电机答案

电机学习题集

习题一

一、表述问题 1．名词解释

（1）电机：根据电磁感应定律和电磁力定律实现电能和机械能之间能量形式转换的机械。

（2）同步发电机：转速n=n1=60f/p 同步速的交流发电机。

（3）异步电动机：转速n

（4）主磁通：通过铁心并闭合的绝大部分磁通。

（5）漏磁通：通过部分铁心经空气隙闭合的少量分散磁通。

2．详细说明电机的基本作用原理及其这些原理在电机中的表达形式。 1．电磁原理 1）法拉第——楞次定律

变化的磁场中将感应出电动势（法拉第）

当导体形成闭路时感应电动势产生的电流（称感应电流）产生的磁场将阻碍原磁场的变化。

感应电动势的一般表达式 e??d? dt 一般说来，磁链是时间和位置的函数，即??f(x,t)，故感应电动势可表达为 e??d???dx???(??)?(?) dt?xdt?t式中前一项称为运动电动势，后一项是变压器电动势。 电机中感应电动势的表达式

变压器中，绕组套在铁心柱上并通交流电，构成交流铁心线圈。静止的铁心中的交变磁通

???msin?t穿越绕组的全部N线匝，其磁链??N?在绕组中产生变压器电动势。电动势的大

小为e??Nd?，方向则由右手螺旋定则确定。 dt旋转电机中，绕组与磁场有相对运动，各线圈边中的导体将切割磁力线产生运动电动势。电动势的大小为e?Blv，方向用右手定则确定。 2）安培定律

载流导体的周围将产生磁场，简称电生磁。

此外，旋转电机中还用到安培电磁力定律——毕奥?萨法尔定律。 大小：F?BIl

方向：由左手定则确定。

应用此式时要求大家树立一个观点：即磁场相互作用产生力

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绪论部分

3．按照功能电机可分成哪几种型式？电机的功能主要由什么因素决定？

分为变压器，发电机（发电机又分直流/交流发电机），电动机（电动机又分直流/交流电动机） 电机的功能主要由其电磁结构决定。

4．电机的绕组有哪些作用？试画出不同类型绕组的电路图，并据此罗列《电路》课程的意义。 流通电流，产生磁场，感应电动势（产生电磁力），进而实现能量转换。

?ir??IRa??Ifeu??UEaU??Rfe???(a)交流绕组?

(b)直流电枢绕组

(c)励磁绕组

电路课程的意义：

1.作为电机学习的基础，能看懂电路，求解电路。

2.电路的基本分析方法放在电机中叶同样适用，故电路的基础知识是电机学习的基础。 3.电路是理论分析计算，而电机更加接近工程实际。有了理论基础才能进行应用。

5．电机最主要的制造材料包括哪三种？分别用在电机中何处？ 1）导电材料：Cu（Al,Ag）

精铜：主要用来制作绕组。其他用于制造电刷、集电环（滑环） 2）导磁材料：钢铁，用于制作铁心。 3）绝缘材料。

早期使用天然材料。目前使用有机合成材料。用于制造电机中的绝缘部分。

二、知识应用

1．电机工作时为什么会有温升？如何降低温升？

工作时产生各种损耗都会转变成热能导致电机温度升高。发热量与电机工作方式有关，为一确定数值。同时，电机表面又会向周围的环境散热，散热量与温升成一比例系数（称为散热系数）。小容量的电机自然散热即可满足要求，大容量的电机散热时的温升超过绝缘允许的限值，此时需要冷却。所谓冷却是指是指提高散热系数的人为措施，一般通过适当的介质来实现冷却，常用的冷却介质有空气、氢气和水。

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2．为什么发电机和电动机被统称为旋转电机而变压器却是静止电器？

发电机和电动机都与机械能有关，这就要求它们的结构中有运动部件，为降低这两类的电机的制造成本，运动部件通常做旋转运动，称为转子；相应的固定部件称为定子；故发电机和电动机称为旋转电机。

变压器不涉及机械能，不存在定子转子，因此是静止电器。

3．根据右手定则说明电机中如何改变运动到电势的方向。

变压器中，绕组套在铁心柱上并通交流电，构成交流铁心线圈。静止的铁心中的交变磁通

???msin?t穿越绕组的全部N线匝，其磁链??N?在绕组中产生变压器电动势。电动势的大

小为e??Nd?，方向则由右手螺旋定则确定。 dt旋转电机中，绕组与磁场有相对运动，各线圈边中的导体将切割磁力线产生运动电动势。电动势的大小为e?Blv，方向用右手定则确定。

4．根据左手定则说明如何改变电磁力方向。

载流导体的周围产生磁场，简称电生磁。旋转电机中用到安培电磁力定律，大小F?BIl，方向由左手定则判定。

5．牛顿第三定律是描述力与直线运动的关系，那么请类似地表示出旋转电机中的力矩与圆周运动关系。

电磁力矩T=Blir,

其中 T为电磁力矩，单位是N*m；r为转子的半径，单位是m；l为导体在磁场中的长度，单位是m；i为电流，单位是A。

6．为什么说等效电路能反映电机的运行状况？

因为等效电路，是根据电路的基本方程演变折算后得到的方程画出的，所以等效电路是电机的简化形式，能够反映电机运行状况。

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绪论部分

三、发现问题

1．效率是电机的重要运行性能指标之一，效率高则说明电机性能好。提高效率的基本途径是设法降低电机的损耗，那么试根据铁耗计算式pFe?p1/50(f1.32)BmG和铜耗计算式pCu?I2r分析： 50（1）降低电机铁耗可能有哪些方法？这些方法又分别会产生什么负面影响？ （2）降低电机铜耗可能有哪些方法？这些方法又分别会产生什么负面或积极影响？ （3）从以上结论中你又发现了什么？请给出可行的结论。

1）减小交变磁场的最大磁通密度，减小磁通交变频率，减小铁芯质量。

降低了磁通变化产生的感应电动势的大小。 （2）减小输入和输出电流 ，提高铜的纯度。

缺点空载电流增大，短路电流增大，增大电机制造的成本。 优点空载电流在绕组上引起的压降减小。 （3）铁耗计算式可简写为PFe=KBm2G

当U1一定时Bm为定值

Bm=φm/AFe=U1/4.44fN1AFe=C

即铁芯损耗PFe与负载基本无关，故称为不变损耗。

2．稳定运行是电机工作的基本要求，试指出“稳定”一词的普遍含义。在变压器和旋转电机中，“稳定”的具体含义分别指什么？ 稳定：普遍含义指事物良性更新的状态。

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成绩评定和评语：（在□中打√）

□A＋（95＋）：基本概念清晰，表述问题流畅，理论基础扎实，综合应用能力强，应保持和积累 □A（94~88）：基本概念清楚，理论基础扎实，综合应用能力较强，应注意提高 能力 □B（87~80）：概念基本清楚，有一定的应用能力，还需加强 和 训练 □B（79~70）：概念基本清楚，应用能力一般，在 、 、 方面还需提高 □C（69~60）：概念基本清楚，应用能力欠缺，在 、 、 方面还需提高 □D（59－）：概念模糊，各方面都较差，希望课内认真听讲，课后加强复习和总结提高

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