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变压器基本知识及结构
1、变压器变压的条件是铁心中有 磁通，一、二次绕组的
不等。
2、试从物理意义上分析，若减少变压器一次绕组匝数（二次绕组匝数不变），二次电压将
如何变化？
3、变压器一次绕组若接在直流电源上，二次会有稳定的直流电压吗？为什么？
4、油浸电力变压器中变压器油的作用是 和 。
5、变压器的主要结构部件是 和 。
6、变压器铁心的作用是什么？为什么要用两面涂有绝缘漆的硅钢片叠成？
7、变压器二次侧的额定电压是指变压器一次侧加 ，二次侧 时
的端电压。
8、双绕组降压变压器高压绕组的额定容量、额定电压、额定电流分别为 、 、 ，
低压绕组分别为 、 、 ，它们之间的关系是 。
（A） ；
（B） ；
（C） ；
（D） 。
9、一台SSP-63000/220三相电力变压器接线YN,d， ，求
（1）变压器一、二次侧的额定电压和额定电流。
（2）变压器一、二次绕组的额定电压和额定电流。
答案
1、交流 匝数
2、答：电源电压不变，变压器一次绕组匝数减少，则每匝线圈的电压增大。由于
二次绕组匝数不变，故二次电压将增高。
3、答：由电磁感应原理 ，由于直流电流只能产生恒定的磁通，其
，故它不能产生感应电动势，二次绕组就不会有稳定的直流电压。
4、冷却 加强绝缘
5、铁心 绕组
6、答：铁心用以构成耦合磁通的磁路以减少励磁电流，同时起变压器器身的骨架
作用。用硅钢片叠成铁心，是为了提高磁路导磁性能，减少励磁电流和涡流磁滞损
耗。
7、额定电压 空载
8、（B）
9、解：（1）额定电压
额定电流(2) 额定电压
额定电流
变压器空载运行
1、根据变压器内部磁场的实际分布和所起的作用不同，通
常把磁通分为 和 ，前者
在 闭合，起 作用，后
者主要通过 闭合，起
作用。
2、变压器空载电流由 和 两部
分组成，前者用来 ，后者用
来 。
3、变压器励磁电流的大小受 、
、 、
和 等因素的影
响。
4、变压器等效电路中的 是对应于 的电抗，
是表示 的电阻。5、变压器的漏抗 ，铁耗 ，今在一次施加
很小的直流电压，二次开路，此时 ，
。
6、一台已制成的变压器，在忽略漏阻抗压降的条件下，其
主磁通的大小主要取决于
和 ，与铁心材质和几何尺
寸 （填有关、无关）。
7、建立同样的磁场，变压器的铁心截面越小，空载电流
；一次绕组匝数越多，空载电
流 ，铁心材质越好，空载电
流 。
8、变压器一次绕组匝数减少，额定电压下，将使铁心饱和
程度 ，空载电流 ，铁
耗 ，二次空载电压
，励磁电抗 。
9、变压器一次绕组匝数、铁心截面一定，当电源电压及频
率均减半，则铁心磁密 ，空载电
流 。
10、变压器空载运行时一次绕组空载电流很小的原因是
。
（A）原绕组匝数多电阻大；
（B）原绕组漏抗很大；
（C）变压器的励磁阻抗很大。
11、一台 的单相变压器空载运行，一次侧接220V时铁心主磁通为
，二次侧接110V时铁心主磁通为 ，则 。
（A） ；
（B） ；
（C） 。
12、变压器其他条件不变，若一次侧匝数增加10%， 及 的大小
将 。
（A） 增加到原来的1.1倍， 不变， 增大；
（B） 增加到原来的1.1倍， 不变， 减少；
（C） 增加到原来的1.21倍， 不变， 增大；
（D） 增加到原来的1.21倍， 不变， 减少；
13、某三相电力变压器 ，下面数据中有一个是
励磁电流的倍数，它应该是 。
（A）28.87A；
（B）50A；（C）2A；
（D）10A。
14、三相变压器， 接线，其变比
为 。
（A）14.43；
（B）2；
（C）43.3；
（D）25。
15、试比较变压器主磁通和漏磁通的性质、大小和作用。
16、简述变压器空载电流的性质和作用，其大小与哪些因数有关，一般情况下， （%）
值的范围是多少？
17、变压器的漏抗对应于什么磁通，当电源电压减少一半时，它如何变化？
18、变压器励磁电抗大好，还是小好，为什么？当电源电压减少一半时，它如何变化？
19、写出变压器空载时的电动势平衡方程式，并画出等值电路和向量图。
20、变压器空载运行时，是否要从电网中取得功率，起什么作用？为什么小负荷的用户使
用大容量的变压器无论对电网还是对用户都不利？
答案
1、主磁通 漏磁通 铁心内 传递能量 变压器油等 漏抗压降
2、空载电流的有功分量 空载电流的无功分量 供空载损耗（主要是铁
耗） 激磁主磁通
3、电源电压 电源频率 一次绕组匝数 铁心材质（含磁路饱和程
度） 铁心几何尺寸
4、主磁通 铁损的等效
5、0 0
6、电源电压 频率 无关
7、越大 越小 越小
8、增加 增加 增加 增加 减少
9、不变 不变
10、（C）
11、（A）
12、（C）
13、（C）
14、（C）
15、答：路径：主磁通为铁心；漏磁通为变压器油等；
性质：主磁通与 成非线形关系，漏磁通与 或 成线形关系；
大小：主磁通占总磁通的99%以上；漏磁通不足1%；
作用：主磁通起传递能量的作用；漏磁通只起漏电抗压降作用。
16、答：空载电流分无功分量和有功分量两部分。无功部分激励主磁通；有功部分
供给空载损耗。
大小与电源电压、频率、一次绕组匝数 、铁心材质（含磁路饱和程
度）及铁心几何尺寸等有关。
一般电力变压器 （%）为（1～8）%；巨型电力变压器 （%）小
于1%。
17、答：变压器的漏抗对应于漏磁通，由于漏磁通磁路不饱和，漏抗是常数，不随
电压电压而变，故电压降低一半时，漏抗不变。
18、答：励磁电抗大好，因为 ，故 大其空载电流
就小。励磁电抗随磁路饱和而减小，当电源电压降低，磁路饱和程度下降
（不饱和），所以 增大。
17、略。20、答：变压器空载运行时，尽管没有有功输出，但它仍需从电网中取得功率，这
些功率中既有有功功率，又有无功功率，前者供空载时的损耗（主要是铁损耗），
后者供激励磁磁通（亦称励磁功率）。
小负荷用户使用大容量变压器时，在经济技术方面都不利，对电网来说大容量
变压器所需励磁功率（无功性质）大，也既所需励磁电流（无功性质）大，而其负
载电流又小，从而导致电网的功率因数降低，对电网的经济运行及电压的稳定都不
利。
对用户而言增加了一次设备的投资，另变压器长时间处于低负荷情况下运行，
变压器运行效率低，同时大容量变压器空载损耗（铁损耗）大，用户负担的电费增
大。
变压器负载运行
1.变压器带负载 运行时，当负载增大（不考虑漏抗
压降），则一次电流将 ，空载电
流 。
2、变压器带负载运行，当负载增大，则其铜损耗
，铁损耗 。
3、变压器由空载到满载 ，下列各物理量将如何变化
（忽略漏抗压降）， ， ，
， 。
4、变压器一次侧接额定电压，二次侧接纯电阻性负载，则
从一次侧输入的功率 。
（A）只含有有功功率；
（B）只含有感性无功功率；
（C） 既含有有功功率又含有感性无功功率；
（D） 既含有有功功率又含有容性无功功率。
5、变压器负载时，一次磁动势为 ，一次漏磁通为 ，一
次漏抗为 ；变压器空载时，一次磁动势为 ，一次漏磁通
为 ，一次漏抗为 ，它们的关系是
。
（A） ；
（B） ；
（C） ；
（D） 。
6、变压器负载（ ）增加时，从理论上讲，其主磁
通 。
（A）稍增大；（B）稍减小；（C）增大很多；（D）减小
很多。7、 电源电压一定时，试分析当变压器负载（ ）增加时，
如何变化？
8、 电源电压降低对变压器铁心饱和程度，励磁电流，励磁阻抗，铁耗和铜耗
等有何影响？
9、 简述变压器空载和负载时，励磁磁动势有何不同？
10、画出变压器的“T”形、近似和简化等效电路。
11、画出变压器简化等效电路和简化向量图 。
12、画出变压器短路时的等效电路，并画出与之对应的向量图。
答案
1、增大 不变
2、增大 不变
3、不变 不变 不变 增大
4、（C）
5、（B）
6、（B）
7、答： 降低。由外特性曲线知， 随负载电流 （ ）增大而下降。
增大。负载越大， 越大，由磁动势平衡方程式知， 就越大。
不变。 大小与负载大小基本无关。
不变。因电源电压不变，磁路饱和情况不变，故 不变。
不变。因漏磁路不饱和， 。
8、答：铁心饱和程度降低。 ， 降低， 减少，故饱和程度降低。
励磁电流减少。由磁化曲线知，励磁电流随磁通减少而减少。
励磁阻抗增大。励磁阻抗随饱和程度下降而增大。
铜耗减小。电压降低， ， 减小，故铜耗减小。
铁耗减小。 ，故铁耗减小。
9、答： ，空载时I=0， ，所以空载时励磁磁动势仅为一次空载磁动
2
势。
负载时， ，励磁磁动势为一、二次的合成磁动势。
10、省略。
11、省略。
12、省略。
变压器运行特性
1、一台单相变压器其漏抗标幺值 ，励磁阻抗标幺值
，若把该变压器接到具有额定电压的直流电源上，则此时一次侧电
流的标幺值 。
2、变压器电源电压一定，其二次端电压的大小决定于 、
和 。
3、变压器短路阻抗越大，电压变化率 ，稳态短路电
流 ，突然短路电流 。4、变压器在其他条件不变的情况下，电源频率下降，则 ，
，
， ， 。
5、变压器运行时的效率与 、 和
、 有关，当 变压器的效率最大。
6、一台变压器在 时效率最高。
（A） ；（B） ；（C） ；（D） 。
7、某三相电力变压器带阻感性负载运行，在负载电流相同的条件下 越高，
则 。
（A） 越大，效率越高；
（B） 越大，效率越低；
（C） 越小，效率越低；
（D） 越小，效率越高；
8、变压器短路电抗对运行性能有何影响？对送电变压器来说希望它大好？还是
小好？配电变压器哪？
9、变压器电压一定，当负载 电流增大，一次电流如何变化，二次电压
如何变化？当二次电压偏低时，降压变压器高如何调节分接头，升压变压器又
如何调节？
答案
1、50
2、负载大小 性质 变压器短路阻抗
3、越大 越小 越小
4、增大 增大 增大 减小 减小
5、负载大小 性质 铜耗 铁耗 铜耗=铁耗（
）
6、（C）
7、（D）
8、答：
9、答：由相量图 及磁动势平衡方程 知，当负载电流 增大时，
一次电流 随之增大。又由二次电动势方程式及相量图 知，由于 、
的增大，二次电压 将降低。由式 知，当
，故欲增大 ，需减小变比 。
不论是降压变压器还是升压变压器，调压的分接头一定在高压侧，
对降压变压器，高压侧为一次侧，要减小 ，故需减少一次绕组匝数；而对升压变压器，高压侧为二次侧，要减小 ，故需增加一次
绕组匝数。
三相变压器磁路系统
1、三相变压器铁心的结构形式有 式和 式两种。
2、三相组式变压器各相磁路的特点为彼此 ，三相心式变压器
各相磁路的特点为彼此 。
3、 三相心式变压器Y,y接线,其基波磁通的路径为 ，3次
谐波磁通的路径为 。
4、 三相组式变压器Y,y接线, 其基波磁通的路径为 ，3次
谐波磁通的路径为 。
5、单相变压器一、二次侧电压相位关系决定于
和 。
6、三相变压器一、二次侧线电压相位关系决定于 、
和 。
7、三相变压器组别是反映变压器对称运行时，高低压侧 间
的 。
8、影响三相变压器空载电动势波形的因素是
和 。
9、 三相心式和组式变压器空载时,各相电流值是否相等,为什么?
10、比较三相心式变压器与三相组式变压器的优缺点。
11、试述连接组I,I0、Y,d11和D，yn1,yn1的含义。
12、写出三相双绕组变压器的标准组别。
答案：
1、组 心
2、独立 相关联(不独立)
3、铁心 部分铁心、变压器油、油箱壁
4、铁心 铁心
5、绕组绕向 首末端标记
6、绕组绕向 首末端标记 绕组连接方式
7、对应线电压（线电动势） 相位关系
8、绕组连接方式 磁路结构特点
9、答：心式变压器中柱Iov稍小,因中柱磁路稍短,磁阻稍小所致.
组式变压器三相空载电流相等,因三相磁路对称,三相磁阻相等.
10、答:三相心式变压器比同容量组式变压器体积小,省材料,占地面积小,成本低,运行维护
简单.而三相组式变压器按每台单相变压器的尺寸,重量来比较,三相心式变压器小,故
运行方便,另外三相组式变压器的总容量大(为一台单相的3倍),其备用容量小(只须
一台单相变压器容量)。
11、答:I，I0表示高,低压为单相绕组,0表示低压侧电动势(电压)与高压侧电动势(电压)
同相。Y，d11表示三相变压器高压侧为Y接线，低压侧为d接线，低压侧线电压(或
电动势)滞后高压侧对应线电压(或电动势)330°。
12、答:Y，y0；YN，y0；Y，yn0；Y，d11和YN，d11。
三相变压器磁路、电路系统对电势波形的影响
1、Y,d接线的三相变压器，当一次侧接三相对称正弦电压时，一次侧空载电流为
波形，主磁通为 波形，二次侧相电动势为 波形，
二此侧线电压为 波形。
2、Y,y接线的三相变压器组，当一次侧接上三相对称正弦电压时，一次侧空载电流为
波形，主磁通为 波形，二次侧相电动势为
波形，二此侧线电压为 波形。
3、Y,d接线的三相心式变压器空载运行,相电动势的波形为 。(A)正弦波 (B)平顶波 (C)尖顶波
4、Y,y接线的三相组式变压器空载运行,线电动势的波形为 。
(A)正弦波 (B)平顶波 (C)尖顶波
5、Y，y0接线的三相组式变压器，若一次侧的V,V 端头调接，二次侧无误，接三相对称
1 2
电压后，会产生什么现象，能否在二次侧加以改正?
6、简析小容量心式变压器能采用Y,y接线的原因。
7、试分析三相组式变压器不能采用Y,y及Y,yn接线的原因，而为什么小容量心式变压器
却能采用此种接线?
答案
1、正弦 正弦 正弦 正弦
2、 正弦 平顶 尖顶 正弦
3、（A）
4、（A）
5、答:因为磁路独立，对空载电流无影响，但二次侧感应电动势不对称。带负载后，
二次侧电流不对称，引起一次侧电流不对称，把二次侧V1，V2对调即可。
6、答:由于Y,y接线，无3次谐波空载电流 通路，空载电流为正弦波，主磁通波
形取决于变压器磁路状况。由于心式变压器磁路不独立，三相同相的3次谐
波磁通很难在铁心中构成回路，它只能借助于变压器油和箱壁构成回路，其
磁阻很大，3次谐波磁通很小，故主磁通基本为正弦波，因而电动势波形基本
为正弦波。
因为大容量心式变压器的3次谐波主磁通会在油箱壁产生较大环流，使油箱
发热，故只允许小容量心式变压器采用。
7、答:三相组式变压器不能采用及接线的原因:（1）其磁路独立,构成3次谐波磁
通通路，主磁通为平顶波，从而感应出尖顶波电动势；（2）在不对称运行时，
由于各项磁路独立，有零序磁通通路，感应出零序电动势，叠加在各相电压
上，使中性点移位，以致不能承担单相负载。
三相心式变压器磁路不独立，相位一致的3次谐波磁通和零序磁
通难以在铁心内构成回路，故无上述缺点，可以采用。但此3次谐波磁通将
经油箱构成回路，使损耗增大，因此只能用于小容量心式变压器。
自耦变压器
1 、 自 耦 变 压 器 的 额 定 容 量 由 两 部 分 组 成 ， 即
和 。
2、自耦变压器的主要优缺点是什么?
答案
1、电磁容量 传导容量
2、答：优点：当变压器额定容量相同时，自耦变压器的绕组容量比普通双绕组变
压器的小。故所用有效材料（硅钢片和铜线）少，成本低。有效材料减少使铜耗、
铁耗以及励磁电流减少，效率较高。相应地，自耦变压器的外形尺寸及重量也较小，
有利于变压器的运输和安装，减少占地面积。
缺点：由于自耦变压器的原、副边有电的联系，因此内部绝缘和防过电压的措施都
要加强。例如中性点必须可靠接地，并且原、副边都须装上避雷器等。
变压器并列运行
1、变压器并联运行，变比相等是为了 ，短路电压标幺值相等是为
了 ，连接组别相同是为了 。2、A、B两台变压器并联运行，它们接线组别和一、二次侧额定电压相等，若A变压器先
达到满载，说明 。
3、两台变压器的变比、组别和额定容量均相同，但其阻抗电压标幺值不相等，若
u >u ，并联运行后，则它们的输出容量关系是 。
kⅠ kⅡ
（A） ；（B） ；（C） 。
4、某厂负载总容量为120kVA，现有下列三台变压器可供选择：
Ⅰ：50kVA,10/0.4kV，Y,yn0 ,u=0.075；
k
Ⅱ；100kVA，10/0.4kV，Y,yn0，u=0.06；
k
Ⅲ：100kVA，10/0.4kV，Y,yn0，u=0.07。应选哪两台变压器并列运行，使变压器的利用
k
率最高 。
（A）Ⅰ与Ⅱ并联；
（B）Ⅰ与Ⅲ并联；
（C）Ⅱ与Ⅲ并联。
5、组别和阻抗电压标幺值相等，但变比不等的两台变压器并列运行后 。
（A）只在一次绕组中产生环流；
（B）只在二次绕组中产生环流；
（C）一、二次绕组中都产生环流。
6、 变压器并列运行的理想情况及其并列运行的条件是什么？
7、 短路电压标幺值不等，变比也不等的两台同容量的变压器并列运行时，哪一台变压
器二次电压高（既变比小）对并列运行有利，为什么？
8、 一台 和一台 连接的三相变压器能否并联运行，为什么？
9、 如图1所示系统，欲从35KV母线上接一台35/3KV变压器T3，问该变压器应为何连
接组别。
答案
1、无环流 负载分配合理 不因过大的环流而烧坏变压器绕组。
2、A变压器比B变压器的短路阻抗标幺值小
3、（C）
4、（A）
5、（C）
6、答：理想情况为并联运行时无环流，负载按各变压器容量大小成比例分配，且
变压器二次电流同相位。
并联条件为：（1）变压器变比相同，既一、二次电压分别相等。
（2）连接组别相同。
（3）短路电压标幺值相等，且短路阻抗角相等。
7、答：由于变压器的负载分配与短路电压标幺值成反比，而变比小的变压器所承
担的负荷多，故让短路电压标幺值大（分配负荷少）的变压器变比小（分
配负荷多）些，对并联有利。
8、答：变压器并联运行条件2可知为组别相同，而与接线方式无关，若另2个条
件也满足的话，可并联运行。
9、答：并联条件组别相同，意既要求并联运行变压器二次侧线电压相位相同。如
图1可知变压器T2（35/10.5KV侧）与T1串联后，再与T3并联。故只需
满足T3 3KV侧线电压与T1 3KV侧线电压同相位即可。
根据T2 35/10.5KV侧 知，10.KV侧母线线电压，现以35KV侧母线线
电压为基准相量，画出10.5KV电压相量，如图2所示。现再以10.5KV线
电压相量为基准，根据T1， 组别，则3KV线电压相量超前10.5KV
线电压 。由图2所示，3KV母线线电压超前35KV侧母线线电压 ，故
变压器T3应采用 （ ）接线。
交流绕组的基本知识
1、交流电机的电角度与机械角度的关系是
。
2、有一态极24槽的三相交流电机，则该电机的极距 = ，
每极每相槽数 ，槽距角 。
3、一个整机线圈的两个有效边，在空间相距电角度为 ，如果电机为
对磁极，在空间相距的机械角度为 。
4、一台三相四极单层链式绕组，定子槽数 ，则其 ，
。
5、整数槽单层绕组的每相并联支路数为 ，极对数为 ，它们间的关系
是 。
（A） （B） （C）
6、有一台交流电机，定子绕组 接线， ，并联支路数 ，双层短距叠绕组
，此时电机的极对数为 。
7、一台三相六极双层短距叠绕组，定子槽数 ，节距 ，则其
， 。
8、某三相交流电机定子槽数为36，极对数为3，双层短距分布绕组相邻两槽内导体基波电
动势的相位差 为 。
（A） （B） （C） （D）
答案
1、
2、6 2
3、
4、1 0.966
5、（B）
6、 2
7、0.866 0.966
8、（B）交流绕组的感应电势
1、交流电机绕组基波电动势的表达式 ，其大小取决
于 、 、 、
和 。
2、改善交流电机绕组感应电动势波形的四个主要措施是 、 、 、
。
3、采用短距绕组，取节距 ，可同时削弱绕组相电动势中5次谐波和
7次谐波分量，欲要消除线电动势中的3次谐波分量，定子三相绕组可以接成
。
4、三相异步电动机定子绕组采用分布短距以后，感应电动势基波基波分量有所减小，但带
来的优点主要是 。
（A）改善电动势波形；（B）可增加某次谐波电动势；（C）可增加电动机的转速；（D）
可改善磁动势波形。
5、同步发电机电枢绕组一般不接成角形接线，而变压器总希望有一侧接成角形接线，为什
么？
答案：
1、 频率 一条支路线圈的匝数N 绕组系数 每
极下的磁通
2、 使气隙磁密在空间尽可能按正弦波分布 三相绕组接成 Y 接
线 采用短距绕组 采用分布绕组
3、 Y接线
4、（D）
5、答：同步发电机无论采用星形接线还是角形接线都能改善线电动势的波形，而问题是采
用角形接线后，角形接线的三相绕组中有3及3的奇次倍谐波环流，增大附加损耗，
会使电机效率下降，温度升高，故同步发电机一般不用角形接线来改善电动势波形
而变压器只有采用角形接线来改善电动势波形。
交流绕组的磁动势
1、单相绕组通入单相正弦电流产生 磁动势，其基波磁动势最大幅值F =
φm1
，位置恒处于 。
2、一个单相基波脉振磁动势可分解成两个旋转磁动势，每个磁动势的幅值为
，两旋转磁动势的转速相等，均为n= ，转向
1
，当脉振磁动势幅值为最大时，两个旋转磁动势在空间与脉振磁动势幅值
。
3、三相交流电机，电枢绕组为△接线，当一相绕组断线（电源仍为三相对称电源），回产
生什么样的合成磁动势？电源断线呢？
4、三相交流电机，电枢绕组为Y接线，当一相绕组断线（电源仍为三相对称电源），回产
生什么样的合成磁动势？电源断线呢？
5、试述短距系数和分布系数的物理意义，这两系数为什么总是小于1的？
6、产生圆形旋转磁动势的条件是 ，若在 的三相对称绕组里通
入 ， ， 的三相电流，
电弧度/秒，则产生的旋转磁动势的的转速为 ，转向
为 ，当 瞬间，脉振磁动势幅值在 。
7、若在三相对称绕组中通入 ， ，
的三相对称电流，当 时三相基波合成磁动势幅值位
于 。
（A）U相绕组轴线上；（B）V相绕组轴线上；（C）W相绕组轴线上；（D）三相绕组轴线
以外某一位置。8、在三相对称绕组通入三相零序对称电流，试问其合成磁动势的性质（含幅值、转速、转
向与正序比较）？
9、一台三相50 的同步发电机， ，
，定子槽数 ，每个线圈匝数 ，并联支路数
，试求在额定负载时三相合成磁动势基波的幅值及转速。
10、额定转速为 的同步发电机，若将转速调整为 运行（其他条件
不变），问定子绕组三相电动势的大小、频率、波形及各相电动势相位差有何改变？
11、一台 交流电机，今通入 的三相对称交流电流，设电流大小不变，问此时
基波合成磁动势的幅值大小，转速和转向将如何变化？
答案：
1、脉动 相绕组的轴线上
2、脉动磁动势幅值的一半 相反 同相
3、答：一相绕组短线：为旋转磁动势；
一相电源短线：为脉动磁动势。
4、答：一相绕组短线或一相电源短线均为脉动磁动势。
5、答：短距系数
分布系数
故短距线匝电动势=
分布绕组电动势=
因为 ， ，故短距绕组电动势或分布绕组电动势等于整
距线匝电动势或集中绕组电动势打了一个折扣，故它们的物理意义实为一个折扣系
数。
6、三相对称绕组通入三相对称电流 9000 W相绕组轴
线上
7、（C）
8、答：合成磁动势为0（不存在幅值、转速、转向与正序的比较）
9、解；额定电流
支路电流
极距每极每相槽数
槽距角
基波短距系数
基波分布系数
基波绕组系数
每相串联匝数
基波磁动势
同步转速10、答：转速 升高，为原来转速的 倍，既，
（1）频率 ，故频率增加1.02倍。
（2）大小
故电动势增加1.02倍。
（3）波形与转速无关，故波形不变。
各相电动势相位差与转速无关，故相位差不变。
11、答：频率 增加，为原来频率的 倍，既
基波合成磁动势的幅值 和转向与频率无关，故它们不变，
而转速 ，当 时， ，故转速增加1.2倍。
同步发电机基本知识
1、同步电机同所有旋转电机一样，其运行是可逆的，它即可作 ，又可
作 ，还可作 ，
2、同步发电机三相电动势的相序由 决定，当磁极对数一定时，其感应电动
势的频率由 决定。
3、同步发电机主磁极的极对数一定时，其 与 之间有着严格不
变的关系。
4、一台同步发电机的电动势频率为50Hz，转速为600r/min，其极对数为 。
（A） 2； （B） 5； （C） 10； （D） 20；
5、同步发电机定子旋转磁场具有的特点为 。
（A）其磁极数和转速与转子同，但转向不同；
（B）其磁极数和转向与转子同，但转速不同；
（C）其转速和转向与转子同，而磁极对数也同。
6、什么叫同步电机？它的频率、极数和同步速之间有什么关系？
7、如果将同步发电机的电枢置于转子,而磁极固定不动,在原理上是否可以,为什么?
8、如果将励磁绕组所连接的集电环极性互换，即将原来接直电流的正极该为负极，是否会
影响定子三相交流电动势的相序？
9、一台TS—854/210—40水轮发电机， ， ， ，
=50Hz，试求：
（1)发电机额定电流；
（2)在额定运行时，这台发电机能发多少有功功率和无功功率；
（3)所要求的转速为多少？
10、一台QFQS—200—2汽轮发电机， , ,Y接线,
试求;(1) 额定电流;
(2) 额定运行时,能发多少有功功率和无功功率?
11、三相同步发电机的转子绕组又称 绕组，定子绕组又称 绕
组。
12、汽轮发电机转子一般都做成 式的，水轮发电机转子一般都做成
式的。
13、试结实同步发电机型号QFQS—200—2的含义。
答案：
1、发电机运行 电动机运行 调相机运行
2、转子的转向 转子转速
3、感应电动势的频率 电机的转速
4、（B）
5、（C）
6、答：同步电机是指转子的转速与定子旋转磁场转速相同的电机，即满足以下关
系 。
7、答；从原理上可以,因为 = 。
由电磁感应原理知,只有电枢置于与刺激之间有相对运动(导体切割磁力线)便
可在绕组(导体)中感应电动势,它与电枢置于定子还是转子和磁极置于转子还是定
子无关。一般大容量同步发电机均做成旋转磁极式的，既把电枢置于定子，这便于
电枢绕组引出高压电压大电流即大功率。
8、答；三相交流电动势的相序由转子转向决定（与相序一致），而与其他因素无
关，故集电环极性互换，不影响三相电动势相序。
9、解： (1) 额定电流 =
（2）额定有功功率
额定无功功率
(3) 额定转速 =60
10、解：(1) 额定电流
（2）额定功率因数角 =
额定有功功率
额定无功功率
11、励磁 电枢
12、隐极 凸极
13、答：水、氢、氢汽轮发电机，额定容量（有功）为200MW，两极。
同步发电机电枢反应
1、同步发电机带负载运行时，励磁磁动势的大小与 有关，其转速根
据 和 由原动机决定；电枢磁动势的大小和空间位置由
决定，其转速由 决定。2、同步发电机对称负载下在正常运行 磁动势与 磁动势在空间
始终保持相对静止。
3、同步发电机在空载时，气隙中仅存在 磁动势，负载时，气隙中除
有 磁动势外，还有 磁动势。
4、同步发电机电枢反应的性质取决于 和 时间相量的相位差。
5、同步发电机电枢反应的性质取决于 和 空间相量的相对位置。
6、同步发电机功率因数角 =0°时，电枢反应的性质为 ，此时电磁转矩将对
转子产生 作用。
7、同步发电机功率因数角 定义为 之间的夹角，内功率因数角
为 之间的夹角，前者大小由 决定，而后者除于 有
关外，还与 有关。
8、同步发电机电枢反应性质与 角有关，当 = 时，产
生 电枢反应，而当 = 时，除产生 电枢反应外，还产
生 电枢反应。
9、隐极同步发电机的直轴电枢反应电抗、交轴电枢反应电抗和漏抗的大小关系是：
10、凸极同步发电机的直轴电枢反应电抗、交轴电枢反应电抗和漏抗的大小关系是：
11、同步发电机带三相对称负载稳定运行时，转子励磁绕组 。
（A） 感应低频电动势 （B） 感应基频电动势
（C） 感应直流电动势 （D） 不感应电动势
12、一台三相同步发电机在对称负载（ <0°）下稳定运行，此时电枢反应性质
为 。
（A） 直轴助磁电枢反映
（B） 既有直轴去磁电枢反应，又有交轴电枢反应；
（C） 既有直轴助磁电枢反应，又有交轴电枢反应；
（D） 既有直轴电枢反应（去磁，助磁不定），又有交轴电枢反应。
13、同步发电机负载运行时，当 = 时， a1与 f1与空间夹角
为 。
（A） ； （B） ；
（C） ； （D） 。
14、同步发电机漏抗 、电枢反应电抗 、同步电抗 的大小关
系 。
（A） > > （B） > >
（C） > > （D） > >
15、相应于异步电动机的励磁电抗 ，在同步电机中有 。（A） 漏电抗； （B） 电枢反应电抗；
（C） 同步电抗； （D） 没有相应的电抗与之对应。
16、同步电抗表征同步电机三相对称稳定运行时 。
（A） 电枢反应磁场的一个综合参数；
（B） 气隙合成磁场的一个综合参数；
（C） 电枢反应磁场和电枢漏磁场的一个综合参数；
（D） 励磁磁场和励磁漏磁场的一个综合参数。
17、加在同步发电机定子绕组上的三相对称电压大小不变，定子电流比较大的是
。
（A） 取出转子；
（B） 转子在同步转速不加励磁；
（C） 转子在同步速旋转加励磁。
18、励磁磁动势旋转的结果能在电枢绕组中感应电动势，试问正常情况对称运行时，三相
合成电枢磁动势的结果，能否在励磁绕组中感应电动势？为什么？
19、试比较励磁基波磁动势 和电枢反应基波磁动势 的异同点。
20、试比较同步电动机内功率因数角 和外功率因数角 之差异。
21、同步电动机电枢反应磁通 既穿过定子绕组，又穿过励磁绕组（经转子铁心闭合），
试问励磁绕组开路和短接及转子铁心情况（指有铁心和把转子抽出时）对电枢反应电
抗 大小的影响？
22、什么叫同步电抗？它对同步发电机运行性能有何影响?
23、同步发电机电枢反应性质主要是取决于什么？在下列情况下各产生什么性质的电枢反
应？
（1）三相对称电阻负载；
（2）容抗 =0.8的电容负载（设发电机的同步电抗 =1.0）；
（3）感抗 =0.7的感性负载。
24、试分析下列情况对同步电抗的影响：
（1）电枢绕组匝数增加；（2）铁心饱和程度提高；
（3）气隙增大；
（4）励磁绕组匝数增加。
答案：
1、励磁电流 频率 磁极对数 负载大小和性质 电流频率和绕组结构
2、电枢基波 励磁
3、励磁 励磁 电枢
4、电枢电流 空载电动势
5、电枢基波磁动势 励磁基波磁动势
6、交轴电枢反应 制动
7、 负载阻抗 负载阻抗 发电机同步阻抗参数
8、 交轴 交轴 直轴去磁（很小）
9、等于 大于
10、大于 大于
11、(D)
12、(D)
13、(C)
14、(C)
15、(B)
16、(C)
17、(A)
18、答：不能。因为①三相合成电枢旋转磁动势与转子同速同向旋转，不切割励磁绕组，
故发电机电动势 。②对称运行，产生三相合成圆形旋转磁动势，其幅值恒定不
变，故变压器电动势 。
19、答：不同： 为直流励磁。 为交流励磁。
相同：①均弦波型磁动势；②幅值大小均恒不变；③均为旋转磁动势，且转速，转向相同
（两者相对静止）。
20、答： 为 和 之间夹角，它与负载性质和电机内部阻抗有关；而 为 和 之间
夹角，只与负载性质有关。
21、答：励磁绕组开路和短路时电枢反应电抗 大小不变，有铁心时 远远大于转子抽
出时 。22、答：漏抗与电枢反应电抗之和叫同步电抗。
它对同步发电机运行性能的影响如下：
（1） 影响端电压大小。
（2） 影响稳态短路电流的大小。
（3） 在无穷大电网运行时，影响静态稳定性能。
23、答：同步发电机电枢反应性质取决于ψ角（负载性质和同步阻抗），它主要取决于负
载性质。
（1） 三相对称电阻（ =0°）负载，由图12-24（a）电动势向量图可知，此时
ψ角略大于零度，故除有交抽电枢反应外，还稍有直轴去磁性质的电枢反应。
（2） 由 > ，整个电路仍呈感性，故此时 =90°（忽略 ），为直轴去磁
电枢反应。
（3） =0.7整个电路呈感性， =90°，故为直轴去磁电枢反应。
24、答：
因为 ,故 ，同步电抗大小主要由电枢反应电抗决定。
又
（1） N增加，同步电抗 增大。
（2） 铁心饱和程度提高，磁阻 增大，故同步电抗 减小。
（3） 气隙增大， 增大，同步电抗 减小。
（4） 励磁绕组匝数增加，在正常运行时，由于电枢反应磁通不会在励磁绕组感
应电动势和电流，它对电枢反应磁场不会起反作用，故同步电抗大小不变（励磁绕
组匝数增加，其本身若不改变电枢磁场磁路的饱和度）。
同步发电机电动势方程、向量图
1、写出隐极同步发电机的电动势平衡方程，并画出等效电路和电动势向量图（ <0°）。
2、试画出隐极同步发电机带三相对称纯电阻负载、阻感性负载、阻容性负载时的简化电动
势向量图。
3、写出凸极同步发电机的电动势平衡方程式，并画出电动势向量图（ >0°）。4、一台汽轮同步发电机， =2500kW， =10.5kV，Y接线，cos =0.8（滞后），做
单机的运行。由实验测得同步电抗标幺值， =2.13，电枢绕组电阻忽略不计。每相空载
电动势为752V，试求分下列几种情况接上三相对称负载时的电枢电流大小，并说明电枢反
应的性质：
（1）每相是7.54 纯电阻负载：
（2）每相是7.54 纯电感负载：
（3）每相是15.04 纯电容负载：
（4）每相是7.52-j7.52 阻容性负载。
5、有一台70000kVA、60000kW、13。8kV、Y接线的三相水轮发电机，其交、直轴同步电抗
的标幺值 , ,试求额定负载下发电机空载电动势 和 与 之间的夹
角 （不记电枢绕组电阻）。
答案
1、解略
2、解略
3、解略
4、解：额定电流
额定阻抗
同步电抗
由等效电路设
（1）已知负载
电枢电流
内功率因数 （既有交磁又有直轴去磁电枢反应）
（2）以知负载
电枢电流
内功率因数角 （直轴去磁电枢反应）
（3）以知负载
电枢电流
内功率因数角 （直轴助电枢反应）
（4）以知负载电枢电流
内功率因数角 （交磁电枢反应）
5、解：
外功率因数角 =
设
则
由
=1
得功率角
内功率因数角
直轴分量电枢电流
=0.817
交流分量电枢电流
空载电动势
=
=1.732
同步发电机运行特性
1、同步发电机单机运行时，输入转矩和磁力电流保持不变，当有功负载（ > ）增加时，
端电压U ，频率 ；当无功负载（ > ）增加时，端电
压 ，频率f 。
2、同步发电机的短路比可借助于 和 两条特性曲线来求取。
3、同步发电机稳态短路时，空载电动势是用来平衡
而气隙电动来平衡
。
4、影响同步电动机电压变化率的因素，有
和 。
5、一台同步发电机带cos =0.8的阻感性负载运行，若定子电流减小，发电机端电
压 ，
为保持电压额定值不变，励磁电流要 。
6、同步发电机带纯电阻负载时，从外特性曲线可知，若电枢电流增加，端电压会
，其主要原因有内功率因数角 ，仍有一部分
作用的结果。
7、测定同步发电机短路特性时，如果转速降低0.8nN时，测得的短路特性
。
（A）不变 （B）提高0.8倍 （C）降低0.8倍
8、试比较同步发电机在空载（ = ）、短路实验（U=0, = ）、满载（U= ,
= ,cos =cos ）三种情况下气隙磁通的大小。（提示：用向量图分析）
9、简析同步发电机在短路特性曲线为什么是一条直线？
10、为什么短路比是同步电抗的一个重要参数？
11、画出同步电动机各种性质负载时的外特性曲线。
12、写出同步发电机四条运行特性定义，并画出相应的曲线。
13、保持励磁电流不变，电枢电流 ，发电机转速恒定，试分析：①空载；②纯阻负
载；③纯感负载；④纯容负载（设容抗大于发电机的同步电抗）时发电机端电压的大小？
欲保持端电压为额定值，应如何调节？
14、同步发电机带上（ >0°）的对称负载后，端电压为什么会下降，试从电路和磁路两
方面加以分析？
15、、一台三相隐极同步发电机， ， ，Y接线， ，
cos （滞后）
空载特性表。
空 载 特 性 表 数 据
1.43 1.38 1.32 1.24 1.09 1.0 0.86 0.7 0.5
3 2.4 2 1.6 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4
短 路 特 性 数 据
1.0 0.85 0.65 0.5 0.15
1.2 1.0 0.8 0.6 0.2
试求 的不饱和值和饱和值（标幺值、欧姆值）以及短路比 。
16、一台72500KW水轮发电机， ，Y接线，cos 。
空载特性表12-5。
短路特性表12-6。
空 载 特 性 数 据0.55 1.0 1.21 1.27 1.33
0.52 1.0 1.51 1.76 2.09
短 路 特 性 数 据
0 1 1.036
0 0.965 1
试求直轴同步电抗 ， 的欧姆值、标幺值以及短路比 。
答案；
1、下降 下降 下降 不变
2、空载特性 短路特性
3、稳态短路电流在同步电抗上的压降 稳态短路电流在漏抗上的压降
4、负载大小和性质 同步阻抗
5、升高 减小
6、下降 > 直轴去磁电枢反应磁动势
7、(A)
8、答： =
短路实验时 =
满载时 。 > > ，所以
9、答：由 = 可知短路时气隙电动势直需用来平衡漏抗电压，因为 很小，故
很小，其所对应的漏磁通 也很小，所以磁路不饱和。
故 ，又因为 所以 ，两者为一直线关系。
10、答：短路比直接影响惦记的制造成本和运行性能。
（1） 大，成本高。
（2） 大， 小。
（3） 大， 小， 大，稳定性高。
（4） 大，短路电流大。
13、答： > > >
以空载电压 为基准（ = ），容性负载产生直轴助磁电枢反应，使端电压升
高。纯阻负载稍有去磁性质的直轴电枢反应，故端电压稍比空载时低，感性负载产生直轴
去磁电枢反应，故端电压最低。
要保持端电压不变，只要相应调节发电机的励磁电流，增大励磁电流，端电压升高，
反之端电压减小。14、 答：电路 或
负载后由于同步电抗降压 的结果，使端电压下降。 磁路由于轴去磁电枢反应结果，
使气隙磁通 减小，端电压降低。
15、解： 不饱和值
饱和值
额定阻抗
不饱和值
饱和值
短路比
16、解：额定电流
额定阻抗
不饱和值 =
由空载特性查得对应 =0.52的 =0.55
由短路特性查得对应 =1的 =1.036
根据线性关系 =0.52的 =0.539
不饱和值 =
饱和值 =
不饱和值
饱和值
短路比
同步发电机并列
1、发电机与无穷大电网并列方法有
和 两种。
2、同步发电机准同步并联的条件是 、 、
和 。3、当同步发电机与电网准同步并联时，除发电机电压仅小于电网电压5％之外，其他条件
均满足，此时若合闸并列，发电机将 。
（A）产生巨大电流，使发电机不能并列；
（B）产生不太大的电流，此电流是感性电流；
（C）产生不太大的电流，此电流是容性电流；
（D）产生不太大的电流，此电流是有功电流。
4、同步发电机准同步并列时，为什么通常使待并发动机的频率略高于电网并列？
答案
1、准同步并列 自同步并列
2、 电压相位相同 相序相同
3、（C）
4、答：发电机电压 频率稍高于电网电压 频率合闸瞬间，为 相位略超前
，在同步开关两端有电压差△ = - ，在△ 作用下，发电机有
电流 输出。其有功分量电流 与 同相，这时发电机的有功功率P=
· >0，表明在这瞬间合闸，发电机即刻有有功功率输出，这正是发电机并
列所需要的。若使待并发电机频率略低于电网频率，读者可自行分析。这时
P<0，表明这瞬间合闸，发电机不但不能向电网输出有功功率，反而要从电网
吸收有功功率，这正有即于并列的目的。
同步发电机功角特性
1、同步发电机最大电转矩与 电抗有关，异步电机最大电磁转矩
与 电抗有关，而与转子 无关。
2、汽轮同步发电机稳定极限角δ ，水轮同步发电机稳定极限角
δ （填角度的大小范围）
3、对同步电机电磁转矩最大值起主要影响的电抗是 。
（A）定子漏抗 ；（B）同步电抗 ；(C)电枢反应电抗 ；
4、与无穷大电网并联运行的一台凸极式同步发电机,若失去励磁后,电机的最大电磁功率出
现在功角δ为 .
(A)δ=0°(B)δ=45°(C)δ=90°(D)45°<δ<90°
5、试述功角δ的双重物理意义。
6、写出隐极同步发电机的有功功率角特性方程，并画出功角特性曲线。
7、同步发电机功率极限取决于什么？如何提高？
答案
1、同步 一、二次漏 回路电阻
2、
3、（B）
4、（B）
5、答：时间相位差： 与 之间的夹角；
6、答：隐极同步发电机的有功功率角特性方程为：
7、答：以隐极同步发电机为例，功率极限为：因电网电压 ，故其功率极限取决于空载电动势 和同步电抗 。
提高方法：①运行中可增加励磁电流（既增大空载电动势 ）；
②在设计制造时可减小同步电抗（既增大气隙等）。
同步发电机用功调节
1、与无穷大电网并联运行的汽轮同步发电机，欲增加有功功率输出，应使汽门
，欲增加容性无功功率输出，应 励磁回路的调磁电阻。
2、单机运行电机的同步发电机，其定子的功率因数由 决定，与无穷大电网
并联运行的同步发电机，其定子电流的功率因数由 决定。
3、并联于无穷大点网运行的气轮同步发电机，原来发出一定的有功功率和容性无功功率，
当减小有功功率而保持无功功率输出不变时，功角将 ，励磁电流
将 ，功率因数将 ，空载电动势 将 ，
电枢电流将 。
4、并联于无穷大电网的同步发电机,欲提高发电机的静态稳定性能,应 .
(A) 减小励磁电流,减小发电机的输出功率
(B)增大励磁电流, 减小发电机的输出功率
(C) 减小励磁电流, 增大发电机的输出功率
(D) 增大励磁电流, 增大发电机的输出功率
5、一台并联于无穷大的电网的同步发电机，若保持励磁电流不变，在 的情况下
减小输出有功功率，此时 。
（A）功角减小，功率因数下降 ；
6、试比较下列情况下同步发电机的静态稳定性能。
（1）短路比大和短路比小时；
（2）过励和欠励时；
（3）轻载和重载时。
7、试比较在无穷大容量电网运行的同步发电机的静态稳定性能。
（1）有较大的短路比或较小的短路比；
（2）当在过励状态下运行或欠载状态下运行；
（3）当在轻载状态下运行或过载状态下运行。
答案
1、增大 增大
2、负载性质 发电机本身发多少有功功率与无功功率
3、减少 减少 减少 减少 减少
4、（B）
5、（A）
6、答：（1）短路比大比短路比小稳定（ 大，则 就大）；
（2）过励比欠励时稳定（ ，过励时 大）；
（3）轻载比重载稳定（ ，轻载 小）。
7、答：（1）有较大短路比比有较下短路比的同步发电机静态稳定性能好，从稳定角度，
要求同步发电机有较大的过载能力 。 （稳极同步发
电机），既 ，可见 ，既短路比大的发电机，过载能力大，带
负荷运行时， 角可小些，稳定储备较大，其静态稳定性能好，因此从保持运行稳
定角度的观点看，同步发电机的短路比大为好。
（2）在过励状态下运行比欠励状态下运行的同步发电机静态稳定性能好。由 知， 。，显然，过励状态下运
行的 ，较欠励大（过励状态下的励磁电流 较欠励大）所以过励运行稳定性好
（或根据 分析，过励时的 较欠磁小）。、
（3） 负载状态下运行较过载状态下稳定。由 知，若发电
机励磁电流大小相同，功率极限相等此时功角 大小就直接反映了负载大
小，运行在轻载状态下的功角 比运行在过载状态下小，故轻载运行时稳
定性好。
同步发电机无功功率及调节
1、同步发电机与无穷大电网并联运行，过励时向电网发出 无功功率，欠励
时从电网吸收 无功功率。
2、当 滞后时，电枢反应磁动势在同步发电机运行中起 作用，而在电
动机运行中起 作用。
3、判断同步发电机是过励磁运行状态的依据是 .
(A) 超前于 ;(B) 滞后于 ;(C) 超前于 ;(D) 滞后于
4、一台运行于无穷大电网的同步发电机，在电流落后于电压一相位角时，原动机转矩不变，
逐渐减小励磁电流 ，则电枢电流 。
（A）渐大； （B）先增大后减小 （C） 渐小 D先减小后增大
5、并联于无穷大电网的同步发电机，保持有功功率输出不变，由过励运行状态变为欠励运
行状态，则其 。
（A） 角由正变负，δ角由大变小；
（B） 角由正变负，δ角由小变大；
（C） 角由负变正，δ叫由大变小；
（D） 角由负变正，δ角由小变大。
6、并联于无穷大电网的同步发电机，当保持负载电流为额定值，欲使
（φ＞0°）增加到 （ ＞0°），必须 。
（A）增加励磁电流同时增加输入转矩；
（B）增加励磁电流同时减小输入转矩
（C）减小励磁电流同时增加输入转矩
（D）减小励磁电流同时增加输入转矩
7、什么是V形曲线，什么叫正常励磁？
8、写出隐极同步发电机的无功功率角特性方程，并画出功角特性曲线。
9、一台同步发电机单独供给一对称负载，且发电机转速保持不变，问定子电流功率因数由
什么决定？当与无穷大容量电网并联运行时，定子电流的功率因数又由什么决定？
答案
1、感性 感性
2、去磁 助磁
3、（D）
4、（D）
5、（B）
6、（C）
7、答： 时， 曲线形似V形，故称为V形曲线。当 时， 时的励磁状态，称为正常励磁。
8、答：隐极同步发电机的无功功率角特性方程为：
隐极同步发电机的无功功率角特性曲线略。
9、答：同步发电机单独供给一对称负载时，其功率因数是由负载的性质（阻抗）决定，既
由负载所需的有功功率和无功功率决定。当发电机并与无穷大电网运行时，发电机与负
载不发生直接联系，发电机向电网输送有功功率和无功功率，而负载由电网取得有功功
率和无功功率，这时只要所有发电机送向电网的功率与所有负载由电网取得的功率保持
平衡，就能维持电网频率和电压不变。因此并在无穷大电网运行的发电机，其功率因数
就由该台发电机本身所发生的有功功率（取决于原动机的输出功率）和无功功率（取决
于励磁电流）决定，因此，此时发电机定子电流的功率因数由原动机的输出功率因数由
原动机的输出功率和发电机的励磁电流决定
同步发电机异常运行
1、三相负序电流建立的合成磁动势为 旋转磁动势，相对转子
以 同步转速旋转，转子绕组中将感应 频电流，对
定子磁场起 作用，因此负序电抗比正序要 。
2、不对称运行的同步发电机，其零序电流只产生定子绕组的 磁通，零序电
抗的大小与定子绕组的有关。
3、不对称运行对同步发电机的不良影响主要是
和 。
4、同步发电机装设阻尼绕组，可以抑制 和提高
能力。
5、同步发电机突然短路时，三相绕组的直流分量电流产生一个 磁场，三相绕组的
交流分两电流产生一个 磁场，该磁场与主极磁场在空间 。
6、同步发电机突然短路时，定子侧产生的不动磁场在转子个绕组中感应 分量
电流，定子侧产生的旋转磁场在转子各绕组中的感应 分量电流。
7、有阻尼绕组的同步发电机比无阻尼绕组的同步发电机在突然短路时的电抗要
，突然短路电流要 。
8、当转子磁极轴线与某相绕组轴线成 时，同步发电机出线端发生三相突然短
路，某相绕组不出现直流分量电流（填角度）。
9、同步发电机三相突然短路时，发电机定、转子绕组无能源支持的各电流分量都会
，其原因是 。
10、同步发电机三相突然短路时，定子电流的交流分量会衰减，次暂态分量以
绕组的时间常数衰减，暂态分量以 绕组的时间常数衰减，暂态分
量 。
11、同步发电机突然短路对电机的影响有 和 。
12、同步发电机进相运行能力，主要受 、
及 等因素的限制。
13、同步发电机进相运行实质上就是同步发电机的 运行方式。
14、同步发电机进相运行目的是 。
15、同步发电机，下列各电抗的大小关系是 。(A) (B) (C)
(D)
16、同步发电机三相突然短路时，定子短路电流流入定子三相绕组会产生
。
（A）不动磁场 （B）旋转磁场 （C）旋转磁
场和不动磁场
17、有阻尼绕组和无阻尼绕组的同步发电机三相突然短路时 。
（A）无阻尼绕组突然短路电流大
（B）有阻尼绕组突然短路电流大
（C）电流一样大
18、同步发电机同步运转下三相突然短路，转子励磁绕组除正常励磁电流外
。
（A）还产生交流分量电流
（B）产生直流分量电流
（C）产生交流分量电流和直流分量电流
（D）不产生交流分量电流和直流分量电流
19、同步发电机直轴次暂态电抗和交轴次暂态电抗都很小，其原因是 。
（A）磁路不饱和
（B）电枢反应磁通经过励磁绕组和阻尼绕组的漏磁路径，所以增加了磁阻
（C）电枢反应磁通经过励磁绕组和阻尼绕组的漏磁路径，所以减小了磁阻
（D）增加了励磁电流所致
20、同步发电机稳态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较强
（D）同步电抗较大
21、一台同步发电机定子施加恒定的三相对称交流低电压，计及转子阻尼作用，①转子以
同步速正转，励磁绕组短路；②转子以同步速反转、励磁绕组短路；③转子不转，励磁
绕组短路，此三钟情况定子的电流大小关系是 。
（A） （B） （C） （D）
22、一台同步发电机定子施加恒定的三相对称交流低电压，不计转子阻尼作用，①转子以
同步速正转，励磁绕组短路；②转子以同步速正转，历次绕组开路；③转子以同步速反
转，励磁绕组开路；④转子不转。励磁绕组开路，此四钟情况定子电流大小关系是
。
（A） （B）
（C） （D）
23、三相突然短路时，定、转子各两电流为什么会衰减？衰减时哪些量是主动的，哪些量
是随动的？
24、试说明在下列情况下同步发电机励磁绕组中有没有周期性分量电流；（1）同步运转，定子三相电流对称且有稳定值；
（2）同步运转，定子三相电流有稳定值，且不对称；
（3）同步运转，定子电流突变，但仍对称；
（4）异步稳定运行。
25、同步发电机的阻尼绕组起什么作用？为什么汽轮发电机不可装阻尼绕组。而水轮发电
机一般均装有阻尼绕组？
26、有两台同步发电机，它们的定子尺寸、材料等均相同，但转子所用材料不同，一台转
子磁极用钢片叠成，另一台用整块钢锻成的实心磁极，问哪一台发电机的负序电抗小？
为什么？
27、同步发电机振荡时，为什么增大励磁电流和减小有功输出对恢复同期有利？
28、试从磁路角度分析同步发电机三相突然短路电流大的原因？
29、试从电路角度分析同步发电机三相突然短路电流大的原因？
30、三相凸极同步发电机 =1.45Ω， =0.7Ω, =0.55Ω, =1.05Ω, =0.65Ω,
=1.8,线发电势 求
（1）三相稳态短路电流有效值；
（2）相突然短路电流的最大值
31、试分析失磁运行时，转子励磁绕组中感应交流电流所产生的磁场是什么性质的？它和
定子旋转磁场相互作用产生的转距是交变的还是恒定的？
答案
1、反向 两倍 两倍 抑制削弱 小
2、漏 节距
3、转子表面发热 电机振动
4、振荡 不对称运行
5、不动 旋转 相对静止
6、交流 直流
7、小 大
8、
9、衰减 定、转子绕组都有电阻
10、阻尼 励磁 不衰减
11、定子绕组端部受到磁力冲击 转轴受电磁转矩冲击
12、（D）
13、（C）
14、（B）
15、（C）
16、（B）
17、（D）
18、（A）
19、（A）
20、静态稳定，定子铁心端部发热，厂用电降低
21、欠励磁
22、吸收电力系统多余的无功电流23、答：突然短路时，除正常磁力电流和定子三相稳态短路电流保持不变外（因均
有能源支持），其余各量都要衰减。
定子侧的非周期分量电流 和转子侧的阻尼绕组非周期分量电流（ ）、
励磁绕组非周期分量电流 ，它们因无能源支持，而绕组本身有电阻要消耗能
量，故都要衰减，这些电流的衰减是主动的。
由定子侧的非周期分量电流和转子侧的非周期分量电流均会在对侧感应出周
期分量电流（转子侧的励磁绕组周期分量电流 、阻尼绕组周期分量电流
以及定子侧的次暂态周期分量电流 和暂态周期分量电流 ），显然这些周期
分量电流会随着对侧非周期分量电流而衰减，故这些周期分量电流是随动的。
24、答：（1）发电机励磁绕组中没有周期分量电流。因此时电枢反应磁场与转子
相对静止。
（2）绕组中有周期分量电流。因三相不对称，定子电流可解为正、负、零序
分量电流，其中负序分量电流产生的旋转磁场以2倍同步速截切转子，在励磁
绕组中感应出倍频（周期分量）电动势和电流。
（3）发电机励磁绕组中有周期分量电流，尽管电枢反应磁场与转子相对静止，
由于电流（磁场）突变，会在励磁绕组感应变压器电动势e=–N 和电流，故
励磁绕组有周期分量电流。
（4）发电机励磁绕组中有周期分量电流。因异步运行，即转子转速n与定子
旋转磁场转速——不等（n≠ ），两这有相对运动，故励磁绕组有周期分量电
流。
25、答：同步发电机的阻尼绕组产生的磁动势用来削弱电枢磁动势，以提高发电机
趁手不对成负载运行的能力，另外阻尼绕组还可以抑制震荡。
因汽轮发电机转子由整块钢锻压而成，它本身就能起阻尼作用，故
中、小容量汽轮发电机不可装阻尼绕组，而水轮发电机转子却不成。
26、答：实心锻钢磁极的负序电抗小。
在负序旋转磁场作用下，这两种铁心内都感应倍频电动势。因整块锻
钢的电阻比钢片小，故前者转子中的电流比后者大，它对负序旋转磁场削弱的
程度比钢片叠成的大，所以实心锻钢磁极的负序电抗小。
27、答：以隐极同步发电机为例，
由
∝ 增大励磁电流，既增大空载电动势，在一定的负载条件下，发电机
的功角 将减小，运行稳定性变好。振荡过程中增大励磁电流后满载相同的负载条件下由于功角 减小，比整步功率增大，有利于抑制振荡，限制加速过程，
避免发电机脱出同步。
同理在振荡过程中，减小有功功率输出（既减小原动机的原动转距），也就
减小发电机功角 ，因此也有利于振荡中的发电机恢复同步运行。
28、答：突然短路时，由于电枢反应磁通突变的结果，在转子励磁绕组和阻尼绕组
感应电动势和电流，由该电流产生的磁通，将电枢反应磁通挤到了此两绕组的
漏磁路径，以保持磁链守恒。由于此路径的磁阻大大增加，因此为建立此磁通
所需的电流（即突然短路电流）就很大。
29、答：此时同步电抗变为次暂态（或暂态）电抗，由 = 知，由于 (或
者 )很小，故突然短路电流很大
30、解：（1）稳态短路电流
(2)突然短路电流最大值
31、答：失磁后，发电机脱出同步，以转子n＞ 速度旋转，转差率s=n– / ，
转速n=(1+s)
。
由于转子与旋转磁场有相对运动（n ）/60=s ,它流经励磁
绕组产生脉动频率磁动势，这个脉动磁动势可分解为大小幅值相等、转速相同
而转向相反的两个旋转磁动势，其转
速分别为 60 /p= 。
其中+s 的旋转磁场相对于定子旋转磁场转速为
它们间有相对运动，这两磁场相互作用产生交变的异步转距。
而– 的旋转磁场相对于定子旋转磁场转速为它们间相对静止，，这两磁场相互作用的结果，产生恒定的异步转距。
异步电动机基本知识
1、异步电动机转子绕组的电流是依靠 原理产生的，电机转子电流（有功分
量）与 磁场相互作用，产生 ，使电动机旋
转，实现了能量转换。
2、异步电动机有三种运行状态，它们是 、 、
和 。
3、异步电动机稳定运行时转子的转速比定子旋转磁动势的转速要 ，
有 的存在是异步电动机旋转的必要条件。
4、当 时，异步电动机运行于 状态，此时电磁转矩性质为
，电动势性质为 。
5、三相异步电动机转速 ，定子旋转磁动势转速 ，当 是 运行
状态，当 是 运行状态，当 与 反向时是
运行状态。
6、异步电动机转差率 ，作为电动机运行状态， 是在 范围内变
化，一般情况下，异步电动机在额定负载时的转差率在 之间。
7、一台三相异步电动机，若转子转向与气隙旋转磁场转向一致，且 ，则
转差率 ，此时电动机运行与 状态；若转子转
向与气隙旋转磁场转向相反，且 ，差率 ， 此时电
动机运行与 状态。
8、一台绕线式异步电动机，将定子三相绕组短接，转子三相绕组通入三相交流电流，转子
旋转磁场正转时，这时电动机将会 。
（A）正向旋转（B）反向旋转（C）不会旋转
9、绕线式异步电动机，定子绕组通入三相交流电流，旋转磁场正转，转子绕组开路，此时
电动机会 。
（A）正向旋转（B）反向旋转（C）不会旋转
10、一台异步电动机，其 ，此时电动机运行状态
是 。
（A）发电机（B）电动机（C）电磁制动
11、一台异步电动机，其 ，此时电动机运行状态
是 。
（A）发电机（B）电动机（C）电磁制动
12、怎样改变三相异步电动机的转向，并简述理由。
13、异步电动机的铭牌为 接线，当电源电压为220V时应采用什么接线方
式？当电源电压为380V时又应采用什么接线方式？
14 、一台 接线的异步电动机，当电源电压为380V时用Y接线，220V时
用 接线时，问这两种情况下，功率、相电流、线电流、顶子磁极对数和转差率有何不同？
15、一台三相异步电动机，额定频率为 ，额定转速为 ，求电动机的磁极
对数和额定转差率。
16、一台三相异步电动机，
，试求：
（1）接成Y接线及 接线时的定子额定电流；
（2）同步转速 及定子磁极对数 ；
（3）带额定负载时的转差率 。
17、异步电动机根据转子结构的不同可分为
和 两类。
18、异步电动机的额定功率是指
。
19、异步电动机由静止不动的 和旋转的 组成答案
1、 电磁感应 气隙旋转 电磁转矩
2、 电动机 发电机 电磁制动
3、 小 转差率
4、 电动机 驱动 反电动势
5、 电动机 发电机 电磁制动
6、
7、 发电机 1.5 电磁制动
8、（B）
9、（C）
10、（c）
11、（A）
12、答：只要将定子绕组端头任意两相对换既可。因为定子两相绕组对换（相序
反），则定子旋转磁场旋转方向改变，转子所受转局方向也随之改变，进
而转向改变。
13、 答：当电源电压为220V时采用 接线方式。当当电源电压为380V时采用Y
接线方式。因为220/380V电动机的每相绕组绝缘按220V电压设计。这两种接
线，每相绕组所加电压均为220V。
14、 答：磁极对数、功率、相电流、转差率相同。线电流不同。
15、 解：磁极对数
取：
旋转磁场转速
转差率
16、 解：（1）额定电流
Y ：
△：
（2）磁极对数
取：
同步转速
（3）转差率
17、鼠笼式 绕线式
18、额定情况下由轴端输出的机械功率
19、定子 转子异步电动机的电磁关系
1、异步电动机转子材质变差（既导磁性能变差），其他条件不变，则励磁电流将
，励磁电抗将 。
2、异步电动机主磁通磁路中存在空气隙，故其漏抗标幺值比同容量变压器要 ，
励磁电抗标幺值比同容量变压器要 。
3、异步电动机外加电源电压不变，若每相绕组匝数减少，气隙中每相磁通将 ，
空载电流 。
4、一台三相6极 的异步电动机，其 ，则转子转速为 ，
转子磁动势相对于转子转速为 ，转子磁动势相对于定子转速
为 ，定子磁动势相对转子的转速为 ，定子磁动
势相对转子磁动势的转速为
5、一台异步电动机接到频率为 电源上，转差率为 ，转速为 ，转子以逆时针方向旋转，
则转子电流频率 ，转子电流产生的基波磁动势 以 的转
速朝 时针方向切割转子绕组。
6、异步电动机的频率折算，就是用一个 等效转子来代替实
际 的转子，使转子电路的频率与定子电路的频率 。
7、异步电动机的频率折算是通过在电机的转子绕组串一个电阻值为 的附
加来实现的，此串联电阻所消耗的功率代表了电动机的 功率。
8、一台异步电动机的额定转差率为0.02，由经传递到转子侧的电磁功率 中
的 部分供给转子铜损， 部分供给总的机
械功率。
9、异步电动机接入三相交流电源，空载运行时每极磁通的主要取决于
。
（A）电源电压； （B）磁路饱和程度；
（C）气隙大小； （D）定子绕组漏阻抗大小。
10、一台异步电动机，在运行中，把定子两相反接，则转子的转速会 。
（A）升高； （B）下降，一直到停转；
（C）下降到零后，再反向旋转；（D）下降到某一稳定转速。
11、异步电动机空载电流比同容量变压器大，其原因是 。
（A）异步电动机的损耗大； （B）异步电动机是旋转的；
（C）异步电动机气隙较大；（D）异步电动机漏抗较大。
12、同容量异步电动机的励磁电抗 比变压器小，是因为异步电动
机 。
（A）磁路过饱和； （B）主磁通磁路存在气隙；
（C）定子绕组匝数减少； （D）转子旋转结果。
13、当异步电动机转速下降时，转子电流产生的转子基波磁动势相对于定子绕组的转速
（A）增大； （B）减小； （C）不变 （D）不定。
14、关于漏磁通正确的概念是 。
（A）漏磁通与机电能量转换有关，对电机的电磁性能有较大影响；
（B）漏磁通与机电能量转换有关，对电机的电磁性能无影响。
（C）漏磁通与机电能量转换无关，对电机的电磁性能有较大影响。
（D）漏磁通与机电能量转换无关，对电机的电磁性能无影响。
15、异步电动机的空气隙愈大，则电动机 。
（A）励磁电流愈大，功率因数愈高； （B）励磁电流愈小，功率因数愈低；
（C）励磁电流愈大，功率因数愈低 ； （D）励磁电流愈小，功率因数愈高。
16、异步电动机等效电路中的电阻 上消耗的功率为 。
（A）轴端输出的机械功率； （B）总机械功率；
（C）电磁功率； (D)输入功率。
17、异步电动机能画出象变压器那样的等效电路是由于 。
（A）它们的定子或一次侧电流都是落后的电源电压；
（B）气隙磁场在定、转子或主磁通一、二次侧都感应电动势；（C）它们都有主磁通和漏磁通；
（D）它们都是由电网取得励磁电流。
18、异步电动机的气隙为什么要求尽可能地小？
19、异步电动机在空载运行时，为什么功率因数很低？
20、简析增大异步电动机转子电阻对起动电流、效率及功率因数的影响。
21、简析增大异步电动机转子漏抗对其起动电流、效率及功率因数的影响。
22、简析异步电动机的功率因数为什么总是滞后的？
23、异步电动机的气隙为什么要求小？它与同容量的变压器相比，空载电流为什么较大？
24、异步电动机等效电路中的附加电阻 的物理意义是什么？能否不用电阻而用电
感或电容来代替，为什么？
25、一台三相异步电动机的输入功率 ，定字铜耗 ，铁耗
，转差率 ，求：
（1）电磁功率 。
（2）转子铜耗 。
（3）总机械功率 。
26、一台三相四极 的异步电动机， ，角形接线，稳定运行
时转子铜耗 ，附加损耗 ，机械损耗 ，试求：
（1）电动机的额定转速 。
（2）轴上的额定输出转矩 。
27、有一台频率为 的三相4极异步电动机，在某一运行情况下，电源向电机输出的
功率为 ，定字铜耗 ，铁耗 ，转子铜耗 ，机
械损耗 ，附加损耗 ，求在这一运行情况下，效率、转差率、转速、
电磁转矩和轴上输出转矩。
答案
1、增大 减少
2、大 小
3、增大 增大
4、950 50 1000 50 0
5、 逆
6、静止 旋转 相等
7、 总的机械功率
8、2% 98%
9、（A）
10、（C）
11、（C）
12、（B）
13、（C）
14、（C）
15、（C）
16、（B）
17、（B）
18、答：主要是为了减小励磁电流。
19、答：从等效电路看，空载时 ，附加电阻 趋于无穷，相当于
电动机转子开路，转子电流为零，输出功率为零，定子电流仅为产生主磁通的励磁
电流，因此励磁电流为无功性质，因此，功率因数很低。20、答：起动电流减小 ；
效率下降 因转子铜耗增大；
功率因数提高， 增大，使转子（定子）有功分量电流增大。
21、答：起动电流减小 ；
效率不变 有功功率不变；
功率因数下降，漏抗属无功性质。
22、答：异步电动机需从电网取得感性（滞后）无功电流来励磁之磁场；另外异步
电动机拖动的机械负载需从电网取得有功电流转化为电磁转矩对机械负载作公，故
其功率因数总是滞后的。
23、答：因为异步电动机的励磁电流是由电网提供的，气隙越大，它所需励磁电流
就越大，而励磁电流属感性无功性质，故它会降低电网的功率因数。异步电动机与
变压器均属交流励磁的电机，在容量及电压相同的条件下，异步电动机和变压器的
主磁通大小（ ）基本相同，由磁路欧姆定理 知，其
（匝数 对 的影响远不及 ），由于异步电动机主磁通路径存在气隙，
磁阻大，故与同容量变压器相比，其空载电流就较大。
24、答：异步电动机等效电路中的附加电阻 实为代表机械负载（及机械损
耗）的虚拟电阻，用转子电流在电阻所消耗的电功率 来等效代替电
动机轴上输出的机械功率及其机械损耗（称总机械功率）。
因输出的机械功率及机械损耗是属有功功率，因此从电路角度来模拟的话，只
能用有功元件电阻，而不能用电感或电容来代替它。
25、解：(1)电磁功率
（2）转子铜耗
（3）总机械功率
26、解：（1）电磁功率
额定转差率
额定转速
（2）额定输出转矩
27、解：总损耗
效率
电磁功率转差率
同步转速
转速
电磁转矩
输出功率
输出转矩
异步电动机功率转矩
1、一台三相异步电动机的输入功率 ，定字铜耗 ，铁耗
，转差率 ，求：
（1）电磁功率 。
（2）转子铜耗 。
（3）总机械功率 。
2、一台三相四极 的异步电动机， ，角形接线，稳定运行
时转子铜耗 ，附加损耗 ，机械损耗 ，试求：
（1）电动机的额定转速 。
（2）轴上的额定输出转矩 。
3、有一台频率为 的三相4极异步电动机，在某一运行情况下，电源向电机输出的功
率为 ，定字铜耗 ，铁耗 ，转子铜耗 ，机械
损耗 ，附加损耗 ，求在这一运行情况下，效率、转差率、转速、
电磁转矩和轴上输出转矩。
答案
1、解：(1)电磁功率
（2）转子铜耗
（3）总机械功率
2、解：（1）电磁功率
额定转差率
额定转速
（2）额定输出转矩3、解：总损耗
效率
电磁功率
转差率
同步转速
转速
电磁转矩
输出功率
输出转矩
异步电动运行特性
1、异步电动机的电磁转矩是由
和 共同作用产生的。
2、当电源电压一定时，异步电动机转速的随负载转矩的增大而
，此时转子电流产生的转子磁动势与定子磁动势的相对速度 （填
变化情况）。
3、三相异步电动机最大电磁转矩的大小与转子电阻 值 关，起动转矩的大小
与转子电阻 关（填有无关系）。
4、一台线式异步电动机带恒转矩负载运行，若电源电压下降，则电动机的临界转差率
，转差率 ，转速 ，最大电磁转矩 ，过载能
力 ，转矩 。
5、绕线式保持负载转矩不变下运行，若转子串入电阻 ，则临界转差
率将 ，转速会 ，过载能
力 ，起动转矩 ，起动电
流 。
6、一台运行于额定负载的三相异步电动机，当电源电压下降10%，稳定运行后，电机的电
磁转矩 。
（A） （B） （C） （D）
7、试述漏抗对异步电动机转子的起动转矩 、最大电磁转矩 和功率因数 有何
影响。
8、一台异步电动机，当电网频率增加（设输出功率不变），试述励磁电抗 ，励磁电流
，同步转速 ，最大电磁转矩 和临界转差率 如何变化？9、一台过载能力 的异步电动机带恒转矩负载运行，问当电源电压降至60% 时，
电动机能否继续运行？
10、一台4极异步电动机，其额定电压为 ，过载能力 ，带80%额定负载运行，
电网电压下降到 ，通过计算说明在此负载下电动机能否继续运行？此时该电动机能
承担的最大负载为多少？
答案
1、定子磁场 转子电流有功分量
2、减小 不变
3、无 有
4、不变 增大 下降 减小 减小减小
5、增大 下降 不变 增大 减小
6、（A）
7、答： 下降，漏抗大，起动转矩小， ；
下降，漏抗大，最大电磁转矩小， ；
下降，漏抗属无功性质。
8、答：
升高， 减小，磁路饱和程度降低，励磁电抗 增大。
减小（ ）
增大（ ）
、 减小（
增大， 增
大）
9、解：由 得
电源电压下降
所以不能继续运行。
10、解：额定时 ，故
电压下降后最大电磁转矩得
80%额定负载
因此
所以电机继续不能运行。
电机能承受最大负载
。
异步电动机工作特性
1、异步电动机轻载时，其功率因数较 ，效率
较 。
2、当异步电动机的 等于
时，效率为最高。
答案
1、低 低
2、可变损耗（铜耗和附加损耗） 不变损耗（铁耗和机械损耗）
异步电动机起动
1、异步电动机起动时转子电动势较 ，起动电流较 ，此时
起动转拒却不大，是因为起动时，转子功率因数较 ，气隙磁通较稳态运行
时 。
2、一般鼠笼异步电动机全压起动是，起动电流约为额定电流的 倍，起动转
矩约为额定转矩的 倍。
3、绕线式异步电动机转子串入适当电阻起动时，起动转矩将 ，起动电流
将 ，
其原因是 。
4、鼠笼异步电动机的起动方法有 和 两大类。
5、鼠笼异步电动机降压起动时，常用的方法有 、
和 三种。
6、鼠笼异步电动机降压起动，一般适用于 载和 载起动。
7、双鼠笼异步电动机起动时 层笼起主要作用，运行时 层笼起主要
作用。
8、双鼠笼式和深槽式异步电动机利用 原理，以满足起动时转子回路
电阻 ，
正常运行时转子回路电阻 的要求，从而改
善 。
9、双鼠笼式和深槽式异步电动机与普通鼠笼异步电动机相比，其起动转矩
，额定功率因数 ，过载能力 。
10、异步电动机负载越重，其起动电流 。
（A）越大 （B）越小 （C）与负载大小无关
11、异步电动机负载越重，其起动时间 。
（A）越长 （B）越短 （C）与负载大小无关
12、一台额定电压为220V的三相异步电动机定子绕组 接线，若起动时定子绕组改成Y接
线，且接在380V的交流电源上，则电机的 .
（A）起动转矩增大 （B）起动转矩减少 （C）起动转矩不变。
13、鼠笼异步电动机起动时，在电枢绕组中串入电阻，起动转矩 .
（A）提高 （B）减少 （C）保持不变
14、绕线式异步电动机起动时，在转子回路中接入适当的三相电抗，则能减少起动电流，
但此时起动转矩 。
（A）不变 （B）减少 （C）增大
15、试述三相异步电动机在起动过程中，定子电流及转差率如何变化？16、一台380/220V， 接线的三相异步电动机，当电动机为Y接线，接在380V的电源
上全压起动和电动机为 接线，接在220V的电源上全压起动时，试问：这两种情况下
的起动转矩和起动电流是否一样，为什么？
17、普通鼠笼异步电动机在额定电压下起动，为什么起动电流大而起动转矩却不大？
18、绕线式异步电动机在转子回路串电阻电阻起动时，为什么既能减少起动电流，又能增
大起动转矩？
19、一台三相异步电动机，已知下列数据，
，试问：（1）额定电流
；（2）额定转矩 ；（3）直接起动时的起动电流 ；（4）当电机带额定负载运行
时，由于电网电压突然下降到 时，电机能否继续运行？
20、一台三相鼠笼异步电动机，
，用电抗器起动，问：
（1） 当限制起动电流为4.5 时，起动电压应降至多少？
（2）此时可否满载起动。
21、一台三相异步电动机， ， 接线，
， ，试求：
（1） ；
（2）最大能起动多大转矩的负载？
（3）全压起动时的起动电流值；
（4）Y— 起动时的起动电流；
（5）Y— 起动时的起动转矩。
答案
1、大 大 低 小
2、4~7（或5~7） 1~2
3、增加 减小 提高了转子的功率因数
4、全压起动 降压起动
5、定子串电抗器 星—角换接 自耦补偿器
6、轻 空
7、外（上） 内（下）
8、转子导体电流的集肤效应 增大 自行减小 起动性能
9、大 小 低
10、（C）
11、（A）
12、（C）
13、（B）
14、（A）
15、答：起动瞬间 ，定子旋转磁场以同步转速切割转子绕组，感应较大的电
动势和电流。随着 升高，转差率 减少，定子旋转磁场与转子相对速度减
少，转子电动势逐渐减小，所以 逐渐减小，定子电流随之减小直到 达到
额定值。
16、答：（1）起动转矩一样，因为它们加在每相绕组的电压均为220V。
（2）起动电流不一样， 接线时的线电流是Y接线时的 倍。
17、答：（1）从电磁关系看，起动瞬间 ，定子旋转磁场对静止的转子有最大
的相对速度 ，转子绕组感应电动势达最大，此时尽管转子电动势频率以
及它所对应的漏抗也大，但由于受转子槽形的影响，在起动时槽口处产生饱和，致使漏抗增大幅度较电动势小，而转子绕组电阻近为不变（忽略趋表效
应），故起动时转子电流 很大，根据磁动势平衡关系，此
时顶子电流（既起动电流）就很大（约为额定电流的5~7倍）。
从等值电路看，起动瞬间 ，附加电阻 ，相当于等效
电路的短路运行状态。此时起动电流为：
由于定、转子绕组的漏抗很小，故起动电流 很大。
（2）其一，转子电流 尽管很大，但由于起动瞬间， 增大，而 不变，故
转子功率因数 很低，此时转子电流有功分量 却不大。其二，
由于起动电流大，定子绕组的漏抗压降大，由 知，在起动瞬
间， 变小，则 变小，基于上述两原因，异步电动机的起动转
矩却不大。
18、答：在转子回路串电阻 ，增大了转子回路的阻抗，
，
可见起动电流随转子回路串入电阻 的增加而减小。
转子回路串电阻，还减少转子的阻抗角 ，故而提高了转子回
路的功率因数 ，结果使转子电流的有功分量增加，从而增大了起动转矩。
19、解：（1） 得额定电流
（2）额定转矩
（3）起动电流
（4）因为原来
现在
所以不能继续运行。
20、解：（1）设降压起动电流为
因为起动电压与起动电流成正比
（2）降压后所以能满载起动。
21、解：（1）额定电流
（2）额定转矩
由于
既能起动 的负载。
（3）全压时起动电流
（4）Y— 起动时的起动电流
（5）Y— 起动时的起动转矩
异步电动机调速
1、异步电动机的调速方法有 、
和 三种。
2、一台带恒定负载转矩的绕线式异步电动机，当转子回路串入电阻增大时，则电机转速
。
3、在绕线式异步电动机中的转子回路串电抗器， 改善起动性能，
调速（填能或不能）。
4、异步电动机负载转矩不变的情况下调速，当转速下降时，电动机输出功率会
。
（A）增大 （B）减少 （C）不变
5、一台两极绕线式异步电动机要把转速调上去（大于额定转速），则 调速可
行。
（A）1变极 （B）转子回路串电阻 （C）变频
6、一台三相四极绕线式感应电动机， ，转子每相电阻
，若负载转矩不变，要求把转速降到 ，试求转子回路每相应
串多大电阻？
答案
1、变极 变频 变转差率
2、逐渐减少
3、不能 能
4、（B）
5、（C）
6、解：当转速为 ，转子电阻为 时当转速为 ，转子电阻为 时（R为
所串电阻）
由 可知：当负载转矩不变时有：
又
异步电动机异常运行
1、三相异步电动机轻载运行时，若一相电源短线，该电机
继续运行，停机后 重新起动（填能或不能）。
2、三相异步电动机当一相绕组断线时产生不良后果有过载能力
，功率因数和效率 ，转速 ，并发
出 音，绕组温升 。
3、三相异步电动机起动时，如电源一相短线，这时电动机能否起动？如绕组一
相短线，这时电动机能否起动？Y，△接线是否一样？
4、当电源电压不对称时，三相异步电动机定子绕组产生的磁动势是什么性质？
当三相Y接线或△接线异步电动机缺相运行时，定子绕组产生的磁动势是什么
性质？
答案
1、能 不能
2、降低 下降 下降 噪 升高
3、答、电源一相短线，不能起动，Y，△接线情况相同。绕组一相短线，Y接线不
能起动，△ 接线可以起动。
4、答；电源电压不对称时，三相异步电动机定子绕组产生椭圆形。Y接线无论电
源缺相还是 绕组缺相，△接线电源缺相时，定子绕组产生脉动磁动势。
△接线缺相时，电动机呈两相运行状态，子绕组产生椭圆形旋转磁动
势。
单相异步电动机
1、单相异步电动机的起动方法主要有 起动
和 起动两大类。
2、为使单相异步电动机有起动转矩，在定子铁心中除安置有
绕组外，还安置有 绕组。3、单相异步电动机加上单相电源，静止时的气隙磁场为 磁场，
运行时气隙磁场为 磁场。
4、电容分相异步电动机，在起动绕组电路中串入 是为了使起动绕
组电流与工作绕组电流 ，以产生旋转磁场而获得起动转矩。
5、一台分相起动的单相异步电动机，要改变其转向应 。
(A) 将接电源的两根端线互换；
(B) 将工作绕组和起动绕组四根端线同时互换；
(C) 将工作绕组或起动绕组两根端线互换。
答案
1、分相 罩极
2、工作 起动
3、脉动 旋转
4、电容器 不同相
5、（C）
直流电动机基本知识
1、直流电动机电枢绕组里流过的电流方向是 的，产生电磁转矩的方向
是 (填变或不变)
2、直流发电机实质上是一台 的交流发电机，其励磁回路电阻是用
来 。
3、自励直流发电机的励磁方式包括 、 和 三
种。
4、直流电机电枢绕组导体内的电流是 。
(A)直流；(B)脉动电流；(C)交流。
5、一台直流发电机，磁极固定，电枢和电刷以同一速度、同一方向旋转，则两刷间的
电动势是 。
(A)交流；(B)直流；(C)脉动直流。
6、一直流发电机，若电刷固定，电枢和磁极同向而不同速旋转，则两电刷间的电动势
是 。
(A)交流；(B)直流；(C)脉动直流。
7、直流电动机， ， ， , ，求其输
入功率 ，、额定电流 ?
8、直流发电机， ， ， , ，求其输
入功率 、额定电流 ?
9、如将电枢绕组装在定子上，磁极装在转子上，换向器和电刷应怎样安装才能作直流
电动机运行?
答案
1、交变 不变
2、带有换向装置 调节励磁电流(或端电压)
3、串励 并励 复励
4、(C)
5、(A)
6、(A)
7、解：输入功率
额定电流
8、解：输入功率额定电流
9、答：换向器应固定在定于端接部分与电枢绕组连接，处于静止不转，而电刷
应随转子部分转动，这样才能作直流电动机运行。
直流电动机结构
1、直流电机铭牌上的额定功率是指 功率，对发电机是指
功率，对电动机是指 功率。
2、直流电机放置电刷位置的原则是使电机空载时 。
3、直流电机电刷位置放置在与 线上的导体相接触的换向片位置上，对
于端部对称的绕组，即电刷的中心线与 重合。
4、为什么直流电机电枢铁心必须用硅钢片迭成，而定子磁极却可以用低碳钢板迭成，
而定子磁轭又可以用整块钢板或铸钢制成?
5、直流发电机电刷位置根据什么原则确定?若安放位置有偏差，会产生什么影响?
答案
1、输出 输出的电 轴上输出的机械
2、正、负电剧间获得最大电动势
3、几何中性 主磁极轴线
4、答：因直流电机电枢绕组内的电流是交流，它的交变磁场会在电枢铁心产生
铁心损耗，故为减小铁损，电枢铁心用硅钢片迭成，而定子磁极是用直流
励磁，它不产生铁心损耗，故可用导磁性能好的低碳钢迭成。而定于磁轭
是主磁通磁路的一部分，它又是机座的一部分，用作整个电机的支撑作用，
故用导磁性能好的整个钢板或铸钢制成。
5、答：电刷放置原则：空载时，正、负电刷间获得的电动势最大，且被它所连
接的元件感应电动势最小(或为零)，为此电刷应放在位于主磁极轴线的
换向片上。
若安放位置有偏差：①使正、负两刷间的电动势减小；②影响换
向效果。
直流发电机运行
1、 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。
2、 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
。
3、 直流电机若想实现机电能量转换，靠 电枢磁势的作用。
4、 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 。
5、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：E 下降30℅，
a
B：T下降30℅，
C：E 和T都下降30℅，
a
D：端电压下降30℅。
6、 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：既改变原动机的转向又改变励磁绕组的接法。7、 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： > 。
8、 一台他励直流发电机，额定电压为200伏，六极，额定支路电流为100安
培，当电枢为单叠绕组时，其额定功率为 ；当电枢为单波绕组
时，其额定功率为 ；
A：20W B：40KW C：
80KW D：120KW
9、 一台他励直流发电机，额定电压220V，6极，额定支路电流为100A，当电
枢为单叠绕组时，其额定功率 ；当电
枢绕组为单波绕组时，其额定功率为 。
A：22KW B：88KW
C：132KW D：44KW
10、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
11、若并励直流发电机转速上升20％，则空载时发电机的端电压U 将
0
。
A：升高20％ B：升高大于20％ C：升高小于20％ D：不变
12、 他励直流发电机由空载到额定负载，端电压为什么会下降？并励发电机与
他励发电机相比，哪个电压变化率大？
13、做直流发电机实验时，若并励直流发电机的端电压升不起来，应该如何处
理？
14、并励发电机正转能自励，反转能否自励？
15、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
动势大小相同吗？为什么？
16、 一台并励发电机，在额定转速下，将磁场调节电阻放在某位置时，电机能
自励。后来原动机转速降低了磁场调节电阻不变，电机不能自励，为什么？
17、一台他励发电机和一台并励发电机，如果其它条件不变，将转速提高
20%，问哪一台的空载电压提高得更高？为什么？
18、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？
19、一台并励直流发电机， kW， ， ，电枢电
路各绕组总电阻 ，一对电刷压降 ，关励电路电阻
。求额定负载时的电磁转矩及电磁功率。
20、一台并励直流电发电机，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？
21、一台并励直流发电机， ， ， ，电枢电
路各绕组总电阻 ， 伏，励磁绕组每极匝数
匝， ，励磁绕组电阻 ，当转速为1450r/m时测得电
机的空载特性为：
0.37 0.91 1.45 2. 2.38 2.74 3.28
（A）0
（v） 44 104 160 21 240 258 275
0
求：（1）欲使空载产生额定电压，励磁电路应串入多大电阻？
（2）电机的电压变化率
（3）在额定运行的情况下电枢反应的等效去磁安匝
22、一台并励发电机，励磁绕组电阻 ＝22.8欧，在额定转速1000r/m时空载
特性为：
2 3.2 4. 5.5 6.5 8. 11.7
（A）
5 2
（v ） 10 150 19 226 244 26 280
0 8 0
要使空载时产生额定电压，励磁回路应串入多大调节电阻？在额定转速下
的临界电阻是多少？
答案
1、 制动，驱动。
2、 不变。
3、 交轴。
4、 去磁的，增磁的。
5、 A
6、 A
7、 B
8、 D，B
9、 C，D
10、B
11、B
12、答：他励直流发电机由空载到额定负载，电枢电流 由0增加到额定值 电枢回路
电阻压降 增加，且电枢反应的去磁作用使主磁通 下降，从而使感应电动势E下
降。由公式 可知，端电压U随 的增加而下降。
对于并励发电机，除上面两个原因外，端电压下降，引起励磁电流 下降，
使得 下降和E下降，所以并励发电机的电压变化率比他励发电机电压变化率要大些。
13、答：并励直流发电机的端电压升不起来，可按下述步骤进行处理，先检查一下线路和
仪表接法是否正确，然后：①检查电机转速是否达到额定转速；②调节励磁回路所串
电阻，使励磁回路电阻小于临界电阻；③把励磁绕组两端对调接在电枢绕组两端，使
励磁磁通与剩磁磁通方向一致；④若电机没有剩磁，则应给电机充磁。
14、答：发电机正转时能够自励，表明发电机正转时满足自励条件，即：①有一定的剩磁
②励磁回路的电阻小于与运行转速所对应的临界电阻；③励磁绕组的接线与电机转向
的配合是正确的。这里的正确配合就是说当电机以某一方向旋转时，励磁绕组只有一
个正确的接法与之相对应。如果转向改变了，励磁绕组的接线也应随之改变，这样才
能保证励磁电流所产生的磁场方向与剩磁方向相同，从而实现电机的自励。当电机的
转向改变了，而励绕组的接线未改变，这样剩磁电动势及其产生的励磁电流的方向必然改变，励磁电流产生的磁场方向必将与剩磁的方向相反。电机内磁场被削弱，电压
不能建立，所以并励发电机正转时能自励；反转时，不改变励磁绕组的两个端头的接
线，是不能自励的。
15、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。
16、答：对应于不同的转速有不同的空载曲线，因而临界电阻也不同。电机转速降低，临
界电阻减小，当临界电阻小于励磁回路电阻时，电机便不能自励。
17、答 ： 当转速提高时，两者的空载电压都会提高。两者相比较，并励发电机的空载电
压会更高些，因为由 可知，并励发电机的电动势除与转速有关外，其磁场
大小也与感应电动势有关。当转速升高时，不仅有转速升高的原因导致电动势增加，
还有因电枢电动势的增加而使励磁电流磁加，并导致磁通增加的原因。这一因素半导
致感应电动势进一步增加。
18、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。
19、解 ： 额定电流
额定励磁电流
额定电枢电流
额定电枢电动势
电磁功率
电磁转矩
20、解 额定电流设每极串励绕组匝数为 ，依题意为差复励
21、解:（1）根据 ＝230伏，在空载曲线上查得
所以
故励磁回路应串入的电阻
（2）电机额定时励磁电阻
＝
，
我们将空载曲线在 内线性化，得到电压
而 代入上式得到空载端电压 伏
故电压变化率
（3）额定电流
在额定条件下电机的感应电势在空载特性上查得等效励磁总电流
所以，在额定情况下电枢反应等效去磁安匝
22、解：（1）空载时， V，则查得
所以
（2） 下的 ： ＝100/2＝50 欧
直流电动机运行
1、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 。
2、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
3、一直流电动机拖动一台他励直流发电机，当电动机的外电压，励磁电流不变
时，增加发电机的负载，则电动机的电枢电流 和转速n将 。
A： 增大，n降低
B： 减少，n升高
C： 减少，n降低
4、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
5、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
6、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
7、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
8、一台串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
9、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
10、并励直流电动机磁通增加10℅，当负载力矩不变时（T 不变），不计饱和
2
与电枢反应的影响，电机稳定后，下列量变化为：Te ,n
,Ia ,P .
2
A：增加 B：减
小 C：基本不变
11、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
12、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
13、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。
14、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
15、负载转矩不变时，在直流电动机的励磁回路串入电阻，稳定后，电枢电流
将 ，转速将 。
A：上升，下降 B：不变，上升
C：上升，上升16、一台他励直流电动机拖动一台他励直流发电机在额定转速下运行，当发电
机的电枢电流增加时，电动机电枢电流有何变化？分析原因。
17、如何改变并励、串励、积复励电动机的转向？
18、并励电动机和串励电动机的机械特性有何不同？为什么电车和电力机车都
采用串励电动机？
19、一台他励直流电动机，当所拖动的负载转矩不变时，电机端电压和电枢附
加电阻的变化都不能改变其稳态下电枢电流的大小，这一现象应如何理解？
这时拖动系统中哪些量必然要发生变化？对串励电动机情况又如何？
20、试分析在下列情况下，直流电动机的电枢电流和转速有何变化（假设电机
不饱和）。
（1）电枢端电压减半，励磁电流和负载转矩不变；
（2）电枢端电压减半，励磁电流和输出功率不变；
（3）励磁电流加倍，电枢端电压和负载转矩不变；
（4）励磁电流和电枢端电压减半，输出功率不变；
（5）电枢端电压减半，励磁电流不变，负载转矩随转速的平方而
变化。
21、并励电动机在运行中励磁回路断线，将会发生什么现象？为什么？
22、试述并励直流电动机的调速方法，并说明各种方法的特点。
23、某串励电动机， ， ， ， ，
（包括电刷接触电阻）。欲在总负载制动转矩不变的情况下把
转速降到350r/min，问需串入多大的电阻（假设磁路不饱和）？
24、一台并励直流电动机的额定数据如下：P ＝17kw，U ＝220V，n＝3000r/m，
N N
I ＝88.9A，电枢回路电阻r =0.0896欧，励磁回路电阻R ＝181.5欧，若忽
N a f
略电枢反应的影响，试求：（1）电动机的额定输出转矩；（2）在额定负
载时的电磁转矩；（3）额定负载时的效率；（4）在理想空载（I ＝0）时
a
的转速；（5）当电枢回路串入电阻R＝0.15欧时，在额定转矩时的转速。
25、一台串励直流电动机U ＝220V，n＝1000r/m，I ＝40A，电枢回路电阻为
N N
0.5欧，假定磁路不饱和。试求：（1）当I ＝20A时，电动机的转速及电磁
a
转矩？（2）如果电磁转矩保持上述值不变，而电压减低到110V，此时电动
机的转速及电流各为多少？
26、一台直流串励电动机，额定负载运行，U ＝220V，n＝900r/m，I ＝78.5A，
N N
电枢回路电阻r =0.26欧，欲在负载转矩不变条件下，把转速降到700r/m，
a
需串入多大电阻？
27、他励直流发电机 ， ＝230伏， ，2P＝4，他励绕
组电压 ＝220伏，电枢和换向器绕组电阻之和 ，励磁绕
组本身电阻 ，励磁绕组每极有640匝，额定负载时电枢反应等
效去磁安匝 ，电机的铁耗和机械损耗分别为 =1.062kw，＝1.444kw，附加损耗 ＝1％ ，在额定转速 ＝960r/m时的空载
特性曲线如下：
0.83 1.6 2.63 3.5 4.25 5.0 6.0 7.0 8.0 8.3
（A） 3
50 100 150 180 200 215 232 241. 245 247
（v） 5
求 （1）额定负载时电枢感应电势和电磁功率；
（2）发电机的额定励磁电流和电压变化率；
（3）发电机的额定效率。
答案
1、不行，不变，不变，下降，下降。
2、1.25倍。
3、反向，不变。
4、串励，并励。
5、下降，增加。
6、升高，降低。
7、空载损耗功率，绕组铜损耗。
8、小，增加，增加，严重。
9、将电枢绕组的两个接线端对调，将励磁绕组的两个接线端对调，但二者不能同
时对调。
10、反向，反向，不变。
11、下降。
12、去磁的，增磁的。
13、C
14、A
15、C
16、A17、B
18、C
19、C
20、A
21、C，B，B，B
22、B
23、C
24、B
25、A
26、A
27、答：直流电动机的电枢电流也增加。因为直流发电机电流增加时，则制动转矩
即电磁转矩增大（磁通不变），要使电动机在额定转速下运行，则必须增大输
入转矩即电动机的输出转矩，那么，电动机的电磁转矩增大，因此电枢电流也
增大。
28、答：改变直流电动机转向就是要改变电磁转矩的方向，电磁转矩是电枢电流和
气隙磁场相互作用产生的，因此改变电枢电流的方向或改变励磁磁场的方向就
可以达到改变电动机转向的目的。①并励电动机：将电枢绕组的两个接线端对
调或将并励绕组的两个接线端对调，但两者不能同时改变；②串励电动机：方
法与并励电动机相同；③积复励电动机：要保持是积复励，最简单的方法是将
电枢绕组的两个接线端对调。
29、答：并励电动机的机械特性表达式当忽略电枢反应时，磁通 为不随负载变化的常数， 是一
条略下倾的直线，转速随负载增加而略有下降。如果电车和电力机车使用这种
电动机，那么当电车载重或上坡时电机将过载较多。串励电动机的机械特性表
达式为
其中， ， ， 。串励电动机的励磁电
流等于电枢电流，磁路不饱和时 ， 为一常数， ；磁路高度饱
和时， 基本不变， 与 成反比，而 。串励电动机的机械特性
是一条转速随 增加而迅速下降的曲线。当电车载重或上坡时，电
动机的转速会自动下降，使得 增加不多，因而电机输入功率增加不像并
励电动机那样快，所以电车和电力机车通常采用串励电动机拖动。
30、答：当负载转矩不变时，要求电磁转矩不变。由公式 知， 必
须不变。在他励电动机中励磁是独立的，不计电枢反应的影响时， 不变。在
不变时 必然不变。改变电动机端电压，电动机的输入功率 改变，E改变，n改变，输出功率 改变，铁耗 改变，而电枢铜耗
不变。
改变电枢回路附加电阻时， 不变，E改变，n改变， 改变， 和 改变，
改变。
在串励电动机中，同样由于 不变， 不变，结果与他励电动机相似。
31、答：（1）因为磁路不饱和且励磁电流 不变，因此主磁通 不变。负载转矩
不变，即电磁转矩 不变，由于 ，故电枢电流 不变。根据
，U减半，故转速n下降，且n小于原来的一半；
（2）U减半，输出功率 不变， 必然上升，否则，由于输入功率
（假设为他励），若 不变或减小，则 减小， 必然不能保持不变。
上升，n必然下降。（3） 加倍，则 加倍。 不变，即 不变，故 减半。由于
，从n的表达式右知，此时n下降。
（4）U减半而 不变，由（2）分析知 上升。 减半，则 减半，
较 减小的多，故n下降。
（5） 不变，则 不变。由于 ， 近似与 成正比，亦即
近似与 成正比。当U减半时，假设n上升，则 上升， 下降，由
得n下降，；这与假设相矛盾。故n必然下降， 下降。
32、答：励磁回路断线时，只剩下剩磁。在断线初瞬，由于机械惯性，电机转速来
不及改变。电枢电势 与磁通成比例减小。由 可知， 将
急剧增加到最大值，当 增加的比率大于磁通下降的比率时，电磁转矩也迅速
增加，负载转矩不变时，由于电磁转矩大于负载转矩，电动机转速明显提高。
随着转速的升高，电枢电动势增加， 从最大值开始下降，可能在很高的转速
下实现电磁转矩与负载转矩的新的平衡，电动机进入新的稳态。由于这时转速和电枢电流都远远超过额定值，这是不允许的。从理论上讲，当励回路断线时，
若是电动机的剩磁非常小，而电枢电流的增大受到电枢回路电阻的限制，可能
出现电枢电流增大的比率小于磁通 下降的比率，在负载力矩一定时，电枢的
电磁力矩小于制动力矩，因而转速下降。但在这种情况下，电枢电流仍然是远
远地超过了额定电流值。可见，并励电动机在运行中励磁回路断线可产生两个
方面的影响：一方面引起电枢电流的大幅度增加，使电动机烧毁；另一方面，
可能引起转速急剧升高。过高的转速造成换相不良。到使电动机转子遭到破坏。
因此，并励电动机在运行中应绝对避免励磁回路断线。针对励磁回路断线的故
障，应采取必要的保护措施。
33、答：并励直流电动机的调速方法有以下三种：
（1）改变励磁电流调速。这种调速方法方便，在端电压一定时，只要调
节励磁回路中的调节电阻便可改变转速。由于通过调节电阻中的励磁电流不大。
故消耗的功率不大，转速变化平滑均匀，且范围宽广。接入并励回路中的调节
电阻为零时的转速为最低转速，故只能“调高”，不能“调低”。改变励磁电
流，机械特性的斜率发生变化并上下移动。为使电机在调速过程中得到充分利
用，在不同转速下都能保持额定负载电流，此法适用于恒功率负载的调速。
（2）改变电枢端电压调速。当励磁电流不变时，只要改变电枢端电压，
即可改变电动机的转速，提高电枢端电压，转速升高。改变电枢端电压，机械
特性上下移动，但斜率不变，即其硬度不变。此种调速方法的最在缺点是需要
专用电源。在保持电枢电流为额定值时，可保持转矩不变，故此法适用于恒转
矩的负载调速。
（3）改变串入电枢回路的电阻调速。在端电压及励磁电流一定、接入电
枢回路的电阻为零时，转速最高，增加电枢路电阻转速降低，故转速只能“调低”不能“调高”。增加电枢电阻 ，机械特性斜率增大，即硬度变软，此种调
速方法功率损耗大，效率低，如果串入电枢回路的调节电阻 是分级的，则为有
级调速，平滑性不高，此法适用于恒转矩的负载调速。
34、解 串励电动机励磁电流等于电枢电流，依题意磁路不饱和，磁通与励磁电
流成正比，因此有
式中， ——比例常数。
串电阻调速前后，因总制动转矩不变，即电磁转矩保持不变，因此
，故电枢电流保持不变
调速前的电动势为
需串入的电阻为35、解（1） N·m
（2）
A
V
w
N·m
（3） N·m
w
＝18602.13+87.6882×0.0896+1.2122×181.5
＝19557.7 w（4）
（5）因为调速前后 不变，所以 不变
36、解： V
（1） ，
所以
Ｎ·m
（2）串励且转矩保持不变，所以 不变， 不变
＝20 A
37、解：串励且 不变，侧 前后不变， 不变。所以 A
V
所以
38、解：（1）作发电机运行
安
作电动机运行
安
作发电机时
作电动机运行＝110－（187.33－
4.97）×0.0587－2
＝97.3 伏
当不计电枢反应影响（ 安不变）时
有 则 r/m
（2）电机空载（ ）时空载 伏
所以 r/m
故
