电机学课后习题答案 吕宗枢03章 三相变压器
(最新)电机学3,4,5章完全答案

第 3 章3.1 三相变压器组和三相心式变压器在磁路结构上各有什么特点?答:三相变压器组磁路结构上的特点是各相磁路各自独立,彼此无关;三相心式变压器在磁路结构上的特点是各相磁路相互影响,任一瞬间某一相的磁通均以其他两相铁心为回路。
3.2三相变压器的联结组是由哪些因素决定的?答:三相变压器的联结组是描述高、低压绕组对应的线电动势之间的相位差,它主要与(1)绕组的极性(绕法)和首末端的标志有关;(2)绕组的连接方式有关。
3.4 Y ,y 接法的三相变压器组中,相电动势中有三次谐波电动势,线电动势中有无三次谐波电动势?为什么?答:线电动势中没有三次谐波电动势,因为三次谐波大小相等,相位上彼此相差003601203=⨯,即相位也相同。
当采用Y ,y 接法时,线电动势为两相电动势之差,所以线电动势中的三次谐波为零。
以B A ,相为例,三次谐波电动势表达式为03.3.3.=-=B A AB E E E ,所以线电动势中没有三次谐波电动势。
3.5变压器理想并联运行的条件有哪些?答:变压器理想并联运行的条件有:(1) 各变压器高、低压方的额定电压分别相等,即各变压器的变比相等;(2) 各变压器的联结组相同;(3) 各变压器短路阻抗的标么值Z k *相等,且短路电抗与短路电阻之比相等。
上述三个条件中,条件(2﹚必须严格保证。
3.6 并联运行的变压器,如果联结组不同或变比不等会出现什么情况?答:如果联结组不同,当各变压器的原方接到同一电源,副方各线电动势之间至少有30°的相位差。
例如Y ,y0和Y ,d11两台变压器并联时,副边的线电动势即使大小相等,由于对应线电动势之间相位差300,也会在它们之间产生一电压差U ∆, 如图所示。
其大小可达U ∆=U N 22sin15°=0.518U N 2。
这样大的电压差作用在变压器副绕组所构成的回路上,必然产生很大的环流(几倍于额定电流),它将烧坏变压器的绕组。
电机学思考题吕宗枢

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dtd Ne φ=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21N N ≠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。
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。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
电机学答案3

第三章习题解答(Page 64~66)3-1 三相变压器组与三相心式变压器在磁路上各有什么特点?【解】变压器组每相有一个闭合的独立磁路;心式变压器每相磁路需经过另外两相铁心柱闭合。
3-2 试标出图3-29(a)、(b)、(c)、(d)四图中变压器绕组的同极性端,并画出高、低压侧绕组的电压向量图,写出其连结组标号。
3-4 已知图3-30所示三相变压器连结组及绕组相对极性,试画相量图判定其连结组标号。
(a) (b) (c) (d)图3-29 习题3-2用图【解】根据绕向可判断出绕组的同极性端,其标注如上图所示。
按同极性端画出相量图,其中图(b )对应于(g )图,图(a )、(c )、(d)对应于(h )图。
O(X,x)(g) (h)即图(a )、(c )、(d )变压器的连结组别为I,i6;图(b )变压器的连结组别为I,i0。
(a) (b)(c)(d)图3-30 习题3-4用图【解】根据接线图上端头所对应的同极性端关系,可分别画出相应的高、低压侧电压相量图如下:(a)图的电压相量图 (b)图的电压相量图 (c)图的电压相量图 (d)图的电压相量图 Y ,y8连结组 Y ,y10连结组 Y ,d5连结组 D,y5连结组3-5 根据下列连结组标号,画出其三相绕组的接线⑴Y,y8;⑵Y,y2;⑶Y,d7;⑷D,y1。
【解】第一步:根据连结组号,首先画出高、低压侧的电压相量图,如下图所示。
3-6 已知三相变压器的连结组标号为Y,y2,试将其改接成Y,y0,并画出必要的电压相量图说明。
【解】先画出Y ,y0和Y ,y2连结组的电压相量图,再画出它们的接线图,如下图所示。
(a)Y ,y8连结组的 (b)Y ,y2连结组的 (c)Y ,d7连结组的 (d)D,y1连结组的 电压相量图 电压相量图 电压相量图 电压相量图第二步:然后画出三相绕组,把高压绕组的首端分别标成A 、B 、C 并打上同极性端记号“●”。
(完整版)《电机学》习题三答案

《电机学》习题三答案一、单项选择题(本大题共25小题,每小题2分,共50分)1、在电机和变压器铁心材料周围的气隙中( A )磁场。
A、存在;B、不存在;C、存在均匀; C、不好确定。
2、直流发电机的电刷逆转向移动一个小角度,电枢反应性质为( B )。
A、去磁与交磁;B、增磁与交磁;C、去磁;D、增磁。
3、直流电动机的基本结构主要由( B )两大部分构成。
A、静止的铁心,旋转的绕组;B、静止的磁极,旋转的电枢;C、静止的电枢,旋转的磁极;D、静止的绕组,旋转的铁心。
4、他励直流电机并联于220V电网上,已知支路对数为1,极对数为2,电枢总导体数为372,转速1500r/min,磁通0.011wb,该直流电机为( B )。
A、发电机状态;B、电动机状态;C、能耗制动状态;D、反接制动状态。
5、直流电动机的额定功率指( B )。
A、转轴上吸收的机械功率;B、转轴上输出的机械功率;C、电枢端口吸收的电功率;D、电枢端口输出的电功率。
6、原动机拖动直流并励发电机空载运行,正转时能够建立起稳定的端电压,则反转时( C )。
A、能够建立起与正转时极性相反的稳定端电压;B、能够建立起与正转时极性相同的稳定端电压C、不能建立起稳定的端电压D、无法确定将( B )。
7、若并励直流发电机转速上升20%,则空载时发电机的端电压UA、升高20%;B、升高大于20%;C、升高小于20%;D、不变。
8、直流电机的铁损、铜损分别( C )。
A、随负载变化,随负载变化;B、随负载变化,不随负载变化;C、不随负载变化,随负载变化;D、不随负载变化,不随负载变化。
9、一台变比为k=5的变压器,从低压侧作空载实验,求得副边的励磁阻抗标幺值为10,那么原边的励磁阻抗标幺值是( A )。
A、10; B、250; C、0.4; D 、2。
10、额定容量为N 100KVA S =,额定电压1N 2N /35000/400V U U =的三相变压器,其副边额定 电流为( A )。
电机学习题答案

第一章 变压器基本工作原理和结构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dt d N e 011φ-=, dt d N e 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 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 e N 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 U N 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。
1-3 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?为什么?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。
1-4 变压器铁芯的作用是什么,为什么它要用0.35毫米厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片迭成?答:变压器的铁心构成变压器的磁路,同时又起着器身的骨架作用。
为了铁心损耗,采用0.35mm 厚、表面涂的绝缘漆的硅钢片迭成。
1-5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。
电机学课后答案

第1章 导论1.1 电机和变压器的磁路常采用什么材料制成?这些材料各有哪些主要特性? 解:磁路:硅钢片。
特点:导磁率高。
电路:紫铜线。
特点:导电性能好,电阻损耗小. 电机:热轧硅钢片, 永磁材料 铁氧体 稀土钴 钕铁硼 变压器:冷轧硅钢片。
1.2 磁滞损耗和涡流损耗是什么原因引起的?它们的大小与哪些因素有关?解:磁滞损耗:铁磁材料在交变磁场作用下反复磁化,磁畴会不停转动,相互间产生摩擦,消耗能量,产生功率损耗。
与磁场交变频率f ,磁通密度B ,材料,体积,厚度有关。
涡流损耗:由电磁感应定律,硅钢片中有围绕磁通呈涡旋状的感应电动势和电流产生叫涡流,涡流在其流通路径上的等效电阻中产生的损耗叫涡流损耗。
与磁场交变频率f ,磁通密度,材料,体积,厚度有关。
1.3 变压器电动势、运动电动势产生的原因有什么不同?其大小与哪些因素有关? 解:变压器电势:磁通随时间变化而在线圈中产生的感应电动势 4.44m EfN φ=。
运动电势:线圈与磁场间的相对运动而产生的e T 与磁密B ,运动速度v ,导体长度l ,匝数N 有关。
1.6自感系数的大小与哪些因素有关?有两个匝数相等的线圈,一个绕在闭合铁心上,一个绕在木质材料上,哪一个自感系数大?哪一个自感系数是常数?哪一个自感系数是变数,随什么原因变化? 解:自感电势:由于电流本身随时间变化而在线圈内感应的电势叫自感电势。
d L e d t Lψ=-对空心线圈:L Li ψ= 所以die L L dt=-自感:2LL N N m m iiiLNi N φψ===∧=∧ Am l μ∧=所以,L 的大小与匝数平方、磁导率µ、磁路截面积A 、磁路平均长度l 有关。
闭合铁心µ>>µ0,所以闭合铁心的自感系数远大于木质材料。
因为µ0是常数,所以木质材料的自感系数是常数,铁心材料的自感系数是随磁通密度而变化。
1.7 在图1.30中,若一次绕组外加正弦电压u 1、绕组电阻R 1、电流i 1时,问 (1)绕组内为什么会感应出电动势?(2)标出磁通、一次绕组的自感电动势、二次绕组的互感电动势的正方向; (3)写出一次侧电压平衡方程式;(4)当电流i 1增加或减小时,分别标出两侧绕组的感应电动势的实际方向。
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 I 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1P 将 ,电枢电流a I ,转速n 将 ,电动机的效率η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a I 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20℅,他励方式运行空载电压为01U ,并励方式空载电压为02U ,则 。
A:01U = 02U , B:01U < 02U , C:01U > 02U 。
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0.5N U ,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n C E e a Φ=Ф和a T I C T Φ=中的Φ指的是 。
A :每极合成磁通 ,B :所有磁极的总磁通,C :主磁通每极磁通 ,D :以上都不是 。
答:A4.在直流电机中,右行单叠绕组的合成节距c y y == 。
A :p Q u 2,B :ε±pQ u 2, C :1, D :2. 答:C 5.直流电动机的额定功率指 。
A:转轴上吸收的机械功率, B:转轴上输出的机械功率,C:电枢端口吸收的电功率, D:电枢端口输出的电功率。
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
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khda (a)
(b)
(c)
(d)
www. 题3.9图
2
(a)组别号为 Y,y4
(b)组别号为 Y,y2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
com (c) 组别号为Y,d5
(d) 组别号为 Y,d7
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khdaw. 3.10 设三相变压器一次侧绕组联结如题 3.9 图中所示,试分别画出 Y,y8、Y,y10、Y,d3 、Y,d9
于中间相磁路长度小于其它两相的磁路长度,磁阻小,因此,中间一相的空载电流小于其它两相的电流。
3.2 变压器出厂前要进行“极性”试验,如题 3.2 图所示,在 U1、
m U2 端加电压,将 U2、u2 相连,用电压表测 U1、u1 间电压。设变压器额
o 定电压为 220/110V,如 U1、u1 为同名端,电压表读数为多少?如不是同
m 大,由于三次谐波电动势大小相等、相位相同,所以测得的开口电压是每相三次谐波电压的三倍,数值
较大。对于心式变压器来说,因为三相磁路彼此相关,三次谐波磁通只能通过漏磁路闭合,遇到的磁阻
o 大,磁通数值小,在绕组中感应的三次谐波电动势也小,因此测得的开口电压没有组式变压器的大。 www.khdaw.c 四、作图题(略)
组中产生的三次谐波电动势也较大,此时三角形开口处电压是每相三次谐波电动势的三倍,所以开口电
c 压较高;当三角形开口闭合后,三角形绕组自身构成回路,三次谐波电动势在三角形内形成三次谐波电
流,起到励磁电流的作用,此时主磁通接近于正弦波,每相绕组感应电动势接近正弦波,三角形内的三
. 次谐波电流几乎为零,所以闭合后电流非常小。 w 3.9 三相变压器的绕组连接方式如题 3.9 图所示,画出它们的电动势相量图,并判定其联结组别。
动势产生的。基波电动势不能在三角形回路中产生环流,因为三相基波电动势大小相等,相位互差120 ,
在三角形回路中它们的相量和等于 0,所以不会产生环流。 5. 答:组式变压器测得的开口电压大。因为组式变压器三相磁路彼此独立,在原边 Y 接,副边 d
接开口的情况下,原边流过正弦波电流,铁心中三次谐波磁通很大,绕组中感应的三次谐波电动势就很
答:对。因为在组式变压器中,三次谐波磁通流经主磁路,数值较大,起到了主磁通的作用;而在
1
心式变压器中,三次谐波磁通流经漏磁路,数值较小,可看作漏磁通。
3.7 为什么三相变压器中总希望有一侧作三角形联结?
答:三相变压器,无论是组式还是心式结构,只要有一侧作三角形联结,就为三次谐波电流提供了
通路,从而使主磁通基本为正弦波,相电动势波形接近正弦波而不发生畸变。
波,相电动势波形也接近正弦波。但三次谐波磁通频率较高,流经油箱壁及其它铁件时会产生涡流损耗,
w引起局部过热,降低变压器运行效率,因此,只有容量小于 1800KVA 的三相心式变压器才允许采用 Y,
wy 联结。
3.6 在三相组式变压器中,三次谐波磁通是主磁通;而在三相心式变压器中,三次谐波磁通是漏
磁通,这一说法对吗?为什么?
联结组的电动势相量图和它们的二次绕组连接图。
www.Y,y8联结
Y,y10 联结
3
Y,d3 联结
Y,d9 联结
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com 第3章 自测题参考答案 . 一、填空题
1. 组式和心式,组式;2. I,I0,I,I6;3. I,I0,I,I6;4. 同一,相同的;
w 5. 正弦波,接近正弦波;6.平顶波,尖顶波;7.三角形,正弦波;8. 0 , 30 ; a 9. Y,d 或 D,y ,Y,y 或 D,d ;10. 高压侧某线电动势,低压侧对应线电动势。
a 答:把三相变压器高压侧某一线电动势相量看作时钟的长针,并固定指向“0”点,把低压侧对应
线电动势相量看作时钟的短针,它所指向的时钟数字便是该变压器的联结组别号。
d 3.5 试说明为什么三相组式变压器不能采用 Y,y 联结,而小容量三相心式变压器可以采用 Y,y 联
h 结?
答:因为三相组式变压器三相磁路彼此独立,采用 Y,y 联结时,主磁路中三次谐波磁通较大,其
3.8 把三台相同的单相变压器组成 Y,d 联结的三相变压器,当二次侧三角形开口未闭合时,将一
次侧接入电源,发现开口处有较高电压,但开口闭合后,其电流又非常小,检查接线并无错误,这是
为什么?
m 答:一次侧 Y 联结,励磁电流为正弦波,主磁通为平顶波,可分解成基波和三次谐波磁通,由于 o 三相磁路独立,二次侧三角形开口未闭合时,三次谐波磁通在各相主磁路中流通,其值较大,在每相绕
耗,引起局部过热,降低变压器运行效率,因此,只有容量小于 1800KVA 的三相心式变压器才允许采用
Y,y 联结。
3. 答:因为三次谐波电动势大小相等,相位相同,所以在线电动势中互相抵消,即线电动势中无
4
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三次谐波分量。 4. 答:三角形回路中有不大的环流,是三次谐波电流。它是由三次谐波磁通所感生的三次谐波电
. 其频率又是基波频率的三倍,所以,三次谐波电动势较大,它与基波电动势叠加,使变压器相电动势畸 w 变为尖顶波,其最大值升高很多,可能危及到绕组绝缘的安全,因此三相组式变压器不能采用 Y,y 联
结。对于三相心式变压器,因为三相磁路彼此相关,所以,三次谐波磁通不能在主磁路(铁心)中流通,
w只能通过漏磁路闭合而成为漏磁通。漏磁路磁阻很大,使三次谐波磁通大为削弱,主磁通波形接近于正 w弦波,相电动势波形也接近正弦波。但三次谐波磁通频率较高,流经油箱壁及其它铁件时会产生涡流损
第 3 章 思考题与习题参考答案
3.1 三相组式变压器和三相心式变压器的磁路结构各有何特点?在测取三相心式变压器的空载电
流时,为什么中间一相的电流小于其它两相的电流?
答:三相组式变压器的三相磁路彼此独立,互不关联,且各相磁路几何尺寸完全相同;三相心式变
压器的三相磁路彼此不独立,互相关联,各相磁路长度不等,三相磁阻不对称。在外加对称电压时,由
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名端,则读数为多少?
c 答:110V,330V
3.3 单相变压器的联结组别有哪两种?说明其意义。
题 3.2 图 极性试验图
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. 答:有 I,I0;I,I6 两种。I,I0 说明高、低压绕组电动势同相位;I,I6 说明高、低压绕组电动
w 势反相位。
3.4 简述三相变压器联结组别的时钟表示法。
二、选择题
d 1. ② 2. ③ 3. ① 4. ① 5. ④ 6. ② 7. ② 8. ② 9. ④ 10. ④ h 三、简答题
1. 答:在外加电压是正弦的情况下,铁心中的磁通也为正弦波,因为磁路饱和的原因,产生这个
k 正弦波磁通需要尖顶波的空载电流。
2. 答:因为三相组式变压器三相磁路彼此独立,采用 Y,y 联结时,主磁路中三次谐波磁通较大,
k 频率又是基波频率的三倍,所以,三次谐波电动势较大,它与基波电动势叠加,使变压器相电动势畸变
为尖顶波,其最大值升高很多,可能危及到绕组绝缘的安全,因此三相组式变压器不能采用 Y,y 联结。
. 对于三相心式变压器,因为三相磁路彼此相关,所以,三次谐波磁通不能在主磁路(铁心)中流通,只
w 能通过漏磁路闭合而成为漏磁通。漏磁路磁阻很大,使三次谐波磁通大为削弱,主磁通波形接近于正弦