电机学答案整理

一、总论

1.极限磁滞回线与纵坐标的交点称为剩余磁通密度Br，与横轴交点称为矫顽磁

力Hc。根据矫顽磁力的大小，磁性材料分为软磁材料和硬磁材料。

Hc小的为软磁材料，它容易被磁化，在较低的外磁场作用下就能产生较高的磁通密度，一旦外磁场消失，其磁性也基本消失，电机中应用的导磁体，如电工钢片、铸钢、铸铁等均系软磁材料。

Hc大的为硬磁材料，它不容易被磁化，也不容易去磁。一经磁化，当外磁场小时后，它能保持相当强且稳定的磁性。硬磁材料常在电机中用作永久磁铁，以便在没有线圈电流产生磁动势的情况下为电机提供一个恒定磁场。（P7）

极限磁滞回线与纵坐标的交点称为剩余磁通密度Br，与横轴交点称为矫顽磁力Hc。根据矫顽磁力的大小，磁性材料分为软磁材料和硬磁材料。

Hc小的为软磁材料，它容易被磁化，在较低的外磁场作用下就能产生较高的磁通密度，一旦外磁场消失，其磁性也基本消失，电机中应用的导磁体，如电工钢片、铸钢、铸铁等均系软磁材料。

Hc大的为硬磁材料，它不容易被磁化，也不容易去磁。一经磁化，当外磁场小时后，它能保持相当强且稳定的磁性。硬磁材料常在电机中用作永久磁铁，以便在没有线圈电流产生磁动势的情况下为电机提供一个恒定磁场。（P7）

2.当导磁材料位于交变磁场中被反复磁化时，材料内部的B、H关系便成磁滞回线。此时，到此材料中将引起能量损耗，称为铁心损耗。铁心损耗分为：磁滞损耗和涡流损耗。

磁滞损耗是导磁体反复被磁化，其分子运动摩擦所消耗的能量。

铁心本身既是导磁体又是导电体，，交变磁场在铁心中要感应电动势，它将引起在铁心中流通的涡电流，涡流在铁心中产生焦耳损耗，即涡流损耗。（P7-P8）

3．当一位于磁场中的线圈的磁链发生变化时，线圈中将产生感应电动势。线圈中的磁链的变化，有以下两种方式：

纯粹由于磁链本身随时间变化而感应的电动势称为变压器电动势。

磁通本身不随时间变化，但由于线圈与磁场间有相对运动而引起线圈磁链的变化，这样产生的电动势称为运动电动势或速度电动势。（P10-11）

4．当电枢绕组中有电流流通时，载流的电枢导体和气隙磁场相互作用，将使电枢受到一个电磁转矩。

电磁转矩在电动机中是用来带动机械负载的驱动转矩，在发电机中就是所谓阻转矩。（P35.P12）

5. 气隙磁场中主要是主磁极所建立的主磁场，空载时，气隙磁场由主磁极励磁磁动势单独产生。

磁场的磁能主要储存在空气隙中。所以气隙磁场中磁场能量的数值，直接决定着电机可能转换功率的大小，也关系到电机性能的好坏。合理地确定电机各部分的尺寸及选择工作磁通密度，是气隙磁场具有足够的能量，是设计电机时的主要依据之一。（P9.P32）

二、直流电机

1.2ΔU为电枢电流流过正负两电刷与换向器接触电阻产生的电压降。因为碳—

石墨与铜质换向器的接触电阻是非线性电阻，它随流过的电流的大小甚至流向而变化，具有电流大时阻值小，电流小时阻值大的特性，故电流和该种接触电阻的乘积及电刷接触电阻电压降ΔU却可认为是常数。因此，通常将这

接触电阻自Ra中移出，以ΔU表示于电压方程式中。一般取2ΔU=2V。

2.电动机的转速可由以下三种方法调节：

（1）调节励磁电流以改变每极磁通Φ（改变Rf）。调速范围较大，铜耗亦小。最简便经济有效。

（2）调节外施电源电压U。这要求该电动机有专用独立的电源。

（3）电枢回路引入可调电阻RΔ以增大Ra。在功率回路中，所以会增大焦耳损耗，降低效率。（P46）

3. 主磁通是经过转子的定子磁力线产生的，能够在旋转的电枢绕组中感应出电动势，并产生电磁转矩；主磁通可以由定子电流单独产生。也可以由定、转子电流共同产生。主磁通路径的磁导率随饱和程度而变化，与之对应的励磁电抗不是常数。漏磁通也是定子发出的闭合磁力线产生，但不经过转子，因此这部分磁力线不做功，不产生电动势和电磁转矩它只是增加主磁极磁路的饱和程度，漏磁通路径的磁导率为常数，与之对应的定子漏电抗、转子漏电抗是常数。。

4. 饱和现象：磁化强度不随磁场强度的增加而显著增大。饱和现象是发电机能够自励的必要条件之一（另一条件是空载特性具有剩磁电压U0r），使得发电机自励时最终能建立起稳定的电压。

5. E=CenΦ，可见电刷电动势除了正比于每极磁通和电机转速外，亦和电机的绕组结构密切相关。（P34）

三、变压器

1.三次谐波电流的频率是基波频率的3倍，f3=3f1.这个电流只有在三相变压器

Y接时不能流通。

2.误将50HZ变压器接到直流电源将有什么后果？接到60HZ电网呢？

220V/110V变压器的高低压端接反呢？

答：接在直流电源则只有微小的电阻来限流，变压器初级绕组将迅速烧毁。接至60Hz 电网，变压器仍能保持其基本性能，未在同样大小的外施电压下，铁心磁密降低，材料未能充分利用，此时变压器的铁心损耗亦将减小6.5%左右。如果高低压断接反，即220V电源接到低压侧即110V绕组上的时候，由于110V绕组的阻抗比较

小，而电压有高出很多，所以该绕组电流将大大超出额定电流值，使得该绕组发热，然后烧毁。

3. N1I1=N2I2的作用：传递能量。

4. 空载试验测定励磁阻抗Zm。短路试验测定短路阻抗Zk。

答：接在直流电源则只有微小的电阻来限流，变压器初级绕组将迅速烧毁。接至60Hz 电网，变压器仍能保持其基本性能，未在同样大小的外施电压下，铁心磁密降低，材料未能充分利用，此时变压器的铁心损耗亦将减小6.5%左右。如果高低压断接反，即220V电源接到低压侧即110V绕组上的时候，由于110V绕组的阻抗比较小，而电压有高出很多，所以该绕组电流将大大超出额定电流值，使得该绕组发热，然后烧毁。

空载损耗约等于铁耗。短路损耗约等于铜耗。

5. 为什么通常在做空载试验是电源加在低压侧而高压侧开路？做短路试验时电源

加在高压侧而低压侧短路？

答：因为空载试验时电源侧应加上额定电压，短路试验时电源侧加上应使短路侧电流达到额定值，所以这样安排时，空载试验时电源用低压侧的额定值。而空载电流在低压侧亦较大些；短路试验时加上的是额定电压的10%左右的，而且高压侧的额定电流相对较小。所以这样安排既安全又容易选择测量仪表。

6. 对变压器并联运行有什么要求和满足这些要求的条件。

答：为防止环流：(1)各变压器要有相同的等级；

（2）各变压器要有相同的连接组别；

为充分利用容量：（1）各变压器要有相同的短路电压标幺值；

（2）一般要求各变压器容量之比不超过1:3。

7. 当f变大，铁耗减小，漏抗增大，电压变化率增大。具体数值算法依照以下分析：E=4.44fNBS这个公式中E是电源电压,f是施加的频率,N是绕组的匝数,B是磁通密度,S是铁芯截面。在这个公式上可以看出N绕组的匝数和S铁芯截面是恒定不变的，那么可以变的就三个参数一个是E电源电压,f施加的频率,B磁通密度。现在一次侧电压不变,f施加的频率增加,从公式可以看出B磁通密度减小.。阻抗XL=ωL=2πfL ,由公式可以看出,L不变,而频率f增加,那么阻抗就增加。进而得知电流减小，Pfe=I0的平方*r0，故减小。

四、异步电机

1．异步电机定子铁槽中放置的是交流绕组。交流绕组应具有两个主要功能：其一是当绕组流过交流电流时，产生幅值大、波形好的合成磁动势，以激励电机工作所要求的旋转磁场；其二是当与旋转磁场作用时，能感应出幅值大波形好的电动势。