《电机学》习题解答(吕宗枢)16章.docx
电机学习题集及答案
3一台额定频率60 的电力变压器，接于50 ，电压为变压器额定电压的5/6倍的电网上运行，试问此时变压器的磁饱和程度、激磁电流、激磁阻抗、漏电抗以及铁耗等的实际值和标幺值于原设计值是否相同？
4铁耗合铜耗相等的变压器效率最高，但在设计时常是铁耗远小于额定电流下的铜耗，例如铁耗为铜耗的1/3，这是为什么？
(a)(b)
图7
2.图8a和b中的u、i、e等量的规定正方向不同，是分别写出两图中变压器原、副方的电压平衡方程式。
(a)(b)
图8
3.图7a中所标的正方向符合关系式e=- ，是问当主磁通在 (t)增加时e1和e2的瞬时方向如何？减小时又如何？
二、计算题
1某三相变压器SN=5000kVA，U1N/U2N=10/6.3kV，Y，d联结，试求原、副方的额定电流。
二、计算题
1.一铁环的平均半径为0.3m，铁环的横截面积为一直径等于0.05m的圆形，在铁环上绕有线圈，当线圈中的电流为5A时，在铁心中产生的磁通为0.003Wb，试求线圈应有的匝数。
铁环所用的材料为铸铁，其磁化曲线有如下数据：
H 100( )
5
10
20
30
40
50
60
80
110
B 0.1(T)
6
11.0
=
3设三相铁心式变压器的绕组标志如图15，现把原绕组接成星形，副绕组接成三角形，如每一铁柱上原、副绕组之间的变比为k，问线电压间的变比为多少？由于副方个绕组联结的不同，实际上可得两种不同的Y,d联结法，试为每种联结法画接线图，并证明若一种联结法为Y,d11，另一种为Y,d1。
《电机学》习题解答(吕宗枢)09章.docx
第 9 章思考题与习题参考答案9.1试比较异步电动机中主磁通和漏磁通的区别。
答: 主磁通是由基波旋转磁动势产生的基波旋转磁通，它经主磁路（定子铁心—气隙—转子铁心—气隙—定子铁心）而闭合。
其穿过气隙而同时交链定子、转子绕组，并分别在定子、转子绕组中产生感应电动势。
转子感应电动势产生的转子电流与定子磁场相互作用产生电磁转矩，驱动转子旋转，异步电动机从而实现将定子侧的电能传递给转子并转换成机械能输出。
因此，主磁通起能量传递和转换的媒介作用。
漏磁通不穿过气隙，它只与自身绕组相交链。
漏磁通包括槽部漏磁通和端部漏磁通。
另外由高次谐波磁动势所产生的高次谐波磁通虽然穿过气隙，但是对转子并不产生有效转矩，与槽部漏磁通和端部漏磁通具有同样的性质，所以也将其作漏磁通处理，称为谐波漏磁通。
由于漏磁通路径磁阻很大，因此它比主磁通小很多。
漏磁通仅在绕组上产生漏电动势，起电抗压降作用，不参与能量传递和转换。
9.2和同容量的变压器相比，为什么三相异步电动机的空载电流较大？答：变压器的主磁路由铁心构成，其磁阻很小，建立一定的主磁通所需要的磁动势很小，即励磁电流很小，通常为额定电流的2%～ 10%。
异步电动机的主磁路除了定、转子部分为铁心外，还有两段空气隙，这使得主磁路的磁阻很大，建立一定的主磁通所需要的磁动势就很大，即励磁电流很很大，通常为额定电流的20%～ 50%。
所以和同容量的变压器相比，三相异步电动机的空载电流较大。
9.3增大异步电动机的气隙，对空载电流、漏抗有何影响?答：增大异步电动机的气隙，主磁路磁阻增大，励磁电抗减小，空载电流增大。
气隙增大后，漏磁面积增加，单位电流产生的漏磁通增加，漏抗增大。
9.4异步电动机空载和负载时的气隙主磁通是否变化，为什么？答：主磁通几乎不变化。
虽然异步电动机空载运行时，气隙主磁通仅由定子励磁磁动势F0产生，而负载运行时，气隙主磁通由定子磁动势F1和转子磁动势 F2共同产生，但是因为外施电压U 1不变，根据U1 E1 4.44 fNk w1可知，空载和负载时的主磁通基本是同一数值。
《电机学》习题解答(吕宗枢) 16章
第16章思考题与习题参考答案16.1 简述直流发电机和直流电动机的基本工作原理。
答：发电机原理：定子励磁绕组通入直流电流建立恒定的磁场（励磁磁场），当原动机拖动转子旋转时，电枢线圈便切割励磁磁场而产生感应电动势，尽管该电动势是交流电动势，但是通过换向器和电刷的配合作用，在电刷两端可获得直流电动势，当电刷与外电路接通时，便可向外电路发出直流电流。
电动机原理：定子励磁绕组通入直流电流建立恒定的励磁磁场，当把直流电源加在电刷两端时，电枢线圈中将有电流流过，电枢线圈的每边导体在励磁磁场中将受到电磁力的作用，并对转轴形成电磁转矩，从而拖动转子旋转。
必须指出，虽然外加直流电源，但通过电刷和换向器的配合作用，使电枢线圈中流过的是交流电流，从而保证电机产生固定方向的电磁转矩，拖动转子沿固定方向旋转。
16.2 在直流电机中，为什么每根导体的感应电动势为交流，而由电刷引出的电动势却为直流? 换向器的作用是什么？答：在直流电机中，电枢旋转使每根导体交替切割N、S极磁场，所以电枢导体电动势为交流。
但由于换向器与电枢线圈一起旋转，而电刷固定不动，使得其中的一个电刷总是与位于N极下的导体相接触，另一个电刷总是与位于S极下的导体相接触，也就是说，一个电刷的电位总为正极性，而另一个电刷的电位总为负极性，所以电刷两端的电动势是一个极性不变的直流电动势。
换向器是实现电刷两端直流电与电枢线圈中交流电的相互转换作用。
16.3试判断下列情况下电刷两端电压的性质：(1)磁极固定，电刷与电枢同时旋转；(2)电枢固定，电刷与磁极同时旋转。
答：（1）磁极固定，电刷与电枢同时旋转时，电刷两端电压为交流；（2）电枢固定，电刷与磁极同时旋转时，电刷两端电压为直流。
16.4试述直流电机的主要组成部件及其作用。
答：直流电机主要由定子和转子组成。
定子部分有：（1）主磁极，作用是产生恒定的主磁场；（2）换向极，作用是减少电刷与换向器之间的火花；（3）电刷装置，作用是与换向器一起实现直流电机的内部交流与外部直流的相互转换功能，并使电刷与换向器保持良好接触；（4）机座和端盖，机座的作用是用来固定主磁极、换向极和端盖，也是电机磁路的一部分。
电机学练习题库(附答案)
电机学练习题库（附答案）一、单选题（共45题，每题1分，共45分）1.某三相异步电动机最大转矩的大小与（）。
A、转子漏电抗无关B、转子电阻有关C、转子漏电抗成正比D、转子电阻无关正确答案：D2.交流电机定、转子的极对数要求（）。
A、任意B、不等C、不可确定D、相等正确答案：D3.变压器的储油柜位于变压器油箱的上方，通过（）与油箱相通。
A、冷却装置B、气体继电器C、绝缘套管D、吸湿器正确答案：B4.三相交流旋转电机的相带是（）。
A、240°B、60°相带C、360°D、120°相带正确答案：B5.如果电网容量允许，鼠笼式异步电动机应采用（)。
A、Y-B、自耦变压器降压起动C、直接起动D、延边三角降压启动正确答案：C6.电力变压器是常用于改变（）的电气设备。
A、交流电压大小B、交流电源频率大小C、电能大小D、直流电压大小正确答案：A7.当异步电动机的负载超重时，其起动转短将（）。
A、与负载轻重无关B、愈大C、为零D、愈小正确答案：A8.当同步电机空载电势店相位滞后端电压U时，电机运行于（）状态。
A、不确定B、电动机C、调相机D、发电机正确答案：B9.三相异步电动机定子绕组通入频率为分的电流，当转子不动时，其转子频率万为(）。
A、f₂>fB、f₂<f₁C、f₁=f₂D、f₂=0正确答案：C10.同步发电机的空载特性是（）。
A、一条过原点的直线B、一条向下弯曲的曲线C、磁饱和曲线D、双曲线正确答案：C11.转差率为s的异步电动机，电磁功率为P，则sP将等于（，A、机械功率B、总机械功率C、转子铜耗D、定子铜耗正确答案：C12.考虑磁路饱和，单相变压器空载运行时（）。
A、当电流为正弦波时，主磁通为正弦波B、磁通为平顶波时，电流为正弦波C、当电流为正弦波时，主磁通为尖顶波D、当磁通为正弦波时，电流为平顶波正确答案：B13.异步电动机处于理想空载状态时，转差率为（）。
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》习题解答(吕宗枢)-11章
《电机学》习题解答(吕宗枢)-11章-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1第11章 思考题与习题参考答案11.1 同步发电机感应电动势的频率和转速有什么关系? 在频率为50H Z 时，极数和转速有什么关系答:频率与转速的关系为：60pn f = 当频率为Hz 50时，30005060=⨯=pn 。
11.2 为什么汽轮发电机采用隐极式转子，水轮发电机采用凸极式转子？答：汽轮发电机磁极对数少（通常p =1），转速高，为了提高转子机械强度，降低转子离心力，所以采用细而长的隐极式转子；水轮发电机磁极对数多,转速低，所以采用短而粗的凸极式转子。
11.3 试比较同步发电机与异步电动机结构上的主要异同点。
答：同步发电机和异步电动机的定子结构相同，都由定子铁心、定子三相对称绕组、机座和端盖等主要部件组成。
但这两种电机的转子结构却不同，同步发电机的转子由磁极铁心和励磁绕组组成，励磁绕组外加直流电流产生恒定的转子磁场。
转子铁心又分为隐极式和凸极式两种不同结构。
异步电动机的转子分为笼型和绕线型两种结构形式，转子绕组中的电流及转子磁场是依靠定子磁场感应而产生的，故也称为感应电动机。
11.4 一台汽轮发电机，极数22=p ，MW 300=N P ，kV 18=N U ，85.0cos =N ϕ，Hz 50=N f ，试求：（1）发电机的额定电流；（2）发电机额定运行时的有功功率和无功功率。
解：（1）A U P I N N NN 6.1132085.010********cos 336=⨯⨯⨯⨯==ϕ（2）MW P N 300= MVA P S N N N 94.35285.0/300cos /===ϕv ar 186527.094.352sin M S Q N N N =⨯==ϕ11.5一台水轮发电机，极数402=p ，MW 100=N P ，kV 813.U N =，9.0cos =N ϕ，Hz 50=N f ，求：（1）发电机的额定电流；（2）发电机额定运行时的有功功率和无功功率；（3）发电机的转速。
电机学教材答案
流除 K、阻抗乘 K2；用标幺值表示时无需折算。
2-8（1） N1 407匝
N2 222匝
（2） I1N 57.74A SN 1000 kVA
（3） P2 1000 kW P2 900 kW P2 850 kW
2-9 （1） rk 8.607 xk 17.747 Zk 19.724
2-3 不饱和，为正弦波；饱和为尖顶波，非线性的原因。
2-4 空载电流小，忽略了空载铜耗；短路时电压低，忽略铁耗；略有差别。
2-5 励磁电流下降、铁耗下降、漏抗增大、电压变化率增大。
2-6 一样但计算值差 K2 倍。
2-7 去耦合、保持有无功功率（损耗）不变，磁势不变；低压到高压的折算为：电压乘 K、电
4-3 空载是非线性的问题，短路是线性电路的问题。
4-4 过小时正常运行的电压变化小，但短路时电流大，过大反之。大型变较大的原因是限制短
路时的短路电流。
4-5（1） Ik
1572 .3A，
I
k
9.5
（2） ik max 4052 A,
i
km ax
17.4
4-6（1） Ik 260 A
（2） ik max 430 .7 A
pCu2 sNPem 0.05 106 .3 5.3kW
10-7 解：①额定电磁转矩Tem
Tem
Pem 1
Pem 2 n1
9550
Pem n1
9550 106.3 1000
1015.2N m
60
② 额定输出转矩T2
T2N
PN
PN 2 n
9550 PN nN
9550 100 950
1-5 I1N I1N 16.5A I 2N 91.65A I 2N 52.91A
电机学课后习题答案
电机学课后习题答案问题1：简述直流电机的工作原理。
答案：直流电机的工作原理基于电磁感应定律和洛伦兹力定律。
当直流电通过电机的定子线圈时，会在定子中产生磁场。
这个磁场与转子中的电流相互作用，产生力矩，使转子旋转。
转子的旋转方向取决于电流的方向以及磁场的方向。
问题2：解释同步电机和异步电机的区别。
答案：同步电机和异步电机的主要区别在于它们的转速与电网频率的关系。
同步电机的转速严格与电网频率同步，即转速等于电网频率乘以极对数。
而异步电机的转速则略低于同步转速，存在滑差，这是因为异步电机的转子电流是感应产生的，而不是直接供电。
问题3：三相异步电机的启动方式有哪些？答案：三相异步电机的启动方式主要有以下几种：1. 直接启动：将电机直接接入电网，适用于小型电机。
2. 星-三角形启动：在启动时将电机接成星形，以降低启动电流，启动后再切换为三角形连接。
3. 自耦变压器启动：使用自耦变压器降低启动时的电压，从而减小启动电流。
4. 软启动器启动：通过电子控制技术逐渐增加电机的启动电压和电流，实现平滑启动。
问题4：解释变压器的工作原理。
答案：变压器的工作原理基于电磁感应。
它由两个或多个线圈组成，这些线圈围绕同一个铁芯。
当交流电通过初级线圈时，会在铁芯中产生变化的磁通量，这个变化的磁通量会在次级线圈中感应出电动势。
变压器的输出电压与输入电压之比等于次级线圈与初级线圈的匝数比。
问题5：电机的效率如何计算？答案：电机的效率是输出功率与输入功率之比，通常用百分比表示。
计算公式为：\[ \text{效率} = \left( \frac{\text{输出功率}}{\text{输入功率}} \right) \times 100\% \]输出功率是指电机轴上的实际输出功率，而输入功率是电机消耗的电能功率。
结束语：电机学的学习不仅需要理解理论知识，还需要通过课后习题来加深对知识点的掌握。
希望上述答案能够帮助你更好地理解电机学的基本概念和原理。
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第 16 章思考题与习题参考答案
16.1简述直流发电机和直流电动机的基本工作原理。
答：发电机原理：定子励磁绕组通入直流电流建立恒定的磁场（励磁磁场），当原动机拖动转子旋
转时，电枢线圈便切割励磁磁场而产生感应电动势，尽管该电动势是交流电动势，但是通过换向器和电
刷的配合作用，在电刷两端可获得直流电动势，当电刷与外电路接通时，便可向外电路发出直流电流。
电动机原理：定子励磁绕组通入直流电流建立恒定的励磁磁场，当把直流电源加在电刷两端时，电枢线圈中将有电流流过，电枢线圈的每边导体在励磁磁场中将受到电磁力的作用，并对转轴形成电磁转矩，从而拖动转子旋转。
必须指出，虽然外加直流电源，但通过电刷和换向器的配合作用，使电枢线圈
中流过的是交流电流，从而保证电机产生固定方向的电磁转矩，拖动转子沿固定方向旋转。
16. 2 在直流电机中，为什么每根导体的感应电动势为交流，而由电刷引出的电动势却为直流? 换向器的作用是什么？
答：在直流电机中，电枢旋转使每根导体交替切割N、 S 极磁场，所以电枢导体电动势为交流。
但
由于换向器与电枢线圈一起旋转，而电刷固定不动，使得其中的一个电刷总是与位于N极下的导体相接触，另一个电刷总是与位于S 极下的导体相接触，也就是说，一个电刷的电位总为正极性，而另一个电
刷的电位总为负极性，所以电刷两端的电动势是一个极性不变的直流电动势。
换向器是实现电刷两端直
流电与电枢线圈中交流电的相互转换作用。
16.3 试判断下列情况下电刷两端电压的性质：(1) 磁极固定，电刷与电枢同时旋转；(2)电枢固定，电刷与磁极同时旋转。
答：（ 1）磁极固定，电刷与电枢同时旋转时，电刷两端电压为交流；
（ 2）电枢固定，电刷与磁极同时旋转时，电刷两端电压为直流。
16.4 试述直流电机的主要组成部件及其作用。
答：直流电机主要由定子和转子组成。
定子部分有：（ 1）主磁极，作用是产生恒定的主磁场；（2）换向极，作用是减少电刷与换向器之间的火花；（3）电刷装置，作用是与换向器一起实现直流电机的内
部交流与外部直流的相互转换功能，并使电刷与换向器保持良好接触；（ 4）机座和端盖，机座的作用是
用来固定主磁极、换向极和端盖，也是电机磁路的一部分。
转子部分有：（ 1）电枢铁心，作用是用来安放电枢绕组并作为主磁路的一部分；（2）电枢绕组，作用是产生感应电动势和电流以及产生电磁转矩，是电能与机械能相互转换的重要部件；（ 3）换向器，又称整流子，是实现电枢内交流电和外部直流电的转换作用。
16.5 说明直流发电机与直流电动机额定功率的定义及其性质差别。
直流电动机的额定功率是指额定运行时，电机转轴输出的机械功率。
16.6 一台直流电动机的铭牌数据如下：额定功率P N55kW ，额定电压 U N110 V ，额定转速n N 1000 r / min ，额定效率N85% 。
试求该电动机的额定输入功率P1和额定电流 I N。
解： P1P N55
64.706kW
85%
N
I N
P164.706103A U N110588.24
16.7 一台直流发电机的铭牌数据如下：额定功率P N200kW ，额定电压 U N230V ，额定转速 n N 1450 r / min ，额定效率N90% 。
试求该发电机的额定输入功率P1和额定电流 I N。
解： P1P N200
222.22kW
90%
N
I N
P N200103
869.565A U N230
16.8 一台直流电机的极对数p=3，电枢绕组总导体数N =398，气隙每极磁通
-2
=2.1 × 10 Wb ，电
枢电流 I a=10A ，转速 n=1500 r/min，电枢绕组有两条并联支路。
求电枢电动势和电磁转矩。
解： C E pN339819.9
60a601
C T pN3398190.03
2 a21
E a C E n 19.9 2.110 2 1500626.85V
T
em C T I a190.03 2.1 10 2 1039.91Nm
第 16 章自测题参考答案
一、填空题
1.交流、直流；
2. 串励、复励；
3. 电、机械；
4. 相反、相同；
5. 相同、相反二、选择题
1.③
2.①
3.②
4.③
5.③
三、简答题和作图题
1.答：由于主磁极励磁绕组中通入直流电流后产生的磁场为恒定磁场，即磁极铁心中的磁通是不
变的，所以主磁极铁心包括定子铁轭中不存在磁滞和涡流损耗，所以可采用普通钢片。
但由于电枢旋转，
电枢铁心交替切割主磁极N、S 磁场，电枢铁心中的磁通是交变的，故电枢铁心中产生涡流和磁滞损耗，为了减少涡流和磁滞损耗，电枢铁心必须采用硅钢片。
2.答：有他励、并励、串励和复励四种。
各接线图略。
四、计算题
解：（ 1）
P N82103A I N U N230356.5
（ 2） C E
pN2246
8.2
60a601
E a230
2.89102Wb
C E n8.2970
（3） C T pN2246
78.3 2 a21
T
em C
T I a78.3 2.8910 2356.5 806.7 Nm。