电机学答案

第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 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

Rm?l，单位：A

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ph?ChfBmV。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ph?CFef1.32BmG。与材料的铁心损耗系数、频率、磁通及铁心重量有n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7.5?10?4Wb，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

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SN=500kVA，U1N/U2N=35/11kV，试求变压器的额定电流。

解：（1）一次侧额定电流I1N?SNU2NSNU1N??50035?14.29A

（2）二次侧额定电流I2N?50011?45.45A

1-10 一台三相变压器SN=3200kVA，U1N/U2N=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cosφ2=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）

U1l?U1N?35kV 线电流：I1l?I1N?线电压：

SN3U1N?32003?35?52.79A

相电压：U1ph?U1N3?353?20.21kV 相电流：I1ph?I1l?52.79A

二次侧额定电压、电流（△）

线电压：U2l?U2N?10.5kV 线电流：I2l?

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E?4.44fN?m。

运动电势：线圈与磁场间的相对运动而产生的

现代远程教育

《电机学》

课 程 学 习 指 导 书

作者：辛小南

第一章 导论

(一)

本章学习目标

1． 了解电机的定义，电机在国民经济中的作用，以及电机的分类； 2． 理解铁磁材料的基本特性；

3． 熟练掌握电机分析中常用的基本电磁定律，磁路的基本定律。

（二）本章重点、要点

全电流定律；电磁感应定律；电磁力定律；磁路的欧姆定律；铁磁材料的磁导率以及铁磁材料的磁滞和涡流现象，磁滞损耗和涡流损耗。

（三）本章练习题或思考题

1．电机和变压器的磁路常用什么材料制成？

2．涡流损耗是什么原因引起的？如何减小涡流损耗？

3．自感系数的大小与哪些因素？一个空心线圈与一个绕在闭合铁心上的线圈，哪一个自感系数大？

第二章 直流电机

(一)

本章学习目标

1．了解直流电机的基本结构、额定值；电刷以及换向器在直流电机中的作用；直流电枢绕

组(单叠和单波)的联接规律；他(并)励直流电动机的工作，他(并)励直流电动机起动和调速方法；

2．理解直流电机的基本工作原理以及直流电枢绕组的联结规律；直流电机的磁场以及励磁

方式；换向的定义，换向过程中存在的电动势以及改善换向的方法。

3．掌握电枢反应的定义，交轴电枢反应对气隙磁场的影响；电动势以及电磁转矩的计算公

2-1一台单相变压器，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 U1NU1NN1??4.44f?m4.44fBavA35?103??1524 24.44?50?1.45?1120?10?4?N1U1N35kV??5.83 变压器的变比k?N?U6kV22NN11524??261 低压绕组的匝数N2?k5.832-2 有一台单相变压器，已知r1=2.19Ω，x1σ=15.4 Ω ，r2=0.15 Ω ，x2σ=0.964 Ω ，

rm= 1250 Ω ，xm= 12600 Ω ，N1 = 876匝， N2 = 260匝，当cosφ2 = 0.8滞后时， 二次侧电流I2 = 180A， U2N= 6000V，试用“Г”形近似等效电路和简化等效电路求 u 1及 i1 。

22 122

22 22?1?

k122 2 k1?2?22

下面用“Г”形近似等效电路求解。

N876r??kr?3.369?0.15?1.703?k???3.369N260x??kx?3.369?0.964?10

1-1 变压器的铁心起什么作用？为什么要用表面涂绝缘的硅钢片叠制？ 1-2 一台降压变压器，其原、副绕组那个匝数多？那个导线粗？ 1-3 储油柜的作用是什么？ 1-4 变压器的绝缘套管起什么作用？

1-6 什么是主磁通？什么是漏磁通？它们在性质和作用上有哪些区别？

1-7 电势E1和E2在数量上和相位上关系如何？它们的性质和作用有什么区别？ 1-8 试分析原绕组（高压侧）匝数比原设计值减小时，铁心饱和程度、空载电流、铁

损和变比各将如何变化？

1-9 一台单相变压器，额定电压为220V/110V，如果不慎将低压侧误接到220V的电

源上，将产生什么后果？

1-10 在多数变压器上设有能改变高压绕组匝数的调压开关，如一台降压变压器，当其

副边电压偏低时应如何改变原绕组的匝数？

1-11 说变压器的原绕组相当于负载，副绕组相当于电源，这各是相对什么而言？ 1-12 为什么变压器在外加电压U一定时，主磁通最大值?m基本不变？

1-13 磁势平衡指的是什么？变压器负载时原绕组电流I1如何分成两个分量？它们各

有何特点？各起什么作用？

1-14 电压平衡和磁势平衡是如何相互制约的？

1-15 变压器原、副方的电压U1、U2，在数量上和相位上关系

电机学试卷

一、 填空题

1、 变压器负载运行（空载运行）是指变压器一次绕组接

额定电压、额定频率的交流电源，二次绕组接负载（开路）时运行状态。

2、 三相感应电动机在运行时有一相断线，能继续运行；

当电机停转后，否再启动。（能或否？）

3、 三相双绕组变压器的标准连接组别有Y,yn0、Y,d11、

YNd11、YN,y0、Y,y0 。

4、 有一台4极36槽的三相交流电机，则该电机是极距

τ= 9，每极每相槽数q=3，槽距角α=20°。 5、 同步电机同所有旋转电机一样，其运行是可逆的，它

既可作发电机运行，又可作电动机运行，还可作调相机运行。

6、 当同步发电机并网运行时，其cosα=0.8（滞后），

电机运行于过励状态。

差率调速。

7、 异步电动机的调速方法有变频调速、变极调速、变转

8、 直流电机接励磁方式的不同又分为他励电机、并励电

机、串励电机、复励电机。

9、 变压器带负载运行，当负载增大，则其铜损耗增大，

铁损耗不变。

10、 直流电机的定子由主磁极、换向磁极、机座及电刷装

置等组成。

11、 变压器效率的大小与负载大小、性质以及空载损耗和

短路损耗有关。

12、 变压器理想的并联运行需要满足的条件有：变比相

等、连接组别相同、短路阻抗标幺值及短路阻抗角相等。

电机学（十五课本）

第二章 变压器

I2N?SN3U2N?5600?10333?6.3?103?10?513A，I2N??I2N3?5133?296A

额定电压：U1N??U1N1）低压侧开路实验：

Rm?''Zm?''3?5.774kV

U2N??U2N?6.3kV

p032I20??68003?7.463007.4''23?2?124.2?

U20?I20?''Zm?23?1474.6?

''Xm??Rm?1474.62?124.22?1469.4?

''折算到高压侧（一次侧）：Rm?k2Rm?0.9164?124.2?104.2?

Xm?kXm?0.9164?1469.4?1232.8?

2''一次阻抗基值：Z1b?Rm??U1N?I1N???5774323?17.87?

1232.817.87?69.02

RmZ1b?104.217.87?5.83，Xm?XmZ1b?高压侧短路实验：

Rk?pk32I1k??1800033232?0.0575? 5503232Zk?U1k?I1k??2U1kI1k?23?3?0.983?

2Xk?Rk??ZkRkZ1b??Rk?0.057517.870.983?0.0575??0.981? Xk?0

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一、 填空与选择：

第二章 变压器

1、变压器采用从付边向原边折合算法的原则是：

A、保持付边电流I2不变 B、保持付边电压为额定电压 C、保持付边磁通势不变

D、保持付边绕组漏阻抗不变

2、分析变压器时，若把原边向付边折合 A、不允许

B、保持原边磁通势不变

C、原边电压折算关系是U1ˊ=kU1

D、原边电流折算关系是I1ˊ=kI1，阻抗折算关系是Z1ˊ=k2Z1

3、额定电压为220/110V的单相变压器，高压边漏阻抗x1=0.3Ω，折合到付边后大小为：

A、 0.3Ω B、0.6Ω C、0.15Ω D、0.075Ω 4、额定电压为220/110V的单相变压器，短路阻抗Zk=0.01+j0.05Ω，负载阻抗

为0.6+j0.12Ω，从原边看进去总阻抗大小为： A、0.61+j0.17Ω B、0.16+j0.08Ω C、2.41+j0.53Ω D、0.64+j0.32Ω

5、某三相电力变压器的SN=500KVA，U1N/U2N=10000

一、 填空题

1、变压器油的作用：①加强绝缘；②通过对流作用而加强散热。 2、三相变压器的额定容量是指三相总视在功率。

3、变压器的空载电流有两个作用：①建立空载时的磁场；②从电网吸收有功功率补偿空载时变压器内部的有功功率损耗。

4、变压器二次侧绕组接上负载，二次侧磁动势F2对主磁场有去磁作用 5、变压器的磁动势平衡方程式表示一、二次侧电路的相互影响关系，说明了能量的传递关系。 6、当把变压器低压侧各物理量折算到高压侧时，凡单位是V的物理量折算值等于原值乘以变比k，凡单位为A的物理量折算值等于原值除以变比k，凡单位为Ω的物理量折算值等于原值乘以变比k2。

7、为了让各物理量的标么值简单，在电机中，通常取各物理量的额定值作为基准。 8、电力变压器一般采用改变高压绕组匝数的办法来调节二次侧电压。 9、变压器主要存在两种损耗，即铁损耗和铜损耗。

10、 三相变压器Y，yn0接法，表示高、低侧绕组相电动势为同相位。

11、 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。 12