课后习题答案电机与拖动刘锦波

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1、第一章习题解答思考题1.1电机中涉及到哪些基本电磁定律？试说明它们在电机中的主要作用。答：电机与变压器中涉及到：（1）安培环路定律；（2）法拉第电磁感应定律；（3）电磁力定律；（4）磁路的欧姆定律。其中，安培环路定律反映了一定磁势（或安匝数）所产生磁场的强弱。在电机中，磁场在机电能量转换过程中起到了媒介的作用；法拉第电磁感应定律反映了交变的磁场所产生电势的情况。在电机中，电磁感应定律体现了机电能量转换过程中所转换为电能的大小；电磁力定律反映了通电导体在磁场中的受力情况，它体现了机电能量转换过程中所转换为机械能的大小；磁路的欧姆定律类似于电路的欧姆定律，它体现了一定磁势作用到磁路

2、中所产生的磁通大小，亦即耦合磁场的大小。1.2永久磁铁与软磁材料的磁滞回线有何不同？其相应的铁耗有何差异？答：永久磁铁又称为硬磁材料，其磁滞回线与软磁材料的不同主要体现在形状上。硬磁材料的磁滞回线较“肥胖”；而软磁材料则“瘦弱”。硬磁材料的面积反映了铁磁材料磁滞损耗的大小，因而软磁材料的铁耗较小。1.3什么是磁路饱和现象？磁路饱和对磁路的等效电感有何影响？答：当励磁安匝（或磁势）较小时，随着磁势的增加，磁路中所产生的磁通也线性增加；当磁势增加到一定程度时，随着磁势的增加，磁路中所产生的磁通增加较小，甚至不再增加，这一现象称为磁路的饱和。与磁路线性时相比，磁路饱和后的磁导率和等效

3、电感有所减小。1.4铁心中的磁滞损耗与涡流损耗是如何产生的?它们与哪些因素有关?答：铁心中的磁滞损耗是由铁磁材料在交变磁场作用下的磁化过程中，内部的磁畴相互摩擦所引起的铁心发热造成的；而涡流损耗则是由于交变的磁场在铁2心中感应电势并产生涡流，从而引起铁心发热。由p=KfHdB=CfBV可hh∫hm见，磁滞损耗正比于磁场交变的频率、磁密的平方以及铁心的体积；由222p=ΔCfBV可见，涡流损耗正比于磁场交变频率的平方、磁密的平方以及铁eem磁材料的厚度。1.5实际的电机和变压器的铁心中,一般不是采用整块铸钢或矽钢组成,而是采用矽钢片叠压而成,为什么?答：涡流损耗反映了铁磁材料的导

4、电性能，它与铁磁材料的厚度成正比。因此，为减小铁磁材料的导电性能及涡流损耗，交流电机或变压器的铁心多采用矽钢片叠压而成。1.6如果感应电势的正方向与磁通的正方向符合左手螺旋关系，则电磁感应定dΦ律应写成e=N，试说明原因。dt答：现对图1.7所示铁心线圈进行分析。感应电势和磁通的假定正方向如图所示，即符合左手螺旋关系。1Φi1Aue11XΦ′图1.7磁通与其感应电势的正方向假定dΦdΦ当磁通Φ增加即>0时，由e=N可知，e>0，即e的实际方向与假dtdt定正方向一致；又由楞次定律可知，线圈中所感应电势以及相应的电流所产生的磁通（图中用Φ′表示）应阻碍磁通Φ的增加。很显然，上述正

5、方向与关系式符dΦ合楞次定律。亦即，当感应电势与磁通符合左手螺旋关系时，只有采用e=NdtdΦ才能使实际情况与楞次定律一致。至于当磁通Φ减少即<0时，则与此类似，dt只不过线圈中所感应电势以及相应的电流所产生的磁通将有助于磁通Φ的增加，具体过程略。dΨdΦdi1.7电磁感应定律有时写成e=−=−N，有时又写成e=−L，有时dtdtdt又写成e=Blv。这三种表达式有何区别？分别适应于什么条件？dΨdΦ答：当电磁感应定律写成e=−=−N时，它反映了绕组所感应电势的dtdt大小与磁链的变化率（或导数）成正比；若磁路为线性，对单个线圈则磁链为：dΨ∂LdiΨ=L(θ()ti)。将其代

6、入上式得：e=−=−ωi−L。由此可见，绕组所dt∂θdt感应的电势是由两部分组成：一部分是速度电势，即通常的表达式e=blv；另一di部分为：e=−L，它反映的是绕组中所感应的自感电势，或变压器电势。因dtdΨ此，上述表达式中，e=−为一般表达式；当磁通与全部绕组匝数相匝链，则dtdΦdie=−N；当磁路为线性，且为常数时，Le=−L。dtdt1.8在图1.8所示变压器磁路中，当在N中施加正弦电压u1时，为什么会在1N、N两个线圈中均会感应电势？当流过线圈N中的电流i1增加时，试标出N、1211N两个线圈中所感应电势的实际方向与输出电压的方向，并计算两个线圈感应2电势之间的关

7、系。2Φmuu1eNNe22112图1.8习题1.8图答：尽管图1.8所示变压器的两个绕组没有直接电的联系，但由于两个绕组共同匝链同一磁通Φ。若该磁通交变，便会在分别在绕组N、N中感应电势e、m121dΦdΦe，即：e=−N，e=−N，且匝数较多的绕组所感应电势的有效值21122dtdt较大。图1.7中，线圈N、N的同名端均为上端。当流过线圈N中的电流增i1211加时，磁路中的磁通Φ增加，则实际感应电势的方向均为上负下正，即由同名端指向非同名端。考虑到e的实际方向，输出电压u的实际方向为下正