈绝缘。 6. 三相变压器组的零序阻抗比三相铁心式变压器的零序阻抗____大 _________。 7. 电压互感器二次侧不允许___短路_________，而电流互感器二次侧不允 许____开路____。 8. 交流电机绕组的短距和分布既可以改善磁动势波形，也可以改善__电势 ____________波形。设电机定子为双层绕组，极距为12槽，为同时削弱
《电机学》课后习题答案
《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 E fN 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 L ψ =- 对空心线圈：L Li ψ= 所以di e L L dt =- 自感：2L L N N m m i i i L Ni N φψ= = = ∧=∧ A m 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。 解：(1) ∵u 1为正弦电压，∴电流i 1也随时间变化，由i 1产生的磁通随时间变化，由电磁感 应定律知d dt e N Φ=-产生感应电动势. (2) 磁通方向：右手螺旋定则，全电流定律1e 方向：阻止线圈中磁链的变化，符合右手螺 旋定则：四指指向电势方向，拇指为磁通方向。
电机学试题及答案(2004~2005第一学期).
一、填空题：（每空1分，共20分） 1． 进行并励直流发电机实验时，若电机的电压不能建立，可能的原因有：无剩磁，励磁绕组的极性与电枢绕组的极性相反，励磁绕组的电阻大于临界电阻值。 。（并励：励磁绕组与电枢并联） 2．变压器的激磁参数由 空载 试验测取，短路参数由 短路 试验测取。 3．变压器并联运行的条件是：1） 联结组标号相同 ，2） 额定电压及变比相等 ， 3） 短路阻抗标幺值相等。 4．在交流绕组中，为削弱感应电动势中的5次和7次谐波，可采用短距绕组来实现；为削弱齿谐波电动势，可采用斜槽来实现。 5．直流电动机的调速方法为：1） 调压 ，2） 调磁 ， 3） 调电枢回路电阻。 6．有一台三相四极36槽交流电机，第一节距y 1=8，则节距因数k P1=0.985，分布因数k d1=_________，绕组因数k W1=__________。P187 7．直流电机中换向极绕组与电枢绕组相串联。 8．直流电机的电枢反应是指电枢磁场对主极磁场的影响，其结果是：气隙磁场发生畸 变 和呈去磁作用。 6、1） )2 sin(1πy k p =
考试命题、考试成绩分析表
电机学试题 课程代码：02271 一、单项选择题（本大题共18小题，每小题1分，共18分） 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或均无分。 1．直流并励电动机起动时，励磁回路的调节电阻阻值应置于（） A．任意位置B．中间位置 C．零位置D．最大位置 2．同步电机中参数 d X'表示为（B） A．同步电抗X c B．直轴暂态电抗 C．直轴漏抗D．直轴次暂态电抗 3．并联于大电网上的同步发电机，当电流落后于电压运行时，若逐渐增大励磁电流，则电枢电流（）A．渐大B．减小 C．先增大后减小D．先减小后增大 4．如果不计定子电阻效应，同步发电机运行在什么条件下有ψ=?（） A．电阻性负载B．电阻、电感性负载 C．纯感性负载D．电阻、电容性负载 5．要增加并联在电网上运行的发电机的有功输出，可以（） A．增加励磁电流使E0增加B．增加原动机的动力因素，使功角增加 C．减小励磁电流使E0减小D．加快原动机转速使n＞n1 6．判断一台同步电机运行于发电机状态的依据是（） A．E0＞U B．? E0滞后于 ? U C．E0＜U D．? E0领先于 ? U 7．三相异步电动机负载增加时，会使（） A．转子转速降低B．转子电流频率降低 C．转子电流产生的磁势对转子的转速减小D．转子电流产生的磁势对定子的转速增加8．异步电动机空载电流比同容量变压器大的原因是（） A．异步电动机的损耗大B．异步电动机是旋转的 C．异步电动机有气隙D．异步电动机的漏抗大 9．三相异步电动机转子转速减小时，转子磁势对空间的转速将（） A．增加B．保持不变 C．减小D．为0 10．三相异步电动机的最大转矩大小（） A．与转子电阻无关B．与电源电压无关 C．与电源频率无关D．与极对数无关 11．转差率为s的异步电动机，其sP em将等于（） A．定子铜耗B．总机械功率 C．机械功率D．转子铜耗 12．三相异步电动机定子通入频率为f1的电流，当转子不动时，其转子频率f2为（）
电机学第二版胡虔生课后习题答案
电机学第二版胡虔生编 习题集目录 第1章绪论 (1) 第2章变压器的运行原理及理论分析 (2) 第3章三相变压器及运行 (13) 第4章三相变压器的不对称运行 (17) 第5章特种变压器 (23) 第6章交流绕组及其感应电动势 (28) 第7章交流绕组及其感应磁动势 (33) 第8章（略） (37) 第9章三相异步电机的理论分析与运行特性 (38)
第1章 绪论（） P17：1-1 解：T S B 53.1025.0003.02==Φ=π 14 .3748.155.1304048.153.130=?--=--x x H H 匝14005 30214.37≈??===πI l H I F N x P17：1-2 解： (1)匝16435.2434.13995 1.010453.151.030214.37721=+=??+-??=+=-ππN N N (2)设B 在（1.48~1.55）之间 ()()（与假设相符） 486.1417.34180651.26913715.79570001.03023048.148.155.13040101045140037=?-+=?-???? ????+-?--+??= ?==--B B B B B NI F ππwb 10918.2025.0486.1BS 32-?=?==Φπ P18：1-4 解：2621020m s -?= (1)t dt t d dt dB NS dt d N e 314cos 096.20314sin 8.010*******-=???-=-=Φ-=- (2) t dt dB NS dt d N e 314cos 048.1060cos -=?-=Φ-= (3)s rad n /31006010002602πππ=?==Ω ()t cos cos 1cos 0t cos cos t Ω='='=+Ω=''θθθθθ则时，当，，则为时刻平面与磁力线夹角设t t t t t dt t t d dt dB NS dt d N e 314cos 72.104cos 096.20314sin 72.104sin 699.63100cos 314sin 8.020200cos 2-=???-='-=Φ-=πθ
电机学课后思考题习题答案
《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 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 N 1 N 2 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。 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。
最新电机学期末考试试卷大全
电机学期末考试试卷大全(附答案) 考试卷（ A 卷）《电机学》课程试卷 一、填空： 1．一台直流电动机，PN=10KW,UN=220V,?=0.86，nN=980r/min，则额定电 流为＿＿＿52.85A ＿＿＿，额定输出转矩为＿＿＿97.44N.m＿＿＿＿。 2．电机铁心采用0.35或0.5mm的硅钢片，其目的是:＿＿提高磁路的磁导率,降低电机的铁耗＿＿＿＿＿＿＿ 3．YYn联结的三相心式变压器，其负载时相电势的波形为:＿接近正弦波＿＿ ＿＿，这是因为:三次谐波磁通不能沿闭合铁心闭合，只能沿油或空气及油 箱壁闭合，磁阻大，故三次谐波磁通小，且负载时副方YO联接，使副方可感应、 流通较小的三次谐波电流，此电流也会对三次谐波磁通有所削弱，使磁通接近 正弦波，故相电势接近正弦波。 4．变压器的空载损耗主要是＿铁＿＿＿损耗，短路损耗主要是＿＿＿铜＿＿ 损耗。 5．选择交流绕组节距时，主要考虑同时削弱5次和7次谐波电动势，故
通常采用y1=＿＿＿5/6τ＿＿＿。 6. 一台隐极同步发电机并联于无穷大电网，额定负载时功率角 =200，现因外线发生故障，电网电压降为60%*UN，为使角保持在小于250范围内，应加大励磁，使E0为：E0/E0＿＿＿E0*/E0>1.35＿＿＿＿。 二、选择题： 1．下列关于直流电动机说法错误的是：（ c ） A 串励电动机不允许空载或轻载运行 B 并励电动机不允许励磁回路开路 C 同时改变直流电动机的励磁及电枢电流方向可改变其转向 D 其它条件不变，仅降低他励电动机电枢端电压，其转速下降 2．在两相对称绕组中分别通入i1=Imsinwt,i2=Imsin(wt 1200)，则此时产生的磁场（ b ） A 圆形旋转磁场 B 椭圆形旋转磁场 C 脉振磁场 D 无法确定
华南理工大学电机学第四章思考题
4-1 把一台三相感应电动机用原动机驱动，使其转速n 高于旋转磁场的转速s n ，定子接到三相交流电源，试分析转子导条中感应电动势和电流的方向。这时电磁转矩的方向和性质是怎样的？若把原动机去掉，电机的转速有何变化？为什么？ 【答】 感应电动机处于发电机状态，转子感应电动势、转子有功电流的方向如图所示，应用右手定则判断。站在转子上观察时，电磁转矩e T 的方向与转子的转向相反，即电磁转矩e T 属于制动 性质的转矩。若把原动机去掉，即把与制动性质电磁转矩e T 平衡的原动机的驱动转矩去掉，电动机将在电磁转矩e T 的作用下减速，回到电动机状态。 4-2 有一台三相绕线型感应电动机，若将其定子三相短路，转子中通入频率为1f 的三相交流电流，问气隙旋转磁场相对于转子和相对于空间的转速及转子的转向。 【答】 假设转子中频率为1f 的交流电流建立逆时针方向旋转的气隙旋转磁场，相对于转子的转速为p f n s 160=；若转子不转，根据左手定则，定子将受到逆时针方向的电磁转矩e T ，由牛顿第三定律可知，定子不转时，转子为顺时针旋转，设其转速为n ，则气隙旋转磁场相对于定子的转速为n n s -。 4-3 三相感应电动机的转速变化时，转子所生磁动势在空间的转速是否改变？为什么？ 【答】 不变。因为转子所产生的磁动势2F 相对于转子的转速为n sn p f s p f n s ?====1226060，而转子本身又以转速n 在旋转。因此，从定子侧观看时， 2F 在空间的转速应为()s s n n n n n n =+-=+?，即无论转子的实际转速是多少，转子磁动势 和定子磁动势在空间的转速总是等于同步转速s n ，在空间保持相对静止。 4-4 频率归算时，用等效的静止转子去代替实际旋转的转子，这样做是否影响定子边的电流、功率因数、输入功率和电机的电磁功率？为什么？ 【答】 频率归算前后，转子电流的幅值及其阻抗角都没有变化，转子磁动势幅值的相位也不变，即两种情况下转子反应相同，那么定子的所有物理量以及电磁功率亦都保持不变。 4-5 三相感应电动机的定、转子电路其频率互不相同，在T 形等效电路中为什么能把它们画在一起？