电机学(答案)
《电机学》习题解答(吕宗枢) 13章
第13章 思考题与习题参考答案13.1 试述三相同步发电机理想并列的条件? 为什么要满足这些条件?答：三相同步发电机理想并列的条件是：（1）发电机的端电压gU 与电网电压c U 大小相等，相位相同，即c g U U =；（2）发电机的频率g f 与电网频率c f 相等；（3）发电机的相序与电网相序相同。
如果cg U U ≠，则存在电压差c U U U -=∆，当并列合闸瞬间，在U ∆作用下，发电机中将产生冲击电流。
严重时，冲击电流可达额定电流的5~8倍。
如果c g f f ≠，则电压相量g U 与c U 的旋转角速度不同，因此相量gU 与c U 便有相对运动，两相量的相角差将在0～360之间变化，电压差U ∆在（0～2）g U 之间变化。
频率相差越大，U ∆变化越激烈，投入并列操作越困难，即使投入电网，也不易牵入同步。
交变的U ∆将在发电机和电网之间引起很大的电流，在转轴上产生周期性交变的电磁转矩，使发电机振荡。
如果发电机的相序与电网相序不同而投入并列，则相当于在发电机端点上加上一组负序电压，gU 和c U 之间始终有120相位差，电压差U ∆恒等于gU 3，它将产生巨大的冲击电流和冲击转矩，使发电机受到严重破坏。
13.2 同步发电机的功角在时间和空间上各具有什么含义?答：功角δ既是时间相量空载电动势0E 与电机端电压U 之间的时间相位差角，又是空间相量主磁场0Φ 与合成磁场UΦ 之间的空间夹角。
13.3 与无穷大电网并联运行的同步发电机，如何调节有功功率？调节有功功率对无功功率是否产生影响？如何调节无功功率？调节无功功率对有功功率是否产生影响？为什么？答：与无穷大电网并联的同步发电机，通过调节原动机的输入功率（增大或减小输入力矩）来调节有功功率，调节有功功率会对无功功率产生影响；通过调节发电机励磁电流来调节无功功率，调节无功功率对有功功率不产生影响，因为在输入功率不调节时，输出功率不会变化，这是能量守衡的体现。
电机学答案在题后
电机学复习题一、选择题1. 如果变压器的外特性曲线上升，则变压器的2U 与2I 的相位关系为（ ） A.2U 超前2I B.2U 滞后2I C.2U 与2I 同相位 D. 前三种情况都可能 2. 采用Y ，d 联接的三相变压器空载运行时，建立主磁通的电流为（ ）A. 一次侧基波电流B. 二次侧3次谐波电流C. 一次侧尖顶波电流D. 一次侧基波电流和二次侧3次谐波电流3. 三相双层叠绕组，采用短距和分布的目的是( )。
A ．获得较大的相电动势 B. 获得较大的磁动势C. 改善电动势和磁动势波形D. 获得较大的线电动势4. 三相异步电动机空载时气隙磁通的大小主要取决于（ ）。
A. 电源电压大小B. 气隙大小C. 定、转子铁心材质D. 定子绕组的漏阻抗5. 同步发电机对称稳定运行时，电枢反应磁通（ ）。
A. 在励磁绕组中产生感应电动势，在电枢绕组中不产生感应电动势B. 在电枢绕组中产生感应电动势，在励磁绕组中不产生感应电动势C. 在励磁绕组和电枢绕组中均产生感应电动势D. 在励磁绕组和电枢绕组中均不产生感应电动势6. 一台并联于无穷大电网的同步发电机运行于正常励磁状态，欲增加发电机的有功输出，并保持功率因数不变，则应（ ）。
A. 增大输入转矩，增大励磁电流B. 增大输入转矩，减小励磁电流；C. 减小输入转矩，增大励磁电流D. 减小输入转矩，减小励磁电流。
7. 变压器铁心采用导磁性能好的硅钢片叠成，其目的是为了（ ）。
A. 减小磁路的磁滞损耗；B. 减小磁路的涡流损耗；C. 增加磁路的导磁性能；D. 前三个选项都对。
8. 变压器带负载后，电压变化率为０，则所带负载性质为（ ）。
A. 纯阻性B. 阻感性C. 阻容性D. 纯容性9. 三相异步电动机中，定子磁场与转子磁场之间（ ）。
A. 相对速度为1nB. 相对速度为nC. 相对速度为n n 1D. 相对速度为010. 异步电动机进行降压起动的目的是（ ）。
电机学 课后习题答案(第2篇)
第二篇 交流电机的共同理论第6章▲6-1 时间和空间电角度是怎样定义的？机械角度与电角度有什么关系？▲6-2 整数槽双层绕组和单层绕组的最大并联支路数与极对数有何关？ 6-3 为什么单层绕组采用短距线圈不能削弱电动势和磁动势中的高次谐波？▲6-4 何谓相带？在三相电机中为什么常用60°相带绕组，而不用120°相带绕组？▲6-5 试说明谐波电动势产生的原因及其削弱方法。
▲6-6 试述分布系数和短距系数的意义。
若采用长距线圈，其短距系数是否会大于1。
6-7 齿谐波电动势是由于什么原因引起的？在中、小型感应电机和小型凸极同步电机中，常用转子斜槽来削弱齿谐波电动势，斜多少合适？∨6-8 已知Z=24，2p=4，a=1，试绘制三相单层绕组展开图。
解：2)34/(242/=⨯==pm Z q ，取单层链示，绕组展开图如下：∨6-9 有一双层绕组，Z=24，2p=4，a=2，τ651=y 。
试绘出：（1）绕组的槽电动势星形图并分相；（2）画出其叠绕组A 相展开图。
解：（1）槽电动势星形图如右： 2)34/(242/=⨯==pm Z q542465651=⨯==τy（2）画出其叠绕组A 相展开图如下 ：6-10 一台两极汽轮发电机，频率为50H Z ，定子槽数为54槽，每槽内有两根有效导体，a=1，y 1=22，Y 接法，空载线电压为U 0=6300V 。
试求基波磁通量Φ1。
∨6-11 一台三相同步发电机，f=50H Z ，n N =1500r/min ，定子采用双层短距分布绕组：q=3，τ981=y ，每相串联匝数N=108，Y 接法，每极磁通量Φ1=1.015×10-2Wb ，Φ3=0.66×10-3Wb ，Φ5=0.24×10-3Wb ， Φ7=1.015×10-4Wb ，试求：(1)电机的极对数；（2）定子槽数；（3）绕组系数k N 1、k N 3、k N 5、k N 7；（4）相电动势E φ1、E φ3、E φ5、E φ7及合成相电动势E φ和线电动势E l 。
电机学试题答案
一、填空题:(30％,每空1分)1. 电机技术中磁性材料的铁损耗主要包括 磁滞损耗 、 涡流损耗 。
2. 电机和变压器常用的铁芯材料为 软磁材料 ，铁磁材料的磁导 远大于 非铁磁材料的磁导率。
3. 变压器的二次侧是通过 电磁感应 对一次侧产生作用的。
4. 要在变压器的中产生正弦波的磁通波形，所需要的励磁电流波形应该是 尖顶波 。
5. 在采用标幺制计算时，额定值的标幺值为 1 。
6. 在 不变损耗等于可变损耗(或铁耗等于铜耗) 的情况下，变压器的效率最高。
7. 一台变压器，原设计的频率为50HZ ，现将它接到60HZ 的电网上运行，额定电压不变，励磁电流将 减小 ，铁耗将 减小 。
8. 如将额定电压为220/110V 的变压器的低压侧误接到220V 电压，则励磁电流将 增大很多 ，变压器将 烧毁 。
9. 三相组式变压器的磁路系统特点是 各相磁路彼此独立，互不相关，各相主磁通以各自的铁芯为回路。
10. 三相芯式变压器的磁路系统特点是 各相磁路彼此相关，任一相必须通过另外两相方能闭合。
11. 既和一次侧绕组交链又和二次侧边绕组交链的磁通为 主磁通 ，仅和一侧绕组交链的磁通为漏磁通 。
12. 变压器的一次侧绕组接入交流电源后，将在铁芯磁路中产生交变的磁通，该磁通可分为主磁通和漏磁通两种。
13. 单相绕组的基波磁势是脉振磁势。
14. 交流绕组采用短距与分布后，基波电势与谐波电势都 减小 (填增大、减小或不变)。
15. 一台三相八极感应电动机的电网频率Hz 50，空载运行时转速为735转/分，此时转差率为0.02 ，转子电势的频率为 1Hz 。
16. 一台三相八极感应电动机的电网频率Hz 50，当转差率为0.04时，转子的转速为 720r/min ，转子的电势频率为 2Hz 。
17. 异步电动机电磁转矩参数表达式 M= 。
答:[]220121121122f 2pU m )()(x x r sr sr '+++''π18. 异步电动机最大电磁转矩表达式 =max M 。
电机学课后习题答案..
（2） 五次和七次谐波磁动势的幅值和转速计算
先计算五次谐波的
分布系数 kd5 ＝sin（5qα／2）／qsin（5α／2） ＝sin（5×3×200／2）／3×sin（5×200／2）＝0.2176
短距系数 kp5 ＝sin（5yπ／2）＝sin（5×7／9×π／2）＝－0.1736
绕组系数 kdp5＝kd5 ·│kp5│＝0.2176×0.1736＝0.0378
N2 260
x2 k 2x1 3.3692 0.964 10.94
I 2
1 k
I2
1 3.369
180
53 .4 A
rk r1 r2 2.19 1.703 3.89
U2 kU2 3.369 6000 20215 V xk x1 x2 15.4 10.94 26.3
下面用“Г”形近似等效电路求解。
））））））
））））））））
4 极相组基波电动势； 5 相绕组基波电动势。
解：(1)导体基波电动势
E 2.22 f 2.22 50 0.00398 0.442V
(2)极距为 36 6槽 6
由于线圈节距为 y1=5 槽，则短距系数为
5
ky
sin
y
2
sin 6
2
0.9848
线匝基波电动势
U ' '
Z Z I m
0
2N 400V 10.66 0 37.53
p ' Rm
0 2
1233W (37.53A)2
0.875
I 0
））））））
））））））））
x Z R '
2 2 (10.66)2 (0.875)2 10.62
《电机学》(高起专)试题及参考答案
《电机学》（高起专）习题答案一、单选题1、并励直流发电机的额定功率P N等于（C ）A. U N I N‧ηNB. E a I aC. U N I N2、直流电动机电磁转矩的作用方向与转子的旋转方向( B )。
A.无关B.相反C.相同D.垂直3、直流电动机降压调速后稳定后，若磁场及负载转矩不变，则（B）不变。
A.输入功率B.电枢电流C.输出功率D.转速4、他励直流电动机拖动恒转矩负载进行串电阻调速，调速前后的电枢电流分别为I1和I2，那么两者之间的关系为：（B）A. I1 < I2B. I1 = I2C. I1 > I2D.不确定5、直流电动机采用降低电源电压的方法起动，其目的是：（B）A.为了使起动过程平稳B.为了减小起动电流C.为了减小起动转矩D.为了减小电压6、在直流电机中，增加电枢线圈的数量，可以使电磁转矩中的脉动( B )A.增大;B.减小C.不变D.不确定7、变压器负载电流不变时，功率因数越大，其效率（D）。
A.越大B.越小C.不变D.与铁损耗、铜损耗比值有关8、直流电动机启动时，随着转速的升高，电枢电流由大变小的原因是( A )A.Ea增大B. Ea减小C.Ea反向9、一台并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( C )A. 升到某一值后稳定运行;B. 减速后停转;C. 增加到不允许的值即“飞车”;D. 原速运行。
10、某他励直流发电机空载运行，调节励磁电流为2.0A时能建立额定电压220V，若原动机使不变；将上升到4.0A，则能建立的电压值为( B )A. 440VB.大于220VC.小于440VD. 220V11、直流电动机降压调速稳定后，若磁场及负载转矩不变，则( B )不变A.输入功率B.电枢电流C.输出功率D.转速12、直流发电机电刷在与位于几何中线上的导体相接触的位置，若磁路不饱和，这时电枢反应是( C )A.增磁B.去磁C.不增磁也不去磁D.前极端去磁后极端不变13、变压器铁耗与铜耗相等时效率最大，设计电力变压器时应使铁耗（C）铜耗。
《电机学》习题解答(吕宗枢) 12章
第12章 思考题与习题参考答案12.1 试比较同步发电机带三相对称负载时电枢磁动势和励磁磁动势的性质，它们的大小、位置和转速各由哪些因素决定?答：电枢磁动势和励磁磁动势的比较见下表：12.2 同步发电机电枢反应性质主要取决于什么? 若发电机的同步电抗标么值0.1*=s X ，则在下列情况下电枢反应各起什么作用?(1)带电阻负载；(2)带电容负载8.0*=c X ， (3)带电感负载7.0*=L X 。
答：电枢反应的性质取决于负载电流I 与励磁电动势0E 的相位关系，或者说取决于负载的性质。
（1）带电阻负载时，由于同步电抗的存在，负载性质呈阻感性，故电枢反应起交磁和直轴去磁作用；（2）带电容负载8.0=*s X 时，由于它小于同步电抗（0.1*=s X ），总电抗仍为感抗，电枢电阻很小，因此电枢反应基本为直轴去磁作用；（3）带电感负载7.0=*L X 时，总电抗为更大的感抗，电枢反应主要为直轴去磁作用。
12.3 电枢反应电抗对应什么磁通？它的物理意义是什么？ 同步电抗对应什么磁通？它的物理意义是什么？答：电枢反应电抗对应电枢反应磁通，这个磁通是由电枢磁动势产生的主磁通，它穿过气隙经转子铁心构成闭合回路，它反映了电枢反应磁通的大小；同步电抗对应电枢磁动势产生的总磁通（即电枢反应磁通和定子漏磁通之和），它是表征电枢反应磁场和电枢漏磁场对电枢电路作用的一个综合参数。
同步电抗的大小直接影响同步发电机的电压变化率和运行稳定性，也影响同步发电机短路电流的大小。
12.4 什么是双反应理论？为什么分析凸极同步电机时要用双反应理论？答：由于凸极同步电机的气隙不均匀，直轴处气隙小，磁阻小，交轴处气隙大，磁阻大，同样的电枢磁动势作用在不同位置时，遇到的磁阻不同，产生的电枢反应磁通不同，对应的电枢反应电抗也不同，即电枢磁动势（电枢电流）与电枢反应磁通（电枢电动势）之间不是单值函数关系，因此分析凸极同步电机时，要采用双反应理论。
电机学课后答案
第二章 变压器2-1 什么叫变压器的主磁通，什么叫漏磁通？空载和负载时，主磁通的大小取决于哪些因素？答：变压器工作过程中，与原、副边同时交链的磁通叫主磁通，只与原边或副边绕组交链的磁通叫漏磁通。
由感应电动势公式Φ=1144.4fN E 可知，空载或负载情况下11E U ≈，主磁通的大小取决于外加电压1U 、频率f和绕组匝数1N 。
2-2 一台50Hz 的变压器接到60Hz 的电源上运行时，若额定电压不变，问激磁电流、铁耗、漏抗会怎样变化答：（1）额定电压不变，则'1'11144.444.4Φ=Φ=≈N f fN E U N又5060'=f f ⇒6050'=ΦΦ， 即Φ=Φ65'磁通降低，此时可认为磁路为线性的，磁阻s l R m μ=不变，励磁磁势m m R N I Φ=⋅1，∴m m I I 65'=；（2βα（3）'1x 2-3 电路；2-4 利用T 2-5 2-14 ，Y ,d 联结，试求：（1）一次、 解：（1）A A U S I N N N68.2881035000311=⨯==A A U S I N N N 21.4583.635000322=⨯==（2）原边Y 联结：kV kV U U N N 77.5310311===ΦA I I N N 68.28811==Φ副边∆联结：kV U U N N 3.611==ΦA A I I N N 55.264321.458311===Φ 2-16 有一台单相变压器，已知参数为：Ω=19.21R ，Ω=4.151σX ，Ω=15.02R ，Ω=964.02σX ，Ω=1250m R ，Ω=12600m X ，26087621=N N 。
当二次侧电压VU 60002=，电流A I 1802=，且8.0cos 2=ϕ（滞后）时：（1）画出归算到高压侧的T 型等效电路；（2）用T 型等效电路和简化等效电路求1∙U 和1∙I ，并比较其结果。
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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)
在一次侧计算有：
5. 一台三相四极交流电机，定子三相对称绕组A、B、C分别通以三相对称电流i A=10sinωt A、i B=10sin(ωt-120)A、i C=10sin(ωt-240)A，求：(20分)
（1）当i A=10A时，写出各相基波磁动势的表达式以及三相合成磁动势基波的表达式，用磁动势矢量表示出基波合成磁动势的空间位置；
（2）当i A由10A降至5A时，基波合成磁动势矢量在空间上转过了多少个圆周？
第二组：
1. 试证明转子磁动势相对于定子的转速为同步速度
n。
(20分)
1
2. 某绕线转子异步电动机，如果（1）转子电阻增加一倍；（2）转子漏电抗增加
一倍；（3）定子电压的大小不变，而频率由50Hz变为60Hz，各对最大转矩和起动转矩有何影响？(20分)
3. 设有一三相电机，6极，双层绕组，星形接法，Z=54，y=7，Nc=10，a=1，绕
组中电流f=50Hz，流入电流有效值I=16A，试求：旋转磁动势的基波、5次和7次谐波分量的振幅及转速、转向？(30分)
4. 设有一台50kV A，50 Hz，6300/400V，Yy连接的三相铁芯式变压器，空载电
流I0=0.075I N，空载损耗p0＝350W，短路电压u k*＝0.055，短路损耗p kN＝1300W。
(30分)
（1）试求该变压器在空载时的参数r0及x0，以及短路参数r k、x k，所有参数均归算到高压侧，作出该变压器的近似等效电路。
（2）试求该变压器供给额定电流且cosθ2=0.8滞后时的电压变化率及效率。
第三组：
1. 为什么要把变压器的磁通分成主磁通和漏磁通？它们之间有哪些主要区别？并指出空载和负载时激励各磁通的磁动势？(30分)
2. 同步电机有哪几种运行状态，如何区分？(30分)
3. 一台交流电机定子采用双层叠绕组，其中定子槽数Z=36，极数2p=4，并联支路数a=2，节距y1=7，线圈匝数N c=2，试求：(20分)
1）画出叠绕组展开图（只画一相）；
2）每相绕组串联匝数；
4. 一台并励直流发电机，P N=26kW，U N=230V，n N=960r/min，2p=4，单波绕组，电枢导体总数，N a=444，额定励磁电流I fN=2.592A，空载额定电压时的磁通Φ0=0.0174Wb，空载损耗p0=0.4kW。
电刷安装在几何中性线上，不计磁路饱和的影响，试求额定负载时：(20分)
1）发电机的感应电动势E；
2）发电机的电磁功率P em、电磁转矩T em及效率ηN；
第四组：
1.试述同步发电机作为发电机和电动机运行时，ϕ、
ψ和δ角的变化范围。
(30分)
2. 有一三相电机，Z=36、2P=6，a=1，采用单层链式绕组，试求：(20分)
（1）绕组因数K
N1、K
N5
、K
N7
；
（2）画出槽导体电动势星形图；
（3）画出三相绕组展开图（只画A相）；
3. 设有一额定容量为5.5kW，50Hz的三相四极异步电动机，在某一运行情况下，
达到输入的功率为6.32kW，定子铜耗为341W，转子铜耗为237.5W，铁芯损耗为167.5W，机械损耗为45W，杂散损耗为29W，试绘出该电机的功率流程图，并计算这一运行情况下：(30分)
（1）电磁功率、内功率和输出机械功率，以及电机效率；
（2）转差率、转速
（3）电磁转矩和机械转矩各为多少？
4. 有一台三相异步电动机，UN=380V，三角形连接，起动电流倍数为6.5，起动
转矩倍数为2，试求：(20分)
（1）应用星形-三角形起动，起动电流和起动转矩各为多少？
（2）应用自耦变压器起动，使起动转矩大于额定转矩的0.6倍，起动电流小于额定电流的3倍，此自耦变压器的低压抽头有80%、60%和40%三组，应该选哪一组抽头？
第五组：
1. 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？ (15分)
2. 忽略定子电阻，试分析在下列情况下电枢反应的性质。
(20分) （1）三相对称电阻负载；
（2）纯电容性负载8.0=*
C
X ，发电机同步电抗0.1=*t X ； （3）纯电感性负载7.0=*
L
X ； （4）纯电容性负载2.1=*
C
X ，同步电抗0.1=*t X 。
3.一台三相变压器，高低压绕组同名端和高压绕组的首末端标记如图所示，试将改变压器联接成Yd7。
(10分)
4. 一台串励直流电动机，P N =4.1kW ，U N =110V ，I N =50A ，电枢回路各绕组电阻R a =0.4Ω(包括电刷接触电阻)，n N =1000r/min 。
不考虑磁路饱和的影响，试求：(25分)
1）电动机的额定输出转矩；
2）额定电流时的电磁转矩；
3）当电机电流减小为20A时，电机的转速是多少？
5.一台四极、380V、定子三角形连接的异步电动机，其参数为R1==4.47Ω，
R'=3.18Ω，1Xσ=6.7Ω，2Xσ'=9.85Ω，Xｍ=188Ω，R m忽略不计。
试求：(30分) 2
1）最大转矩及临界转差率；
2）直接起动时起动电流和起动转矩；
3）若该电机为绕线式异步电机，欲在起动瞬间电机具有最大转矩，则转
子回路中应串入电阻值R p为多少？。