电机学 第一章磁路习题
第一章 磁 路
一、填空：
1. 磁通恒定的磁路称为 直流磁路，磁通随时间变化的磁路称为 交流磁路。
2. 电机和变压器常用的铁心材料为 软磁材料 。
3. 铁磁材料的磁导率 远大于 非铁磁材料的磁导率。
4. 在磁路中与电路中的电势源作用相同的物理量是 磁动势。
5. ★★当外加电压大小不变而铁心磁路中的气隙增大时，对直流磁路，则磁通 ，电感 ，电流 ；
对交流磁路，则磁通 ，电感 ，电流 。减小，减小，不变；不变，减小，增大。 二、选择填空
1. ★★恒压直流铁心磁路中，如果增大空气气隙。则磁通 ；电感 ；电流 ；如果是恒压交流铁心磁
路，则空气气隙增大时，磁通 ；电感 ；电流 。
A ：增加
B ：减小
C ：基本不变 答：B ，B ，C ，C ，B ，A 2. ★若硅钢片的叠片接缝增大，则其磁阻 。A ：增加 3. ★在电机和变压器铁心材料周围的气隙中 磁场。A ：存在
4. 磁路计算时如果存在多个磁动势，则对 磁路可应用叠加原理。A ：线形
5. ★铁心叠片越厚，其损耗 A ：越大 三、判断
1. 电机和变压器常用的铁心材料为软磁材料。 答：对。
2. 铁磁材料的磁导率小于非铁磁材料的磁导率。 答：错。
3. 在磁路中与电路中的电流作用相同的物理量是磁通密度。 答：对。
4. ★若硅钢片的接缝增大，则其磁阻增加。 答：对。
5. 在电机和变压器铁心材料周围的气隙中存在少量磁场。 答：对。
6. ★恒压交流铁心磁路，则空气气隙增大时磁通不变。 答：对。
7. 磁通磁路计算时如果存在多个磁动势，可应用叠加原理。 答：错。
8. ★铁心叠片越厚，其损耗越大。 答：对。 四、简答
1. 电机和变压器的磁路常采用什么材料制成，这种材料有那些主要特性？
答：电机和变压器的磁路常采用硅钢片制成，它的导磁率高，损耗小，有饱和现象存在。 2. ★磁滞损耗和涡流损耗是什幺原因引起的？它们的大小与那些因素有关？
答：磁滞损耗由于B 交变时铁磁物质磁化不可逆，磁畴之间反复摩擦，消耗能量而产生的。它与交变频率f 成正比，与磁密幅值
B
m
的α次方成正比。V fB C p n
m h h =
涡流损耗是由于通过铁心的磁通ф发生变化时，在铁心中产生感应电势，再由于这个感应电势引起电流（涡流）而产生的电损耗。它与交变频率f 的平方和
B
m
的平方成正比。V B f C p m e e 2
22∆= 3. 什么是软磁材料？什么是硬磁材料？
答：铁磁材料按其磁滞回线的宽窄可分为两大类:软磁材料和硬磁材料。磁滞回线较宽，即矫顽力大、剩磁也大的铁磁材料称为硬磁材料，也称为永磁材料。这类材料一经磁化就很难退磁，能长期保持磁性。常用的硬磁材料有铁氧体、钕铁硼等，这些材料可用来制造永磁电机。磁滞回线较窄，即矫顽力小、剩磁也小的铁磁材料称为软磁材料。电机铁心常用的硅钢片、铸钢、铸铁等都是软磁材料。 4. 磁路的磁阻如何计算？磁阻的单位是什么？ 答：m R A
μ=
l
，其中：µ为材料的磁导率；l 为材料的导磁长度；A 为材料的导磁面积。磁阻的单位为A/Wb 。 5. ★说明磁路和电路的不同点。
答：1）电流通过电阻时有功率损耗，磁通通过磁阻时无功率损耗；
2）自然界中无对磁通绝缘的材料；
3）空气也是导磁的，磁路中存在漏磁现象； 4）含有铁磁材料的磁路几乎都是非线性的。 6．★说明直流磁路和交流磁路的不同点。
答：1）直流磁路中磁通恒定，而交流磁路中磁通随时间交变进而会在激磁线圈内产生感应电动势；
2）直流磁路中无铁心损耗，而交流磁路中有铁心损耗；
3）交流磁路中磁饱和现象会导致电流、磁通和电动势波形畸变。
7．基本磁化曲线与起始磁化曲线有何区别？磁路计算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B=f （H ）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。
8． 路的基本定律有哪几条？当铁心磁路上有几个磁动势同时作用时，磁路计算能否用叠加原理，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。 9． ★在下图中，当给线圈外加正弦电压u 1时，线圈内为什么会感应出电势？当电流i 1增加和减小时，分别算出感
应电势的实际方向。
答：在W 1中外加
u
1
时在
W 1中产生交变电流i 1，i 1在W 1中产生交变
磁通ф，ф通过W 2在W 2中和W 1中均产生感应电势е2和e 1，当i 1增加时e
1
从b 到a ，е2从d 到c ，当i 1减少时
e 1从a 到b ，е2从c 到d 。
五、计算
1. ★下图是两根无限长的平行轴电线，P 点与两线在同一平面内，当导体中通以直流电流I 时，求P 点的磁场强度
和磁通密度的大小和r 1
方向。
解：对于线性介质，迭加原理适用，A 在P 处产生磁场强度
H
AP
＝r 1
2πI
B 在P 出产生的磁场强度
H
BP
＝r I 2
2π 由于
H
AP
与
H
BP
方向相同，如图所示
则
H
P
＝H
AP
+H
BP
感应强度 B
P
＝μ0
H
P
＝
π
μ20
I
(
r 1
1
+
r
2
1
)
2. ★上图中，当两电线分别通以直流电流（同向）I 和异向电流I 时，求每根导线单位长度上所受之电磁力，并画
出受力方向。
解：由于两根导体内通以同样大小的电流I ，现在考虑其大小时，它们受力是相同的。一根导体在另一根导
体处产生磁感应强度B ＝02I μπ（r r 2
11
+）
所以每根导体单位长度受力f=BI=
π
μ22
I
（
r r 2
11
+）
力的方向是通同向电流时相吸，通异向电流相斥。
3. 在下图中，如果电流
i 1
在铁心中建立的磁通是Ф＝φ
m
Sin ωt ，副线圈匝数是
w
2
，试
效值的计算公式。
解：副线圈中感应电势的瞬时值
e 2＝w
2
dt
d φ
＝
w 2
φ
m
ωCos ωt
∴感应电势e 2
的有效值计算公式为：
2E =
2
1w 2
ωφ
m
4. ★★有一单匝矩形线圈与一无限长导体同在一平面内，如下图所示。试分别求出下列条件下线圈内的感应电势：
（1） 导体内通以直流电流I ，线圈以速度ν从左向右移动：
（2） 电流i
= I m Sin ωt ，线圈不动：
（3） 电流i
= I m Sin ωt ，线圈以速度ν从左向右移动。
解：(1)导体内通以电流I 时离导体x 远处的磁密为
B ＝
x
I
πμ20
所以，当线圈以速度ν从左向右移动时感应电势大小为
e ＝－dt d φ＝－
dt
d
dx b x
I
c
vt a vt
a ⋅⋅⎰
+++πμ
20
＝－dt d （
⋅πμ
20
bI ㏑vt
a c
vt a +++）
＝－
⋅
π
μ20
bI
c vt a vt a +++()()
2()
v a vt v a vt c a vt +-+++
＝
⋅+++⋅)
)((20
c vt a vt a vc
bI πμ
（2） 当线圈不动时，电流是i = I m Sin ωt 时，
ф=02Sin t
I a c m b dx a
x
μωπ+⋅⋅⋅⎰ =
⋅π
μ20
I m
b ㏑
a
c
a + Sin ωt 所以 e
＝－
dt d φ＝－02b I m μπ
⋅㏑a c
a + ωCos ωt
（3）电流i
= I m Sin ωt ，线圈以速度ν从左向右移动时
ф=
02a vt c
m a vt
Sin t
I b dx x
μωπ+++⋅⋅⋅⎰
＝
02b I m μπ
⋅㏑vt a c vt a +++ Sin ωt
所以，
e ＝－dt
d φ
＝－
02m b I μπ⋅[2()
a vt vc
Sin t a vt c a vt ω+-⋅⋅++++㏑
vt a c vt a +++ ωCos ωt ] ＝02b I m μπ⋅[)
)((vt a c vt a t
vcSin +++ω+㏑c vt a vt a +++ ωCos ωt ]
5. ★★对于下图，如果铁心用23D 硅钢片迭成，截面积A Fe ＝4
12.2510-⨯㎡,铁心的平均长度l Fe ＝0.4m ，，空
气隙30.510δ-=⨯m ，线圈的匝数为600匝，试求产生磁通φ＝41110-⨯韦时所需的励磁磁势和励磁电流。
解：在铁心迭片中的磁密为
Fe
B Fe A φ
=
＝11/12.25＝0.9 (T)
根据23D 硅钢片磁化曲线查出Fe H ＝306 (A/m)
在铁心内部的磁位降 F Fe ＝H Fe *l Fe ＝306*0.4＝122.4（A ） 在空气隙处，当不考虑气隙的边缘效应时
0.9B B a Fe ==（T
）
所以 0.97
4100
B a
H a μπ=
=
-⨯＝7.15510⨯ （A/m ）
故 537.150.51010F H a a δ-=⨯=⨯⨯⨯＝357.5（A ） 则励磁磁势F ＝a F +Fe F ＝357.5+122.4＝479.9 安匝 励磁电流479.90.799600
f
F I
W =
== （A ） 6. ★★磁路结构如下图所示，欲在气隙中建立4
710-⨯韦伯的磁通，需要多大的磁势？
解：当在气隙处不考虑边缘效应时，各处的磁密 B ＝4
710 1.4()4
510T S φ
-⨯==-⨯
硅钢片磁路长度3080110D
l
=+=（mm ）
铸钢磁路长度3080601169l r =++-=（mm ） 查磁化曲线： 2.09D
H
=（A/mm ） 1.88H r =（A/mm ） 空气之中：1431.11104
4100
B H a μπ=
=
=⨯-⨯（A/mm ）
故：各段磁路上的磁位降 2.09110229.9D
D
D
l F
H =⋅=⨯=（A ）
1.88169389.0l F H r r r =⋅=⨯=（A ） 111011110l F H a a a =⋅=⨯=（A ） 则：F ＝a F +D F +r F ＝1110+229.9+389.0＝1728.9（A ）
故需要总磁势1728.9安匝。
7. ★★一铁环的平均半径为0.3米，铁环的横截面积为一直径等于0.05米的圆形，在铁环上绕有线圈，当线圈中
电流为5安时，在铁心中产生的磁通为0.003韦伯，试求线圈应有匝数。铁环所用材料为铸钢。 解：铁环中磁路平均长度220.3 1.89D
R l
ππ==⨯=（m ）
圆环的截面积S ＝11
2322 1.96()0.05104
4
m D ππ-=⨯=⨯ 铁环内的磁感应强度0.003 1.528()3
1.9610B T S
φ
=
=
=-⨯
查磁化曲线得磁感应强度H ＝3180（A ） F ＝H D
l ＝)(600089.13180A =⨯
故：线圈应有的匝数为W ＝
12005/6000==I
F
（匝） 8. ★★设上题铁心中的磁通减少一半，线圈匝数仍同上题中所求之值，问此时线圈中应流过多少电流？如果线圈中
的电流为4安，线圈的匝数不变，铁心磁通应是多少？
解：在上题中磁通减少一半时磁密1
0.764()2
B
T B =
= 查磁化曲线得出磁场强度1H ＝646（A/m ）
所以，11646 1.891220D l F H =⋅=⨯=（安/匝）
故此时线圈内应流过电流11
1220
1.021200
F I W
=
=
=（安） 当线圈中电流为4安时磁势2
2
120044800W F I ==⨯=⋅（安匝）
设2
F 所产生的磁通为0.0027韦，则：2
'0.0027
2
' 1.37531.9610
B S
φ=
=
=-⨯（T ） 查磁化曲线得磁场强度'1945(/)2A m H = 2
2
''1945 1.893680D
l
F H ∴=⋅=⨯=（安匝）
假设值小了，使'2F 比2F 小了很多，现重新假设''0.029φ=韦， 则''0.0292
'' 1.48()23
1.9610T B S
φ=
=
=-⨯
查磁化曲线得磁场强度''2710(/)2A m H =
''''2710 1.89512022D l F H ∴=⋅=⨯=（安匝）
在''',,222F F F 中采用插值得
F
2
产生得磁通
"'1'''"22"()2222"'222
F F F F φφφφ-=-⨯-⨯- ＝2
1
)48005120(368051200027.00029.00029.0⨯-⨯---
＝0.002878（韦）
9. ★★设有100匝长方形线圈，如下图所示，线圈的尺寸为a ＝0.1米，b ＝0.2米，线圈在均匀磁场中围绕着连
接长边中点的轴线以均匀转速n ＝1000转/分旋转，均匀磁场的磁通密度2
B=0.8wb/m 。试写出线圈中感应电势的时间表达式，算出感应电势的最大值和有效值，并说明出现最大值时的位置。
解：线圈转动角速度)/(9.10460
1000
2602s rad n =⨯==
ππω 故在t 秒时刻线圈中的感应的电势W t BlvSin e ⋅=ω2
所以22
W
e Ba Sin t ωω=⋅⋅
＝t Sin 9.1049.1042.01.08.0100⨯⨯⨯⨯⨯
＝168Sin104.9t （v ）
感应电势的最大值168()M e v = 感应电势的有效值E ＝
1192
168=（v ）
出现感应电势最大值时，线圈平面与磁力线平行。
10. ★★设上题中磁场为一交变磁场，交变频率为50Hz ，磁场的最大磁通密度m B 0.8T =，
（1） 设线圈不转动，线圈平面与磁力线垂直时，求线圈中感应电势的表达式；
（2） 设线圈不转动，线圈平面与磁力线成60度夹角，求线圈中感应电势的表达式；
（3） 设线圈以n ＝1000r/m 的速度旋转，且当线圈平面垂直于磁力线时磁通达最大值，求线圈中感应电势的表达
式，说明电势波形。
解：（1）通过线圈的磁通100a b Sin t B m φπ=⋅⋅⋅ 0.10.20.81001201.6(100)
1090Sin t
Sin t πφπ=⨯⨯⨯-=⨯+
所以，线圈中的感应电势 20100 1.6100(100)50310010901d w
Cos t Sin t e dt
φ
πππ-=-=-⨯⨯⨯+= （2）当线圈不动，与磁力线成60度夹角时
00503100435100606021Sin Sin Sin t Sin t e e ππ=== （3）当线圈以n ＝1000r/m 转动时， (
2)3160
n
Sin t πφφ=⋅⋅ ＝201.6(100)104.91090Sin t Sin t π-⨯⨯+⋅ 所以线圈中的感应电势3d w
e dt
φ=- 20100 1.6[100(100)104.910900(100)104.9104.9]
90Cos t Sin t
Sin t Cos t πππ-=-⨯⨯+++⨯
＝167.8Cos209.3t －335.2Cos419t (v)
11. ★★线圈尺寸如上图所示，a ＝0.1m ，b ＝0.2m ，位于均匀恒定磁场中，磁通密度B ＝0.8T 。设线圈中通以10
安电流，试求：
（1） 当线圈平面与磁力线垂直时，线圈各边受力多大？作用方向如何？作用在该线圈上的转矩多大？ （2） 当线圈平面与磁力线平行时，线圈各边受力多大？作用方向如何？作用在该线圈上的转矩多大？ （3） 线圈受力后要转动，试求线圈在不同位置时转矩表达式。 解：（1）当线圈平面与磁力线垂直时，线圈两条长边所受之力（每边受力） 0.80.210 1.6()B b I N f b =⋅⋅=⨯⨯=
两条短边所受之力为0.80.1100.8()B a I N f a =⋅⋅=⨯⨯=
此时，各边作用力或同时指向框外或同时指向框内，线圈受力不产生转矩。
（2）当线圈平面与磁力线平行时，线圈中只有短边受力，其大小仍为0.8（N ），
故其产生的转矩为0.80.20.16()M b N m f a =⨯=⨯=⋅
此时转矩最大，方向是绕轴转动。
（3） 在不同位置时，如果取线圈与磁场等位面的夹角为θ,则：在θ角处仍仅有短边受力才能产生力矩。
短边受力0.8()a N f =
所以，在θ处线圈所受之力矩a b Sin f M θθ=⋅⋅
＝0.8*0.2*Sin θ
＝0.16 Sin θ （N ·m ）
12. ★★一铁心电抗器如图所示，线圈套在开口环形铁心上，线圈匝数W ，铁内磁路长l ，截面积A ，开口宽度δ，
试求：
（1） 电抗器的电感 （2） 当电流为t Sin I i ω⋅=
2安时的
【1】 电抗器的磁能和容量； 【2】 电抗器的等效电路； 【3】 二极间的吸力。
解：（1）设磁路中磁通为ф，则铁（相对磁导率为r μ）中磁强
1
0H r A r φ
μμ=
⋅
⋅
空气中不考虑边缘效应时1
00
H A φ
μ=
⋅
故：产生ф所要磁势0F l H H r δ=⋅+⋅
所以：()
1
()00l l
r F A A r r
φδμφ
δμμμμ+=⋅+=
则所需的激磁电流0r
r
l F I W WA δφμμμ+=
=⋅
故：电抗器的电感2
0A W W r L I I l r
μμϕ
φδμ===+
（2）电抗器的电抗f fL x ππ22==2
0A W r l r
μμδμ+
故电抗器的磁能和容量为20222A W r Q x f I I l r
μμπδμ==+
如铜耗电阻为r ，铁耗电阻为m r ，
则等效电路如右图所示，
其阻抗为Z ＝r jx r m ++
两极间气隙（相距为x ）中的磁场能量为 1
2
H B A x W m =
⋅⋅⋅⋅ 故两极间的吸引力f 为
221122200
2221
002()22()
20d W B m f A H B A dx A A wi A w r r i
l A l r r φμμμμμμδμμδμ==⋅⋅⋅=⋅⋅=
==++
《电机学》第四版课后答案
电机学第四版课后习题答案 第一章 磁路 电机学 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 A l R m μ= ，单位：Wb A 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，磁畴间相互摩擦引起的损 耗。经验公式V fB C p n m h 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。 1-3 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4105.7-?Wb ，不计铁心的磁位降时所需的直流励磁电流； (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2422109.293.01025.1025.0m m A A --?=???==δ (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) 气隙长度m l 41052-?==δδ 铁心长度()m cm l 21045.122025.025.15225.125.7-?=?--+??? ? ??-= 铁心、气隙中的磁感应强度T T A B B 29.110 9.22105.7244 =???=Φ==--δ (1) 不计铁心中的磁位降： 气隙磁场强度m A m A B H 67 100.110 429 .1?=?= = -πμδ δ 磁势A A l H F F I 500105100.146=???=?==-δδδ 电流A N F I I 5.0== (2) 考虑铁心中的磁位降： 铁心中T B 29.1= 查表可知：m A H 700=
电机与拖动 第一章 自测题答案
（一）填空题： 1. 并励直流发电机的自励建压条件是:（主磁路存在剩磁；并联在电枢两端的励磁绕组极性要正确，使励磁电流产生的补充磁通方向与剩磁磁通方向相同；励磁回路的总电阻必须小于临界电阻）。 2. 可且下列关系来判断直流电机的运行状态：当（Ea
电机学试题
第一章 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？ 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？ 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？ 1．4 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，哪一个的自感系数大？哪一个的自感系数是常数？哪一个的自感系数是变数，随什么原因变化？ 1．5 在图1-1中，若一次绕组外加正弦电压1u 、绕组电阻1R 、电流1i 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1i 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。 1．6 在图1-1中，如果电流1i 在铁心中建立的磁通是t m ωsin Φ=Φ，二次绕组的匝数是2N ，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。 1．7 有一单匝矩形线圈与一无限长导体在同一平面上，如图1-2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t I i m ωsin =，线圈不动； （3）导体中通以电流t I i m ωsin =，线圈以线速度v 从左向右移动。 1．8 在图1-3所示的磁路中，两个线圈都接在直流电源上，已知1I 、2I 、1N 、2N ，回答下列问题： （1）总磁动势F 是多少？ （2）若2I 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δ，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。 1．9 一个带有气隙的铁心线圈（参考图14.1），若线圈电阻为R ，接到电压为U 的直流电源上，如果改变 气隙的大小，问铁心内的磁通Φ和线圈中的电流I 将如何变化？若线圈电阻可忽略不计，但线圈接到 电压有效值为U 的工频交流电源上，如果改变气隙大小，问铁心内磁通和线圈中电流是否变化？ 1．10 一个有铁心的线圈，电阻为Ω2。当将其接入110V 的交流电源时，测得输入功率为90W ，电流为A 5.2， 试求此铁心的铁心损耗。 1．11 对于图14.1，如果铁心用D23硅钢片叠成，截面积241025.12m A -?=，铁心的平均长度m l 4.0=， 空气隙m 3105.0-?=δ绕组的匝数为600匝，试求产生磁通Wb 4109.10-?=Φ时所需的励磁磁动 势和励磁电流。 1．12 设1．11题的励磁绕组的电阻为Ω120，接于110V 的直流电源上，问铁心磁通是多少？ 1．13 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
电机学(牛维扬第二版) 专升本必用,课后答案加详细解答复习进程
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第一部分 变压器 电力变压器的作用：一是变换电压等级（简称变压），以利于电能的高效传输和安全使用，这是变压器的基本作用；二是控制电压大小（俗称调压），以保证电能质量，这是电力变压器要满足的特殊功能。 第一章习题解答（Page 14） 1-1 变压器是依据什么原理工作的？变压原理是什么？ 【解】变压器是依据电磁感应原理工作的。变压原理如下： 当外加交流电压u 1时，一次侧电流i 1将在铁心中建立主磁通Φ，它将在一、二次侧绕组中感应出主电动势11 d e N dt Φ=-和22d e N dt Φ =-，于是二次侧绕组便有了电压u 2，负载时它流过电流i 2，由于工作时22u e ≈，11u e ≈，因此，当一、二次侧绕组的匝数N 1、N 2不相等时，则可获得与一次侧数值不同的二次侧电压，此即变压原理。 本题知识点是变压器的工作原理。它还涉及下列术语。 变压器的变比111 222 e N u K e N u ==≈。1K >时称为降压变压器，1K <时称为升压变压器。 接电源的绕组称为一次侧绕组，它吸收电功率u 1i 1；接负载的绕组称为二次侧绕组，它输出电功率u 2i 2；电压等级高或匝数多或电流小或电阻大或出线套管高而且间距的绕组称为高压绕组；反之就称为低压绕组。注意！！高、低压绕组和一、二次绕组是不同的概念，不可混淆。 1-4 铁心在变压器中起什么作用？为什么要用两面涂漆的硅钢片叠成？叠片间存在气隙有何影响？ 【解】铁心的作用是传导变压器的工作主磁通，同时兼作器身的结构支撑。铁心叠片的目的是减小交变磁通其中引起的铁耗。叠片间存在气隙时，主磁路的导磁性能将降低，使激磁电流增大。 1-5 变压器油有什么作用？ 【解】变压器油的作用有两个：一是加强绕组绝缘；二是冷却。 1-6 变压器的额定值有哪些？一台单相变压器额定电压为220/110，额定频率为50Hz ，表示什么意思？若此变压器的额定电流为4.55/9.1A ，问在什么情况下称为变压器处于额定运行状态？ 【解】①额定值有：额定容量S N ，VA 或kVA ；额定电压U 1N 和U 2N ，V 或kV ，三相指线电压；额定电流I 1N 和I 2N ，A 或kA ，三相指线电流；额定频率f N 等。②额定电压220/110表示U 1N =220V ，U 2N =110V ；50Hz 表示我国标准规定的工业频率。③U 1=220V 、I 1=4.55A 、I 2=9.1A 、f=50Hz 时为额定状态。
电机学
电机学 第一章直流电机 电磁感应定律 在恒定的磁场中，当道题切割磁力线时，导体中产生感应电动势。 e=Blv e 的大小由磁感强度和导体切割速度决定，e的方向由右手定则决定 电枢绕组： (原理）线圈切割磁力线线圈中产生直流电流，许多线圈分布在电枢铁心表面不同位置， 按一定规律连接，构成所谓电枢绕组。 （分类）P15 叠绕组：单绕组复叠绕组 波绕组：单波绕组复波绕组 直流电机工作原理： 通入直流电源，根据左手定则，线圈ab 受力方向向左，线圈cd受力方向向右 当两个电磁力对转轴所形成的电磁转矩大于阻转矩时，电动机就会逆时针旋转 由于在一定磁极下电流方向始终保持不变，所以电动机转矩和旋转方向保持不变换向器： 一般在主磁极间装有换向极，换向极的数量和主磁极相同，【避免负载后电枢磁场对主磁场的影响】换向极的绕组大多和电枢绕组串联。 主磁极： 一种是【永久磁铁】一种是【电磁铁】 电刷： 电刷是引入或引出直流电流，直流电压的装置。 电机铭牌： 【 额定功率PN: 指电机在额定运行状态下的输出功率，W Kw 发电机PN=Un *In 电动机PN=&Un *In &为额定效率； 额定电压UN 在额定运行状态下，直流发电机输出电压或直流电动机的出入电压V 额定电流IN 指空载电压和额定负载时允许电机长期输入（电动机）或输出（发电机） 的电流 A 额定转速nN 指电机在额定电压和额定负载时的旋转速度r/min. 】 直流电机的电枢反应影响 1 负载时气隙磁场发生畸变 2 呈现去磁作用
电枢感应电动势： Ce=PN/60a Ce 直流电机的电动势常数。 电磁转矩： Tem=CtΦIa=(PN/2πa)*Φ Ct=pN/2πa Ct转矩常数 Ce 与Ct 关系： Ce=PN/60a Ct=pN/2πa Ct=30/πCe=9.55Ce 直流电机运行原理 电压平衡方程式： U=Ea+IaRa Uf=If * Rf 电磁功率： Pem = Ea * Ia=CeΦn*Ia =Tem Omiga =CtΦIa* Omiga 转速特性： n=U/CeΦ-Ra/CeΦ= n0-n 简答题： 1直流电机中，为什么用电刷和换向器，作用是什么？ 换向器的作用就是确保转子中电流方向,这样才能确保磁场不会发生转换,转向才能一致;电刷的作用是将直流电流接通至转子 2直流电机空载时的气隙磁感应密度如何分布 在一个极距范围内磁通分布不均匀，若不考虑电枢表面齿的影响，在一个极距范围内分布近似梯形曲线，在极靴范围外，气息磁感应密度减小很快；而在两极之间几何中性线上，磁感应密度为0. 3在直流发电机中是否有电磁转矩？如有，转向相同还是相反？ 题3: Tem=CtΦIa 相反题4: Ea=CeΦN 相反 4在直流电动机工作时电枢回路是否有感应电动势？如有，电动势方向相同还是相反？ 第二章
《电机学》课后习题答案.
《电机学》 课后习题答案 华中科技大学辜承林主编
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 E fN 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 dt L ψ=- 对空心线圈：L Li ψ= 所以di e L L dt =- 自感：2L L N N m m i i i L Ni N φψ= = = ∧=∧ A m 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。 解：(1) ∵u 1为正弦电压，∴电流i 1也随时间变化，由i 1产生的磁通随时间变化，由电磁感 应定律知d dt e N Φ=-产生感应电动势. (2) 磁通方向：右手螺旋定则，全电流定律1e 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，拇指为磁通方向。
2020年智慧树知道网课《电机学》课后习题章节测试满分答案
第一章测试 1 【单选题】(10分) 单相变压器铁心叠片接缝增大，其他条件不变，则空载电流（） A. 不变 B. 减小 C. 可能增大，也可能减小 D. 增大 2 【判断题】(10分) 由于铁芯中的磁通跟随励磁电流变化，因此，当电流随时间做正弦变化时，磁通也做正弦变化。 A. 对 B. 错
3 【判断题】(10分) 磁路断开后,磁通将无法闭合。 A. 对 B. 错 4 【判断题】(10分) 电路中有电流就有功率损耗；而在恒定磁通下，磁路中也有损耗。 A. 错 B. 对
5 【单选题】(10分) 磁路计算时，如果存在多个磁动势，则对（）磁路可应用叠加原理。 A. 视具体情况而定 B. 非线性 C. 所有的 D. 线性 6 【判断题】(10分) 电机和变压器常用的铁心材料为软磁材料。 A. 错 B. 对
7 【单选题】(10分) 如果把磁路和电路对比，磁动势比作电动势，磁阻比作电阻，那么应该把()比作电流。 A. 磁通量 B. 磁动势 C. 磁力线 D. 磁感应强度 8 【判断题】(10分) 在磁路中与电路中的电势源作用相同的物理量是磁动势。 A. 错 B. 对
9 【单选题】(10分) 以下各物理量的单位是：磁动势()，磁场强度()，磁导率()。 A. Wb/A；A/m；H/m B. A；H/m；A/m C. Wb/A；H/m；A/m D. A；A/m；H/m 10 【判断题】(10分) 金属都是铁磁性材料。 A. 错 B. 对
第二章测试 1 【单选题】(9分) 关于直流电动机调速方法正确的有() A. 变极调速 B. 改变励磁回路电阻调速 C. 变频调速 D. 改变转差率调速 2 【单选题】(9分) 并励直流电动机磁通增加10℅，当负载力矩不变时（T2不变），不计饱和与电枢反应的影响，电机稳定后，n变化（） A. 基本不变 B.
磁路(电机学)-习题
磁路 一、填空： 1.磁通恒定的磁路称为，磁通随时间变化的磁路称为。 答：直流磁路，交流磁路。 2.电机和变压器常用的铁心材料为。 答：软磁材料。 3.铁磁材料的磁导率非铁磁材料的磁导率。 答：远大于。 4.在磁路中与电路中的电势源作用相同的物理量是。 答：磁动势。 5.★★当外加电压大小不变而铁心磁路中的气隙增大时，对直流磁路，则磁通，电 感，电流；对交流磁路，则磁通，电感，电流。 答：减小，减小，不变；不变，减小，增大。 二、选择填空 1.★★恒压直流铁心磁路中，如果增大空气气隙。则磁通；电感；电流；如 果是恒压交流铁心磁路，则空气气隙增大时，磁通；电感；电流。 A：增加 B：减小 C：基本不变 答：B，B，C，C，B，A 2.★若硅钢片的叠片接缝增大，则其磁阻。 A：增加 B：减小 C：基本不变 答：A 3.★在电机和变压器铁心材料周围的气隙中磁场。 A：存在 B：不存在 C：不好确定 答：A 4.磁路计算时如果存在多个磁动势，则对磁路可应用叠加原理。 A：线形 B：非线性 C：所有的 答：A 5.★铁心叠片越厚，其损耗。 A：越大 B：越小 C：不变 答：A 三、判断 1.电机和变压器常用的铁心材料为软磁材料。（）答：对。 2.铁磁材料的磁导率小于非铁磁材料的磁导率。（）答：错。 3.在磁路中与电路中的电流作用相同的物理量是磁通密度。（）答：对。
4. ★若硅钢片的接缝增大，则其磁阻增加。 （ ） 答：对。 5. 在电机和变压器铁心材料周围的气隙中存在少量磁场。 （ ） 答：对。 6. ★恒压交流铁心磁路，则空气气隙增大时磁通不变。 （ ） 答：对。 7. 磁通磁路计算时如果存在多个磁动势，可应用叠加原理。 （ ） 答：错。 8. ★铁心叠片越厚，其损耗越大。 （ ） 答：对。 四、简答 1. 电机和变压器的磁路常采用什么材料制成，这种材料有那些主要特性？ 答：电机和变压器的磁路常采用硅钢片制成，它的导磁率高，损耗小，有饱和现象存在。 2. ★磁滞损耗和涡流损耗是什幺原因引起的？它们的大小与那些因素有关？ 答：磁滞损耗由于B 交变时铁磁物质磁化不可逆，磁畴之间反复摩擦，消耗能量而产生的。它与交变频率f 成正比，与磁密幅值 B m 的α次方成正比。V fB C p n m h h = 涡流损耗是由于通过铁心的磁通ф发生变化时，在铁心中产生感应电势，再由于这个感应电势引起电流（涡流）而产生的电损耗。它与交变频率f 的平方和 B m 的平方成正比。 V B f C p m e e 2 22∆= 3. 什么是软磁材料？什么是硬磁材料？ 答：铁磁材料按其磁滞回线的宽窄可分为两大类:软磁材料和硬磁材料。磁滞回线较宽，即矫顽力大、剩磁也大的铁磁材料称为硬磁材料，也称为永磁材料。这类材料一经磁化就很难退磁，能长期保持磁性。常用的硬磁材料有铁氧体、钕铁硼等，这些材料可用来制造永磁电机。磁滞回线较窄，即矫顽力小、剩磁也小的铁磁材料称为软磁材料。电机铁心常用的硅钢片、铸钢、铸铁等都是软磁材料。 4. 磁路的磁阻如何计算？磁阻的单位是什么？ 答：m R A μ= l ，其中：µ为材料的磁导率；l 为材料的导磁长度；A 为材料的导磁面积。磁阻的单位为A/Wb 。 5. ★说明磁路和电路的不同点。 答：1）电流通过电阻时有功率损耗，磁通通过磁阻时无功率损耗； 2）自然界中无对磁通绝缘的材料； 3）空气也是导磁的，磁路中存在漏磁现象； 4）含有铁磁材料的磁路几乎都是非线性的。 6．★说明直流磁路和交流磁路的不同点。 答：1）直流磁路中磁通恒定，而交流磁路中磁通随时间交变进而会在激磁线圈内产生感应电动势； 2）直流磁路中无铁心损耗，而交流磁路中有铁心损耗；
电机学复习题及答案
第一章磁路 一、填空： 1.磁通恒定的磁路称为，磁通随时间变化的磁路称为。 答：直流磁路，交流磁路。 2.电机和变压器常用的铁心材料为。 答：软磁材料。 3.铁磁材料的磁导率非铁磁材料的磁导率。 答：远大于。 4.在磁路中与电路中的电势源作用相同的物理量是。 答：磁动势。 5.★★当外加电压大小不变而铁心磁路中的气隙增大时，对直流磁路，则磁通，电 感，电流；对交流磁路，则磁通，电感，电流。 答：减小，减小，不变；不变，减小，增大。 二、选择填空 1.★★恒压直流铁心磁路中，如果增大空气气隙。则磁通；电感；电流；如 果是恒压交流铁心磁路，则空气气隙增大时，磁通；电感；电流。 A：增加 B：减小 C：基本不变 答：B，B，C，C，B，A 2.★若硅钢片的叠片接缝增大，则其磁阻。 A：增加 B：减小 C：基本不变 答：A 3.★在电机和变压器铁心材料周围的气隙中磁场。 A：存在 B：不存在 C：不好确定 答：A 4.磁路计算时如果存在多个磁动势，则对磁路可应用叠加原理。 A：线形 B：非线性 C：所有的 答：A 5.★铁心叠片越厚，其损耗。 A：越大 B：越小 C：不变 答：A 三、判断 1.电机和变压器常用的铁心材料为软磁材料。（）答：对。 2.铁磁材料的磁导率小于非铁磁材料的磁导率。（）答：错。 3.在磁路中与电路中的电流作用相同的物理量是磁通密度。（）答：对。
4. ★若硅钢片的接缝增大，则其磁阻增加。 （ ） 答：对。 5. 在电机和变压器铁心材料周围的气隙中存在少量磁场。 （ ） 答：对。 6. ★恒压交流铁心磁路，则空气气隙增大时磁通不变。 （ ） 答：对。 7. 磁通磁路计算时如果存在多个磁动势，可应用叠加原理。 （ ） 答：错。 8. ★铁心叠片越厚，其损耗越大。 （ ） 答：对。 四、简答 1. 电机和变压器的磁路常采用什么材料制成，这种材料有那些主要特性？ 答：电机和变压器的磁路常采用硅钢片制成，它的导磁率高，损耗小，有饱和现象存在。 2. ★磁滞损耗和涡流损耗是什幺原因引起的？它们的大小与那些因素有关？ 答：磁滞损耗由于B 交变时铁磁物质磁化不可逆，磁畴之间反复摩擦，消耗能量而产生的。它与交变频率f 成正比，与磁密幅值 B m 的α次方成正比。V fB C p n m h h = 涡流损耗是由于通过铁心的磁通ф发生变化时，在铁心中产生感应电势，再由于这个感应电势引起电流（涡流）而产生的电损耗。它与交变频率f 的平方和 B m 的平方成正比。 V B f C p m e e 2 22?= 3. 什么是软磁材料？什么是硬磁材料？ 答：铁磁材料按其磁滞回线的宽窄可分为两大类:软磁材料和硬磁材料。磁滞回线较宽，即矫顽力大、剩磁也大的铁磁材料称为硬磁材料，也称为永磁材料。这类材料一经磁化就很难退磁，能长期保持磁性。常用的硬磁材料有铁氧体、钕铁硼等，这些材料可用来制造永磁电机。磁滞回线较窄，即矫顽力小、剩磁也小的铁磁材料称为软磁材料。电机铁心常用的硅钢片、铸钢、铸铁等都是软磁材料。 4. 磁路的磁阻如何计算？磁阻的单位是什么？ 答：m R A μ= l ，其中：μ为材料的磁导率；l 为材料的导磁长度；A 为材料的导磁面积。磁阻的单位为A/Wb 。 5. ★说明磁路和电路的不同点。 答：1）电流通过电阻时有功率损耗，磁通通过磁阻时无功率损耗； 2）自然界中无对磁通绝缘的材料； 3）空气也是导磁的，磁路中存在漏磁现象； 4）含有铁磁材料的磁路几乎都是非线性的。 6．★说明直流磁路和交流磁路的不同点。 答：1）直流磁路中磁通恒定，而交流磁路中磁通随时间交变进而会在激磁线圈内产生感应电动势； 2）直流磁路中无铁心损耗，而交流磁路中有铁心损耗；
《电机学》(第二版)绪论及第1篇课后习题答案
绪 论 Δ0-1 电机和变压器的磁路常用什么材料制成，这类材料应具有哪些主要特性？ 0-2 在图0-3中，当给线圈N 1外加正弦电压u 1时，线圈N 1 和 N 2 中各感应什么性质的电动势？电动势的大小与哪些因素有关？ 0-3 感应电动势= e dt d ψ-中的负号表示什么意思？ Δ0-4 试比较磁路和电路的相似点和不同点。 0-5 电机运行时，热量主要来源于哪些部分？为什么用温升而不直接用温度表示电机的发热程度？电机的温升与哪些因素有关？ 0-6 电机的额定值和电机的定额指的是什么？ 0-7 在图0-2中，已知磁力线l 的直径为10cm ，电流I 1 = 10A ，I 2 = 5A ， I 3 = 3A ，试求该磁力线上的平均磁场强度是多少？ ∨0-8 在图0-9所示的磁路中，线圈N 1、N 2中通入直流电流I 1、I 2，试问： （1） 电流方向如图所示时，该磁路上的 总磁 动势为多少？ （2） N 2中电流I 2反向，总磁动势又为 多少？ （3） 若在图中a 、b 处切开，形成一空气隙δ，总磁动势又为多少？ （4） 比较1、3两种情况下铁心中的B 、H 的 相对大小，及3中铁心和气隙中H 的相对大小？ 图0-9 习题0-8附图
解：1）22111N I N I F -= 2）22112N I N I F += 3）221113N I N I F F -==不变 4）由于31F F =，而31m m R R <<，所以31φφ>>，31B B >>， 31H H >>。 在3）中，δB B Fe =，由于0μμ>>Fe ，所以 0μμδδB H B H Fe Fe Fe =<<= ∨0-9 两根输电线在空间相距2m ，当两输电线通入的电流均为100A 时，求每根输电线单位长度上所受的电磁力为多少？并画出两线中电流同向及反向时两种情况下的受力方向。 解：由H B I R H 0,2.μπ==，得每根输电线单位长度上所受的电磁力为 m N lI R I BlI f .10 2 21 10010 423 2 7 0--=⨯⨯⨯⨯= = =πππμ 当电流同向时，电磁力为吸力；当电流反向时，电磁力为斥力。如下图所示： ∨0-10 一个有铁心的线圈，线圈电阻为2Ω。将其接入110V 交流电源，测得输入功率为22W ，电流为1A ，试求铁心中的铁耗及输入端的功率因数。 解：w p p p cu Fe 2021222 =⨯-=-∑= 2.01 11022cos =⨯= =S P ϕ
华中科技大学网络教育《电机学》 试题+答案
导论 1.现代电机常用的E级和B级绝缘，分别对应的温度限值为（）℃和（）℃。 A.120，130 2. 一个带有铁芯的电感，增加线圈的匝数，其电感大小会（）。 B.变大 1.磁滞损耗和涡流损耗是是什么原因引起的？它们的大小与哪些因素有关？ 答案：铁磁材料在交变磁场的作用下，磁畴之间相互摩擦产生的能量损耗成为磁滞损耗。当交变磁通穿过铁磁材料时，铁磁材料会感应出电动势，产生涡流，涡流产生的焦耳损耗称为涡流损耗。磁滞损耗和涡流损耗合起来一起称为铁耗。在铁磁材料重量一定的情况下，比号的大小与磁场交变的频率fβ(1.2小于β小于1.6）成正比，和最大磁通Bm2成正比。 2.自感系数的大小与哪些因素有关？有两个匝数相等的线圈，一个绕在闭合铁芯上，一个绕在木质材料上，哪个自感系数大？哪一个自感系数是常数？哪一个自感系数是变数，随什么变化？ 答案：自感系数L等于N2Λm，自感系数和线圈匝数N的平方及自感磁通所经过的磁路的磁导Λm成正比。 由于铁磁性材料的磁导率远大于非铁磁性材料的磁导率，铁磁性材料存在饱和现象，其磁导率是非常数。因此，在匝数相等的情况下，铁芯线圈的自感系数大于木芯线圈的自感系数。木芯线圈的自感不变。铁芯线圈的自感随铁芯饱和程度的提高而减小。 3.电机运行时，热量主要来源于哪些部分？ 答案：电机运行时，热量主要来源于以下三个部分：(1)电路中的电阻损耗；(2)铁芯中的磁通密度交变产生的铁耗；(3) 运动部件产生的摩擦、通风损耗(机械损耗)。 4.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？ 答案：电机和变压器的磁路主要采用硅钢片制成。硅钢片具有良好的导磁性能，其磁导率极高，能减小电机或变压器的体积。同时由于硅钢片加入了半导体硅，增加了材料的电阻率，从而能够有效降低材料在交变磁通作用下产生的磁滞损耗和涡流损耗。 5.什么是磁饱和现象？ 答案：当铁磁材料中的磁通密度B达到一定程度之后，随着外加磁场H的增加，B的增加逐渐变慢，磁导率逐渐减小，这种现象称为磁饱和现象。
华南理工大学电机学第一章思考题
1-3 直流电机电枢绕组只有一个线圈即可运行，为什么要用许多线圈串联组成？线圈越多越好吗？ 【答】 由一个线圈提供的电压，波形不够平滑。用许多分布线圈串联构成电枢绕组，各线圈的感应电动势相互叠加，可以得到很平滑的电压波形。从电压波形的角度看，线圈越多越好，能够得到更平滑的波形。但线圈过多时，电枢开槽过多，齿壁过薄，齿部磁密过于饱和，所需励磁电动势过多。因此，从励磁角度看，线圈不是越多越好，受齿部磁密饱和的限制。 1-6 直流发电机中产生电磁转矩吗？直流电动机中产生感应电动势吗？ 【答】 是的，直流发电机中产生电磁转矩；直流电动机中产生感应电势。事实上，无论发电机、电动机，都有电磁转矩和感应电势。 1-9 在换向器上电刷正常应当置放在什么位置？为什么？物理中性线和几何中性线是一回事吗？ 【答】 在换向器上电刷正常应当放在换向器几何中性线上。惟其如此，方可使得被电刷短路的元件之感应电势为零。而电刷放在换向器几何中性线上，意味着直接放在电枢几何中性线的导体上，省去换向器，习惯上称为电刷放在几何中性线位置。在电枢表面上，相邻磁极之间中心线成为称为几何中性线。通过电枢表面磁场等于零处所连接的直线称为物理中性线。由于电枢反应产生的交轴电枢磁场与主磁场相互叠加，一般情况下，合成磁场的这种畸变使负载时物理中性线与几何中性线不重合，只有在空载时，物理中性线和几何中性线才重合，可见，物理中性线和几何中心线不是一回事。 1-13 直流电机的电磁功率是电功率还是机械功率？还称为什么功率？ 【答】 直流电机的电磁功率既是电功率，又是机械功率，还称转换功率。直流电机的电磁功率是电枢绕组的电功率，又是电磁转矩对转子所做的机械功率，意味着在电枢电路和机械系统之间发生机电能量转换，遵循能量守恒定律。电动机状态下，电枢绕组从电源吸收电磁功率，转换成电磁转矩对转子所做机械功率，通过转轴传递给机械负载。发电机状态下，电磁功率是原动机通过转轴传递给转子的机械功率，克服电磁转矩对转子的作用，转换成电枢绕组中的电功率，输出给电负载。 1-16 一台既有并励绕组、又有串励绕组的直流发电机，在恒速条件下，将它作为他励、并励、积复励时，比较电压调整率的大小。为什么励磁不同时，电压调整率也不同？ 【答】一般来说，各种励磁方式下电压调整率大小关系为积他并＞＞U U U ∆∆∆。原因：对他 励发电机，由于电枢回路的电阻压降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，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动机大；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。 1-17 正在运行中的并励直流电动机为什么不能断开励磁回路，断开 励磁回路后磁通、电动势、电枢电流和转速将如何变化？起动时励磁回 路断了线，会有什么后果？ 【答】 并励直流电动机正在运行中，如励磁绕组被断开，则0=f I ，
电机学第一到四章自测题参考答案
第一章自测题参考答案 （一）填空题 l．直流电动机的电枢电动势与电枢电流的方向担豆，电磁转矩与转速的方向相同。 2．直流发电机的电枢电动势与电枢电流的方向担显，电磁转矩与转速的方向相反。 3．并励直流发电机自励建压的条件是主磁路存在剩磁；并联在电枢两端的励磁绕组极性要正确，使励磁电流产生的磁通方向与剩磁磁通方向相同；励磁回路的总电阻必须小于临界电阻值。 4．直流发电机和直流电动机除能量转换关系不同外，还表现于发电机的电枢电动势Ea比端电压U大；而电动机的电枢电动势Ea比端电压U小。 5．电机的电磁功率是指机械功率与电功率相互转换的那一部分功率，所以电磁功率P em的表达式既可用机械量T em来表示，也可用电量E a I a来表示。 6．直流电动机的电磁转矩是由每极气隙磁通量和电枢电流共同作用产生的。 7．直流电动机电枢反应的定义是电枢磁动势对励磁磁动势的作用，当电刷在几何中性线上，电动机产生交磁性质的电枢反应，其结果使气隙磁场发生畸变和对主磁场起附加去磁作用，物理中性线朝电枢旋转相反方向偏移。 8．并励直流发电机的外特性曲线下降的原因有（1）随着负载的增大，电枢反应去磁作用增强，使电枢电动势E a下降；（2）负载增大，电枢绕组电阻压降I a R a增大，导致U下降；（3）当由（1）和（2）原因引起U减小，致使I f减小，磁通中减小，E a进一步下降，导致端电压U进一步下降。 （二）判断题 l．一台并励直流发电机，正转能自励，反转也能自励。（×） 2．一台直流发电机，若把电枢固定不动，电刷与磁极同时旋转，则在电刷两端仍能得到直流电压。（√） 3．一台并励直流电动机，若改变电源极性，则电机转向也改变。（×） 4．直流发电机正常运行时，由于主磁通既交链电枢绕组又交链励磁绕组，因此主磁通在这两个绕组中均感应电动势。（×） 5．一台接到直流电源上运行的直流电动机，换向情况是良好的。如果改变
《电机学》试题(含答案)
电气工程及其自动化 《电机学》试题（含答案） 一、填空题 1．一台变压器加额定电压时，主磁通为ф，空载电流为I ，励磁阻抗为Zm，现将电源的频率50Hz改变为60Hz,其它情况不变,并假定磁路线性,则现在的磁通ф=0.83ф。空载电 流I 0=0.83I ；励磁阻抗Zm=1.2Zm。 2．某变压器带感性负载运行时，若负载电流相同，则cosф2越小，副边电压变化率越大，效率越低。 3．一台单相变压器，铁芯柱上有三个绕组，已知U1=330v，W1=700匝。为获得U2=220v,U3=11V,y应使W2=466.6匝，W3=32.3匝。若已知绕阻W1开路，I3=10∠100A，忽略励磁电流，则I2=0.5∠100A。 4．拖动恒转矩负载运行的并励直流电动机，若减弱磁通，电枢电流将增大。 5．交流电机绕阻高次谐波电势，如5次和7次谐波，可以通过采用分布和短距绕组的方法大削弱。 6．三相同步电机，定子上A、B两导体空间相隔200机械角度，该电机接于50Hz三相交流电源，同步转速为750r/min,则A、B两导体的空间电角度为800。 7．两台额定值相同的变压器，仅短路阻抗标玄值不同，则Zk越小，Ik越大。 8．为改变他励直流电动机的转向，可以改变电枢绕组两端的极性。 9．交流电机P=12，在一相绕阻中通入正弦交流电，产生基波和三次谐波磁动势，则三次谐波电动势与基波电动势之比为3，，基波磁动势幅值和三次谐波磁动势幅值之比为3。二、选择题 1．法拉第发现了载流导体在磁场内受力的现象是在（A） A．1821年B、1831年C、1841年D、1870年 2．1876年（A）首次采用交流和开磁路式串联变压器给“电烛”供电。 A．亚勃罗契柯夫B、霍普金生兄弟C、拜依莱D、弗拉利斯 3．多利伏一多勃罗夫斯基提出采用三相制的建议，并设计和制出了三相感应电动是在（A）A．1889年B、1891年C、20世纪初时D、1885年 三、判断题 1.20世纪40年代后，由于第二次世界大战的影响，自动控制技术得到了很大的发展。（对）
电机学第四版课后答案(汤蕴缪主编)机械工业出版社
第一章 磁路 1-1 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4105.7-⨯Wb ，不计铁心的磁位降时所需的直流励磁电流； (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2 422109.293.01025.1025.0m m A A --⨯=⨯⨯⨯==δ (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) 气隙长度m l 4 1052-⨯==δδ 铁心长度()m cm l 21045.122025.025.15225.125.7-⨯=⨯--+⨯⎪⎭ ⎫ ⎝⎛-= 铁心、气隙中的磁感应强度T T A B B 29.1109.22105.724 4 =⨯⨯⨯=Φ= =--δ (1) 不计铁心中的磁位降： 气隙磁场强度m A m A B H 6 7 100.110 429.1⨯=⨯= = -πμδ δ 磁势A A l H F F I 500105100.14 6=⨯⋅⨯=⋅==-δδδ 电流A N F I I 5.0== (2) 考虑铁心中的磁位降： 铁心中T B 29.1= 查表可知：m A H 700= 铁心磁位降A A l H F Fe 15.871045.127002 =⨯⨯=⋅=- A A A F F F Fe I 15.58715.87500=+=+=δ A N F I I 59.0≈= 1-2 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 段的磁阻为m PQ R R =，则左边支路的磁阻为 m R 3 11 ：
电机学期末考试资料习题集答案
-------- 精选文档 ---------------- 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 o ,产生励磁磁动势 F o ，在铁芯 中产生交变主磁通e o ,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 e N 1 d -° e 2 N 2 d -0 同频率的感应电动势 e i 和e 2, 且有 dt , dt ,显然，由于原副边匝数不等 ,即 N i MN 2,原副边的感应电动势也就不等 ,即e i 龙2,而绕组的电压近似等于绕组电动势 ，即U i ~E i , U 2~E 2, 故原副边电压不等，即U i M U 2,但频 率相等。 涂的绝缘漆的硅钢片迭成。 i-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。 绕组：构成变压器的电路，它是变压器输入和输出电能的电气回路。 分接开关：变压器为了调压而在高压绕组引出分接头 ，分接开关用以切换分接头，从而实现变压器调压。 i-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e i Ni± dt e 2 N2^ dt 可知 Ni N 2，所以变压器原、 副两边每匝感应电动势相等。 又 U i ? E i , U 2~E 2 , 因此, U 1 U2 N i N 2 ,当U i 不变时，若N i 减少，则每匝电压 5 U 2 N i 增大，所以 N i 将增大。或者根据Ui E i 4.44 fN i N i 减小，贝U m 增大，又U 2 4.44 fN ? m ，故 U 2 增大。 i-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。 i-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
电机学习题集+答案.doc
电机学习题集 备注：作业时抄写题目，题与题之间空一行。 绪论和第一章：磁路 1-1:简述右手螺旋法则，左手定则和右手定则，以及电磁感应定律。 1-2：简述什么是磁路、磁动势、磁路的基尔霍夫第二定律。假定作用在某段磁路上的磁动势为HL,该段磁路磁阻为Rm,则通过该段磁路的磁通量是多少？ 1-3：电机中为什么要使用铁磁材料，直流磁路和交流磁路有什么区别？ 1-4：有一闭合磁路，由铁心和气隙组成。铁心截面积S=9xl0'4m2,磁路平均长度 l = Q.3m,铁心磁导率〃殆=5OOO〃o；气隙长度6 = 0.0005m,气隙截面积按1.IS计算。套装在铁心上的励磁绕组500匝，问电流0.5A时，磁路中磁通为多少？作用在铁心磁路和气隙上的磁动势分别为多少？ //0 =4^xlO-7H/mo 第二章：变压器 2-1：简述变压器的组成。变压器的最基本组成是什么？ 2-2：什么是变压器的额定容量、额定电压和额定电流？ 2-3：什么是变压器的主磁通？什么是变压器的漏磁通？主磁通的大小主要取决于哪些因素？ 2-4：单相变压器计算 1)一台单相变压器,SN=20000kVA,UwU'=127kV/llkV, 50Hz,高压侧开路,在低压侧施加额 定电压并进行测量，测得电流45. 5A,损耗47kW,不计环境温度影响，计算变压器归算到高压侧的激磁阻抗参数(实际值)o (k=ll. 5455, Rm=3026 Q , Xm=32083 Q) 2)上述变压器，低压侧短路，在高压侧施加一电压使电流达到额定电流，进行测量，测 得电压9.24kV,损耗129kW,不计环境温度影响，计算变压器归算到高压侧的短路阻抗参数(实际值)。(I1N=157. 48A, Rk= 5. 202 Q , Xk=58. 44 Q) 3)上述变压器，利用简化等效电路计算该变压器满负荷时的负载阻抗大小，额定功率因 数cos6=0.8 (按负载电流滞后电源电压计算)。(Z ,tl=645.08Q +j483.81 Q , Zi=639. 8 Q+j425. 4Q) 2-5：什么是时钟表示法，组号表达了变压器的什么性能？说明联结组别Ydll的含义。 2-6：三相变压器，额定容量5000kVA,额定电压10kV/6.3kV, Yd连接，计算 1)一、二次侧的额定电流；288.7A,458.2A 2)一、二次侧的额定相电压和额定相电流。5.774kV, 6.3kV, 288.7A,264.6 2-7：变压器的并联运行条件是什么？ 2-8： 2-4中变压器，满负荷运行时，cos6=0.8,利用简化等效电路，利用标幺值计算该变压器的电压调整率。(Zb=806.4 Q , 4.86%) 第三章：直流电动机 3-1：简述直流电动机结构。什么是直流电动机的励磁方式？直流电动机有哪些励磁方式？