电机学上习题课精品
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_习题课
电机学 习题课1-2 (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？ 答：由dt d N e 011φ-=, dt d N e 022φ-=, 可知 , 2211N eN e =，所以变压器原、副两边每匝感应电动势相等。
又U 1≈ E 1, U 2≈E 2 , 因此，2211N U N U ≈， 当U 1 不变时，若N 1减少, 则每匝电压11N U 增大，所以1122N UN U =将增大。
或者根据m fN E U Φ=≈11144.4，若 N 1 减小，则m Φ增大， 又m fN U Φ=2244.4，故U 2增大。
1-6变压器原、副方和额定电压的含义是什么？答：变压器二次额定电压U 1N 是指规定加到一次侧的电压，二次额定电压U 2N 是指变压器一次侧加额定电压，二次侧空载时的端电压。
1-8 有一台SSP-125000/220三相电力变压器，YN ，d 接线，kV U U N N 5.10/220/21=，求①变压器额定电压和额定电流；②变压器原、副线圈的额定电压和额定电流。
解：①. 一、二次侧额定电压 kV U kV U N N 5.10,22021== 一次侧额定电流（线电流）A U S I N N N 04.3282203125000311=⨯==二次侧额定电流（线电流）26873.22N I A ===② 由于YN ，d 接线一次绕组的额定电压 U 1N ф=kV U N02.127322031==一次绕组的额定电流A I I N N 04.32811==Φ二次绕组的额定电压kV U U N N 5.1022==Φ二次绕组的额定电流I 2N ф=A I N26.3968322.687332==2-5 一台220/110伏的单相变压器，试分析当高压侧加额定电压220伏时，空载电流I 0呈什么波形？加110伏时载电流I 0呈什么波形，若把110伏加在低压侧，I 0又呈什么波形 答：变压器设计时，工作磁密选择在磁化曲线的膝点（从不饱和状态进入饱和状态的拐点），也就是说，变压器在额定电压下工作时，磁路是较为饱和的。
电机学上习题课2019
根据短路试验：
U
* k
Uk U 1N
400 10000
0 .0 4
I
* k
Ik I1N
2 3 .1 2 8 .8 7
0 .8
p
* k
pk SN
2 .9 500
0 .0 0 5 8
RmRm *Z1N96005400 XmXm *Z1N49.1860029508
答案：C
11
填空题
1. 一台单相变压器，空载与额定运行时一、二 次侧端电压之比分别为29:5和145:24，则
电压变化率为（ ）
(A) 4%
(B) 4.17%
(C) -4%
(D) -4.17%
答案：A
12
填空题
1. Ⅰ、Ⅱ两台三相变压器并联运行，它们的联 结组别相同，短路阻抗标幺值相等，但Ⅰ的 电压比比Ⅱ的大，则（ ） (A) Ⅰ先满载 (B) Ⅱ先满载 (C) 同时满载 (D) 无法确定
值和标幺值；（2）满载且cos2=0.8（滞后）下的效率；（3）变压器的最大
效率。
解 ： ( 1 ) 高 压 侧 额 定 电 流 I 1 N 3 S U N 1 N 3 5 0 0 1 0 2 8 .8 7 A
高 压 测 阻 抗 基 值 Z 1 N U I1 1 N N I1 U N / 1 N 3 2 1 8 0 .8 7 1 /0 3 3 6 0 0
CEE nN N
20.9280.20298 1000
额定运行时电磁转矩
T e m C TI a N 3 π C E 0 I a N 3 π 0 . 0 20 5 .0 2 3 1 7 9 .8 0 N 8 7 m 2
电机学张俊芳第一篇习题课
磁路与电路的基本物理量的比较
磁路
电路
磁通Φ
电流i
磁压降Um
电压U
磁通势Fm
电动势E
磁通密度B=Φ/S
电流密度j=I/S
磁阻Rm
电阻R
磁导∧
电导G
磁路与电路的基本定律的比较
磁路
电路
磁路的欧姆定律Um=RmΦ
欧姆定律U=RI
磁路KCL：∑Φ=0 磁路KVL： ∑U=∑E
电路KCL:∑I=0 电路KVL: ∑HL=∑Fm
Tem 50%T2N T0 5.765 187.18 192.945Nm
n 3055.56 8.08T 3055.56 8.08192.945 1496.56Nm
3055.56 n 3055.56 1500
(3)Tem 8.08
8.08
192.52Nm
Ia
Tem
9.55Ce
U % U0 U N 100% 128.7 115 100% 12%
X3-3解:
Ia
IN
PN UN
6000 26.09A 230
EaN U N Ia Ra 2U
230 26.09 0.61 2 247.91V
Pem Ea Ia 247.91 26.09 6.47kW
Ce CeCt 2 0.036 9.55 0.0362
(2)TemN
3055.56 1450 8.08
198.71Nm
T2 N
9.55 PN nN
9.55 1750 1450
11.53Nm
T0 TemN T2N 198.7111.53 187.18Nm
50%T2N 11.53 0.5 5.765Nm
5.06
第三章 直流电机习题课
A
V
w
＝ A
A
16.★一台串励直流电动机UN＝220V，n＝1000r/m，IN＝40A，电枢回路电阻为0.5欧，假定磁路不饱和。试求：（1）当Ia＝20A时，电动机的转速及电磁转矩？（2）如果电磁转矩保持上述值不变，而电压减低到110V，此时电动机的转速及电流各为多少？
解： V
（1） ，
所以
Ｎ·m
（2）串励且转矩保持不变，所以 不变， 不变
＝20 A
17.★并励直流发电机，额定电压为230V，现需要将额定负载运行时的端电压提高到250V，试问：（1）若用增加转速的方法，则转速必须增加多少？（2）若用调节励磁的方法，则励磁电流增加多少倍？
解：（1）n应增加到 倍，因为U＝Ea＝
（2）If应增加到 倍。（不计饱和）
答：1.25倍。
3.直流电动机调速时，在励磁回路中增加调节电阻，可使转速，而在电枢回路中增加调节电阻，可使转速。
答：升高，降低。
4.★一台p对磁极的直流发电机采用单迭绕组，其电枢电阻为 ,电枢电流为 ,可知此单迭绕组有条并联支路，其每条支路电阻为；若为单波绕组其每条支路电阻为
，电枢电阻为。
答：
5.串励直流电动机在电源反接时，电枢电流方向，磁通方向，转速n的方向。
第三章直流电机习题课
一、填空
1.★一台并励直流电动机，如果电源电压和励磁电流 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 将，电枢电流 ，转速n将，电动机的效率η将。
答：不行，不变，不变，下降，下降。
2.★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）。
电机学张俊芳第三篇习题课
q
Z1 2 pm
72 43
6, N1
2pqN C a
2 2 6 36 4
216 ,
p 360 Z1
10
kd1
sin q 2
q sin
, k p1 sin(
y1
•
90
),
k dp1
k d 1k
p1 ,
Fm1
0.9
N 1I1 p
k dp1,
2
k dv
sin qv 2
q sin v
2 1), T
2Tm s sm
sm s
X 13
2解： sN
n1
nN n1
,
f2
sf1, PM
:
pCu 2
: Pm
1 : s : (1 s)
Pm
PN
ห้องสมุดไป่ตู้
pad
pm ,
pCu 2
sN 1 sN
Pm , P1
Pm
pCu1
pFe ,
PN P1
P1
3U N I N cos N I N
P1
3U N cos N
2021/1/16
X 13 3解：(1)sN
n1 n N n1
, (2)TN
9550
PN nN
, (3)Tm
TN
(4)sm sN (
2 1), (5)T 2Tm
0.02 sm
sm 0.02
X 13 4解：(1)sm sN ( 2 1)
( 2 ) n1
(X 1
X2' )2
IE2'2' ??
IE22kEkiIe2'2' ?
习题课4-同步电机--电机学课件--汤蕴璆主编(第三版)
E0 mU 2 mU 2 2 = mU cosδ－ cos δ－ sin 2δ Xd Xd Xq mUE0 mU 2 （ + cos2δ） mU 2 （ - cos2δ） 1 1 cosδ－ ⋅ ⋅ ＝ － Xd Xd Xq 2 2
•
Iq
∗
∗
ϕ ψ0
•∗
δ
• ∗
•
j Id Xd
∗
∗
U
j Iq Xq
7
Id
I
电机学习题课
Electric Machinery
6-15 有一台Xd *=0.8，Xq*=0.5,的凸极同步发电机与电网并联运行，已知 发电机的U﹡=1, I﹡=1, cosφ=0.8（滞后）电枢电阻略去不计，试求发电机的： ⑴ E﹡0=?,δN=? (2)P﹡e(max)=?(E﹡0保持为上面的值)
•
1× 0.6 + 1× 0.5 = 53.97o 1× 0.8
Iq
• ∗
∗
δ
• ∗
j Id Xd
∗
∗
U
j Iq Xq
δ = ψ 0 − ϕ = 53 . 97 o − 36 . 87 o = 17 . 1 o
∗ ∗ E 0 = U ∗ cos δ + I d X ∗ d
Id
I
∗ d
= U ∗ cos δ + I ∗ sin ψ 0 X
3
２ 电机学习题课Λ知： Electric Machinery 由Ｘ∝ fN
Xd 正比于频率f,电枢相绕组的串联匝数的 正比于频率f, f,电枢相绕组的串联匝数的
平方N 以及直轴气隙磁导Λ 平方N２以及直轴气隙磁导Λd ； Xq 正比于频率f,电枢相绕组的串联匝数的 正比于频率f, f,电枢相绕组的串联匝数的 平方N 以及直轴气隙磁导Λ 平方N２以及直轴气隙磁导Λq。 因为d轴气隙小于q轴气隙，所以：Λd＞Λq 因为d轴气隙小于q轴气隙，所以： 从而： 从而：Xd >Xq
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 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。
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解：(1)串入电阻瞬间，由于机械惯性，转速不突变，即n=nN，而 励磁回路不受影响，且不计电枢回路电感和电枢反应作用，即Φ
不变，所以 此瞬间感应电动势不变 E′＝EN＝202.98 V
(2)电枢电流则突变为
Ia
UN
E 2Ub
ra Rj
220 202.98 2 A 0.283 1.0
V， 额定效率N =89%。求额定电流？
解：额定电流为
IN
PN
U NN
100 103 220 0.89
510.7
A
2
2 一 台 四 极 他 励 直 流 电 动 机 ， 铭 牌 数 据 ： PN=100kW ，
UN=330V，nN=730r/min，N=91.5%，电枢绕组为单波绕组，电
包括电刷接触电阻），励磁回路电阻Rf= 168Ω。试求额定负载下
的感应电动势、电磁功率、电磁转矩和空载损耗。
解：额定电流
励磁电流 额定电枢电流
IN
PN U N ηN
5.5 103 220 0.82
30.49A
If
UN Rf
220 168
1.31 A
IaN IN If 30.49 1.31 29.18 A
所串的调节电阻为
Rj
UN
E Ia
2ΔUb
ra
220 101.49 53.07
2
0.283
1.912
Ω
(2)因负载转矩恒定，输出功率与转速成正比，而电枢电流不变
，输入功率不变，故调速后的效率为
η
P2 100%
PN
n nN
100%
P1
PN N
N
n nN
100%
答案：C
11
填空题
一台单相变压器，空载与额定运行时一、二次
侧端电压之比分别为29:5和145:24，则电
压变化率为（ ）
(A) 4%
(B) 4.Leabharlann 7%(C) -4%(D) -4.17%
枢总导体数=186，额定运行时气隙每极磁通Φ=0.0698Wb，求额
定电磁转矩。
解 p=2，a=1，Na=186，则转矩常数
CT
pNa 2πa
2 186 2π 1
59.2
额定电枢电流
IaN IN
额定电磁转矩
PN U N ηN
100 103 A 331.18A 330 0.915
0.83 500 100% 41.5% 1000
7
5 一台并励直流电动机，PN=10kW，UN=220V，N = 83%， nN=1000r/min
， ra=0.283Ω，2Ub=2V，IfN=1.7A。 在满载运行时，突然在电枢回路中串入
1.0Ω电阻。不计电枢回路电感，忽略电枢反应影响，仍设TL恒定，试计算串入 电阻瞬间的：(1)电枢电动势；(2)电枢电流；(3)电磁转矩；(4)稳定运行转速。
11.71 A
(3)电磁转矩变为
Tem
EIa 2πnN
202.98 11.71 30 N m 22.70 N m 1000π
60
8
(4) 由于负载转矩衡定，稳定后，电磁转矩等于调速前的转矩， 故电枢电流等于调速前的电枢电流
感应电动势
Ia IaN 53.07A
CE
EN nN
202.98 1000
0.20298
额定运行时电磁转矩
Tem
CTIaN
30 π
CEIaN
30 π
0.20298 53.07
102.87
N
m
6
(2) 由于负载转矩衡定，因此，调速前后电磁转矩不变，即电枢
η电N 流不变
Ia IaN 53.07A
感应电动势 E CEn 0.20298500 101.49 V
电机学 Electric Machinery
2012.05
1
1 一台直流发电机的额定功率PN=180kW，额定电压UN = 230 V
， 额定效率N =89.5%。求额定电流？
解：额定电流为
IN
PN UN
180 103 230
782.6 A
例2：一台直流电动机的额定功率PN=100kW，额定电压UN = 220
感应电动势 电磁功率
EN UN IaNRa 220 29.18 0.68 200.16 V Pem ENIaN 200.16 29.18 5840.7 W
4
电磁转矩 空载损耗
Tem
Pem 2πnN
5840.7 2π 1450
38.47 N m
60
调节电阻；(3)调速后电动机的效率。
解
(1)额定电流
IN
PN U N ηN
10 103 A 54.77A 220 0.83
额定电枢电流 IaN IN IfN (54.77 1.7)A 53.07A
额定运行时感应电动势
EN UN IaNra 2Ub 220 53.07 0.283 2 202.98 V
TemN CTΦI aN 59.21 0.0698 331.18N m 1368.72N m
3
3 一 台 四 极 并 励 直 流 电 动 机 的 额 定 数 据 为 ： PN=5.5 kW ，
UN=220V，nN=1450r/min，N=82%。电枢回路电阻Ra=0.68Ω（
60
p0 Pem P2 Pem PN 5840.7 5500 340.7 W
5
4 一 台 并 励 直 流 电 动 机 ， PN=10kW ， UN=220V ， N = 83%，
nηN N=1000r/min， ra=0.283Ω，2Ub=2V，IfN=1.7A。设负载总转矩 TL恒定，在电枢回路中串入一电阻使转速减到500r/min，试求： (1)额定运行时的感应电动势、电枢电流和电磁转矩；(2)电枢回路
E UN Ia (ra Rj) 2Ub
(220 53.07 1.283 2)V 149.91 V
稳定运行转速
n
E EN
nN
149.91 202.98
1000
738.55
r
/
min
9
10
填空题
Y,y联结的三相变压器组，其空载电流和相 电动势波形分别为（ ） (A) 尖顶波和尖顶波 (B) 尖顶波和正弦波 (C) 正弦波和尖顶波 (D) 平顶波和平顶波