《电机学》课后习题答案

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时间:2017-11-17

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1、《电机学》课后习题答案华中科技大学辜承林主编第1章导论1.1电机和变压器的磁路常采用什么材料制成?这些材料各有哪些主要特性?解:磁路:硅钢片。特点:导磁率高。电路:紫铜线。特点:导电性能好,电阻损耗小.电机:热轧硅钢片,永磁材料铁氧体稀土钴钕铁硼变压器:冷轧硅钢片。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,

2、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。运动电势:线圈与磁场间的相对运动而产生的eT与磁密B,运动速度v,导体长度l,匝数N有关。1.6自感系数的大小与哪些因素有关?有两个匝数相等的线圈,一个绕在闭合铁心上,一个绕在木质材料上,哪一个自感系数大?哪一个自感系数是常数?哪一个自感系数是变数,随什么原因变化?解:自感电势:由于电流本身随时间变化而在线圈内感应的电势叫自感电势。对空

3、心线圈:所以自感:所以,L的大小与匝数平方、磁导率µ、磁路截面积A、磁路平均长度l有关。闭合铁心µ>>µ0,所以闭合铁心的自感系数远大于木质材料。因为µ0是常数,所以木质材料的自感系数是常数,铁心材料的自感系数是随磁通密度而变化。1.7在图1.30中,若一次绕组外加正弦电压u1、绕组电阻R1、电流i1时,问(1)绕组内为什么会感应出电动势?(2)标出磁通、一次绕组的自感电动势、二次绕组的互感电动势的正方向;(3)写出一次侧电压平衡方程式;(4)当电流i1增加或减小时,分别标出两侧绕组的感应电动势的实际方向。解:(1)∵u1为正弦电压,∴电流i1也随时间变化,由i1产

4、生的磁通随时间变化,由电磁感应定律知产生感应电动势.(2)磁通方向:右手螺旋定则,全电流定律方向:阻止线圈中磁链的变化,符合右手螺旋定则:四指指向电势方向,拇指为磁通方向。(3)(4)i1增加,如右图。i1减小1.8在图1.30中,如果电流i1在铁心中建立的磁通是,二次绕组的匝数是,试求二次绕组内感应电动势有效值的计算公式,并写出感应电动势与磁通量关系的复数表示式。解:(1)(2)1.9有一单匝矩形线圈与一无限长导体在同一平面上,如图1.31所示,试分别求出下列条件下线圈内的感应电动势:(1)导体中通以直流电流I,线圈以线速度从左向右移动;(2)导体中通以电流,线圈

5、不动;(3)导体中通以电流,线圈以线速度从左向右移动。解:关键求磁通(1)∵∴∵同理a+vt处的B值∴(2)只有变压器电势N=1∴∴∴(3)运动电势ev变为:(把(1)中的I用代)变压器电势变为:线圈中感应电势1.10在图1.32所示的磁路中,两个线圈都接在直流电源上,已知、、、,回答下列问题:(1)总磁动势F是多少?(2)若反向,总磁动势F又是多少?(3)电流方向仍如图所示,若在、出切开形成一空气隙,总磁动势F是多少?此时铁心磁压降大还是空气隙磁压降大?(4)在铁心截面积均匀和不计漏磁的情况下,比较(3)中铁心和气隙中B、H的大小。(5)比较(1)和(3)中两种情

6、况下铁心中的B、H的大小。(1)有右手螺旋定则判断可知,两个磁势产生的磁通方向相反。(2)(3)总的磁势不变仍为∵磁压降铁心空气隙虽然但∵∴∴空气隙的磁压降大(4)∵忽略漏磁∴而截面积相等∴∵∴(5)∵第一种情况∵大∴同理1.9一个带有气隙的铁心线圈(参考图),若线圈电阻为R,接到电压为U的直流电源上,如果改变气隙的大小,问铁心内的磁通和线圈中的电流I将如何变化?若线圈电阻可忽略不计,但线圈接到电压有效值为U的工频交流电源上,如果改变气隙大小,问铁心内磁通和线圈中电流是否变化?如气隙增大磁阻增大,如磁势不变,则减小∵∵在减小∴∴增大接在交流电源上,同上直流电源:∵∴

7、不变但仍然减小。1.10一个有铁心的线圈,电阻为。当将其接入110V的交流电源时,测得输入功率为90W,电流为,试求此铁心的铁心损耗。电功率平衡可知(或能量守恒),输入的功率一部分消耗在线圈电阻上,一部分为铁耗∴1.11对于图,如果铁心用D23硅钢片叠成,截面积,铁心的平均长度,空气隙绕组的匝数为600匝,试求产生磁通时所需的励磁磁动势和励磁电流。磁密查磁化曲线气隙:磁动势:==473.9(A)∵F=NI∴I=F/N=473.9/600=0.79(A)1.12设1.11题的励磁绕组的电阻为,接于110V的直流电源上,问铁心磁通是多少?先求出磁势:∵是直流电源∴不

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