电机学实验报告[5篇]

第一篇：电机学实验报告

课程名称：

专 专

业：

班

级：

学

号：

学生姓名：

电气与电子信息工程学院

湖 湖 北 理 工 学 院 实验报告

实验一

直流电动机的运行特性

实验时间：

实验地点：

同组人：

一、实验目的：

1、掌握用实验方法测取直流并励电动机的工作特性和机械特性。

2、掌握直流并励电动机的调速方法。

二、预习要点

1、如何正确选择使用仪器仪表。特别是电压表电流表的量程。

2、直流电动机起动时，为什么在电枢回路中需要串接起动变阻器? 不串接会产生什么严重后果?

3、直流电动机起动时，励磁回路串接的磁场变阻器应调至什么位置? 为什么? 若励磁回路断开造成失磁时,会产生什么严重后果?

4、直流电动机调速及改变转向的方法。

三、实验主要仪器与设备：

序号 型

号 名

称 数 量 1 DD03 导轨、测速发电机及转速表 1 台 2 DJ23 校正直流测功机 1 台 3 DJ15 直流并励电动机 1 台 4 D31 直流电压、毫安、电流表 2 件 5 D42 三相可调电阻器 1 件 6 D44 可调电阻器、电容器 1 件 7 D51 波形测试及开关板 1 件 四、实验原理 工作特性：电源电压一定，励磁电阻一定时，η、n、T em =f(P 2)的关系曲线。

（一）并励电动机 （U N

I fN 条件下）（并励电动机励磁绕组绝对不能断开）

1． 速率特性 n=f(P 2)

ea aCR I Un

转速调整率 % 1000 NNnn nn

2． 转矩特性 T em =f(P 2)

02020 2602TnPTPT T T em      3． 效率特性η=f(P 2)（75~95）% 实验原理图见图 1-1

图 1－1 直流并励电动机接线图 五、实验内容及步骤

1、实验内容：

工作特性和机械特性

保持 U=U N 和 I f =I fN 不变，测取 n、T 2、η=f（I a）、n=f（T 2）。

2、实验步骤：

（1）并励电动机的工作特性和机械特性

1）按图 1-1 接线。校正直流测功机 MG 按他励发电机连接，在此作为直流电动机 M 的负载，用于测量电动机的转矩和输出功率。R f1 选用 D44 的 1800Ω阻值。R f2

选用 D42 的 900Ω串联 900Ω共 1800Ω阻值。R 1 用 D44 的 180Ω阻值。R 2 选用 D42 的 900Ω串联 900Ω再加900Ω并联 900Ω共 2250Ω阻值。

2）将直流并励电动机 M 的磁场调节电阻 R f1 调至最小值，电枢串联起动电阻 R 1 调至最大值，接通控制屏下边右方的电枢电源开关使其起动，其旋转方向应符合转速表正向旋转的要求。

3）M 起动正常后，将其电枢串联电阻 R 1 调至零，调节电枢电源的电压为 220V，调节校正直流测功机的励磁电流 I f2 为校正值（50mA 或 100 mA），再调节其负载电阻 R 2 和电动机的磁场调节电阻 R f1，使电动机达到额定值：U＝U N，I＝I N，n＝n N。此时 M 的励磁电流 I f 即为额定励磁电流 I fN。

4）保持 U＝U N，I f =I fN，I f2 为校正值不变，逐次减小电动机负载。测取电动机电枢输入电流 I a，转速 n 和校正电机的负载电流 I F。

表 1－1

U＝U N ＝

220

V

I f =I fN = 100 mA

I f2 =

81.4

mA

实验数据

I a（A）

n（r/min）

计算数据 U 2

I 2

P 2

六、实验 注 意 事 项

要注意须将 R 1 调到最大，R f1 调到最小，先接通励磁电源，观察到励磁电流 I f1 为最大后，接通电枢电源。起动完毕，应将 R 1 调到最小。

七、实验数据处理和结论

成绩评定：

日

期：

实验二

直流他励电动机在各种运转状态下的机械特性

实验时间：

实验地点：

同组人：

一、实验目的

了解和测定他励直流电动机在各种运转状态的机械特性 二、预习要点

1、改变他励直流电动机机械特性有哪些方法？

2、他励直流电动机在什么情况下，从电动机运行状态进入回馈制动状态？他励直流电动机回馈制动时，能量传递关系，电动势平衡方程式及机械特性又是什么情况？

3、他励直流电动机反接制动时，能量传递关系，电动势平衡方程式及机械特性。

三、实验项目

电动及回馈制动状态下的机械特性

四、实验方法

1、实验设备 序 号 型 号 名

称 数 量 1 DD03 导轨、测速发电机及转速表 1 件 2 DJ15 直流并励电动机 1 件 3 DJ23 校正直流测功机 1 件 4 D31 直流电压、毫安、安培表 2 件 5 D41 三相可调电阻器 1 件 6 D42 三相可调电阻器 1 件 7 D44 可调电阻器、电容器 1 件 8 D51 波形测试及开关板 1 件

2、屏上挂件排列顺序

D51、D31、D42、D41、D31、D44

图

2-1 他励直流电动机机械特性测定的实验接线图

按图 2-1 接线，图中 M M 用编号为 5 DJ15 的直流并励电动机((接成他励方式))，G MG 用编号为 为 3 DJ23 的校正直流测功机，直流电压表 V V 1 1、V V 2 2 的量程为 1000V，直流电流表 A A 1 1、A A 3 3 的量程为 为 200mA，A A 2 2、A A 4 4 的量程为 5A。R R 1 1、R R 2 2、R R 3 3、及 R R 4 4 依不同的实验而选不同的阻值。

3、R 2 =0 时电动及回馈制动状态下的机械特性

(1)

R R 1 1、R R 2 2 分别选用 4 D44 的 1800 Ω和 180 Ω阻值，R R 3 3 选用 2 D42 上 4 只 900 Ω 串联共 3600 Ω阻值，R R 4 4

选用 D42 上 1800 Ω再加上 D41 上6 6 只 90 Ω 串联共 2340 Ω阻值。

(2)R 1 阻值置最小位置，R 2、R 3 及 R 4 阻值置最大位置，转速表置正向 1800r/min 量程。开关 S 1、S 2 选用 D51 挂箱上的对应开关，并将 S 1 合向 1 电源端，S 2 合向 2“短接端(见图 2-1)。

(3)开机时需检查控制屏下方左、右两边的“励磁电源”开关及“电枢电源”开关都须在断开的位置，然后按次序先开启控制屏上的“电源总开关”，再按下“开”按钮，随后接通“励磁电源”开关，最后检查 R 2 阻值确在最大位置时接通“电枢电源”开关，使他励直流电动机 M 起动运转。调节“电枢电源”电压为 220V；调节 R 2 阻值至零位置，调节R 3 阻值，使电流表 A 3 为 100mA。

(4)调节电动机 M 的磁场调节电阻 R 1 阻值，和电机 MG 的负载电阻 R 4 阻值(先调节D42 上 1800Ω阻值，调至最小后应用导线短接)。使电动机 M 的 n=n N =1600r/min，I N =I f +I a =1.2A。此时他励直流电动机的励磁电流 I f 为额定励磁电流 I fN。保持 U=U N =220V，I f =I fN，A 3 表为 100mA。增大 R 4 阻值，直至空载(拆掉开关 S 2 的 2”上的短接线)，测取电动

机 M 在额定负载至空载范围的 n、I a，共取 8-9 组数据记录于表 2-1 中。

(5)在确定 S S 2 2 上短接线仍拆掉的情况下，把 R 4 调至零值位置(其中 D42 上 1800Ω阻值调至零值后用导线短接)，再减小 R 3 阻值，使 MG 的空载电压与电枢电源电压值接近相等(在开关 S 2 两端测)，并且极性相同，把开关 S 2 合向 1 “ 端。

(6)保持电枢电源电压 U=U N =220V，I f =I fN，调节 R 3 阻值，使阻值增加，电动机转速升高，当 A 2 表的电流值为 0A 时，此时电动机转速为理想空载转速（此时转速表量程应打向正向 3600r/min 档），继续增加 R 3 阻值，使电动机进入第二象限回馈制动状态运行直至转速约为 1900 r/min，测取 M 的 n、I a。共取 8～9 组数据记录于表 2-2 中。

(7)停机（先关断“电枢电源”开关，再关断“励磁电源”开关，并将开关 S 2 合向到2”端）。

表 2-1

U N =220V

I fN =

mA

I a（A）

n（r/min）

表 2-2

U N =220V

I fN =

mA I a（A）

n（r/min）

五、实验报告 根据实验数据，绘制他励直流电动机运行在第一、第二、第四象限的电动和制动状态及能耗制动状态下的机械特性 n=f(I a)(用同一座标纸绘出)。

六、思考题

1、回馈制动实验中，如何判别电动机运行在理想空载点？

2、直流电动机从第一象限运行到第二象限转子旋转方向不变，试问电磁转矩的方向是否也不变？为什么？

成绩评定：

日

期：

实验三

变压器参数测定及负载特性

实验时间：

实验地点：

同组人：

一、实验目的：

1、测定变比

2、空载实验

测取空载特性 U 0L =f(I 0L)，P 0 =f(U 0L), cosφ 0 =f(U 0L)。

3、短路实验 测取短路特性 U KL =f(I KL)，P K =f(I KL)，cosφ K =f(I KL)。

4、纯电阻负载实验

保持 U 1 =U N，cosφ 2 =1 的条件下，测取 U 2 =f(I 2)。

二、预习要点

1、如何用双瓦特计法测三相功率，空载和短路实验应如何合理布置仪表。

2、三相心式变压器的三相空载电流是否对称，为什么？

3、如何测定三相变压器的铁耗和铜耗。

4、变压器空载和短路实验时应注意哪些问题？一般电源应加在哪一方比较合适？ 三、实验主要仪器与设备：

序号 型 号 名

称 数

量 1 D33 交流电压表 1 件 2 D32 交流电流表 1 件 3 D34-3 单三相智能功率、功率因数表 1 件 4 DJ11 三相心式变压器 1 件 5 D42 三相可调电阻器 1 件 6 D51 波形测试及开关板 1 件 四、实验内容及步骤 1、测定变比

DD01三相调压交流电源UVWDD01三相调压交流电源UVWabcxyzXYZABCV V U 1U 2

图 3-1 三相变压器变比实验接线图 实验线路如图 3-1 所示，被测变压器选用 DJ12 三相三线圈心式变压器，额定容量P N =152/152/152W，U N =220/63.6/55V，I N =0.4/1.38/1.6A，Y/△/Y 接法。实验时只用高、低压两组线圈,低压线圈接电源，高压线圈开路。将三相交流电源调到输出电压为零的位置。开启控制屏上电源总开关，按下“开”按钮，电源接通后，调节外施电压 U=0.5U N ＝27.5V 测取高、低线圈的线电压 U AB、U BC、U CA、U ab、U bc、U ca，记录于表 3-1 中。

表 3-1 高压绕组线电压(V)低压绕组线电压(V)变比(K)U AB

U ab

27.5 K ABU BC

U bcK BCU CA

U ca

27.4 K CA计算：变比 K：

caCACAbcBCBCUUK

UUK

  abABABUUK

平均变比：)(31CA BC ABK K K K   

2、空载实验

图 3-2 三相变压器空载实验接线图 1)将控制屏左侧三相交流电源的调压旋钮调到输出电压为零的位置，按下“关”按钮,在断电的条件下，按图接线。变压器低压线圈接电源，高压线圈开路。

2)按下“开”按钮接通三相交流电源，调节电压，使变压器的空载电压 U 0L =1.2U N。

3)逐次降低电源电压，在(1.2～0.2)U N 范围内，测取变压器三相线电压、线电流和功率。

4)测取数据时，其中 U 0 =U N 的点必测,且在其附近多测几组。共取数据 4-5 组记录于表 3-2 中。

DD01三相调压交流电源UVWUVWabcxyzXYZABCV 2V 1 V 3W 2W 1A 2A 1A 3****

表 3-2 序 号 实

验

数

据 计

算

数

据 U 0L(V)I 0L(A)P 0(W)U 0L

(V)I 0L

(A)P 0

(W)cosΦ 0

U ab

U bc

U ca

I a0

I b0

I c0

P 01

P 02

3、短路实验

1)将三相交流电源的输出电压调至零值。按下“关”按钮，在断电的条件下，按图2-3 接线。变压器高压线圈接电源，低压线圈直接短路。

2)按下“开”按钮，接通三相交流电源，缓慢增大电源电压，使变压器的短路电流I KL =1.1I N。

3)逐次降低电源电压，在 1.1～0.2I N 的范围内，测取变压器的三相输入电压、电流及功率。

图 3-3

三相变压器短路实验接线图

4)测取数据时，其中 I KL =I N 点必测，共取数据 5-6 组。记录于表 2-3 中。实验时记下周围环境温度(℃)，作为线圈的实际温度。

表 3-3

室温

℃

序 号 实

验

数

据 计

算

数

据 U KL(V)I KL(A)P K(W)U KL

(V)I KL

(A)P K

(W)cosΦ K

U AB

U BC

U CA

I AK

I BK

I CK

P K1

P K2

UVWUVWABCXYZxyzacV 2V 1 V 3W 2W 1A 2A 1A 3****

4、纯电阻负载实验

图 3-4 三相变压器负载实验接线图 1)将电源电压调至零值，按下“关”按钮，按图 3-7 接线。

变压器低压线圈接电源, ,高压线圈经开关 S S 接负载电阻 R R L L，R R L L 选用 2 D42 的 的 1800 Ω变阻器共三只，开关 S S 选用 1 D51 挂件。将负载电阻 R L 阻值调至最大，打开开关 S。

2)按下“开”按钮接通电源，调节交流电压，使变压器的输入电压 U 1 =U N。

3)在保持 U 1 =U 1N 的条件下，合上开关 S，逐次增加负载电流，从空载到额定负载范围内，测取三相变压器输出线电压和相电流。

4)测取数据时，其中 I 2 =0 和 I 2 =I N 两点必测。共取数据 7-8 组记录于表 3-4 中。

表 3-4

U 1 =U 1N =

V；

cosφ 2 =1 序号 U 2（V）

I 2（A）

U AB

U BC

U CA

U 2

I A

I B

I C

I 2

五、实验 注 意 事 项

在三相变压器实验中，应注意电压表、电流表和功率表的合理布置。做短路实验时操作要快，否则线圈发热会引起电阻变化。

UVWabcxyzXYZABCV V U 2 U 1A 1A 2A 3SR L

六、实验报告

1、计算变压器的变比

根据实验数据，计算各线电压之比，然后取其平均值作为变压器的变比。

2、根据空载实验数据作空载特性曲线并计算激磁参数

(1)绘出空载特性曲线 U 0L

=f(I 0L)，P 0 =f(U 0L)，cosφ 0 =f(U 0L)

表 3-7 中

(2)计算激磁 参数

从空载特性 曲线查出对应于 U 0L =U N 时的 I 0L 和 P 0 值，并由下式求取激磁参数。

式中 0L 000I I,3  LUU，P 0

—— 变压器空载相电压，相电流，三相空载功率（注：Y Y 接法，以后计算变压器和电机参数时都要换算成相电压，相电流）。

3、绘出短路特性曲线和计算短路参数

(1)绘出短路特性曲线 U KL =f(I KL)，P K =f(I KL)，cosφ K =f(I KL)式中

(2)计算短路参数

从短路特性曲线查出对应于 I KL =I N 时的 U KL 和 P K 值，并由下式算出实验环境温度θ℃caCACAbcBCBCabABABUUKUUKUUK    　 　 , ,OL OLc b aLca bc abLI UPP P PI I IIU U UU3cos330002 01 000   2 2000200330m m mLLmmr Z XIUIUZIPr  KL KLKKK K KCK BK AKKLCA BC ABKLI UPP P PI I IIU U UU3cos332 1   

C K N KNr I P7523时的短路参数

式中

, P K —— 短路时的相电压、相电流、三相短路功率。

折算到低压方

换算到基准工作温度下的短路参数 ｒ K75 ℃ 和 Z K75 ℃，(换算方法见 3-1 内容)计算短路电压百分数

计算 I K =I N 时的短路损耗

4、根据空载和短路实验测定的参数，画出被试变压器的“T”型等效电路。

5、变压器的电压变化率

(1)根据实验数据绘出 cosφ 2 =1 时的特性曲线 U 2 =f(I 2)，由特性曲线计算出 I 2 =I 2N 时的电压变化率

(2)根据实验求出的参数，算出 I 2 =I N，cosφ 2 =1 时的电压变化率“ 2 ” “"2”33K K KKLKLKKKKKKr Z XIUIUZIPr   I I I,3N KL K   KLKUU% 100202 20 UU Uu% 100% 100% 1007575   NK NKXNC K NKrNC K NKUX IuUr IuUZ Iu2“2”2“KXXKrrKZZKKKKKK

6、绘出被试变压器的效率特性曲线

(1)用间接法算出在 cosφ 2 =0.8 时，不同负载电流时变压器效率，记录于表 3-5 中。

表 3-5

cosφ 2 =0.8

P 0 =

W

P KN =

W I 2 * P 2(W)η 0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

式中

I* 2 P N cosφ 2 =P 2

P N 为变压器的额定容量

P KN 为变压器 I KL =I N 时的短路损耗

P 0 为变压器的 U 0L =U N 时的空载损耗

(2)计算被测变压器η=η max 时的负载系数β m。

成绩评定：

日

期：)sin cos(2 2  KX Kru u u   % 100)cos1(2 *2 0 2*222 0  KN NKNP I P P IP I PKNmPP 0 

实验四

变压器联结组别及极性测定

实验时间：

实验地点：

同组人：

一、实验目的：

1、掌握用实验方法测定三相变压器的极性。

2、掌握用实验方法判别变压器的联接组。

二、预习要点

1、联接组的定义。为什么要研究联接组。国家规定的标准联接组有哪几种。

2、如何把 Y/Y-12 联接组改成 Y/Y-6 联接组以及把 Y/Δ-11 改为 Y/Δ-5 联接组。

三、实验主要仪器与设备：

序号 型 号 名

称 数

量 1 D33 交流电压表 1 件 2 D32 交流电流表 1 件 3 D34-3 单三相智能功率、功率因数表 1 件 4 DJ11 三相组式变压器 1 件 5 DJ12 三相心式变压器 1 件 6 D51 波形测试及开关板 1 件 屏上排列顺序

D33、D32、D34-3、DJ12、DJ11、D51

四、实验内容及步骤

1、测定极性

(1)测定相间极性

器 被测变压器选用三相心式变压器 DJ12，用其中高压和低压两组绕组，额定容量P P N N =152/152W，U U N N =220/55V，I I N N =0.4/1.6A，Y Y/Y 接法。测得阻值大的为高压绕组，用 A A、B B、C C、X X、Y Y、Z Z 标记。低压绕组标记用 a a、b b、c c、x x、y y、z z。

1)按图 4-1 接线。A A、X X 接电源的 U U、V V 两端子，Y Y、Z Z 短接。

2)接通交流电源，在绕组 A、X 间施加约 50%U N 的电压。

3)用电压表测出电压 U BY、U CZ、U BC，若 U BC =│U BY-U CZ │，则首末端标记正确；若U BC =│U BY +U CZ │，则标记不对。须将 B、C 两相任一相绕组的首末端标记对调。

4)用同样方法，将 B、C 两相中的任一相施加电压，另外两相末端相联，定出每相首、末端正确的标记。

图 4-1 测定相间极性接线图

(2)测定原、副方极性

图 4-2 测定原、副方极性接线图

1)暂时标出三相低压绕组的标记 a、b、c、x、y、z, 然后按图 4-2 接线，原、副方中点用导线相连。

2)高压三相绕组施加约 50%的额定电压，用电压表测量电压 U AX、U BY、U CZ、U ax、U by、U cz、U Aa、U Bb、U Cc，若 U Aa =U Ax-U ax，则 A 相高、低压绕组同相，并且首端 A 与 a端点为同极性。若 U Aa =U AX +U ax，则 A 与 a 端点为异极性。

3)用同样的方法判别出 B、b、C、c 两相原、副方的极性。

2、连接并判定以下联接组

(1)Y/Y-12

图 4-3

(α)接线图

(ｂ)电势相量图 UVWABCXYZxyzabcDD01三相调压交流电源UVWABCXYZxyzabcDD01三相调压交流电源

abABLL L ab Bcab L Cc BbUUKK K U UU K U U    1)1(2

按图 4-3 接线。A A、、a a 两端点用导线联接，在高压方施加三相对称的额定电压，测出 U U AB、U U ab、U U Bb、U U Cc 及 及 U U Bc，将数据记录于表 4 4--1 1 中。

表 4-1

实 验 数 据 计 算 数 据 U AB

(V)U ab

(V)U Bb

(V)U Cc

(V)U Bc

(V)

U Bb

(V)U Cc

(V)U Bc

(V)

根据 Y/Y-12 联接组的电势相量图可知：

为线电压之比

若用两式计算出的电压 U Bb，U Cc，U Bc 的数值与实验测取的数值相同，则表示绕组连接正确，属 Y/Y-12 联接组。

(2)Y/Y-6

图 4-4

(α)接线图

(ｂ)电势相量图

将 将 Y/Y--2 12 联接组的副方绕组首、末端标记对调 ,A、、a a 两点用导线相联，如图 4-4 所示。

按前面方法测出电压U AB、U ab、U Bb、U Cc 及U Bc，将数据记录于表 4-2 中。

表 4-2

实 验 数 据 计 算 数 据 U AB

(V)U ab

(V)U Bb

(V)U Cc

(V)U Bc

(V)

U Bb

(V)U Cc

(V)U Bc

(V)

abLUUKABabLUUKABXYZBCb EabE ABUVWABCXYZxyacDD01三相调压交流电源****aAcz*(a)(b)

根据 Y/Y-6 联接组的电势相量图可得

若由上两式计算出电压 U Bb、U Cc、U Bc 的数值与实测相同，则绕组连接正确，属于 Y/Y-6联接组。

(3)Y/△-11

按图 3-5 接线。A、a 两端点用导线相连，高压方施加对称额定电压，测取 U AB、U ab、U Bb、U Cc 及 U Bc，将数据记录于表 4-3 中

图 4-5

(α)接线图

(ｂ)电势相量图 表 4-3

实 验 数 据 计 算 数 据 U AB

(V)U ab

(V)U Bb

(V)U Cc(V)U Bc

(V)

U Bb

(V)U Cc(V)U Bc

(V)

根据 Y/Δ-11 联接组的电势相量可得

若由上式计算出的电压 U Bb、U Cc、U Bc 的数值与实测值相同，则绕组连接正确，属 Y/Δ-11联接组。

(4)Y/Δ-5

将 将 Y/ Δ-11 联 联 接组的副方绕组首、末端的标记对调，如图 4-6 所示。实验方法同前，测取 U AB、U ab、U Bb、U Cc 和 U Bc，将数据记录于表 4-4 中。)1()1(2    L L ab Bcab L Cc BbK K U UU K U UabLUUKAB1 32    L L ab Bc Cc BbK K U U U U

图 4-6

(α)接线图

(ｂ)电势相量图 表 4-4

实 验 数 据 计 算 数 据 U AB

(V)U ab

(V)U Bb

(V)U Cc

(V)U Bc

(V)

U Bb

(V)U Cc

(V)U Bc

(V)

根据 Y/Δ-5 联接组的电势相量图可得

若由上式计算出的电压 U Bb、U Cc、U Bc 的数值与实测相同，则绕组联接正确，属于 Y/Δ-5 联接组。

五、实验 注 意 事 项

每次改接线之前要断电。

成绩评定：

日

期：

abLUUKAB1 32    L L ab Bc Cc BbK K U U U UXYZBCbE ABUVWABCXYZacDD01三相调压交流电源****aAc*(a)(b)*E ab

实验五

三相异步电动机参数测定

实验时间：

实验地点：

同组人：

一、实验目的：

1、掌握三相异步电动机的空载、堵转和负载试验的方法。

2、测定三相鼠笼式异步电动机的参数。

二、预习要点

1、用日光灯法测转差率是利用了日光灯的什么特性？

2、异步电动机的工作特性指哪些特性？

3、异步电动机的等效电路有哪些参数？它们的物理意义是什么？ 三、实验主要仪器与设备：

序 号 型

号 名

称 数 量 1 DD03 导轨、测速发电机及转速表 1 件 2 DJ23 校正过的直流电机 1 件 3 DJ16 三相鼠笼异步电动机 1 件 4 D33 交流电压表 1 件 5 D32 交流电流表 1 件 6 D34-3 单三相智能功率、功率因数表 1 件 7 D31 直流电压、毫安、安培表 1 件 8 D42 三相可调电阻器 1 件 9 D51 波形测试及开关板 1 件 四、实验原理

图 5-1

三相鼠笼式异步电动机试验接线图 实验原理图见图5-1。

五、实验内容及步骤 1、空载实验

1)按图 5-1 接线。电机绕组为Δ接法(U N =220V)，直接与测速发电机同轴联接，负载电机 DJ23 不接。

2)把交流调压器调至电压最小位置，接通电源，逐渐升高电压，使电机起动旋转，观察电机旋转方向。并使电机旋转方向符合要求(如转向不符合要求需调整相序时，必须切断电源)。

3)保持电动机在额定电压下空载运行数分钟，使机械损耗达到稳定后再进行试验。

4)调节电压由 1.2 倍额定电压开始逐渐降低电压，直至电流或功率显著增大为止。在这范围内读取空载电压、空载电流、空载功率。

5)在测取空载实验数据时，在额定电压附近多测几点，共取数据 4～5 组记录于表 5-1中。

表 5-1 序 号 U 0L（V）

I 0L（A）

P 0（W）

cosφ 0

U AB

U BC

U CA

U 0L

I A

I B

I C

I 0L

P Ⅰ

P

P 0

2、短路实验

1)测量接线图同图 5-1。用制动工具把三相电机堵住。

2)调压器退至零，合上交流电源，调节调压器使之逐渐升压至短路电流到 1.2 倍额定电流，再逐渐降压至 0.3 倍额定电流为止。

3)在这范围内读取短路电压、短路电流、短路功率。

表 5-2 序 号 U KL（V）

I KL（A）

P K（W）

cosφ K

U AB

U BC

U CA

U KL

I A

I B

I C

I KL

P Ⅰ

P Ⅱ

P K

六、实验报告

1、计算基准工作温度时的相电阻

由实验直接测得每相电阻值，此值为实际冷态电阻值。冷态温度为室

温。按下式换算到基准工作温度时的定子绕组相电阻：

式中

ｒ 1ref —— 换算到基准工作温度时定子绕组的相电阻，Ω；

ｒ 1c ——定子绕组的实际冷态相电阻，Ω；

θ ref

——基准工作温度，对于 E 级绝缘为 75℃；

θ c

——实际冷态时定子绕组的温度，℃； 2、作空载特性曲线：I 0L、P 0、cosφ 0 =f(U 0L)

3、作短路特性曲线：I KL、P K =f(U KL)4、由空载、短路实验数据求异步电机的等效电路参数。

(1)由短路实验数据求短路参数

短路阻抗：

短路电阻：

短路电抗：

式中，P K —— 电动机堵转时的相电压，相电流，三相短路功率（Δ接法）。

转子电阻的折合值：

≈

式中 r 1C 是没有折合到 75℃时实际值。

定、转子漏抗：

≈

≈

(2)由空载试验数据求激磁回路参数

空载阻抗

空载电阻 CrefC refr r2352351 1KLKLKKKIUIUZ3 2 23KLKKKKIPIPr  2 2K K Kr Z X   3I, KKLKL KIU U   ”2rC Kr r1 1X“2 X2KXLLIUIUZ000003 20020003LIPIPr  

空载电抗

式中，P 0 —— 电动机空载时的相电压、相电流、三相空载功率（Δ 接法）。

激磁电抗

激磁电阻

式中 P Fe 为额定电压时的铁耗，由图 5-2 确定。

图 5-2

电机中铁耗和机械耗

七、实验 注 意 事 项

1、短路实验时间不能太长。

2、调节负载电阻R L 应先调节1800Ω电阻，调至零值后用导线短接再调节450Ω电阻。

成绩评定：

日

期：

2020 0r Z X  3II

,0L0 0 0   LU U 1 0X X X m  20203LFe FemIPIPr  

实验六

三相异步电动机的起动与调速

实验时间：

实验地点：

同组人：

一、实验目的：

1、通过实验掌握异步电动机的起动和调速的方法。

二、预习要点

1、复习异步电动机有哪些起动方法和起动技术指标。

2、复习异步电动机的调速方法。

二、实验主要仪器与设备：

序 号 型

号 名

称 数 量 1 DD03 导轨、测速发电机及转速表 1 件 2 DJ16 三相鼠笼异步电动机 1 件 3 DJ17 三相线绕式异步电动机 1 件 4 DJ23 校正过的直流电机 1 件 5 D31 直流电压、毫安、安培表 1 件 6 D32 交流电流表 1 件 7 D33 交流电压表 1 件 8 D43 三相可调电抗器 1 件 9 D51 波形测试及开关板 1 件 10 DJ17-1 起动与调速电阻箱 1 件 11 DD05 测功支架、测功盘及弹簧秤 1 套 三、实验原理 1、直接起动实验：

图6-1

异步电动机直接起动 VUVWA

2、星形－三角形起动实验：

图 6-2 三相鼠笼式异步电机星形——三角形起动 3、自耦变压器起动

图 6-3

三相鼠笼式异步电动机自耦变压器法起动 4、线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器起动 电机定子绕组 Y 形接法

图 6-4 线绕式异步电机转子绕组串电阻起动 四、实验内容及步骤 1、三相鼠笼式异步电机直接起动试验

1)按图 6-1 接线。电机绕组为Δ接法。异步电动机直接与测速发电机同轴联接，不联接负载电机 DJ23。

2)把交流调压器退到零位，开启电源总开关，按下“开”按钮，接通三相交流电源。

3)调节调压器，使输出电压达电机额定电压 220 伏，使电机起动旋转，(如电机旋转方向不符合要求需调整相序时，必须按下“关”按钮，切断三相交流电源)。

4)再按下“关”按钮，断开三相交流电源，待电动机停止旋转后，按下“开”按钮，接通三相交流电源，使电机全压起动，观察电机起动瞬间电流值(按指针式电流表偏转的最大位置所对应的读数值定性计量)。

5)断开电源开关，将调压器退到零位。

6)合上开关，调节调压器，使电机电流为 2～3 倍额定电流，读取电压值 U K、电流值I K，转矩值 T K(圆盘半径乘以弹簧秤力)，试验时通电时间不应超过 10 秒，以免绕组过热。

表 6-1 测 量 值 U K(V)I K(A)220 0.65 2、星形——三角形(Y-Δ)起动

1)按图 6-2 接线。线接好后把调压器退到零位。

2)三刀双掷开关合向右边(Y 接法)。合上电源开关，逐渐调节调压器使升压至电机额定电压 220 伏，打开电源开关，待电机停转。

3)合上电源开关，观察起动瞬间电流，然后把 S 合向左边，使电机(Δ)正常运行，整个起动过程结束。观察起动瞬间电流表的显示值以与其它起动方法作定性比较。

3、自耦变压器起动。

1)按图 6-3 接线。电机绕组为Δ接法。

2)三相调压器退到零位，开关 S 合向左边。自耦变压器选用 D43 挂箱。

3)合上电源开关，调节调压器使输出电压达电机额定电压 220 伏，断开电源开关，待电机停转。

4)开关 S 合向右边，合上电源开关，使电机由自耦变压器降压起动(自耦变压器抽头输出电压分别为电源电压的 40%、60%和 80%)并经一定时间再把 S 合向左边，使电机按额定电压正常运行，整个起动过程结束。

观察起动瞬间电流以作定性的比较。

4、线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器起动

1)按图 6-4 接线。

2)

转子每相串入的电阻可用 DJ17-1 起动与调速电阻箱。

3)调压器退到零位，轴伸端装上圆盘和弹簧秤。

4)接通交流电源，调节输出电压(观察电机转向应符合要求)，在定子电压为 180 伏，转子绕组分别串入不同电阻值时，测取定子电流和转矩。

5)试验时通电时间不应超过 10 秒以免绕组过热。数据记入表 6-2 中。

表 6-2 R st(Ω)0 2 5 15 I st(A)

5、线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器调速

1)实验线路图同图6-4。同轴联接校正直流电机MG作为线绕式异步电动机M的负载。电路接好后，将 M 的转子附加电阻调至最大。

2)合上电源开关，电机空载起动，保持调压器的输出电压为电机额定电压 220 伏，转子附加电阻调至零。

3)调节校正电机的励磁电流 I f 为校正值(100mA 或 50mA)，再调节直流发电机负载电流，使电动机输出功率接近额定功率并保持这输出转矩 T 2 不变，改变转子附加电阻(每相附加电阻分别为 0Ω、2Ω、5Ω、15Ω)，测相应的转速记录于表 6-3 中。

表 6-3

U=220V

I f =

mA

r st(Ω)0 2 5 15 n(r/min)

五、实验 注 意 事 项

直接起动时，合上开关，调节调压器，使电机电流为 2～3 倍额定电流，试验时通电时间不应超过 10 秒，以免绕组过热。

成绩评定：

日

期：

第二篇：电机学小结

磁路小结

1、磁路的基本定律

安培环路定律、磁路的欧姆定律、磁路的基尔霍夫第一定律、磁路的基尔霍夫第二定律，注意此路和电路的类比关系

2、铁磁材料的特性

铁磁材料的磁化曲线，铁磁材料置于交变磁场中会产生磁滞损耗和涡流损耗，通称为铁损耗。

直流电机小结

1、直流电机的结构及工作原理

双边励磁，电磁感应定律和电磁力定律。

2、励磁方式

在研究电机时是按照不同励磁方式进行分析。

3、直流电机的电枢绕组，重点掌握单叠绕组的主要特点及展开图。

4、直流电机的电枢反应

什么叫电枢反应？其结果是什么？

5、电枢电势和电磁转矩 两个计算公式

6、直流电机的基本方程

电压方程、转矩方程、功率方程（注意发电机和电动机的不同）

7、直流发电机的运行特性

空载特性，理解并励发电机的自励条件；外特性、调整特性、效率特性。

8、直流电动机的运行特性

运行特性包括转速——转矩特性（机械特性）及工作特性（三条曲线）； 直流电动机的启动调速和制动。

9、换向

元件电流改变方向的过程称为换向，如换向元件中电势为零，电流按照直线规律变化为直线换向，但实际换向过程中存在两个电势使得换向不良，最有效的方法是装设换向极。

变压器小结

1、变压器是一种静止的器件，一、二次测绕组通过交变的磁场联系起来，利用电磁感应关系实现能量变换，根据变压器内磁场的具体分布和所起作用的不同，分为主磁通和漏磁通。

2、变压器中即有磁路问题又有电路问题，为了把磁场问题转化为电路问题引入电路参数，为了简化计算并得出一、二次测有电的联系的等效电路，引入折算的方法。

3、基本方程式、等效电路和相量图，等效电路中参数的测取。

4、电压调整率和外特性，效率、最大效率。

uI(RKcos2XKsin2)100%1pfEpcuSNcos2pfEpcu

5、变压器的并联运行，三个条件，联结组号必须一致

6、三相变压器，磁路系统，电路系统及对电势波形的影响。

交流绕组及其电动式和磁动势小结

1、交流绕组的构成。

2、交流电机绕组与磁场产生周期性相对运动时，在交流绕组中就会感应出交流电势，其频率为 PnPnsf6060E14.44fNkW112pqNC(双层）aN:每相每条支路串联的匝数。NpqNC(单层）a：：每极磁通量kW1：基波绕组因数，kW1Qq2pmp3600Qqsiny102kp1kd1sin90qsin2

3、当磁场为非正弦时，交流绕组中除感应基波电势外，还有一系列高次谐波电动势，消除高次谐波电动势的方法（采用短距、分布和斜槽的方法）。

4、单相绕组产生的磁势为脉振磁势，其特点是波形的空间位置不变，波幅随时间按正弦规律变化，脉振磁势可以分解为两个旋转磁势。

5、对称三相绕组中通入对称三相交流电流时产生圆形旋转磁势，不对称电流时产生椭圆形旋转磁势。

感应电机的稳态分析

1、感应电动机的工作原理，异步运行，转差率的推出及三种运行状态，感应电动机是单边励磁的电机，定、转子之间没有电的联系，定、转子绕组通过磁场进行能量转换，根据电机内磁场的具体分布和所起作用的不同，分为主磁通和漏磁通。

2、与变压器比较，为得到有电的联系的等效率电路应进行频率和绕组的归算，变压器是集中绕组，绕组因数为1，感应电机绕组往往采用分布和短距。

3、基本方程式、等效电路和相量图，是分析电动机运行的三种不同的方法，它们之间是统一的，等效电路中参数的测取（分离铁耗和机械耗）。

4、感应电动机的功率和转转矩方程，功率流程图，pcu2SPeP(1S)Pe

5、感应电动机的转矩转差率曲线，即机械特性，临界转差率Sm、最大转矩Tmax、起动转矩Tst，人为机械特性。

6、感应电动机的起动，直接启动，以及常用的启动方法

7、感应电动机的调速。

8、单相感应电动机。

小结

1、空载特性E0f(If)与电机磁化曲线0f(Ff)之差比例常数利用它可求同步电机的有关参数和其它特性曲线

2、对称负载时的电枢反应

3、同步电抗是同步电机中的重要参数，其大小对同步电机的性能有很大影响xsxax凸极电机xdxadxxqxaqx同步电抗的大小与磁路的饱和程度有关

4、隐极和凸极式同步电机的电压平衡方程式及相量图发电机、电动机（过励、欠励）

5、发电机的功率方程及功角特性

6、参数的测定

7、发电机的并联运行有功调节、无功调节

8、发电机的基本运行特性空载特性短路特性外特性调整特性效率特性I0时，U0E0f(If）U0时，IKf(If)If常数，cos常数时，Uf（I）U常数，cos常数时，Iff（I）UUN，cos常数时，(P2)短路比KC和电压调整率是同步发电机运行时的重要参数

9、不对称运行采用对称分量法分析 电机学网站：

http://202.194.199.225/new/dianji/index.htm

第三篇：电机学教学大纲

电机学教学大纲

（一）正文

一、本课程的教学内容及教学时数分配（理论课共74学时）

第一章 导论（2学时）

1、基本内容

1.1电机的发热与温升 1.2电机常用绝缘材料 1.3电机冷却及机壳防护 1.4电机的额定值与定额 1.5导磁材料与铁磁材料 1.6磁路计算的原理与方法 1.7电机学的性质、任务

2、基本要求

2.1了解电机的发热的原因、温升的定义及测量方法 2.2认识绝缘材料的六个等级

2.3了解电机冷却介质、冷却方式及机壳防护形式 2.4掌握电机的额定值与定额

2.5了解导磁材料与铁磁材料 2.6掌握磁路计算的原理与方法

3、重点

掌握电机的额定值与定额、磁路计算的原理与方法

4、难点

磁路计算的原理与方法

第二章 直流电机（共12学时）

1、基本内容

1.1直流电机的工作原理、基本结构、额定值 1.2电枢绕组---单叠绕组

1.3直流电机的磁场---直流电机空载时的磁场及磁化曲线、电枢磁动势和磁场、电枢反应、感应电动势、电磁转矩

1.4直流电动机的基本特性---基本（电势、功率和转矩）方程、工作特性、机械特性 1.5直流电力传动----起动、调速、制动 1.6直流电机的换相（简述）

1.7特殊用途直流电机---直流伺服电动机、直流测速发电机、其它直流电机 1.8电机的发热与冷却

2、基本要求

2.1了解直流电机的分类、掌握直流电机的工作原理、基本结构、额定值 2.2了解电枢绕组的基本特点、能绘制单叠绕组展开图 2.3掌握电枢反应的分类及性质、会进行感应电动势、电磁转矩的计算 2.4掌握电势、功率和转矩平衡方程式 2.5懂得直流电动机的工作特性 2.6掌握起动、调速、制动方法

2.7了解直流伺服电动机、直流测速发电机的结构、原理、应用

3、重点

3.1直流电机分类、直流电机的工作原理、基本结构、额定值 3.2电枢反应、感应电动势、电磁转矩 3.3电势、功率和转矩平衡方程式 3.4直流电动机的工作特性 3.5起动、调速、制动方法

4、难点

4.1基本结构

4.2直流绕组的构成

4.3电枢磁动势和磁场，电枢反应及其影响 4.4起动、调速、制动物理过程 4.5换相

第三章 变压器（16学时）

1、基本内容

1.1变压器的分类、基本结构、额定值

1.2变压器空载运行---电磁过程与正向惯例、平衡方程、等效电路 1.3负载运行分析---磁动势及电压平衡方程、绕组折算、相量图 1.4等效电路 1.5参数测定 1.6标么值 1.7运行特性

1.8三相变压器的磁路系统、电路系统与联接组、电动势波形 1.9并联运行

1.10不对称运行（简述）---对称分量法、单相负载运行与中点移动

1.11变压器的瞬变过程---空载合闸时的瞬变过程、二次侧突然短路时的瞬变过程 1.12三绕组变压器 1.13自耦变压器 1.14互感器

2、基本要求

2.1掌握变压器的分类、基本工作原理及结构、额定值的定义（额定电压及额定电流均指线值）2.2懂得变压器运行的电磁过程与正向惯例相关知识 2.3掌握空载和负载运行分析方法 2.4掌握其等效电路

2.5掌握利用空载、短路试验进行参数测定的基本方法 2.6学会用标么值表示各物理量 2.7掌握其运行特性、电压调整率的概念及计算 2.8掌握三相变压器两类磁路系统、电路系统与联接组 2.9学会分析不同绕组联结和磁路系统对电动势波形的影响 2.10空载合闸电流及突然短路电流最大值的大小

2.11掌握变压器理想并联运行的条件及非理想条件下并联运行的有关计算

2.12掌握Y/Y0联结三相变压器单相负载运行等效电路、相关计算及中点移动的产生原因和大小 2.13掌握三绕组变压器的绕组排列、基本方程、等效电路及折算法、了解自耦变压器有关知识

3、重点

3.1工作原理、主要结构、额定值

3.2空载和负载运行分析---等效电路、参数测定、标么值 3.3运行特性

3.4三相变压器两电路系统与联接组

3.5不同绕组联结和磁路系统对电动势波形的影响

3.6变压器理想并联运行的条件及非理想条件下并联运行的有关计算

3.7 Y/Y0联结三相变压器单相负载运行等效电路、相关计算及中点移动的产生原因和大小 3.8三绕组变压器的绕组排列、基本方程、等效电路及折算法

4、难点

4.1工作原理、主要结构

4.2负载运行分析时各电磁物理量之间的关系，磁势平衡的概念 4.3一二次侧之间的折算

4.4不同绕组联结和磁路系统对电动势波形的影响、非理想条件下并联运行有关计算 4.5Y/Y0联结三相变压器单相负载运行等效电路、零序阻抗分析 4.6三绕组变压器的基本方程、等效电路及折算法

第四章 交流绕组及其电动势（6学时）

1、基本内容

1.1交流绕组的基本要求和分类、槽电势星形图 1.2三相双层(叠)绕组 1.3绕组电动势---节距系数、分布系数和绕组系数 1.4电动势谐波及其削弱方法

1.5单相绕组的脉振磁动势---脉振磁动势 1.6三相绕组的基波合成磁动势---旋转磁动势 1.7圆形和椭圆形旋转磁动势 1.8谐波磁动势

1.9交流电机的主磁场、漏磁场

2、基本要求

2.1了解交流绕组的基本要求和分类、能绘制槽电势星形图 2.2学会绘制三相双层叠绕组的绕组展开图

2.3掌握节距系数、分布系数和绕组系数的物理意义，会计算绕组电动势 2.4了解交流绕组电动势谐波及其削弱方法 2.5掌握单相绕组脉振磁动势的性质及大小 2.6掌握三相绕组的旋转磁动势的性质及大小 2.7了解三相绕组合成磁动势高次谐波的特点

2.8会判别交流绕组产生的磁动势性质---脉振、圆形、椭圆形中哪一种

3、重点

3.1槽电势星形图 3.2三相双层叠绕组

3.3节距系数、分布系数和绕组系数 3.4电动势谐波及其削弱方法 3.5单相绕组的脉振磁动势 3.6三相绕组的旋转磁动势 3.7圆形和椭圆形旋转磁动势

4、难点

4.1槽电势星形图、电动势谐波及其削弱方法 4.2单相绕组的脉振磁动势

4.3推导电势、磁势的计算公式，绘制并解释磁势波形图 4.4三相绕组合成磁动势的高次谐波、圆形和椭圆形旋转磁动势

第五章 异步电机（16学时）

1、基本内容

1.1异步电机的类型、基本结构 1.2基本工作原理 1.3额定值

1.4转子静止时的异步电机---磁场与电抗 1.5转子旋转时的异步电机及等效电路、参数计算 1.6等效电路的简化 1.7参数测定

1.8感应电动机的功率、功率和转矩平衡方程式 1.9电磁转矩 1.10工作特性

1.11异步电动机的起动---起动过程、起动方法、深槽式和双笼感应电动机 4

1.12异步电动机制动 1.13异步电动机调速

1.14感应电动机在不对称电压下的运行分析及单相感应电动机 1.15特种异步电机---交流伺服电动机、交流测速发电机

2、基本要求

2.1了解其主要结构、掌握感应电机的基本原理、额定值了解其主要结构 2.2 掌握感应电动机转子不动与转子旋转时绕组的相电势和平衡方程 2.3掌握负载运行时的等效电路

2.4掌握感应电动机的功率分布及功率和转矩平衡方程式

2.5掌握感应电动机的T=f(s)曲线，会求取起动电磁转矩、最大电磁转矩 2.6学习其工作特性

2.7掌握感应电动机参数测定方法

2.8掌握感应电动机的起动过程、起动方法、掌握深槽式和双笼感应电动机的起动性能2.9了解其制动方法 2.10掌握调速方法

2.11了解感应电动机在不对称电压下的运行分析方法 2.12掌握单相感应电动机的种类及起动方法

2.13掌握交流伺服电动机、交流测速发电机的结构及工作原理

3、重点

3.1感应电机的基本原理、额定值

3.2感应电动机转子不动与转子旋转时运行分析方法、等效电路 3.3感应电动机的功率、功率和转矩平衡方程式 3.4电磁转矩 3.5工作特性

3.6感应电动机的起动过程、起动方法 3.7电动机调速方法

3.8单相感应电动机的种类及起动方法

4、难点

4.1主要结构

4.2频率折算、等值电路及其参数 4.3电磁转矩计算

4.4附加转矩及其对起动的影响

4.5感应电动机在不对称电压下的运行分析方法

第六章 同步电机（20学时）

1、基本内容

1.1概述---基本结构、励磁方式、冷却方式、额定值

1.2运行原理---空载运行分析、电枢反应、负载运行、平衡方程式、等效电路、矢量图 1.3运行特性---空载特性、短路特性、零功率因素特性、外特性、稳态参数测定

1.4并联运行---并联运行条件和方法、并联运行时有功功率调节和静态稳定、无功功率的调节和V形曲线、两台容量相近的同步发电机的并联运行

1.5同步电动机和调相机---同步电动机的相量图、基本方程、功角特性、无功功率的调节、起动方法、同步调相机

1.6同步发电机不对称运行---稳定短路、参数测量、电机的影响 1.7突然短路---突然短路电流的特点、计算、对电机的影响 1.8特殊同步电机--磁阻同步电动机、步进电动机

2、基本要求

2.1认识其基本结构、掌握其基本工作原理 2.2学习其主要额定值

2.3掌握保梯电抗、直轴饱和电抗 2.4掌握电压调整率、调整特性 2.5掌握稳态参数测定方法

2.6掌握同步发电机的空载运行时的磁场、电动势及空载特性 2.7掌握对称负载时的电枢反应性质

2.8掌握隐极同步发电机的不饱和及饱和负载运行时的相量图、等效电路图 2.9掌握凸极同步发电机磁动势换算方法、波形系数、电枢反应系数的定义 2.10掌握凸极同步发电机的负载运行的相量图

2.11掌握同步发电机的空载特性、短路特性、直轴不饱和电抗的计算、短路比的定义 2.12掌握由零功率因数特性、空载特性确定定子相漏抗及直轴电枢磁动势的方法 2.13懂得电压调整率的计算方法

2.14学会用转差法进行同步发电机稳态参数测定 2.15掌握同步发电机的功率和转矩平衡方程式 2.16掌握同步发电机功角特性 2.17学会其投入并联运行的条件和方法

2.18掌握并联运行时有功功率的调节方法、静态稳定条件及静态过载倍数的定义 2.19无功功率的调节和V形曲线

2.20了解两台容量相近发电机并联运行的功率调节方法 2.21掌握同步电机发电机、调相机、电动机三种运行状态

2.22了解同步电动机的相量图、基本方程、功角特性、调节同步电动机功率因数的方法、懂得其起动方法 2.23了解同步调相机的用途

2.24掌握不同稳定短路情况下短路电流的大小关系 2.25了解负序、零序参数的测量方法、了解不对称运行对电机的影响 2.26会计算突然短路时最大冲击电流了解突然短路对电机的影响 2.27了解磁阻同步电动机的原理及结构、掌握步进电动机的原理、结构

3、重点

3.1基本结构及额定值

3.2 同步发电机的空载运行分析电动势及空载特性 3.3对称负载时的电枢反应性质

3.4隐极同步发电机的负载运行分析相量图、等效电路图 3.5电枢反应系数的定义

3.6凸极同步发电机的负载运行相量图

3.7同步发电机的空载特性、短路特性、直轴不饱和电抗 3.8零功率因素特性、保梯电抗、直轴饱和电抗 3.9电压调整率的定义及计算

3.10同步发电机的功率和转矩平衡方程式 3.11同步发电机的电磁功率和功角特性

3.12投入并联运行的条件和方法、并联运行时有功功率的调节和静态稳定 3.13无功功率的调节和V形曲线

3.14同步电机的三种运行状态、同步电动机无功功率的调节、同步调相机用途 3.15不同稳定短路情况下短路电流的大小关系 3.16突然短路时最大冲击电流的计算 3.17步进电动机

4、难点 4.1基本结构

4.2凸极同步发电机的双反应理论，用方程式、相量图进行复数计算 4.3直轴饱和电抗的求取、用转差法进行同步发电机稳态参数测

4.4并联运行时有功功率的调节和静态稳定、无功功率的调节和V形曲线、4.5同步电机的三种运行状态 4.6负序、零序参数的测量方法 4.6突然短路时的物理过程分析

教材外的补充内容：异步电机变频调速系统； 异步电机矢量变换控制等（4学时）

二、本课程的实验及实物模型参观（14学时）

实验一 并励直流电动机的工作特性和调速特性（2学时）实验二 单相变压器的空载、短路与负载特性（2学时）实验三 三相变压器的极性和联结组（2学时）实验四 三相异步电动机的起动和调速（2学时）实验五 三相同步发电机的运行特性（3学时）实验六 三相同步发电机的并联运行（3学时）

三、实习及作业

由于专业课时压缩，教师可组织利用课余时间到工厂进行短时实习；作业以教科书上为主。

四、本课程的教材及参考书

教 材： 《电机学》 辜承林陈乔夫编 华中理工大学出版社 参考书： 《电机学》（上、下）许实章编 华中科技大学出版社

《电机与拖动机础》，李发海编著，清华大学出版社

《电机学》，丛望主编，哈尔滨工程大学出版社

五、有关教学设备

①浙江大学电器设备厂生产的电机系统实验装置 ②杭州天煌电器设备厂生产的电机与电气技术实验装置 ③希望能尽快采购一些变频调速、电机综合实验设备

（二）说明

一、教学对象

适用于电气工程及其自动化全日制本科专业

二、总学时

本课程共90学时，其中理论课共计76学时间，实验课、实物模型参观共14学时。

三、总学分

本课程共5.5个学分。

四、教学目的

电机学是电气工程及其自动化专业一门重要的专业基础课，是在专业课程之先开出的一门课程。其教学目的是使学生在学完本课程后，能比较全面的掌握变压器、同步机、异步机、直流机的基本结构及其运行原理；熟练掌握“四大机”的电磁基本理论及其分析方法，并能有效地应用方程式组、等值电路和相量图等工具，分析并解决有关电机学的实际问题；掌握一些电机控制基本知识，以利于后续专业课程的学习。

五、教学要求

1、掌握不同电机（变压器、交流电机、直流电机）的主要结构、运行原理。

2、掌握不同电机（变压器、交流电机、直流电机）内部电磁关系、参数，会进行参数计算（主要为稳态参数、有名值与标么值）。

3、掌握不同电机（变压器、交流电机、直流电机）的等效电路与折算、相量图、额定值、电势平衡方程式、功率和转矩平衡方程式，运用电路分析的方法进行运行分析和相关计算（对称运行计算、手算与采用计算机计算）。

4、掌握电力变压器绕组联结组、运行特性，了解三绕组变压器、自耦变压器的特点。

5、了解交流电机绕组的构成原理，掌握交流电机绕组电势、磁势的计算，明确脉振磁场以及旋转磁场产生的条件及特性。

6、了解同步发电机有功功率及无功功率的调节；了解同步电动机的特点。

7、掌握交流电动机、直流电动机的起动、调速方法及其计算，了解单相异步电动机。

8、了解提高电机效率及降低噪声的措施、微特电机的原理与结构、电机控制的新知识。

六、教学内容的重点

由于该大纲适应于电气工程及其自动化专业，其重点内容为变压器、同步发电机，对异步电动机、直流电动机及一些控制电机只要求了解其原理、结构及应用。

七、课程相关的主要前继、后续课程

《电路》、《电磁场》；《电力系统分析》、《发电厂电气》等

八、教学方法

理论课采用传统教学与数字化教学相结合；视情况可安排相应参观实习，加深学生对电机的感性认识；实验课尽量开设设计性、综合性实验，让学生自己动手，提高他们的实践创新能力。

九、教学内容中疑难、复杂部分处理意见

电机的不对称运行分析、突然短路分析是电机学中的难点，教师可通过多做习题、列举实际应用中的具体事例加深学生对它们的理解，有的知识可留到《电力系统分析》课程中要具体应用时再讲解。

教材上的电机结构图学生难以接受，故要让他们到电机厂进行参观实习或观看电机模型，让他们对电机结构有清楚的认识。

电机磁路是一更大难点，要求学生必须学好《电磁场》，并具有一定的空间想象能力。

十、考试方式

期末采用闭卷考试方式，考试成绩与平时作业、上课表现、实验成绩及短时实习成绩相结合得总评成绩。

第四篇：电机学复习题库

电机学复习题

一、填空：

1．电机和变压器常用的铁心材料为。

答：软磁材料。

2．铁磁材料的磁导率

非铁磁材料的磁导率。

答：远大于。

3.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。

4.一台额定频率为50Hz的电力变压器接于60Hz，电压为此变压器的6/5倍额定电压的电网上运行，此时变压器磁路饱和程度，励磁电流，励磁电抗，漏电抗。

答：饱和程度不变，励磁电流不变，励磁电抗增大，漏电抗增大。

5.如将变压器误接到等电压的直流电源上时，由于E=，U=，空载电流将，空载损耗将。

答：E近似等于U，U等于IR，空载电流很大，空载损耗很大。

6.变压器空载运行时功率因数很低，其原因为。

答：激磁回路的无功损耗比有功损耗大很多，空载时主要由激磁回路消耗功率。

7.一台变压器，原设计的频率为50Hz，现将它接到60Hz的电网上运行，额定电压不变，励磁电流将，铁耗将。

答：减小，减小。

8.变压器的副端是通过

对原端进行作用的。

答：磁动势平衡和电磁感应作用。

9.引起变压器电压变化率变化的原因是。

答：负载电流的变化。

10.联接组号不同的变压器不能并联运行，是因为。

答：若连接，将在变压器之间构成的回路中引起极大的环流，把变压器烧毁。

11.三相变压器组不宜采用Y,y联接组，主要是为了避免。

答：电压波形畸变。

12.变压器副边的额定电压指。

答：原边为额定电压时副边的空载电压。

13.通过

和

实验可求取变压器的参数。

答：空载和短路。

14.在采用标幺制计算时，额定值的标幺值为。

答：1。

15.既和原边绕组交链又和副边绕组交链的磁通为，仅和一侧绕组交链的磁通为。

答：主磁通，漏磁通。

16.变压器的一次和二次绕组中有一部分是公共绕组的变压器是。

答：自耦变压器。

17.并联运行的变压器应满足（1），（2），（3）的要求。

答：（1）各变压器的额定电压与电压比应相等；（2）各变压器的联结组号应相同；（3）各变压器的短路阻抗的标幺值要相等，阻抗角要相同。

18.一台50Hz的三相电机通以60

Hz的三相对称电流，并保持电流有效值不变，此时三相基波合成旋转磁势的幅值大小，转速，极数。

答：不变，变大，不变。

19.单相绕组的基波磁势是，它可以分解成大小，转向，转速的两个旋转磁势。

答：脉振磁势，相等，相反，相等。

20.有一个三相双层叠绕组，2p=4,Q=36,支路数a=1，那么极距=

槽，每极每相槽数q=，槽距角α=，分布因数=，节距因数=,绕组因数=。

答：9，3，20°，0.96，0.98，0.94

21.若消除相电势中次谐波，在采用短距方法中，节距=。

答：

22.三相对称绕组通过三相对称电流，顺时针相序（a-b-c-a）,其中，当Ia=10A时，三相基波合成磁势的幅值应位于　　　；当Ia

=-5A时，其幅值位于。

答：A相绕组轴线处，B相绕组轴线处。

23.将一台三相交流电机的三相绕组串联起来，通交流电，则合成磁势为。

答：脉振磁势。

24.对称交流绕组通以正弦交流电时，υ次谐波磁势的转速为。

答：

25.如果感应电动机运行时转差率为，则电磁功率、机械功率和转子铜耗之间的比例是

=。

答

26.当三相感应电动机定子绕组接于的电源上作电动机运行时，定子电流的频率为，定子绕组感应电势的频率为，如转差率为，此时转子绕组感应电势的频率，转子电流的频率为。

答，，27.三相感应电动机，如使起动转矩到达最大，此时=,转子总电阻值约为。

答

1，28.感应电动机起动时，转差率，此时转子电流的值，,主磁通比，正常运行时要，因此起动转矩。

答

1，很大，很小，小一些，不大

29.一台三相八极感应电动机的电网频率，空载运行时转速为735转/分，此时转差率为，转子电势的频率为

。当转差率为0.04时，转子的转速为，转子的电势频率为。

答

0.02，，30.三相感应电动机空载时运行时，电机内损耗包括，，和，电动机空载输入功率与这些损耗相平衡。

答

定子铜耗，定子铁耗，机械损耗，附加损耗

31.三相感应电机转速为，定子旋转磁场的转速为，当时为

运行状态；当时为

运行状态；当与反向时为

运行状态。

答

电动机，发电机，电磁制动

32.增加绕线式异步电动机起动转矩方法有。

答

转子串适当的电阻，转子串频敏变阻器

33.从异步电机和同步电机的理论分析可知，同步电机的空隙应比异步电机的空气隙要，其原因是。

答

大，同步电机为双边励磁

34.一台频率为的三相感应电动机，用在频率为的电源上（电压不变），电动机的最大转矩为原来的，起动转矩变为原来的。

答，35.感应电动机最大转矩公式。

答

36.一台三相异步电动机的额定功率是指额定运行时的功率，如果撤换其定子绕组，将每相匝数减小了，在电源电压不变的条件下，气隙中的每极磁通将。

答

输出的机械功率，减小

37.若感应电动机的漏抗增大，则其起动转矩，其最大转矩。

答

减小，减小

38.铁心饱和程度增加，则感应电机的激磁电抗。

答

减小

39.深槽和双笼型感应电动机是利用

原理来改善电动机的起动性能的，但其正常运行时

较差。

答

集肤效应，功率因数

40.绕线型感应电动机转子串入适当的电阻，会使起动电流，起动转矩。

答

减小，增大

41.在同步电机中，只有存在电枢反应才能实现机电能量转换。

答

交轴

42.同步发电机并网的条件是：（1）

；（2）

；（3）。

答

发电机相序和电网相序要一致，发电机频率和电网频率要相同，发电机电压和电网电压大小要相等、相位要一致

43.同步电机的功角δ有双重含义，一是

和

之间的夹角；二是

和

空间夹角。

答

主极轴线，气隙合成磁场轴线，励磁电动势，电压

44.凸极同步电机转子励磁匝数增加使和将。

答

增加

45.凸极同步电机气隙增加使和将。

答

减小

46.凸极同步发电机与电网并联，如将发电机励磁电流减为零，此时发电机电磁转矩为。

答

47.直流电机的电枢绕组的元件中的电动势和电流是。

答：交流的。

48.一台四极直流发电机采用单叠绕组，若取下一支或相邻的两支电刷，其电流和功率，而电刷电压。

答：减小，不变。

49.一台并励直流电动机拖动恒定的负载转矩，做额定运行时，如果将电源电压降低了20℅，则稳定后电机的电流为

倍的额定电流（假设磁路不饱和）。

答：1.25倍。

50.并励直流电动机，当电源反接时，其中的方向，转速方向。

答：反向，不变。

51.直流发电机的电磁转矩是

转矩，直流电动机的电磁转矩是

转矩。

答：制动，驱动。

52.电枢反应对并励电动机转速特性和转矩特性有一定的影响，当电枢电流增加时，转速n将，转矩Te将。

答：下降，增加。

53.直流电动机电刷放置的原则是：。

答：空载时正、负电刷之间获得最大的电动势，这时被电刷短路的元件的电动势为零。

54.直流电动机调速时，在励磁回路中增加调节电阻，可使转速，而在电枢回路中增加调节电阻，可使转速。

答：升高，降低。

55.电磁功率与输入功率之差，对于直流发电机包括

损耗；对于直流电动机包括

损耗。

答：空载损耗功率，绕组铜损耗。

56.串励直流电动机在电源反接时，电枢电流方向，磁通方向，转速n的方向。

答：反向，反向，不变。

57.当保持并励直流电动机的负载转矩不变，在电枢回路中串入电阻后，则电机的转速将。

答：下降。

58.并励直流发电机的励磁回路电阻和转速同时增大一倍，则其空载电压。

答：不变。

59.直流电机若想实现机电能量转换，靠

电枢磁势的作用。

答：交轴。

60.直流发电机，电刷顺电枢旋转方向移动一角度，直轴电枢反应是

；若为电动机，则直轴电枢反应是。

答：去磁的，增磁的。

二、选择填空

1.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

2.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

3.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

4.铁心叠片越厚，其损耗。

A：越大

B：越小

C：不变

答：A

5.三相电力变压器带电阻电感性负载运行时，负载电流相同的条件下，越高，则。

A：副边电压变化率Δu越大，效率η越高，B：副边电压变化率Δu越大，效率η越低，C：副边电压变化率Δu越大，效率η越低，D：副边电压变化率Δu越小，效率η越高。

答：D

6.一台三相电力变压器=560kVA，=10000/400(v),D,y接法，负载时忽略励磁电流，低压边相电流为808.3A时，则高压边的相电流为。

A：

808.3A，B:

56A，C:

18.67A，D:

32.33A。

答：C

7.一台变比为k＝１０的变压器，从低压侧作空载实验，求得副边的励磁阻抗标幺值为１６，那末原边的励磁阻抗标幺值是。

Ａ：１６,Ｂ：１６００,Ｃ：０.１６。

答：A

8.变压器的其它条件不变，外加电压增加１０℅，则原边漏抗，副边漏抗和励磁电抗将。

Ａ：不变，Ｂ：增加１０%，Ｃ：减少１０%

。（分析时假设磁路不饱和）

答：A

9.压与频率都增加5℅时，穿过铁芯线圈的主磁通。

A

增加

B

减少

C

基本不变

答：C

10.升压变压器，一次绕组的每匝电势

二次绕组的每匝电势。

A

等于

B

大于

C

小于

答；A

11.三相变压器二次侧的额定电压是指原边加额定电压时二次侧的电压。

A

空载线

B

空载相

C

额定负载时的线

答：A

12.单相变压器通入正弦激磁电流，二次侧的空载电压波形为。

A

正弦波

B

尖顶波

C

平顶波

答：A

13.如将额定电压为220/110V的变压器的低压边误接到220V电压，则激磁电流将，变压器将。

A：不变；B:增大一倍；C:增加很多倍;D:正常工作;E:发热但无损坏危险；F:严重发热有烧坏危险

答：C，F

14.联接组号不同的变压器不能并联运行，是因为。

A:电压变化率太大；

B:空载环流太大；

C:负载时激磁电流太大；

D:不同联接组号的变压器变比不同。

答：B

15.三相变压器组不宜采用Y,y联接组，主要是为了避免。

A：线电势波形放生畸变；

B：相电势波形放生畸变；

C：损耗增大；

D：有效材料的消耗增大。

答：B

16.变压器原边匝数增加5%，副边匝数下降5%，激磁电抗将。

A：不变

B：增加约10%

C：减小约10%

答：B

17.三相变压器的变比是指———之比。

A：原副边相电势

B：原副边线电势

C：原副边线电压

答：A

18.变压器铁耗与铜耗相等时效率最大，设计电力变压器时应使铁耗

铜耗。

A：大于

B：小于

C：等于

答：A

19.两台变压器并联运行时，其负荷与短路阻抗

分配。

A：大小成反比

B：标么值成反比

C：标么值成正比

答：B

20.一台Y/-12和一台Y/-8的三相变压器，变比相等，能否经过改接后作并联运行。

A．能

B．不能

C．不一定

D．不改接也能

答：A

21.一台

50Hz的变压器接到60Hz的电网上，外时电压的大小不变，激磁电流将。

A,增加

B,减小

C，不变.答：B

22.变压器负载呈容性，负载增加时，副边电压。

A,呈上升趋势；

B,不变，C,可能上升或下降

答：C

23.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,增大；

B，减小；

C,不变。

答：A

24.一台单相变压器额定电压为220/110V。Y/y-12接法，在高压侧作短路实验，测得的短路阻抗标幺值为0.06，若在低压侧作短路实验，测得短路阻抗标幺值为。

A:0.06，B：0.03，C：0.12，D：0.24。

答：A

25.当采用绕组短距的方式同时削弱定子绕组中五次和七次谐波磁势时，应选绕组节距为。

A：

B：4/5

C：5/6

答：C

26.三相对称交流绕组的合成基波空间磁势幅值为F1,绕组系数为

kw1，3次谐波绕组系数为kw3，则3次空间磁势波的合成幅值为。

Ａ：０；

Ｂ：；

Ｃ：

答：A

27.三相四极36槽交流绕组，若希望尽可能削弱5次空间磁势谐波，绕组节距取。

A：=7

B：=8

C：=9

答：A

28.交流绕组的绕组系数通常为。

Ａ：<1；

Ｂ：>0；

Ｃ：=1

答：A

29.三相对称交流绕组的基波电势幅值为E1,绕组系数为

kw1，3次谐波绕组系数为kw3，则3次谐波电势幅值为。

Ａ：０；

Ｂ：；

Ｃ：

答：A

30.单相绕组的基波磁势是。

A：恒定磁势；

B：脉振磁势；

C：旋转磁势。

答：B

31.交流电机定、转子的极对数要求。

A：不等；

B：相等；

C：不可确定。

答：B

32.交流绕组采用短距与分布后，基波电势与谐波电势。

A：都减小；

B：不变；

C：基波电势不变，谐波电势减小。

答：A

33.三相合成磁动势中的五次空间磁势谐波，在气隙空间以

基波旋转磁动势的转速旋转。

A：5倍；

B：相等；

C：1/5倍。

答：C

34.绕线式三相感应电动机，转子串电阻起动时。

A

起动转矩增大，起动电流增大；

B

起动转矩增大，起动电流减小；

C

起动转矩增大，起动电流不变；

D

起动转矩减小，起动电流增大。

答

B

35.一台50三相感应电动机的转速为，该电机的级数和同步转速为（）。

Ａ

４极，；　　　Ｂ

６极，；

Ｃ

８极，；

Ｄ

１０极。

答

C

36.笼型三相感应电动机的额定状态转速下降，该电机转子电流产生的旋转磁动势

相对于定子的转速。

A

上升；

B

下降；

C

上升；

D

不变。

答

D

37.国产额定转速为的三相感应电动机为

极电机。

A

2；

B

4；

C

6；

D

8。

答

B

38.一台三相感应电动机拖动额定恒转矩负载运行时若电源电压下降此时电机的电磁转矩（）。

A；

B；

C；

D。

答

A

39.三相异步电动机气隙增大，其他条件不变，则空载电流。

A

增大；

B

减小；

C

不变；

D

不能确定。

答

A

40.三相感应电动机等效电路中的附加电阻

上所消耗的电功率应等于

：

A

输出功率；

B

输入功率；

C

电磁功率；

D

总机械功率。

答

D

41.与普通三相感应电动机相比，深槽、双笼型三相感应电动机正常工作时，性能差一些，主要是。

A

由于增大，增大了损耗；

B

由于减小，使无功电流增大；

C

由于的增加，使下降；

D

由于减少，使输出功率减少。

答

C

42.适当增加三相绕线式感应电动机转子电阻时，电动机的。

A

减少,增加,不变,增加；

B

增加,增加,不变,增加；

C

减少,增加,增大,增加；

D

增加,减少,不变,增加。

答

A

43.三相绕线式感应电动机拖动恒转矩负载运行时，采用转子回路串入电阻调速，运行时在不同转速上时，其转子回路电流的大小。

A

与转差率反比；

B

与转差率无关；

C

与转差率正比；

D

与转差率成某种函数关系。

答

B

44.三相感应电动机电磁转矩的大小和

成正比

A

电磁功率；

B

输出功率；

C

输入功率；

D

全机械功率。

答

A

45.设计在电源上运行的三相感应电动机现改为在电压相同频率为的电网上，其电动机的。

A

减小，减小，增大；

B

减小，增大，减小；

C

减小，减小，减小；

D

增大，增大，增大。

答

C

46.一台绕线式感应电动机，在恒定负载下，以转差率运行，当转子边串入电阻,测得转差率将为

（已折算到定子边）。

A

等于原先的转差率；

B

三倍于原先的转差率；

C

两倍于原先的转差率；

D

无法确定。

答

B

47.国产额定转速为的感应电动机为

电机。

A

2极；

B

4极；

C

6极；

D

8极。

答

C

48.如果有一台三相感应电动机运行在转差率为，此时通过气隙传递的功率有。

A的转子铜耗；

B

是转子铜耗；

C

是输出功率；

D

是全机械功率。

答

A

49.同步发电机的额定功率指。

A

转轴上输入的机械功率；

B

转轴上输出的机械功率；

C

电枢端口输入的电功率；

D

电枢端口输出的电功率。

答

D

50.同步发电机稳态运行时，若所带负载为感性，则其电枢反应的性质为。

A

交轴电枢反应；

B

直轴去磁电枢反应；

C

直轴去磁与交轴电枢反应；

D

直轴增磁与交轴电枢反应。

答

C

51.同步发电机稳定短路电流不很大的原因是。

A

漏阻抗较大；

B

短路电流产生去磁作用较强；

C

电枢反应产生增磁作用；

D

同步电抗较大。

答

B

52.对称负载运行时，凸极同步发电机阻抗大小顺序排列为。

A；

B；

C；

D。

答

D

53.同步补偿机的作用是。

A

补偿电网电力不足；

B

改善电网功率因数；

C

作为用户的备用电源；

D

作为同步发电机的励磁电源。

答

B

54.一台串励直流电动机，若电刷顺转向偏离几何中性线一个角度，设电机的电枢电流保持不变，此时电动机转速。

A：降低，B：保持不变，C：升高。

答：C

55.一台直流发电机，由额定运行状态转速下降为原来的30℅，而励磁电流及电枢电流不变，则。

A：Ea下降30℅，B：T下降30℅，C：Ea和T都下降30℅，D：端电压下降30℅。

答：A

56.一台并励直流发电机希望改变电枢两端正负极性，采用的方法是。

Ａ：改变原动机的转向，Ｂ：改变励磁绕组的接法，Ｃ：改变原动机的转向或改变励磁绕组的接法。

答：C

57.把直流发电机的转速升高２０℅，他励方式运行空载电压为，并励方式空载电压为,则。

Ａ：

=，Ｂ：，Ｃ：

>。

答：B

58.一台并励直流电动机，在保持转矩不变时，如果电源电压U降为0.5,忽略电枢反应和磁路饱和的影响，此时电机的转速。

A：不变，B：转速降低到原来转速的0.5倍，C：转速下降，D：无法判定。

答：C

59.在直流电机中，公式Ф和中的Φ指的是。

A：每极合成磁通，B：所有磁极的总磁通，C：主磁通每极磁通，D：以上都不是。

答：A

60.直流电动机在串电阻调速过程中，若负载转矩保持不变，则

保持不变。

A：输入功率，B：输出功率，C：电磁功率，D：电机的效率。

答：A

61.起动直流电动机时，磁路回路应

电源。

A；与电枢回路同时接入，B：比电枢回路先接入，C：比电枢回路后接入。

答：B

62.一台并励直流电动机将单叠绕组改接为单波绕组，保持其支路电流不变，电磁转矩将。

A：变大，B：不变，C：变小。

答：C

63.一台并励直流电动机运行时励磁绕组突然断开，则。

A：电机转速升到危险的高速，B：保险丝熔断

C：上面情况都不会发生。

答：C

64.直流电动机的电刷逆转向移动一个小角度，电枢反应性质为。

A：去磁与交磁

B：增磁与交磁

C：纯去磁

D：纯增磁

答：A

65.在直流电机中，右行单叠绕组的合成节距=。

A：,B：,C：1,D：2.答：C

66.直流发电机的电刷逆转向移动一个小角度，电枢反应性质为。

A：去磁与交磁,B：增磁与交磁,C：去磁.答：B

67.并励直流电动机在运行时励磁绕组断开了，电机将。

A：飞车,B：停转,C：可能飞车，也可能停转.答：C

68.若并励直流发电机转速上升20％，则空载时发电机的端电压U0将。

A：升高20％,B：升高大于20％,C：升高小于20％,D：不变.答：B

69.直流电动机的额定功率指。

A:转轴上吸收的机械功率,B:转轴上输出的机械功率,C:电枢端口吸收的电功率,D:电枢端口输出的电功率。

答：B

70.欲使电动机能顺利起动达到额定转速，要求

电磁转矩大于负载转矩。

A：平均,B：瞬时,C：额定.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。

9.变压器负载运行时副边电压变化率随着负载电流增加而增加。

（）

答：对

10.电源电压和频率不变时，制成的变压器的主磁通基本为常数，因此负载和空载时感应电势为常数。

（）

答：错

11.变压器空载运行时，电源输入的功率只是无功功率。

（）

答：错

12.变压器频率增加，激磁电抗增加，漏电抗不变。

（）

答：错

13.变压器负载运行时，原边和副边电流标幺值相等。

（）

答：错

14.变压器空载运行时原边加额定电压，由于绕组电阻r1很小，因此电流很大。

（）

答：错

15.只要使变压器的一、二次绕组匝数不同，就可达到变压的目的。

（）

答：对

16.不管变压器饱和与否，其参数都是保持不变的。

（）

答：错

17.一台Y/-12和一台Y/-8的三相变压器，变比相等，能经过改接后作并联运行。（）

答：对

18.一台

50HZ的变压器接到60HZ的电网上，外时电压的大小不变，激磁电流将减小。（）

答：对

19.变压器负载成容性，负载增加时，副边电压将降低。

（）

答：错

20.联接组号不同的变压器不能并联运行，是因为电压变化率太大。

（）

答：错

21.采用分布短距的方法，可以削弱交流绕组中的υ次谐波电势。

（）

答：对

22.三相对称交流绕组中无三及三的倍数次谐波电势。

（）

答：错

23.交流绕组的绕组系数均小于1。

（）

答：对

24.五次谐波旋转磁势的转向与基波旋转磁势转向相同。

（）

答：错

25.单相绕组的脉振磁势不可分解。

（）

答：错

26.交流电机与变压器一样通以交流电，所以他们的感应电势计算公式相同。

（）

答：错

27.要想得到最理想的电势，交流绕组应采用整距绕组。

（）

答：错

28.极相组A的电动势与极相组X的电动势方向相反，电流方向也相反。

（）

答：对

29.交流电机励磁绕组中的电流为交流量。

（）

答：错

30.交流绕组采用短距与分布后，基波电势与谐波电势都减小了。

（）

答：对

31.交流绕组连接时，应使它所形成的定、转子磁场极数相等。

（）

答：对

32.电角度为p倍的机械角度。

（）

答：对

33.交流绕组常用整距绕组。

（）

答：错

34.三相感应电动机转子为任意转数时，定、转子合成基波磁势转速不变。

（）

答

对

35.三相绕线式感应电动机在转子回路中串电阻可增大起动转矩，所串电阻越大，起动转矩就越大。

（）

答

错

36.当三相感应电动机转子绕组短接并堵转时，轴上的输出功率为零，则定子边输入功率亦为零。

（）

答

错

37.三相感应电动机的功率因数总是滞后的。

（）

答

对

38.感应电动机运行时，总要从电源吸收一个滞后的无功电流。

（）

答

对

39.只要电源电压不变，感应电动机的定子铁耗和转子铁耗基本不变。

（）

答

错

40.感应电动机的负载转矩在任何时候都绝不可能大于额定转矩。

（）

答

错

41.绕线型感应电动机转子串电阻可以增大起动转矩；笼型感应电动机定子串电阻亦可以增大起动转矩。

（）

答

错

42.三相感应电动机起动电流越大，起动转矩也越大。

（）

答

错

43.深槽型和双笼型感应电动机与普通笼型电动机相比，能减小起动电流的同时增大起动转矩。

（）

答

对

44.绕线型感应电动机转子回路串电阻调速在空载或轻载时的调速范围很大。

（）

答

错

45.三相感应电动机的起动电流很大，所以其起动转矩也很大。

（）

答

错

46.三相感应电动机的起动电流和起动转矩都与电机所加的电源电压成正比。

（）

答

错

47.在机械和工艺容许的条件下，感应电机的气隙越小越好。

（）

答

对

48.对于感应电动机，转差功率就是转子铜耗。

（）

答

错

49.定、转子磁动势相对静止是一切电机能正常运行的必要条件。

（）

答

对

50.感应电动机空载运行时的功率因数很高。

（）

答

错

51.负载运行的凸极同步发电机，励磁绕组突然断线，则电磁功率为零。

（）

答

错

52.改变同步发电机的励磁电流，只能调节无功功率。

（）

答

错

53.同步发电机静态过载能力与短路比成正比，因此短路比越大，静态稳定性越好。（）

答

错

54.同步发电机电枢反应的性质取决于负载的性质。

（）

答

错

55.同步发电机的短路特性曲线与其空载特性曲线相似。

（）

答

错

56.同步发电机的稳态短路电流很大。

（）

答

错

57.凸极同步电机中直轴电枢反应电抗大于交轴电枢反应电抗。

（）

答

对

58.并励直流发电机转速上升0.2倍，则空载时发电机端电压上升0.2倍。

（）

答：错

59.他励直流电动机在固有特性上弱磁调速，只要负载不变，电动机转速升高。

（）

答：对

60.直流电机的电枢绕组至少有两条并联支路。

（）

答：对

61.电磁转矩和负载转矩的大小相等，则直流电机稳定运行。

（）

答：错

62.他励直流电动机降低电源电压调速与减小磁通调速都可以做到无级调速。

（）

答：对

63.直流发电机中的电刷间感应电势和导体中的感应电势均为直流电势。

（）

答：错

64.起动直流电动机时，励磁回路应与电枢回路同时接入电源。

（）

答：错

65.同一台直流电机既可作发电机运行，由可作电动机运行。

（）

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。

2.什么是软磁材料？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。

3.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。

4．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。

5．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。

6.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。

7.变压器铁芯的作用是什么，为什么它要用0.35mm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。为了减少铁心损耗，采用0.35mm厚、表面涂的绝缘漆的硅钢片迭成。

8.变压器原、副方额定电压的含义是什么？

答：变压器一次额定电压U1N是指规定加到一次侧的电压，二次额定电压U2N是指变压器一次侧加额定电压，二次侧空载时的端电压。

9.变压器空载运行时，是否要从电网取得功率？这些功率属于什么性质？起什么作用？为什么小负荷用户使用大容量变压器无论对电网和用户均不利？

答：要从电网取得功率，有功功率供给变压器本身功率损耗，即铁心损耗和绕组铜耗，它转化成热能散发到周围介质中；无功功率为主磁场和漏磁场储能。小负荷用户使用大容量变压器时，在经济技术两方面都不合理。对电网来说，由于变压器容量大，励磁电流较大，而负荷小，电流负载分量小，使电网功率因数降低，输送有功功率能力下降，对用户来说，投资增大，空载损耗也较大，变压器效率低。

10.为了得到正弦形的感应电动势，当铁芯饱和和不饱和时，空载电流各呈什么波形，为什么？

答：铁心不饱和时，空载电流、电动势和主磁通均成正比，若想得到正弦波电动势，空载电流应为正弦波；铁心饱和时，空载电流与主磁通成非线性关系（见磁化曲线），电动势和主磁通成正比关系，若想得到正弦波电动势，空载电流应为尖顶波。

11.试述变压器激磁电抗和漏抗的物理意义。它们分别对应什么磁通，对已制成的变压器，它们是否是常数？

答：激磁电抗是表征铁心磁化性能和铁心损耗的一个综合参数；漏电抗是表征绕组漏磁效应的一个参数。

激磁电抗对应于主磁通，漏电抗对应于漏磁通，对于制成的变压器，励磁电抗不是常数，它随磁路的饱和程度而变化，漏电抗在频率一定时是常数。

12.变压器铁心中的磁动势，在空载和负载时比较，有哪些不同？

答：空载时的励磁磁动势只有一次侧磁动势，负载时的励磁磁动势是一次侧和二次侧的合成磁动势，即,也就是。

13.试说明磁势平衡的概念及其在分析变压器中的作用。

答：磁势平衡就是在变压器中，当副边有电流产生时，使得整个磁势减小，那么原边就要增加，试，这就是磁势平衡。在分析变压器中，可据此从一个已知电流求出另一个电流，并知其电磁本质。

14.为什么可以把变压器的空载损耗近似看成是铁耗，而把短路损耗看成是铜耗？变压器实际负载时实际的铁耗和铜耗与空载损耗和短路损耗有无区别？为什么？

答：因为空载时电流很小，在空载损耗中铁耗占绝大多数，所以空载损耗近似看成铁耗。

而短路时，短路电压很低，因而磁通很小，铁耗也很小，短路损耗中铜耗占绝大多数，所以近似把短路损耗看成铜耗。

实际负载时铁耗和铜耗与空载时的铁耗和铜耗有差别，因为后一个是包含有其它损耗。

15.变压器空载时，一方加额定电压，虽然线圈（铜耗）电阻很小，电流仍然很小，为什么？

答：因为一方加压后在线圈中的电流产生磁场，使线圈有很大的自感电势（接近额定电压，比额定电压小），所以虽然线圈电阻很小，电流仍然很小。

16.一台的单相变压器，如接在直流电源上，其电压大小和铭牌电压一样，试问此时会出现什么现象？副边开路或短路对原边电流的大小有无影响？（均考虑暂态过程）

答：因是直流电，变压器无自感和感应电势，所以加压后压降全由电阻产生，因而电流很大，为。如副边开路或短路，对原边电流均无影响，因为不变。

17.变压器的额定电压为220/110V，若不慎将低压方误接到220V电源上，试问激磁电流将会发生什么变化？变压器将会出现什么现象？

答：误接后由知，磁通增加近一倍，使激磁电流增加很多（饱和时大于一倍）。此时变压器处于过饱和状态，副边电压440V左右，绕组铜耗增加很多，使效率降低、过热，绝缘可能被击穿等现象发生。

18.一台Y/连接的三相变压器，原边加对称正弦额定电压，作空载运行，试分析：

（1）

原边电流、副边相电流和线电流中有无三次谐波成分？

（2）

主磁通及原副边相电势中有无三次谐波成分？原方相电压及副方相电压和线电压中有无三次谐波成分？

答：（1）由于原方Y接，三次谐波电流无通路。所以原边电流没有三次谐波成分。

副边三角形接，相电流中有三次谐波成分，而线电流中没有三次谐波成分。

（2）主磁通中有三次谐波，原副方相电势中也有三次谐波成分。原方的相电压中有三次谐波成分，副边相电压及原副方线电压中均无三次谐波成分。

19.变压器有载运行时，变比是否改变?

答：变压器的变比，不论空载还是有载，其匝数比是不会改变的。

不过在测量变压比时，应在空载时测出原、副边电压和。计算出来的值更准确。

有载时历测副边电压较相差较大，值就不准确。

20.变压器的有功功率及无功功率的转换与功率因数有何关系？

答；变压器的额定容量一定时，视在功率一定，功率因数由负载而定。当较低时，变压器输出的有功功率小，无功功率大，当负载的功率因数高，例如全部带照明负载，则，变压器输出的全部是有功功率。

21.凸极同步发电机和隐极同步发电机空载时，气隙磁场沿圆周分布波形与哪些因素有关？

答：由磁路的欧姆定律知,电机气隙磁通沿圆周的分布情况取决于励磁磁势F在气隙空间的分布和磁路的磁阻Rm。由于凸极发电机的励磁绕组是集中绕组，极弧的形状（即磁路的磁阻阻Rm）影响气隙磁场沿圆周分布波形。隐极发电机，由于气隙均匀，沿气隙圆周各点磁阻相同，每极范围内安放励磁绕组部分，即励磁磁势F影响气隙磁场沿圆周分布波形。

22.在交流发电机定子槽的导体中感应电动势的频率、波形、大小与哪些因素有关？这些因素中哪些是由构造决定的，哪些是由运行条件决定的？

答：

(1)

频率频率f与磁极对数p和发电机的转速n有关，p是由构造决定，n是由运行条件决定。

（2）波形与电机气隙磁通密度沿气隙圆周分布的波形有关，它由电机结构决定。

（3）大小：

导体电动势E1大小与频率f及每极磁通Φ1有关，f及Φ1由电机的运行条件决定。

23.总结交流发电机定子电枢绕组相电动势的频率、波形和大小与哪些因素有关？这些因素中哪些是由构造决定的，哪些是由运行条件决定的？

答：

(1)频率

：频率频率f与磁极对数p和发电机的转速n有关，p是由构造决定，n是由运行条件决定。

(2)波形：波形与电机气隙磁通密度沿气隙圆周分布的波形有关，它由电机结构决定。

(3)大小：

与绕组结构（是短距还是整距绕组，是分布还是集中绕组）、绕组串联匝数有关，由构造决定；与频率、每极下磁通量有关，由运行条件决定。

24.同步发电机电枢绕组为什么一般不接成△形，而变压器却希望有一侧接成△接线呢？

答：同步发电机无论采用Y接线还是△接线，都能改善线电动势波形，而问题是接△接线后，△接的三相线圈中，会产生3次及3的奇次倍谐波环流，引起附加损耗，使电机效率降低，温升升高，所以同步发电机一般不采用△接来改善电动势波形。而变压器无论在哪一侧接成△接，都可提供

3次谐波励磁电流通路，使主磁通波形为正弦波，感应的相电动势为正弦波，改善变压器相电动势的波形。

25.总结交流电机单相磁动势的性质、它的幅值大小、幅值位置、脉动频率各与哪些因素有关？这些因素中哪些是由构造决定的，哪些是由运行条件决定的？

答：

幅值

单相绕组基波磁动势幅值大小：

与一条支路匝数N、绕组系数kw1、磁极对数p及相电流有关，其中N、kw1及p

由构造决定，由运行条件决定。

幅值位置：

恒于绕组轴线上，由绕组构造决定。

频率：

即为电流频率，由运行条件决定。

26.一个整距线圈的两个边，在空间上相距的电角度是多少?如果电机有p对极，那么它们在空间上相距的机械角度是多少?

答：整距线圈两个边在空间上相距的电角度为；电机为p对极时，在空间上相距的机械角度为。

27.定子表面在空间相距电角度的两根导体，它们的感应电动势大小与相位有何关系?

答；定子表面在空间相距电角度的两根导体，它们的感应电动势的波形相同，其基波和各次谐波电动势的大小分别相等。基波电动势的相位差为电角度，且空间上超前(沿转子转向空间位置在前)的导体，其基波电动势的相位是滞后的。

28.为了得到三相对称的基波感应电动势，对三相绕组安排有什么要求?

答：三相绕组的构成(包括串联匝数、节距、分布等)应相同，且三相绕组轴线在空间应分别相差电角度．

29.采用绕组分布短距改善电动势波形时，每根导体中的感应电动势是否也相应得到改善?

答：采用绕组分布短距改善电动势波形，是通过使线圈间或线圈边间的电动势相位差发生变化而实现的，每根导体中的感应电动势波形并没有改善。

30.试述双层绕组的优点，为什么现代交流电机大多采用双层绕组(小型电机除外)？

答：采用双层绕组时，可以通过短距节省端部用铜量(叠绕组时)，或者减少线圈组之间的联线(波绕组时)。更重要的是，可以同时采用分布和短距来改善绕组电动势和磁动势的波形。因此，现代交流电机大多采用双层绕组。

31.感应电机转速变化时，转子磁势相对定子的转速是否改变？相对转子的转速是否改变？

答

转子磁势相对定子转速不变,相对转子转速改变。

32.绕线型感应电动机，若⑴转子电阻增加；⑵漏电抗增大；⑶电源电压不变，但频率由变为；试问这三种情况下最大转矩，起动转矩，起动电流会有什么变化？

答

(1)最大转矩不变，起动转矩上升，起动电流下降；

(2)

最大转矩下降，起动转矩下降，起动电流下降；

(3)

最大转矩下降，起动转矩下降，起动电流下降。

33.三相感应电动机运行时，若负载转矩不变而电源电压下降，对电机的同步转速，转子转速，主磁通，功率因数，电磁转矩有何影响？

答

同步转速不变；转子转速下降；主磁通下降；功率因数下降；电磁转矩不变。

34.说明三相异步电动机等效电路中，参数以及各代表什

么意义？

答

定子绕组电阻；定子绕组漏抗，表征定子绕组漏磁效应；激磁电阻，表征铁心损耗；激磁电抗，表征铁心磁化性能；归算到定子侧的转子绕组电阻；归算到定子侧的转子绕组漏抗；代表与转子所产生的机械功率相对应的等效电阻。

35.说明三相感应电动机转子绕组折算和频率折算的意义，折算是在什么条件下进行的？

答

转子绕组折算就是用新绕组替换原绕组。为了导出等效电路，用一个与定子绕组的相相数、匝数和绕组因数相同的等效绕组替换实际转子绕组，折算前后转子绕组的磁动势和各种功率及损耗不变，因而从定子边看转子，一切未变。频率折算即用静止的转子替换旋转的转子，折算条件也是磁动势和各种功率及损耗不变。为此，只要将转子电阻换成。

36.漏抗大小对感应电动机的起动电流、起动转矩、最大转矩、功率因数等有何影响？

答

当电源电压和频率一定时，最大转矩近似与漏抗成反比，漏抗越大，起动电流、起动转矩越小，功率因数越低。

37.两台型号完全相同的笼型感应电动机共轴联接，拖动一个负载。如果起动时将它们的定子绕组串联以后接至电网上，起动完毕后再改为并联。试问这样的起动方法，对起动电流和起动转矩有何影响？

答

定子绕组串联，每台电动机的端电压为。由于起动电流与电压成正比，起动转矩与电压平方成正比，使得总的起动电流为原来的，总的起动转矩为原来的。

如果所串电阻太大，使起动电流太小，起动转矩也将减小。

38.为什么相同容量的感应电机的空载电流比变压器的大很多？

答

变压器的主磁路全部用导磁性能良好的硅钢片构成，感应电机的主磁路除了用硅钢片构成的定、转子铁心外，还有空气隙。气隙的长度尽管很小，但磁阻很大，使得感应电机主磁路的磁阻比相应的变压器大，感应电机空载电流标么值为，变压器空载电流的标么值为。

39.分析转差率对感应电动机效率的影响。

答

空载到额定转差时，定子铁耗与机耗很小，可看成不变损耗，而定子、转子铜耗则与定、转子电流的平方成正比，是随负载变化的损耗，因此，电动机的效率也随负载而变化。当负载从零开始增加时，逐渐增加，总损耗增加缓慢，效率上升很快。由于，当负载超过一定值，急剧增加，降低，故此时随或增加而降低。

40．异步电动机的转子有哪两种类型，各有何特点?

答：一种为绕线型转子，转子绕组像定子绕组一样为三相对称绕组，可以联结成星形或三角形。绕组的三根引出线接到装在转子一端轴上的三个集电环上，用一套三相电刷引出来，可以自行短路，也可以接三相电阻。串电阻是为了改善起动特性或为了调节转速。

另一种为鼠笼型转子。转子绕组与定子绕组大不相同，在转子铁心上也有槽，各槽里都有一根导条，在铁心两端有两个端环，分别把所有导条伸出槽外的部分都联结起来，形成了短路回路，所以又称短路绕组。具有结构简单、运行可靠的优点。但不能通过转子串电阻的方式改善起动特性或调节转速。

41．异步电动机的气隙比同步电动机的气隙大还是小？为什么？

答：异步电动机的气隙比同步电动机的气隙小，因为异步电动机的励磁电流由三相交流电源提供，如果气隙大，则磁阻大，所需的励磁电流就大，因励磁电流为无功电流，所以励磁电流大就使异步电动机功率因数变坏，即降低。而同步电动机励磁电流由直流电源提供，从同步电动机的v形曲线可知，当励磁电流从小增大，励磁状态从欠励到过励时，功率因数可由滞后的转变为超前的，而异步电动机的功率因数永远为滞后的。

42．如果电源电压不变，则三相异步电动机的主磁通大小与什么因素有关?

答：如果电源电压不变，则三相异步电动机的主磁通大小就与定子电流有关。根据，其中大小与转子转速有关，所以主磁通大小还与转子转速有关，或与转差率有关。

43．当主磁通确定之后，异步电动机的励磁电流大小与什么有关?有人说，根据任意两台同容量异步电动机励磁电流的大小，便可比较其主磁通的大小，此话对吗?为什么?

答：当主磁通确定之后，异步电动机的励磁电流大小与定、转子之间的气隙大小有密切关系，气隙大也就是磁阻大，根据磁路欧姆定律，磁动势=磁通×磁阻，在磁通确定时，磁组大则磁动势大，也就是励磁电流大，所以一般异步电动机气隙较小，以使励磁减小，在主磁通相同时，气隙大小不同，励磁电流大小就不同，即不同大小的励磁电流可产生相同的主磁通。所以，根据励磁电流的大小便可比较其主磁通的大小，此话是不对的。

44.绕线型异步电机转子绕组的相数、极对数总是设计得与定子相同，鼠笼型异步电机的转子相数、极对数又是如何确定的呢?与鼠笼条的数量有关吗？

答：鼠笼型异步电机转子相数就是鼠笼转子上的导条数；转子极对数是靠定子绕组磁动势感应而得的，因此它始终与定子绕组的极对数相等，与鼠笼转子的导条数无关．

45.测定同步发电机的空载特性和短路特性时，如果转速降至0.95，对试验结果有什么影响？

答

因空载电势和转速成正比，如果转速降为，则也降低到额定转速下的倍。同步电抗与频率成正比，也降低到倍，所以短路电流不变。

46.为什么大容量同步电机采用磁极旋转式而不用电枢旋转式？

答

由于励磁绕组电流相对较小，电压低，放在转子上引出较方便。电枢绕组电压高、容量大，放在转子上使结构复杂、引出不方便。故大容量电机将电枢绕组作为定子，磁极作为转子，为旋转磁极式。

47.为什么同步电机的气隙要比容量相同的感应电机的大？

答

感应电机的励磁电流由电源供给，需要从电网吸取感性无功功率，如果气隙大，则励磁电流大，电机的功率因数低，因此在机械允许的条件下，气隙要尽量小一些。同步电机的气隙磁场由转子电流和定子电流共同激励，从同步电机运行稳定性考虑，气隙大，同步电抗小，短路比大，运行稳定性高。但气隙大，转子用铜量增大，制造成本增加。气隙大小的选择要综合考虑运行性能和制造成本这两方面的要求。

48.什么是同步电机的功角特性？角有什么意义？

答

当电网电压和频率恒定，参数和为常数、励磁电动势不变时，同步电机的电磁功率只决定于与的夹角，称为功率角，为同步电机的功角特性。

由于电机的漏阻抗远小于同步电抗，从空间上看，功率角可近似认为时主磁极轴线与气隙合成磁场轴线之间的夹角；从时间上，功率角励磁电动势与电压之间的夹角。

49.一般同步发电机三相稳定短路，当时的励磁电流和额定负载时的励磁电流都已达到空载特性的饱和段，为什么前者取未饱和值而后者取饱和值？为什么一般总是采用不饱和值？

答

短路时由于电枢反应的去磁作用使气隙磁通很小，电机磁路处于不饱和状态，此时对应的是的不饱和值。额定负载运行时，气隙磁通较大，直轴磁路处于饱和状态，此时对应的是的饱和值。交轴磁路的气隙大磁阻大，磁路不饱和，故一般取不饱和值。

50.同步电机的气隙磁场，在空载时是如何激励的？在负载时是如何激励的？

答

空载时，定子绕组中没有电流，气隙磁场是由转子绕组中的直流电流激励的。负载后，定子三相电流产生旋转磁动势，其基波以同步速度旋转，与转子相对静止。气隙磁场是由转子绕组中直流电流和定子绕组中三相交流电流共同激励产生的。

51.在直流电机中换向器-电刷的作用是什么？

答

在直流电机中，电枢电路是旋转的，经换向器-电刷作用转换成静止电路，即构成每条支路的元件在不停地变换，但每个支路内的元件数及其所在位置不变，因而支路电动势为直流，支路电流产生的磁动势在空间的位置不动。

52.直流电枢绕组元件内的电动势和电流是直流还是交流？若是交流，那么为什么计算稳态电动势时不考虑元件的电感？

答

直流电枢绕组元件内的电动势和电流是交流的。直流电机电枢绕组是旋转的，经换向器-电刷的作用，变换成为静止电路，两电刷间的电路在空间位置是不变的，因而电刷电动势是直流的，所通过的电流也是直流的，电感不起作用。

53.直流电机电枢绕组型式由什么决定？

答

直流电机绕组型式由绕组的合成节距决定。为叠式绕组；为波绕组，其中为换向器片数，为极对数。

54.直流电机电枢绕组为什么必须是闭合的？

答

因为直流电枢绕组不是由固定点与外电路连接的，而是经换向器-电刷与外电路想连接的，它的各支路构成元件在不停地变化。为使各支路电动势和电流稳定不变，电枢绕组正常、安全地运行，此种绕组必须是闭合的。

55.直流电机电刷放置原则是什么？

答

在确定直流电机电刷的安放原则上就考虑：（1）应使电机正、负电刷间的电动势最大：（2）应使被短路元件的电动势最小，以利于换向。两者有一定的统一性，一般以空载状态为出发点考虑电刷的安放。因此，电刷的合理位置是在换向器的几何中性线上。无论叠绕组还是波绕组，元件端接线一般总是对称的，换向器的几何中性线与主极轴线重合，此时电刷的合理位置是在主极轴线下的换向片上。

56.直流电机空载和负载运行时，气隙磁场各由什么磁动势建立？负载后电枢电动势应该用什么磁通进行计算？

答

空载时的气隙磁场由励磁磁动势建立，负载时气隙磁场由励磁磁动势和电枢磁动势共同建立。负载后电枢绕组的感应电动势应该用合成气隙磁场对应的主磁通进行计算。

57.直流电机的感应电动势公式用机械角速度表示转速时，其结构常数和电磁转矩公式的结构常数是统一的，试证明。

答

58.直流电机的励磁方式有哪几种？每种励磁方式的励磁电流或励磁电压与电枢电流或电枢电压有怎样的关系？

答

直流电机励磁方式四种：①他励——励磁电流由独立电源供给，与电枢电流无关；②并励——励磁电流并在电枢两端，励磁电压等于电枢电压U；③串励——励磁绕组与电枢串联，；④复励——既有并励绕组又有串励绕组，按两绕组磁动势方向的异同分成：积复励——串励与并励磁动势同向，差复励——串励与并励磁动势反向。

59.在励磁电流不变的情况下，发电机负载时电枢绕组感应电动势与空载时电枢绕组感应电动势大小相同吗？为什么？

答

负载时电动势比空载时小，由于负载时有电枢反应去磁作用，使每极磁通减小。

60.为什么并励直流发电机工作在空载特性的饱和部分比工作在直线部分时，其端电压更加稳定？

答

在饱和区工作，当励磁电流变化时空载电动势的变化较小，因此端电压更加稳定。

五、计算

1.在下图中，如果电流在铁心中建立的磁通是Ф＝Sint，副线圈匝数是，试求副线圈内感应电势有效值的计算公式。

解：副线圈中感应电势的瞬时值

＝

＝Cost

感应电势的有效值计算公式为：

=

2.对于下图，如果铁心用硅钢片迭成，截面积＝㎡,铁心的平均长度＝0.4m，空气隙m，线圈的匝数为600匝，试求产生磁通＝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

＝11/12.25＝0.9

(T)

根据硅钢片磁化曲线查出＝306

(A/m)

在铁心内部的磁位降

＝*＝306*0.4＝122.4（A）

在空气隙处，当不考虑气隙的边缘效应时

（T）

所以

＝7.15

（A/m）

故

＝357.5（A）

则励磁磁势F＝+＝357.5+122.4＝479.9

安匝

励磁电流

（A）

3.磁路结构如下图所示，欲在气隙中建立韦伯的磁通，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＝

硅钢片磁路长度（mm）

铸钢磁路长度（mm）

查磁化曲线：（A/mm）

（A/mm）

空气之中：（A/mm）

故：各段磁路上的磁位降

（A）

（A）

（A）

则：F＝++＝1110+229.9+389.0＝1728.9（A）

故需要总磁势1728.9安匝。

4.一铁环的平均半径为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（m）

圆环的截面积S＝

铁环内的磁感应强度

查磁化曲线得磁感应强度H＝3180（A）

F＝H＝

故：线圈应有的匝数为W＝（匝）

5.一台220/110V、50Hz的空心变压器。参数如下：，（原线圈自感），；，（副线圈自感），试求（1）原副线圈的漏抗和变压器的激磁电抗；（2）画出T型等效电流，将各数值标在等效短路图上，计算空载电流。

解：（1）根据

得，（2）它的等效电路图

空载电流

（高压边）

6.一台三相变压器，原、副方额定电压，－11连接，匝电压为14.189V，副方额定电流。

试求（1）原副方线圈匝数；

（2）原线圈电流及额定容量；

（3）变压器运行在额定容量且功率因数为、0.9（超前）和0.85（滞后）三种情况下的负载功率。

解：（1）原方

副方

所以

（2）额定容量

（3）因

所以当时

1000

W

当时

1000×0.9＝900

w

当时

1000×0.85＝850

w

7.三相变压器的额定值为SN＝1800kVA，U1N/U2N＝6300/3150V，Y，d11联结，空载损耗P0＝6.6kW，短路损耗Pk＝21.2kW，求

（1）

当输出电流I2＝I2N，时的效率；

（2）

效率最大时的负载系数。

解：1、2、当Pcu＝PFe时发生、所以

8.某工厂由于生产的发展，用电量由500kVA增加到800kVA。原有一台变压器SN

=560kVA,U1N/U2N＝6000/400，Y，yn0联结，uk＝4.5％。现有三台变压器可供选用，它们的数据是：

变压器1：320kVA，6300/400V，uk＝4％，Y，yn0联结；

变压器2：240kVA，6300/400V，uk＝4.5％，Y，yn4联结；

变压器1：320kVA，6300/440V，uk＝4％，Y，yn0联结；

1、试计算说明，在不使变压器过载的情况下，选用那一台投入并联比较适合？

2、如果负载增加需选两台变比相等的与原变压器并联运行，试问最大总负载容量是多少？那台变压器最先达到满载？

解：（1）选第1台适合。

（2）如果负载增加，则选第一台与第二台，但第二台要进行改接，使原Y，yn4改接为Y，yn0。则三台变压器中，由于第一台，Uk＝4％最小，所以最先达到满载

则S1＝SN320kVA。

故

所以

所以

9.两台变压器并联运行均为Y，d11联结标号，U1N/U2N＝35/10.5kV，第一台1250kVA，uk1＝6.5％，第二台2000kVA，uk1＝6％，试求：

1、总输出为3250kVA时，每台变压器的负载是多少？

2、在两台变压器均不过载的情况下，并联组的最大输出为多少？此时并联组的利用率达到多少？

解：

1、所以

所以

所以

kVA

kVA2、两台变压器均不过载，则第二台满载，kVA

并联组利用率：

10.有一台的铝线变压器，，连接方式为Y，yn，铁心截面积，取铁心最大磁密，试求：

（1）

一、二次绕组的匝数；

（2）按电力变压器标准要求，二次侧电压应能在额定上、下调节，希望在高压绕组边抽头以调节抵压绕组边的电压，试问如何抽头？

解：（1）先由算出，即：

（2）高压绕组抽头匝数

设高压绕组抽头匝数为，因为

所以

11.额定转速为每分钟3000转的同步发电机，若将转速调整到3060转/分运行，其它情况不变，问定子绕组三相电动势大小、波形、频率及各相电动势相位差有何改变？

答：本题题意为转速升高(升高倍)

（1）频率,故频率增加1.02倍。

(2)

大小

(N、kw、Φ1=C),电动势增加1.02倍。

（3）

波形和各相电动势相位差不变，因它们与转速无关。

12.一台4

极，Q=36的三相交流电机，采用双层迭绕组，并联支路数2a=1，每个线圈匝数NC=20，每极气隙磁通=7.5×10-3Wb，试求每相绕组的感应电动势。

解：

极距

节距

每极每相槽数

槽距角

基波短距系数

基波分布系数

每条支路匝数

匝

基波相电动势

13.有一台三相异步电动机，2p=2，n=3000转/分，Q=60，每相串联总匝数N=20，fN=50赫，每极气隙基波磁通=1.505Wb，求：

（1）

基波电动势频率、整距时基波的绕组系数和相电动势；

（2）

如要消除5次谐波，节距y应选多大，此时的基波电动势为多大？

解：(1)

基波电动势频率

极距

每极每相槽数

槽距角

整距绕组基波短距系数

基波分布系数

基波绕组系数

基波相电动势

(2)

取

基波短距系数

基波相电动势

14．一台三相异步电动机，2p=6，Q=36，定子双层迭绕组，每相串联匝数N=72，当通入三相对称电流，每相电流有效值为20A时，试求基波三相合成磁动势的幅值和转速？

解：每极每相槽数

槽距角

基波短距系数

基波分布系数

基波绕组系数

三相基波合成磁动势幅值

安匝/极

旋转磁场转速

15.三相双层绕组，Q=36，,，，,。

试求：

（1）

导体电动势；

（2）

匝电动势；

（3）

线圈电动势；

（4）

线圈组电动势；

（5）

绕组相电动势；

解：极距

槽距电角

每极每相槽数

短距系数

分布系数

绕组系数

（1）

导体电动势

（2）

匝电动势

（3）

线圈电动势

（4）

线圈组电动势

（5）

相绕组电动势

16.一台、八极的三相感应电动机，额定转差率，问该机的同步转速是多少？当该机运行在时，转差率是多少？当该机运行在时，转差率是多少？当该机运行在起动时，转差率是多少？

解

同步转速

额定转速

当时，转差率

当时，转差率

当电动机起动时，转差率

17.有一台三相四极感应电动机，，接法，，，机械损耗与附加损耗之和为。设，求此电动机额定运行时的输出功率、电磁功率、电磁转矩和负载转矩。

解：

全机械功率

输出功率

电磁功率

同步转速

额定转速

电磁转矩

或

负载转矩

18.一台三相感应电动机，额定电压，定子接法，频率为。额定负载运行时，定子铜耗为，铁耗为，机械损耗，附加损耗，已知，试计算转子电流频率、转子铜耗、定子电流和电机效率。

解

转差率

转子电流频率

全机械功率

电磁功率

转子铜耗

定子输入功率

定子线电流

电动机效率

19.一台三相四极感应电动机，，，定子接法。已知额定运行时，输出转矩为电磁转矩的。试计算额定运行时的电磁功率、输入功率和功率因数。

解

转差率

输出转矩

电磁功率

转子铜耗

定子铜耗

输入功率

功率因数

20.三相绕线式感应电动机，转子开路时，在定子上加额定电压，从转子滑环上测得电压为，转子绕组接法，每相电阻，每相漏抗，当时，求转子电流的大小和频率、全机械功率。

解

转差率

开路时，转子相电势

当时，转子电流频率为

转子电流

全机械功率

21.已知三相铝线感应电动机的数据为，定子接法，，定子铝耗（），转子铝耗()，铁耗，机械损耗，附加损耗。

试计算此电动机的额定转速、负载制动转矩、空载的制动转矩和电磁转矩。

解

同步转速为

全机械功率为

电磁功率为

额定负载试的转差率

额定转速

负载制动转矩

空载制动转矩

电磁转矩

22.一台三相异步电动机，额定电压为，Y联接，频率为，额定功率为，额定转速为，额定负载时的功率因数为，定子铜损耗及铁损耗共为，机械损耗为，忽略附加损耗，计算额定负载时的：

（1）

转差率；（2）

转子铜损耗；

（3）效率；

（4）定子电流；（5）转子电流的频率。

解

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

23.有一台三相四极绕线式感应电动机额定功率，额定电压，转子铜耗，机械损耗，附加损耗。试求：

（1）额定运行时的电磁功率，额定转差率的额定转速。

（2）已知每相参数，求产生最大转矩时的转差率。

（3）若要求在起动时产生最大转矩，转子每相绕组应串入多大的电阻

解

（1）电磁功率

额定转差率

额定转速

（2）

（3）

故

24.一台异步电动机，额定电压伏，定子三角形接法，频率，额定功率，额定转速，额定负载时，定子铜耗，铁耗，机械损耗，附加损耗，试计算额定负载时，（1）转差率；(2)转子电流的频率；

（3）转子铜耗；（4）效率；（5）定子电流。

解：（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

25.一台三相绕线式异步电动机，。今

将此电机用在起重装置上，加在电机轴上的静转矩，要求电机以的转速将重物降落。问此时在转子回路中每相应串入多大电阻（忽略机械损耗和附加损耗）？

解：

额定输入转矩

所以，时所对应的转差

下放重物时

又因为当不变时

所以每相串入电阻

26.有一台，联接，（滞后）的汽轮发电机，电枢电阻略去不计。试求额定负载下励磁电动势及与的夹角。

解

故

因

得

1.有一台，接法，（滞后）的水轮发电机，，试求在额定负载下励磁电动势及与的夹角。

解

故

有

令

则

又

则

故

27.有一台凸极同步发电机，其直轴和交轴同步电抗标幺值分别等于，电枢电阻可以忽略不计。试计算发电机的额定电压，额定容量，（滞后）时发电机励磁电动势。

解：（方法一）

令

计算电动势

直轴电枢电流

励磁电动势

（方法二）

直轴电枢电流

励磁电动势

28.一台直流发电机数据：，总导体数N=720，运行角速度rad/s，每极磁通Φ=0.0392Wb。试计算：

（1）发电机的感应电动势；

（2）当转速n=900r/min，但磁通不变时的感应电动势；

（3）当磁通Φ=0.0435Wb，n=900r/min时的感应电动势。

解

（1）

转速

r/minr/min

感应电动势

（2）当不变时。因此时的感应电动势为

（3）当和n不变时。因此Wb时的感应电动势为

29.一台四极、82kW、230V、971r/min的他励直流发电机，如果每极的合成磁通等于空载额定转速下具有额定电压时每极磁通，试求当电机输出额定电流时的电磁转矩。

解

额定电流

他励电机，额定电枢电流

依题意有

电磁转矩

30.一台并励直流发电机，额定功率4.6kW，额定电压230V，每极励磁绕组匝数为500匝，已知在额定转速下空载时产生额定电压的励磁电流为0.8A，而在额定负载时产生额定电压的励磁电流需1.2A，今欲将该电机改为差复励直流发电机，问每极应加入多少匝串励绕组？

解

额定电流

设每极串励绕组匝数为，依题意为差复励

31.一台直流电动机，电枢电流为15.4A，2p＝4，单波绕组，S＝27，每元件匝数Wy＝3，每极磁通量等于0.025Wb，问电机的电磁转矩为多少？若同样元件数，绕组改为单迭，极数于励磁不变，电磁转矩又为多少？

解：单波，（N·m）

单迭，a＝2，（N·m）

32.并励直流发电机，额定电压为230V，现需要将额定负载运行时的端电压提高到250V，试问：（1）若用增加转速的方法，则转速必须增加多少？（2）若用调节励磁的方法，则励磁电流增加多少倍？

解：（1）n应增加到倍，因为U＝Ea＝

（2）If应增加到倍。（不计饱和）

33.已知某直流电动机铭牌数据如下，额定功率，额定电压，额定转速，额定效率，试求该电机的额定电流。

解：对于直流电动机，故该电机的额定电流

34.一台直流发电机，2p＝4，a＝1，Qu＝35，每槽内有10根导体，如要在1450r/min下产生230V电势，则每极磁通应为多少？

解：电机的总导体数

根据直流电机感应电势系数

由得每极磁通

＝0.0136（）

故需每极磁通为0.0136韦。

35.一台直流发电机，2p＝4，a=＝1，S＝21，每元件匝数＝3，当＝0.01825，n＝1500r/min时，试求正，负电刷间得电压。

解：整个直流机的总导体数

Za＝2

S＝126根

根据直流电机感应电势系数

故正、负电刷间的感应电势

36.一台两极发电机，空载时每极磁通为0.3Wb，每极励磁磁势为3000AT。现设电枢圆周上共有电流8400A并作均匀分布，已知电枢外径为0.42m，若电刷自几何中性线前移机械角度。

试求：（1）每对极的交轴电枢磁势和直轴电枢磁势；

（2）当略去交轴电枢反应的去磁作用并假定磁路不饱和时，每对极的合成磁势及每极下的合成磁通。

解：（1）产生的直轴电枢反应磁势起去磁作用

（将8400A的电流在圆周上平分）

（1）

总磁势

F＝

合成磁通

第五篇：《电机学A》课程教学大纲

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《电机学（下）》课程教学大纲

大纲执笔人：

王旭红

大纲审核人：

课程编号：

英文名称：（）

学分：

总学时：

。其中，讲授

学时，实验

学时。

适用专业

:

电气工程及其自动化专业本科专业

先修课程：高等数学，普通物理，电路，电磁场

一、课程性质与教学目的电机学是电气工程及其自动化本科专业的一门重要的专业基础课，为必修课程。通过本课程的学习，使学生理解机电能量转换原理、交流电机的基本理论，并掌握变压器、同步电机、异步

电机、直流电机的基本结构、工作原理和运行特性，为学习后续课程打下理论基础，达到电气工程及其自动化本科专业应具备有关电机基础知识、基本技能的要求。

二、基本要求

了解电机的基本结构，掌握电机中的基本电磁定律、交流电机绕组的基本理论，并应用它们

分析变压器、同步电机、异步电机、直流电机的工作原理，掌握

各类电机的运行特性。

三、重点与难点

重点：同步电机基本理论、分析方法和运行特性，基本实验技能。

难点：同步电机磁路分析、稳态运行特性及突然短路。

四、教学方法

理论与实验并重，课堂讲授为主、利用多媒体穿插教学。

五、课程知识单元、知识点及学时分配

知识单元

知识点

讲

序号

描述

序号

描述

课

同步电机基本结构

同步电机的运行原理

同步电机

同步发电机的运行特性

同步发电机的并联运行

同步发电机的不对称运行

/

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知识单元

知识点

序号

描述

序号

描述

同步电机的突然短路

同步电动机和调相机

特殊用途的同步电机

异步电机的基本结构及工作原理

异步电机的磁路分析

异步电机的等效电路

异步电机

异步电机的功率及电磁转矩

异步电动机的工作特性

异步电动机的起动、调速、制动

单相异步电机及特种异步电机

总计



讲

课

六、实验教学内容

实验项目名称和学时分配

主要仪器：型电机及电气技术实验装置

序

学时

必开

实验

分组人

实验项目名称

面向专业

号

分配

选开

类型

数

同步发电机运行特性

必开

验证型

同步发电机的参数测定

选开

验证型

电气工程及其自

同步发电机并网实验及

“”曲

必开

综合型

动化

线测定

三相异步电动机起动调速

必开

综合型

七、作业要求

老师布置教材所附相关习题，课后完成，老师批改打分。

八、考核方式与要求

.知识考核

占总成绩的，主要采用期末书面闭卷考试的方式评定。

.能力考核

占总成绩的，其中根据作业、质疑、课堂讨论和自由选题报告等能力、素质评定占，实验课

成绩占（如按实验态度、操作技能、实验报告进行评定）。

九、教材与主要参考书

.推荐教材：

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[]

辜承林陈桥夫等合编

．电机学

[]

．华中科技大学出版社，.主要参考书：

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汤蕴缪罗应立等合编，电机学

[]

．机械工业出版社，[]

李发海朱东起编，电机学

[]

科学出版社，[]

胡虔生胡敏强编，电机学

[]

中国电力出版社

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