2020年度第1学期电机学作业参考答案
《电机学》课程作业参考答案
1 某三相变压器相序为A-B-C ,试画出Y ,d5联接组的电势向量图及绕组的接线图。
答：
2 为什么并励直流电动机直接起动时，起动电流和起动转矩都很大，而普通三相鼠笼式异步电动机直接起动时的起动电流很大但起动转矩并不大，为什么？ 答：并励直流电机，电枢电流和电磁转矩：
∑∑-=-=
a
e N a a N a R n C U R E U I φ
a T em I C T φ=
正常运行时，U N ≈E a ，即使额定电流时，I a R a 仍然很小，<
E a =0，全部电压加在了电枢回路电阻上，相当于短路状态，起动电流很大：
∑=
a
N
st R U I 。
起动时，电压额定，励磁回路电流和正常运行基本不变，磁通也可认为基本不变，于是起动转矩T
st
与起动电流成正比关系，数值也很大。
3 对制成的变压器而言，主磁通的大小取决于什么？主磁通的波形取决于什么？
答：对制成的变压器而言，主磁通的大小取决于电源电压的大小，主磁通的波形取决于电源电压的波形。
4同步电机有哪几种运行状态？
答：同步电机有三种运行状态：发电机、电动机、补偿机。
5 试写出并励直流电动机电枢回路的电压方程、功率方程和转矩方程，说明电磁转矩对转子起什么作用？
答：
电压方程U = E a +I a R+2ΔU s （1分）；
功率方程P1=p0+P e，P e=p Cuf+p Cua+P2（1分）；
转矩方程T e =T0+ T2（1分）；
电磁转矩对转子起驱动作用。（1分）
6试写出三相绕组磁动势的基波幅值公式，并指出公式中各量的意义。
答：
1w1
w1
IN
F k
p
I
N
p
k
π
=
是相电流有效值是每相串联匝数是极对数
是绕组因数
7 变压器并联运行时，希望满足哪些理想条件？如何达到理想的并联运行？
答：理想的并联应能满足下列条件：
(1)空载时，并联的变压器之间没有环流。
(2)负载时，能够按照各变压器的容量合理地分担负载；
(3)负载时各变压器所分担的电流应为同相。
要达到理想并联运行，各台并联运行的变压器应满足：
(1)各变压器的额定电压与电压比应当相等。
(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。
8 试写出隐极同步发电机不计电枢电阻时的功角特性表达式。
答： 0
3sin
e s e 0s E U
P X P E U X δ
δ=是电磁功率
是相电势有效值是相电压有效值是同步电抗
是功率角
9 试写出感应电机的基本方程式。
答：()()1111σ1
2
222σ12
m 12
m m m j j j U I R X E R E I X s I I I E E I R X ?=+-?'???'''=+ ?
?????'+=??'==-+?
四、画图 5 题
1 试画出双绕组变压器T 形等值电路图。
2 试画出变压器相量图。
3 试画出三相感应电动机T 形等值电路图。
4 试画出不计饱和时的隐极同步发电机的等值电路图。
5 试画出不计饱和时凸极同步发电机的相量图。
五、计算题
1、一台凸极同步发电机，额定容量为93750KV A ，直轴和交轴同步电抗的标幺值分别为*
d
1.0x =，*
q
0.6x =，电枢电阻略去不计。该机在额定电压、额定电流、额定功率因数为0.8滞后时运行。试计算该机发出的电磁功率（不计饱和）。
解答：以端电压作为参考相量，
.
*010U =∠， .*
0136.87I =∠-
036.87?=
.
***
*00Q q j 1j0.636.87 1.44219.44E U I x ?
?
=+=+∠-=∠ 故， 019.44δ=
000019.4436.8756.31δ?ψ=+=+=
电磁功率的标幺值为：
***
e Q 0cos 1.4421cos56.310.8P E I =ψ=??=
故
*e e N 0.89375075000KW P P S ==?=
2、一台并励直流发电机，P N = 20KW ，U N = 230V ，n N = 1500rpm ，R a = 0.156Ω，R f = 73.3Ω,额定效率ηN = 86.25％，求额定负载下的电枢铜耗、励磁铜耗、电磁功率、电磁转矩、铁耗与机械损耗之和。 解：
)(96.8623010203
A U P I N N N =?== )(138.33
.73230A R U I f N f ==
= )(1.90138.396.86A I I I f N a =+=+= )(2.18011.9022W U I p a b =??=?=
)(3.1266156.01.9022W R I p a a a =?== )(8.7213.73138.322W R I p f f f =?==
)(3.221682.1803.12668.721200002W p p p P P b a f M =+++=+++=
)(14.14115001683
.2295509550
m N n P T N M ?=?== )
(19.238625
.020
1kW P P N
===
η
)(7.10213.22168231901W P P P P M Fe mec =-=-=+