电机学胡虔生课后答案
《电机学》学习指南
《电机学》学习指南第一章基础理论一、学习目标：掌握磁场分析基本量，磁路的基本定律；掌握常用铁磁材料及其磁化特性；掌握简单串联、并联磁路计算；了解交流磁路中的激磁电流和磁通；掌握能量转换基本定律。
二、模块导学：1、绪论讲述了电机的概念、电机的主要作用、电机的分类、电机的主要发展和本课程的主要任务。
2、磁路和磁性材料讲述了磁场中基本物理量和磁路的基本概念，磁路的基本定律，磁性材料的分类及其特性，简单磁路的计算以及交流铁心磁路中的激磁电流、磁通和感应电动势的波形关系。
2、能量转换基本定律讲述了法拉第电磁感应定律、毕—萨电磁力定律和能量守恒原理。
三、重点难点指导：重点：磁路的基本概念和基本定律，铁磁材料及其磁化特性，能量转换基本定律难点：磁场与磁路的等效，磁路与电路的类比，交流磁路中的激磁电流和磁通。
讲清磁场作为能量转换的媒介的作用，说明集中参数与分布参数的特点，并在此基础上引出磁路的概念，使学生建立起磁路与电路的类比关系，画图说明交流磁路中的激磁电流和磁通的波形关系。
四、参考资料目录：[1] 汤蕴璆，罗应立，梁艳萍. 电机学[M]. 第三版. 北京：机械工业出版社，2008[2] 李哲生，刘迪吉，戈宝军. 电机学[M]. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1997[3] 潘再平，章玮、陈敏祥. 电机学[M]. 杭州：浙江大学出版社，2008[4] 李发海. 电机学[M]. 北京：科学出版社，2001[5] 胡虔生，胡敏强. 电机学[M]. 北京：中国电力出版社，2005[6] 汪国梁. 电机学[M]. 北京：机械工业出版社，2007[7] 朱东起，王岩，李发海. 电机学[M]. 北京：中央广播电视大学出版社，1987[8] 冯欣南. 电机学[M]. 北京：机械工业出版社，1985[9] 辜承林，陈乔夫，熊永前. 电机学[M]. 武汉：华中科技大学出版社，2005[10] 刘锦波，张承惠. 电机与拖动[M]. 北京：清华大学出版社，2006[11] 马宏忠，方瑞明，王建辉. 电机学[M]. 北京：高等教育出版社，2009[12] 唐任远. 现代永磁电机理论与设计[M]. 北京：机械工业出版社，1997[13] 王秀和. 永磁电机[M]. 北京：中国电力出版社，2007[14] A. E. Fitzgerald, Charles Kingsley. Electric Machinery (Sixth Edition). McGRAW-HILLCompanies, 2003[15] 范瑜. 电气工程概论[M]. 北京：高等教育出版社，2006第二章变压器一、学习目标：了解变压器的用途、结构、分类，掌握变压器的额定值；掌握变压器空载运行与变压原理；掌握变压器负载运行与能量传递原理；掌握变压器电压方程，绕组归算，等效电路，向量图；掌握变压器等效电路参数测定；掌握三相变压器磁路系统，绕组联结方法与组号判断；掌握标幺值的定义并能熟练运用；掌握变压器的运行特性与性能指标并能熟练运用；掌握变压器并联运行原理并能熟练运用；了解自耦变压器，三绕组变压器，互感器的结构特点运行原理及使用注意事项。
电机学课后习题答案第三章习题
一、填空题1. 直流电机的电枢绕组的元件中的电动势和电流是_____________ 。
答：交流的。
2. 一台并励直流电动机，如果电源电压和励磁电流|f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P1将 _________ ，电枢电流l a ___________ ，转速n将____________ 电动机的效率n将____________ 。
答：不行，不变，不变，下降，下降。
3. 电枢反应对并励电动机转速特性和转矩特性有一定的影响，当电枢电流l a增加时，转速n将 ___________ ，转矩T e将___________ 。
答：下降，增加。
4. 电磁功率与输入功率之差，对于直流发电机包括____________________________ 损耗；对于直流电动机包括__________________________ 损耗。
答：空载损耗功率，绕组铜损耗。
5. 一台并励直流电动机拖动恒定的负载转矩，做额定运行时，如果将电源电压降低了20%,则稳定后电机的电流为___________ 倍的额定电流（假设磁路不饱和）。
答：1.25倍。
二、选择题1. 把直流发电机的转速升高2 0 %，他励方式运行空载电压为U oi，并励方式空载电压为U 02，则______A:U01 = U02 , B：U01 < U02 , C：U01 > U02。
答: B2. 一台并励直流电动机，在保持转矩不变时，如果电源电压U降为0.5U N，忽略电枢反应和磁路饱和的影响，此时电机的转速__________ 。
A :不变，B :转速降低到原来转速的0.5倍，C :转速下降，D :无法判定。
答：C3. _________________________________________________________________ 在直流电机中，公式E a=C^n①和T =C/J I a中的①指的是 _______________________________ 。
电机学第三版课后习题答案
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 dtd Ne 011φ-=, dtd Ne 022φ-=, 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221==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3.12f B p m Fe ∝可知，磁密m B 过大, 导致铁耗Fe p 大增， 铜损耗120r I 也显著增大，变压器发热严重，可能损坏变压器。
电机学第五版课后答案 -修订版
《电机学》（第五版）课后习题解答系别：电气工程系系授课教师： *** * 日期： 2017.05.2 0第一章 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AlR m μ=，单位：Wb A1-2 磁路的基本定律有那几条？当铁心磁路上有几个磁动势同时作用时，能否用叠加原理来计算磁路？为什么？答： 有安培环路定律，磁路的欧姆定律，磁路的串联定律和并联定律；不能，因为磁路是非线性的，存在饱和现象。
1-3 基本磁化曲线与初始磁化曲线有何区别？计算磁路时用的是哪一种磁化曲线？答： 起始磁化曲线是将一块从未磁化过的铁磁材料放入磁场中进行磁化，所得的)(H f B =曲线；基本磁化曲线是对同一铁磁材料，选择不同的磁场强度进行反复磁化，可得一系列大小不同的磁滞回线，再将各磁滞回线的顶点连接所得的曲线。
二者区别不大。
磁路计算时用的是基本磁化曲线。
1-4 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V fB C p nmh h ≈。
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G B f C p m Fe h 23.1≈。
与材料的铁心损耗系数、频率、磁通及铁心重量有关。
1-5 说明交流磁路和直流磁路的不同点。
答： 直流磁路中的磁通是不随时间变化的，故没有磁滞、涡流损耗，也不会在无相对运动的线圈中感应产生电动势，而交流磁路中的磁通是随时间而变化的，会在铁心中产生磁滞、涡流损耗，并在其所匝链的线圈中产生电动势，另外其饱和现象也会导致励磁电流、磁通，感应电动势波形的畸变，交流磁路的计算就瞬时而言，遵循磁路的基本定律。
1-6 电机和变压器的磁路通常采用什么材料构成？这些材料有什么特点？答：磁路：硅钢片。
《电机学课件》PPT课件
• 使用教材：胡虔生、胡敏强、杜炎生合编《电 机学》，中国电力出版社
• 参考书：汪国梁主编《电机学》
05.12.2020
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《电机学》（二）课程简介
• 课程名称： 中文名称：电机学（二） • 英文名称：Electrical Machinery （Part 2） • 教学对象：电气工程类专业、本科 • 课程定位：《电机学》是本专业的一门主要技
• 使用教材：胡虔生、胡敏强、杜炎生合编《电 机学》，中国电力出版社
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Stephen J.Chapman, Electric Machinery
Fundamentals, McGRAW-HILL International
Editions
• 参考书：汪国梁主编《电机学》 返回
05.12.2020
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变压器图片、图形、动画
变压器的空载运行 变压器运行特性 三绕组变压器 三绕组变压器向量图 变压器外特性 TR三次谐波磁通路径 YYN变压器组中性点浮动 三相变压器组铁芯磁通波形 相量图
变压器参数测定 变压器暂态运行 自耦变压器 互感器 对称分量合成 变压器并联运行 T形电路 三相变压器
05.12.2020
术基础课，定位为：
* 电气工程的基础 * 电力系统的核心
• 课程特点：课程特点是概念多、理论性强，与 工程联系密切。
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《电机学》（二）课程简介
主要内容：本课程主要讲述：同步电机的结构， 工作原理、运行等到方面的内容。具体为：
❖同步电机的基本理论与运行特性 ❖同步发电机在大电网上运行 ❖同步发电机不对称运行 ❖同步发电机的突然短路。
电机学第四版课后答案
电机学第四版课后答案电机学第四版课后习题答案第⼀章磁路电机学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AlR m µ=，单位：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V fB C p nm h h =。
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G B f C p m Fe h 23.1≈。
与材料的铁⼼损耗系数、频率、磁通及铁⼼重量有关。
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4105.7-?Wb ，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∴可以从中间轴线分开，只考虑右半磁路的情况: 铁⼼、⽓隙截⾯2422109.293.01025.1025.0m m A A --?===δ(考虑边缘效应时，通长在⽓隙截⾯边长上加⼀个⽓隙的长度；⽓隙截⾯可以不乘系数) ⽓隙长度m l 41052-?==δδ铁⼼长度()m cm l 21045.122025.025.15225.125.7-?=?--+-= 铁⼼、⽓隙中的磁感应强度T T A B B 29.1109.22105.7244==Φ==--δ (1) 不计铁⼼中的磁位降：⽓隙磁场强度m A m A B H 67100.110429.1?=?==-πµδδ磁势A A l H F F I 500105100.146==?==-δδδ电流A NF I I5.0==(2) 考虑铁⼼中的磁位降：铁⼼中T B 29.1= 查表可知：m A H 700=铁⼼磁位降A A l H F Fe 15.871045.127002=??=?=- A A A F F F Fe I 15.58715.87500=+=+=δ A NF I I59.0≈=1-4 图⽰铁⼼线圈，线圈A 为100匝，通⼊电流1.5A ，线圈B 为50匝，通⼊电流1A ，铁⼼截⾯积均匀，求PQ 两点间的磁位降。
《电机学》(第二版)绪论及第1篇课后习题答案
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 dtd 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？ （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？图0-9 习题0-8附图解：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 RIBlI f .1022110010423270--=⨯⨯⨯⨯===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。
电机学课后习题答案 第二章习题
一、简答题1．在单轴系统运动中，电力拖动系统各种运动状态判断依据是什么？答 由式dt dn GD dtdn GD T T Z ⋅=⋅⋅⨯=-3756028.9422π可知： （1）当T =T z 时，dt dn =0，则n =常数（或n =0），系统处于稳定运行状态，包括静止状态。
为此，要使系统达到稳定，先决条件须使T =T z ；（2）当T >T z 时，dtdn >0，即转速在升高，系统处于加速过程中。
由此可知，要使电力拖动系统从静止状态起动运转，必须使起动时的电动机的电磁转矩（称之为起动转矩）大于n =0时的负载转矩；（3）当T <T z 时，dtdn <0，即转速在降低，系统处于减速过程中。
所以要使电力拖动系统从运转状态停转（即制动），必须减少电动机的电磁转矩T 使之小于负载转矩T z ，甚至改变T 的方向。
2．电力拖动系统稳定运动状态判断依据是什么？答：静态稳定性：是指用一阶微分方程式所描述的动态系统的稳定性，即不考虑电气过渡过程，只考虑机械过渡过程的简单情况。
（1）静态稳定运行的必要条件dtd J T T L Ω=- 静态稳定运行的必要条件是：直流电动机机械特性)(n f T =与生产机械的负载特性)(n f T L =都是转速的函数，作用在同一根转轴上．应有交点L T T =。
(2)静态稳定运行充分条件的判定电力拖动系统静态稳定运行条件是：第一：电动机的机械特性与负载的机械特性必须有交点，该点处的L T T =； 第二：该点为稳定运行点的判定依据为，在该点附近应有dn dT dn dT L <。
3．什么是负载转矩特性？它主要包括哪些？答 将负载转矩L T 与n 的关系称为生产机械的负载转矩特性。
它主要包括：恒转矩负载特性、恒功率负载特性、泵与风机类负载特性。
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《电机学》胡虔生-课后答案 0 / 1 2-1 设有一台500kVA、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：kVASN500、VUN350001、VUN4002，则有：
高压侧：)(25.8350003105003311AUSINNN
低压侧： )(7.7214003105003322AUSINNN
2-2 设有一台16MVA、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：MVASN16、kVUN1101、kVUN112，则有： 高压侧 额定线电压： kVUN1101
额定线电流： )(0.84101103101633611AUSINNN
额定相电压： kVUUN5.633110311 额定相电流： )(8411AIIN
低压侧 额定线电压： kVUN112 额定线电流： )(84010113101633622AUSINNN 额定相电压： kVUUN1122 额定相电流： )(4853840322AIIN 《电机学》胡虔生-课后答案
0 / 1 2-6、设有一台10kV、2200/220V、单相变压器，其参数如下：r1=3.6Ω、r2=0.036Ω、xk=x1+x2’=26Ω，在额定电压下的铁芯损耗pFe=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。 解：在一次侧计算有：
)(55.422001010311AUSINNN )(48455.42200111NNNIUZ
10220220021NNUUk I0=5%I1N=0.05×4.55=0.228(A)
)(6.3036.010222'2rkr )(2.76.36.3'21rrrk )(0.27262.72222kkkxrZ ∴ )(1347228.070220IprFem )(9649228.0220000IUZm )(9555134796492222mmmrZx ∴ 015.04842.71*NkkZrr 78.248413471*NmmZrr
054.0484261*NkkZxx 74.1948495551*NmmZxx 056.0484271*NkkZZZ 94.1948496491*NmmZZZ
T型等效电路 近似等效电路 2-11、设有一台50kVA，50 Hz，6300/400V，Yy连接的三相铁芯式变压器，空载电流I0=0.075IN，空载损耗p0＝350W，短路电压uk*＝0.055，短路损耗pkN＝1300W。 （1）试求该变压器在空载时的参数r0及x0，以及短路参数rk、xk，所有参数均归算到高压侧，作出该变压器的近似等效电路。
1E1ImI'2I'2E1U'2U1r1x'2x'2r1E1ImI'2I'2E1
U'
2U
1r1x
'
2x'
2r《电机学》胡虔生-课后答案
0 / 1 （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。 解：（1）在高压侧计算有
)(58.46300310503311AUSINNN )(2.79458.4363003111NNNIUZ I0=0.075I1N=0.075×4.58=0.344 (A) )(986344.03350322000Ipr )(10572344.0363003010IUZ
N
)(10526986105722220200rZx ∵ 026.0105013003*NkNkSpr 055.0**kkUZ )(048.0026.0055.0222*2**kkkrZx ∴ )(7.202.794026.01*NkkZrr )(1.382.794048.01*NkkZxx
（2）由题目知：β=1、cosθ2=0.8，则有： %96.4%100)6.0048.08.0026.0(%100)sincos(2*2*kkxrU
%9635013008.0105018.010501%100coscos330222ppS
S
kNNN
2-13、设有一台125000kVA，50 Hz，110/11kV，YNd连接的三相变压器，空载电流I0=0.02IN，空载损耗p0＝133kW，短路电压uk*＝0.105，短路损耗pkN＝600kW。 （1）试求励磁阻抗和短路阻抗。作出近似等效电路，标明各阻抗数值。 （2）设该变压器的二次侧电压保持额定，且供给功率因数0.8滞后的额定负载电流，求一次电压及一次电流。 （3）应用题（2）的近似结果按定义求电压变化率和效率。并与由实用公式计算结果进行比较。
1E1ImI'2I'2E1
U'
2U
1r1x
'
2x'
2r
近似等效电路 《电机学》胡虔生-课后答案
0 / 1 （4）求出当该变压器有最大效率时的负载系数以及最大效率（设8.0cos2） 解：（1）在一次侧进行计算有 )(6561011031012533611AUSINNN
)(8.9610125630062211NNNSUZ I0=0.02I1N=0.02×656=13.1 (A) )(6.2571.13310133323200Iprm
)(48411.133101103301IUZNm
)(48346.25748412222mmmrZx ∵ 0048.0101251060063*NkNkSpr 105.0**kkUZ )(1049.00048.0105.0222*2**kkkrZx ∴ )(465.08.960048.01*NkkZrr )(15.108.961049.01*NkkZxx )(2.108.96105.01*NkkZZZ
（2） 根据上述近似等效电路，以U2’为参考相量，则有： 77.511311021UUk 0105.630101177.50332'2NkUU
1E1ImI'2I'2E1
U'
2U
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'
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2r
近似等效电路 《电机学》胡虔生-课后答案
0 / 1 9.366569.3677.510113101259.363333622'2kUSkII
NNN
∵ 3.467937)15.10465.0(9.366560105.633'2'21jZIUUk 6.820.1448346.2573.4679371jZUI
mm
7.379.6629.366566.820.14'21III
m
（3）在一次侧加额定电压、二次侧额定负载时，有：
22'2'2'2'215142)4242()15.10465.0(9.366560UjUZIUUkNN
根据模相等可得：22'2235142)4242()310110(U 解得：)(100.593'2VU 1022577.5100.593'22kUU 根据定义：%0.7%100101110225101133222NNUUUU 根据实用公式：%68.6%100)6.01049.08.00048.0(%100)sincos(2*2*kkxrU 根据（2）的结果有： %6.99%100)42cos(9.662679378.03/65611coscos%10011122212
IUIUP
P
根据实用公式：%3.99%10010133106008.01012518.0101251%100coscos33660222ppSSkNNN （4）当47.06001330kNpp时：
%3.99%100101331060047.08.01012547.08.01012547.0%100coscos332660222maxppS
S
kNNN