电机学作业及答案(直流电机)

直流电机章节作业

1. 一台Z 2型直流发电机，额定功率为P N =145千瓦，额定电压U N =230伏，额定转速n N =1450

转/分，求该发电机的额定电流？

解： A U P I N N N 4.630230

145000=== 2. 把一以他励发电机的转速提高20%，空载电压会提高多少（激磁电阻保持不变）？若是一台并激发电机，则电压升高得多还是少（激磁电阻保持不变）？

解： n C E U e a Φ==0

对于他励发电机： C R U I f f f ==

， 即Φ=C ，

故

0'''02.12.1)2.1(U n C n C n C E U e e e a =Φ=Φ=Φ==，空载电压增加1.2倍。 对于并励发电机：若Φ=C 情况同上，空载电压U o 增加1.2倍，但由于U o 增加的同时，f f R U I 0

=

也相应加，从而导致Φ也增大。所以并励发电机空载电压增加的程度比他励发电机大。

3. 何谓直流电机的电枢反应？电枢反应对气隙磁场有何影响？公式n C E e a Φ=和a T em I C T Φ=中的Φ应是什么磁通？

答：直流电机在空载运行时，气隙磁场仅有励磁磁动势产生，而负载运作时，气隙磁场是由励磁磁动势和电枢磁动势共同产生的，显然与空载时不同，因此把电枢磁动势对主极磁场的影响称为电枢反应. 电枢反应结果可能使气隙磁场畸变，同时还可能使气隙磁场削弱或增强. 公式中的Φ为每个极面下的气隙磁通，它由励磁磁动势和电枢磁动势共同产生的.

4. 一台四极82kW ，230V 、970rpm 的他励直流发电机，如果负载时每极的合成磁通量恰好等于空载额定转速下产生额定电压时每极磁通量，请计算电机输出额定电流时的电磁转矩。 解：由题意可知，空载时：N N e U n C E =Φ=0 所以额定情况下：N

N N e N T N N e N T aN T e U P n C U C I n C U C I C T ==Φ= m N m N n P N N ?=???==3.807970

108255.955.93

5.一台并励直流发电机，min /1450,115,35r n V U kW P N N N ===，电枢回路电阻Ω=0243.0a R ，一对电刷压降V U b 22=?，励磁回路电阻Ω=1.20f R ，求额定时的电磁功率和电磁转矩？

解：励磁电流

A R U I f f 72.51.20115===

负载电流

A U P I N N N 3.30411535000===

电枢电流 A

I I I f N a 31072.53.304=+=+= 电枢电动势

V U R I U E b a a N a 533.12420243.03101152=+?+=?++=

电磁功率 W I E P a a M 23.38605310533.124=?==

电磁转矩

Nm n P T N M M 2.2541450605.3895509550=?== 6.试解释他激和并激发电机的外特性为什么是一条下倾的曲线？

答： 讨论他励和并励发电机

a a a R I E U -=

他励发电机：稍下倾曲线（端电压U 随负载电流I 增大稍有下降），原因有：

①负载增大，电枢反应去磁效应增强，气隙磁

通减小，使电枢电动势E a 减小。

②负载增加，电枢绕组电阻压降I a R a 增大。并

励发电机：下倾曲线（端电压U 随负载电流增大下降幅度较他励发电机大），原因是：除①、②两原因与他励发电机相同外，因并励发电机的I f =U /R f ， 因此

由①、②原因引起U 减小，致使I f 减小（他励发电机I f 不变），磁通Φ减小，E a 进一步减小，致使端电压下降幅度较大。

7.并激直流发电机正转能自激，反转能否自激？为什么？如果反接励磁绕组，电机并以额定转速反转，这种情况能否自激建压？

答：不能自激，由于反向旋转，感应电势的方向改变，在励磁绕组中产生的励磁电流反方向，其产生的磁通方向与剩磁方向相反，将剩磁抵消。

能自激建压，电机反转，感应电势的方向改变，在励磁绕组中产生的励磁电流反方向，由于反接励磁绕组，励磁电流产生的磁通方向与剩磁方向相同，使磁通增大，感应电势越来越大，建立起电压。

8.并激直流电动机的起动电流取决于什么？正常工作时的电枢电流又决定于什么？

答：起动时：n=0, n C E e a Φ=

a a a a R U R E U I =-=

起动电流大小取决于外加电压和电枢回路电阻。

正常工作时，由于反电动势Ea 的作用，此时 Φ≈Φ=-=

T T em a a a C T C T R E U I 2

故工作时，电枢电流大小却取决于负载转矩的大小。

N U 题图2-12 机械特性曲线

9.一台并励直流电动机，

A I r n V U kW P N N N N 9.88min,/3000,220,17====，电枢回路总电阻Ω=114.0a R ，励磁回路电阻Ω=5.181f R ，忽略电枢反应的影响，求：

（1）电动机的额定输出转矩；

（2）额定负载时的电磁转矩；

（3）额定负载时的效率；

（4）在理想空载时（0=a I ）的转速；

（5）当电枢回路中串入一电阻R=0.15Ω时，在额定转矩下的转速

解： ①额定输出转矩 Nm n P T N N N 1.5430001795509550=?==

②额定负载时电磁转矩：

励磁电流

A R U I f N f 21.15.181220===

电枢电流 A

I I I f N a 7.8721.19.88=-=-= 07.03000114.07.87220=?-=-=

ΦN a a N N e n R I U C

Nm I C I C T a N e a N T em N 63.587.8707.055.955.9=??=Φ=Φ=

③额定负载时效率 869.09.88220170001=?===N N N N I U P P P η ④min /314307.02200r C U n N e N ==Φ=

⑤当电枢回路串入Ω=15.0R ，在

N T 时转速： min /281207.0)15.0114.0(7.87220)(r C R R I U n N e a a N =+-=Φ+-=

10.一台17kW 、220V 的串励直流电动机，串励绕组电阻为0.12欧，电枢总电阻为0.2欧，在额定电压下运行时，电枢电流65A ，转速为670rpm 。试确定因负载增大而使得电枢电流增大到75A 时，电动机的转速和电磁转矩（假设磁路线性）

解：V U N 220=：A I a 65=时，转速min 670r n =

()V V V R R I U E f a a N a 2.199)2.012.0(65220=+?-=+-=

A I a 75'=时：()

V V V R R I U E f a a N a

196)2.012.0(75220''=+?-=+-= min 3.571min 67075652.199196'''''r r n C C E E C E n e e a a e a =??=?ΦΦ?=Φ=

《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

电机学复习题 一、填空题 1.他励直流电动机的调速方法有改变电枢电压，改变励磁电流和 。直流发电机和直流电动机的电压平衡方程式分别为 和 。 2.直流发电机电枢绕组元件输出 电势，而其电刷输出直流电势，直流发电机的输 出特性方程(电枢电压与转速关系)的表达式为 。直流发电机的电磁转矩是 转矩，直流电动机的电磁转矩是 转矩。 3.直流电动机的机械特性(电磁转矩与转速关系)方程的表达式为 。对直流电动机进行调速，可以通过改变 ，改变励磁电流和 三种方法进行。一台并励直流电动机，如果电源电压和励磁电流f I 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1P 将 ，电枢电流a I ，转速n 将 ，电动机的效率η将 。 4.原副边匝数分别为N 1和N 2，电流分别为I 1和I 2的变压器，当副边线圈匝数为原来的12 时，那么I 2可表示为 。变压器运行时基本铜耗可视为 ，基本铁耗 可视为 。单相变压器铁心叠片接缝增大，其他条件不变，则空载电流 。 5.变压器油既作__ _____介质又作泠却介质。变压器副边的额定电压指 。既和原边绕组交链又和副边绕组交链的磁通为 ，仅和一侧绕组交链的磁通为 。 6.如果变压器的副绕组是从原绕组某一位置引出，这种变压器称为 。如将额定电压为220/110V 的变压器的低压边误接到220V 电压，则激磁电流将 ，变压器将 。 7.一台变比k=10的变压器，从低压侧做空载试验加额定电压求得励磁阻抗的标么值为16，若从高压侧做空载试验加额定电压，则求得的励磁阻抗的标么值为_____________。 8.变压器产生最大效率的条件是_____________。变压器空载运行时功率因数很低，其原因为 。 9.对称三相绕组通入对称的三相电流所产生的基波磁动势的转速表达式是____ ___。 10.三相50Hz 四极异步电动机，转子转速n=1440转/分，则其转差率为_______。极对数为p 交流伺服电动机里，机械角度与电角度的关系为 ；旋转磁场的转速与p 也有关系，当电流的变化频率为50H Z 且p =4时，此时磁场的转速为 。 11.鼠笼式异步电动机降压起动的方法有定子回路串电抗器起动、星-三角换接起动和_______起动。当三相感应电动机定子绕组接于Hz 50的电源上作电动机运行时，定子电流的频率为 ，定子绕组感应电势的频率为 ，如转差率为s ，此时转子绕组感应电势的频率 ，转子电流的频率为 。 12.当异步电动机的电源频率和参数不变，仅将端电压下降时，最大转距Ｔmax_______，临界转差率sm 不变。 13.异步电机转子绕组中的感应电动势是因气隙旋转磁场_______转子绕组而产生的。 14.交流绕组三相合成基波磁势的转向取决于_____________。 15.三相异步电动机按转子绕组的型式，可分为 和_____________。 16.把三相鼠笼式异步电动机接到三相对称电源上，现任意对调两相，电动机的转向将会

2-1 设有一台500kV A 、三相、35000/400V 双绕组变压器，初级、次级侧绕组均系星形连接，试求高压方面和低压方面的额定电流。 解：由已知可得：kVA S N 500=、V U N 350001=、V U N 4002=，则有： 高压侧：)(25.8350003105003311A U S I N N N =??= = 低压侧： )(7.721400 3105003322A U S I N N N =??== 2-2 设有一台16MV A 、三相、110/11kV 、Yd 连接的双绕组变压器（表示初级三相绕组接成星形，次级三相绕组接成三角形）。试求高压、低压两侧的额定线电压、线电流和额定相电压、相电流。 解：由已知可得：MVA S N 16=、kV U N 1101=、kV U N 112=，则有： 高压侧 额定线电压： kV U N 1101= 额定线电流： )(0.8410 1103101633 611A U S I N N N =???= = 额定相电压： kV U U N 5.633 110311== =φ 额定相电流： )(8411A I I N ==φ 低压侧 额定线电压： kV U N 112= 额定线电流： )(84010 113101633 622A U S I N N N =???= = 额定相电压： kV U U N 1122==φ 额定相电流： )(4853 840322A I I N ===φ

2-6、设有一台10kV 、2200/220V 、单相变压器，其参数如下：r 1=3.6Ω、r 2=0.036Ω、x k =x 1+x 2’=26Ω，在额定电压下的铁芯损耗p Fe =70W ，空载电流I 0为额定电流的5%。假定一、二次侧绕组的漏抗如归算到同一方面时可作为相等，试求各参数的标么值，并绘出该变压器的T 形等效电路和近似等效电路。 解：在一次侧计算有： )(55.42200 1010311A U S I N N N =?== )(48455 .42200 111Ω=== N N N I U Z 10220 220021===N N U U k I 0=5%I 1N =0.05×4.55=0.228(A) )(6.3036.010222'2Ω=?==r k r )(2.76.36.3'21Ω=+=+=r r r k )(0.27262.7222 2Ω=+=+=k k k x r Z ∴ )(1347228.070 2 20Ω=== I p r Fe m )(9649228 .02200 00Ω=== I U Z m )(955513479649222 2Ω=-=-=m m m r Z x ∴ 015.0484 2 .71*=== N k k Z r r 78.24841347 1*=== N m m Z r r 054.0484 26 1*===N k k Z x x 74.194849555 1*=== N m m Z x x 056.0484 27 1*===N k k Z Z Z 94.19484 9649 1*=== N m m Z Z Z T 型等效电路 近似等效电路 2-11、设有一台50kV A ，50 Hz ，6300/400V ，Yy 连接的三相铁芯式变压器，空载电流 I 0=0.075I N ，空载损耗p 0＝350W ，短路电压u k*＝0.055，短路损耗p kN ＝1300W 。 （1）试求该变压器在空载时的参数r 0及x 0，以及短路参数r k 、x k ，所有参数均归算到高压侧，作出该变压器的近似等效电路。 （2）试求该变压器供给额定电流且cos θ2=0.8滞后时的电压变化率及效率。 '2&'' '2 &' '

直流电机 一、填空 1.直流电机的电枢绕组的元件中的电动势与电流就是。 答:交流的。 2.一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(假设磁路不饱与)。T em=C T0、8φIa 答:1、25倍。 3.并励直流电动机,当电源反接时,其中I a的方向,转速方向。 答:反向,不变。 4.直流发电机的电磁转矩就是转矩,直流电动机的电磁转矩就是转矩。 答:制动,驱动。 5.直流电动机电刷放置的原则就是: 。 答:空载时正、负电刷之间获得最大的电动势,这时被电刷短路的元件的电动势为零。 6.直流电动机调速时,在励磁回路中增加调节电阻,可使转速,而在电枢回路中增加调 节电阻,可使转速。 答:升高,降低。 7.电磁功率与输入功率之差对于直流电动机包括损耗。 答:绕组铜损耗。 I;当负载增加 8.串励直流电动机在负载较小时, a I;负载增加时,n下降的程度比并励电动机要。 时,T e, a 答:小,增加,增加,严重。 9.并励直流电动机改变转向的方法有, 。 答:将电枢绕组的两个接线端对调,将励磁绕组的两个接线端对调,但二者不能同时对调。 10.串励直流电动机在电源反接时,电枢电流方向,磁通方向,转速n的方 向。 答:反向,反向,不变。 11.当保持并励直流电动机的负载转矩不变,在电枢回路中串入电阻后,则电机的转速 将。 答: 12.直流电机单叠绕组的并联支路数为 答:2p。 13.直流发电机,电刷顺电枢旋转方向移动一角度,直轴电枢反应就是;若为电动机,则直轴电枢反应就是。 答:去磁的,增磁的。 二、选择填空 1.一台串励直流电动机,若电刷顺转向偏离几何中性线一个角度,设电机的电枢电流保持不变, 此时电动机转速。 A:降低B:保持不变, C:升高。 答:C 2.一台直流发电机,由额定运行状态转速下降为原来的30℅,而励磁电流及电枢电流不变, 则。 A:E a下降30℅,

《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。

首页- 我的作业列表- 《电机学》第一次作业答案 你的得分： 77.5 完成日期：2017年02月27日 18点13分 说明：每道小题选项旁的标识是标准答案。 一、单项选择题。本大题共19个小题，每小题 2.5 分，共47.5分。在每小题给出的选项中，只有一项是符合题目要求的。 1.当采用绕组短距的方式同时削弱定子绕组中五次和七次谐波磁势时，应选 绕组节距为（）。 A. B. C. D. 2. A.0 B. C. 3.交流绕组采用短距与分布后，基波电势与谐波电势（）。 A.都减小 B.不变 C.基波电势不变，谐波电势减小 4. A.

B. C. D. 5. A. B. C. D.无法确定。 6. A.2极 B.4极 C.6极 D.8极 7. A.25％的转子铜耗 B.75％是转子铜耗 C.75％是输出功率 D.75％是全机械功率 8.同步发电机的额定功率指（）。 A.转轴上输入的机械功率 B.转轴上输出的机械功率 C.电枢端口输入的电功率

D.电枢端口输出的电功率 9. A.交轴电枢反应 B.直轴去磁电枢反应 C.直轴去磁与交轴电枢反应 D.直轴增磁与交轴电枢反应 10.同步发电机稳定短路电流不很大的原因是（）。 A.漏阻抗较大 B.短路电流产生去磁作用较强 C.电枢反应产生增磁作用 D.同步电抗较大 11.一台串励直流电动机，若电刷顺转向偏离几何中性线一个角度，设电机的 电枢电流保持不变，此时电动机转速（）。 A.降低 B.保持不变 C.升高 12.一台直流发电机，由额定运行状态转速下降为原来的30？，而励磁电流 及电枢电流不变，则（）。 A.E 下降30？ a B.T下降30？ C.E 和T都下降30？ a D.端电压下降30？ 13.一台并励直流发电机希望改变电枢两端正负极性，采用的方法是（）。 A.改变原动机的转向 B.改变励磁绕组的接法 C.改变原动机的转向或改变励磁绕组的接法

10.（单选题） 《电机学》作业及其答案 第一篇直流电机 在直流发电机中，电刷顺着电枢旋转方向移动一角度后，负载时, D 直轴和交轴电枢反应磁势都有, 而且直轴电枢反应为助磁性质。 电磁转矩应等于（ 电磁转矩应等于（ 他励发电机外特性是指转速恒定且（ A A 励磁电流恒定时，发电机端电压与线路电流之间的关系。 B 发电机端电压恒定时，励磁电流与线路电流之间的关系。 C 发电机线路电流恒定时，发电机端电压与励磁电流之间的关系。 D 发电机端电压恒定时，励磁电压与线路电流之间的关系。 他励发电机的调整特性是（ 下列说法错误的是（C A 直流电动机制动的方法有能耗制动、反接制动和回馈制动。 B 直流电动机起动的方法有直接起动、电枢回路串电阻起动和降压起动。 D 串励电动机的优点是有较大的起动转矩和过载能力。 电磁功率应等于（A ） 单叠绕组的并联支路数应等于（ 感应电动势应等于（ 对于能耗制动来说，下列说法错误的是（ A 能量回馈到电网。 电机内仍有主磁场。 C 电机变成他励发电机。 D 电磁转矩为制动性转矩。 1.（单选题） A 只有直轴电枢反应磁势。 B 只有交轴电枢反应磁势。 C 直轴和交轴电枢反应磁势都有, 而且直轴电枢反应为去磁性 质。 2.（单选 题） 单波绕组的并联支路数应等于（ 极对数P 极数 2p D 换向片数k 3.（单选题） A C e ① n B C T ① a C P 2/ Q D C e K f |f |a 5.（单选 题） A 下垂 B 上翘 C 水平 D 没准 11.（多选题） 直流电机的励磁方式有（ ABCD )。 3.（单选题） A C e ① n B C T ①I C P 2/Q D C e K f I f l a 4.（单选题） 6.（单选题） C 串励电动机允许空载运行。 7.（单选题） A Ea Ia B P1+p0 C P2-p0 D T2 8.（单选题） 极对数P 极数2p D 换向片数k 9.（单选题） A Ce ①n CT ① Ia P2 /la D CTKfIfIa

绪 论 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。 在图中，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 di L e -=。 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。 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。当电机所用绝缘材料的等级确定后，电机的最高允许温度也就确定了，其温升限值则取决于冷却介质的温度，即环境温度。在电机的各种损耗和散热情况相同的条件下，环境温度不同，则电机所达到的实际温度不同，所以用温升而不直接用温度表示电机的发热程度。电机的温升主要决定于电机损耗的大小、散热情况及电机的工作方式。 电机的额定值和电机的定额指的是什么 答：电机的额定值是指电机在某种定额下运行时各物理量的规定值；而电机的定额是指制造厂按国家标准的要求对电机的全部电量和机械量的数值及运行的持续时间和顺序所作的规定。

同步电机章节作业： 1. 有一台TS854-210-40的水轮发电机，P N =100兆瓦，U N =13。8千伏，9.0cos =N ?，f N =50赫兹，求（1）发电机的额定电流；（2）额定运行时能发多少有功和无功功率？（3）转速是多少？ 解：（1）额定电流A U P I N N N N 6.46489.0108.13310100cos 336=????==? （2）有功功率MW P N 100= 无功功率 var 4.48)9.0tan(arccos 100tan M P Q N N =?==? （3）转速 min /15020 506060r p f n N N =?== 2.同步发电机的电枢反应性质主要决定于什么？在下列情况下（忽略电机自身电阻），电枢反应各起什么作用？ 1） 三相对称电阻负载； 2） 电容负载8.0*=c x ，发电机同步电抗 0.1*=t x ； 3） 电感负载 7.0*=L x 答： 电枢反应的性质取决于内功率因数角ψ， 而ψ角既与负载性质有关，又与发电机本身的参数有关。 由等效电路图可知（忽略电枢绕组电阻r a ）： ①当负载阻抗为Z L =R 时，阻抗Z=jx t +R ，其阻抗 角ψ在900>ψ>00范围内，即空载电动势. 0E 和 电枢电流。I 之间的相位角ψ在900>ψ>00范围内， 所以电枢反应既有交轴又有直轴去磁电枢反应； ②当负载阻抗为Z L =-jx c 时，阻抗Z=jx t -jx c ，由于x t *=1.0>x c *=0.8, 阻抗角ψ=900，即空载 电动势.0E 和电枢电流。 I 之间的相位角ψ=900，所以电枢反应为直轴去磁电枢反应； ③当负载阻抗为Z L =jx L 时，阻抗Z=jx t +jx L 的阻抗角为ψ=900，即空载电动势. 0E 和电枢电流。 I 之间的相位角ψ=900，所以电枢反应为直轴去磁电枢反应。 3. 试述直轴和交轴同步电抗的意义。X d 和X q 的大小与哪些因素有关？ 直轴（交轴）同步电抗表征了当对称三相直轴（交轴）电流每相为１Ａ时，三相联合产生的直轴电枢反应磁场和漏磁场在一相电枢绕组中感应的电动势。 直轴（交轴）同步电抗是表征对称稳态运行时直轴（交轴）电枢反应基波磁场和漏磁场综合效应的电磁参数。 Xd 正比于频率f,电枢相绕组的串联匝数的平方N ２以及直轴气隙磁导Λd ；

选择题 1一台双绕组单相变压器，其主磁通在一、二次侧线圈中产生的每匝电动势分别为 ec1和ec2，则应有（ C ） (A)ec1>ec2 (B)ec1

09电气学习部 《电机学》系列材料电机学 作业参考答案 福州大学电气工程与自动化学院 电机学教研组黄灿水编 2008-3-3

2-1 设有一台500kV A 、三相、35000/400V 双绕组变压器，初级、次级侧绕组均系星形连接，试求高压方面和低压方面的额定电流。 解：由已知可得：kVA S N 500=、V U N 350001=、V U N 4002=，则有： 高压侧：)(25.8350003105003311A U S I N N N =??= = 低压侧： )(7.721400 3105003322A U S I N N N =??== 2-2 设有一台16MV A 、三相、110/11kV 、Yd 连接的双绕组变压器（表示初级三相绕组接成星形，次级三相绕组接成三角形）。试求高压、低压两侧的额定线电压、线电流和额定相电压、相电流。 解：由已知可得：MVA S N 16=、kV U N 1101=、kV U N 112=，则有： 高压侧 额定线电压： kV U N 1101= 额定线电流： )(0.8410 1103101633 611A U S I N N N =???= = 额定相电压： kV U U N 5.633 110311== =φ 额定相电流： )(8411A I I N ==φ 低压侧 额定线电压： kV U N 112= 额定线电流： )(84010 113101633 622A U S I N N N =???= = 额定相电压： kV U U N 1122==φ 额定相电流： )(4853 8403 22A I I N == =φ

一、单项选择题。本大题共23个小题，每小题 2.5 分，共57.5分。在每小题给出的选项中，只有一项是符合题目要求的。 1.三相四极36槽交流绕组，若希望尽可能削弱5次空间磁势谐波，绕组节距取 （）。 ( A ) A. B. C. 2.交流绕组的绕组系数通常为（）。 ( A ) A.<1 B.>0 C.=1 3.相对称交流绕组的基波电势幅值为E1,绕组系数为 k w1，3次谐波绕组系 数为k w3，则3次谐波电势幅值为（） ( A ) A.0 B. C. 4.一台50Hz的三相电机通以60 Hz的三相对称电流，并保持电流有效 值不变，此时三相基波合成旋转磁势的转速（）。 ( A ) A.变大 B.减小 C.不变 5.单相绕组的基波磁势是（）。 ( B )

A.恒定磁势 B.脉振磁势 C.旋转磁势 6.交流电机定、转子的极对数要求（）。 ( B ) A.不等 B.相等 C.不可确定 7.交流绕组采用短距与分布后，基波电势与谐波电势（）。 ( A ) A.都减小 B.不变 C.基波电势不变，谐波电势减小 8. ( D ) A. B. C. D. 9.与普通三相感应电动机相比，深槽、双笼型三相感应电动机正常工作时，性能差 一些，主要是（）。 ( C ) A. B. C. D. 10.

( A ) A. B. C. D. 11.三相绕线式感应电动机拖动恒转矩负载运行时，采用转子回路串入电阻调速，运 行时在不同转速上时，其转子回路电流的大小（）。 ( B ) A.与转差率反比 B.与转差率无关 C.与转差率正比 D.与转差率成某种函数关系 12. ( C ) A. B. C. D. 13. ( B ) A. B. C. D.无法确定。 14.对称负载运行时，凸极同步发电机阻抗大小顺序排列为（）。 ( D )

一、填空题 1. 变压器中的磁通按照性质和作用的不同，分为主磁通漏磁通，其中漏磁通不参与变压器的能量传递。 2. 他励直流电动机常用的调速方法有：_改变电枢回路里的串 联电阻；减小气隙磁通;改变电枢端电压U。 3. 鼠笼式异步电动机降压起动的方法有定子串接电抗器起动 ; Y —起动 ; 自耦减压起动。 4. 三相同步电动机通过调节励磁电流可调节无功功率。 5. 异步电动机的电源电压降低10%,电机的过载能力降低到80, 临界转差率不变，负载不变时，电机的转速将降低_____ 6. 直流电动机常用的调速方法有： 电枢控制和磁场控制。 7. 变压器负载运行时，二次电流的大小决定着一次电 流的大小。 8. 削弱齿谐波电动势的方法有斜槽、分数槽（半闭口 槽）___ 以及其它措施。 9. 单相绕组的磁动势是脉动磁动势;对称三

相绕组的磁动势为旋转磁动势。 10. 三相感应电动机的调速方法有：改变转差率调速、改变电 压_____ 调速、 变频________ 调速。 11. 变压器空载实验选择在低压侧压侧进行, 原因是安全和仪表 选择方便。短路实验选择在高压侧压侧进行,原因是—安 全和仪表选择方便。 12. 一台单相变压器一次、二次绕组匝数比为10，则将二次绕 组进行归算后，归算前后的二次侧电阻之比为 1 : 100 ;归 算前后的二次侧磁势之比是1 : 1 。 13. 并励直流发电机自励的三个条件是有剩磁、剩磁与励 磁方向相同（电枢和励磁绕组接法正确）、励磁电阻小于临 界电阻。 14 . 一台直流发电机，其电势和端电压的大小关系是 E>U 。 15. 三相感应电动机转子转速为n定子旋转磁场的转速为,极对数为P,则定子电流的交变频率为上￡ ；转子电流 的交变频率为5s —n）P。

第1章导论 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。 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。 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。 运动电势：线圈与磁场间的相对运动而产生的eT与磁密B，运动速度v，导体长度l，匝数N有关。 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。 对空心线圈：所以 自感： 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。 在图中，若一次绕组外加正弦电压u1、绕组电阻R1、电流i1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i1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) ∵u1为正弦电压，∴电流i1也随时间变化，由i1产生的磁通随时间变化，由电磁感应定律知产生感应电动势. (2) 磁通方向：右手螺旋定则，全电流定律方向：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。 (3) (4) i1增加，如右图。i1减小 在图中，如果电流i1在铁心中建立的磁通是，二次绕组的匝数是，试求二次绕组内感应电动势有效值的计算公式，并写出感应电动势与磁通量关系的复数表示式。

我的作业列表- 《电机学》第一次作业答案 你的得分： 97.5 完成日期：2016年05月21日 13点49分 说明：每道小题选项旁的标识是标准答案。 一、单项选择题。本大题共19个小题，每小题 2.5 分，共47.5分。在每小题给出的选项中，只有一项是符合题目要求的。 1.当采用绕组短距的方式同时削弱定子绕组中五次和七次谐波磁势时，应选 绕组节距为（）。 A. B. C. D. 2. A.0 B. C. 3.交流绕组采用短距与分布后，基波电势与谐波电势（）。 A.都减小 B.不变 C.基波电势不变，谐波电势减小 4. A.

B. C. D. 5. A. B. C. D.无法确定。 6. A.2极 B.4极 C.6极 D.8极 7. A.25％的转子铜耗 B.75％是转子铜耗 C.75％是输出功率 D.75％是全机械功率 8.同步发电机的额定功率指（）。 A.转轴上输入的机械功率 B.转轴上输出的机械功率 C.电枢端口输入的电功率

D.电枢端口输出的电功率 9. A.交轴电枢反应 B.直轴去磁电枢反应 C.直轴去磁与交轴电枢反应 D.直轴增磁与交轴电枢反应 10.同步发电机稳定短路电流不很大的原因是（）。 A.漏阻抗较大 B.短路电流产生去磁作用较强 C.电枢反应产生增磁作用 D.同步电抗较大 11.一台串励直流电动机，若电刷顺转向偏离几何中性线一个角度，设电机的 电枢电流保持不变，此时电动机转速（）。 A.降低 B.保持不变 C.升高 12.一台直流发电机，由额定运行状态转速下降为原来的30？，而励磁电流 及电枢电流不变，则（）。 A.E 下降30？ a B.T下降30？ C.E 和T都下降30？ a D.端电压下降30？ 13.一台并励直流发电机希望改变电枢两端正负极性，采用的方法是（）。 A.改变原动机的转向 B.改变励磁绕组的接法 C.改变原动机的转向或改变励磁绕组的接法

电机学习题集 直流机 1－1 为什么直流电机能发出直流电？如果没有换向器，直流电机能不能发出直流电流？ 1－2 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。 1－6 已知某直流电动机铭牌数据如下，额定功率，额定电压，额定转速，额定效率，试求该电机的额定电流。 1－7 已知某直流电动机的额定功率，额定电压，额定转速，试求该电机的额定电流。 1－12 一台直流发电机额定容量180kw，额定电压230伏，额定转速1450r/m，额定效率89.5%,求额定输入功率和额定电流。 2－1 何谓主磁通？何谓漏磁通？漏磁通大小与那些因素有关？ 2－2 试述等物理量的物理概念。 2－3 何谓饱和现象？电机的磁路为什么会出现饱和现象?饱和对电机运行性能有何影响？ 2－4 一台14kw，220伏，1000r/min的四极直流电动机，槽高＝

0.03m，磁极高＝0.09m，电枢磁轭长＝0.103m，机座磁轭长＝0.357m，气隙＝0.0022m，气隙系数。电枢铁心由硅钢片迭成，磁极用0.001m厚钢板迭成，机座用铸钢。已知空载额定电压时电机磁路各部分磁密为，，，，，试求每对极所需的励磁磁势和饱和系数。 2－6 一台四极单迭绕组的直流电机。 （1）如果取出相邻的两组电刷，只用剩下的两外两组电刷是否可以？对电机性能有何影响？端电压有何变化？此时发电机能供给多大的负载（用额定功率的百分数表示）； （2）如果有一元件断线，电刷间的电压有何变化？电流有何变化？ （3）若只用相对的两组电刷是否能够运行？ （4）若有一极失磁，将会产生什么后果？ 2－8 试计算下列各绕组的节距，，和，绘制绕组展开图，安放主极及电刷，并求并联支路对数。 （1）右行短距单迭绕组：2P＝4，Z＝S＝22； （2）右行整距单波绕组：2P＝4，Z=S=20; （3）左行单波绕组，2P＝4,Z=S=19; （4）左行单波绕组，2P＝4,Z=S=21; 2－9 一台直流发电机，2P＝4，a＝1，Z＝35，每槽内有10根导体，如要在1450r/min下产生230伏电势，则每极磁通应为多少？ 2－10 一台直流发电机，2P＝4，a＝1，S＝21，每元件匝数＝3，当＝0.01825 ，n＝1500r/min时，试求正，负电刷间得电压。 2－11 一台直流发电机，2P＝8，当n＝600r/min，每极磁通＝0.004

第二章 Φ=1144.4fN E 11E U ≈1U f 1N '1'11144.444.4Φ=Φ=≈N f fN E U N 5060'=f f ?6050'=ΦΦΦ=Φ5's l R m μ=m m R N I Φ=?1∴m m I I 65' = βαf B p m Fe ∝βα> σσσπ11''1562x L f x = ?=σσσπ22' '25 62x L f x =?= 21E E ≠ kKA S N 5000=kV kV U U N N 3.61021= A A U S I N N N 68.28810 35000 311=?== A A U S I N N N 21.4583 .635000 322=?== kV kV U U N N 77.53 10 311=== Φ A I I N N 68.28811==Φ ?kV U U N N 3.611==Φ

A A I I N N 55.2643 21 .458311=== Φ Ω=19.21R Ω=4.151σX Ω=15.02R Ω=964.02σX Ω=1250m R Ω =12600m X 26087621=N N V U 60002=A I 1802=8.0cos 2=?1?U 1? I Ω=19.21R Ω=4.151σX Ω=1250m R Ω=12600m X Ω=Ω?? ? ??==70.115.02608762 22' 2R k R Ω=Ω?? ? ??==94.10964.02608762 22'2σ σX k X V U k U 0202152' 2∠==? ? A k I I 88.3642.53' 2-∠==? ? ()V j A V Z I U E E 15.14.2064294.1070.188.3642.53020215' 2 ' 2' 2' 21∠=Ω+?-∠+∠=+=-=-???? ()A j V Z E I m m 18.8363.112600125015.14.206421-∠=Ω +∠=-= ? ? ? A A A I I I m 12.3856.5488.3642.5318.8363.1' 21-∠=-∠+-∠=+=?? ? V Z I E U 70.24.212791111∠=?+-=? ?? Ω=+=89.3' 2 1R R R k Ω=+=34.26' 21σσX X X k A I I 88.3642.53' 21-∠==?? V Z I U U k 80.20.21254121∠=?+=? ?? 1I I m ?? I ' ' L Z '' I ' ' L Z ''

第一篇 变压器 1-1 变压器依据什么原理工作的？变压原理是什么？ 答：（1）变压器是依据电磁感应原理工作的； （2）变压原理是利用一、二次绕组匝数比来改变二次侧电压数值。 1-8 有一台单相变压器的铭牌数据S N =500kV A ，U 1N /U 2N =35/11kV ，试求变压器的额定电流。 解：（1）一次侧额定电流A U S I N N N 29.1435 50011≈== （2）二次侧额定电流A U S I N N N 45.451150022≈= = 1-10 一台三相变压器S N =3200kV A ，U 1N /U 2N =35kV/10.5kV ，一次侧Y 接法，二次侧△接法。试求： （1）一、二次侧额定线电压、线电流及额定相电压、相电流； （2）若负载功率因数cos φ2=0.85（滞后），则该变压器额定运行时带多少有功功率和无功功率？ 解：（1）额定电压、电流 一次侧额定电压、电流（Y ） 线电压： kV U U N l 3511== 线电流：A U S I I N N N l 79.5235 332003111≈?= == 相电压：kV U U N ph 21.203 353 11≈= = 相电流：A I I l ph 79.5211== 二次侧额定电压、电流（△） 线电压：kV U U N l 5.1022== 线电流：A U S I I N N N l 95.1755 .10332003222≈?= == 相电压：kV U U l ph 5.1021== 相电流：A I I l ph 59.1013 22≈= （2）额定运行时有功功率和无功功率 有功功率：kW S P N N 272085.03200cos 2=?==? 无功功率：var 7.168585.013200sin 22k S Q N N =-?==? 2-3 变压器变比K 可使用以下三式：K=N 1/N 2，K=U 1N /U 2N ，K= I 2N /I 1N ，这三个变比式有何不同？哪一个是准确的？ 答：（1）K=N 1/N 2是变比定义式； K=U 1N /U 2N 是空载情况下依据电压方程1111Z I E U +-=和2 222Z I E U -=忽略绕组漏阻抗Z 1和Z 2由变比定义式K=E 1/E 2推得； K= I 2N /I 1N 是依据磁动势方程012211I N I N I N =+忽略激磁电流I 0推得，适用于重载（即接近满载情况）时使用，轻载时误差较大。 （2）K=N 1/N 2是准确的。 2-4 激磁电阻r m 和激磁电抗x m 的物理意义是什么？铁心饱和程度对r m 和x m 有何影响？从空载运行到满载运行，它们是否改变？为什么？ 答：（1）激磁电阻r m 是反映铁心损耗的模拟电阻，激磁电抗x m 表示单位激磁电流产生主磁通的能力；