电机学课后 思考题 习题 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。
思考题答案
U1 ， 4.44 fN1
l 减小 , 导致电 感 µS
ψ Nφ N × N1i0 N1 增大，励磁电抗 x m = ωLm 也增大。但是漏磁通路径 Lm = 0 = 1 0 = 1 = i0 i0 Rm Rm 0i
是线性磁路， 磁导率是常数，因此漏电抗不变。
U1 可知,励磁电抗越大越好，从而可降低空载电流。漏电抗则要根据变压器不 xm U1 同的使用场合来考虑。对于送电变压器，为了限制短路电流 I K ≈ 和短路时的电磁力,保 xK
[
]
U1 ,因此,电源电压降低,主磁通 Φ m 4.44 fN1
Φm ，因 S 不变， Bm 将随 Φ m 的减小而减小，铁心饱和程度降低，磁 S l 导率 µ 增大，磁阻 Rm = 减小。 µS 根据磁路欧姆定律 I 0 N 1 = Φ m Rm ，磁动势 F0 将减小，当线圈匝数不变时，励磁电流
电机学 课后思考题答案
第二章
2-1．变压器有哪些主要部件，它们的主要作用是什么？ 答：铁心 : 构成变压器的磁路 ,同时又起着器身的骨架作用。 绕组: 构成变压器的电路 ,它是变压器输入和输出电能的电气回路。 分接开关 : 变压器为了调压而在高压绕组引出分接头 ,分接开关用以切换分接头 ,从而 实现变压器调压。 油箱和冷却装置 : 油箱容纳器身 ,盛变压器油,兼有散热冷却作用。 绝缘套管 : 变压器绕组引线需借助于绝缘套管与外电路连接， 使带电的绕组引线与接 地的油箱绝缘。 2-2．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 I0， 产生励 磁磁动势 F0 ， 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 e1 和 e2 , 且有 e1 = − N1
̇ ，漏感电动势 E ̇ ，一次绕组电阻压降 I ̇ r ，主电动势 答：一次绕组有主电动势 E 1 1σ 1 1 ̇ 由主磁通 Φ ̇ 由一次绕组漏磁通 Φ ̇ 交变产生，漏感电动势 E ̇ 交变产生。一次绕组电 E 1 0 1σ 1σ ̇ = −E ̇ +I ̇ ( R + jX ) ；二次绕组有主电动势 E ̇ ，漏感电动势 E ̇ ，二 动势平衡方程为 U
电机学(II)部分思考题、习题-思路
第一篇思考题1-3直流电机电枢绕组只要一个线圈即可运行,为什么要用许多线圈串联组成?线圈越多越好吗?答:单个线圈的电动势、电磁转矩纹波太大,多个线圈串联可以对电动势、电磁转矩起平滑作用。
但也不是越多越好。
因为多到一定程度后,纹波已经很小,无必要再增加,另外空间也限制进一步紧夹。
1-6直流发电机中产生电磁转矩吗?直流电动机中产生感应电动势吗?答:都会。
1-9在换向器上,电枢正常应当放在什么位置上?为什么?物理中性线和几何中性线是一回事吗?答:正常放在几何中性线上。
因为空载时,换向器在几何中性线上的导体处的磁场为零,利于换向。
物理中性线和几何中性线不是一回事。
几何中性线是固定的,而物理中性线是指磁场为零的位置,是跟电枢反应有关的。
1-13直流电机的电磁功率是电功率还是机械功率?还称什么功率?答:电磁功率是发电机中转换成电功率的机械功率(但不是全部机械功率,是电动机中转换成机械功率的电功率(但不是全部的电功率,因此又称转换功率。
1-16一台复励直流发电机,在恒速条件下,分别将它作他励、并励、积复励时,比较电压调整率的大小。
为什么励磁方式不同时,电压调整率也不同?答:电压调整率是指在固定转速、固定励磁电阻下,端电压从空载到额定负载的变化百分比。
积复励的电压调整率<他励的<并励的。
不同励磁方式下,电枢电流(电枢反应、电枢电阻压降等对励磁磁场的影响不同,所以电压调整率也不同。
1-17正在运行的并励直流电动机为什么不能断开励磁回路?断开励磁回路后,磁通、电动势、电枢电流和转速将如何变化?起动时,励磁回路断了线,会有什么后果?答:运行中,励磁断开的话,靠一点点剩磁工作,若为轻载,则将飞车;若为重载,则电枢电流、电阻压降大增,将可能烧坏电机(若负载转矩低于此时电机能输出的最大转矩,则将继续运转,并可能烧坏;若负载转矩高于此时电机能输出的最大转矩,则直接停机,电枢处于短路状态,最后可能烧坏。
断开励磁后,磁通减为剩磁,电枢电流大增,电动势有较大幅减小(因电枢电阻压降大增;转速则要看负载情况:轻载转速上升飞车,重载则可能继续运行或停车、并可能烧毁。
《电机学》习题解答(吕宗枢) 10章
答：从等效电路来看，起动时，转子回路串入电阻，转子电流将减小，根据磁动势平衡关系，此时的定子电流也将减小。虽然转子电流减小了，但是因为转子电阻的增大，转子回路功率因数将提高，由 可知，当所串电阻值适当时，转子电流有功分量 是增大的，所以起动转矩会增大。必须指出，串入的电阻值不能过大，否则转子电流太小，使 减小，导致起动转矩反而减小。转子回路串电感，可以降低起动电流，但同时转子的功率因数也降低，使 减小，导致起动转矩减小；串电容时可分两种情况：1）当 - =0或| - |< 时，起动电流增大，起动转矩也增大；2）| - |> ，起动电流减小，起动转矩也减小。
10.2 什么是三相异步电动机的Y-△降压起动? 它与直接起动相比，起动转矩和起动电流有何变化?
答：为了降低三相异步电动机的起动电流，对于定子绕组为Δ形联结电动机，起动时先将定子绕组接成Y形，实现降压起动，当起动完毕后，再将定子绕组恢复成Δ形联结进入正常运行。Y-△降压起动时，绕组电压降低 倍，起动电流和起动转矩降均低为直接起动时的 。
10.7 什么是绕线转子电动机的串级调速？与绕线转子电动机转子串电阻调速相比，其优点是什么？
答：绕线转子异步电动机的串级调速不是在转子回路中串入电阻，而是串入一个与转子感应电动势 频率相同、相位相反的附加电动势 ，从而改变转子电流的大小，实现速度调节。与转子回路串电阻调速相比，转差功率中只有一小部分被转子绕组电阻所消耗，而其余大部分被产生 的装置回馈到了电网，所以即使电机在低速运行，效率也较高。
(仅供参考)张俊芳-电机学思考题答案-南京理工大学
2-1直流电机的主磁路包括哪几部分？如何从电机的结构尺寸确定各段磁路的长度和截面积？五部分：磁轭、磁极、气隙、电枢齿槽、电枢铁心。
2-2何谓主磁通？何谓漏磁通？漏磁通大小与哪些因素有关？主磁通：通过气隙同时与主极和电枢绕组交链的磁通，参与机电能量转换。
漏磁通：只与励磁绕组交链而不与电枢绕组交链的磁通，不参与机电能量转换。
漏磁通与电流频率、磁极结构、励磁绕组匝数、漏磁路磁阻等有关。
2-3直流电机的空载磁场在空间是如何分布的？为什么要把它化为等效的矩形波？为什么说直流电机的空气隙磁场是恒定磁场？磁极下B均匀，磁极间几何中心线处B=0；直流电机空载时气隙磁通密度分布波形为一个空间位置不变的平顶波；空气隙磁场由直流励磁电流产生，不随时间变化，是恒定磁场。
2-8为什么直轴电枢反应会产生直轴去磁作用？直轴电枢反应会不会产生增磁作用？由于磁路饱和，后极尖磁通量增加的数量小于前极尖磁通量减少的数量，总体磁通量减少。
当电刷在发电机中顺着电枢旋转方向偏离，直轴电枢反应是去磁的，反之则是助磁的。
电动机相反。
2-12一台四极电机原为单波绕组，如改绕成单叠绕组，并保持元件数、导体数、每个元件匝数、每槽并列圈边数不变，问该电机的额定容量要不要改变？其他额定值要不要改变？单波2p=4,p=2,a=1 单叠2a=2p=4,a=p=2额定容量Pem=E·Ia E=C E∅n C E=pN/60a E减小到1/2 Ia=2a·ia增大到2倍额定容量不变3-1如果没有磁饱和现象，直流发电机是否能自励？试作图说明。
如果没有磁路饱和现象，并励直流发电机不能自励。
因为如果没有磁路饱和现象，则电机的空载特性是一条直线，它样，它与励磁回路的伏安特性（也是一条直线）会有两种情况出现：①完全重合，使电机的端电压处于不稳定状态，无法运行；②不重合，即没有交点，无法实现自励建压。
3-2直流发电机的电压平衡方程式、转矩平衡方程式以及功率平衡方程式各符合力学和电学哪些规律？KVL、力矩平衡、能量守恒3-3为什么直流发电机的电枢绕组元件中的电流是交流的，而电磁转矩的方向却是恒定的？电磁转矩方向总是与电枢转向相反。
张俊芳 电机学思考题答案 南京理工大学
2-1直流电机的主磁路包括哪几部分？如何从电机的结构尺寸确定各段磁路的长度和截面积？五部分：磁轭、磁极、气隙、电枢齿槽、电枢铁心。
2-2何谓主磁通？何谓漏磁通？漏磁通大小与哪些因素有关？主磁通：通过气隙同时与主极和电枢绕组交链的磁通，参与机电能量转换。
漏磁通：只与励磁绕组交链而不与电枢绕组交链的磁通，不参与机电能量转换。
漏磁通与电流频率、磁极结构、励磁绕组匝数、漏磁路磁阻等有关。
2-3直流电机的空载磁场在空间是如何分布的？为什么要把它化为等效的矩形波？为什么说直流电机的空气隙磁场是恒定磁场？磁极下B均匀，磁极间几何中心线处B=0；直流电机空载时气隙磁通密度分布波形为一个空间位置不变的平顶波；空气隙磁场由直流励磁电流产生，不随时间变化，是恒定磁场。
2-8为什么直轴电枢反应会产生直轴去磁作用？直轴电枢反应会不会产生增磁作用？由于磁路饱和，后极尖磁通量增加的数量小于前极尖磁通量减少的数量，总体磁通量减少。
当电刷在发电机中顺着电枢旋转方向偏离，直轴电枢反应是去磁的，反之则是助磁的。
电动机相反。
2-12一台四极电机原为单波绕组，如改绕成单叠绕组，并保持元件数、导体数、每个元件匝数、每槽并列圈边数不变，问该电机的额定容量要不要改变？其他额定值要不要改变？单波2p=4,p=2,a=1 单叠2a=2p=4,a=p=2额定容量Pem=E·Ia E=C E∅n C E=pN/60a E减小到1/2 Ia=2a·ia增大到2倍额定容量不变3-1如果没有磁饱和现象，直流发电机是否能自励？试作图说明。
如果没有磁路饱和现象，并励直流发电机不能自励。
因为如果没有磁路饱和现象，则电机的空载特性是一条直线，它样，它与励磁回路的伏安特性（也是一条直线）会有两种情况出现：①完全重合，使电机的端电压处于不稳定状态，无法运行；②不重合，即没有交点，无法实现自励建压。
3-2直流发电机的电压平衡方程式、转矩平衡方程式以及功率平衡方程式各符合力学和电学哪些规律？KVL、力矩平衡、能量守恒3-3为什么直流发电机的电枢绕组元件中的电流是交流的，而电磁转矩的方向却是恒定的？电磁转矩方向总是与电枢转向相反。
《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。
电机学第8章三相交流绕组感应电动势及磁动势思考题与习题参考答案
第8章三相交流绕组感应电动势及磁动势思考题与习题参考答案8.1 有一台交流电机，Z =36，2p =4，试绘出单层等元件U 相绕组展开图。
解： 94362===p Z τ 334362=⨯==pm Z q8.2 有一台交流电机，Z =36，2p =4，y =7，试绘出U 相双层叠绕组展开图。
解： 94362===p Z τ 334362=⨯==pm Z q8.3 试述短距系数和分布系数的物理意义。
若采用长距绕组，即τ>y ，短距系数是否会大于1，为什么？答：短矩系数是短矩线圈电动势与整矩线圈电动势之比，因为整矩线圈电动势等于两线圈边电动势的代数和，而短矩线圈电动势等于两线圈边电动势的相量和,所以短矩系数小于1。
分布系数是q 个分布线圈的合成电动势与q 个集中线圈的合成电动势之比，因为分布线圈的合成电动势等于q 个线圈电动势的相量和，而集中线圈的合成电动势等于q 个线圈电动势的代数和，所以分布系数数小于1。
即使采用长矩绕组，短矩系数仍然小于1。
因为长距线圈电动势仍然等于两线圈边电动势的相量和，它一定小于两线圈边电动势的代数和。
8.4 一台三相交流电机接于电网，每相感应电动势的有效值E 1=350V ，定子绕组的每相串联匝数N =312，基波绕组系数k w 1=0.96，求每极磁通1Φ。
解：根据11144.4Φ=W fNk E 可知 00526.096.03125044.435044.4111=⨯⨯⨯==ΦW fNk E Wb 8.5 一台三相交流电机, f N =50H Z ，2p =4，Z =36，定子为双层叠绕组，并联支路数a =1，τ97=y ，每个线圈匝数N c = 20，每极气隙磁通1Φ=7.5×10-3Wb ，求每相绕组基波感应电动势的大小。
解： 20363602360=⨯=⨯=Z p α 334362=⨯==pm Z q 94.070sin )9097sin()90sin(1==⨯=⨯= τyk y 96.010sin 330sin 220sin 32203sin 2sin 2sin 1==⨯== ααq q k q 9.096.094.01=⨯=W k 240120342=⨯⨯==a pqN N c V fNk E W 360105.79.02405044.444.43111=⨯⨯⨯⨯⨯=Φ=-8.6 有一台三相同步发电机，2极，转速为3000r/min ，定子槽数Z=60，每相串联匝数N =20，每极气隙磁通1Φ=1.505Wb ，求：(1)定子绕组基波感应电动势的频率；（2）若采用整距绕组，则基波绕组系数和相电动势为多少？（3）如要消除5次谐波电动势，则线圈节距y 应选多大，此时的基波电动势为多大？解：（1）Hz pn f 50603000160=⨯== （2）302602===p Z τ 6603601360=⨯=⨯=Z p α 1032602=⨯==pm Z q 因为采用整距绕组，故 11=y k 95537.03sin 1030sin 26sin 102610sin 2sin 2sin 11==⨯=== ααq q k k q w V fNk E W 6384505.195537.0205044.444.4111=⨯⨯⨯⨯=Φ=（3）取τ54=y 951.072sin )9054sin()90sin(1==⨯=⨯= τy k y V fNk E W 16.6071505.1951.095537.0205044.444.4111=⨯⨯⨯⨯⨯=Φ=8.7 为什么说交流绕组产生的磁动势既是时间的函数，又是空间的函数？答：单相绕组产生的磁动势沿空间（气隙圆周）按余弦规律分布，所以是空间的函数，其幅值大小又随时间按正弦规律变化，所以又是时间的函数。
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当一次、二次绕组匝数不同时，U 2 U1 ，即实现了变压。
2. 答: 为了使一、二次绕组磁耦合紧密，减少漏磁通，所以一次、二次绕组套在同一铁心组套在内层，高压绕组套在外曾层。
3. 答：因为直流电压只能产生恒定的直流磁通，不会在绕组中产生感应电动势，所以变压器不能
2.12 利用 T 形等效电路进行实际问题计算时，算出的一次和二次侧电压、电流、损耗、功率是否 均为实际值，为什么？
答: 一次各物理量数值均为实际值,二次电压、电流是折算值，二次损耗、功率是实际值。因为对 二次绕组进行折算时，是以等效为原则，其中，折算前、后的二次侧损耗、功率是保持不变的。
2.13 变压器空载实验一般在哪侧进行？将电源加在低压侧或高压侧所测得的空载电流、空载电流 百分值、空载功率、励磁阻抗是否相等？
2.4 当变压器空载运行时，一次绕组加额定电压，虽然一次绕组电阻很小，但流过的空载电流却 不大，这是为什么？
答：变压器空载运行时，虽然一次绕组的电阻很小，但是由于铁心硅钢片的磁导率大，导磁性能好， 主磁通大，所以励磁电抗大，因此空载电流不大。简单说，空载电流是受到大电抗限制的。
2.5 变压器外施电压不变的情况下，若铁心截面增大或一次绕组匝数减少或铁心接缝处气隙增大， 则对变压器的空载电流大小有何影响？
匝，为什么？
答：不能。由U1 E1 4.44 fN 1 可知，如果一次绕组用 2 匝，在原边电压作用下，由于匝数
太少，主磁通将很大，磁路高度饱和，励磁电流会很大，要求导线线径很大，在实践上根本无法饶制。 反之，如果导线截面不够大，那么线圈流过大电流将会烧毁。
2.8 在分析变压器时，为什么要对二次绕组进行折算？折算的物理意义是什么？折算前后二次侧 的电压、电流、功率和参数是怎样变化的？
定电流及相电流。 解：因为是三相变压器，所以
I1N
S N 5000103 A 288.68A 3U1N 3 10 103
I2N
SN 3U 2N
5000103 A 458.22A 3 6.3103
因为原边 形联结，所以， I1Np I1N 288.68A
因为副边 d 形联结，所以， I 2Np
阻抗、铁心损耗各有何影响？（1）减少一次绕组的匝数；（2）降低一次侧电压；（3）降低电源频率。
答：由U1 E1 4.44 fN 1 可知：
（1）减少一次绕组匝数时，主磁通增大，磁路饱和程度增加，磁导率下降，励磁阻抗减小，空载 电流增大，铁心损耗增加。
（2）降低一次电压时，主磁通减小，磁路饱和程度降低，磁导率增大，励磁阻抗增大，空载电流 减小，铁心损耗减小。
2.9 为什么变压器的空载磁动势与负载时的一、二次绕组合成磁动势相等？ 答：因为变压器的漏阻抗很小，无论空载还是负载，漏阻抗压降都很小，在电源电压不变时，主电 动势变化很小，因此主磁通几乎不变，所以用以产生主磁通的空载磁动势与负载时的合成磁动势相等。 2.10 变压器负载运行时，一、二次绕组中各有哪些电动势或电压降？它们是怎样产生的？试写出
改变直流电压。
4. 答：因为变压器的效率很高，二次绕组容量很接近一次绕组容量，所以一次、二次额定容量按
相等设计。
5. 答：为了保证变压器输出电压波动在一定范围内，提高电能质量，应该适时对变压器进行调压。
变压器调压是通过改变高压绕组的匝数实现的，所以高压绕组引出若干分接头，它们接到分接开关上，
当分接开关切换到不同的分接头时，变压器便有不同的匝数比，从而调节变压器输出电压的大小。
（3）降低电源频率时，主磁通增大，磁路饱和程度增加，磁导率下降，励磁阻抗减小，空载电流
增大，此时， Bf 常数 ，根据 pFeB 2 f 1.3 (Bf )1.3 B 0.7 可知，铁心损耗随 B 的增加而增加。 2.7 一台 220V/110V 的单相变压器，变比 k N 1 / N 2 2 ，能否一次绕组用 2 匝，二次绕组用 1
1.9 一台单相变压器， S N ＝500kVA，U1N /U 2N ＝35/11kV，试求一、二次侧额定电流。
解：因为是单相变压器，所以
I 1N
SN U1N
500 103 35 103
A 14.29A
I 2N
SN U2N
500 103 11 103
A 45.45A
1.10 一台三相变压器， S N ＝5000kVA， U1N /U 2N =10/6.3kV，Y，d 联结，试求：一、二次侧额
5
电动势平衡方程式。
答：一次绕组外加电源电压U1 时，一次绕组中有主电动势 E1 ，漏电动势 E1 （漏抗压降 jI1 X 1 ）， 电阻 R1 上的电压降 I1R1 ，方程式为 U 1 E 1 E 1 I1 R1 E 1 I1 (R1 jX1 ) ；二次绕组中有 主电动势 E 2 ，漏电动势 E 2 （漏抗压降 jI2 X 2 ），电阻 R2 上电压降 I2 R2 ，负载端电压为U 2 ，方程式 为 U 2 E 2 E 2 I2 R2 E 2 I2 ( R2 jX 2 ) 。
负载时，原绕组流过电流 I1 ，产生磁动势 F1 ；副绕组流过电流 I2 ，产生磁动势 F2 ，由原、副绕组 的合成磁动势 F1 F2 F0 产生主磁通 0 ，并分别在原、副绕组中产生电动势 E1 和 E 2 ； F1 还产生只 交链原绕组的漏磁通 1 ，它在原绕组中产生漏感电动势 E1 ，F2 还产生只交链副绕组的漏磁通 2 ， 它在副绕组中产生漏感电动势 E 2 ；同时，电流 I1 在原绕组电阻 R1 上产生电压降 I1R1 ，电流 I2 在副绕 组电阻 R2 上产生电压降 I2 R2 。
2.3 试述变压器空载电流的大小和性质。 答：由于变压器铁心采用薄硅钢片叠成，磁导率高，导磁性能好，因此空载电流很小，一般为额定
电流的 2%—10%。在空载电流 I0 中，用来建立主磁通的无功分量 I0r 远大于对应铁心损耗的有功分量 I0a ，所以空载电流基本属于无功性质，空载电流也因此常被称为励磁电流。
N1 N 2 时，副边电压就不等于原边电压，从而实现了变压。因为原、副绕组电动势的频率与主磁通
的频率相同，而主磁通的频率又与原边电压的频率相同，因此副边电压的频率就与原边电压的频率相同， 所以，变压器能够改变电压，不能改变频率。
1.2 变压器一次绕组若接在直流电源上，二次侧会有稳定的直流电压吗，为什么? 答：若一次绕组接直流电源，则铁心中将产生恒定的直流磁通，绕组中不会产生感应电动势，所以 二次侧不会有稳定的直流电压。 1.3 变压器铁心的作用是什么?为什么要用 0.35mm 厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成? 答：变压器铁心的主要作用是形成主磁路，同时也是绕组的机械骨架。采用导磁性能好硅钢片材料 是为了提高磁路的导磁性能和减小铁心中的磁滞损耗，而用薄的（0.35mm 厚）表面绝缘的硅钢片叠成 是为了减小铁心中的涡流损耗（涡流损耗与硅钢片厚度成正比）。 1.4 变压器有哪些主要部件，其功能是什么? 答：变压器的主要部件是器身，即铁心和绕组。铁心构成变压器的主磁路，也是绕组的机械骨架； 绕组构成变压器的电路，用来输入和输出电能。除了器身外，变压器还有一些附属器件，如绝缘套管、 变压器油、油箱及各种保护装置等。 1.5 变压器二次额定电压是怎样定义的? 答：变压器一次绕组加额定电压，二次绕组空载时的端电压定义为变压器二次额定电压。 1.6 双绕组变压器一、二次侧的额定容量为什么按相等进行设计? 答：变压器传递电能时，内部损耗很小，其效率很高（达 95%以上），二次绕组容量几乎接近一次 绕组容量，所以双绕组变压器的一次、二次额定容量按相等设计。 1.7 变压器油的作用是什么？ 答：变压器油既是绝缘介质，又是冷却介质，起绝缘和冷却作用。
2.11 试说明变压器等效电路中各参数的物理意义，这些参数是否为常数？
答： R1 和 X 1 分别为原边一相绕组的电阻和漏电抗， R2 和 X 2 分别为副边一相绕组的电阻和漏电 抗的折算值，上述四个参数为常数,其中 X 1 、 X 2 的大小分别反映了原、副绕组漏磁通的大小。 Rm 是 反映铁心损耗的等效电阻，称为励磁电阻， X m 是反映主磁通大小的电抗，称为励磁电抗，这两个参数 也是一相参数，当电源电压不变时， Rm 和 X m 近似为常数。
《电机学》各章练习题与自测题参考答案
第 1 章 思考题与习题参考答案
1.1 变压器是怎样实现变压的?为什么能够改变电压，而不能改变频率? 答：变压器是根据电磁感应原理实现变压的。变压器的原、副绕组交链同一个主磁通，根据电磁感
应定律 e N d 可知，原、副绕组的感应电动势（即电压）与匝数成正比，所以当原、副绕组匝数 dt
四、计算题
1.
解： I1N
SN U1N
250103 10 103
A 25A
I2N
SN U2N
250 103
0.4 103
A 625A
2. 解： I1N
S N 5600 103 A 538.86A
3U1N
3 6000
I2N
SN
5600 103
A 979.75A
3U 2N
3 3300
答：空载实验一般在低压侧进行。空载电流不等，高压侧空载电流是低压侧的 1/ k ；空载电流百 分值相等；空载功率相等；励磁阻抗不等，高压侧励磁阻抗是低压侧的 k 2 倍。
1
1.8 变压器分接开关的作用是什么？ 答：为了提高变压器输出电能的质量，应控制输出电压波动在一定的范围内，所以要适时对变压器 的输出调压进行调整。对变压器进行调压是通过改变高压绕组的匝数实现的，所以高压绕组引出若干分 接头，它们接到分接开关上，当分接开关切换到不同的分接头时，变压器便有不同的匝数比，从而可以 调节变压器输出电压的大小。
I2N 3
458.22 A 264.55A 3
2
第 1 章 自测题参考答案
一、填空题 1. 60Hz ，60Hz；2. 少，大；3. 铁心，绕组，绕组，铁心；4. 380，相等；5. 相等，小。