电机学 第三版 (辜承林 陈乔夫 熊永前 著)课后习题答案 华中科技大学出版社

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电机学第三版课后习题测验答案

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电机学第三版课后习题测验答案原边接上电源后,流过激磁电流I0,产生励磁磁动势F0,在铁芯中产生交变主磁通ф0, 其频率与电源电压的频率相同,根据电磁感应定律,原副边因交链该磁通而分别产生同频率的感应电动势 e1和e2, 且有 , , 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,能否一次线圈用2匝,二次线圈用1匝,为什么?答:不能。

由可知,由于匝数太少,主磁通将剧增,磁密过大,磁路过于饱和,磁导率μ降低,磁阻增大。

于是,根据磁路欧姆定律可知, 产生该磁通的激磁电流必将大增。

再由可知,磁密过大, 导致铁耗大增,铜损耗也显著增大,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,,Y,yn(Y/Y0)接线,铭牌数据如下:I0%=7% P0=600W uk%=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,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。

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电机学 第三版 (辜承林 陈乔夫 熊永前 著)课后习题答案 华中科技大学出版社
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.
m 电机:热轧硅钢片, 永磁材料 铁氧体 o 稀土钴
钕铁硼
.c 变压器:冷轧硅钢片。 w 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? a 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,
o δ = 0.2 ×10−2 m 。己知空气隙中的磁通量 Φ = 4.6 ×10−3Wb ,又 N2 I 2 = 10300 A,求另 .c 外两支路中的 Φ1、 Φ2 及 N1I1 。
B3
=
Φ A
=
4.6×10−3 2.5×10−3
=1.84(T )
aw Hδ
=
B3 u0
= 1.84 4π ×10−7
= 1.464968×10−6 (A m)
d H Fe =14600( Am) (查表得到的) kh 由右侧回路可求:
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H 2 l2 = N2 I2 − ( H Fe l3 + Hδ δ )
=10300-(14600×0.5+1.464968×106×0.2× 10−2 )
s ∴空气隙的磁压降大
空气隙 Rm0
=
δ µ0A
∴ Rm ≪ Rm0
后 k (4)∵忽略漏磁
∴Φ δ
= ΦFe
而截面积相等
ac ∴ B δ
= BFe
∵ µ0 ≪ µ
∴H δ
>
HFe
课 h (5)∵第一种情况∵ Φ(1) 大

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电机学第三版课后习题答案变压器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?答:变压器原副绕组套在同一个铁芯上, 原边接上电源后,流过激磁电流I 0, 产生励磁磁动势F 0, 在铁芯中产生交变主磁通ф0, 其频率与电源电压的频率相同, 根据电磁感应定律,原副边因交链该磁通而分别产生同频率的感应电动势 e 1和e 2, 且有 dtd Ne 011φ-=, dtd Ne 022φ-=, 显然,由于原副边匝数不等, 即N 1≠N 2,原副边的感应电动势也就不等, 即e 1≠e 2, 而绕组的电压近似等于绕组电动势,即U 1≈E 1, U 2≈E 2,故原副边电压不等,即U 1≠U 2, 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221==N N k ,能否一次线圈用2匝,二次线圈用1匝,为什么答:不能。

由m fN E U Φ=≈11144.4可知,由于匝数太少,主磁通m Φ将剧增,磁密m B 过大,磁路过于饱和,磁导率μ降低,磁阻m R 增大。

于是,根据磁路欧姆定律m m R N I Φ=10可知, 产生该磁通的激磁电流0I 必将大增。

再由3.12f B p m Fe ∝可知,磁密m B 过大, 导致铁耗Fe p 大增, 铜损耗120r I 也显著增大,变压器发热严重,可能损坏变压器。

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电机学第三版课后习题答案变压器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?答:变压器原副绕组套在同一个铁芯上, 原边接上电源后,流过激磁电流I 0, 产生励磁磁动势F 0, 在铁芯中产生交变主磁通ф0, 其频率与电源电压的频率相同, 根据电磁感应定律,原副边因交链该磁通而分别产生同频率的感应电动势 e 1和e 2, 且有 dtd Ne 011φ-=, dtd Ne 022φ-=, 显然,由于原副边匝数不等, 即N 1≠N 2,原副边的感应电动势也就不等, 即e 1≠e 2, 而绕组的电压近似等于绕组电动势,即U 1≈E 1, U 2≈E 2,故原副边电压不等,即U 1≠U 2, 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221==N N k ,能否一次线圈用2匝,二次线圈用1匝,为什么?答:不能。

由m fN E U Φ=≈11144.4可知,由于匝数太少,主磁通m Φ将剧增,磁密m B 过大,磁路过于饱和,磁导率μ降低,磁阻m R 增大。

于是,根据磁路欧姆定律m m R N I Φ=10可知, 产生该磁通的激磁电流0I 必将大增。

再由3.12f B p m Fe ∝可知,磁密m B 过大, 导致铁耗Fe p 大增, 铜损耗120r I 也显著增大,变压器发热严重,可能损坏变压器。

电机学课后习题答案(辜承林)

电机学课后习题答案(辜承林)

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,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 4.44m E fN φ=。

运动电势:线圈与磁场间的相对运动而产生的e T 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。

d L e d t L ψ=-对空心线圈:L Li ψ= 所以di e L L dt=- 自感:2L LN N mm iii L Ni N φψ===∧=∧A m l μ∧=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u 1、绕组电阻R 1、电流i 1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i 1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。

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电机学第三版课后习题答案变压器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?答:变压器原副绕组套在同一个铁芯上, 原边接上电源后,流过激磁电流I 0, 产生励磁磁动势F 0, 在铁芯中产生交变主磁通ф0, 其频率与电源电压的频率相同, 根据电磁感应定律,原副边因交链该磁通而分别产生同频率的感应电动势 e 1和e 2, 且有 dtd Ne 011φ-=, dtd Ne 022φ-=, 显然,由于原副边匝数不等, 即N 1≠N 2,原副边的感应电动势也就不等, 即e 1≠e 2, 而绕组的电压近似等于绕组电动势,即U 1≈E 1, U 2≈E 2,故原副边电压不等,即U 1≠U 2, 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221==N N k ,能否一次线圈用2匝,二次线圈用1匝,为什么?答:不能。

由m fN E U Φ=≈11144.4可知,由于匝数太少,主磁通m Φ将剧增,磁密m B 过大,磁路过于饱和,磁导率μ降低,磁阻m R 增大。

于是,根据磁路欧姆定律m m R N I Φ=10可知, 产生该磁通的激磁电流0I 必将大增。

再由3.12f B p m Fe ∝可知,磁密m B 过大, 导致铁耗Fe p 大增, 铜损耗120r I 也显著增大,变压器发热严重,可能损坏变压器。

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电机学第三版课后习题答案变压器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?答:变压器原副绕组套在同一个铁芯上, 原边接上电源后,流过激磁电流I 0, 产生励磁磁动势F 0, 在铁芯中产生交变主磁通ф0, 其频率与电源电压的频率相同, 根据电磁感应定律,原副边因交链该磁通而分别产生同频率的感应电动势 e 1和e 2, 且有 dtd Ne 011φ-=, dtd Ne 022φ-=, 显然,由于原副边匝数不等, 即N 1≠N 2,原副边的感应电动势也就不等, 即e 1≠e 2, 而绕组的电压近似等于绕组电动势,即U 1≈E 1, U 2≈E 2,故原副边电压不等,即U 1≠U 2, 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221==N N k ,能否一次线圈用2匝,二次线圈用1匝,为什么答:不能。

由m fN E U Φ=≈11144.4可知,由于匝数太少,主磁通m Φ将剧增,磁密m B 过大,磁路过于饱和,磁导率μ降低,磁阻m R 增大。

于是,根据磁路欧姆定律m m R N I Φ=10可知, 产生该磁通的激磁电流0I 必将大增。

再由3.12f B p m Fe ∝可知,磁密m B 过大, 导致铁耗Fe p 大增, 铜损耗120r I 也显著增大,变压器发热严重,可能损坏变压器。

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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,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4.44m E fN φ=。

运动电势:线圈与磁场间的相对运动而产生的e T 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。

d L e d tLψ=-对空心线圈:LLi ψ= 所以di eL L dt=- 自感:2LLN N m miiiL N i N φψ===∧=∧Am lμ∧=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u 1、绕组电阻R 1、电流i 1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i 1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。

《电机学》(华中科技大学出版社)课后答案

《电机学》(华中科技大学出版社)课后答案

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,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 4.44m EfN φ=。

运动电势:线圈与磁场间的相对运动而产生的e T 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。

d Le dt Lψ=- 对空心线圈:L Li ψ= 所以die L L dt=-自感:2L L N N m m iiiLNi N φψ===∧=∧ Am l μ∧=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u 1、绕组电阻R 1、电流i 1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i 1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。

电机学第三版课后习题答案解析

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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,能否一次线圈用2匝,二次线圈用1匝,为什么?答:不能。

由可知,由于匝数太少,主磁通将剧增,磁密过大,磁路过于饱和,磁导率μ降低,磁阻增大。

于是,根据磁路欧姆定律可知, 产生该磁通的激磁电流必将大增。

再由可知,磁密过大, 导致铁耗大增,铜损耗也显著增大,变压器发热严重,可能损坏变压器。

电机学第三版课后习题答案解析

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电机学第三版课后习题答案变压器1-1从物理意义上说明变压器为什么能变压,而不能变频率答:变压器原副绕组套在同一个铁芯上, 原边接上电源后,流过激磁电流I 0, 产生励磁磁动势F 0, 在铁芯中产生交变主磁通ф0, 其频率与电源电压的频率相同, 根据电磁感应定律,原副边因交链该磁通而分别产生同频率的感应电动势 e 1和e 2, 且有 dtd Ne 011φ-=,dtd Ne 022φ-=, 显然,由于原副边匝数不等, 即N 1≠N 2,原副边的感应电动势也就不等, 即e 1≠e 2, 而绕组的电压近似等于绕组电动势,即U 1≈E 1, U 2≈E 2,故原副边电压不等,即U 1≠U 2, 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221==N N k ,能否一次线圈用2匝,二次线圈用1匝,为什么答:不能。

由m fN E U Φ=≈11144.4可知,由于匝数太少,主磁通m Φ将剧增,磁密m B 过大,磁路过于饱和,磁导率μ降低,磁阻m R 增大。

于是,根据磁路欧姆定律m m R N I Φ=10可知, 产生该磁通的激磁电流0I 必将大增。

再由3.12f B p m Fe ∝可知,磁密m B 过大, 导致铁耗Fe p 大增, 铜损耗120r I 也显著增大,变压器发热严重,可能损坏变压器。

《电机学》(华中科技大学出版社)课后答案

《电机学》(华中科技大学出版社)课后答案

解:关键求磁通 BA
(1)∵


b
aa
cvt vt
Bxdx
∴ ev bB(a c vt) B(a vt)v
B(a

c

vt)

0H (a

c

vt)

0
2
(a
I c

vt)
∵ I Hl H(acvt) 2 (a c vt)
= 2990.4 7.08599105 0.5103
=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


d dt
N1
d dt
(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 m sint ,二次绕组的匝数是 N 2 ,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) E2
2 fN2m
2
10.9 104Wb 时所需的励磁磁动势和励磁电流。
磁密 B
A
10.9104 12.2510 4
0.89(T)
查磁化曲线 HFe 299( A m)
气隙: H 0.89 4 107 7.08599105 ( A m)
磁动势: F HFel H
383 0.4
1 4 107
0.5103

电机学第三版课后习题答案

电机学第三版课后习题答案

电机学第三版课后习题答案变压器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?答:变压器原副绕组套在同一个铁芯上, 原边接上电源后,流过激磁电流I 0, 产生励磁磁动势F 0, 在铁芯中产生交变主磁通ф0, 其频率与电源电压的频率相同, 根据电磁感应定律,原副边因交链该磁通而分别产生同频率的感应电动势 e 1和e 2, 且有 dtd Ne 011φ-=, dtd Ne 022φ-=, 显然,由于原副边匝数不等, 即N 1≠N 2,原副边的感应电动势也就不等, 即e 1≠e 2, 而绕组的电压近似等于绕组电动势,即U 1≈E 1, U 2≈E 2,故原副边电压不等,即U 1≠U 2, 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221==N N k ,能否一次线圈用2匝,二次线圈用1匝,为什么答:不能。

由m fN E U Φ=≈11144.4可知,由于匝数太少,主磁通m Φ将剧增,磁密m B 过大,磁路过于饱和,磁导率μ降低,磁阻m R 增大。

于是,根据磁路欧姆定律m m R N I Φ=10可知, 产生该磁通的激磁电流0I 必将大增。

再由3.12f B p m Fe ∝可知,磁密m B 过大, 导致铁耗Fe p 大增, 铜损耗120r I 也显著增大,变压器发热严重,可能损坏变压器。

《电机学》(华中科技大学出版社)课后答案

《电机学》(华中科技大学出版社)课后答案

同理 a+vt 处的 B 值
Ba v t 0 H ( a
v)t
I 20 (a vt )
∴e
Ibv 0 2
(
1 a vt

1 a c vt
)

bI 0 2
vc (a vt )(a c vt )
(2) 只有变压器电势
eT
N
d dt
ac
BA b a
B1 1 A 1.43(T )
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。
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
∴ PFe P入 I 2R 90 2.52 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 12.25104 m2 ,铁心的平
均 长 度 l 0.4m , 空 气 隙 0.5103 m 绕 组 的 匝 数 为 600 匝 , 试 求 产 生 磁 通
acvt avt
eT


d dt


0b 2
ln
acvt avt
cos
t
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 、 I 2 、 N1 、 N 2 ,回答
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vc
2π a + vt a +c +vt
2π (a +vt )(a +c +vt )
w (2) 只有变压器电势
ww eT
=
−N
dΦ dt
a+ c
Φ = BA = b∫a Bxdx
�∫ H xl = NI
N=1 ∴ H x ⋅ 2π (a + c) = i
Bx = µ0H
m ∴
Bx
=
µ 0

i a+ x
(3)导体中通以电流 i = Im sinω t ,线圈以线速度 v 从左向右移动。
网 n 解:关键求磁通 Φ = BA
.c (1)∵
Φ
=
b

a a
+ +
c + vt vt
Bxdx
∴ ev = −b [B (a + c + vt ) − B (a + vt ) ]v
案 pI h B(a + c + vt) = µ0H (a + c + vt) = µ0 2π (a + c + vt)
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.
m 电机:热轧硅钢片, 永磁材料 铁氧体 o 稀土钴
钕铁硼
.c 变压器:冷轧硅钢片。 w 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? a 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,
答 s 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 后 k 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 c 数,随什么原因变化?
课 ha 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。eL来自=−d
ΨL dt
w. 对空心线圈:ψL = Li
所以
eL
=

L
di dt
ww 自感: L
=
ΨL i
=
N φL i
=
N i
Ni ∧m
=
N2
∧m
∧m
=
µA l
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
下列问题:
w (1)总磁动势 F 是多少?
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
w 应定律知
e
=
−N
dΦ dt
产生感应电动势.
e da (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 kh 旋定则:四指指向电势方向,拇指为磁通方向。
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=
µ 0

Im
sin ω t
1 a+ x
a+c
o ∫ Φ = µ 0 Im b s in ω t 2π
a
1 +
x
d
x
=
µ 0 Im b s in ω t ln (a + 2π
x)
a+ c a
=
µ0b 2π
Im
s
in
ω
t
ln
a+ a
c
.c a
w ∴ eT
=

µ 0bω 2π
ln
a+c a
cos ωt
B
x
dt
=
µ 0I mb 2π
sin
ω
t
ln
a+ c+ vt a+ vt
eT
=

dφ dt
=

µ0bω 2π
ln
a+c+vt a+ vt
cos
ωt
m 线圈中感应电势 e = ev + eT
.co 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 、 I 2 、 N1 、 N 2,回答
答 ks �∫ ∵ I = H l = H ( a + c + v t ) ⋅ 2 π ( a + c + v t )
后 同理 a+vt 处的 B 值
课 ac Ba+vt
=
µ H 0 (a +vt )
=
µ0

I (a +
vt)
.h ∴ e = µ 0 Ib v ( 1 − 1 ) = µ 0b I
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
d 积,厚度有关。 h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 k 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。
网 cn 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 = 4.44 fNφm 。 案 p 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, h 匝数 N 有关。
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
m (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;
o (3)写出一次侧电压平衡方程式;
.c (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。
(3)
u1
=
R1i1
+
N1
dΦ dt
(4) i1 增加,如右图。i1 减小
m 1.8 在图 1.30 中,如果电流 i1 在铁心中建立的磁通是 Φ = Φ m sin ωt ,二次绕组的匝数是 o 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。
.c 解:(1) E = w 2

fN Φ = 2m

ω 2π
NΦ = 2m
2ω N Φ
2
2m
a (2) Ė 2 = E 2 9 0 ° = −0 .7 0 7 ω N 2Φ m 9 0 °
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
d下线圈内的感应电动势:
h(1)导体中通以直流电流 I,线圈以线速度 v 从左向右移动; k(2)导体中通以电流 i = Im sinω t ,线圈不动;
a (3) 运动电势 ev 变为:
d e v
=
µ 0b I m 2π
vc sin ω t (a+ vt )(a+ c+ vt
)
(把(1)中的 I 用 Im sinωt 代)
kh 变压器电势变为:
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Φ
=
b
a+ c+ vt
∫a +vt
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