电机学作业答案

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?

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

电机学作业 第一次作业

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I0， 产生励磁磁动势F0， 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 e1和e2 , 且有

e1??N1d?0dt,

e2??N2d?0dt, 显然，由于原副边匝数不等, 即N1≠N2，原副边的感应电动势也就不等,

即e1≠e2, 而绕组的电压近似等于绕组电动势,即U1≈E1, U2≈E2,故原副边电压不等,即U1≠U2, 但频率相等。

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？为什么？ 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。

3、变压器有哪些主要部件，它们的主要作用是什么？

答：铁心:构成变压器的磁路,同时又起着器身的骨架作用。

绕组:构成变压器的电路,它是变压器输入和输出电能的电气回路。

分接开关:变压器为了调压而在高压绕组引出分接头,分接开关用以切换分接头,从而实现变压器调压。

油箱和冷却装置:

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

一、单选题（共 10 道试题，共 50 分。）

V

1. 并励直流电动机的额定输出功率可表达为（B ） A. UN ?IN B. UN ?IN ?η C. UN ?(IN - IfN) D. UN ?(IN - IfN)?η 满分：5 分

2. 联接组号不同的变压器不能并联运行，是因为（ B） A. 电压变化率太大； B. 环流太大；

C. 负载时激磁电流太大；

D. 不同联接组号的变压器变比不同 满分：5 分

3. 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< ec2 C. ec1= ec2 D. 无法确定 满分：5 分

4. 在仪表使用的单相电压互感器中，为确保安全一般要注意电压互感器（D） A. 可以开路 B. 不可以开路 C. 可短路 D. 不可短路 满分：5 分

5. 一台额定转速为1000r/min的并励直流电动机在额定状态运行时输入功率为10kW，若在电

枢回路中串电阻调速，保持负载转矩不变，当转速为800r/min时的输入功率为 （ D） A. 10kW B. 8kW C. 12.5kW D. 无法确定 满分：5 分

6.

西交《电机学》在线作业

一、单选题（共 25 道试题，共 50 分。）

1. 按照国家技术标准规定，计算变压器的性能时，对绕组电阻的温度要换算到（ ）数值。、 A. 40℃ B. 55℃ C. 65℃ D. 75℃ 正确答案：D

2. 设计在f=50HZ电源上运行的三相感应电动机现改为在电压相同频率为60HZ的电网上，其电动机的（ ）。、

A. Tst减小， Tmax减小，Ist增大 B. Tst减小，Tmax增大，Ist减小 C. Tst减小，Tmax减小，Ist减小 D. Tst增大，Tmax增大，Ist增大 正确答案：C

3. 由定子对称三相绕组产生的次空间谐波磁动势，旋转速度（）。 A. 等于零

B. 是基波磁场转速的ν倍 C. 等于基波磁场转速

D. 是基波磁场转速的1/ν倍 正确答案：D

4. 一台并励直流电动机将单叠绕组改接为单波绕组，保持其支路电流不变，电磁转矩将（ ）。 A. 变大 B. 不变 C. 变小 D. 不确定 正确答案：C

5. 变压器负载呈容性，负载增加时，副边电压（ ）。 A. 呈上升趋势 B. 不变

C. 可能上升或下降 D. 呈下降趋势 正确答案：C

6. 三相异步电动机在额定电压和频

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

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。