电机学习题答案

1、目录1第二章 变压器2第三章 直流电机的稳态分析13第四章 交流绕组及其电动势和磁动势17第五章 感应电机的稳态分析31第九章 旋转电机分析的一般方法 35第十一章 同步电机的动态分析36第二章 变压器2第一部分第一部分 电机的基本原理和稳态分析电机的基本原理和稳态分析第二章第二章 变压器变压器2-1 什么叫变压器的主磁通，什么叫漏磁通？空载和负载时主磁通的大小取决于哪些因素？ 答：主磁通：同时交链一次、二次绕组的磁通； 漏磁通：只交链一次或二次绕组的磁通。 空载主磁通的大小取决于一次电压； 负载主磁通的大小取决于二次电压。2-2 答：f 由 50变为 60，额定电压不变，激磁电流变为原来的铁

2、zhzhmi65耗约为原来的；漏抗为原来的。fep3 . 1)65(562-3 答：归算的目的是为了简化定量计算和得出变压器一次、二次侧有电的联系的等效电路。归算的实质是在功率和磁动势保持不变的条件下对绕组的电压和电流所进行的一种线性变换。2-4 答：t 形等效电路中各参数意义：为一次侧绕组的电阻和漏抗；11, xr为激磁电阻和电抗；为二次绕组折算到一次侧的电阻和mmxr ,22, xr漏抗。2-5 答：一次电压、电流功率和损耗均为实际值；二次电压、电流为折算值。2-6 答：励磁阻抗可由空载试验来测得，,为空载额定电压时0iuznm0i测得的激磁电流。另外，激磁电阻为：，励磁电抗200iprm

3、，为空载损耗。22mmmrzx0p等效漏阻抗可由短路试验测得：短路阻抗为短路额定电knkkuiuz,流时外加电压值。短路电阻为为短路试验在额定电流时测knkkpipr,2得的输入功率，则短路电抗为；用电流桥测出一、二次22kkkrzx绕组直流电阻，由方程组：可求得和，漏抗分离21,rr221121rrrrrrrk1r2r可假设：从而求得一、二次侧的等效漏阻抗。221kxxx第二章 变压器32-7 （此题可以不做！）2-8 答：时钟表示法是一种电力系统中采用的一种形象表示三相变压器高低压绕组电压的相位关系的方法：把高压绕组的相电压看作时钟的长针，低压绕组的相电压看作时钟的短针，把长针固定指向时钟

4、的 12 点（或 0点） ，短针所指的小时数作为绕组的联结组号。2-9 答：标准联结组：;共 9yy,ddydyddyyyyydyyynnnnnn,;,;,;,;,;,;,;,种。常用的有 5 种。0,nyy11,dy11,dyn0, yyn0, yy三相变压器组不宜采用联结的原因：因为采用联结时，励磁电yy,yy,流中的三次谐波分量不能流通，励磁电流接近正弦波，当磁路饱和时，主磁通的波形为平顶波，导致相电动势波形畸变。在三相变压器组中，由于各相磁路是独立的，三次谐波磁通可以在各自的铁芯内形成闭合磁路，由于铁芯磁阻很小，因此较大，加之，所以三次谐波电3133ff 势相当大，导致电动势波形严重畸

5、变，从而危害到各相绕组的绝缘。2-10答：标么值是某一物理量的实际值与选定基值之间的比值。用标么值来计算变压器问题时有一下优点：1. 不论变压器容量大小，用标么值表示时，各个参数和典型的性能数据通常在一定范围内，因此便于比较和分析。2. 标么值表示时，参数的归算值和实际值恒相等，故用标么值计算时，可不必再进行归算。3. 某些物理量的标么值具有相同的数值。例如：。1;*nnnkksuizu2-11 答：用标么值表示时，。11. 003. 0,05. 002. 0*0kzi2-14 变压器理想并联运行的条件，如何才能达到这些条件？（1）空载时，各变压器相应的次级电压必须相等且同相位（2）负载时，各

6、变压器所分担的负载电流应该与他们的容量成正比（3）各变压器的负载电流都应同相位为满足（1）并联连接的变压器必须有相同的电压等级，且有相同的连接组，各变压器应该有相同的变比；为满足（2）各变压器应有相同的短路电压；为满足（3）各变压器应有相同的短路电压有功分量和相同的短路电压无功分量2-15 答：自耦变压具有重量轻，价格低，效率高的优点，但短路电流较大，电压调整率小，主要应用在高、低压较接近的场合。2-16 解：.2i 1i.2u第二章 变压器4.3i.3u1.第一次短路试验在一次绕组和二次绕组之间进行。一次绕组施加低电压，二次绕组短路，三次绕组开路。测，和12ku12ki12kp /12121

7、212kkkuzzzi /121212212kkkprrri 2/212121212kkkxxxir2第二次短路试验在一次和三次绕组之间进行，一次绕组施加低电压，三次绕组短路，二次绕组开路，测， ，13ku13ki13kp/133/131322131313krkkkkzzzrrrxzr3第三次短路试验在二次绕组和第三次绕组之间进行，一次开路，二次绕组加低电压，三次开路/2323/2323/2323kkkkkzzzrrrxxx2-181一次二次侧额定电流：11225000288.68( )33 105000458.21( )336.3nnnnnnsiausiau2一次二次侧的额定相电压和相电流1

8、1221122105.77336.3288.68458.21264.5533npnpnnpnnnpnuukvuukviiiia2-19 解： 1eu mfne1144. 4 954. 444. 411fnemtbmm414. 1.1u第二章 变压器5 2121nnuu (当时)919 .902nvu1002 (当时)337 .322nvu362 此问不做2-20a220vxax设 ax 匝数为 n1，ax 匝数为 n21122122201102nnununnn当 ax 加 220v 时，产生主磁通为1220=4.44fn11当 ax 短路,ax 加 330v 时产生磁通2330=4.44nf(

9、n1+n2)2由两式可知=，主磁通不变12因主磁通不变，可知磁路中磁导率不变，也即主磁路磁阻 r 不变，；而原来；可知短接 ax 后加 330v 时的空载电/012()innr01i nr流减少了，并且是原来空载电流 i0 的/0i232-22：1：用自感和互感表示时，等效电路各参数 1i2im.2u.1u第二章 变压器6.1112.2221121218,3.10.957.10uijwli jwmui jwli jwmlh lhml lh2:用漏感和激磁电感表示时，t 型电路的参数.21111./2222111/2222()()(1)2(1 0.95) 18282.74(1)2(1 0.95)

10、 3.1 2.4280.48mamaaiui jx aijxkiiujxijxkkxwk lfxwk l kf由方程解 xm,可考虑空载时的特殊情况，20i .111.1111amui jwlui jxi jx解得12314 2.4 7.105350.56mlxwml2-23 解：a,b 联结组的组号均为。dy,2-26 解：ausinnn73.158630010100032216300630020*0nuuu12. 073.158/2 .1920*0niii0093. 0)101000/(930030*0nspp33. 812. 0/1*0*0*iuzm646. 012. 0/0093. 0

11、22*0*0*iprm3 . 8646. 033. 8222*2*mmmrzx049. 06600032401*nkkuuu11*nkkiii00749. 0)101000/(74903*nkkspp049. 01/049. 0*kkkiuz00749. 0100749. 022*kkkipr048. 000749. 0049. 0222*2*kkkrzx00896. 0205 .234755 .234*)75(0kckrr归算后一、二次绕组电阻和漏抗都相等，有：第二章 变压器7 00448. 0200896. 02*2*1krrr 024. 02048. 02*2*1kxxx基值阻抗为：43

12、5615.1566000111nnniuz 69.3973.1586300122nnniuz1）归算到一次侧时各参数值为： 28144356646. 01*nmmzrr 8 .3615443563 . 81*nmmzxx 51.19435600448. 01*121nzrrr 54.1044356024. 01*121nzxxx 归算到二次侧时各参数值为： 64.2569.39646. 02* nmmzrr 43.32969.393 . 82* nmmzxx 95. 069.39024. 02*1 2 1nzxxx 178. 069.3900448. 02*1 2 1nzrrr 2) t 型电

13、路标幺值为： 3 . 8646. 0*jzm 024. 000448. 0*2*1jzz2-27 解：akkusinnn10010100011基值阻抗：10010010103111nnniur 05. 0, 1*0*0iu0049. 0)101000/(490030*0nspp2002. 0/1*0*0*iuzm96. 105. 0/0049. 022*0*0*iprm9 .1996. 120222*2*mmmrzx052. 0, 1*kkui014. 0)101000/(140003*nkkspp,052. 0*kkkiuz014. 02*kkkipr048. 0014. 0052. 022

14、2*2*kkkrzx,024. 02*2*1kxxx007. 02*2*1krrr归算到一次侧时 t 型电路各参数为：19610096. 11*nmmzrr19901009 .191*nmmzxx第二章 变压器84 . 2100024. 01*121nzxxx7 . 0100007. 01*121nzrrr(2) 近似等效电路参数为（标么值）：, , , 96. 1*mr9 .19*mx014. 0*kr05. 0*kx（3）*222(cossin)nkkuirx=0.0140.8+0.050.6=0.0412 %69.979769. 01400049008 . 01010008 . 0101

15、000coscos33*202*22*2knnnnpipsisi（4）最大效率发生时负载电流： *0249000.591614000knpip knnnpipsisi*202*22*2maxcoscos 330.5916 1000 100.80.5916 1000 100.849000.5916 14000 =0.9797=97.97%2-28 解：（1）额定电流：iausnnn3 .3231010310560033311iausnnn2 .513103 . 6310560033322高低压侧阻抗基值为：z86.173 .3233/10103111nnniuz26.213/2 .513103

16、. 63222nnniu励磁参数标出值为：=iumz35.692 .513/4 . 76300/6300/2020nniiuu由于空载试验在副边进行，而副边是三角形接法，故电流要除以根号 3。r838. 5)2 .513/4 . 7(105600/6800)/(/02322002nniispipm第二章 变压器9x1 .69838. 535.692222mrmzm短路参数标出值为：0549. 0003214. 0055. 0003214. 01105600/18000)/(/055. 03 .323/3231010/550/22223212311krkzkxiispkikpkriiuukiku

17、kznknknknk归算到一次侧时等效电路参数：3 .10486.17838. 5123986.1735.6911nmnmzmrrzmzzx123486.1710.691nzmxmr0574. 086.17003214. 01nkzkr0000220022214 . 21)05. 0003214. 0(86.3609645. 0)221063009645. 0286.361209645. 029645. 00355. 0112%55. 30355. 0)6 . 00549. 08 . 0003214. 0(1%100)sincos212)2(9805. 086.170549. 0jkjxkri

18、uuuuuiuuukxkriuiiizkxxnnnk（则设：（；满载时：第二章 变压器10%45.999945. 01800068008 . 01056008 . 010560012cos220355. 0)3(46.375 .32646.373 .32301. 1146.3701. 177.820144. 086.3612177.820144. 0) 1 .69838. 5(4 . 21)(1330200110000knnnnpipsicossiuiiiimiijmjxmrumi2-30 解：iakiiakiiiiaiciiausikkkzsskzkkkkucccccnicnininnn37

19、.292/73.5886.29961. 1/73.5873.5886.5380109. 086.538600031056003)230006000,967. 130506000(109. 0055. 03200600005. 0967. 12)967. 12()(121212322-31 解：（1）并联运行时，负载按短路阻抗成反比分配：即：kvasssskzkzssnn400219286. 007. 0065. 02121第二章 变压器110.9286kvsiikzkvaskvassssssn4879286. 01803209286. 01)2(1382624002623208213. 028

20、213. 0240032021802max122时较小，故先达满载，当所以2-32 解：一次侧的额定电流为ausinnn49.523101101010000333111 一次侧基值阻抗：1210349.521011033111nnniuz 1695. 010095.1610012*12kkuz 101. 01001 .1010013*13kkuz 0606. 010006. 610023*23kkuz 01112. 0100002 .111112*12nkkspr 01487. 0100007 .148113*13nkkspr 00827. 0100007 .82123*23nkkspr169

21、1. 001112. 01695. 0222*122*12*12kkkrzx0999. 001487. 0101. 0222*132*13*13kkkrzx06. 000827. 00606. 0222*232*23*23kkkrzx105. 0)0606. 0101. 01695. 0(212*23*13*12*1kkkzzzz0646. 0)101. 01695. 00606. 0(212*13*12*23*2kkkzzzz00395. 0)1695. 00606. 0101. 0(212*12*23*13*3kkkzzzz（注：各次侧容量相等，故此有：； ； *23*23kkzz*23*

22、23kkrr）*23*23kkxx第二章 变压器1200886. 0)00827. 001487. 001112. 0(212*23*13*12*1kkkrrrr00226. 0)01487. 001112. 000827. 0(212*13*12*23*2kkkrrrr00601. 0)01112. 000827. 001487. 0(212*12*23*13*3kkkrrrr1045. 0)06. 00999. 01691. 0(212*23*13*12*1kkkxxxx0646. 0)0999. 01695. 006. 0(212*13*12*23*2kkkxxxx0046. 0)169

23、1. 006. 00999. 0(212*12*23*13*3kkkxxxx等效电路中参数实际值为：72.10121000886. 01*11nzrr45.12612101045. 01*11nzxx735. 2121000226. 01*22nzrr 17.7812100646. 01*22nzxx 27. 7121000601. 01*33nzrr 57. 512100046. 01*33nzxx 等效电路为： 1i2i3i1r1x2r2x3r3x1u2u3u第三章 直流电机的稳态分析13第三章第三章 直流电机的稳态分析直流电机的稳态分析3-1 答：按励磁方式，可把直流电机分成他励和自励两

24、大类。自励式又包括并励式、串励式、复励式。他励式的特点：直流的励磁绕组由另外的电源供电，励磁绕组与电枢绕组不相连。并励式：励磁绕组与电枢绕组并联，励磁绕组上的端电压就是电枢绕组的端电压。串励式：励磁绕组与电枢绕组串联，励磁电流就是电枢电流和电枢电流的分流。复励式：主极铁芯上装有两个励磁绕组，一个是与电枢并联的并励绕组，另一个是与电枢串联的串励绕组。3-2 取（短路）22ksqu5 . 54222221py51y 1pam42y 四个磁极均匀分布。电刷数与磁极数相等，其位置在磁极几何中性线上。 （注：1-2 不作要求）3-3 答：直流电机的电枢反应与电刷位置关系密切。电刷在几何中心线上，只有交轴

25、电枢反应，引起气隙磁势畸变，在磁饱和时产生去磁作用；当电刷不在几何中性线上，还有直轴电枢反应，根据电刷移动方向，将产生去磁作用或磁化作用。正常时应放在中性线上，为使反电势最大。3-4 答：p 对极的单叠绕组的并联支路数 2a，并联后的电枢电阻 r。若将电枢所有元件串联起来总电阻为。又单波绕组的并联支路数为 2，ra2)2(可知将同等数目的同样线圈接成单波绕组时，电枢电阻为，也即2ra。2rp3-5 （1）若电机为单叠绕组：答：电机的端电压不变，允许通过的电枢电流减为原负载电流的。31（2）电枢为单波绕组：答：电机的端电压不变，允许通过的电枢电流也不变。3-6 若电刷顺着发电机旋转方向，直轴电枢

26、反应使主磁通减弱，呈现去磁作用；若逆着发电机旋转方向移过一个角度，则直轴电枢反应使主磁通增强，呈现增磁作用。如果是电动机在这两种情况下，电枢反应性质相反。3-7 （1）解：设每极下的交轴电枢磁动势为，直轴电枢磁动势为.aqfadf 2840021221paiaafaa a21002840021af第三章 直流电机的稳态分析14 aa7 .466314001804021001802aadff aa3 .16333490018014021001802180aaqff (2)不作要求。3-8 变小，因为电刷从中线移开后，产生的磁动势有抵消。3-9 电动势和电流均为交流的，因为稳态电压方程是针对整个绕

27、组而列的，不是针对一个线圈，而整个绕组的电动势和电流均为直流的，所以，不考虑线圈本身的电感电动势。3-10电磁功率是电能转换为机械能或机械能转换为电能的转eaaetiep换功率。3-11解：额定电流aupinnn5 .35623010823他励电机，额定电枢电流aiinan5 .356据题意有，2371. 0970230nucne2643. 22371. 03030etcc)(2 .8075 .3562643. 2mnictantem3-13答：一般来讲，各种励磁方式下电压调整率大小关系为积他并uuu原因：对他励发电机，由于电枢回路的电阻压将和电枢反应的去磁作用使感应电动势下降；对于并励发电机

28、，除以上原因外，端电压下降会导致励磁电流变小，使感应电动势变小，从而引起端电压进一步下降，所以它的电压调整率比他励电机大；而对积复励发电机，通常由于串励绕组的补偿作用，可使外特性保持为一水平线甚至可以外特性上翘，所以它的电压调整率可以更小。3-14他励发电机的转速提高 20%，不变，则空载电压会提高 20%；并励发fi电机则电压升高比他励要高，因为端电压升高会导致励磁电流增大，从而使感应电动势更加升高。3-15解：（1）查表知：veairnf1765 . 2,min75000时， vnneenene67.234100075017610010011第三章 直流电机的稳态分析15 （2）同理：ve

29、rn2 .211900750176min9002时， （3）满载时：245105 . 1230nannirue wiepnne2450102453-16解：arruiaupiftfnfnnnn75. 85 . 38 .222305 .35623010823aiiinfnan25.36575. 85 .356vuriuebaannn5 .24120259. 025.3652302电磁功率：kwiepannem2 .8825.3655 .241输入功率：kwpppppadmecfeem11.91%5 . 0825 . 22 .881%9090. 011.91821ppn3-17解：（1）vrieu

30、aa2405 . 0202500 （2）vriueaa2255 . 010220111 查表知：aif125. 20 898010025022500112101neneiiff aiiff396. 28901 即励磁电流需增至 2.396a.3-18解：aupinnn78.434230101003 aiiifna78.427778.434 额定电流时去磁磁动势：anf24000)74 . 9( 改平复励后需加串励匝数：匝5678.427240001aifn3-19答：因为电机主磁路有剩磁，改变电流励磁方向后，一部分电流需克服原来的剩磁强度，导致气隙磁通变化，所以转速与原来不一样。3-21 解：

31、virrueafan2 .20965)2 . 012. 0(230)( 131565751n第三章 直流电机的稳态分析16 11111nnneneneececenn virruefan20675)2 . 012. 0(230)(1 min8 .57167015132 .209206111rneennnn mnnieptae2588 .571260752066021113-22 解：（1）额定输出转矩：mnptn5 .18336050021096322 （2）aiiifna2505255 vriueaana5 .420078. 0250440 wiepaae1051252505 .420 mnp

32、teen74.2007605002105125 （3）mntttnen8 .1745 .183374.200720 841. 05005 .420necae 031. 8841. 03030etcc min2 .52102. 22 .5231748031. 8841. 0078. 0841. 04400rtccrcuteaen3-24答：他励直流发电机改变转向，则电枢电流改变方向，换向极极性也跟着改变。由于换向极极性始终与电枢电流保持一致，所以它仍能改善换向。第三章 直流电机的稳态分析17第四章 交流绕组及其电动势和磁动势18第四章第四章 交流绕组及其电动势和磁动势交流绕组及其电动势和磁动势

33、4-1 什么叫槽电动势星形图？如何利用槽电动势星形图来进行相划分（分相）解：把电枢上各槽内导体按正弦规律变化的电动势分别用矢量表示时，这些构成一个辐射星形图称为槽电动势星形图。 根据 azbxcy 规律和每极每相槽数来划分相带。pmzq24-2 答：因极相组 a 的电势与极相组 x 的电势反相，反接后，两者电势相减，得到更高的电势。若正接将引起电势为 0 的后果。 （整距线圈）4-3 什么叫相带？在三相电机中为什么常用相带而极少用相带？60120解：相带是指把没极下的电枢表面根据相数划分，每相占一等分。我们称每一等分为一相带。由于相带绕组的合成电动势比相带的大，故除了单绕组变极电60120机外

34、，一般都用相带绕组。604-4 证：三相相带时，602sin2sin)60(111qqkd相带 ， 601q2sin2111qkd三相相带时，1202sin222sin)120(111qqkd相带12021q2sin223)120(11qkd相带则：32)120()60(11相带相带ddkk)120(155. 1)60(11相带相带ddkk4-5 解：槽距电 ， ， 槽4322482pmq槽1222482p槽1012101y第四章 交流绕组及其电动势和磁动势192 261 253 274 285 296 307 31 8 32 9 33 10 34 1135 36 1

35、2 37 1338 14 39 1540 1641 1742 1843 1944 20 45 21 4622 47 2324 48abcxyz 槽电势星型图（1） 叠绕组展开图（a 相一相） 14111448axs1n1s24-6（缺）4-7 解：槽234242pmqq304360pc第四章 交流绕组及其电动势和磁动势204-8 答：电势决定于磁场的大小与分布，以及与元件之间的相对运动。气隙磁场接近正弦规律分布，则每极磁通。lbmm2磁通密度最大值； 电机铁芯轴向有效长度；mbl极距，基波磁场的宽度。pd2 第四章 交流绕组及其电动势和磁动势21参看上图，当 t0，这时元件匝链着一个磁极的全部

36、磁通，m当经历了时间 t，磁场转过了电角度，元件中交链的磁通也随着发t生变化，磁通随时间变化的规律按余弦规律变化（通过积分可证得） ，即。设元件匝数为，其感应电势的瞬时值表示为：coswtmcntndtdnemcccsin其有效值： mcmmccfnfnne44. 42220相似之处：因为线圈中所交链的磁通变化规律相同，都按正弦规律变化。不同之处：变压器线圈中磁通变化的原因是由于磁场本身随时间而变化；在旋转电机中磁场本身不随时间而变化是由于磁场与线圈的相对运动。4-9 试述分布因数和节距因数的意义。为什么分布因数和节距因数只能小于 或等于 1？解：分布系数是衡量每极每相的导体分布在每个槽中与集

37、中分布在一个槽电动势或磁动势所打的折扣。因分布绕组所产生的电动势或磁动势不能超过集中绕组产生的电动势或磁动势，因此分布系数只能小于或等于1。短距系数是衡量当时，电动势或磁动势与时电动势或磁1y1y动势相比所打的折扣，由于时，绕组所产生的电动势或磁动势最1y大，因此短距系数也只能小于或等于 1。4-10 解：在高次谐波中，有一种次数 与一对极下的齿数之间具有特定 vpq关系的谐波，称为齿谐波。其次数为：，当 k1121mqkkpqv时， 为一阶齿谐波，一阶齿谐波的节距因数和分布因数分别为： 90) 12(1ymqsinkpv 2) 12(2) 12(mqsinqqmqsinkdv 由于：,所以q

38、ppqmpqq360,2,2 )90()90180(90) 12(1111ysinyysinymqsinkpv 22)2180()2180(223602222360222sinqqsinsinqqqsinqpmpqmsinqqqpmpqmpqmsinkdv第四章 交流绕组及其电动势和磁动势22 即，一次齿谐波绕组因数与基波绕组因数相等。4-11 试述谐波电动势和齿谐波电动势产生的原因。解：谐波电动势：由于主极表面造成的气隙不均匀，铁芯饱和，定子开槽等原因，使气隙磁场在空间非正弦分布，从而可以分解出一系列高次谐波，这些高次谐波也将在绕组中感应出高次谐波电动势。 齿谐波电动势：在现代交流电机中，定

39、子铁芯均开有带槽口工槽，开槽结果使单位面积下的气隙磁导变为不均匀。对应于齿的位置的气隙较小，单位面积下磁导较大；对应于槽的位置气隙较大，单位面积下磁导较小。这将导致隙磁场的分布发生改变。因此开槽以后在原先不开槽的时气隙磁导波上要叠加一个与定子齿数相对应的附加周期性磁导分量。对于凸极同步发电机，若转子有效极弧的宽度等于定子齿距的整数倍，且主极磁场在定子开槽前为正弦分布，则在定子开槽以后，主极磁场虽然发生畸变，使槽部磁场减弱，但由于定子齿、槽不动，空间周期性的附加磁导不随时间而变化，故定子绕组的感应电动势将仍为正弦形而没有其它谐波。但是若主极磁场中原先已经有齿谐波磁场，则在定子开槽以后，由于周期性

40、空间附加磁导的“调制”和“放大”作用，在整数槽绕组和气隙庭小的情况下，定子绕组中的齿谐波电动势可能比不开槽时增大很多倍，从而使发电机的电动势波开出现明显的齿谐波波段；若转子有效极弧的宽度等于定子齿距的整数倍，则主极移动时，主极下所对着的齿数将不断地发生变化，因此一个极下的总磁导将不断地发生变化，从而引起主极磁通的纵向脉振，并使定子绕组中齿谐波电动势进一步增大。4-12 答：一高次谐波电动势的削弱方法 1采用短距绕组，适当选择线圈的节距可使某次谐波的节距因数等于或接近于零，为消除第 次谐波，只要选用比整距绕v组短的断句线圈即可。v1 2采用分布绕组，分布绕组的每极每相槽数 q 越多，各次谐波因数

41、越小，在极数越多，q 达到 2 时，可用分数槽绕组来消除高次谐波。 3改善主极磁场分布，在凸极同步电机中，可设法改善主极极靴外形；在隐极机中，可通过改善励磁磁动势的分布使主极磁场在气隙中接近正弦分布。 二齿谐波的削弱方法 1采用斜槽；在凸极同步电机中，可用斜极来削弱齿谐波。 2采用分数槽。 3采用半闭口槽，磁性槽楔，选择阻尼节距等其他措施。4-13 为什么交流发电机的定子绕组一般都采用星形联法？解： 由于在三相对称系统中，各相的三倍数次谐波在时间上均为同相，且幅值相等。当三相绕组采用星形联法时，线电压等于相电压之差，相减时三倍数次谐波电动势互相抵消，所以发电机出线端不存在三倍数次第四章 交流绕

42、组及其电动势和磁动势23谐波电动势；而在三角形联法中，三相的三倍数次谐波电动势之和针在闭合的三角形回路中形成环流，电动势全部降落在环路中，所以在出线端也不会出现三次谐波电压，但三次谐波环流所产生的杂散损耗，会使电机的效率下降，温度增高，所以现代的交流发电机多数采用星形而不采用三角形联结。4-14 解：设：两根导体分别为 a 和 b。 导体 a 中产生的电势和导体 b 中产生的电势的幅值均为，其lvbm中，可知电势幅值，固有：nv2nlbem2（1）两根导体感应电动势幅值相等，相位相差电角度。 （2）主磁场正弦旋转磁场，设)( tsinbbm 则：)(30tsinlbnema ， )(30tsi

43、nlbnemb30n （3）)2(215tcossinlbneeemba合4-15解：极距槽242482pq可见短距系数：966. 090sin11yky槽8312482pmqq5 . 74836013601qp所以分布系数：956. 025 . 7sin825 . 78sin2sin2sin111qqkq所以基波绕组因数：923. 0956. 0966. 0111qywkkk又因为每相串联匝数（每槽内有两根导体则）1cn第四章 交流绕组及其电动势和磁动势24匝1618122cqqpn所以相电动势：vfnkew363911. 150923. 01644. 444. 4111线电动势：vee63

44、0331（2）波绕组的展开图（a 相一相）合成结距槽 第一节距则第二节距24248pqy101y槽1412yyy14111448x2s1n1s2n225a2x1a1a2（3）支路数等于 2 时叠绕组的接线图和（1）叠绕组的展开图（a 相一相）基本相同具体不同点如下。14111448s1n1s2n225x1首a1首a1尾x1尾axa2首a2尾x2尾第四章 交流绕组及其电动势和磁动势254-16 解：第四章 交流绕组及其电动势和磁动势264-17 为什么说交流绕组的磁动势既是时间函数又是空间函数？解： 在三相交流电机中，定子绕组一般都要是对称放置的，即第四章 交流绕组及其电动势和磁动势27a、b、

45、c 三相绕组的轴线在空间相隔 120电角度，因此三相绕组各自产生的基波磁动势在空间相隔 120电角度，此外，在对称运行时，三相电流亦是对称的，即其幅值相等，在时间相位上互差 120电角度，因此 a、b、c 三相所产生的三个脉振磁动势在时间相位上也互差 120电角度。因此可以说三相交流绕组的磁动势即是时间函数又是空间函数，同理对其它各相交流绕组也可得出同样结论。4-18答：因为单个线圈产生的方波脉振磁动势可以分解为一系列按正弦规律变化的基波和高次谐波之和，所以可以进行矢量运算，叠加条件为各叠加矢量在空间上的波长相等。4-19 单相绕组的磁动势具有什么性质，它的幅值等于多少？解： 单相绕组的磁动势

46、是一个幅值随时间以电流的频率变化的脉振磁动势，其基波幅值为，谐波幅值为。1122wkpinf11wwvvkkvff4-20 三相基波旋转磁动势的幅值为每相脉振磁动势的倍,即23合成磁动势基波转速为同步转速,即;232311kwpiffn转向取决 于三相电流的相序和三相绕组在空间上的;601pfn 排列次序.4-21旋转磁动势和脉振磁动势之间有什么关系？解： 单相绕组的磁动势（即为脉振磁动势）可以分解为两个幅值相等、转速相同，方向相反的旋转磁动势，即： tftftftftftfsssss111111cos21cos21cos4-22 因为相邻线圈电动势的时间相位差与磁动势的空间相位差相同,线圈组

47、电动势向量合成计算与磁动势矢量的合成计算一样,所以两者的绕组因数相等.4-23试述谐波电动势和谐波磁动势对电机运行性能影响。解： 谐波电动势：高次谐波的存在，使发电机的电动势波形变坏从而降低了供电的质量，影响到用电设备的运行性能，使发电机本身的杂散损耗增大，效率下降，温升增加；此外，输电线中的高次谐波电流所产生的电磁场，还会对邻近电讯线路的正常通讯产生有害的干扰。 谐波磁动势：1、在同步电机中，定子谐波磁动势所产生的磁场会在转子表面产生涡流损耗引起电机发热并使效率降低。在感应电机中，谐波磁场会产生一定的寄生转距，影响电机的起动性能。2、 高次谐波对交流（特别是笼型感应电动机）的运行将产生多方面

48、的不利影响。其中第四章 交流绕组及其电动势和磁动势28较为明显的是，使电机的电流有效值增加，功率因数降低，损耗加大，效率降低，温升升高等。此外，还将出现转距脉动，转速波动以及振动和噪声；有时还可以导致调速系统失去稳定性。4-24 已知=0.923 ，n=161wk =1374.6aninnusncos38 . 0103 . 6310120033一相绕组的基波磁动势幅值：akpnifwn18276923. 01166 .1374222211三相绕组基波磁动势幅值： aff27414182762323114-25 解： 48822 3 1qqmp 3603607.548pq 482422qp120

49、5 624y 315sin390sin3900.7076pyk 37.5sin3sin3 8220.64077.5sin38sin322dqkq 57.5sin5sin5 8220.19447.5sin58sin522dqkq 715sin790sin7900.25886pyk77.5sin7sin7 8220.14137.5sin78sin722dqkq 3312000 101374.63cos36.3 100.8nnnnsiau22 18 1161cpnq na 515sin590sin5900.25886pyk第四章 交流绕组及其电动势和磁动势2933311374.6 160.90.30

50、.6407 0.7072988.831npdinfkkap55510.91374.6 160.90.2588 0.1944199.2551npdinfkkap77710.91374.6 160.90.2588 0.1413103.4771npdinfkkap三相绕组产生的 3 次谐波磁动势为零，即30f 三相绕组产生的 5 次谐波磁动势幅值为：553298.82ffa转速为： 方向为反向56060055nfnp三相绕组产生的 7 次谐波磁动势幅值为：773155.12ffa转速为： 方向为正向77428.6minnnr（n 为同步转速，规定 n 的方向为正向）4-26 解：4-27 解：(1)

51、设 则wtffsacos1)90cos()90cos(1wtffsb则 )cos()cos(21)cos(21)cos()180cos(21)cos(21)cos(21)cos(21)90cos()90cos(coscos11111111111wtfwtfwtfwtfwtfwtfwtfwtfwtfwtffffssssssssssba即产生旋转磁动势，转向为由，从超前相到滞后相。aba(2)设 wtffsacos1abii wtffsbcos)120cos(10cf则第四章 交流绕组及其电动势和磁动势30wtfwtfwtfwtwtwtwtfwtwtfwtfwtfwtfwtfwtwtfwtwtfw

52、tfwtfwtfwtfwtfwtfffffssssssssssssssssssssssscbacos)30cos(23cos)60sin(23cos)60sin(223sin)60cos(cos)60sin(sin)60cos(cos)60sin(23)60sin()60sin(23)60sin(23)60sin(2360sin)60sin(22160sin)60sin(221)120cos()cos(21)120cos()cos(21)120cos(21)120cos(21)cos(21)cos(21cos)120cos(coscos11111111111111111合 为脉振磁势。4-28

53、 解：一个短距线圈建立的磁场； 磁动势分布规律图yc为两条导体边所跨电角度单个短距线圈磁动势沿气隙圆周按矩形规律分布，由于线圈宽度小二半个圆周，两个矩形宽度和高度均不同，一个高度为（1yc/2）inc,另一个高度为(yc/2)i nc,磁动势为脉振磁动势。ycnsycx（1yc/2）inc/23/20inc(yc/2)i nc第四章 交流绕组及其电动势和磁动势311112 2:;2 2:;cccppcccvpvfi n kki nfkvv基波幅值为为短距系数谐波幅值为为次数4-29解：零序电流产生的基波磁动势分别为：wtffsacoscos1wtffsbcos)120cos(1wtffscco

54、s)240cos(1三相合成基波磁势为：0)240cos()120cos(coscos),(11ssscbaswtfffftf三次谐波合成磁动势为：wtfwtfwtfwtftfssssscos3cos3cos)240(3coscos)120(3coscos3cos),(33333可见零序电流产生的三次谐波合成磁动势为一脉振磁动势，其频率为电流频率。4-30设负势电流为 acb，各相电流幅值相等，在时间相位上互差 120电角度，则 a、b、c 三相绕组基波磁动势表达式为：tffsacoscos11120cos120cos11tffsb240cos240cos11tffsc合成基波磁动势为：sss

55、sssscbatfttttttfffffcos23120cos21cos21240cos21cos21cos21cos21111111 可见负势电流形成反向旋转的磁动势。4-31 两个绕组 a 和 b 其匝数和绕组因数均相同，a 在空间超前于 b 电角度，若，问要使 a 和 b 的基波合成磁动势成090tiimacos为正向推移（a 到 b）的恒幅旋转磁动势时，的表达式是怎样的？bi解：设 a 相绕组的空间角为，则 b 绕组的空间叫为，设s090sb 绕组电流滞后 a 绕组电流电角度，则，)cos(tiimb设，则，则tffsacoscos1)cos()90cos(01tffsb第四章 交流绕

56、组及其电动势和磁动势32)90cos(21)cos(21)cos(21)cos(21cos)90cos(coscos01111011tftftftftftffffssssssba合要使 a 和 b 基波合成磁动势成为正向推移的恒幅旋转磁动势，则0)90cos(21)cos(21011tftfss 0018090090090所以)90cos(0tiimb第五章 感应电机的稳态分析33第五章第五章 感应电机的稳态分析感应电机的稳态分析5-2 答：转子中频率为的交流电流建立的旋转磁场相对于转子的转速为1f，若磁场沿顺时针方向旋转，则转子反时针方向旋转，设其pfn1160转速为 n，则旋转磁场相对于空

57、间的转速为。nn 15-3 答：不变。因为转子所产生的磁动势相对于转子的转速为2f，而转子本身又以转速 n 在旋转。因此，从nsnpfn22260定子侧观看时，在空间的转速应为，即2fssnnnnnn无论转子的实际转速是多少，转子磁动势和定子磁动势在空间的转速总是等于同步转速，在空间保持相对静止。sn5-4 答：频率归算前后，转子电流的幅值及其阻抗角都没有变化，转子磁动势幅值的相位也不变，即两种情况下转子反应相同，那么定子的所有物理量以及电磁功率亦都保持不变。5-5 答：主要原因是进行了频率归算。即用一个静止的电阻为的等效转sr2子先代替电阻为的实际旋转的转子，等效转子和实际转子具有同样2r的

58、转子磁动势，经过频率归算后，就定子而言，旋转的实际转子和等效的静止转子其效果完全相同。所以，虽然两者的频率不相同，却可在 t型等效电路中画在一起。5-6 答：为转子所产生的机械功率相对应的等效电阻经绕组归算后的rss1电阻值，其值不能用电抗代替，因为机械功率为纯有功功率，只能有电阻等效。(代表机械功率)rss15-7 答：负载增大时，电机转速下降，转差率上升，转子绕组切割磁力线的速度增加，转子的感应电动势、感应电流相应也增大，转了磁动势也增大，由磁动势平衡关系可知，定子磁动势也增大，所以定子电流上升。5-8 答：因为转子铜耗等于 s 倍电磁功率，即ecuspp25-9 答：感应电机的磁场由交流

59、电流激励产生，励磁电流是感性无功电流，需从电网吸取感性无功功率，所以感应电机的功率因数总是滞后的。5-10 答：由于，又，pppppcufecu2111111cosimup 负载不变，则不变，降低，则导致升高，铜耗增大。所以当1p1u1i电压下降过多时，会使电机过热甚至烧损。分析此过程也可从曲ste线来考虑，造成电机堵转或“爬行” ，从而烧损。ntue5-12 试写出感应电机电磁转矩的三种表达形式：（1）用电磁功率表达；第五章 感应电机的稳态分析34（2）用总机械功率表达；（3）用主磁通、转子电流和转子的内功率因数表达。 解：（1）（2）spetepte（3） 2222222coscos21i

60、ciknpmtmtmwe5-16 增大感应电机转子的电阻或漏抗对下列数据有何影响：起动电流、起动转距、最大转距、额定转速、额定效率。解：（1）增大转子电阻：根据 当 ；2212211)()(cxxcrrvist2rsti ，当 。2212212211)()(cxxcrrrvmtsst2rstt(就恒转矩负载讨论)，当不变；221211211max)(2cxxrrcvmts2rmaxt 当， ，转子铜耗增加， （根据 t-s 曲线） 。2rnnn （2）转子漏抗增大：根据当 ；2212211)()(cxxcrrvist2xsti 当；2212212211)()(cxxcrrrvmtsst2xst