电机学思考题答案.docx
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电机学思考题答案
电机学思考题答案
【篇一:
电机学第五版课后答案_(汤蕴璆)】
>1-1磁路的磁阻如何计算?
磁阻的单位是什么?
答:
磁路的磁阻与磁路的几何形状(长度、面积)和材料的
1-2铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的,它们各与哪些
因素有关?
答:
磁滞损耗:
铁磁材料置于交变磁场中,被反复交变磁化,
n磁畴间相互摩擦引起的损耗。
经验公式ph?
chfbmv。
与铁磁材
料的磁滞损耗系数、磁场交变的频率、铁心的体积及磁化强度有关;
涡流损耗:
交变的磁场产生交变的电场,在铁心中形成环流
2(涡流),通过电阻产生的损耗。
经验公式ph?
cfef1.3bmg。
与
材料的铁心损耗系数、频率、磁通及铁心重量有关。
1-3图示铁心线圈,已知线圈的匝数n=1000,铁心厚度为0.025m(铁心由0.35mm的dr320硅钢片叠成),叠片系数(即截面中铁的面积与总面积之比)为0.93,不计漏磁,试计算:
(1)中间心柱的磁通为7.5?
10wb,不计铁心的磁位降时所需?
4的直流励磁电流;
(2)考虑铁心磁位降时,产生同样的磁通量时所需的励磁电流。
解:
?
磁路左右对称?
可以从中间轴线分开,只考虑右半磁路的情况:
铁心、气隙截面a?
a?
?
0.025?
1.25?
10?
2?
0.93m2?
2.9?
10?
4m2(考虑边缘效应时,通长在气隙截面边长上加一个气隙的长度;气隙截面可以不乘系数)
气隙长度l?
铁?
2?
?
5?
10?
4m心长
度
铁心、气隙中的磁感应强
度
(1)不计铁心中的磁位降:
磁势fi?
f?
?
h?
?
l?
?
1.0?
106?
5?
10?
4a?
500a
(2)考虑铁心中的磁位降:
铁心磁位降ffe?
h?
l?
700?
12.45?
10?
2a?
87.15a
fi?
f?
?
ffe
?
500a?
87.15a?
587.15a
1-4图示铁心线圈,线圈a为100匝,通入电流1.5a,线圈b为
50匝,通入电流1a,铁心截面积均匀,求pq两点间的磁位降。
解:
由题意可知,材料的磁阻与长度成正比,设pq段的磁
1-5图示铸钢铁心,尺寸为
左边线圈通入电流产生磁动势1500a。
试求下列三种情况下右边线圈应加的磁动势值:
(1)气隙磁通为1.65?
10?
4wb时;
(2)气隙磁通为零时;
(3)右边心柱中的磁通为零时。
解:
(1)?
af?
?
ed?
?
fe?
1.65?
10?
4wb
?
中间磁路的磁势fad?
477.71?
103?
2.5?
10?
3?
500?
20?
10?
2a?
?
?
1294.28a
.28?
a?
205.72a
?
左边磁路的磁势fdcba?
?
1500?
1294
查磁化曲线得bdcba?
0.56t
?
?
dcba?
0.56?
4?
10?
4wb?
2.24?
10?
4wb?
?
aghd?
?
2.24?
1.65?
?
10?
4wb?
0.59?
10?
4wb
?
faghd?
80?
0.75a?
60a?
右边线圈应加磁动势f2?
fad?
faghd?
?
1294.28?
60?
a?
1234.28a
(2)fad?
0
查磁化曲线得bdcba?
1.5t
?
?
dcba?
1.5?
4?
10?
4wb?
6?
10?
4wb?
?
aghd?
?
dcba?
6?
10?
4wb
?
faghd?
1270?
0.75a?
952a?
右边线圈应加磁动势f2?
faghd?
1270?
0.75a?
952a(3)由题意得?
ad?
?
dcba
由
(1)、
(2)可知1.65?
10?
4wb?
?
ad取?
ad?
1.
75?
10?
4wb?
2.24?
10?
4wb
?
中间磁路的磁势fad?
506.7?
103?
2.5?
10?
3?
550?
20?
10?
2a?
?
?
1376.8a
?
?
dcba?
?
ad?
1.75?
10?
4wb
?
fdcba?
310?
0.5a?
155af?
fad?
fdcba?
155a?
1376.8a?
1531a?
f?
f1,?
假设合理已知f1?
1500a
.8a?
右边线圈应加磁动势f2?
fad?
1376
【篇二:
电机学第三版课后习题答案】
t>变压器
1-1从物理意义上说明变压器为什么能变压,而不能变频率?
d?
0dt
d?
0dt
e2?
?
n2
显然,由于原副边匝数不等,即n1≠n2,原副边的感应电动势也就不等,
即e1≠e2,而绕组的电压近似等于绕组电动势,即u1≈e1,u2≈e2,故原副边电压不等,即u1≠u2,但频率相等。
1-2变压器一次线圈若接在直流电源上,二次线圈会有稳定直流电压吗?
答:
不会。
因为接直流电源,稳定的直流电流在铁心中产生恒定不变的磁通,其变化率为零,
不会在绕组中产生感应电动势。
1-3变压器的空载电流的性质和作用如何?
答:
作用:
变压器空载电流的绝大部分用来供励磁,即产生主磁通,另有很小一部分用来供给变压器铁心损耗,前者属无功性质,称为空载电流的无功分量,后者属有功性质,称为空载电流的有功分量。
性质:
由于变压器空载电流的无功分量总是远远大于有功分量,故空载电流属感性无功性质,它使电网的功率因数降低,输送有功功率减小。
1-4一台220/110伏的变压器,变比k二次线圈用1匝,为什么?
?
n1n2
?
2
,能否一次线圈用2匝,
2
21.3
可知,磁密bm过大,导致
铁耗pfe大增,铜损耗i0r1也显著增大,变压器发热严重,可能损坏变压器。
1-5有一台s-100/6.3三相电力变压器,u1n(y/y0)接线,铭牌数据如下:
/u2n?
6.3/0.4kv
,y,yn
i0%=7%p0=600wuk%=4.5%pkn=2250w试求:
1。
画出以高压侧为基准的近似等效电路,用标么值计算其参数,并标于图中;2。
当变压器原边接额定电压,副边接三相对称负
*
载运行,每相负载阻抗zl
?
0.875?
j0.438
,计算变压器一、二次侧电
流、二次端电压及输入的有功功率及此时变压器的铁损耗及激磁功率。
解:
1、zk?
uk?
rk?
pkn?
*
*
*
*
4.5100
?
0.045
pknsn
*2
?
0.0225
xk?
zm?
*
*
zk?
rk?
17100
*2
?
0.039
1i0
*
?
14.28
r
*m
?
p
*02
p0?
(7
*2
sn
)
2
(i)
*0
?
?
1.2252
(7/100)
0.6
xm?
*
zm?
rm
*2
?
14.24
1-6三相变压器的组别有何意义,如何用时钟法来表示?
答:
三相变压器的连接组别用来反映三相变压器对称运行时,高、低压侧对应的线电动势(线电压)之间的相位关系。
影响组别的因素不仅有绕组的绕向、首末端标记,还有高、低压侧三相绕组的连接方式。
用时钟法表示时,把高压绕组的线电动势(线电压)相量作为时钟的长针,并固定在12点,低压绕组的线电动势(线电压)相量作为短针,其所指的数字即为三相变压器的连接组别号。
三相变压器共有12种组别,其中有6种单数组别和6种偶数组别。
1-7为什么说变压器的激磁电流中需要有一个三次谐波分量,如果激磁电流中的三次谐波分量不能流通,对线圈中感应电动机势波形有何
影响?
答:
因为磁路具有饱和特性,只有尖顶波电流才能产生正弦波磁通,因此激磁电流需要有三次谐波分量(只有这样,电流才是尖顶波)。
如果没有三次谐波电流分量,主磁通将是平顶波,其中含有较大的三次谐波分量,该三次谐波磁通将在绕组中产生三次谐波电动势,三次谐波电动势与基波电动势叠加使相电动势呈尖顶波形,绕组承受过电压,从而危及绕组的绝缘。
rk?
0.008,xk?
0.072,求:
*
*
(1)高压侧稳态短路电流值及为额定电流的倍数;
(2)在最不得的情况发生突然短路,最大的短路电流是多少?
解:
一次侧额定电流i1n?
*2
sn3u1n
*2
?
60000?
10
33
3?
220?
10
2
?
157.46a
短路阻抗标么值zk?
*
rk?
xk
?
0.072?
0.008
2
?
0.07244
短路电流标么值和短路电流有名值
u
ik?
*
ikin
*
n
?
zk
in
?
znzk
?
1z
*k
?
10.07244
?
13.8
ik?
iki1n?
13.8?
157.46?
2172.95a
6000kv属大容量变压器ky?
1.7?
1.8最大短路电流:
ikmax?
ky
ikmax?
?
2ikmaxi1n?
*
*
1zk
*
*
?
kyik
*
2kyiki1n
2?
(1.7?
1.8)?
13.8?
157.46?
5224.12?
5531.42a
1-9工频三相变压器,额定容量320kva,额定电压6300/400v,yd形连接,试验数据如下表。
(1)作出变压器的近似等效电路,各参数用标幺值表示;
(2)一次侧施加额定电压,次级侧接负载,负载电流为0.8倍额定电
流,功率因数0.8滞后,计算电压变化率;
解:
(1)变压器的近似等效电路如下图所示:
.
.
ukik
pkik
2
2*
短路阻抗zk?
?
29.3
5700/329.3
2
?
5.5963(?
)
短路电阻rk
?
?
?
2.2132(?
)
短路电抗x
k?
激磁阻抗z0?
?
5.1401(?
)
u
0i0p0i0
2
?
?
8.3374(?
)
激磁电阻r0?
?
?
1.8898(?
)
激磁电抗xm?
?
8.1204(?
)
高压侧的基值选择u1b?
6300(v),则高压侧阻抗基值为
z1b?
u1bsn
2
?
6300
2
320000
?
124.0313
低压侧的基值选择u2b?
400(v),则低压侧阻抗基值为
z2b?
3
u2bsn
2
?
3
400
2
320000
?
1.5
相应的标幺值为:
短路阻抗标幺值zk*?
zkz1b
?
5.5963124.0313
?
0.0451
短路电阻标幺值rk*?
rkz1b
?
2.2132124.0313
?
0.0178
短路电抗标幺值
xk*?
激磁阻抗标幺值zm*?
?
0.0414
z0z2br0z2b
?
8.33740.51.88980.5
?
16.6748
激磁电阻标幺值rm*?
?
?
3.7796
激磁电抗标幺值
xm*?
?
?
16.2408
(2)u1*?
1?
0
cos?
?
0.8,则?
?
36.87,i2*?
0.8?
?
36.87,
?
?
?
?
u2*?
u1*?
i2*(rk*?
jxk*)?
0.8682?
3.89
电压变化率?
u?
?
(rk*cos?
?
xk*sin?
)?
100%?
3.12
异步电机
2-1何谓异步电动机的转差率?
在什么情况下转差率为正,什么情况为负,什么情况下转差率小于1或大于1?
如何根据转差率的不同来区别各种不同运行状态?
答:
异步电机转差率s是指旋转磁场转速n1与转子转速n之间的转速差(n1-n)与旋转磁场转速n1的比率,即s?
n1?
nn1
。
当nn1时,转差率为正(s0),nn1时转差率为负(s0);
当n1n0时,转差率s1;当0n∞时,转差率s1;
当+∞s1时为电磁制动运行状态,当1s0时为电动机运行状态,当0s-∞时为发电机运行状态。
2-2一台三相感应电动机:
f1=50hz,p=2。
在转差率为0.02时,求:
(1)定子旋转磁场的转速n1;
(2)定子旋转磁场相对转子的转速;(3)转子旋转磁场相对转子的转速;(4)转子旋转磁场相对定子的转速。
[解]:
(1).定子磁场转速:
n1?
60f1p
?
60*502
?
1500r/min
(2).转子转速:
n?
(1?
s)n1?
(1?
0.02)*1500?
1470r/min
定子磁场相对转子的转速:
n1?
n?
sn1?
0.02*1500?
30r/min(3).转子磁场相对转子的转速:
sn1?
30r/min(4)转子磁场相对定子的转速:
n1?
60f1p
?
60*502
?
1500r/min
【篇三:
《电机学》课后答案】
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,
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e
?
4.44fn?
m。
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。
e对空心线圈:
?
l自感:
l
l
?
?
d?
?
li所以e?
?
ll
?
a
l
?
?
l
?
n?
l?
nni?
m?
n2?
m?
m?
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产生的磁通随时间变化,由电磁感应定律
产生感应电动势.知e?
?
n
(2)磁通方向:
右手螺旋定则,全电流定律1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)
?
u1?
r1i1?
n1ddt
e
(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?
?
?
msin?
t,二次绕组的匝数是n2,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。
?
n2?
m?
n2?
m2?
2
(2)e?
e90?
?
?
0.707?
n?
90?
222m
解:
(1)
e2?
fn2?
m?
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v从左向右移动;
(2)导体中通以电流i?
imsin?
t,线圈不动;
(3)导体中通以电流i?
imsin?
t,线圈以线速度v从左向右移动。
解:
关键求磁通?
(1)∵?
?
ba
?
c?
vtbdx?
b?
aa?
vtx∴ev?
?
b?
b(a?
c?
vt)?
b(a?
vt)?
v
i
b(a?
c?
vt)?
?
0h(a?
c?
vt)?
?
0
2?
(a?
c?
vt)
∵i?
?
hl?
h(a?
c?
vt)?
2?
(a?
c?
vt)
vt?
?
0h
(?
a
同理a+vt处的b值ba?
∴e?
?
v)t?
i
2?
(a?
vt)
?
0ibv?
bi(?
)?
0
2a?
vta?
c?
vt2(a?
vt)(a?
c?
vt)
dt
(2)只有变压器电势et?
?
n
?
?
ba?
b?
a?
c
a
bxdx
?
h
x
l?
nin=1∴hx?
2?
(a?
c)?
ibx?
?
0h
?
0?
0
bx?
2?
isin?
tma?
x2a?
x
∴
?
ib
?
?
0msin?
t
a?
ca
?
?
?
0imbsin?
tln(a?
x)a?
c?
?
0bisin?
tln
am∴et
cos?
t0
?
?
ln?
b?
(3)运动电势ev变为:
0m
ev?
a?
c?
vta?
vt
?
bi
(把
(1)中的i用imsin?
t代)
)
变压器电势变为:
?
?
b?
bxdt?
?
0imbsin?
tlncos?
t0
et?
?
dt?
?
2ln
a?
vt
线圈中感应电势e?
ev?
et
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i1、i2、n1、n2,回答下列问题:
d?
?
b?
(1)总磁动势f是多少?
(2)若i2反向,总磁动势f又是多少?
(3)电流方向仍如图所示,若在a、b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)中两种情况下铁心中的b、h的大小。
(1)
f?
n1i1?
n2i2有右手螺旋定则判断可知,两个磁势产生的磁通方向相反。
f?
n1i1?
n2i2
?
n1i1?
n2i2
a
(2)
(3)总的磁势不变仍为f
∵磁压降km?
铁心rm?
虽然
空气隙rm0?
?
0a
1?
?
但∵?
?
0∴rm
rm0
∴空气隙的磁压降大(4)∵忽略漏磁∴?
∴b
?
?
?
?
fe而截面积相等
?
bfe∵?
0
?
∴h?
?
hfe
?
b(3)
(5)∵第一种情况∵?
(1)大∴b
(1)同理
h
(1)?
h(3)
如气隙?
增大磁阻rm增大,如磁势不变,则∵u∵
?
?
ri?
e?
ri?
d?
减小
?
在减小∴ddt?
?
0∴i增大
d?
dt
接在交流电源上,同上直流电源:
∵但?
仍然减小。
?
0∴i不变
1.10一个有铁心的线圈,电阻为2?
。
当将其接入110v的交流电源时,测得输入功率为90w,电流为2.5a,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
22∴pfe?
p入?
ir?
90?
2.5?
2?
77.5w
1.11对于图1.14,如果铁心用d23硅钢片叠成,截面积a?
12.25?
10?
4m2,铁心的平均长度
l?
0.4m,空气隙?
?
0.5?
10?
3m绕组的匝数为600匝,试求产生磁通?
?
10.9?
10?
4wb时所需
的励磁磁动势和励磁电流。
磁密b?
a
?
12.25?
0.89(t)?
10?
4
?
4
查磁化曲线hfe?
299(气隙:
h?
?
4?
?
10
)
?
7
?
7.08599?
10?
5()
磁动势:
f?
hfel?
h?
?
=299?
0.4?
7.08599?
10=473.9(a)
5
?
0.5?
10?
3
∵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120?
,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∴?
不变,e?
?
∴i
∴f?
ni?
600?
110?
r?
120?
550(a)
d?
dt
?
0
然后根据误差进行迭代设?
?
12.56?
10?
4wb则
bfe?
b?
?
?
1(t)
∴hfe∴h?
∴
f?
hfel?
h?
?
?
383?
0.4?
?
551.3(a)
4?
?
10?
7
?
383()h?
?
?
4?
?
10?
7
7
4?
?
1?
0
?
0.5?
10?
3
?
f=551.3-550=1.3很小,∴假设正确
1.13设1.12题的励磁绕组的电阻可忽略不计,接于50hz的正弦电压110v(有效值)上,问铁心磁通最大值是多少?
∵
e?
u∴e=110v
e?
4.44fn?
m
∴?
m?
?
50?
600?
8.258?
10?
4(wb)
1.14图1-4中直流磁路由d23硅钢片叠成,磁路各截面的净面积相等,为a?
2.5?
10?
3m2,磁路平均长l1?
0.5m,l2?
0.2m,l3?
0.5m(包括气隙?
),?
?
0.2?
10?
2m。
己知空气隙中的磁通量?
?
4.6?
10?
3wb,又n2i2?
10300a,求另外两支路中的?
1、?
2及n1i1。
b3?
?
?
4.6?
10?
32.5?
10?
3
?
1.84(t)
h?
?
b30?
4?
?
10?
7?
1.464968?
10?
6()
hfe?
14600()(查表得到的)由右侧回路可求:
h2l2?
n2i2?
(hfel3?
h?
?
)
=10300-(1460030.5+1.464968310630.2310?
2)=10300-(7300+2929.94)=70a∴h2∴?
2
t)?
?
140()b2?
0.41(
?
b2a?
0.41?
2.5?
10?
3?
1.025?
100.3(wb)
)t()h1?
142?
1?
?
3?
?
2?
(4.6?
1.025)?
10?
3?
3.575?
10?
3(wb)b1?
?
1?
1.43∴ni1?
h1l1?
h2l2=142030.5-14030.2=640(a)
第二章直流电机
2.1为什么直流发电机能发出直流电流?
如果没有换向器,电机能不能发出直流电流?
换向器与电刷共同把电枢导体中的交流电流,“换向”成直流电,如果没有换向器,电机不能发出直流电。
2.2试判断下列情况下,电刷两端电压性质
(1)磁极固定,电刷与电枢同时旋转;
(2)电枢固定,电刷与磁极同时旋转。
(1)交流∵电刷与电枢间相对静止,∴电刷两端的电压性质与电枢的相同。
(2)直流电刷与磁极相对静止,∴电刷总是引出某一极性下的电枢电压,而电枢不动,磁场方向不变∴是直流。
2.3在直流发电机中,为了把交流电动势转变成直流电压而采用了换向器装置;但在直流电动机中,加在电刷两端的电压已是直流电压,那么换向器有什么呢?
直流电动机中,换向法把电刷两端的直流电压转换为电枢内的交流电,以使电枢无论旋转到n极下,还是s极下,都能产生同一方向的电磁转矩
2.4直流电机结构的主要部件有哪几个?
它们是用什么材料制成的,为什么?
这些部件的功能是什么?
有7个主磁极换向极,机座电刷电枢铁心,电枢绕组,换向器见备课笔记
2.5从原理上看,直流电机电枢绕组可以只有一个线圈做成,单实际的直流电机用很多线圈串联组成,为什么?
是不是线圈愈多愈好?
一个线圈产生的直
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