电机学考试重点

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E =4.44fN φm 。 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。

2．1 为什么直流发电机能发出直流电流？如果没有换向器，电机能不能发出直流电流？ 换向器与电刷共同把电枢导体中的交流电流，“换向”成直流电，如果没有换向器，电机不能发出直流电。

2．2 试判断下列情况下，电刷两端电压性质

（1）磁极固定，电刷与电枢同时旋转；

（2）电枢固定，电刷与磁极同时旋转。

(1)交流 ∵电刷与电枢间相对静止，∴电刷两端的电压性质与电枢的相同。

（2）直流 电刷与磁极相对静止，∴电刷总是引出某一极性下的电枢电压，而电枢不动，磁场方向不变 ∴是直流。

2．5 从原理上看，直流电机电枢绕组可以只有一个线圈做成，单实际的直流电机用很多线圈串联组成，为什么？是不是线圈愈多愈好？ 一个线圈产生的直流脉动太大，且感应电势或电磁力太小，线圈愈多，脉动愈小，但线圈也不能太多，因为电枢铁心表面不能开太多的槽，∴线圈太多，无处嵌放。

2．7 什么是直流电机的磁化曲线？为什么电机的额定工作点一般设计在磁化曲线开始弯曲的所谓“膝点”附近？

磁化曲线：Φ0=f (F 0) Φ0-主磁通，F 0励磁磁动势

设计在低于“膝点”，则没有充分利用铁磁材料，即 同样的磁势产生较小的磁通Φ0，如交于“膝点”，则磁路饱和，浪费磁势，即使有较大的F 0，若磁通Φ0基本不变了，而我的需要是Φ0（根据E 和T m 公式）选在膝点附近好处：①材料利用较充分②可调性好③稳定性较好。

电机额定点选在不饱和段有两个缺点：①材料利用不充分②磁场容易受到励磁电流的干扰而不易稳定。

选在饱和点有三个缺点：①励磁功率大增②磁场调节困难③电枢反应敏感

2．14 何谓电枢反应？电枢反应对气隙磁场有何影响？直流发电机和直流电动机的电枢反应有哪些共同点？又有哪些主要区别？

电枢反应：电枢磁场对励磁磁场的作用

交轴电枢反应影响：①物理中性线偏离几何中性线

②发生畴变

③计及饱和时，交轴有去磁作用，

直轴可能去磁，也可能增磁。

④使支路中各元件上的感应电动势不均。

直轴电枢反应影响：电动机：电刷顺电枢转向偏移，助磁，反之去磁

2．18 如何判别直流电机是运行于发电机状态还是运行于电动机状态？它们的T em 、n 、E 、U 、I a 的方向有何不同？能量转换关系如何？

如所受电磁力的方向与电枢转向相同即为电动机状态，反之为发电机状态。

电动机：T em 与n 方向相同，是驱动转矩，E a 与U 方向相反，是反电动势，I a 方向流向电枢，E a 与I a 方向相反。E a I a =T em Ω

只有输入电能，克服反电势，才能产生电枢电流，进而产生电磁转矩。

发电机：T em 与n 方向相反，是阻力转矩，E 与U 方向相同，E a 与I a 方向相同，发出电功率，为克服阻力转矩T em ，不断输入机械能，才能维持发电机以转n 旋转，发出电能。 2．19 为什么电机的效率随输出功率不同而变化？负载时直流电机中有哪些损耗？是什么原因引起的？为什么铁耗和机械损耗可看成是不变损耗？

∵电机铜耗随输出功率变化，所以效率随输出功率变化，负载时有：铜耗，铁耗，机械损耗。

铜耗：电枢绕组铜耗和励磁绕组铜耗。I a 2R a ，UI f

铁耗：交变磁场引起涡流损耗和磁滞损耗

机械能：抽水，电刷摩擦损耗

∵铁耗和机械耗和附加损耗与负载电流无关 ∴认为是不变损耗

第三章 变压器

3．1 变压器有哪几个主要部件？各部件的功能是什么？

变压器的主要部件:

铁心:磁路, 包括芯柱和铁轭两部分

绕组:电路

油箱:加强散热，提高绝缘强度

套管:使高压引线和接地的油箱绝缘

．4 为什么三相异步电动机励磁电流的标幺值比变压器的大得多？

在额定电压时异步机空在电流标么值为30﹪左右，而变压器的空载电流标么值为50﹪左右。这是因为异步机在定子和转子之间必须有空隙，使转子能在定子内圆内自动转动，这样异步机的磁路磁阻就较大，而变压器磁路中没有气隙，磁阻小，因此，相对变压器而言，异步电动机所需励磁磁动势大，励磁电流大。

．1 交流绕组与直流绕组的根本区别是什么？

交流绕组：一个线圈组彼此串联

直流绕组：一个元件的两端分别与两个换向片相联

4．17 一台三相同步发电机，f =50Hz，n N =1500r/min，定子采用双层短距分布绕组，q =3，y 1/τ=8/9，每相串联匝数N =108，Y 联接，每极磁通量Ф1=1.015×10-2Wb ，Ф3=0.66×10-2Wb ，Ф5=0.24×10Wb ，Ф7=0.09×10Wb ，试求： -2-2

（1）电机的极数；

（2）定子槽数；

（3）绕组系数k N1、k N3、、k N5、k N7；

（4）相电动势E 1、E 3、E 5、E 7及合成相电动势E φ和线电动势E l 。 (1) ∴P =60f 60 50==2 n N 1500

∴2P =4

z

2mp

3 2 3=36 (2)∴z =2mpq =2 q =

8 90) =sin( 90) =0.9848τ9

q α3 20sin 1sin ==0.9598k q 1=sin q sin 13 22

P 3602 360α1===20︒z 36

k N 1=k y 1 k q 1=0.9452(3)k y 1=sin(

3y 1 90︒) =sin(3 80︒) =-0.8662

3q α1sin =0.6667k q 3=q sin α12

k N 3=k q 3k y 3=-0.667 0.866=-0.5774k y 3=sin(k y 5=sin(5 80︒) =0.6428

5 3 20

=0.2176k q 5= 3 sin 2

k N 5=0.6428 0.2176=0.1399sin y 1k y 7=sin(7 80︒) =-0.342

7 3 20

=-0.1774k q 7= 3 sin 2

k N 7=(-0.342) (-0.1174) =0.0607sin

(4)E 1=4.44fNk N 1φ1=4.44 50 108 0.9452 1.015 10-2=230.03(V ) E 3=4.44 3fNk N 3φ3=4.44 3 50 108 (-0.5774) 0.66 10-2=274.10(V ) E 5=4.44 5fNk N 5φ5=4.44 5 50 108 0.1399 0.24

10-2=40.25(V ) E 7=4.44 7fNk N 7φ7=9.17107E φ==360.19(V ) E L =φ=405(V )