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《电机学》教案第三章

第三章变压器

3．1变压器的分类、基本结构、额定值 3．1．1变压器的分类

变压器：利用电磁感应原理，把一种电压的交流电能转变成频率相同的另一种电压的交流电能。

（来升高或降低电压的一种静止的电能转换装置）

结构原则：两个相互绝缘的绕组套在一个共同的铁心上，它们之间只有磁的耦合，没有电的联系。

一次侧：通入交流电流侧，即吸收电能侧。一次侧通入电流产生交变磁通，进而感应电势dt

d N

e φ1

1-=。二次侧：接负载侧，即输出电能侧。与一次侧产生的磁通交链，进而产生感应电势dt

d N

e φ2

2-=。原理：e 1/e 2=N 1/N 2≈U 1/U 2 (画示意图)

1．按用途分类：电力变压器、特种变压器、仪用互感器、调压器、试验用高压变压器

2．按绕组数分：双绕组、三绕组、多绕组变压器以及自耦变压器 1．按铁心结构分：心式、壳式变压器 2．按相数分：单相变压器、三相变压器

3．按冷却方式和冷却介质分：空气冷却的干式变压器和用油冷却的油浸式变压器。 3．1．2 变压器的基本结构

3．1．3 变压器的额定值

额定容量S N1=S N2=S N (V A, kV A, MV A)

额定电压：一次侧U 1N , 二次侧U 2N ：一次侧外加额定电压时，二次侧空载电压即为U 2N 。

额定电流：一次侧I 1N 。二次侧I 2N 。额定频率：50H Z

额定运行时温升、阻抗电压、联接组别、空载损耗、短路损耗等。单相变压器：S N1=I 1N U 1N =S N2= I 2N U 2N =S N

三相变压器：N N N N N U I U I S 221133== 注意：额定线电压、额定线电流绕组Y 接法：φφφφ221122113,3;,U U U U I I I I N N N N ====

绕组Δ接法：φφφφ22112211,;3,3U U U U I I I I N N N N ====

3．2变压器的空载运行

3．2．1空载运行时的磁通、感应电动势

此时，二次侧开路，一次侧接入交流电压，产生电流i 0，建立磁势F 0，产生磁场有：

主磁通：同时与一次侧和二次侧交链，并且沿着铁心闭合。磁路非线性。主磁通是能量传递的媒介。

漏磁通：仅与绕组自身交链，通过油或空气闭合。线性磁路。感应主电势：dt

d N

e φ

1-= ，假设电流频率为f ，t m ωφφsin =，则 t N e m ωφωcos 11-=，电势有效值复量为：m m m

m fN j fN j fN j

E E .

1.1.

11.

44.422

φφπφπ-=-=-==

（滞

后磁通90度）

感应漏电势：()dt

di L dt di N dt i N d N dt d N e 01012

1101111

1σσσσσφ-=Λ-=Λ-=-= 正弦稳态下，σσσω10.

10.

1X I j L I j E -=-=

这说明，漏电动势可以用漏电抗压降来表示。且σ1X 为常数（漏

磁路磁导率为常数）。

3．2．2电压平衡方程式、变比

根据图3.7可以得到：10111R i e e u +--=σ

正弦稳态下：()10.

110.

10.

Z I E R jX I E R I E E U +-=++-=+--=σσ Z 1为一次绕组的漏阻抗，常数。

变比定义：E 1/E 2=N 1/N 2≈U 1/U 20 ( 因为E 1≈U 1, E 2= U 20) 3．2．3 空载电流

变压器分析中，磁势和磁通要满足磁路定律；电压、电流、感应电动势要满足电路定律；磁通和感应电动势要满足电磁感应定律。 1．空载电流的波形

变压器空载运行时，由空载电流建立主磁通，所以空载电流就是励磁电流。由于导磁材料的非线性磁化特性，用来建立磁场的励磁电流的大小和波形与铁心的饱和程度有直接关系。

（1）磁路不饱和时，dt

d N

e u and

i φ

φ1

0=-≈∝。若u 正弦波，则φ正弦波，i 0也是正弦波

（2）磁路饱和时，φ与i 0非线性。电源电压u 仍然是正弦波，φ正弦波，

i 0畸变为尖顶波。

（3）况且铁心磁路愈饱和，励磁电流波形畸变愈严重。

（4）因为磁路都是饱和的，为能够获得正弦波电势，需要正弦波的磁通，

因此励磁电流必须势尖顶波。

2．空载电流与主磁通的相量关系

实际上，励磁电流包括建立磁场的磁化电流（无功）i m 和供给损耗（铁耗）的一小部分有功电流i Fe, i m 》i Fe 。磁化电流与磁通同时变化，它们相位相同, 就是说超前E 成90度或者说滞后端电压90度（因为E ≈-u 1）。铁耗电流与u 1同相位，合成励磁电流超前磁通α角，称为铁耗角。（笔记图） 3．空载时的等效电路

根据前面推导的电压平衡方程，在正弦稳态下有：

10.

Z I E R I E E U +-=+--=σ

仿造漏电势的处理方法，引入励磁阻抗Z m =R m +jX m , 表示Zm I E 0.

1.=-，则

10.

Z I Zm I U +=，根据此方程，就可以画出等效电路图。

参数R 1,X 1σ与漏磁路有关，是常数；R m ，X m 都不是常数，随着铁心饱和程度提高而减小。只有当电网电压保持在额定值附近变化不大时，可以认为Z m 不变。变压器就是一个大电感。

3．3变压器的负载运行 3．3．1 磁动势平衡方程式

变压器负载运行时，二次侧电压U 2电流I 2以及负载阻抗Z L =R L +jX L ，磁势F 2=N 2I 2；一次侧电流变成了I 1，磁势F 1=N 1I 1。

负载时仍然有关系式，1.

11.

E Z I E U -≈+-=（忽略一次侧绕组漏阻抗压降I 1Z 1时）

，进一步用标量表示有：m fN E U φ11144.4=≈，故负载时的主磁通m φ（由F 1，F 2共同作用产生）近似等于空载主磁通（由F 0产生）。即：

F F F F m ≈=+

因为一次侧漏阻抗很小，从空载到额定负载时，感应电势变化很小，认为主磁通

基本不变，负载时认为I m =I 0，

12.

21.

1I N I N I N I N m ≈=+ 今后记为 0.

12.

21.

1I N I N I N =+

整理得： L I I I N N I I 1.0.2.

120.

1.+=???? ?

+= 一次侧电流负载分量 02.

21.12

21.

=+-=I N I N I N N I L L ，此公式说明它用于抵消二

次侧的磁势。

3．3．2 电压平衡方程式变压器方程组：

???????

?==-=+=

-=+-=L m

Z I U Z

I E I k I I E E k Z I E U Z I E U 2.2

1.0.

2.1.

1.2

2.2.11.1.1.

折算后变压器方程组

?????

?????==-=+=-=+-='

'2.'2

0.1.

.'21..

1.'

'2.'2.'211.1.1.

L m Z I U Z I E I I I E E Z I E U Z I E U 3．3．3 绕组折算

为什么要进行折算？

1）通常变比k 很大。一次侧和二次侧绕组电量、阻抗值相差很大，不便于计算，精度低。

2）基本方程组是复数方程，求解起来很麻烦。

3）变压器内部（同一侧）有电路关系，两侧绕组间又有磁耦合关系。因此，为了简化计算和方便推导出等效电路，绕组进行折算。折算概念：用一个和一次侧绕组匝数相等的等效绕组，代替原来实际的二次侧绕组。

折算条件：（1）归算前后的磁势平衡关系不变（只要F 2不变，副边对原边的影响效应不变）

（2）保持能量传递关系不变（不改变变压器地性能）（3）通常将一次侧折算到二次侧（反之亦然） 1．电流折算

根据折算条件（1）知，2212'222'2

I k

I N N I I N I N ==?= 2．电势折算

由于磁势平衡关系不变，主磁通不变，E=4.44fN φ,知电势与匝数成比例，则

1222

2221'2E kE E N N E N E N E ===?= 3．阻抗折算

根据能量传递关系不变，知折算前后有功功率和无功功率都不变，则：

2222

22'

2'2

2'2R k R k I I R R I R I =???

? ??=?

；同理，

σσσ

σσ

2222

22'

2222'22'2X k X k I I X X I X I =???

? ??=?= 可见，将二次侧的各个物理量折算到一次侧时的方法就是：

电流除以变比；电压（电势）乘以变比；电阻、电抗、阻抗乘以变比的平方。折算后的变压器方程组见右上

3．3．4 相量图

取折算后的副边电压.

2U 为参考相量。

步骤：.

I 滞后.

U 角度2? .

2'2.'2

.'2

'2E X I j R I U =+

+σ 1.'2

E E =，m .

φ超前它90

度

0.I 超前m .φ铁耗角α， 0

.'21.

I I I +-=

11.

11.1.U X I j R I E =++-σ

1.1I U ?=?

4． 4变压器的等效电路

等效电路可以把基本方程式所表示的电磁关系用电路的形式表示出来，把“场化

为路”来分析，“场化路”是研究变压器和电机理论的基本方法。 3．4．1 T 型等效电路

根据折算以后的方程组，可得到变压器T 型等效电路。 3．4．2 近似的Γ型等效电路

实际上，激磁阻抗Z m 远远大于漏阻抗Z 1，其漏阻抗压降很小。根据11.

Z I E U +-=，

E U -≈，这样把励磁支路前移并联到电源两端，使得分析和计算大为简化。

3．4．3 简化等效电路

条件：当变压器负载电流很大或变压器短路运行时，可以忽略很小的励磁电流将其断开。合并参数，得短路参数为：

???????+=+=+=k k k

k k jX

R Z X X X R R R '21'2

1σσ 带感性负载时得变压器简化相量图。

根据简化等效电路图，当变压器发生稳态短路时.

2U =0，短路电流仅仅由内部的

漏抗参数限定，即k

k Z U I 1

。这个电流很大，可以达到额定电流10~20倍。

到此，我们学习了分析变压器（对电机也是一样）的三种方法：基本方程式、等

效电路、相量图。

基本方程式适合于定性分析；等效电路适合于定量计算；相量图适合于相量大小与相位关系分析。例题3.2

3．5变压器的参数测定 3.5.1 空载试验

空载试验时，二次侧开路0'

2=I ，

一次侧外加额定电压U 1N ，测量U 1,U 20,I 0,P 0。计算变比k 、励磁阻抗Z m 、励磁电阻R m ，进一步计算励磁电抗X m 。为了安全起见，通常空载试验在低压侧进行，然后在折算到高压方。必须注意的是空载试验选择的额定值必须与测量方相同。例题：3.3 3.5.2 短路试验

短路试验时，二次侧开路0'

2=U ，

一次侧外加低电压使一次侧电流达到额定值I 1N ，测量U k ,I k ,P k 。计算短路阻抗Z k 、短路电阻R k ，进一步计算短路电抗X k .。为了计算准确，通常短路试验在高压侧进行。如果选择在低压方进行时要选择低压方的额定电流值，之后将参数折算到高压方。例题3.4 3．6标么值

标么值：某物理量的实际值与其选定的同单位的基值（通常为额定值）之比称为该物理量的标么值。

基值：在电机和变压器中，常用各物理量的额定值作为基值。三相电机则采用额定相值作为基值。

表示法：在各物理量符号右上角加“*”号。电压基值：N N U U 21, 标么值：N N U U U U U U 222111,==*

* 电流基值：N N I I 21, 标么值：N

N I I

I I I I 222111,==**

阻抗基值：

N N N N N I U

Z I U Z 222111,==

标么值：

222222111111,Z U I Z Z Z Z U I Z Z Z N

N N N N N ====

* 电阻标么值：N Z R R 111=

*，N

R R R 222

电抗标么值：N

Z X X 111=

*，N R X X 222

注意：（1）求标么值时，是哪一侧的物理量就采用哪一侧的基值，意思即若将二

次侧折算到一次侧，则应该选用一次侧额定值为基值。

（2）在三相变压器中，公式中的U 1N,U 2N,I 1N,I 2N ,都是相值，而不是线值。优点：

1．用标么值表示的各参数以及性能数据变化范围小，与变压器容量无关，便于对不同容量的变压器进行比较。如：空载电流标么值范围在0.005~0.025;短路阻抗标么值范围在0.04~0.105。

2．采用标么值后，二次侧各物理量不需要折算了。因为：

*====='2'21122

2222222

Z Z U I kU k Z k I Z U I Z Z Z N

N N N

N N

3．采用标么值后，各物理量的数值简化了，所有额定值的标么值都是一。

4．短路阻抗Z k 的标么值等于短路阻抗电压u k 的标么值，即：

**=====k N

k N k N k N N N k k

U U U U Z I Z U I Z Z Z ；同理有，*

***==kx k kr k U X U R ; 5．

短路阻抗电压u k =I 1N Z k , 其电阻分量u kr = I 1N R k, 电抗分量u kx = I 1N X k

从运行的角度看，希望u k 小一些，使得输出电压随着负载波动小一些；但阻抗电压太小，意味着短路阻抗也小（二者标么值相等），势必造成短路电流太大，可能损坏变压器。例题3.5

3．7变压器的运行特性（电压变化率和效率） 3.7.1 电压变化率（亦称电压调整率）

定义：变压器一次侧绕组施加额定电压、负载大小及其功率因数一定、空载与负

载时，二次侧端电压的变化（U 20-U 2）与二次侧额定电压 U 2N 之比。即：

N N N

N N N N U U U U U U U U U U U U U 1'1'

2'2

'222222202%100%100%-=-=?-=?-=? 用短路参数和负载功率因数角来表示电压变化率的推导过程：

根据变压器简化等效电路，知

)('

2.1.

U X I j R I U k k N -++

=，得到相量图。

3．7．2 效率

变压器的效率比较高，中小型的可以达到95%~98%，大型电力变压器可以达到99%以上。

%10012112212????

? ??+++-=-

=++==∑

Fe cu Fe cu Fe cu p p P p p P p P p p P P P P η 假设：1）额定电压下空载损耗Fe p p =0，认为铁耗不随着负载变化，即不变损耗。 2）额定电流时的短路损耗作为额定负载电流时的铜耗，认为铜耗与负载

系数的平方成正比。

3）计算输出功率时，忽略二次侧电压的变化，则：

22222222c o s c o s c o s ?β?β?

φφφN N N N S I mU I mU P === ； N N N I mU S φφ22=

代入效率公式中有：

%100cos 120220

????

?+++-

=kN N kN p

p S p p β?ββη 令

0=β

d d ，得最大效率时的负载系数为：kN

m p p 0

=β 当kN m p p 2

0β=，即铁耗等于铜耗时变压器效率达到最高。

变压器是长期工作设备，一次侧要长期接在电网上运行，铁耗总存在。一般电力变压器的最大效率发生在负载率β=0.5~0.6.效率曲线见图3.22

例题3.6 3．8三相变压器的磁路、联接组、电动势波形 3.8.1三相变压器的磁路系统

三相组式变压器：由三个单相变压器组成的三相变压器，亦称三相变压器组。其

特点是：三相磁路彼此无关，各相之间有电的联系；三相主磁通φA,φB,φC 对称，三相空载电流对称；适合于巨型变压器。

三相心式变压器：有铁轭把三个铁心柱连在一起。特点：三相磁路彼此相关，且

各相磁路长度不等。当外施三相对称电压时，三相空载电流不等，但对变压器负载运行影响极小；适合于中小容量变压器。

3．8．2 三相变压器的电路系统-----联接组

一．联接法

星型联接角型联接

我国三相变压器常用连接法有：Y/Y0(Yy0)，Y/Δ(Yd)，Y0/Δ(Y0d) 0---表示中线

二．联接组

联接组：用来表示变压器一次侧和二次侧对应的线电势（线电压）之间相位关系。时钟表示法：把高压绕组电势相量作为长针始终指向0点，将低压绕组电势相量作为短针，则短针指向的数字就是联接组号。

1．单相变压器联接组

Ii0 高低压绕组感应电动势同相位（标准联接组）

Ii6高低压绕组感应电动势同相位

2．三相变压器联接组

Yy联接组号有0，2，4，6，8，10

Yd联接组号有1，3，5，7，9，11

容量小于1600kV A时，用Yy0 or Dy11;容量大于1600 kV A时，采用Yd11 or Dy11

3．8．3 三相变压器绕组联接法和磁路系统对空载电动势波形的影响

分析单相变压器时，知道：电源电压正弦波，感应电动势也是正弦波，磁通必然是正弦波。

但是对于三相变压器，由于一次侧三相绕组接法不同，空载电流3次谐波分量能否流通与绕组接法有关；磁通波形同样受到较大的影响，与磁路结构有关。

1．Yy联接的三相变压器

一次侧Y接，使得3次谐波电流无法流通，励磁电流近似为正弦形。磁通波形畸变为平顶波，含有3、5、7等次谐波。3次谐波作用更大。当

（1）三相组式变压器：由于磁路独立，三次谐波与主磁通流过同样路径，在原副边绕组中感应电动势，可以达到基波幅值的45%~60%，相电

动势中的谐波含量非常大，可能会烧毁绝缘。而线电动势仍然近似正

弦（因为Y接法）。三相组式变压器不能采用Yy接法。

（2）三相心式变压器：由于磁路相关，三相同相位的三次谐波磁通不能沿着主磁路铁心闭合，只能沿着油、油箱壁闭合。三次谐波作用很小，

使得主磁通为正弦形，感应相电动势也为正弦形。三次谐波磁通通过

油箱壁或其它铁构件闭合，会产生涡流损耗，效率降低。容量低于

1600kV A 变压器采用这种联接组。

2．Dy及Yd联接的变压器

（1）一次侧D接，三次谐波电流可以流通，励磁电流尖顶波，主磁通正弦波，相电动势正弦波。

（2）Yd 接法时，由于二次侧d形接法，同样可以得到正弦波主磁通，正弦波相电动势。

容量大于1600kV A的变压器，总有一方接成三角形，就是为了获得正弦磁通与电势。

电机学2试题B(含答案)

一、填空（每空1.5分，共30分） 1．并联运行的变压器应满足（1），（2），（3）的要求。答：（1）各变压器的额定电压与电压比应相等；（2）各变压器的联结组号应相同；（3）各变压器的短路阻抗的标幺值要相等，阻抗角要相同。 2．若感应电动机的漏抗增大，则其起动转矩，其最大转矩。答：减小，减小 3．深槽和双笼型感应电动机是利用原理来改善电动机的起动性能的，但其正常运行时较差。答：集肤效应，功率因数 4．绕线型感应电动机转子串入适当的电阻，会使起动电流，起动转矩。答：减小，增大 5．三相感应电动机，如使起动转矩到达最大，此时 m s = ，转子总电阻值约为。答：1， σσ21X X '+ 6．在同步电机中，只有存在电枢反应才能实现机电能量转换。答：交轴 7．同步发电机在过励时从电网吸收，产生电枢反应；同步电动机在过励时向电网输出，产生电枢反应。答：超前无功功率，直轴去磁，滞后无功功率，直轴增磁 8同步电机的功角δ有双重含义，一是和之间的夹角；二是和空间夹角。答：主极轴线，气隙合成磁场轴线，励磁电动势，电压二、选择（每题2分，共20分） 1．联接组号不同的变压器不能并联运行，是因为。 A:电压变化率太大； B:空载环流太大； 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。答：B 2．两台变压器并联运行时，其负荷与短路阻抗分配。 A ：大小成反比 B ：标么值成反比 C ：标么值成正比答：B 3．一台Y/0y -12和一台Y/0y -8的三相变压器，变比相等，能否经过改接后作并联运行。 A ．能 B ．不能 C ．不一定 D ．不改接也能答：A 4．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（）。 A 由于2R 增大，增大了损耗； B 由于2X 减小，使无功电流增大； C 由于2X 的增加，使2cos ?下降； D 由于2R 减少，使输出功率减少。答：B 5．适当增加三相绕线式感应电动机转子电阻2R 时，电动机的（）。 A st I 减少, st T 增加, max T 不变, m s 增加； B st I 增加, st T 增加, max T 不变, m s 增加； C st I 减少, st T 增加, max T 增大, m s 增加； D st I 增加, st T 减少, max T 不变, m s 增加。答：C 6．三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（）。 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。答：A 7．一台绕线式感应电动机，在恒定负载下，以转差率s 运行，当转子边串入电阻22R R '=,测得转差率将为（）（R 已折算到定子边）。 A 等于原先的转差率s ； B 三倍于原先的转差率s ； C 两倍于原先的转差率s ； D 无法确定。答：B

电机学答案.docx

电机学要求：一、独立完成，下面已将五组题目列出，请按照学院平台指定．．的做题组数作答，每人只答一组题目．．．．，满分100分；．．．．．．．．，多答无效平台查看做题组数操作：学生登录学院平台→系统登录→学生登录→课程考试→离线考核→离线考核课程查看→做题组数，显示的数字为此次离线考核所应做哪一组题的标识；例如：“做题组数”标为1，代表学生应作答“第一组”试题；二、答题步骤： 1.使用A4纸打印学院指定答题纸（答题纸请详见附件）； 2.在答题纸上使用黑色水笔．．作答；答题纸上全部信息要求手．．．．按题目要求手写写，包括学号、姓名等基本信息和答题内容，请写明题号；三、提交方式：请将作答完成后的整页答题纸以图片形式依次粘贴在一个．．．．．．．．．．．Word 文档中．．．上传（只粘贴部分内容的图片不给分），图片请保持正向、清晰； 1.上传文件命名为“中心-学号-姓名-科目.doc” 2.文件容量大小：不得超过20MB。提示：未按要求作答题目的作业及雷同作业，成绩以．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．0．分记．．！题目如下：第一组： 1.定子绕组磁场的转速与电流频率和极对数有什么关系？一台50Hz的三相电机，通入60Hz的三相对称电流，如电流的有效值不变，相序不变，试问三相合成磁动势基波的幅值、转速和转向是否会改变？(15分) 答：

2. 直流电机的感应电动势与哪些因素有关？若一台直流发电机在额定转速下的空载电动势为230V（等于额定电压），试问在下列情况下电动势变为多少？(20分) （1）磁通减少10% ；（2）励磁电流减少10% ；（3）转速增加20%；（4）磁通减少10%。 2.试从物理意义上分析，若减少变压器一次侧线圈匝数（二次线圈匝数不变）二次线圈的电压将如何变化？(15分) 3.设有一台10kV、2200/220V、单相变压器，其参数如下：r1=3.6Ω、r2=0.036Ω、x k=x1+x2’=26Ω，在额定电压下的铁芯损耗p Fe=70W，空载电流I0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。(30分)

电机学2复习

直流电机部分 1 . 为什么直流发电机能发出直流电流？如果没有换向器，电机能不能发出直流电流？答：换向器与电刷共同把电枢导体中的交流电流，“换向”成直流电。如果没有换向器，电机不能发出直流电。 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。答：(1)交流 ∵电刷与电枢间相对静止，∴电刷两端的电压性质与电枢的相同。（2）直流电刷与磁极相对静止，∴电刷总是引出某一极性下的电枢电压，而电枢不动，磁场方向不变 ∴是直流。 3. 在直流发电机中，为了把交流电动势转变成直流电压而采用了换向器装置；但在直流电动机中，加在电刷两端的电压已是直流电压，那么换向器有什么呢？答：直流电动机中，换向法把电刷两端的直流电压转换为电枢内的交流电，以使电枢无论旋转到N 极下，还是S 极下，都能产生同一方向的电磁转矩。 4 . 直流电机结构的主要部件有哪几个？它们是用什么材料制成的，为什么？这些部件的功能是什么？答：有7个主磁极换向极，机座电刷电枢铁心，电枢绕组，换向器。 5 . 从原理上看，直流电机电枢绕组可以只有一个线圈做成，单实际的直流电机用很多线圈串联组成，为什么？是不是线圈愈多愈好？答：一个线圈产生的直流脉动太大，且感应电势或电磁力太小，线圈愈多，脉动愈小，但线圈也不能太多，因为电枢铁心表面不能开太多的槽，∴线圈太多，无处嵌放。 6. 何谓主磁通？何谓漏磁通？漏磁通的大小与哪些因素有关？答：主磁通：从主极铁心经气隙，电枢，再经过相邻主极下的气隙和主极铁心，最后经定子绕组磁轭闭合，同时交链励磁绕组和电枢绕组，在电枢中感应电动势，实现机电能量转换。漏磁通：有一小部分不穿过气隙进入电枢，而是经主极间的空气隙钉子磁轭闭合，不参与机电能量转换，δΦ与饱和系数有关。 7. 什么是直流电机的磁化曲线？为什么电机的额定工作点一般设计在磁化曲线开始弯曲的所谓“膝点”附近？答：磁化曲线：00()f F Φ= 0Φ-主磁通， 0F 励磁磁动势设计在低于“膝点”，则没有充分利用铁磁材料，即同样的磁势产生较小的磁通0Φ，如交于“膝点”，则磁路饱和，浪费磁势，即使有较大

电机学作业

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

电机学概念以及公式总结

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P2 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 22. DM的调速方法：电枢回路串电阻、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 NηN(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：21112 100%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 2T j a j a a ) (T Φ C C R R ΦC U Φ C 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 5. 空载运行，主磁通Φ、漏磁通Φ1σ及其区别，主磁路、漏磁路空载电流、主磁通、反电动势间的相位关系，铁耗角 6. Φ、i 、e 正方向的规定。 7. 变比、二次侧空载电压、二次侧额定电压 8. 励磁电抗X m 、励磁电阻R m 、一次侧漏电抗X 1σ、二次侧漏电抗X 2σ

《电机学》课后习题答案

《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。

合肥工业大学2013-2014学年电机学2试题A(含答案)

一、填空（每空1.5分，共39分） 1．三相变压器理想并联运行的条件是（1），（2），（3）。答：（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。 2．深槽和双笼型感应电动机是利用原理来改善电动机的起动性能的，但其正常运行时较差。答：集肤效应，功率因数 3. 可以从三个方面来调节感应电动机的转速: （1）；（2）；（3）。答：改变定子和转子绕组的极对数p ，改变电源频率f1，改变转差率s . 4. 从磁势的观点来看，可以把单相绕组等效地看成由两套匝数相同，并且流过同一电流，但相序不同的所串联组成。答：三相绕组 5．凸极同步电机转子励磁匝数增加使q X 和d X 将（减少，不变，增大）。答：不变 6．一台同步电机与大电网并联运行发电，适当增大电机输入的机械功率，则电机的功率角将______（减少，不变，增大）；增大电机的励磁电流（输入功率保持不变），则电机的功率角将______（减少，不变，增大）。答案：增大；减少 7．同步发电机并网的条件是：（1）；（2）；（3）。答：发电机相序和电网相序要一致，发电机频率和电网频率要相同，发电机电压和电网电压大小要相等、相位要一致 8. 一台同步发电机并联在大电网上运行。过励时电机输出______无功功率；欠励时电机输出______无功功率；正常励磁时电机输出______无功功率。（答案：感性；容性；零） 9．同步发电机与电网并联，如将发电机励磁电流减为零，此时发电机电磁转矩为。答：2q d U 11m ()sin22X X δ- 10．同步电机的功角δ有双重含义，一是和之间的夹角；二是和空间夹角。答：励磁电动势，电压；主极轴线，气隙合成磁场轴线 11. 同步发电机实用的并网方法有两种，分别是________和________。答：准确整步法自整步法 12. 在同步电机中，只有存在________ 电枢反应才能实现机电能量转换。答：交轴二、选择题（每题2分，共20分） 1. 联接组号不同的变压器不能并联运行，是因为。 A:电压变化率太大； B:空载环流太大； 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。答：B 2. 一台Y/0y -12和一台Y/0y -8的三相变压器，变比相等，能否经过改接后作并联运行。 A ．能 B ．不能 C ．不一定 D ．不改接也能答：A 3. 鼠笼式感应电动机采用星-三角起动法，起动过程中起动电压与额定电压、起动电流与额定电压起动时的电流、起动转矩与额定电压起动时的起动转矩之比分别为： A: 1、、； B: 1 1、、； C: 1、、 D: 13 1 、。答：B

电机学第二次作业答案

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 )

(完整版)西安交通大学电机学课件

第一篇直流电机一. 直流电机(DC Machines)概述直流电机是电机的主要类型之一。直流电机可作为发电机使用，也可作为电动机使用。用作发电机可以获得直流电源，用作电动机，由于其具有良好的调速性能，在许多调速性能要求较高的场合，得到广泛使用。直流电机的用途:作电源用:发电机；作动力用:电动机；信号的传递:测速发电机,伺服电机作电源用:直流发电机将机械能转化为直流电能作动力用:直流电动机将直流电能转化为机械能信号传递:直流测速发电机将机械信号转换为电信号信号传递-直流伺服电动机将控制电信号转换为机械信号二. 直流电机的优缺点 1.直流发电机的电势波形较好，受电磁干扰的影响小。 2.直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑。 3.直流电动机过载能力较强，起动和制动转矩较大。 4.由于存在换向器，其制造复杂，成本较高。第1章直流电机的工作原理和结构

1-1 直流电机工作原理一、原理图(物理模型图) 磁极对N、S不动, 线圈（绕组）abcd 旋转, 换向片1、2旋转, 电刷及出线A、B不动二、直流发电机原理（机械能--->直流电能）( Principles of DC Generator) 1.原动机拖动电枢以转速n(r/min)旋转； 2.电机内部有磁场存在；或定子（不动部件）上的励磁绕组通过直流电流(称为励磁电流 I f)时产生恒定磁场（励磁磁场，主磁场） (magnetic field, field pole) 3.电枢线圈的导体中将产生感应电势 e = B l v ，但导体电势为交流电，而经过换向器与电刷的作用可以引出直流电势E AB，以便输出直流电能。（看原理图1，看原理图2） (commutator and brush)

电机学答案

第五章异步电机 5．1 什么叫转差率？如何根据转差率来判断异步机的运行状态？ 5． 2 异步电机作发电机运行和作电磁制动运行时，电磁转矩和转子转向之间的关系是否一样？怎样区分这两种运行状态？发电机运行和电磁制动运行时，电磁转矩方向都与转向相反，是制动转矩；但发电机的转向与旋转磁场转向相同，转子转速大于同步速，电磁制动运行时，转子转向与旋转磁场转向相反。 5． 3 有一绕线转子感应电动机，定子绕组短路，在转子绕组中通入三相交流电流，其频率为 f 1，旋转磁场相对于转子以 n 1 60f 1/p （ p 为定、转子绕组极对数）沿顺时针方向旋转，问此时转子转向如何？转差率如何计算？假如定子是可转动的，那么定子应为顺时针旋转（与旋转磁场方向相同）但因定子固定不动不能旋转，所以转子为逆时针旋转。 s n 1n 1 n （ n 为转子转速） 5．4 为什么三相异步电动机励磁电流的标幺值比变压器的大得多？在额定电压时异步机空在电流标么值为 30﹪左右，而变压器的空载电流标么值为 50﹪左右。这是因为异步机在定子和转子之间必须有空隙，使转子能在定子内圆内自动转动，这样异步机的磁路磁阻就较大，而变压器磁路中没有气隙，磁阻小，因此，相对变压器而言，异步电动机所需励磁磁动势大，励转差率为转子转速 n 与同步转速 n 1 之差对同步转速 s 0 为发电机状态。 0 s 1 为电动机状态， s 1 为电磁制动状态 n 1 之比值

第五章异步电机磁电流大。 5．5 三相异步电机的极对数p 、同步转速n1、转子转速n、定子频率 f1、转子频

率 f 2 、转差率s及转子磁动势F2相对于转子的转速n2 之间的相互关系如何？试填写下表中的空格 F&2 相对于转子的转速n2 n1 n F2相对于定子的转速n1 5．6 试证明转子磁动势相对于定子的转速为同步 n1。速度转子磁势是由转子三相（或多相）对称绕组感应的三相（或多相）对称电流产生的一个旋转磁势，这个磁势相对转子的转速由转子电流的频率决定，当转子的转速为F&2相对于转子的转速n ，转差率为s 时，转子电流的频率f2 sf1，则这个磁动势相对转子的转速为sn1 ，它相对定子的转向永远相同，相对定子的转速为sn1 n n1n1n n1 n n1，即永远为同步速。 5．7 试说明转子绕组折算和频率折算的意义，折算是在什么条件下进行的？绕组折算：将异步电机转子绕组折算成一个相数为m1 ，匝数为N1，绕组系数为k N1 的等效转子绕组来替代原来的转子绕组，保持极对数不变。频率折算：用一个等效的静止转子来代替原来的旋转的转子，

电机学2-在线作业-2

电机学_在线作业_2 交卷时间：2016-05-06 13:43:20 一、单选题 1.(5分)给变比为2的单相变压器一次边绕组加220V的直流的电压, 则其二次边输出电压为( ) ? A. 110V ? B. 55V ? C. 0V ? D. 440 纠错得分：5 知识点：电机学 2.(5分)准确判断变压器的联结组别，是为了( ) ? A. 解决电流稳定问题 ? B. 解决多台变压器能否并联的问题 ? C. 解决相序一致的问题 ? D. 解决电压稳定问题纠错得分：5 知识点：电机学 3.(5分)一台三相感应电动机其额定值为0.75(功率因数)，0.8(效率)，3Kw，380V(Y)。额定运行时定子电流为( ) ? A. 7.3A ? B. 6.08A ? C. 7.6A

纠错得分：5 知识点：电机学 4.(5分)一台变压器，当外施电压低于额定值时，变压器铁心的饱和度相对于外施电压为额定值时将( ) ? A. 升高 ? B. 不变 ? C. 过饱和 ? D. 降低纠错得分：0 知识点：电机学 5.(5分)一台与大电网并联运行的隐极同步发电机，其功率角θ为200，求（1）：增加励磁使E0增加一倍，θ变为( ) ? A. 9.84° ? B. 40° ? C. 10° ? D. 12.5° 纠错得分：5 知识点：电机学 6.(5分)当电网电压降低时，变压器的激磁电抗值变( ) ? A. 为0 ? B. 不变

? D. 小纠错得分：5 知识点：电机学 7.(5分)同步发电机正常工作时，它的( ) ? A. 转速与频率同步 ? B. 转速与频率不同步 ? C. 转速与频率无关 ? D. 转速等于频率纠错得分：5 知识点：电机学 8.(5分)通常电机容量越大，其效率越( ) ? A. 与容量无关 ? B. 高 ? C. 不变 ? D. 低纠错得分：5 知识点：电机学 9.(5分)一台并网中运行的变压器，当由空载至满负载运行时，其铁心主磁路所需励磁功率( ) ? A. 不需要 ? B. 由小变大

16年春《电机学》第一次作业答案

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

电机学课后答案

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 ''

《电机学上》课后答案

《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

电机学第三版课后习题答案解析

电机学第三版课后习题答案变压器 1-1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I 0，产生励磁磁动势F 0，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 e 1和e 2, 且有 dt d N e 0 1 1φ-=, dt d N e 0 2 2φ-=, 显然，由于原副边匝数不等, 即N 1≠N 2，原副边的感应电动势也就不等, 即e 1≠e 2, 而绕组的电压近似等于绕组电动势,即U 1≈E 1, U 2≈E 2,故原副边电压不等,即U 1≠U 2, 但频率相等。 1-2 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。 1-3变压器的空载电流的性质和作用如何答：作用：变压器空载电流的绝大部分用来供励磁，即产生主磁通，另有很小一部分用来供给变压器铁心损耗，前者属无功性质，称为空载电流的无功分量，后者属有功性质，称为空载电流的有功分量。性质：由于变压器空载电流的无功分量总是远远大于有功分量，故空载电流属感性无功性质，它使电网的功率因数降低，输送有功功率减小。 1-4一台220/110伏的变压器，变比22 1 ==N N k ，能否一次线圈用2匝，二次线圈用1匝，为什么

答：不能。由m fN E U Φ=≈11144.4可知，由于匝数太少，主磁通m Φ将剧增，磁密m B 过大,磁路过于饱和，磁导率μ降低，磁阻m R 增大。于是，根据磁路欧姆定律m m R N I Φ=10可知, 产生该磁通的激磁电流0I 必将大增。再由3.12 f B p m Fe ∝可知，磁密m B 过大, 导致铁耗Fe p 大增，铜损耗12 0r I 也显著增大，变压器发热严重，可能损坏变压器。 1-5有一台S-100/三相电力变压器，kV U U N N 4.0/3.6/21=，Y ，yn （Y/Y 0）接线，铭牌数据如下： I 0%=7% P 0=600W u k %=% P kN =2250W 试求：1。画出以高压侧为基准的近似等效电路，用标么值计算其参数，并标于图中；2。当变压器原边接额定电压，副边接三相对称负载运行，每相负载阻抗438.0875.0* j Z L += ，计算变压器一、二次侧电流、二次端电压及输入的有功功率及此时变压器的铁损耗及激磁功率。解：1、 045.0100 5 .4* *== =k k U z 0225.0* * == =N kN kN k S P P r 039.02*2 **=-= k k k r Z x 24 .14225.1) 100/7(10006.0)100 7()(28.141007112*2**220 2*0* 0** *=-======== m m m N m m r Z x S P I P r I Z 1-6 三相变压器的组别有何意义，如何用时钟法来表示答：三相变压器的连接组别用来反映三相变压器对称运行时，高、低压侧对应的线电动势（线

电机学(第二版)答案

电机学第二版答案绪论 Δ0-1 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？0-2 在图0-3中，当给线圈N 1外加正弦电压u 1时，线圈N 1 和 N 2 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？ 0-3 感应电动势=e dt d ψ -中的负号表示什么意思？ Δ0-4 试比较磁路和电路的相似点和不同点。 0-5 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？ 0-6 电机的额定值和电机的定额指的是什么？ 0-7 在图0-2中，已知磁力线l 的直径为10cm ，电流I 1 = 10A ，I 2 = 5A ，I 3 = 3A ，试求该磁力线上的平均磁场强度是多少？ ∨0-8 在图0-9所示的磁路中，线圈N 1、N 2中通入直流电流I 1、I 2，试问：（1）电流方向如图所示时，该磁路上的总磁动势为多少？（2） N 2中电流I 2反向，总磁动势又为多少？（3）若在图中a 、b 处切开，形成一空气隙δ，总磁动势又为多少？图0-9 习题0-8附图

（4）比较1、3两种情况下铁心中的B 、H 的相对大小，及3中铁心和气隙中H 的相对大小？解：1）22111N I N I F -= 2）22112N I N I F += 3）221113N I N I F F -==不变 4）由于31F F =，而31m m R R <<，所以31φφ>>，31B B >>， 31H H >>。在3）中，δB B Fe =，由于0μμ>>Fe ，所以 0μμδδB H B H Fe Fe Fe =<<= ∨0-9 两根输电线在空间相距2m ，当两输电线通入的电流均为100A 时，求每根输电线单位长度上所受的电磁力为多少？并画出两线中电流同向及反向时两种情况下的受力方向。解：由H B I R H 0,2.μπ==，得每根输电线单位长度上所受的电磁力为 m N lI R I BlI f .102 21 10010423270--=????===πππμ 当电流同向时，电磁力为吸力；当电流反向时，电磁力为斥力。如下图所示： ∨0-10 一个有铁心的线圈，线圈电阻为2Ω。将其接入110V 交流电源，测得输入功率为22W ，电流为1A ，试求铁心中的铁耗及输入端的功率因数。

电机学模拟试题2(含答案)

一、单项选择题 1、一台单相变压器进行空载实验，在高压侧加额定电压测量或在低压侧加额定电压测量，所测得的空载功率（）。（A ）不相等，且相差较大；（B ）相等。（C ）折算后相等； 2、一台变压器在（）时效率最高。（A ）1=β ；（B ）常数=k P P /0；（C ）Fe Cu p p =；（D ）N S S =。 3、若在三相对称绕组中通入)30sin(?-=t I i m U ?，)90sin(?+=t I i m V ?，)150sin(?-=t I i m W ?的三相对称电流，当?=240t ?时三相基波合成磁动势幅值位于（）。（A ）U 相绕组轴线上；（B ）V 相绕组轴线上；（C ）W 相绕组轴线上；（D ）三相绕组轴线以外的某一位置。 4、三相绕组的基波磁动势是（）。（A ）旋转磁势。（B ）恒定磁势；（C ）脉振磁势。 5、凸极同步发电机的直轴电枢反应电抗ad x （）交轴电枢反应电抗aq x 。（A ）小于；（B ）大于；（C ）等于。二、填空题 1、变压器二次侧的额定电压是指变压器一次侧加（），二次侧（）时的端电压。 2、根据变压器内部磁场的实际分布和所起的作用不同，通常把磁通分为（）和（），前者在铁芯内闭合，起传递能量作用。 3、有一台4极24槽的三相交流电机，则用槽数表示该电机的极距时，极距τ=（），每极每相槽数q=（）。 4、同步发电机对称负载下正常运行，（）磁动势与（）磁动势，在空间始终保持相对静止。 5、单相绕组通入单相正弦电流产生脉振磁动势，其基波最大幅值=Φ1m F （），位置恒处于（）。三、名词解释 1、相带 2、极距 3、节距 4、节距因数四、简述题同步电机的气隙磁场，空载时如何激励的？负载时如何激励的？五、计算题 1、一台三相变压器，kVA S N 10000=， N U 1/N U 2=10kV/6.3kV ，Yd 联结。当外施额定电压时，

《电机学》教案 第三章