电机学吕宗枢课后题答案（异步电机和无刷电机）

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《电机学吕宗枢课后题答案（异步电机和无刷电机）》

电机学是电气工程领域中的重要学科之一，其中异步电机和无刷电机是两个经常被讨论的主题。下面我们将给出吕宗枢教授提供的课后题答案。

异步电机是一种通过电场的变化而产生转矩的电动机。在这种电机中，转子和定子之间没有直接的电连接。吕宗枢教授在课后题中提到，异步电机的工作原理是由于定子上电流所产生的磁场和转子上的感应电动势之间的相互作用。

接下来是无刷电机，无刷电机是一种采用直流供电但不需要使用换向器的电机。在无刷电机中，电流通过电子换向器来控制转子上的磁场，从而实现转矩的产生。吕宗枢教授在课后题中指出，无刷电机相比传统的有刷电机具有更高的效率和更长的寿命。

对于异步电机的课后题，吕宗枢教授列举了一些关键问题。如何调整定子绕组的电流和转子上的感应电动势之间的相位差来控制转子的转速。他还强调了异步电机的饱和现象以及如何有效地减少电机的损耗。

在无刷电机的课后题中，吕宗枢教授主要关注了电子换向器的工作原理和控制方法。他提醒学生要注意电子换向器的精确控制，以确保电机的正常运行。他还介绍了一些常见的无刷电机故障及其排除方法。

通过解答这些课后题，学生们可以更深入地理解异步电机和无刷电机的工作原理，并且能够熟练掌握其控制方法和故障排除技巧。这对于他们的电机学习和实践应用都具有重要意义。

电机学中的异步电机和无刷电机是两个研究的重点，掌握它们的工作原理和控制方法对于电气工程师来说是至关重要的。吕宗枢教授提供的课后题答案为学生们提供了宝贵的学习资料和指导，帮助他们更好地理解和应用电机学知识。

电机学吕宗枢课后题答案（异步电机和无刷电机）

试题：

1.品味语言，感受情境。

(1)仔细阅读文段②，赏析画横线的句子。（2分）

(2)请给选文（二）拟写一个恰当的标题。（1分）

2.综合探究。

(1)仔细阅读文段⑤，用原文中的词或短语填空。（2分）

拥有着_____ ，却不知道如何反抗，是年少时的朱赫来和保尔最大的相似之处：后来，在惨烈的斗争中，朱赫来意识到只有_ ，才能真正改变眼前的处境；在保尔这个年轻人身上，朱赫来看到了__ ，___ 等宝贵精神，而这些足以让保尔成为一名出色的士兵。

(2)作者在小说第五章结尾处这样写道：“保尔第一次参加战斗，结果却很糟糕。”这里的“第一次参加战斗”指_ ，“结果却很糟糕”、又指____ 。（1分）参考答案：

1．(1)这个句子运用了比喻的修辞手法，生动形象地表现出了朱赫来因被迫躲在保尔家里不能外出工作的烦躁心情。 (2)朱赫来被捕

2．(1)不安现状的信念；团结起来反抗；无畏／不懈斗争／坚强；

(2)保尔营救朱赫来 保尔被捕入狱

电机学第三版课后答案

第三章 变 压 器 3.1 变压器中主磁通和漏磁通的性质和作用有什么不同？在分析变压器时怎样反映其作用？它们各由什么磁动势产生？3.2 变压器的Rm、Xm各代表什么物理意义？磁路饱和与否对Rm、Xm有什么影响？为什么要求Xm大、Rm小？3.3 变压器额定电压为220/110V，如不慎将低压侧误接到220V电源后，将会发生什么现象？3.4 变压器二次侧接电阻、电感和电容性负载时，从一次侧输入的无功功率有何不同？为什么？3.5 变压器的其它条件不变，在下列情况下, X1σ, Xm各有什么变化？

(1) 一次、二次绕组匝数变化±10%；

(2) 外施电压变化±10%；

(3) 频率变化±10%。 3.6 变压器的短路阻抗Zk、Rk、Xk的数值，在短路试验和负载运行两种情况下是否相等？励磁阻抗Zm、Rm、Xm的数值在空载试验和负载运行两种情况下是否相等？3.7 为什么变压器的空载损耗可以近似地看成铁损耗?为什么短路损耗可以近似地看成铜损耗？负载时，变压器真正的铁损耗和铜损耗分别与空载损耗、短路损耗有无差别？为什么？3.8 当负载电流保持不变，变压器的电压变化率将如何随着负载的功率因数而变化？3.9 两台完全相同的单相变压器，一次侧额定电压为220/110V ，已知折合到一次侧的参数为：一、二次侧漏抗的标么值Z1*=Z2*=0.025�0�460o ，励磁电抗的标么值Zm*=20�0�460o ，如图所示把两台变压器一次侧串联起来，接到440�0�40oV的电源上，求下述三种情况一次侧电流的大小(用标么值表示)。题3.9图

（1）端点1和3 相连，2和4相连；

（2）端点1和4 相连，2和3相连；

（3）第Ⅰ台变压器二次侧开路，第Ⅱ台变压器二次侧短路。3.10 三相变压器变比和线电压比有什么区别？折算时用前者还是后者？3.11 Yd接法的三相变压器，一次侧加额定电压空载运行，此时将二次侧的三角打开一角，测量开口处的电压，再将三角闭合测量电流，试问当此三相变压器是三相变压器或三相心式变压器时，所测得的数值有无不同？为什么？3.12 变压器并联运行的最理想情况有哪些？如何达到最理想的情况？3.13 在三相变压器中，零序电流和零序磁通与三次谐波电流和3次谐波磁通有什么相同点和不同点？3.14 为什么三相变压器组不宜采用Yyn联结，而三相心式变压器又可采用Yyn联结？3.15 Yy连接的变压器，一次侧接对称三相电压，二次侧二线对接短路，如图所示。试用对称分量法分析出一、二次侧电流的对称分量，这种情况是否有中点位移？为什么？ 题3.15图3.16 一台三相电力变压器: SN=31500kVA，U1N/U2N=220/11kV, YNd11联接，f =50Hz, R1=R2�0�7=0.038Ω, X1s=X�0�72s=8Ω, Rm=17711Ω, Xm=138451Ω，负载三角接，每相阻抗Z=11.52+j8.64Ω。当高压方接额定电压时，试求：

(1)高压方电流，从高压方看进去cosφ1;

(2)低压方电动势E2；

(3)低压方电压、电流、负载功率因数、输出功率。3.17一台S9系列的三相电力变压器，高低压方均为Y接，SN=200kVA，U1N/U2N=10/0.4kV。在低压方施加额定电压做空载试验，测得P0=470W，I0=0.018×I2N=5.2A，求励磁参数。3.18 对习题3-20的变压器在高压方做短路试验：Uk=400V、Ik=11.55A、Pk=3500W，求短路参数。3.19 一台三相电力变压器铬牌数据为：SN=20000kVA，U1N/U2N=110/10.5 kV，高压方Y接、低压方Δ接, f =50Hz , Zk*=0.105, P0=23.7kW, I0*=0.65%, PkN=104kW。若将此变压器高压方接入110kV电网、低压方接一对称三角形联接的负载，每相阻抗为16.37+j7.93Ω，试求低压方电流、电压、高压方电流及从高压方看进去的功率因数。3.20 仍采用习题3.19变压器的数据，当高压方施加额定电压，低压方负载电流为953.5A，负载功率因数 (滞后),求电压变化率，低压方电压，效率。3.21 试画出图所示各变压器的高、低压方电动势相量图，并判断其联接组。 题3.21图3.22 一台三相变压器，高低压绕组同名端和高压绕组的首末端标记如图所示。试将该变压器联接成Yd7、Yy4和Dy5。并画出它们的电动势相量图。题3.22图参考答案3.1 答 主磁通：沿铁心闭合，同时与一次绕组和二次绕组相交链，并在所交链的绕组中感应电动势，它是实现能量转换的媒介，是变压器的工作磁通，占总磁通的绝大部分。漏磁通：主要沿非铁磁材料闭合，仅与一次绕组或二次绕组交链，在所交链绕组中感应电动势，起漏抗压降作用，在数量上远小于主磁通。 分析变压器时常以励磁电抗Xm反映主磁通的作用。由于主磁通的磁路是非线性的，故Xm不是常数，随铁心饱和程度的提高而减小。另外以漏电抗Xσ反应漏磁通的作用。由于漏磁通基本上是线性的，故Xσ基本上为常数 。 主磁通由一次绕组和二次绕组磁动势共同产生，漏磁通仅由一次绕组或二次绕组磁动势单独产生。3.2 答 Rm代表变压器的励磁电阻，它是反映变压器铁耗大小的等效电阻，不能用伏安法测量。Xm代表变压器的励磁电抗，反映了主磁通对电路的电磁效应。Rm、Xm都随磁路饱和程度增加而下降。Xm越大、Rm越小时，当主磁通一定时，铁耗越小，所以希望 Xm大、Rm小。为此变压器铁心材料都用导磁性能好（磁导率高）、铁损小、0.27mm、0.3mm、0.35mm厚冷轧硅钢片叠成。3.3 答 此时主磁通增加接近2倍，磁路饱和程度大增，励磁电流大大增加，铜耗增大，铁耗可能增加3～4倍，而Rm、Xm减小。此时将出现下列现象：电流过大，噪声过大，振动过大，变压器过热。3.4 答 因为变压器等效电路是感性的，因此当二次侧接电感性负载时，从一次侧输入的无功功率最大，电阻性负载次之，电容性负载时最小，若负载电容足够大时甚至可能向电网发送感性无功功率。3.5 答 漏电抗 ，励磁电抗 ，在忽略漏阻抗压降的情况下，U1≈E1=4.44fN1Фm 。

（1）当N1增加时，由于N1Φm＝常数，因此主磁通减小，磁路饱和程度下降，Lm上升，L1σ而与磁路饱和程度无关，L1σ不变。 当N11=1.1N1时，X1σ1＝1.21X1σ，Xm1>1.21Xm；当N11＝0.9N1时，X1σ1＝0.81X1σ，Xm11.1Xm；当f11=0.9f1时，X1σ1＝0.9X1σ，Xm1<0.9Xm。 3.6 答: 变压器的短路阻抗和运行状态无关。无论是短路试验状态还是负载运行状态，也无论两种状态下的电流是否相等，变压器的短路阻抗的数值相等。因为短路电阻实质上是绕组的导线电阻，其数值仅与导线的长度、截面及材料的电导率有关，与各运行状态下的电流大小无关。短路阻抗，实质上是由漏磁通决定的漏电抗，漏磁通的路径主要经过空气、油等介质，其磁导率是常数，与外施电压的大小或电流的大小无关。短路阻抗、短路电阻、短路电抗在短路试验及负载运行时的数值是相等的。 变压器的励磁电阻是由铁心损耗决定的等值电阻，当铁心中磁通量变化（即铁心磁密变化）时，其等效电阻值也跟着变化。 变压器的励磁电抗是与铁心中主磁通对应的电抗，其数值大小决定于铁心磁路的特性，当铁心中磁通量变化时，饱和程度变化，磁导率变化，励磁电抗值跟着变化。可见，变压器在空载试验和负载运行两种情况下，若一次侧外施电压相同，忽略漏阻抗压降时，E1近似认为不变，主磁通Фm 也没有变化，则励磁阻抗基本相等。 3.7 答: 变压器空载运行时，其损耗 ，即包括铁损耗、铜损耗两部分，但由于空载电流很小， ，所以可以忽略铜损耗。一般把空载损耗近似地看成铁损耗。 变压器短路试验时，其短路损耗中本来也有铁损耗、铜损耗两部分，但由于试验电压很低，铁心中磁通很小，短路时的励磁电流比额定电压时的空载电流更小，而短路电流很大，铜耗很大，所以相比较而言，铁损耗很小，可忽略。一般把短路损耗近似看成铜损耗。 负载时和空载试验时外施电压都是额定值，两者的铁耗差不多。严格分析起来，负载铁损耗略小于空载时的铁损耗，这是由于负载时，负载电流在一次漏阻抗上的压降比空载试验时大，这表明铁心内的磁通密度比空载时的稍低，因此铁损耗也就少些。所谓空载时的损耗，是包含少量铜损耗在内的，因此负载下的真正铁损耗比空载试验时测得的铁损耗略小。 负载和短路两种情况下的铜损耗比较，应该在同一电流（比如额定电流）下进行。铜损耗就是电流在短路电阻上的功率损耗，因两种情况下的电流近似相等，所以两者的铜损耗也相差不大。如果考虑到短路损耗包含少量铁损耗在内这一情况，那么负载时真正的铜损耗也比短路试验时测得的铜损耗略小。3.8 答: 当负载的功率因数等于1时，即纯电阻负载时，变压器的电压变化率很小。当负载呈电阻电感性时，即功率因数滞后，一般随着负载阻抗角ψ2落后的越多，电压变化率越大，当时达到最大，ψ2再增大，电压变化率又趋于减小。当负载呈电阻电容性时，即功率因数超前，随着负载阻抗角 超前得越多，电压变化率越小，当 时，电压变化率将变为负值，这时负载电压将大于空载电压。3.9 解:

（1）当端点1和3相连，2和4相连时，相当于两台变压器都工作在空载状态，取U1N=220V作为电压基值，外加电压标么值为 ,

取外加电压 作参考相量，即 , 则（2）当1和4 相连，2和3相连时，相当于两台变压器都工作在短路状态 （3）在该种情况下有 而 ， 所以改写为标么值的形式，即

（设 Zm不变） 3.10 答 三相变压器变比同单相变压器变比一样，表示一、二次侧相电动势之比，它等于一、二次侧绕组匝数之比。而线电压比是指一、二次侧线电压之比，显然它可能等于变比，或等于变比的 倍（或 倍），它的大小既与一、二次绕组联接法（星形联接或三角联接）有关。折算时要用变比。3.11 答 二次侧三角形开口所测得的电压为二次侧三相3次谐波电动势之和，组式变压器大，心式变压器小。因为组式变压器三相磁路彼此无关，3次谐波磁通能沿铁心闭合，因此数值较大，从而感应的3次谐波电动势也较大。而心式变压器三相磁路彼此相关，3次谐波磁通不能沿铁心闭合，只能借助油、油箱壁等漏磁路闭合，因此数值较小，从而感应的3次谐波磁动势也较小。 二次侧三角闭合所测得电流为3次谐波电流，无论是心式变压器还是组式变压器，所测得数值都很小。因为二次侧的3次谐波电流起励磁作用，使得主磁通接近正弦形，3次谐波磁通很小，感应的3次谐波电动势很小，其数值要远小于二次侧三角形开口时的3次谐波电动势。3.12 答 变压器并联运行最理想的情况有

（1）空载时，并联的各变压器一次侧之间没有环流。

（2）负载时，并联的各变压器所承担的负载电流按它们的额定容量成正比地分配。

为了达到上述并联运行的理想情况，各台变压器必须具备下列三个条件：

（1）各台变压器一次侧与二次侧额定电压对应相等；

（2）各台变压器的联接组号相同；

（3）各台变压器短路阻抗标么值相等。3.13 答 二者的相同点有：

（1）都是随时间变化的正弦函数。

（2）三相电流和磁通的零序分量彼此同大小、同相位，对称三相系统中电流和磁通的3次谐波分量也是彼此同大小、同相位的。

（3）流通情况相同。零序电流和3次谐波电流能否流通取决于绕组的联结法，零序磁通和3次谐波磁通的流通情况与三相磁路的结构有关。

二者的不同点有：

（1）频率不同，电流和磁通的零序分量的频率是基波频率，电流和磁通的三次谐波的频率是基波频率的三倍。

（2）产生的原因不同，电流和磁通的零序分量是三相不对称正弦波电流和磁通分解出来的，电流和磁通的3次谐波分量是非正弦波电流和磁通分解出来的。3.14 答 Yyn联结的三相变压器不对称运行或带单相负载时，会产生中点移动现象。中点移动的大小主要取决于零序电动势的大小，而零序电动势的大小又取决于零序磁通的大小。对于三相变压器组，零序磁通可以通过铁心闭合，故零序励磁阻抗等于正序阻抗，其数值很大，很小的零序电流可产生相当大的零序磁通，感应相当大的零序电势。中点移动大，相电压严重不对称，导致用电设备不能正常工作，故不采用Yyn联结。

而三相心式变压器则情况大不相同，零序磁通以油和油箱为回路，零序阻抗很小，带不对称负载甚至单相负载时，中点移动也不严重，故可采用Yyn联结。但零序磁通流经油箱壁时引起涡流损耗，为了尽量减小这种涡流损耗，以及尽量减小相电压的变化，对变压器的中线电流应加以限制。3.15 解 忽略励磁电流，并认为二次侧量均已折算到一次侧。电流方向如图所示。已知

二次侧电流的各相序分量为 根据磁动势平衡关系，立即可得一次侧各相序电流为由于无零序电流而不存在零序磁场，因而不存在零序电势，故不会发生中点移动。3.16 解: 对于三相变压器，由于是对称的三相系统，故采用高压A相、低压a相、负载a相构成一台单相变压器，即可用前述等效电路计算，画出等效电路。T型等效电路解Ⅰ 采用T型等效电路，如图所示。变比：

(1) 从高压方看进去等效阻抗(2)

(3) (实际上负载功率因数 可直接从ZL得出)

低压方电压:

低压方电流:

输出功率: Γ型等效电路 解Ⅱ 采用Γ型等效电路，如图所示。

(1)由题意可知：(2) 如图可知：(3)低压方电压： 低压方电流： 输出功率： 通过对T型和Γ型两种等效电路计算结果对比可知，所有电压、电流、功率、中间参数，两种方法误差小于0.5%，当然对小容量变压器误差会略大一些。3.17 解: 计算高低方额定相电压：变比：

空载相电流：

每相损耗 ：

低压方励磁阻抗 ：

低压方励磁电阻 ：

低压方励磁电抗 ：

以上参数是从低压方看进去的值，现将它们折算至高压方在高压方施加额定电压时， ，空载损耗 。可见在高压方、低压方施加额定电压做空载试验时，空载损耗相等。 3.18 解：相电压： 相电流： 一相损耗： 短路阻抗： 短路电阻： 短路电抗： 若在低压方做短路试验，则 低压方施加电压： 低压方电流： 低压方短路电阻： 低压方一相损耗:： 计算表明，在低压方做短路试验时，负载损耗值不变，但 太小， 太大，调压设备难以满足要求，试验误差也较大。3.19 解: 采用Γ型等效电路：低压方额定相电压：U2ψN =10500V低压方额定相电流： 低压方阻抗基值： 负载相阻抗标幺值： 负载支路电流标幺值： 低压方线电流 ： 低压方相电压标： 低压方线电压 ： 高压方空载电流标幺值： 高压方相电流标幺值： 高压方额定电流 ： 高压方电流 ： 从高压方看进去： 3.20 解：负载系数 ：

负载功率因数 ： 由题3.19低压方线电压： 此例的负载系数β、 与题3.19相同，采用电压变化率计算低压方负载时的端电压与题3.19(采用等效电路)结果十分接近。3.21 答:

(a) Yy10(b) Yd3(c) Dy1(d) Dd63.22 答:

(a) Yd7(b) Yy4(c) Dy5

发电机带电焊机一体机

考虑方便的话可以用发电电焊一体机，考虑价格的话可以用发电机带电焊机，发电电焊机属于逆变直流焊机，好些的有大泽动力、本田、科勒、久保田、意欧鲍、弥勒、电王、电友，一般大型工程或油田管道施工用的较多。可以搜索问下大泽动力孙伟

发电电机和普通电机区别

电机是指依据电磁感应定律，实现机械能与电能转换，或传递的一种电磁装置。电动机的主要作用是产生驱动转矩，作为各种机械的动力源。发电机的主要作用，是利用机械能转化为电能，最常见的是，利用热能、水位能、核能等，推动发电机转子来发电。电动机与发电机构造完全相同，都是由线圈、磁铁、换向器、电刷等零部件构成。或者说，同一台电机，既可作为电动机，也可用作发电机。

专业的说法是：发电机发出的电能，与磁场强度、传递到电机转轴的机械能有关；电动机输出到转轴机械能，与电网输入到电机的电能、磁场强度有关；磁场是媒介，是实现机电能量转换的介质。不难发现：发电机依据电磁感应现象制成；电动机根据通电导体在磁场中受力运动原理制成；发电机中电流方向判断运用右手定则，电动机中导体运动方向运用左手定则；发电机需外界做功将机械能转化为电能，电动机对外做功把电能转化为机械能。知识拓展——变频电机的发展方向

（1）绝缘性能。B级温升设计，F级绝缘制造。采用高分子绝缘材料及真空压力浸漆制造工艺以及采用特殊的绝缘结构，使电气绕组采用绝缘耐压及机械强度有很大提高，足以胜任马达之高速运转及抵抗变频器高频电流冲击以及电压对绝缘之破坏。

（2）振动和转速。平衡质量高，震动等级为R级（降振级）机械零部件加工精度高，并采用专用高精度轴承，可以高速运转。请点击输入图片描述

强制通风散热系统，全部采用进口轴流风机超静音、高寿命，强劲风力。

（3）调速范围。具备更宽广的调速范围和更高的设计质量，经特殊的磁场设计，进一步抑制高次谐波磁场，以满足宽频、节能和低噪音的设计指标。具有宽范围恒转矩与功率调速特性，调速平稳，无转矩脉动。

（4）与变频器的匹配关系。与各类变频器均具有良好的参数匹配，配合矢量控制，可实现零转速全转矩、低频大力矩与高精度转速控制、位置控制及快速动态响应控制。YP系列变频专用电机可配制刹车器，编码器供货，这样即可获得精准停车，和通过转速闭环控制实现高精度速度控制。

（5）系统控制组合。采用减速机、变频专用电机、编码器和变频器组合控制，实现超低速无级调速的精准控制

异步电机和无刷电机

电动车常说的无刷电机和有刷电机区别如下：

1、有刷电机的电机工作时，线圈和换向器旋转，磁钢和碳刷不转，线圈电流方向的交替变化是随电机转动的换相器和电刷来完成的。在电动车行业有刷电机分高速有刷电机和低速有刷电机。从名字上可以看出有刷电机有碳刷，无刷电机没有碳刷。

2、无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。由于无刷直流电动机是以自控式运行的，所以不会象变频调速下重载启动的同步电机那样在转子上另加启动绕组，也不会在负载突变时产生振荡和失步。

3、有刷电机是传统产品，性能比较稳定。无刷电机是升级产品，其寿命性能比有刷电机好。但其控制电路比较复杂，对元件的老化筛选要求比较严格。虽然电机寿命长但控制电路容易出毛病。扩展资料

有刷电机

被国内大多数电动自行车生产厂家所选用，它采用碳刷作为电机电源的两个触点，利用调速转把和控制器来控制，通过齿轮二次减速及超越离合器来达到电动自行车0-20公里/小时的无极调速。

采用的这种有刷高速电机含金量高，电机减速齿轮强度较强,耐磨性好，设计合理，故返修率较低；而且维修更换齿轮和电机的成本较少，有效的降低了电动自行车的维修费用。

并且有刷电机可以通过超越离合器和飞轮实现轻松人力骑行。有刷电机就是采用电刷机械换向。

无刷电机

被电动自行车生产厂家采用的一般都是无刷无齿电机。它的转速控制系统的造价比有刷高速电机的转速控制系统要高,控制器在使用中容易发生故障。

装有无刷电机的电动自行车行驶速度必须到35公里/小时以上时，才能发挥其最佳的工作效率，但是电动自行车作为非机动车来管理，时速必须在20公里/小时以下。

因此无刷电机被电动自行车选用降低了工作效率,可取性不强。它被采用的主要一点是噪音小。无刷电机就是采用电子线路换向，有检测元件检测极性。

参考资料：有刷电机---百度百科

无刷电机---百度百科

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