电机学习题集及答案

绪论电机和变压器的的磁路常采用用什么材料制制成，这种材材料有那些主主要特性？答答：电机和变变压器的磁路路常采用硅钢钢片制成，它它的导磁率高高，损耗小，有有饱和现象存存在。磁滞损耗和涡流流损耗是什幺幺原因引起的的？它们的大大小与那些因因素有关？答答：磁滞损耗耗由于B交变时铁磁磁物质磁化不不可逆，磁畴畴之间反复摩摩擦，消耗能能量而产生的的。它与交变变频率f成正比，与与磁密幅值的的α次方成正比比。涡流损耗耗是由于通过过铁心的磁通通ф发生变化时时，在铁心中中产生感应电电势，再由于于这个感应电电势引起电流流（涡流）而而产生的电损损耗。它与交交变频率f的平方和的平平方成正比。在图0—5中，当当给线圈外加加正弦电压u1时，线圈内内为什么会感感应出电势？？当电流i1增加和减小小时，分别算算出感应电势势的实际方向向。答：在W1中外加u1时在W1中产生交变变电流i1，i1在W1中产生交变变磁通ф，ф通过W2在W2中和W1中均产生感感应电势е2和e1，当i1增加时e1从b到a，е2从d到c，当i1减少时e1从a到b，е2从c到d。变压器电势、运运动电势（速速率电势）、自自感电势和互互感电势产生生的原因有什什么不同？其其大小与那些些因素有关？？答：在线圈圈中，由于线线圈交链的磁磁链（线圈与与磁势相对静静止）发生变变化而产生的的电势就叫变变压器电势。它它与通过线圈圈的磁通的变变化率成正比比，与自身的的匝数成正比比。由于导体体与磁场发生生相对运动切切割磁力线而而产生的感应应电势叫做运运动电势，它它与切割磁力力线的导体长长度、磁强、切切割速度有关关。由线圈自自身的磁场与与本身相交链链的磁通发生生改变而在本本线圈内产生生的感应电势势叫自感电势势，它与L有关。互感感电势是由相相邻线圈中，由由一个线圈引引起的磁通变变化，使邻近近线圈中的磁磁通发生变化化而引起的其其它线圈中的的感应电势。它它与两线圈的的匝数、相隔隔距离、磁通通（互感磁通通）变化率等等有关。自感系数的大小小与那些因素素有关？有两两个匝数相等等的线圈，一一个绕在闭合合铁心上，一一个绕在木质质材料上，哪哪一个的自感感系数大？哪哪一个的自感感系数是常数数？哪一个是是变数？随什什么因素变化化？答：因为L＝ψ/i＝wФ/i＝Ф/F＝/，从上式可可以推出L与成正比，与与磁阻成反比比。又因两线线圈W相同，铁的的远小于木的的，所以铁质质上绕组的自自感系数大，另另一个小。因因木质是线性性的，不变，铁铁的要变，所所以木质上绕绕组L为常数，铁铁质上绕组L为变数。铁铁为变数是因因为当H改变时μ变化而引起起的，所以根根本因素是H改变了。电磁转矩是怎样样产生的？它它在机电能量量转换过程中中起着什么作作用？答：电机中中电磁转矩是是由载流导体体在磁场中受受力而产生的的，在机电能能量转换中是是机械能和电电能转换的完完成者。电机中的气隙磁磁场一般是根根据什么原理理和采用什么么方法建立起起来的？气隙隙磁场在机电电能量转换过过程中起着这这么作用？答：电机中中的气隙磁场场一般是根据据载流导体周周围产生磁场场，采用绕组组通以电流来来产生，建立立起一定分布布的气隙磁场场。气隙磁场场在机电能量量转换中起着着传递能量的的媒介作用，使使定、转子间间磁的联系及及机电能量转转换得以实现现。图0－6是两根根无限长的平平行轴电线，P点与两线在在同一平面内内，当导体中中通以直流电电流I时，求P点的磁场强强度和磁通密密度的大小和和r1方向。解：对于线性介介质，迭加原原理适用，A在P处产生磁场场强度＝B在P出产生的的磁场强度＝由于与方向相同同，如图所示示则＝+感应强度度＝＝(+)0－9图00－6中，当两电电线分别通以以直流电流（同同向）I和异向电流I时，求每根根导线单位长长度上所受之之电磁力，并并画出受力方方向。解：由于两根导导体内通以同同样大小的电电流I，现在考虑虑其大小时，它它们受力是相相同的。一根根导体在另一一根导体处产产生磁感应强强度B＝（）所以每根导体单单位长度受力力f=BI==（）力的方向是通同同向电流时相相吸，通异向向电流相斥。0－10。在图图0－5中，如果电电流在铁心中中建立的磁通通是Ф＝Sint,副线圈匝匝数是，试求求副线圈内感感应电势有效效值的计算公公式。解：副线圈圈中感应电势势的瞬时值＝＝Cost感应电势的有效效值计算公式式为：=0－11.有有一单匝矩形形线圈与一无无限长导体同同在一平面内内，如图0－7所示。试分分别求出下列列条件下线圈圈内的感应电电势：导体内通以直流流电流I，线圈以速速度ν从左向右移移动：电流=Sintt，线圈不不动：电流=Sintt，线圈以速度度ν从左向右移移动。解：(1)导体体内通以电流流I时离导体x远处的磁密密为BB＝所以，当线线圈以速度νν从左向右移移动时感应电电势大小为ee＝－＝－＝－（㏑）＝－＝（2）当线圈不动动时，电流是是=Sint时，ф==㏑Sint所以以＝－＝－㏑Cost电流=Sintt，线圈以速度度ν从左向右移移动时ф=＝㏑Sinnt所以，＝＝－＝－[+㏑Coost]＝[+㏑Cosst]0－12.对于图0－8，如果铁心心用硅钢片迭迭成，截面积积＝㎡,铁心的平均均长度＝0.4m，，空气隙隙m，线圈的匝匝数为600匝，试求产产生磁通＝韦时所需的的励磁磁势和和励磁电流。解：在铁心迭片片中的磁密为为＝11/12..25＝0.9(T)根据硅钢片磁化化曲线查出＝＝306(A/m))在铁心内部的磁磁位降＝*＝306*00.4＝122.4（A）在空气隙处，当当不考虑气隙隙的边缘效应应时（T）所以＝7.15（A/m）故＝3577.5（A）则励磁磁势F＝＝+＝357.55+122..4＝479.99安匝励磁电流（A）0－18磁磁路结构如图图0－10所示，欲在在气隙中建立立7韦的磁通，需需要多大的磁磁势？解：当在气气隙处不考虑虑边缘效应时，各处的磁磁密B＝硅钢片磁路长度度（mm）铸钢磁路长度（mm）查磁化曲线：（A/mm）（A/mm）空气之中：（AA/mm）故：各段磁路上上的磁位降（A）（A）（A）则：F＝++＝1110++229.99+389..0＝1728..9（A）故需要总磁磁势1728..9安匝。0－19一一铁环的平均均半径为0.3米，铁环的的横截面积为为一直径等于于0.05米的圆形，在在铁环上绕有有线圈，当线线圈中电流为为5安时，在铁铁心中产生的的磁通为0.003韦，试求线线圈应有匝数数。铁环所用用材料为铸钢钢，其磁化曲曲线见附录3。解：铁环中磁路路平均长度（m）圆环的截面积SS＝铁环内的磁感应应强度查磁化曲线得磁磁感应强度H＝3180（A）FF＝H＝故：线圈应有的的匝数为W＝（匝）0－20设设上题铁心中中的磁通减少少一半，线圈圈匝数仍同上上题中所求之之值，问此时时线圈中应流流过多少电流流？如果线圈圈中的电流为为4安，线圈的的匝数不变，铁铁心磁通应是是多少？解：在上题中磁磁通减少一半半时磁密查磁磁化曲线得出出磁场强度＝＝646（A/m）所以，（安/匝）故此时线圈圈内应流过电电流（安）当当线圈中电流流为4安时磁势（安安匝）设所所产生的磁通通为0.00227韦，则：（T）查磁化化曲线得磁场场强度（安匝）假设值小小了，使比小了很多，现现重新假设韦韦，则查磁化曲线线得磁场强度度（安匝）在中采用插值值得产生得磁磁通＝＝0.0022878（韦）0－21设设有100匝长方形线线圈，如图0－11所示，线圈圈的尺寸为a＝0.1米，b＝0.2米，线圈在在均匀磁场中中围绕着连接接长边中点的的轴线以均匀匀转速n＝1000转/分旋转，均均匀磁场的磁磁通密度B＝0.8ww/。试写出出线圈中感应应电势的时间间表达式，算算出感应电势势的最大值和和有效值，并并说明出现最最大值时的位位置。图0－11解：线圈转动角角速度故在t秒时刻线线圈中的感应应的电势所以＝＝＝＝168Siin104..9t（v）感应电势的最大大值感应电势的有效效值E＝出现感应电势最最大值时，线线圈平面与磁磁力线平行。0－22设上题中磁磁场为一交变变磁场，交变变频率为50Hz，磁场的最最大磁通密度度，设线圈不转动，线线圈平面与磁磁力线垂直时时，求线圈中中感应电势的的表达式；设线圈不转动，线线圈平面与磁磁力线成60度夹角，求求线圈中感应应电势的表达达式；设线圈以n＝11000r//m的速度旋转转，且当线圈圈平面垂直于于磁力线时磁磁通达最大值值，求线圈中中感应电势的的表达式，说说明电势波形形。解：（1）通过过线圈的磁通通所以，线圈中中的感应电势势（2）当线线圈不动，与与磁力线成60度夹角时（3）当线圈以以n＝1000rr/m转动时，＝所以线线圈中的感应应电势＝＝167.8CCos2099.3t－335.22Cos4119t(v)0－23线线圈尺寸如图图0－11所示，a＝0.1m，b＝0.2m，位于均匀匀恒定磁场中中，磁通密度度B＝0.8T。设线圈中中通以10安电流，试试求：当线圈平面与磁磁力线垂直时时，线圈各边边受力多大？？作用方向如如何？作用在在该线圈上的的转矩多大？？当线圈平面与磁磁力线平行时时，线圈各边边受力多大？？作用方向如如何？作用在在该线圈上的的转矩多大？？线圈受力后要转转动，试求线线圈在不同位位置时转矩表表达式。解：（1）当线圈平平面与磁力线线垂直时，线线圈两条长边边所受之力（每每边受力）两条短边所所受之力为此时，各边边作用力或同同时指向框外外或同时指向向框内，线圈圈受力不产生生转矩。（2）当线圈平平面与磁力线线平行时，线线圈中只有短短边受力，其其大小仍为0.8（N），故其产生的转矩矩为此时转矩最大，方方向是绕轴转转动。（3）在不同位置置时，如果取取线圈与磁场场等位面的夹夹角为θ,则：在θ角处仍仅有有短边受力才才能产生力矩矩。短边受力所以，在θ处线线圈所受之力力矩＝0.8*00.2*Siinθ＝0.16Sinθ（N·m）0－24一一铁心电抗器器如图0－12所