电机学试卷-yhj批注-学习题答案

第二章变压器 第三章直流电机的稳态分析 第四章交流绕组及其电动势和磁动势 第五章感应电机的稳态分析 第九章旋转电机分析的一般方法 第十一章同步电机的动态分析 第一部分电机的基本原理和稳态分第二章 2-2．答：f50H60HI5Z

5)136 2-4．答：TR1,X1为一次侧绕组的电阻和漏抗；RX为激磁电阻和电抗；R'2X'2 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2-6

U II P0为空载损耗

2励磁电抗xm 2m2mI

Uk ,UI

2,

I xK

2K2K 2K2K组直流电阻rr

1 2RR'1

R2 r2r

222-7．（此题可以不做22-8．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低压绕组的相电压看作时钟的短针，把长针固定指向时钟的12点（或02-9Yy;Yyn;Yd;YNy;YNyn;YNdDyDynDd9种。5Y,yn0Yd11YNd11YN,y0Y,y0。三相变压器组不宜采用Y,y联结的原因：因为采用Y,y联结时，励磁电流铁芯磁阻很小，因此3f33f1，所以三次谐波电势相当大，u*Z*;I*U*S

1 2-11I*0.02~0.05Z*0.03~0.11 2-142-15

. 二次绕组短路，三次绕组开路。测uk12Ik12Pk12

Z

RR/

2 2

I22 22 次绕组短路，二次绕组开路，测uk13I

，

ZZ R 222Z/Zk

k k k I3U2I3U2

3333U1

3

33U2pNU2N6.3KVI1pNI1N333I23

I2

2-19．解：①U E14.44

U UNN290.991(当U2100V时N232.733(当U236V时AAXaxAXN1，ax

220U2

N1AX220Vax,AX330V由两式可知1=2，主磁通不RI/(NN I 2RI

01R

20I01： M UU1I1jwL1

U2I2jwL2I1M 2:用漏感和激磁电感表示时，TUIjxa(II2) uI2jx/(II2) 2x1aw(1k)L12f(10.95)182

/w(1k)Lk22f(10.95)3.12.42Xm,i2U1I1U1I1jx1aI1解得xm

l1m3142.47.10l22-23．：a,bYd2-26

U2

1000103630000I*00

I2

P*P Z00m*UZ00m

I*1/0.12R00m*R00m

I*20.0093/0.122Z*2 8.332Z*2 8.332mU* 324066000 I* P* ZKIKK*UZKIKK

*0.049/1RKKK*RKKK

I*20.0074912Z*2Z*2 XK

234.575K(750C

K234.5R*R*R*20.008962 X*X*X*20.0482

II

660004356ZU2ZI2I

R'mR'

Xmm'X* 8.34356XmmR'

112X'12

1X1X

Rmm''R*Rmm

Xmm2''X*Xmm2

X''X''X 1R'' 122TZm*0.646ZmZ*Z*0.00448 2-27

U*1,I* P*P Z0m*UZ0m

0I*1/0.020R00m*R00m

I*20.0049/0.052Z*2 Z*2 202XmIKK*1,U*IKKP* ZKIKK*UZKIKK

*0.052RKKK*RKKK

I*2Z*2 Z*2 0.0522XKX*X*X*20.024,R*R*

2 归算到一次侧时TRmm'R* Rmmmm X* 19.9100mm21XX21

X*

0.024100121R121

R*

11mmR*1.96mm

X*19.9

R*

,X*KK （3）UNI*(RK*KK

XK*I*S 2N I*Sco2N 0.97692I*2 2 2

I*ScosPI* 2 0.59161000103S 解：（1）额定电流：I1N S

3U1N

33SI2N S

33U3

II

1010103/ 2N2

6.3

513.2/513.2/2

Um =U0/U2m

6300/6300I I0/I2

R

/SN2

2

PI20 (I0/PI20

(7.4/X RX Rm69.352kUk U/U

550/10 Ik

1NIk/

323/

P P/

18000/56002 2 Ik Rk

(I

/I1N k

0.05520.0552mZmm

69.3517.86RR

5.83817.86XmXmZ1N69.1017.86RkRkZ1N0.00321417.86U2U2U2U2 U1U1(Rm

I I1I1I1NU I2

I2SNcos IIC

I

2

0.0109

III

58.7358.73/2 解：（1）S Z1

0.065S2

Z S1S1NS2S2

S180S320 S2

S 2

0.9286S1400262

I0Smax320

800.92862-32

11010110103

52.49

U1N

Z*Z

52.4952.49

Z*Z

Z*Zk

Uk

R*RR*R

R*Rk

Z*2Z*2 0.16952

X*XZ*2Z*2 0.1012

X*X

X*Xk

Z*2k k0.0606Z*2k k0.06062Z* k23

(0.16950.1010.0606)1Z

Z

Z Z'*k k13

(0.06060.16950.101) Z Z

Z Z'* k k12

(0.1010.06060.1695) （Z

Z'*

R'*X X'*

k k

k kk k R* k23

(0.011120.014870.00827) R'* R'*k R*R'*R'* k X X*X* 1X

X X'*k X*X'*X'* k R1R1Z1NX1X1Z1N

R'2R'

X22'X22

R'3R'

X33'X33

IIRX212'IRX33'U'IU'U

QuSK

2

224

5（短路map

y2（注：1-2不作要求3-4．答：p2aR。若将电枢所有元件串联起来总电阻为(2a)2R2，可知将同等数目的同样线圈接成单波绕组时，电枢电阻为Ra2，也即Rp23-5．（1）133-6．①若电刷顺着发电机旋转方向，直轴电枢反应使主磁通减弱，呈现去磁作3-7．（1）FaqFad A

12 2

F18400a

2

2100

1400466.7

180

2100

49001633.33-83-93-10PeEaIaTe是电能转换为机械能或机械能转换为电能的转

PNU

82

IaNI

CUN230 C30C300.2371 ∴TemCTIaN2.2643U并U他U3-14他励发电机的转速提高20%，If不变，则空载电压会提高20%；并励发电3-15：（1）n0750rminI

2.5A0 0E0

E0

n（2）n900n

UNRaI

2301.5PeENI

24510N PNNUN

82

I

UNRfR

22.8

8.75IaNIfN

ENUNIaNRa2Ub230365.250.02592PemENIaN241.5365.25P1PempFepmecpad88.22.5820.5%

0.903-17：（1）UE0IaRa250200.5（2）E1U1Ia1Ra220100.5If0If11

225100If

98∴If1If098

2.3963-18IN

100U U

IaINI

FN9.47)24000IN1Ia

563-21ENURaRf)Ia2300.120.265N 7565Nn1

ENU(RaRf)I1230(0.120.2)75E∴n1EN

13670571.8

TPeE1I

2

2067560258N23-22（1）T2

96

2

1833.5NIaINI

2555EaUNIaRa4402500.078PeEaIa420.5250

Pe10512525002007.74NT0TeNT2

2007.741833.5174.8NCeEan420.5500C30C300.841 UNC

CC

440

0.841

523.22.02521.2r3-24第四章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（分相根据AZBXCYq

4-2．答：因极相组AX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。（整距线圈）4-3．什么叫相带？在三相电机中为什么常用60相带而极少用120由于60相带绕组的合成电动势比120外，一般都用60相带绕组。4-4．证：三相60

(60相带) 2

60 1 1

三相12012q1

(120相带) 2

(120相带)

22qsin2K(60相带 3则： 3

(120相带 解：槽距电角

p3

2

q2

22

4槽，

2

2

12槽，

y1010 B叠绕组展开图（A相一相 4-7q

Q2

4

2c c4

场接近正弦规律分布，则每极磁通

2Bl Bm——磁通密度最大值l——电机铁芯轴向有效长度D2参看上图，当t＝0m，这时元件匝链着一个磁极的全部磁通，即mCoswtNc，其感应电势的瞬时值表示为：eNdN

c c2Ec2

4.44fN224-9．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1？1y1y1时电动势或磁y1时，绕组所产生的电动势或磁动势最4-10．解：在高次谐波中，有一种次数v与一对极下的齿数QP之间具有特定vQk12mqk1k＝1P Sin(2mq1)y190

Sin(2mq1)q q

,

Q,2

pQ

, Sin(2mq Kdv

Sin

q4-114-12数等于或接近于零，为消除第v次谐波，只要选用比整距绕组1v采用分布绕组，分布绕组的每极每相槽数q越多，各次谐波4-134-14．解：设：两根导体分别为ab导体abBmlv，其中v2nEBml2n，固有：两根导体感应电动势幅值相等，相位相差主磁场正弦旋转磁场，设bBm

n

eb

n

Sin(t)

ne＝e

n t

15lBmSin2 4-15．解：极距2

48242K

q 2

21

81

pQ

1

8sin 2 0.956qsin2

8

2kw1ky1kq10.9660.956又因为每相串联匝数（每槽内有两根导体则ncn2pq

2811611 4.44nkw1f14.44160.923501.111E 3E1波绕组的展开图（A相一相合成结距yQ4824 第一节距

10 y2yy114

2时叠绕组的接线图和（1）叠绕组的展开图（A相 11尾4 X1X1A2X2A1A2 4-16．解：4-17120°120A、B、C120．答因为单个线圈产生的脉振磁动势可以分解为一系列按正弦规律量在空间上的波长相等。4-19势，其基波幅值为F

IN

，谐波幅值为FF1kwv

p

324-20．三相基波旋转磁动势的幅值为每相脉振磁动势 倍,3232IF32I

KW;合成磁动势基波转速为同步转速, 2 n;60n;

转向取决于三相电流的相序和三相绕组在空间排列次序（即为脉振磁动势）可以分解为两个幅值相等、FtFcost1

cost

2 1

t2

4-22．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,4-24．已知KW1=0.923I

36.310336.310322IN22IN

KW1

1374.6160.9231827622三相绕组基波磁动势幅值27414A4-25解q

231

pQ

Q48

y2052

sin3y1

sin356sin38

qsin

2 8sin3

sin5y1sin5q

sin556sin58

qsin5

2 8sin5

sin7y1sin7q

sin756sin78

2 2 qsin7S

8sin7

236.3103I36.3103 3U N2pq

218116 10.9INNk 0.31374.6160.64070.707 10.9INNk 0.91374.6160.25880.1944

10.9INN 0.91374.6160.25880.1413103.4

三相绕组产生的3次谐波磁动势为零，即F3三相绕组产生的5次谐波磁动势

3

转速为

n60 5

方向

2三相绕组产生的7次谐波磁动势F3

2转速为n7n7428.6rmin方向为正（n为同步转速，规定n的方向为正向4-26．解4- 解：(1)

Fcos fF

90)cos(wt f1

fA

F1

90)cos(wt901F

wt)1F

wt)1F

2

2

2 1F

wt1802 Fcos(wt)1Fcos(wt)1F

2 2 ABA(2)

Fcoswti fF

120)cos fC则f合

fA

coswtF1

120)cos1F

wt)1F

wt)1F

1202

2

2 F

wt120 1F[cos(wt)cos(wt120)]1F[cos(wt)

wt1202 2 1F[2sin(wt60)sin60]1F[2

wt60)sin602 2 3F

wt60 3F[sin(60wt)

60 3F[sin(60)coswtcos(60)sinwt

60)cos ss 3F2

60)cos 3F12

60)cos3F12

30)cos 一个短距线圈建立的磁场 磁动势分布规律ycSSππ（1— 0

N一个高度为(yc/2π)iNC,磁动势为脉振磁动势。4-29．解：零序 生的基波磁动势分别为1fAFcosscos1BfB1CfC1

120)cos240)cosf1(s,t)fAfBsFcoss1

120)

240ssf3(

,t)3

coswt3

120) 33Fcos3scos34-30A→C→B120°电角度，则A、B、CfA1F1cossfB1F1coss120costfC1F1coss240costf1fA1fB1F1cost1cost

1cost1cost

2401cost1cost

3Fcost2 4-31．两个绕组A和BA在空间超前于

900角度，若iAImcost，问要使AB（A到B）iB 解：设A相绕组的空间角为B绕组的空间叫为900 绕组电流滞后A电角度，则ibImcos(t设 Fcoscost，则

F

2 1F

2

2

2 要使AB1Fcos(t)1F

t900)2 2 900900所以iBImcos(t900第五 感应电机的稳态分5-2

f1的交流电流建立的旋转磁场相对于转子的转速

p转速为nn1nn260f2psn2n，而转子本身又以转速n2定子侧时，F在空间的转速应为nnnsnnns，即是等于同步转速ns，在空间保持相对静止。25-4．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 答：主要原因是进行了频率归算。即用一个静止的电阻为

S代替电阻为R2的实际旋转的转子，等效转子和实际转子具有同样的T型5-6．答：1sR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电等效。1sR代表机械功率s5-7．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5-8．答：因为转子铜耗等于spCu2 5-10p1

pCu1

pFe

pCu2

p

p1mU1I1压下降过多时，会使电机过热甚至烧损。分析此过程也可从Te~S曲线来考虑，UTen造成电机堵转或“爬行”，从而烧损。用总机械功率表达（

12（3）Te12

N2

W2mI

CTmI

5-16．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(R1(R1CR'2)2(X1CX'2)2

R'2

Ist V12

R'T ，当2 Tsts

(R1CR'2)2(X1CX'2)2S2C[RS2C[R1 R12(X1CX'2)

V

TmaxR'2

（根据T-S曲线）(R1CR'(R1CR'2)2(X1CX'2)2

X'2Ist V12

X T

SS2C[R1 R12(X1CX'2

(R1CR'2)2(X1CX'2)2Tmax

V

X'2Tmax（就恒转转矩负载讨论X'2

nN

N不变（根据T-S曲线5-18．三相感应电动机的参数如何测定？如何利用参数算出电动机的主要性能|Z0|2R0|Z0|2R0U12 I10R0

X0X1XmR0R1Rm

Fe ，R110Fe

XmX0X1…(4)Xm我们进行堵转试验,根据堵转试验,我们求出堵转时的阻抗(即短路阻抗ZKRK和电抗)ZKUI

RK

2

XK|ZK|2R|ZK|2RKR'2RK

XX0

…X1X'2X1X'2

11 X0X(XKiXkR'2

X0X X0(2)算出以上参数,δ的情况下,根据T型等效电路即可算出定、5-22．为什么绕线型感应电动机的转子中串入起动电阻后，起动电流减小而起V(R1(R1CR'R')2(X1CX'2)2

RstIst根据T-S曲线和

V12R'2Rst(R1CR'2R'st)2(X1CX'2)2

Rst后在一定范围内Tst,Xst根据上面两公式Ist和Tst5-27．

nN1458rminR20.0121458r1050rmin解：因为负载转矩保持额定值不变，所以Te（电磁转矩）TPenP

R'mI'2e当n11458当n1050