电机学 复习资料
《电机学》复习资料
第一部分变压器 一、填空题：
1、电部机的铁耗包括 磁滞 损耗和涡流损耗两分。
2、变压器负载运行时，当负载电流增大时，铜损耗会 增大 ，铁损耗会 基本不变 。
3、在本课程中，电机包括： 直流电机 、 变压器 、 异步电机 、和同步电动机。
4、变压器中的磁通包含主磁通和 漏磁通 ，前者（主磁通）的路径为： 铁心 ，后者的路径为 空气及变压器油 。
5、变压器主磁通的性质和作用 与原、副边绕组相交链，是变压器实现能量转换和传递的主要因素 ，漏磁通的性质和作用是 仅与原边绕组或副边绕组相交链，不传递能量，但起到电压平衡作用 。
6、一台单相双绕组变压器，额定容量S N =250KVA ，额定电压U 1N /U 2N =10/0.4KV ，试求一次、二次侧的额定电流 I 1N =25A ，I 2N =625A 。
7、一台三相变压器，额定容量S N =5000kVA ，额定电压U 1N /U 2N =10/6.3KV ，Y ，d 联结（即Y/△联结），试求：
（1）一次、二次侧的额定电流； I 1N =288.68A,I 2N =458.21A
（2）一次、二次侧的额定相电压和相电流 U 1N ?=5.77KV, U 1N ?=6.3KV; I 1N ?=288.68A, I 2N ?= 264.55A 。
8、铁心的作用是 为了提高磁路的导磁率 。为什么要用厚度为0.35mm 且表面土有绝缘漆的硅钢片叠制成铁心 为了减小铁心内的涡流损耗 。
9、一台单相变压器在铁心叠装时，由于硅钢片剪裁不当，叠装时接缝处留有较大的缝隙，那么此台变压器的空载电流将 ② 。（选填：①减少；②增加；③不变）
10、一台单相变压器，额定电压为220/110V 现将原边接在电压为250V 的电源上，变压器等效电路中的励磁电抗则 ③ 。（选填：①不变；②变大；③变小；）
11、一台变比k=10的变压器，从低压侧做空载试验求得励磁阻抗为16Ω，那么高压边的励磁阻抗值是 ② 。（选填①16；②1600；③0.16）
12、一台单相变压器进行空载试验，当高压侧加额定电压进行测量，或低压侧加额定电压进行测量，所测得损耗 ③ 。（选填①不相等且相差较大；②折算后相等；③相等）
13、变压器的短路损耗为 ③ 。（选填①全部为铜耗；②全部为铁耗；③主要为铜耗）
14、若电源电压不变，变压器产生的主磁通Φ，在空载和负载时，其值②。
（选填①完全相等；②基本不变；③根本不同；）
15、一台单相变压器，当一次侧电压降至额定电压一半时，变压器等效电路中的励磁电抗②。（选填：①不变；②变大；③变小）
16、一台变压器的额定频率为50Hz，如果接到60Hz的电源上，且额定电压的数值相等，则此变压器铁心中的磁通①。（选填：①减少；②不变；③增加）
17、变压器在空载时，线路电压增加，铁心耗损将①。（选填：①增加；②不变；③减少）
18、Y/Y联接的三相变压器组，在空载运行时，由于②③，使相电压增大，有害于变压器的正常运行。（选填：①有三次谐波电流通过；②有三次谐波磁通通过；③有三次谐波感应电势）
19、消除三相心式变压器中的三次谐波磁通的主要方法是②③。（选填：①采用Y/Y联接；②采用Y/△联接；③采用△/△联接）
20、Y/Y联接的组式变压器，相电势的波形是②。（选填：①正弦波；②尖顶波；③平顶波）
21、变压器并联运行，变比相等是为了无环流；短路电压标么值相等是为了负载分配合理；连接组别相同是为了不因过大的环流而烧毁变压器绕组；短路阻抗角相等是为了变压器副边绕组的电流同相位，使在负载电流一定时每台变压器承担的电流最小。
22、通过和实验可求取变压器的参数。
答：空载和短路。
23、一台接到电源频率固定的变压器，在忽略漏阻抗压降条件下，其主磁通的大小决定于_______的大小，而与磁路的_______基本无关，其主磁通与励磁电流成_______关系。（外加电压；材质和几何尺寸；非线性）
24、变压器铁心导磁性能越好，其励磁电抗越_______，励磁电流越_______。（越大；越小）
25、变压器带负载运行时，若负载增大，其铁损耗将_______，铜损耗将_______（忽略漏阻抗压降的影响）。（不变；增加）
26、一台2kV·A,400/100V的单相变压器，低压侧加100V，高压侧开路测得I0=2A；P0=20W；当高
压侧加400V，低压侧开路，测得I
0=_______A，P
=_______W。（0.5；20）
27、变压器短路阻抗越大，其电压变化率就_______，短路电流就_______。（大；小）
28、变压器等效电路中的xm是对应于_______电抗，rm是表示_______电阻。（主磁通的；铁心损耗的等效）
29、两台变压器并联运行，第一台先达满载，说明第一台变压器短路阻抗标么值比第二台_______。 （小）
30、三相变压器的联结组别不仅与绕组的_______和_______有关，而且还与三相绕组的_______有关。 （绕向；首末端标记；联结方式）
31、变压器空载运行时功率因数很低，这是由于_______。（空载时建立主、漏磁场所需无功远大于供给铁损耗和空载时铜损耗所需的有功功率）
二、判断下列说法是否正确：
1．变压器的激磁阻抗Z m 随外加电压的增大而增大。× 2．变压器从空载到负载主磁通将随负载电流的增加而变大。× 3．变压器变比的定义是初级和次级绕组的负载电压之比。×
4 变压器短路实验常在高压侧进行，测取外加电压为额定电压时的电流。× 5、变压器次级电流折算到初级要除以变比k 2 。×
6、短路电压u k 越大，则变压器随负载变化时，输出电压电压波动越大，且在变压器故障短路情况下，短路电流较小。√
7、按国家标准，实验测出的电阻值和电抗值应换算到基准工作温度（75℃）时的数值。× 8、变压器空载实验时，O
m I U Z 1
=，为了使测出的参数能符合变压器的实际运行，应选取额定电压时的数据来计算激磁阻抗。√
9、变压器的空载损耗可近似看成铁损耗，短路损耗可近似看成铜损耗。√ 10、变压器带感性负载时，输出电压有可能比空载电压还高。×
三、选择题
1、变压器的空载损耗为：（B ）
A 、主要为铜耗
B 、主要为铁耗
C 、 全部为铁耗
D 、 全部为铜耗 2、变压器空载电流小的原因是：（A ）
A 、变压器的励磁阻抗大
B 、 一次绕组匝数多，电阻大
C 、 一次绕组漏抗大
3、当一次侧接额定电压并维持不变时，变压器由空载转为满载运行时，其主磁通将会 （C ） A 、 增大 B 、 减小 C 、 基本不变
4、一台一次侧额定电压为220V 的单相变压器，接220V 交流电源时，空载电流为1A ；如果不慎错
误地接到380V的交流电源，则空载电流为（C）
A、 1.727A;
B、 1.0A;
C、大于1.727A
5、下列哪种形式的变压器在电力系统中不宜采用（D）
A、 Y,d接法的芯式变压器；
B、 D,y接法的组式变压器；
C、 Y,y接法的芯式变压器；
D、 Y,y接法的组式变压器
6、一台三相变压器，S
N =200kVA,U
1N
/U
2N
=1000/400V，Y/Δ接法，当此变压器额定运行时，二次绕组
中流过的电流值为（C）
A、 500A;
B、 288.7A;
C、 166.7A;
D、 115.5A。
7、一台变压器设计的频率为50Hz，现在将它接到60Hz的电网上运行，当额定电压不变时，铁心中的磁通将（C）
A、增加；
B、不变；
C、减小；
D、为零不能运行。
8、一台变压器在高压侧做空载实验求得的参数与在低压侧做实验求得的参数相比（A）
A、大K2倍；
B、大K倍；
C、相同；
D、小K2倍；
9、一台变压器原边接在额定电压的电源上，当副边带纯电阻负载时，则从原边输入的功率：③
①只包含有功功率；②只包含无功功率；③既有有功功率，又有无功功率；④为零。
10、变压器中，不考虑漏阻抗压降和饱和的影响，若原边电压不变，铁心不变，而将匝数增加，则励磁电流：②
①增加；②减少；③不变；④基本不变。
11、一台变压器在（）时效率最高。③
①β=1；②P
0/P
S
=常数；③P
Cu
=P
Fe
；④S=S
N
四、问答题
1、电流互感器二次绕组为什么不许开路？电压互感器二次绕组为什么不许短路？
答：电流互感器正常运行时，相当于变压器工作在短路状态，一、二侧磁动势处于平衡状态，磁场很弱。若二次侧开路，一次侧电流完全用于励磁，磁场变得很强，将在二次侧感应出很高的电压，将绝缘击穿，危及人身及设备安全。因此，电流互感器二次侧不得开路。
电压互感器正常运行时，负载接电压表，阻抗很大，接近于空载运行。若二次绕组短路，则变成短路运行，电流从空载电流变成短路电流，一、二次侧电流均变得很大，造成互感器绕组过热而烧坏。
2、为什么三相变压器组不能采用Yy联结？而三相心式变压器又可采用Yy联结？
答：Yy 联结的三相变压器，一、二次绕组中都不能流通3次谐波电流，励磁电流基本接近正弦波。由于磁路饱和的原因，铁心中主磁通基本为平顶波，其中含较强的3次谐波磁通。对于三相变压器组，各相磁路彼此独立，3次谐波磁通沿铁心闭合。由于铁心磁阻很小，故3次谐波磁通较大，加上3次谐波磁通的频率为基波频率的3倍，所以，由它所感应的3次谐波相电动势相当大，在数值上可达基波幅值的45%-60%，甚至更大，结果使相电动势波形畸变，最大值升高很多，可能使绕组绝缘击穿，故不能采用Yy 联结。
对于三相心式变压器，由于三相磁路彼此相关，三次谐波磁通又彼此同相位、同大小，不能沿铁心闭合，只能借油、油箱壁等形成闭合。由于这些磁路的磁阻很大，故3次谐波磁通很小，主磁通基本接近正弦波，因此可以采用Yy 联结。但由于3次谐波磁通通过油箱壁闭合，引起附加涡流损耗，因此对容量较大、电压较高的三相心式变压器，也不宜采用Yy 联结。
3、变压器并联运行的最理想情况有那些？怎样才能达到最理想的情况？ 答：变压器并联运行的最理想情况是
（1）空载时并联的变压器之间无环流；（2）负载时能按照各台变压器的容量合理地分担负载；（3）负载时各变压器分担的电流应为同相。
为了达到上述并联运行的理想情况，各台变压器必须具备下列三个条件
（1）各台变压器的一次侧额定电压和二次侧额定电压应分别相等。此时，各台变压器的一次侧与二次侧线电压之比相等；（2）各台变压器的二次侧线电压对一次侧线电压的相位差相等，即各台变压器应属于相同的连接组；（3）各台变压器用标幺值表示的短路阻抗应相等，短路电抗和短路电阻之比也应相等。
4、为什么变压器一、二次绕组电流与匝数成反比，只有在满载或接近满载时才成立，空载时不成立？
答：因为空载时，二次绕组的电流I 2等于零，因此不存在电流比的关系。因而满载和接近满载时，一、二次绕组的电流远大于空载电流，在磁动势平衡方程式中，忽略空载电流才能得到K
N N I I 11221==这一关系。
5、 变压器空载运行时，原线圈加额定电压，这时原线圈电阻r 1很小，为什么空载电流I 0不大？如将它接在同电压（仍为额定值）的直流电源上，会如何？
答： 因为存在感应电动势E 1, 根据电动势方程：
)()(1
1001010010111jx r I Z I r I x I j jx r I r I E E U m m m ++=+++=+--= σ可知，尽管1r 很小，但由于励
磁阻抗m Z 很大，所以0I 不大.如果接直流电源，由于磁通恒定不变，绕组中不感应电动势，即01=E ，
01=σE ，因此电压全部降在电阻上，即有11/r U I =，因为1r 很小，所以电流很大。
6、为什么变压器的空载损耗可近似看成铁损耗，而短路损耗可近似看成为铜损耗？
答 变压器铁损耗的大小决定于铁心中磁通密度的大小，铜损耗的大小决定决定于绕组中电流的大小。
变压器空载和短路时，输出功率都为零。输入功率全部变为变压器的损耗。即铜损耗与铁损耗之和。空载时，电源电压为额定值，铁心中磁通密度达到正常运行的数值，铁损耗也为正常运行时的数值。而此时二次绕组中的电流为零，没有铜损耗，一次绕组中电流仅为励磁电流，远小于正常运行的数值，它产生的铜损耗相对于这时的铁损耗可以忽略不计，因而空载损耗可近似看成为铁损耗。短路试验时，输入功率为短路损耗。此时一次、二次绕组电流均为额定值，铜损耗也达到正常运行时的数值，而电压大大低于额定电压，铁心中磁通密度也大大低于正常运行时的数值，此时铁损耗与铜损耗相比可忽略不计。因此短路损耗可近似看成铜损耗。
7、电源频率降低，其他各量不变，试分析变压器铁心饱和程度、励磁电流、励磁电抗、漏抗的变化情况。
答 据m fN U φ1144.4≈可知，当f 降低时，m φ（m B ）增加，铁心饱和程度增加，励磁电流增加，励磁电抗减小。
8、变压器的原、副边额定电压都是如何定义的？
答 原边额定电压是指规定加在一次侧的电压。副边额定电压是指当一次侧加上额定电压时，二次侧的开路电压。
9、变压器空载试验的步骤
答：（1）变压器的低压线圈a 、x 接电源，高压线圈A 、X 开路。
（2）选好所有的电表量程。将控制屏左侧调压器旋钮向逆时针方向旋转到底，即将其调到输出电压为零的位置。
（3）合上交流电源总开关，按下“开”按钮，便接通了三相交流电源。
（4）调节三相调压器旋钮，使变压器空载电压0 1.2N U U =，然后逐次降低电源电压，在1.2~0.2
N U 的范围内，测取变压器的0U 、0I 、0P 。
（4）测取数据时，N U U =点必须测，并在该点附近测的点较密，共测取数据7-8组。记录于表中。
（5）调压器AT 调至零电压值，断开开关S 。 五、计算题
1、有一台630KVA 、35/6.6KV 、50Hz 的单相变压器，空载实验与稳态短路实验数据如下所示：
求(1)归算到高压侧的励磁阻抗及短路阻抗; (2)假定,','2121σσX X R R ==绘出T 型等效电路；
（3）当低压侧接负载5.4357j Z L +=时，利用T 型等效电路求高压侧电流及其功率因数。 解：（1）励磁阻抗Ω===
12941
.56600
O O m I U Z 励磁电阻Ω===
14612
.538002
O O m I P R 励磁电抗Ω=-=-=1285
1461294222
2
m m m R Z X 变压比3.56
.635
2010===
U U K 归算到高压侧
Ω
=?=?=Ω=?=?=Ω=?=?=41001463.5'3609512853.5'3634812943.5'222222m m m m R K Rm X K Xm Z K Z 利用稳态短路实验数据计算可得：
Ω
=-=-=Ω==
=
Ω===1282.321322.322.179500
1322.172270
222
2
2
2
k k k k
k k k k k R Z X I P R I U Z
（2）
Ω=?=
=1
16412821
'21X X σσ
T 型等效电路如图所示：
'Ω
=641σx Ω=64
'
2σx Ω
+=5.4357j Z L +
_
?
1
U ?
'2
I
（3）略。自己验算
2、一铁心线圈，加上12V 直流电压时，电流为1A ；加上110V 交流电压时，电流为2A ，消耗的功率为88W ，求后一情况下线圈的铜损耗、铁损耗和功率因数。
解 本题目的是为了复习铁心线圈电路中的功率关系 由线圈加直流电压时的电压和电流值可求得线圈的电阻为
Ω===
121
12
I U R 由线圈加交流电压时的数据求得交流铁心线圈电路中的铜损耗、铁损耗和功率因数分别为
W RI p cu 4821222=?== W p P p cu Fe 404888=-=-=
4.02
11088=?==
UI P λ 3、一交流铁心线圈电路，线圈电压V U 380=，电流A I 1=，功率因数6.0cos ==?λ，频率
Hz f 50=，匝数N=8650。电阻Ω=4.0R ，漏电抗Ω=6.0X 。求线圈的电动势和主磁通最大值。
解 本题目的是为了复习交流铁心线圈电路中的电磁关系。
选择电压为参考相量，即?∠=?
0380U ，电压与电流的相位差?===1.536.0arccos arc ??
由交流铁心线圈电路的电动势平衡方程求得
V j I jX R U E ?∠=?-∠?++?∠-=++-=?
?
?
006.03791.531)6.04.0(0380)(
由此求得
Wb Nf E 0002.050
865044.4379
44.4=??==
φ
4、
一单相变压器，KVA S N 50=，V U U N N 230/10000/21=，KVA S N 50=，Ω=401R ，
Ω=601X ，Ω=02.02R ，Ω=04.02X ，Ω=2400m R ，Ω=12000m X 。当该变压器作降压变压器向外供电时，二次电压V U 2152=，A I 1802=，功率因数8.02=λ（电感性）。试用基本方程式求该变压器的0I 、1I 和1U 。 解 48.43230
1000021===
N N U U k V j I Z U E ?∠=?-∠?++?∠=+=?
?
?
93.023.22287.36180)04.002.0(02152222 V E k E ?∠=∠?==?
?
93.056.966293.023.22248.4321
A j Z E I m ?∠=+?∠-=-
=?
?
24.10279.012000
240093.056.966210 A k I I I ?∠=?
-∠-?∠=-
=?
?
?
96.13676.448
.4387.3618024.10279.0(201 V j I Z E U ?-∠=?-∠?++?∠-=+-=?
?
?
65.178999896.13676.4)6040(93.056.96621111
第二部分直流电机 一、填空题：
1、一台他励调速直流电动机，当励磁电流减小时，将使该电机的转速 升高 。
2、直流电机以励磁方式来分类，有他励， 并励 ， 串励 和 复励 四类。
3、直流电动机常用的制动方式有 能耗制动 、 反接制动 、 回馈制动 。
4、直流发电机的输出电压随负载电流的增大而 降低 、其中并励和他励发电机相比，电压降更大的是 并励电机 。
5、并励直流发电机自励电压的建立满足电机中要有剩磁、励磁绕组并接到电枢绕组两端的极性要正确，使励磁电流产生的磁通与剩磁同方向、励磁回路的电阻值要小于建立临界电阻值三个条件。
6、串励电动机电动机空载运行时会出现的现象是飞车现象。
7、直流电动机恒功率调速应采用的方法是调励磁电流调速。
8、直流并励电动机的输出功率等于 A 。（选填：①U
N I
N
η
N
；②U
N
I
N
-I
f
）；③U
N
I
N
）
9、直流发电机电枢导体中的电流是 B 。（选填：①直流电；②交流电；③脉动的直流）
10、要改变并励直流电动机的转向，可以 C 。（选填：①增大励磁；；②改变电源极性；③改变励磁绕组）
11、直流发电机的电磁转距与转速的方向 B 。（选填：①相同；②相反；③无关）
12、一台并励直流发电机，在500rpm时建立空载电压120V，若把转速提高到1000rpm，则该电机空载电压 B 。（因为E=CeФn，Ф在变）
A：等于240V B：大于240V C：大于120V但小于240V D：无法判断
13、一台串励直流电动机，若把电刷顺旋转方向偏离几何中心线一个角度，设电机的电枢电流保持不变，此时电动机的转速将 A 。（选填：①降低；②升高；③保持不变）
14、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均不变，则
A 。（选填：①E下降30%；；②T
em 下降30%；③E和T
em
都下降30%）
15、直流发电机的电磁转距是制动转距，而直流电动机的电磁转距是驱动转距。
16、如果把直流发电机的电刷顺电枢旋转方向移动一个角度，负载时的电枢反应是去磁性的；如果把电枢反方向旋转，负载时的电枢反应是助磁性的。
17、直流电机空载时损耗有机械损耗、铁心损耗、励磁损耗，它们分别是由机械摩擦、电枢铁心相对磁场运动、励磁绕组铜耗引起的。
18、直流电机负载时损耗有电枢回路电阻上的损耗及电刷与换向器表面的接触电阻的损耗；铁耗和机械损耗在负载变化时可看成是不变损耗。
19、一台直流发电机的转速由额定值下降为原来的50%，而励磁电流I
f 、电枢电流I
a
不变，则感应
电势下降50% ，电磁转距保持不变。
20、他励直流电动机空载运行时，若不慎将励磁回路断开，电机转速将 A 。（1、飞车 2、升至新的值稳定运行 3、减速直至停车）
21、直流电机电枢反应的定义是_______，当电刷在几何中线时，电动机产生_______性质的电枢
反应，其结果使_______和_______，物理中性线朝_______方向偏移。（电枢磁动势对励磁磁动势的作用；交磁；气隙磁场产生畸变；对主磁场起附加去磁作用；逆电机旋转）
22、交轴电枢反应对电机的影响是（1）使气隙磁场发直流电机的电磁转矩是由_______和_______共同作用产生的。（每极气隙磁通量；电枢电流）
生畸变；（2）使物理中性线偏移；（3）使每极磁通减少，具有去磁效应。
23、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。（E
a 〈U；E
a
〉U）
24、直流电机的电磁转矩是由_______和_______共同作用产生的。（每极气隙磁通量；电枢电流）
二、判断下列说法是否正确：
1．直流电机中电刷所短路的绕组的感应电动势为最大。×
2．直流电机的电刷的实际位置是在电机的磁极中性线上。√
3．单迭绕组的并联支路数等于该电机的极对数。√
4．并励电动机的电枢电流I
a ，励磁电流I
f
，输入电流I的关系为：I
a
= I +I
f
。×
5．复励电动机的每个主极铁心上不止有一套励磁绕组。√
6．直流电动机中电枢电流为直流。×
7．直流发电机的额定功率P
N
是指输入功率。×
8．直流电动机其它条件不变，减小励磁电流，电动机的转速会减小。×9．一般地，具有上升机械特性的电机带负载会稳定运行。×
10．直流电动机改变电枢电压调速会使电动机的机械特性变软。×
三、选择题
1、若并励直流发电机转速升高15％，则空载时发电机的端电压将升高（B）
A、 15&
B、 >15%
C、 <15%
2、直流电动机降压调速稳定后，若磁场及负载转速不变，则（C）不变
A、输入功率
B、输出功率
C、电枢电流
3、直流发电机由主磁通感应的电动势存在于 A
A、电枢绕组
B、电枢和励磁绕组
C、励磁绕组
4、电源电压不变时，直流电动机的启动电流决定于（B）
A 、 负载转矩的大小
B 、 电枢回路的总电阻
C 、 励磁电流
D 、 由上述因素共同作用 5、在直流电动机中，公式Ea=Ce Φn 和T=C M ΦIa 中的Φ是 （B ） A 、 主磁极每极磁通；B 、 每极合成磁通； C 、 每极电枢反应磁通；D 、 所有磁极的总磁通。
6、直流并励电动机起动时，串联在励磁回路中的变阻器应处于的位置 （B ） A 、 阻值最大；B 、 阻值最小；C 、 断开；D 、 任意。
7、一台直流发电机，在额定状态下，拖动转速下降了30％，假设励磁电流及电枢电流不变，则 （C ）
A 、 电磁转矩T 下降30％；
B 、 端电压下降30％；
C 、 感应电势Ea 下降30％；
D 、 Ea 和T 均下降30％
8、直流发电机主磁极磁通产生感应电动势存在于（ ）中。 （1） （1）电枢绕组；（2）励磁绕组；（3）电枢绕组和励磁绕组
9、直流发电机电刷在几何中线上，如果磁路不饱和，这时电枢反应是（ ） （3） （1）去磁；（2）助磁；（3）不去磁也不助磁。
四、问答题
1、他励直流发电机由空载到额定负载，端电压为什么会下降？并励发电机与他励发电机相比，哪一个电压变化率大？
答：他励发电机由空载到额定负载，电枢电流Ia 由0增加到额定值IaN ，电枢回路电阻压降IaRa 增加，且电枢反应的去磁作用使主磁通Φ下降，从而使感应电动势E 下降。由公式U=E-IaRa 可知，端
电压U 随Ia 的增加而下降。
对于并励发电机，除上面两个原因外，端电压下降，引起励磁电流If 下降，使得Φ下降和E 下降，从而引起U 进一步降低，所以并励发电机的电压变化率比他励发电机的电压变化率要大些。
2、 一台直流并励电动机，在维修后作负载实验，发现电动机转速很高，电流超过正常值，停机维修发现线路无误，电动机的励磁电流正常。试分析这一故障的可能原因并说明理由。
答：如果直流电动机的电刷不在几何中性线上，则在负载运行时，除了具有交轴电枢磁动势外，还存在直轴电枢磁动势。如果电刷位置是从几何中性线逆电机旋转方向移开的话，则直轴电枢磁动势是去磁的，即与主磁通方向相反。而当气隙磁通削弱时，便会使转速n=
Φ
-Ce RaIa
U 增高。同时在一定电
磁转距下，因为Tem=C M ΦIa ，电枢电流会增加。如果电动机具有起稳定作用的串励绕组，则可能是串
励绕组反接，而不是电枢位置不对，或者两种原因兼有。
3、为什么在供给相同的负载电流时，并励发电机的端电压下降比他励发电机的端电压大？
4、试述并励直流电动机的调速方法，并说明各种方法的特点。
答并励直流电动机的调速方法有以下三种：
（1）改变励磁电流调速。这种调速方法方便，在端电压一定时，只要调节励磁回路中的调节电阻便可改变转速。由于通过调节电阻中的励磁电流不大。故消耗的功率不大，转速变化平滑均匀，且范围宽广。接入并励回路中的调节电阻为零时的转速为最低转速，故只能“调高”，不能“调低”。改变励磁电流，机械特性的斜率发生变化并上下移动。为使电机在调速过程中得到充分利用，在不同转速下都能保持额定负载电流，此法适用于恒功率负载的调速。
（2）改变电枢端电压调速。当励磁电流不变时，只要改变电枢端电压，即可改变电动机的转速，提高电枢端电压，转速升高。改变电枢端电压，机械特性上下移动，但斜率不变，即其硬度不变。此种调速方法的最在缺点是需要专用电源。在保持电枢电流为额定值时，可保持转矩不变，故此法适用于恒转矩的负载调速。
（3）改变串入电枢回路的电阻调速。在端电压及励磁电流一定、接入电枢回路的电阻为零时，转速最高，增加电枢路电阻转速降低，故转速只能“调低”不能“调高”。增加电枢电阻，机械特性斜率增大，即硬度变软，此种调速方法功率损耗大，效率低，如果串入电枢回路的调节电阻是分级的，则为有级调速，平滑性不高，此法适用于恒转矩的负载调速。
5、试比较他励和并励直流发电机的外特性有何不同？并说明影响曲线形状的因素。
答并励直流发电机的外特性比他励的软。
他励：影响因素有两个
(1)随着Ia增加，IaRa增加，使U下降；
(2) 随着Ia增加，电枢反应附加去磁作用增强，使磁通φ减少，电枢电动势Ea减少，最后使U下降。
并励：影响因素有三个
(1) 随着Ia增加，IaRa增加，使U下降；
(2) 随着Ia增加，电枢反应附加去磁作用增强，使磁通φ减少，电枢电动势Ea减少，最后使端电压U下降。
(3) 两端电压下降，磁通φ下降，电枢电动势Ea进一步减少，端电压U进一步下降。
五、计算题
1、一并励直流发电机，P N =35KW ，U N =115V ，n N =1450r/min ，电枢电路各绕组总电阻ra=0.0243Ω，一对电刷压降2△Ub=2V ，并励电路电阻R f =20.1Ω。求额定负载时的电磁转距及电磁功率。
解：额定电流：A U P I N N N 3.304115
103
35=?==
额定励磁电流：A R U I f N fN 72.51
.20115
===
额定电枢电流: A I I I fN N aN 310=+=
额定电枢电动势: V b U r I U E a aN N N 5.12420243.03101152=+?+=?++= 电磁功率：KW W I E P aN N em 6.383105.124=?== 电磁转距:m N n I E P T aN N em em .2.25460
1450238600602===Ω
=
ππ
2、一台并励直流发电机，励磁回路总电阻R f =44W ，负载电阻R L =4W ，电枢回路总电阻Ra=0.25W ，端电压U=220V ，使求：
（1）励磁电流If 和负载电流I ；
（2）电枢电流Ia 和电枢电动势Ea （忽略电刷接触压降）； （3）输出功率P2和电磁功率Pem 。 解：励磁电流A R U I f f 544
220===
负载电流A R U I L 554
220===
（2）电枢电流A I I I f a 60555=+=+=
电枢电动势V IaRa U E a 23525.060220=?+=+=
(3)输出功率W UI P 12100552202=?== 电磁功率W EaIa P em 1410060235=?==
或W R I Ra I P P f f a em 1410044525.06012100
2222
2=?+?+=++= 3、一台他励发电机，额定电枢电压230V ，额定电枢电流100A ，电枢电阻0.2Ω。求（1）空载电压；（2）如果磁通减小10％，求满载时的输出电压。
解 （1）V I R U E U aN a aN N 2501002.02300=?+=+== （2）当Φ减小10％时，V E E N 2252509.09.0=?== 满载时V I R E U aN a a 2051002.0225=?-=-=
4、某直流发电机，已知W p Cu 2000=，W p 12000=，Nm T 210=，rpm n 1000=。求该发电机的电磁功率、输出功率、输入功率和效率。
解
%19.86%10023189
19980
%100231801200219801998020002198021980100021060
14
.3260212012=?=?=
=+=+==-=-==???==
Ω=P P W
p P P W p P P W Tn T P em Cu em em ηπ
5、一台并励直流电动机，额定功率P N =2.2KW ，额定电压U N =220V ，额定效率%80=N η，额定转速
rpm n N 750=，电枢电路电阻Ω=2.0Ra ，励磁电路电阻Ω=275f R 。求该电机在额定状态下运行时的输入电流I 、励磁电流If 、电枢电流Ia 、电动势E 和电磁转矩T 。
解 A U P I N
N N 5.128
.0220102.23
=??==
η Nm I C T C C n E C V I R U E A
I I Ia A R U I a T e T N e a a f f N f 44.327.1177.277.229.014
.326026029
.0750
66.21766.2177.112.02207.118.05.128.0275
220
=?===??==
====?-=-==-=-====
φφπφφ
6、一台他励电动机，在Nm T L 87=时，Nm T 30=，n=1500rpm ，%80=η。求该电机的输出功率P2、电磁功率Pe 、输入功率P1、铜损耗PCu 和空载损耗P0。
解
Nm
T T T Nm
T T L 9038787022=+=+===
W n T P 1365915008760
14.3260222=???==
π W P P P W P P P W P P W Tn P e e Cu e 471136591413075.29451413075.1707375.170738
.013659141301500906014
.3260220121=-=-==-=-=====???==
ηπ
第三部分 直流电动机的电力拖动 一、填空题：
1、他励直流电动机的固有机械特性是指在_______条件下，_______和_______的关系。
（U=UN 、φ=ΦN ，电枢回路不串电阻；n ；Tem ）
2、直流电动机的起动方法有____ ___。
（降压起动、电枢回路串电阻起动）
3、如果不串联制动电阻，反接制动瞬间的电枢电流大约是电动状态运行时电枢电流的_______倍。
（2）
4、当电动机的转速超过_______时，出现回馈制动。（理想空载转速）
5、拖动恒转转负载进行调速时，应采_______调速方法，而拖动恒功率负载时应采用_______调速方法。（降压或电枢回路串电阻；弱磁）
二、判断题
1、直流电动机的人为特性都比固有特性软。（ ）（F ）
2、直流电动机串多级电阻起动。在起动过程中，每切除一级起动电阻，电枢电流都将突变。 （T ）
3、提升位能负载时的工作点在第一象限内，而下放位能负载时的工作点在第四象限内。 （T ）
4、他励直流电动机的降压调速属于恒转矩调速方式，因此只能拖动恒转矩负载运行。（ ） （F ）
5、他励直流电动机降压或串电阻调速时，最大静差率数值越大，调速范围也越大。（）
（T）
三、选择题
1、电力拖动系统运动方程式中的GD2反映了：（2）
（1）旋转体的重量与旋转体直径平方的乘积，它没有任何物理意见；（2）系统机械惯性的大小，它是一个整体物理量；（3）系统储能的大小，但它不是一个整体物理量。
2、他励直流电动机的人为特性与固有特性相比，其理想空载转速和斜率均发生了变化，那么这条人为特性一定是：（3）
（1）串电阻的人为特性；（2）降压的人为特性；（3）弱磁的人为特性。
3、直流电动机采用降低电源电压的方法起动，其目的是：（2）
（1）为了使起动过程平稳；（2）为了减小起动电流；（3）为了减小起动转矩。
4、当电动机的电枢回路铜损耗比电磁功率或轴机械功率都大时，这时电动机处于：（2）
（1）能耗制动状态；（2）反接制动状态；（3）回馈制动状态。
5、他励直流电动机拖动恒转矩负载进行串电阻调速，设调速前、后的电枢电流分别为I
1和I
2
，那
么：（2）
（1）I
1 2 ；（2）I 1 =I 2 ；(3)I 1 >I 2 。 四、简答题： 1、电力拖动系统稳定运行的条件是什么？ （电动机的机械特性与负载的转矩特性必须有交点，且在交点处，满足 em L dT dT dn dn ） 2、何谓电动机的充分利用？ (所谓电动机的充分利用是指电动机无论在额定转速下运行,还是调速过程中处于不同转速下运行,其电枢电流都等于额定值。) 3、他励直流电动机的启动步骤？ 答（1）直流他励电动机启动时，须将励磁回路串联的电阻Rf1调至最小 （2）先接通励磁电源，使励磁电流最大；（3）同时将电枢串联的启动电阻R1调至最大，然后方可接通电枢电源。使电动机正常启动。（4）启动后，将启动电阻R1调至零，使电机正常工作。 五、计算题： 1、一台他励直流电动机数据为：P N =7.5kW ，U N =110V ，I N =79.84A ，n N =1500r/min ，电枢回路电阻R a =0.1014Ω，求：（1）U=U N ，Φ=ΦN 条件下，电枢电流I a =60A 时转速是多少？（2） U=U N 条件下，主磁通减少15%，负载转矩为T N 不变时，电动机电枢电流与转速是多少？（3）U=U N ，Φ=ΦN 条件下，负载转矩为0.8T N ，转速为（—800）r/min ，电枢回路应串入多大电阻？ 解：（1）0.068N a N e N N U R I C n -Φ= = 1528/min N a a e N U R I n r C -= =Φ （2）N T 不变时，em T 不变，即T N N T a C I C I Φ=Φ 93.930.85N N a N N N I I I A ΦΦ= ==ΦΦ 1738/min N a a e U R I n r C -= =Φ （3）不计空载转矩时，em L T T =，故： 0.80.80.955 38.2N em N N P T T N m n ==?=? 2 N a B e N e T N U R R n C C C += -ΦΦ 解得： 2.69B R =Ω 2、有一台直流电动机，带有恒转矩负载，额定功率P N =22KW ，额定电压U N =220V ，额定电流I N =115A ，额定转速n N =1500rpm ，电枢回路总电阻Ra=0.1Ω，忽略空载转矩T 0，电动机带额定负载运行时，要把转速降到1000rpm ，求采用串电阻法需串多大电阻？ 解：电机带恒转矩负载，忽略空载转矩，所以 T=C M ΦIa 恒定，即Ia=IN=115恒定不变， Ω =-?-=-Φ-=Φ=+-==?-=-= ΦΦ=-=604.01.0115 1000 139.0220' ')('1000139.01500 115 1.0220a a e p e p a a a a a e a a a R I n C U R n C R R I U E rpm n I R U Ce n C I R U E 时，转速降到 第四部分 异步电机 一、填空题： 1、异步电动机定子绕组采用的单层迭绕组是 整距 绕组，采用的双层迭绕组是 短距 绕组（选短距、整距、或长距） 2、三相对绕组通以三相电流时，将产生 旋转 磁场，单相绕组通以三相电流时，将产生 脉振 磁场。 3、在电机中，参数r m 称为 激磁电阻 。X m 称为 激磁电抗 。当电源电压升高时，X m 会 下降 。 4、某三相交流电机定子槽数为36，极对数为3，双层短距分布绕组相邻两槽内导体基波电动势的相位差α为30?。 5、产生圆形旋转磁动势的条件是 三相对称绕组通入三相对称电流 ，若在p=1的三相对称绕组里通入ia=I3msin3ωt ， ib=I3msin （3ωt+120?）， ic=I3msin （3ωt- 120?）的三相电流， ω=314电弧度/秒，则产生的旋转磁动势的转速为 9000 rpm ，转向为 a-c-b ，当ωt=70?瞬间，磁动势幅值在 c 相绕组轴线上 。 6、基波脉振磁势可以分解为两个 幅值相等 、 转向相反 、 转速相同 的圆形旋转磁势。 7、一台三相6极50Hz 的异步电动机，其S=0.05，则转子转速为 950 rpm ，转子磁势相对于转子的转速为 50 rpm ，转子磁势相对于定子的转速为 1000 rpm ，定子磁动势相对于转子磁动势的转速为 0 。 8、一台异步电动机的额定转差率为0.02，由定子经气隙传递到转子侧的电磁功率Pem 中的 2％部分供给转子铜耗， 98％部分供给总的机械功率。 9、当采用短距绕组同时削弱定子绕组中的五次和七次波磁势，下列哪一种绕组是我们应该选用的： ③；①绕组跨距为（4/5）τ；②绕组跨距为（6/7）τ；③绕组跨距为（5/6）τ； 10、由三相定子绕组产生的五次空间磁势谐波，它的转速是：②；①静止不动；②是基波磁场转速的1/5；③等于基波磁场转速；④五倍于基波磁场转速； 11、由三相定子绕组产生的七次空间磁势谐波，它产生的磁通切割定子绕组感应电势的频率是： ②；①等于零；②等于基波频率；③等于基频的1/7；④ 1 等于基频的7倍； 12、三相交流绕组每相感应电势公式E=4.44fk N1φ M 中的φ M 是：③；①磁通随时间交变的最大值；② 一台电机的总磁通量；③一个极的总磁通量。 13、异步电机定子表面在空间相距α电角度的两根导体，它们的感应电势大小相等，相位互差α电角度。 14、公式F=1.35（Nk N /P）I是指：③；①一相的磁势幅值；②三相一对极的合成磁势幅值；③三相一个极的合成磁势幅值； 15、异步电动机的频率折算，就是用一个静止的等效转子来代替实际旋转的转子，使转子电路的频率与定子电路的频率相等 16、380V星形连接的三相异步电动机，电源电压为220V时才能接成三角形。380V三角形连接的电动机，电源电压为660V时，才能接成星形。 17、三相对称绕组的构成原则是_____ _;____ _;__ _ _。(各相绕组的结构相同;阻抗相等;空间位置对称（互差120度电角度）) 18、当s在_______范围内，三相异步电机运行于电动机状态，此时电磁转矩性质为_______；在 _______范围内运行于发电机状态，此时电磁转矩性质为_______。（0～１；驱动转矩；－∞～０；制动转矩） 19、三相异步电动机根据转子结构不同可分为___ ____和__ _____两类。（笼型异步电动机和绕线型异步电动机） 20、一台6极三相异步电动机接于50H Z 的三相对称电源；其s=0.05，则此时转子转速为 _______r/min，定子旋转磁势相对于转子的转速为_______r/min。（950；50） 21、三相异步电动机的电磁转矩是由_______和_______共同作用产生的。（主磁通；转子电流的有功分量） 《电机学》期末复习材料 第三篇 交流电机理论的共同问题 1、同步电机的结构： 定子——三相对称绕组，通入三相对称电 流，产生一个旋转磁场。 转子——直流励磁，是一个恒稳磁极。 极对数p 与转速n 之间的关系是固定的，为 60 1 pn f = 2、异步电机的结构： 定子——三相对称绕组，通入三相对称电流，产生一个旋转磁场。 转子——三相对称短路绕组，产生一个旋磁磁通。 【三相对称：空间上差120度电角度；时序上差120度电角度。】 3、电角度与机械角度： 电角度：磁场所经历的角度称为电角度。 机械角度：转子在空间所经历的几何角度称为机械角度。 电角度?=p 机械角度 4、感应电势： ①感应电势的频率：60 1 pn f = ②感应电势的最大值：m m m f lv B E φπ==（τφl B P m =） ③每根导体感应电势的有效值： m m m d f f E E φφπ 22.22 2 == = 5、极距： ①概念：一个磁极在空间所跨过的距离，用 τ来表示。（了解整距、短距、长距） ②公式：p z p D 22= = πτ 6、线圈电势与节距因数： ① 节 距 因 数 ： 1 90sin 90)1(cos 11≤?? ? ?????=????????-=ττy y k y 物理意义：表示了短距线圈电势的减少程度。 ②分布因数：12 sin 2sin ≤= a q a q k q 物理意义：表示了分布绕组电势的减少程度。 ③绕组因数：q y w k k k = ④合成电势：w m k fN E φ44.4= ⑤槽距角：z p a 360 = 电角度 ⑥每极每相的槽数：pm z q 2= 【练习1】一台三相同步发电机， Hz f 50=，min /1000r n =，定子铁芯长 cm l 5.40=，定子铁芯内径cm D 270=， 定子槽数72=z ，101=y 槽，每相串联匝数144=N ，磁通密度的空间分布波的表示式为xGs B sin 7660=。试求：（1）绕组因数w k ；（2）每相感应电势的有效值。 7、消弱谐波电势的方法： ①采用不均匀气隙，以改善气隙中磁场分布情况。 ②采用短距绕组。 ③采用分布绕组。 8、双层绕组与单层绕组： ①双层绕组：指沿槽深方向有上、下两层线圈边的绕组。 ②单层绕组：指沿槽深方向只有一层线圈边的绕组。 9、画某相叠绕组展开图的一般步骤： ①计算出槽距角、槽距 ②画出电势星图（注意单层绕组、双层绕组） ③画出某相叠绕组展开图（注意支路数） 【练习2】有一双层三相短距绕组，24=z ， 42=p ，τ6 5 1=y 。（1）分别画出支路数1=a 和2=a 的A 相叠绕组展开图； （2）算出绕组因数。 10、单相绕组的磁势（脉动磁势）： )cos(2 1 )cos(21cos cos t x F t x F t x F ωωωφφφ++-= 单相磁势的特 电机学主要知识点复习提纲 一、直流电机 A. 主要概念 1. 换向器、电刷、电枢接触压降2 U b 2. 极数和极对数 3. 主磁极、励磁绕组 4. 电枢、电枢铁心、电枢绕组 5. 额定值 6. 元件 7. 单叠、单波绕组 8. 第1节距、第2节距、合成节距、换向器节距 9. 并联支路对数a 10. 绕组展开图 11. 励磁与励磁方式 12. 空载磁场、主磁通、漏磁通、磁化曲线、每级磁通 13. 电枢磁场 14. （交轴、直轴）电枢反应及其性质、几何中性线、物理中性线、移刷 15. 反电势常数C E、转矩常数C T 16. 电磁功率P em 电枢铜耗p Cua 励磁铜耗 p Cuf 电机铁耗 p Fe 机械损耗 p mec 附加损耗 p ad 输出机械功率 P 2 可变损耗、不变损耗、空载损耗 17. 直流电动机（DM ）的工作特性 18. 串励电动机的“飞速”或“飞车” 19. 电动机的机械特性、自然机械特性、人工机械特性、硬特性、 软特性 20. 稳定性 21. DM 的启动方法：直接启动、电枢回路串电阻启动、降压启动； 启动电流 22. DM 的调速方法：电枢串电阻、调励磁、调端电压 23. DM 的制动方法：能耗制动、反接制动、回馈制动 B. 主要公式： 发电机：P N ＝U N I N (输出电功率) 电动机：P N ＝U N I N ηN (输出机械功率) 反电势： 60E a E E C n pN C a Φ== 电磁转矩： em a 2T a T T C I pN C a Φπ== 直流电动机（DM ）电势平衡方程：a a E a a U E I R C Φn I R =+=+ DM 的输入电功率P 1 ： 12 ()()a f a f a a a f a a a f em Cua Cuf P UI U I I UI UI E I R I UI EI I R UI P p p ==+=+=++=++=++ 12em Cua Cuf em Fe mec ad P P p p P P p p p =++=+++ DM 的转矩方程：20d d em T T T J t Ω --= DM 的效率：2111 2100%100%(1)100%P P p p P P P p η-∑∑= ?=?=-?+∑ 他励DM 的转速调整率： 0N N 100%n n n n -?=? DM 的机械特性：em 2 T j a j a a ) (T ΦC C R R ΦC U ΦC R R I U n E E E +-=+-= . 并联DM 的理想空载转速n 0： 二、变压器 A. 主要概念 1. 单相、三相；变压器组、心式变压器；电力变压器、互感器； 干式、油浸式变压器 2. 铁心柱、轭部 3. 额定容量、一次侧、二次侧 4. 高压绕组、低压绕组 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 一、直流电机 发电机：P N ＝U N I N (输出电功率) 电动机：P N ＝U N I N ηN (输出机械功率) 反电势： 60E a E E C n pN C a Φ== 电磁转矩： em a 2T a T T C I pN C a Φπ== 直流电动机（DM ）电势平衡方程：a a E a a U E I R C Φn I R =+=+ DM 的输入电功率P 1 ： 12 ()()a f a f a a a f a a a f em Cua Cuf P UI U I I UI UI E I R I UI EI I R UI P p p ==+=+=++=++=++ 12em Cua Cuf em Fe mec ad P P p p P P p p p =++=+++ DM 的转矩方程：20d d em T T T J t Ω --= DM 的效率：2111 2100%100%(1)100%P P p p P P P p η-∑∑= ?=?=-?+∑ 他励DM 的转速调整率： 0N N 100%n n n n -?= ? DM 的机械特性：em 2 T j a j a a ) (T ΦC C R R ΦC U ΦC R R I U n E E E +-=+-= .并联DM 的理想空载转速n 0： 1111 222201212 1022'''''''''m L U E I Z U E I Z I I I E E E I Z U I Z ?=-+?=-??=+??=??-=??=? 二、变压器 反电势：E 1=4.44fN 1Φm 、E 2= 4.44fN 2Φm 磁势平衡方程：112210N I N I N I += 折算前的变压器方程组（数学模型）： 折算后的变压器方程组： 电压变化率简化计算公式：ΔU =β(R k *cos φ2-X k *sin φ2)×100% 效率： %100)cos 1(kN 2 02N kN 20?+++-=p p S p p β?ββη 30ao AO E E ? 滞后于的相角联接组号＝ 三、交流绕组 1. 反电势频率、转子转速、极对数的关系： f = n /60 / p 2. 槽距机械角度：αm = 360°/Z 3. 槽距机械角度：αe = p* 360°/Z 4. 每极每相槽数：q = z/m/2p 5. 导体电动势：E c1 = 2.22 f Φ 6. 短距系数：k y1 = sin(π/2*y 1/τ) 7. 线圈电动势：E y1 = 2N c *E c1* k y1 = 4.44 N c f Φ k y1 8. 分布系数：2 sin 2sin 1 11ααq q k q = 9. 线圈组电动势：E q1 = q*E y1 * k q1 = 4.44q*N c *f*Φ*k y1*k q1 10. 绕组系数：k N1 = k y1*k q1 11. 相绕组电动势：11144.4ΦfNk E N =φ (N 为每相串联匝数) 11112222122101022m L U E I Z U E I Z E k E I I I k E I Z U I Z ?=-+?=-???=?? ?+=??-=??=? 院系：电力工程系教研室：电机 教师：李永刚 “电机学（1）”课程教案 注：表中（）选项请打“∨” 绪论 一、教学要求 磁路是整个电机学的基础，也是电气工程专业其它后续课程的基础理论知识，例如控制电机、传感器和执行器、自动化电磁元件等课程的技术基础。为此，要求通过磁路部分的学习，要牢固掌握： (1)磁路的基本定律：安培环路定律及均匀磁路的欧姆定律、磁介质定律，电磁感应定律。 (2)铁磁物质的基本磁化曲线与磁滞回线。 (3)直流与交流磁路的共同特点及各自的分析方法。 二、知识结构 磁路的基本原理在普通物理中已有介绍，本课是在此基础上，在考虑铁心磁路及绕组空间结构及连接关系的基础上，进一步考虑铁磁物质的特性曲线，将物理学中对基本定律的定性理解，发展到对电磁量的定量分析。所以，可将知识结构描述为： 起点：物理学中的基本电磁定律 新的条件: (1)磁路与绕组的空间结构与连接 (2)铁磁物质的特性曲线 要求：定量分析电压、电流与磁通之间的关系。 三、教学难点 涉及的概念很多，内容复杂，学生对单一概念易于理解，但对于总的知识框架不易掌握，因此，记不住，更不会用。往往出现翻开书全明白，合上书全忘记的情况。 四、教学策略 (1)人机交互技术：通过人机交互直观理解饱和、磁滞等问题， (2)数值分析可视化技术：在交流磁路分析中，通过人机交互环境下的数值分析、可视化，深入理解在计及饱和时，磁通正弦波、激磁电流尖顶波及电流正弦波、磁通平顶波的特点。 五、课前复习 1、在电路中常用的欧姆定律、基尔霍夫定律。 2、在磁路中常用的磁欧姆定律、磁通的连续性原理、安培环路定律 第一章变压器的基本工作原理和结构 一、教学要求 (1) 了解变压器的用途、分类 (2) 了解变压器的主要结构 (3 ) 了解变压器的发热、温升 (4) 掌握变压器的额定参数 二、教学难点 变压器主要额定值（在三相变压器计算中相绕组与线绕组额定值混淆） 三、教育技术应用 多媒体可视化技术：见《教学课件》栏目中“6.三相变压器磁路” 四、课前预习 无 五、相关的科研进展 (1) 一种新型铁心结构变压器专利号97200573.0 实用新型 (2) 超导变压器的基本特点和开发现状唐跃进. 李敬东. 程时杰. 潘垣. 《电力系统自动化》2001 06 第一章变压器 1.变压器基本工作原理，基本结构、主要额定值 变压器是利用电磁感应原理将一种电压等级的交流电能变换为另一种同频率且不同电压等级的交流电能的静止电气设备，它在电力系统，变电所以及工厂供配电中得到了广泛的应用，以满足电能的传输，分配和使用。变压器的原理是基于电磁感应定律，因此磁场是变压器的工作媒介 变压器基本结构组成： 猜测可能出填空题或选择题 三相变压器按照磁路可分为三相组式变压器和三相芯式变压器两类 变压器的型号和额定值 考法：例如解释S9-1250/10的各项数值的含义 2.变压器空载和负载运行时的电磁状况；空载电流的组成、作用、性质。变压器一次侧接到额定频率和额定电压的交流电源上，其二次侧开路，这种运行状态称为变压器的空载运行。 变压器空载运行原理图 变压器一次绕组接交流电源，二次绕组接负载的运行方式， 称为变压器的负载运行方式。 变压器负载运行原理图 实际运行的电力变压器的磁路总是工作在饱和状态下。 通过磁化曲线推得的电流波形可以发现： 21 21N N E E =空载电流（即励磁电流）呈尖顶波，除了基波外， 还有较强的三次谐波和其他高次谐波。 产生主磁通所需要的电流称为励磁电流，用m i 表示； 同理产生主磁通的磁动势称为励磁磁动势，用 m F 表示。 变压器铁芯上仅有一次绕组空载电流0i 所形成的磁动势0F ， 即空载电流0i 建立主磁通，所以空载电流0i 就是励磁电流m i ，即m 0i i = 同理，空载磁动势0F 就是励磁磁动势，即m 0F F =或m 101i N i N = 因为空载时，变压器一次绕组实际上是一个铁芯线圈， 空载电流的大小主要决定于铁芯线圈的电抗和铁芯损耗。 铁芯线圈的电抗正比于线圈匝数的平方和磁路的磁导。 因此，空载电流的大小与铁芯的磁化性能，饱和程度有密切的关系。 3. 变压器变比的定义；磁动式平衡关系的物理含义，用此平衡关系分析变压器的能量传递；变压器折算概念和变压器折算方法，变压器基本方程组、等效电路和相量图 在变压器中，一次绕组的感应电动势1E 与二次绕组的感应电动势2E 之比称为变比，用k 表示，即k = 变压器负载运行时，作用于变压器磁路上111N I F ? =和222N I F ? =两个磁动势。 对于电力变压器，由于其一次侧绕组漏阻抗压降很小，负载时仍有 m 111fN 44.4E U φ=≈，故变压器负载运行时铁芯中与1E 相对应的主磁通? m φ近似等 于空载时的主磁通，从而产生? m φ的合成磁动势与空载磁动势近似相等，即 m 021F F F F ==+ m 1012211I N I N I N I N ? ?? ? ==+ 电机学1复习 1所有作业题和书中的例题 填空题 直流电机由 和 部分组成。其中换向极属于 部分，其作用是 。直流电枢绕组可分 为 、 。电枢绕组感应的电势是 ，通过 换向成 。交流绕组按层数分为 和 及 。从绕组的节距看分为 、 和 。单相交流绕组的磁动势为 ，通有对称三相交流 电的三相交流绕组磁动势形式为 、交流电机中，为削 弱或消除谐波的影响，绕组通常采用 、 的形式。 直流电动机的电势Ea 比端电压U ，电磁转矩Tem 与转速n （方向） , Ia 与 Ea （方向）。欲改变直流电动机的转向， 可采用的方法有 、 或 。 电机和变压器的磁路一般用 （材料）制成，变压器的铁芯导磁性 能越好，其励磁电抗 ，励磁电流就 。直流电机由 和 两大部分组成。其中 部分主要 有 、 、 ； 部分主要 有 、 、 。基波脉振磁势可以分解成两 个 、 、 的圆形旋转磁势。变压器的参数由 和 实验测得，其中由 试验可测出 然后计算出 ；由 实验可算 出 。交流电机单相绕组流过电流后产生 磁势； 三相绕组流过电流后产生 磁势。方向 。 直流电动机的电气制动方法有 、 、 调速方法有 、 、 直流电枢绕组 可分为 、 。 铁芯损耗包括2各部分，分别为____________________，铁芯损耗的大小与铁芯 材料特性Fe k 、磁通密度m B 、频率f 有关，写出 1.8m B T 时它们之间的关系式 _________________________。已知一台交流电机的极距为10槽，如果希望电枢 绕组中不包含五次谐波电动势，那么线圈的节距应当选为__________槽。铁心损 耗是__________和__________之和,一台并励直流电机，接到220伏的直流电网上， 作电动机运行时，电枢电势为210伏，若改为发电机运行，并保持电网电压，电 枢电流不变，则电枢电势为__________伏，电枢回路总电阻压降（包括电刷的接 触电压降）为________伏。 若外加电压随时间正弦变化，当磁路饱和时，单相变压器的激磁电流随时间 变化的波形是_____；磁路饱和时，激磁电流正弦时，主磁通波形是______。（尖 顶波、平顶波、正弦波） 三相交流电机定子绕组设计成分布及短距以后，其优点主要是_____。 电机学期末复习总结 Last updated on the afternoon of January 3, 2021 《电机学》期末复习材料 第三篇交流电机理论的共同问题 1、同步电机的结构： 定子——三相对称绕组，通入三相对称电流，产生一个旋转磁场。 转子——直流励磁，是一个恒稳磁极。 极对数p 与转速n 之间的关系是固定的，为60 1 pn f = 2、异步电机的结构： 定子——三相对称绕组，通入三相对称电流，产生一个旋转磁场。 转子——三相对称短路绕组，产生一个旋磁磁通。 【三相对称：空间上差120度电角度；时序上差120度电角度。】 3、电角度与机械角度： 电角度：磁场所经历的角度称为电角度。 机械角度：转子在空间所经历的几何角度称为机械角度。 电角度?=p 机械角度 4、感应电势： ①感应电势的频率：60 1 pn f = ②感应电势的最大值： m m m f lv B E φπ==（τφl B P m =） ③每根导体感应电势的有效值： m m m d f f E E φφπ 22.22 2== = 5、极距： ①概念：一个磁极在空间所跨过的距离，用τ来表示。（了解整距、短距、长距） ②公式：p z p D 22= = πτ 6、线圈电势与节距因数： ①节距因数： 190sin 90)1(cos 11≤??? ?????=????????-=ττy y k y 物理意义：表示了短距线圈电势的减少程度。 ②分布因数：12 sin 2sin ≤= a q a q k q 物理意义：表示了分布绕组电势的减少程度。 ③绕组因数：q y w k k k = ④合成电势：w m k fN E φ44.4= ⑤槽距角：z p a 360 = 电角度 ⑥每极每相的槽数：pm z q 2= 【练习1】一台三相同步发电机， Hz f 50=，min /1000r n =，定子铁芯长 cm l 5.40=，定子铁芯内径cm D 270=， 定子槽数72=z ，101=y 槽，每相串联 匝数144=N ，磁通密度的空间分布波的表示式为xGs B sin 7660=。试求：（1）绕组因数w k ；（2）每相感应电势的有效 值。 7、消弱谐波电势的方法： ①采用不均匀气隙，以改善气隙中磁场 分布情况。 ②采用短距绕组。 ③采用分布绕组。 8、双层绕组与单层绕组： ①双层绕组：指沿槽深方向有上、下两层线圈边的绕组。 ②单层绕组：指沿槽深方向只有一层线圈边的绕组。 9、画某相叠绕组展开图的一般步骤： ①计算出槽距角、槽距 ②画出电势星图（注意单层绕组、双层 绕组） ③画出某相叠绕组展开图（注意支路 数） 【练习2】有一双层三相短距绕组， 24=z ，42=p ，τ6 5 1=y 。（1）分别 画出支路数1=a 和2=a 的A 相叠绕组 展开图；（2）算出绕组因数。 10、单相绕组的磁势（脉动磁势）： 单相磁势的特点是：磁势轴线（即 磁势幅值所在的位置）在空间固定不 动，而各点磁势的大小则随时间在变 化，因此称为脉动磁势。 单相绕组所产生的脉动磁势可以分 解成 基波 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 第一章直流电机的原理与结构 一、名词解释 1、电枢：在电机结构中能量转换的主要部件或枢纽部分。 2、换向：直流电机元件的换向是元件从一条支路经过固定不动的电刷短路，进入另一条支路，电流方向的改变过程。 3、额定值：在正常的、安全的条件下，电气设备所允许的最大工作参数。 4、电机：机电能量（或机电信号）相互转换的机械电磁装置。 5、交流电机：交流电能与机械能量相互进行转换的机械电磁装置。 6、交流电动机：把交流电能转换为机械能量的机械电磁装置。 7、交流发电机：把机械能量转换为交流电能的机械电磁装置。 8、直流电机：直流电能与机械能量相互进行转换的机械电磁装置。 9、直流发电机：把机械能量转换为直流电能的机械电磁装置。 10、直流电动机：把直流电能转换为机械能量的机械电磁装置。 11、第一节距：同一元件的两有效件边在电枢圆周上所跨的距离。 12、第二节距：相邻两元件前一个元件的末边与后一个元件首边，在电枢圆周上所跨的距离。 13、第三节距：相邻两元件同名边（同为首边或末边）在电枢圆周上所跨的距离。 14、极距：相邻两个磁极轴线之间的距离。 15、电角度：磁场在空间变化一周的角度表示。 二、填空 1、电机铁心损耗一般包括磁滞损耗、涡流损耗。 2、电机铁心损耗一般包括磁滞损耗、涡流损耗。 3、电机铁心损耗一般包括磁滞损耗、涡流损耗。 4、直流电机电枢反应是主磁场与电枢磁场的综合。 5、直流电机电枢反应是主磁场与转子磁场的综合。 6、直流电机电枢反应是主磁场与转子磁场的综合。 7、直流电机电枢反应是定子磁场与转子磁场的综合。 8、直流电机电枢反应是定子磁场与转子磁场的综合。 9、直流电机电枢反应是定子磁场与转子磁场的综合。 10、直流电机电枢反应是励磁磁场与转子磁场的综合。 11、直流电机电枢反应是励磁磁场与转子磁场的综合。 12、直流发电机电枢反应是励磁磁场与转子磁场的综合。 13、直流发电机电枢反应是主磁场与电枢磁场的综合。 14、直流电动机电枢反应是主磁场与转子磁场的综合。 15、直流电动机电枢反应是主磁场与电枢磁场的综合。 16、电流有交、直流之分，所以旋转电机也有直流电机与交流电机两大类。 17、电流有交、直流之分，所以，旋转电机也有直流电机与交流电机两大类。 18、电动机的电流有交、直流之分，所以，旋转电动机也有直流动电机与交流电动机两大类。 19、旋转电机是一种机电能量相互转换的机械电磁装置。 20、旋转电机是一种机电能量相互转换机械电磁装置。 1) 电力网：由变压器和不同电压等级输电线路组成的网络。 2) 电力系统：由发电机、电力网（变压器、输电线路）以及用电设备（或生产、 输送、分配和消耗电能的各种电气设备），按照一定的规律连接而组成的统一整体。 3) 动力系统：在电力系统的基础上，把发电厂的动力部分包含在内的系统。 4) 衡量电能的质量指标：电压、频率、波形。 5) 衡量电压质量指标：供电电压允许偏差、电压允许波动和闪变、三项供电电 压允许不平衡度 6) 传输功率越大，输送距离越远，则选择越高的电压等级。 7) 接地包括：工作接地、保护接地、保护接零，防雷接地、防静电接地。 8) 中性点接地的方式有：不接地、直接接地、经消弧线圈接地、经电阻接地 9) 中性点接地的作用：保证电气设备在正常或发生故障的情况下可靠工作。 10) 中性点不接地系统发生故障时，接地电流在故障处可能产生稳定的或间歇性 的电弧。 11) 中性点经消弧线圈接地有三种补偿方式：全补偿，欠补偿，过补偿。其中过 补偿最不容易发生谐振。 12) 能源按获得方式分:一次能源和二次能源；按能源本身性质分：含能体能源和 过程性能源 13) 核电厂由核系统和设备、常规系统和设备两部分组成。 14) 一次设备：发电厂或变电所中直接通过大电流或接于高电压上的电气设备称 为电气主设备或一次设备。（有W —母线；T1, T2—变压器 ；QF —断路器；L —电抗器；WL ——馈电钱；CS —同步调相机；TV —电压互感器；TA —电流互感器） 注：电流电压继电器不属于一次设备 15) 开关电器中以断路器性能最好，应用最广。 16) 电压互感器在工作时二次侧绝对不允许短路；电流互感器在工作时二次侧绝 对不允许开路。 17) 有汇流母线的接线：单母线、单母线分段 、双母线、双母线分段 、旁路母 线 、一个半断路器 18) 无汇流母线的接线：桥形接线、角形接线 、单元接线 （注：以上要识图P68） 19) 计算负荷的确定： 功率因数： 式中，Pc 、 Qc 、 Sc 的单位分别为kW 、kvar 、kV A Ps 为设备容量 补偿电容器的容量： 补偿后负荷的计算： 看P120，例5-3 )cos 3/(3cos /tan 22c ?? ?N c c N c c c c c c c c c S ne U P I U S I P S Q P S P Q P K P ===+===或或2 3030) (11cos P Q αβ?+=30 30)tan (tan P q P Q c C ?='-=α??α2302 303030)(30C C Q Q P S Q Q Q -+='-=' 常用的调速方法有：改变励磁电流调速；改变端电压调速；改变电枢回路电阻调速。 1.直流电机的制动方式有三种在：能耗制动；反接制动；回馈制动。这三种方法都不改变磁场的大小及方向而仅改变电枢电流的方向，从而得到制动转矩。 2.把磁场分成主磁通和漏磁通两部分.主磁通沿铁心闭合,起能量传递的媒介作用,所经磁路是非线性的;漏磁通主要沿非铁磁物质闭合、仅起电抗压降的作用，所经磁路是线性的。 3.异步电机的重要物理量：转差率 11n n n s -=，当S,n1已知时，可算出n:1)1(n s n -= 当转子不转（启动瞬间），0=n ，则1=s ；当转速接近同步转速时，1n n ≈，则0≈s 。正常运行时，s 仅在0.01~0.06之间。 转差率是异步电机的一个重要物理量，它反映了转子转速的快慢或负载的大小。根据转差率的大小和正负，可判定异步电机的三种运行状态：电动机状态；电磁制动状态；发电机状态。 对于三相异步电机机械功率。 ：310cos 3-?=N N N N N I U P η? ▲功率平衡方程式 输入功率em Fe Cu P p p I U m P ++==111111cos ? 电磁功率mec Cu p p S r I m I E m P +===2'2'21' 2'2112cos ? 定子铜耗 12111r I m p Cu = 铁耗m m Fe r I m p 21= 转子铜耗 em Cu SP r I m p ==''22212 机械功率 2'22211)1(1'Cu em MEC p S S P S r S S I m P -=-=-= 输出功率ad mec MEC p p P P --=2 N P 是感应电机的额定功率，是指电动机在额定情况下运行时由轴端输出的机械功率。只有在额定情况下，N P P =2。 4.电磁转矩方程式 电磁转矩与电磁功率、机械功率的关系Ω =Ω= MEC em em P P T 1 电磁转矩平衡方程式 02T T T em +=。式中负载转矩Ω=22P T ，空载转矩Ω+=ad mec p p T 0 一、主要内容 磁场、磁感应强度，磁场强度、磁导率，全电流定律，磁性材料的B-H 曲线，铁心损耗与磁场储能，电感，电磁感应定律，电磁力与电磁转矩。 二、基本要求 牢固掌握以上概念对本课程学习是必须的。 三、注意点 1、欧姆定律：作用于磁路上的磁动势等于磁阻乘以磁通m F Φ=Λ，1m m S R l μΛ== 2、22 22m S fN S N l X L N l μμωωπω==Λ== 3、随着铁心磁路饱和的增加，铁心磁导率μFe 减小，相应的磁导、电抗也要减小。 一、主要内容 额定值，感应电动势、电压变比，励磁电流，电路方程、等效电路、相量图，绕组归算，标幺值，空载实验、短路实验及参数计算，电压变化率与效率。 三相变压器的联接组判别。三相变压器绕组的联接法和磁路系统对相电势波形的影响。 二、基本要求 熟练掌握变压器的基本电磁关系，变压器的各种平衡关系。 三种分析手段：基本方程式、等效电路和相量图。正方向确定，基本方程式、相量图和等效电路间的一致性。 理解变压器绕组的归算原理与计算。熟练掌握标幺值的计算及数量关系。 熟悉变压器参数的测量方法，运行特性分析方法与计算。 掌握三相变压器的联接组表示与确定。 三、注意点 1、变压器的额定值对三相变压器来说电压、电流均为线值，功率是三相视在功率，计算时一定要注意。三相变压器参数计算时，必须换成单相数值，最后结果再换成三相值。 2、励磁阻抗的物理意义，与频率和铁心饱和度的关系。 3、变压器的电势平衡、磁势平衡和功率平衡（功率流程图）。 4、变压器参数计算（空载试验一般在低压侧做，短路实验一般在高压侧做。在哪侧做实验，测出来的就是哪侧的数值，注意折算！） 5、变压器的电压调整率和效率的计算（负载因数1I β*=）。 6、单相变压器中励磁电流、主磁通和感应电势的波形关系，三相变压器的铁心结构和电势波形。 7、联接组别的判别。 8、变压器负载与二次侧接线方式要一致，若不一致，必须将负载?-Y 变换。 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____。 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》复习资料 第一部分变压器 一、填空题： 1、电部机的铁耗包括磁滞损耗和涡流损耗两分。 2、变压器负载运行时，当负载电流增大时，铜损耗会增大，铁损耗会基本不变。 3、在本课程中，电机包括：直流电机、变压器、异步电机、和同步电动机。 4、变压器中的磁通包含主磁通和漏磁通，前者（主磁通）的路径为：铁心，后者的路径为空气及变压器油。 5、变压器主磁通的性质和作用与原、副边绕组相交链，是变压器实现能量转换和传递的主要因素，漏磁通的性质和作用是仅与原边绕组或副边绕组相交链，不传递能量，但起到电压平衡作用。 6、一台单相双绕组变压器，额定容量S N=250KVA，额定电压U1N/U2N=10/0.4KV，试求一次、二次侧的额定电流I1N=25A，I2N=625A 。 7、一台三相变压器，额定容量S N=5000kVA，额定电压U1N/U2N=10/6.3KV，Y，d联结（即Y/△联结），试求： （1）一次、二次侧的额定电流；I1N=288.68A,I2N=458.21A （2）一次、二次侧的额定相电压和相电流U1N?=5.77KV, U1N?=6.3KV; I1N?=288.68A, I2N?= 264.55A 。 8、铁心的作用是为了提高磁路的导磁率。为什么要用厚度为0.35mm且表面土有绝缘漆的硅钢片叠制成铁心为了减小铁心内的涡流损耗。 9、一台单相变压器在铁心叠装时，由于硅钢片剪裁不当，叠装时接缝处留有较大的缝隙，那么此台变压器的空载电流将②。（选填：①减少；②增加；③不变） 10、一台单相变压器，额定电压为220/110V现将原边接在电压为250V的电源上，变压器等效电路中的励磁电抗则③。（选填：①不变；②变大；③变小；） 11、一台变比k=10的变压器，从低压侧做空载试验求得励磁阻抗为16Ω，那么高压边的励磁阻抗值是②。（选填①16；②1600；③0.16） 12、一台单相变压器进行空载试验，当高压侧加额定电压进行测量，或低压侧加额定电压进行测量，所测得损耗③。（选填①不相等且相差较大；②折算后相等；③相等） 13、变压器的短路损耗为③。（选填①全部为铜耗；②全部为铁耗；③主要为铜耗） 14、若电源电压不变，变压器产生的主磁通Φ，在空载和负载时，其值②。 （选填①完全相等；②基本不变；③根本不同；） 15、一台单相变压器，当一次侧电压降至额定电压一半时，变压器等效电路中的励磁电抗②。（选填：①不变；②变大；③变小） 16、一台变压器的额定频率为50Hz，如果接到60Hz的电源上，且额定电压的数值相等，则此变压器铁心中的磁通①。（选填：①减少；②不变；③增加） 17、变压器在空载时，线路电压增加，铁心耗损将①。（选填：①增加；②不变；③减少） 18、Y/Y联接的三相变压器组，在空载运行时，由于②③，使相电压增大，有害于变压器的正常运行。（选填：①有三次谐波电流通过；②有三次谐波磁通通过；③有三次谐波感应电势） 19、消除三相心式变压器中的三次谐波磁通的主要方法是②③。（选填：①采用Y/Y联接；②采用Y/△联接；③采用△/△联接） 20、Y/Y联接的组式变压器，相电势的波形是②。（选填：①正弦波；②尖顶波；③平顶波） 21、变压器并联运行，变比相等是为了无环流；短路电压标么值相等是为了负载分配合理；连接组别相同是为了不因过大的环流而烧毁变压器绕组；短路阻抗角相等是为了变压器副边绕组的电流同相 电机学模拟试题一 一、单项选择题 1、一台变比为k ＝１０的变压器，从低压侧作空载实验，求得副边的励磁阻抗标幺值为１６，那么原边的励磁阻抗标幺值是（ ）。 （Ａ）１６； （Ｂ）１６００； （Ｃ）０.１６。 2、三相变压器二次侧的额定电压是指原边加额定电压时二次侧的（ ）电压。 A 空载线 B 空载相 C 额定负载时的线 3、某三相交流电机定子槽数为36，极对数为3，双层短距分布绕组相邻两槽内导体基波电动势的相位差α为（ ）。 （A ）15°； （B ）30°； （C ）45°； （D ）60°。 4、单相绕组的基波磁势是（ ）。 (A) 恒定磁势； （B ）脉振磁势； （C ）旋转磁势。 5、同步发电机稳态运行时，若所带负载为感性80.cos =?，则其电枢反应的性质为（ ）。 （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。 二、填空题 1、变压器主要结构部件是（ ）和（ ）。 2、一台单相变压器，低压侧加100V ，高压侧开路时，测得A I 20=，W P 200=；当高压侧加400V ，低压侧开路，测得=0I （ ）A ，=0P （ ）W 。 3、交流电机的电角度与机械角度的关系是（ ）。 4、同步发电机电枢反应的性质取决于（ ）时间向量的相位差。 5、同步发电机外功率因素角?定义为（ ）之间的夹角，内功率因素角0ψ为（ ）之间的夹角。 6、同步发电机内功率因素角?=00ψ时，电枢反应的性质为（ ）电枢反应，此时电磁转矩将对转子产生（ ）作用。 三、名词解释 1、电角度 2、每极每相槽数 3、槽距角 4、分布因数 四、简述题 单相绕组基波磁动势具有什么性质它的幅值等于什么电机学期末复习总结要点
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