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??FRm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f?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。 60（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：E1?2.22f?1
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f?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。 60(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： E??4.44fNkwpnpn、绕组串联匝数有关，由构造决定；与频?1与绕组结构（是短距还是整距绕组，是分布还是集中绕组）
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 F?1?0.9Nkpw1I?
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I?有关，其中N、kw1及p 由构造决定，I?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180?；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120?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50Hz变为60Hz；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10%，对电机的同步转速n1，转子转速n，主磁通?m180?p。
，功率因数
cos?1，电磁转矩Tem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R1,X1,Rm,Xm,R2,X''2以及
1?ssR2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?换成R2?s。 和各种功率及损耗不变。为此，只要将转子电阻R236. 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X1???成反比，漏抗越大，起动电流、起动转矩越小，功率因数越低。 ?X237. 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12。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12，总的起动转矩为原来的14。 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0.2~0.5，变压器空载电流的标么值为 0.02~0.1。
39. 分析转差率s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，s逐渐增加，总损耗增加缓慢，效率上升很快。由于pCu?I，当负载超过一定值，pCu2急剧增加，?降低，故此时?随P2或s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I1有关。根据
?，其中I2?大小与转子转速有关，所以主磁通大小还与转子转速n有关，或与转差率s有关。 I?1?I?0?I?2243．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0.95n1，对试验结果有什么影响？ 答 因空载电势E0和转速
成正比，如果转速降为0.95n1，则E0也降低到额定转速下的0.95倍。同步电抗与频率成正比，也降低到0.95倍，所以短路电流Ik?E0Xd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U和频率f恒定，参数Xd和Xq为常数、励磁电动势
?与U?的夹角?，?称为功率角，P?f(?)为同步电机的功角特性。 E0不变时，同步电机的电磁功率只决定于E0em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?与电压U?之间的夹角。 率角?励磁电动势E049. 一般同步发电机三相稳定短路，当Ik?IN时的励磁电流I前者X取未饱和值而后者取饱和值？为什么Xfk和额定负载时的励磁电流IfN都已达到空载特性的饱和段，为什么
dd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
一般取不饱和值。
小，电机磁路处于不饱和状态，此时对应的是XXdd的饱和值。交轴磁路的气隙大磁阻大，磁路不饱和，故Xq50. 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y决定。y??1为叠式绕组；y??K?1?/p为波绕组，其中K为换向器片数，p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
E?Ce?n?pN60a?n?pN60a?60?2??pN2?a???CT??
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If由独立电源供给，与电枢电流Ia无关；②并励——励磁电流并在电枢两端，励磁电压Uf等
于电枢电压U；③串励——励磁绕组与电枢串联，If?Ia；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i在铁心中建立的磁通是Ф＝?1mSin?t，副线圈匝数是w2，
解：副线圈中感应电势的瞬时值 e＝w2d?2
dt2＝w?m?Cos?t
?感应电势e的有效值计算公式为：
2 E2=
12w2??
m2. 对于下图，如果铁心用D23硅钢片迭成，截面积AFe＝12.25?10?4㎡,铁心的平均长度lFe＝0.4m，，空气隙??0.5?10?3m，
线圈的匝数为600匝，试求产生磁通?＝11?10?4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
BFe??AFe＝11/12.25＝0.9 (T)
根据D23硅钢片磁化曲线查出HFe＝306 (A/m)
在铁心内部的磁位降 FFe＝HFe*lFe＝306*0.4＝122.4（A） 在空气隙处，当不考虑气隙的边缘效应时
Ba?BFe?0.9（T）
所以 Ha?Ba?0?0.94??10?7＝7.15?105 （A/m）
故 Fa?Ha???7.15?105?0.5?10?3＝357.5（A） 则励磁磁势F＝F 励磁电流Ia+FFe＝357.5+122.4＝479.9 安匝
?fFW?479.9600?0.799 （A）
?43. 磁路结构如下图所示，欲在气隙中建立7?10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＝
?S?7?10?45?10?4?1.4(T)
硅钢片磁路长度l?30?80?110（mm）
D铸钢磁路长度lr?30?80?60?1?169（mm） 查磁化曲线：HD?2.09（A/mm） Hr?1.88（A/mm） B144??10?4?1.11?103（A/mm）
空气之中：Ha??0?H?故：各段磁路上的磁位降 FDD?l?2.09?110?229.9（A）
D Fr?Hr?lr?1.88?169?389.0（A） Fa?Ha?la?1110?1?1110（A） 则：F＝F+FD+F＝1110+229.9+389.0＝1728.9（A）
ar 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。