电机学思考题答案

1、电机学思考题答案【篇一：电机学第五版课后答案_（汤蕴璆 ）】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1-2 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， n 磁畴间相互摩擦引起的损耗。经验公式 ph?chfbmv 。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2 （涡流），通过电阻产生的损耗。经验公式ph?cfef1.3bmg 。与材料的铁心损耗系数、频率、磁通及铁心重量有关。1-

2、3 图示铁心线圈，已知线圈的匝数 n=1000 ，铁心厚度为 0.025m （铁心由 0.35mm 的 dr320 硅钢片叠成）， 叠片系数（即截面中铁 的面积与总面积之比）为 0.93 ，不计漏磁，试计算：（1）中间心柱的磁通为 7.5?10wb ，不计铁心的磁位降时所需 ?4 的直 流励磁电流；（2）考虑铁心磁位降时，产生同样的磁通量时所需的励磁电流。解： ?磁路左右对称 ?可以从中间轴线分开，只考虑右半磁路的情况 : 铁心、气隙截面 a?a?0.025?1.25?10?2?0.93m2?2.9?10?4m2（ 考 虑边缘效应时，通长在气隙截面边长上加一个气隙的长度；气隙截 面可以不乘系数

3、 ）气隙长度I?铁？2?5?10?4m 心长度铁心、气隙中的磁感应强度（1）不计铁心中的磁位降：磁势 fi?f?h?I?1.0?106?5?10?4a?500a（2）考虑铁心中的磁位降：铁心磁位降 ffe?h?I?700?12.45?10?2a?87.15afi?f?ffe?500a?87.15a?587.15a1-4图示铁心线圈，线圈 a为100匝，通入电流1.5a，线圈b为50 匝，通入电流 1a ，铁心截面积均匀，求 pq 两点间的磁位降。 解：由题意可知，材料的磁阻与长度成正比，设 pq 段的磁1-5 图示铸钢铁心，尺寸为 左边线圈通入电流产生磁动势 1500a 。试求下列三种情况下右

4、边线 圈应加的磁动势值： (1) 气隙磁通为 1.65?10?4wb 时；(2) 气隙磁通为零时；(3) 右边心柱中的磁通为零时。 解： (1)?af?ed?fe?1.65?10?4wb? 中间磁路的磁势 fad?477.71?103?2.5?10?3?500?20?10?2a ? ?1294.28a .28?a?205.72a? 左边磁路的磁势 fdcba?1500?1294 查磁化曲线得 bdcba?0.56t ?dcba?0.56?4?10?4wb?2.24?10?4wb ?aghd?2.24?1.65?1 0?4wb?0.59?10?4wb?faghd?80?0.75a?60a ? 右

5、边线圈应加磁动势 f2?fad?faghd?1294.28?60?a?1234.28a(2) fad?0查磁化曲线得 bdcba?1.5t ?dcba?1.5?4?10?4wb?6?10?4wb ?aghd?dcba?6?10?4wb?faghd?1270?0.75a?952a ? 右边线圈应加磁动势 f2?faghd?1270?0.75a?952a (3) 由题意得 ?ad?dcba 由(1)、 (2)可知 1.65?10?4wb?ad 取 ?ad?1.75?10?4wb ?2.24?10?4wb ? 中间磁路的磁势 fad?506.7?103?2.5?10?3?550?20?10?2a ?

6、 ?1376.8a ?dcba?ad?1.75?10?4wb?fdcba?310?0.5a?155a f?fad?fdcba?155a?1376.8a?1531a ?f?f1， ?假设合理 已知f1?1500a.8a ? 右边线圈应加磁动势 f2?fad?1376【篇二：电机学第三版课后习题答案】t变压器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？d?0dtd?0dt e2?n2,显然，由于原副边匝数不等，即nlM n2,原副边的感应电动势也就 不等 ,即elz e2,而绕组的电压近似等于绕组电动势 ，即u1 e1, u2e故原 副边电压不等，即ulMu2,但频率相等。1-2 变

7、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？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。1-3 变压器的空载电流的性质和作用如何？答：作用：变压器空载电流的绝大部分用来供励磁，即产生主磁通， 另有很小一部分用来供给变压器铁心损耗，前者属无功性质，称为 空载电流的无功分量，后者属有功性质，称为空载电流的有功分量。 性质：由于变压器空载电流的无功分量总是远远大于有功分量，故 空载电流属感性无功性质，它使电网的功率因数降低，输送有功功 率减小。1-4 一台 220/110 伏的变压器，变比 k 二次线圈用 1 匝，为

8、什么？ ?n1n2?2，能否一次线圈用 2 匝，221.3可知，磁密 bm 过大 , 导致铁耗 pfe 大增， 铜损耗 i0r1 也显著增大，变压器发热严重，可能损 坏变压器。1-5有一台s-100/6.3三相电力变压器，u1n (y/yO )接线，铭牌数 据如下：/u2n?6.3/O.4kv， y， yniO%=7% pO=6OOwuk%=4.5% pkn=225Ow 试求： 1 。画出以高压 侧为基准的近似等效电路，用标么值计算其参数，并标于图中； 2。 当变压器原边接额定电压，副边接三相对称负载运行，每相负载阻抗 zl?0.875?j0.438，计算变压器一、二次侧电流、二次端电压及输入

9、的有功功率及此时变压器的铁损耗及激磁功 率解： 1、 zk?uk?rk?pkn?4.5100?0.045 pknsn *2 ?0.0225 xk?zm?*zk?rk?17100 *2 ?0.0391i0?14.28 r *m ? p*02 p0?(7 *2 sn )2(i) *0?1.225 2（7/100）0.6xm?*zm?rm*2?14.241-6 三相变压器的组别有何意义，如何用时钟法来表示？ 答：三相变压器的连接组别用来反映三相变压器对称运行时，高、 低压侧对应的线电动势（线电压）之间的相位关系。影响组别的因 素不仅有绕组的绕向、首末端标记，还有高、低压侧三相绕组的连 接方式。用时钟

10、法表示时，把高压绕组的线电动势（线电压）相量作为时钟 的长针，并固定在 12 点，低压绕组的线电动势（线电压）相量作为 短针，其所指的数字即为三相变压器的连接组别号。三相变压器共 有 12 种组别，其中有 6 种单数组别和 6 种偶数组别。1-7 为什么说变压器的激磁电流中需要有一个三次谐波分量，如果激 磁电流中的三次谐波分量不能流通，对线圈中感应电动机势波形有 何影响？答：因为磁路具有饱和特性，只有尖顶波电流才能产生正弦波磁通， 因此激磁电流需要有三次谐波分量（只有这样，电流才是尖顶波）。 如果没有三次谐波电流分量，主磁通将是平顶波 , 其中含有较大的三 次谐波分量，该三次谐波磁通将在绕组中

11、产生三次谐波电动势，三 次谐波电动势与基波电动势叠加使相电动势呈尖顶波形，绕组承受 过电压，从而危及绕组的绝缘。rk?0.008,xk?0.072 ，求： （1） 高压侧稳态短路电流值及为额定电流的倍数；（2）在最不得的情况发生突然短路，最大的短路电流是多少？解：一次侧额定电流 i1n?*2sn3u1n*260000?10333?220?102?157.46a短路阻抗标么值 zk?*rk?xk?0.072?0.0082?0.07244短路电流标么值和短路电流有名值u ik?*ikinn? zk in? znzk?1z10.07244?13.8ik?iki1n?13.8?157.46?2172.

12、95aikmax?ky6000kv 属大容量变压器 ky?1.7?1.8 最大短路电流： ikmax?2ikmaxi1n?*1zk*?kyik2kyiki1n2?（1.7?1.8）?13.8?157.46?5224.12?5531.42a1-9 工频三相变压器，额定容量 320kva ，额定电压 6300/400v ， yd 形连接，试验数据如下表。（1）作出变压器的近似等效电路，各参数用标幺值表示；（2） 一次侧施加额定电压，次级侧接负载，负载电流为0.8 倍额定电流，功率因数 0.8 滞后，计算电压变化率； 解：（ 1）变压器的近似等效电路如下图所示：ukik pkik 2短路阻抗 zk?

13、 ?29.35700/329.32?5.5963(?) 短路电阻 rk?2.2132(?) 短路电抗 x k? 激磁阻抗 z0?5.1401(?) u0i0p0i02?8.3374(?) 激磁电阻 r0?1.8898(?)激磁电抗 xm?8.1204(?) 高压侧的基值选择 u1b?6300(v) ，则高压侧阻抗基值为 z1b?u1bsn2?63002320000?124.0313低压侧的基值选择 u2b?400(v) ，则低压侧阻抗基值为 z2b?3u2bsn2?34002320000?1.5相应的标幺值为： 短路阻抗标幺值 zk*? zkz1b?5.5963124.0313?0.0451短

14、路电阻标幺值 rk*?rkz1b?2.2132124.0313?0.0178 短路电抗标幺值 xk*? 激磁阻抗标幺值 zm*?0.0414z0z2br0z2b?8.33740.51.88980.5?16.6748 激磁电阻标幺值 rm*?3.7796 激磁电抗标幺值 xm*?16.2408（ 2） u1*?1?0cos?0.8 ，则 ?36.87 ， i2*?0.8?36.87 ，u2*?u1*?i2*(rk*?jxk*)?0.8682?3.89电压变化率 ?u?(rk*cos?xk*sin?)?100%?3.12异步电机2-1 何谓异步电动机的转差率？在什么情况下转差率为正，什么情 况为负

15、，什么情况下转差率小于 1 或大于 1？如何根据转差率的不同 来区别各种不同运行状态？答：异步电机转差率 s 是指旋转磁场转速 n1 与转子转速 n 之间的 转速差( n1-n )与旋转磁场转速 n1 的比率，即 s?n1?nn1。当 n n1 时，转差率为正( s0)，n n1 时转差率为负( s0)；当nlnO时，转差率si ;当On时，转差率s1;当+8si时为电磁制动运行状态，当1s0时为电动机运行状态，当Os- *时为发电机运行状态。2-2 一台三相感应电动机： fi =5Ohz ， p=2 。在转差率为 O.O2 时， 求：(1)定子旋转磁场的转速 n1 ; (2)定子旋转磁场相对

16、转子的转速；(3) 转子旋转磁场相对转子的转速； (4)转子旋转磁场相对定子的转速。 解： (i). 定子磁场转速： ni?6Ofip?6O*5O2?i5OOr/min(2) . 转子转速： n?(i?s)ni?(i?O.O2)*i5OO?i47Or/min 定子磁场相对转子的转速： ni?n?sni?O.O2*i5OO?3Or/min (3). 转 子磁场相对转子的转速： sni?3Or/min (4) 转子磁场相对定子的转速： ni?6Ofip?6O*5O2?i5OOr/min篇三：电机学课后答案】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。

17、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

18、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 e?4.44fn?m 。运动电势：线圈与磁场间的相对运动而产生的et与磁密b，运动速度v，导体长度I，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。 e 对空心线圈： ?I 自感：II?d?Ii 所以 e?II?aI?I n?I? nni?m?n2?m ?m? 自感系数是常数，

19、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 u1 、绕组电阻 r1 、电 流 i1 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 i1 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。解：(1) u1为正弦电压，电流i1也随时间变化，由i1产生的磁 通随时间变化，由电磁感应定律产生感应电动势 . 知 e?n(2) 磁通方向：右手螺旋定则，全电流定律1 方向：阻止线圈中磁链的变化，符合右手螺旋定则： 四指指向电势方向，拇指为

20、磁通方向。 (3)?u1?r1i1?n1ddte(4) i1 增加，如右图。 i1 减小1.8 在图 1.30 中，如果电流 i1 在铁心中建立的磁通是 ?msin?t ， 二次绕组的匝数是n2，试求 二次绕组内感应电动势有效值的计算公式，并写出感应电动势与磁 通量关系的复数表示式。?n2?m?n2?m 2?2(2) e?e90?0.707?n?90?222m 解：(1)e2?fn2?m?1.9 有一单匝矩形线圈与一无限长导体在同一平面上，如图 1.31 所 示，试分别求出下列条件下线圈内的感应电动势：( 1 )导体中通以直流电流 i ，线圈以线速度 v 从左向右移动；(2)导体中通以电流 i

21、?imsin?t ，线圈不动；(3) 导体中通以电流 i?imsin?t ，线圈以线速度 v 从左向右移动。 解：关键求磁通?(1) v ?ba?c?vtbdx?b?aa?vtx 二 ev?b?b(a?c?vt)?b(a?vt)?vib(a?c?vt)?0h(a?c?vt)?02?(a?c?vt)V i?hl?h(a?c?vt)?2?(a?c?vt) vt?0h(?a同理a+vt处的b值ba?二e?v)t?i2?(a?vt)?0ibv?bi(?)?02a?vta?c?vt2(a?vt)(a?c?vt)dt(2) 只有变压器电势 et?n?ba?b?a?cabxdx?hxI?ni n=1 二 h

22、x?2?(a?c)?i bx?Oh?0?0bx?2?isin?tma?x2a?x?ib?0msin?ta?ca?0imbsin?tIn(a?x)a?c?0bisin?tIn am 二 etcos?t 0?In?b?(3) 运动电势 ev 变为：0mev?a?c?vta?vt?bi(把( 1 )中的 i 用 imsin?t 代)变压器电势变为： ?b?bxdt?0imb sin?tlncos?t0et?dt?2lna?vt线圈中感应电势 e?ev?et1.10 在图 1.32 所示的磁路中，两个线圈都接在直流电源上，已知i1、i2 、 n1 、 n2 ，回答下列问题：d?b?（ 1 ）总磁动势

23、f 是多少？（ 2）若 i2 反向，总磁动势 f 又是多少？（3）电流方向仍如图所示，若在a、b 出切开形成一空气隙 ? ，总磁动势 f 是多少？此时铁心磁压降大还是空气隙磁压降大？（ 4）在铁心截面积均匀和不计漏磁的情况下，比较（3）中铁心和气隙中 b 、h 的大小。 （5）比较（ 1）和（ 3）中两种情况下铁心中 的 b、 h 的大小。 （1）f?n1i1?n2i2 有右手螺旋定则判断可知，两个磁势产生的磁通方向 相反。f?n1i1?n2i2?n1i1?n2i2a （2）（3） 总的磁势不变仍为 ft磁压降km?铁心rm?虽然空气隙 rm0?0a1?但?0 二 rmrm0二空气隙的磁压降大

24、（4）T忽略漏磁二?二b?fe 而截面积相等?bfe t ?0?二 h?hfe?b（3）（5第一种情况t ?（1）大二b（1）同理h（1）?h（3） 如气隙 ?增大磁阻 rm 增大，如磁势不变，则 t u?ri?e?ri?d? 减小?在减小二ddt?O二i增大d?dt接在交流电源上，同上 直流电源： 但？仍然减小。?0 /. i不变110 一个有铁心的线圈，电阻为 2?。当将其接入 110v 的交流电 源时，测得输入功率为 90w ，电流为 2.5a ，试求此铁心的铁心损耗。 电功率平衡可知(或能量守恒)，输入的功率一部分消耗在线圈电 阻上，一部分为铁耗22 二 p fe?p 入？ir?90?

25、2.5?2?77.5w111 对于图 1.14 ，如果铁心用 d23 硅钢片叠成，截面积 a?12.25?10?4m2 ，铁心的平均长度l?0.4m ，空气隙 ?0.5?10?3m 绕组的匝数为 600 匝，试求产生磁通？10.9?10?4wb 时所需的励磁磁动势和励磁电流。 磁密 b?a?12.25?0.89(t) ?10?4?4查磁化曲线 hfe?299( 气隙： h?4?10)?7?7.08599?10?5()磁动势 :f?hfel?h?= 299?0.4?7.08599?10 =473.9(a)5?0.5?10?3v f=ni /. i=f / n=473.9 /600=0.79(a)

26、112 设111 题的励磁绕组的电阻为 120?，接于 110v 的直流电 源上，问铁心磁通是多少？先求出磁势：v是直流电源 二?不变，e?二 i二 f?ni ?600?110 ?r?120?550(a)d?dt?0然后根据误差进行迭代设 ?12.56?10?4wb 则bfe?b?1(t)二 hfe 二 h?二f?hfel?h?383?0.4?551.3(a)4?10?7?383() h?4?10?774?1?0?0.5?10?3?f=551.3-550=1.3很小，二假设正确113 设1 12题的励磁绕组的电阻可忽略不计，接于 50hz 的正 弦电压110v (有效值)上，问铁心磁通最大值是

27、多少？Ie?u 二 e=110ve?4.44fn?m二？m?50?600?8.258?10?4(wb)1. 14图1-4中直流磁路由d23硅钢片叠成，磁路各截面的净面积 相等，为 a?2.5?10?3m2 ，磁路平均长 l1?0.5m ， l2?0.2m ， l3?0.5m (包括气隙 ?)， ?0.2?10?2m 。己知空气隙中的磁通 量?4.6?10?3wb ，又n2i2?10300a，求另外两支路中的？1、?2及 n1i1 。b3?4.6?10?32.5?10?3?1.84(t)h?b30?4?10?7?1.464968?10?6()hfe?14600()( 查表得到的 ) 由右侧回路可

28、求： h2l2?n2i2?(hfel3?h?)=10300 (1460030.5+1.464968310630.2310?2) =10300- (7300+2929.94)=70a 二 h2 二?2t )?140()b2?0.41(?b2a?0.41?2.5?10?3?1.025?100.3(wb)t( )h1?142?1?3?2?(4.6?1.025)?10?3?3.575?10?3(wb)b1?1?1.43 二 ni1?h1l1?h2l2=142030.5-14030.2=640(a)第二章 直流电机2 1 为什么直流发电机能发出直流电流？如果没有换向器，电机能 不能发出直流电流？ 换向器

29、与电刷共同把电枢导体中的交流电流， “换向”成直流电，如果没有换向器，电机不能发出直流电。2 2 试判断下列情况下，电刷两端电压性质 (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。交流电刷与电枢间相对静止，二电刷两端的电压性质与电枢 的相同。(2)直流 电刷与磁极相对静止，.电刷总是引出某一极性下的电 枢电压，而电枢不动，磁场方向不变是直流。23 在直流发电机中，为了把交流电动势转变成直流电压而采用了 换向器装置；但在直流电动机中，加在电刷两端的电压已是直流电 压，那么换向器有什么呢？ 直流电动机中，换向法把电刷两端的直流电压转换为电枢内的交流 电，以使电枢无论旋转到 n 极下，还是 s 极下，都能产生同一方向 的电磁转矩24 直流电机结构的主要部件