电机学试卷-yhj批注-学习题答案

第一部分电机的基本原理和稳态分第二章变压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 2-4TR1X1为一次侧绕组的电阻和漏抗；RX为激磁电阻和电抗；R'2X'2 2-52-6．答：励磁阻抗可由空载试验来测得， UN ,I为空载额定电压时 I0 P0为空载损耗

2励磁电抗xm 22mmI

Uk ,UkINI

2,

I xK

2K2K 2K2K组直流电阻rr

RR'1

R2 r2r

222-7．（22-812点（0点2-9Yy;Yyn;Yd;YNy;YNyn;YNdDyDynDd9种。5Y,yn0Yd11YNd11④YN,y0Y,y0。三相变压器组不宜采用Yy联结的原因：因为采用Yy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．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，2-

二次绕组短路，三次绕组开路。测uk12Ik12Pk12

Z

RR/

I22 22 2次绕组短路，二次绕组开路，测uk13

，

ZZ R 222Z/Zk

k k k 2-SI1NS3U2SI2N3U2S

288.68(3333U1

3

33U2pNU2N6.3KVI1pNI1N333I23

I2

2-19．解：①U E14.44

B

②U

N1NN290.991(当U2100V时N232.733(当U236V时XXAXAX

220

U2

N1AX220Vax,AX330V由两式可知1=2，主磁通不因主磁通不变，可知磁路中磁导率不变，也即主磁路磁阻R不变，I/(NN I 2RI

01R

20I02-

1： UI1jwL1

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

/w(1k)Lk222Xm,i22U1I1U1I1jx1aI1xm

l1m3142.47.102-23．解：a,bYd2-26I

U2U

00I*00

I2

19.2/158.73P*P Z0m*UZ0mR0m*R0m

0I*1/0.1200I*20.0093/0.1220.832XmZ .832XmZ UKK*UKK

324066000kkI*kk

I1NP* ZKK*UZKK

IK*0.049/1IKR*P*I*20.0074912 Z*2 Z*2 KR*RK(750C

234.575234.5R*R*R*20.008962 X*X*X*20.0482

II

660004356ZU2ZI2I

1）Rmm'R* 0.6464356RmmXmm'X* 8.34356XmmR'R'

0.00448 1X'X'X

0.024 1Rmm2''R*Rmm2

0.64639.69Xmm2''X*Xmm2

8.339.69X''X''X 0.024 2112R'' R*Z 11222TZm*0.646ZmZ*Z*0.004482-27

U*1,I* P*P Z0m*UZ0mR0m*R0mZ*2Z*2 XmI*1,U

0I*1/0.0200I*20.0049/0.0520202202 P*

ZKK*UZKK

IK*0.052IKRKK*RKKZ*2Z*2 XK

I*2KKX*X*X*20.024,R*R*

2 TRmm'R* 1.96100Rmmmm X* 19.9100mm21XX21

X*

0.024121RR121

R*

0.0071mKK(2)近似等效电路参数为（标么值1mKKmR*1.96m

X*19.9

R*0.014

X*2（3）UNI*(RK*cos2XK*2 SN I*S 2N 2N0.9769（2I* 2 2 2

I*ScosPI*P 2 0.59161000103S2- （1） S

3U1N

33SI2N S

3U2N

33

II

1010103/513.2/ 2513.2/2

2

Um =U0/U2m

6300/6300I I0/I2

7.4/PI2PI20 (I0/I2 RmXm kU Uk

550/10 Ik

1NIk/

323/

P P/

18000/5600 2 2Ik Rk

(I

/I1N k

0.05520.0552mZm

69.3517.86RR

5.83817.86Xm

Z

69.1017.86RR

0.00321417.86 X

0.054917.86(2)满载时：I

I2

；I1（UI（2

cosX

k

2)1(0.0032140.80.05490.6)0.0355U1U10.03550.9645IU0.964500则1I 0U2U2U2N0.9645 1

I

)k

(0.003214j0.05) I1I1I1N(3)U I2-

I2SNN(k60001.967,kII2NIC

S33C

2

5600356003

IIkII

58.7358.73/22- （1）S Z1

0.065S2

Z S1S1NS2S2

较小，故先达满I0

320

800.92862-32I1

10000110

U1N52.4952.49

110103Z*Z

Z*Z

Z*Zk

Uk

R*R

R*Rk

Z*2Z*2

10000X*XX*XX*Xk

ZZ*2 ZkZ

k

Z Z

ZZ* k1Z

Z

ZZ'*k Z Z'*Z'* k （Z

Z'*

R'*X X'*

k k

k kk k R* 1

R'*k R'*R'* k X X*X* 1X

X X'*k X X'*X'* k R1X1

1

0.0088612100.10451210R'R 2X'X 2R'R X'X

0.0022612100.064612100.0060112100.00461210IIRX212'IRX33'U'IU'U第三章直流电机的稳态分3-

QuSK

2

224

5（短路map

y2（注：1-2不作要求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）133-6．3-7．（1）FaqFad A

12

F18400 Fad

2100

180

3-83-93-10PeEaIaTe是电能转换为机械能或机械能转换为电能的转3-11I

PNUN

82

I

CUN230 C30C300.2371 ∴TemCTIaN2.26433-13U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（1）

2.5A1 0E1

E0

n1n0 0（2）n900

UNRa

PeENIN

245103-16I

PNUN

I

UNRfR

IaNIfNI

356.58.75365.25ENUNIaNRa2Ub230365.250.02592PemENIaN241.5365.25P1PempFepmecpad88.22.5820.5%

3-17（1）UE0IaRa250200.5（2）E1U1Ia1Ra220100.5IfIf11

225100If

∴If1If0

9898UU3-18IN

IaINI

434.787427.78FN9.47)IN1Ia

563-21解ENURaRf)Ia2300.120.265N 7565Nn1

ENU(RaRf)I1230(0.120.2)75E∴n1EN

13670571.8

TPeE1I

2

2067560258N2（1）

96

2

1833.5NIaINI

2555250EaUNIaRa4402500.078420.5VPeEaIa420.5250105125W

Pe10512525002007.74NT0TeNT2

2007.741833.5174.8NCeEan420.5500C30C300.841 UN

0T0

440

CeCT

0.841523.22.02521.2r第四章交流绕组及其电动势和磁动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。AZBXCY规律和每极每相槽数q

2

4-2AX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

Kd1

2

三相12012q1

(120相带) 2

(120相带)

22qsin2K(60相带 3则： 3

(120相带 K(60相带1.155K 4- 解：槽距电角

p3

2

q2

22

4槽，

2

2

12槽，

y1010 C

Y2437 136

23A4 Z叠绕组展开图（A相一相 4-6（缺4-7q

Q2

244

2c c4

场接近正弦规律分布，则每极磁通

2

lBmlD2经历了时间t，磁场转过了t电角度，元件链的磁通也随着发生变化，磁通随时间变化的规律按余弦规律变化（通过积分可证得mCoswt。设元件匝数为Nc，其感应电势的瞬时值表示为：ecNc

22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224-9．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1。4-10．解：在高次谐波中，有一种次数v与一对极下的齿数QP之间具有特定关系的谐波，称为齿谐波。其次数为：vQk12mqk1k＝1P Sin(2mq1)y190

Sin(2mq1)q q

,

Q,2

pQ

,

mqQ

Sin

q4-11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4-121vq越多，各次谐波4-134-14ababBmlvv2nEBml2n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 n

Sin(t)

ne＝e

nlBSinCos(t

4-15．解：极距2

48242

y190q 2

213

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则第二节距 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：4-17、C120°120120120交流绕组也可得出同样结论。4-18．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

3232I4-20．三相基波旋转磁动势的幅值为每相脉振磁3232IF3

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排列次序4-21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、FtFcost1

cost

2 1

cost

t

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4-23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4-24．已知KW1=0.92336.3103==

一相绕组的基波磁动势幅值22IN22IN

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

qsin7

2 8sin7S

36.3103I36.3103 3U N2pq

218116 10.9INNk 0.31374.6160.64070.707 10.9INNk 0.91374.6160.25880.1944199.2

10.9INN 0.91374.6160.25880.1413

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次谐波磁动势幅值为

3

转速为

n60 5

方向为反

2三相绕组产生的7次谐波磁动势幅值为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(wt90 f1

fA

90)cos(wt901F

wt)1F

wt)1F

2

2

2 1F

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

2 2 ABA(2)设fFcoswti fFcos(120)cos fC则

f合

fA

F1

coswtF1

120)cos1F

wt)1F

wt)1F

1202

2

2 F

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

wt1202 2

wt60)sin602 2

wt60

60

60)cos ss

60)cos 3F12sin(

60)cos3F12

30)cos4- 一个短距线圈建立的磁场 磁动势分布规律ycSSNπ（1—π03π/2半个圆周，两个矩形宽度和高度均不同，一个高度为（1—y/2π）C,另一个高度为(y/2π)iC,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) 33Fcos3scos3A、B、CfA1F1cossf1fA1fB1F1cost1cost

1cost1cost

2401cost1cost

3Fcost2 4-31AB其匝数和绕组因数均相同，A

900电角度，若iAImcostAB的基波合成磁动势成为正向推移（AB）iB的表达式是怎样的？ A相绕组的空间角为B绕组的空间叫为900 A绕组电流电角度，则ibImcos(t设f

F1

，则f

F1cos(

900cos(t)，则 f FcoscostF

900)cost1F

2 1F

t)1F

t)1F

900t2

2

2 AB1Fcos(t)1F

t900)2 2 900900所以iBImcos(t900第五 感应电机的稳态分5-2．答：转子中频率为

f1的交流电流建立的旋转磁场相对于转子的转速为

p5-3．答：不变。因为转子所产生的磁动势F2相对于转子的转速为n260f2psn2nn定子侧时，F2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。5-4．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5-5

S子先代替电阻为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spCu25-9．答：感应电机的磁场由交流电流激励产生，励磁电流是感性无功电流，5-10．答：由于p1

pCu1

pFe

pCu2

负载不变，则p1不变，U1降低，则导致I1升高，铜耗增大。所以当电压下降过多时，会使电机过热甚至烧损。分析此过程也可从Te~S曲线来考虑，UTen5- （1）（2）（3）（1）

（2）

12 12（3）Te

Pm2

2kW2mI

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（1）(R1CR'2)2(X(R1CR'2)2(X1CX'2)2 T ，当2 VT ，当2

R' s

(R1CR'2)2(X1CX'2 T。(就恒转矩负载讨论T。

V

S2CS2C[R1 R12(X1CX'2Tmax

，当

NR'2N

（T-S曲线（2）(R1CR'(R1CR'2)2(X1CX'2)2

X'2 V12

X T

s

(R1CR'2)2(X1CX'2 SS2C[R1 R12(X1CX'2

V

X'2TmaxnN（就恒转转矩负载讨论X'2nN

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解:(1利用空载试验计算出

X0

|Z0|2R0U1|Z0|2R0U1 I10R00

Rm其中

R110Fe

…(3)mXmX0X1…(4)X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)mZKUI

RK

2

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

XX0

…1 X0X若假定X1X'2则1 X0X(XKiXkR'2

X0Xk X0(2)算出以上参数,δ的情况下,T型等效电路即可算出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

当串入R'st后 根据T-S曲线和

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

当串入Rst后在一定范围内T,Xst根据上面两公式

I和Tst5-27

nN1458rminR20.0121458rTPenP

mI'2 s

1 当n11458当n21050

1500145815001050