课后练习与思考1

解 直流电磁铁与交流电磁铁不同，其线圈电流 I
U R
，不受气
IN
隙影响。当气隙δ 减小时磁路磁阻减小( R m 0
变，故磁通将增大，线圈电感 L N
d di
0S
)因
不
也将增大。
第七章 交流电动机
7.2.1 7.2.2 7.2.3 7.3.1 7.3.3 7.3.4
7.3.2 在三相异步电动机起动初始瞬间，即s=1时，为什么转子

SN
l
2
，空心线圈中介质磁导率为常数 0 ，而铁心
线圈中介质磁导率 r 0 不是常数，随线圈电流大小而变 化，所以空心线圈电感为常数，而铁心线圈电感则不是常数。
有铁心时， 0 ，所以电感大。铁心达到饱和时磁导率大大下
降，因此电感也减小。
6.2.4 分别举例说明剩磁和涡流的有利一面和有害一面。
R 2 ( SX
)
2
和
)
2
也可以看出， I 2 随 S 增大而增大，
cos 2 随 S增大而减小。
7.3.5 频率为60Hz的三相异步电动机，若接在50Hz的电源上使用， 将会发生何种现象？ 答：根据 U 1 4 . 44 f 1 N 1 m ，当频率f1降低时，磁通 m 增大，电动 机空载磁化电流增大，电动机发热； f1减小，旋转磁场转速n1下 降，电动机转速n也下降。 7.4.1 三相异步电动机在一定负载转矩下运行时，如电源电压降 低，电动机的转矩、电流及转矩有无变化？ 答：电动机电磁转矩 T U 12 ，当电源电压下降时，电磁转矩减 少，使转矩下降，转差率增加，转子电流和定子电流都会增加。 稳定时电磁转矩等于机械负载转矩，但转矩降低了，定、转子电 流增大了。过程如下：
电流I2大，而转子电路的功率因数cosψ2小。
解 当s=1（起动）时，转子感应电动势 E 2 E 20 ,达到最大， 所以转子电流 I 2 很大。但此时转子电抗也达最大，故转子功 率因数 cos 2 为最小。由公式 I 2
cos
2 SE
2 20 20

R2 R 2 ( SX
2 20
• (2) 交流励磁，铁心S加倍，其它不变 ∵ Φm＝U/4.44fN 而 Ｕ、f、Ｎ不变 ∴ Φ不变 ∵B＝Φ/S 且S加倍 ∴B减为原来一半 ∵I＝HL/N＝B· L/(N) 且Ｂ减半 ∴I减半 I2 R也减为原来1/4 •(4) 交流励磁，线圈N加倍，其它不变 ∵Φm＝ U/4.44fN 且N加倍 ∴Φ减为原来一半 ∵Ｂ＝Φ/S 且Φ减半 ∴B减为原来一半 ∵I＝BL/(μ N) 且B减半，而N加倍 ∴I减为原来的1/4 I2R减为原来的1/16
流电源上时，电流 I ~
P I~ R I R
2 2
U R X
2 2 L
U R
；接到交
；显然 I ~ I ；消耗功率
U R
插入铁心后：接到直流电源上，电流和功率仍为原值，即 I
P I R 。 接到交流电源上，由于磁通增大，感抗增大，且铁
2
心中的磁滞、涡流损失，使电路电阻也略有增大，因此电流大 大减小，虽然多了铁损，但因电流下降很多，功率也减小。
m将增大一倍，励磁电流将大大增加，造成绕组发热而损坏。
6.3.10 调压器用毕后为什么必须转到零位？
解 （1）调压器是一个大电感，若手轮不在零位，则调压器将 带负载断电，可能产生过渡过程，引起电路过电压或过电流。
（2）若不在零位，下次使用时有可能使设备过电压。
6.4.1 在电压相等（交流电压指有效值）的情况下，如果把一个 直流电磁铁接到交流上使用，或者把一个交流电磁铁接到直流 上使用，将会发生什么后果？ 解 若将直流电磁铁接到交流电源上使用，则励磁电流和磁通及
6.2.7 P I 2 R 2 2 1 . 75 7W Cu
PFe P PCu 70 7 7W
cos
P UI

70 120 2
0 . 29
第六章 磁路与铁心线圈电路
6.2.1 将一个空心线圈先后接到直流电源和交流电源上，然后在 这个线圈中插入铁心，再接到上述的直流电源和交流电源上。如 果交流电源电压有效值和直流电源电压相等，在上述四种情况下， 试比较通过线圈的电流和功率的大小，并说明其理由。
解 对空心线圈：接到直流电源上时，电流 I
解 由于铁心有剩磁，可制造永久磁铁，例如永磁直流电机， 家里用的门隙等等。但若剩磁大了，对交流电机和电器则产生 剩磁损失，机械手表（全钢）有剩磁则影响走时准确性。
交流电机、电器的铁心中有涡流则造成功率损失，且使铁心发 热、影响电机、电器的工作性能。但利用涡流又可以对金属加 热，实现冶炼和淬火等加工工作，还可以用涡流灶对食品进行 加热和烹调等。
P214 6.1.6 铁心线圈参数变化对磁感应强度B， 2 线圈电流I和铜损I R的影响。 (1) 直流励磁，铁心S加倍，电源电压Ｕ、线 圈R、N不变。 ∵ I＝U/R ∴ I不变，I2R不变 又 ∵ B＝μH＝μIN/L ∴ B不变 Φ=BS S加倍 Φ 加倍 (3) 直流励磁，线圈Ｎ加倍，其它不变。 ∵ I=U/R ∴ I 不变 I2R不变 ∵ B＝μIN/L N加倍 ∴ B加倍 Φ＝BS ∵ B加倍 ∴ Φ 也加倍
• (5) 交流励磁，频率f加倍，其它不变 ∵Φm＝ U/4.44fN 而f加倍 ∴Φ减为原来一半 ∵B＝Φ/S 而Φ减半 ∴B也减半 ∵I＝BL/(μN )· 而B减半 • ∴I减半 I2R也减为原来1/4
•(6) 交流励磁，频率f减半，U也减半，其它 不变。 ∵Φm＝ U/4.44fN ∴Φ不变， B也不变 ∵I＝BL/(μN) ∴I不变， I2R也不变
N1 2N1 m Hm I
' ' 1 2 ' '
'
U 1 f不 变
'
1 2
m Bm
' 1 2
1 4
。因为
' 1 2 1 2
Bm IN 1
Hm I N1 Hm l
1 4
H ml
IN 1
'
I
6.3.3 有一台电压为220V/110V的变压器，N1=2000， N2=1000。有人想省些铜线，将匝数减为400和200，是否 也可以。 解 根据
10.5.1通电延时与断电延时有什么区别？时间继电器的有四种 延时触点是如何动作的? 答：通电延时是时间继电器线圈通电时，其触点延时动作。断 电延时则相反，是当时间继电器断电时，其触点延时动作。
四种延时触点动作过程： 常开延时闭合触点：属于通电延时式。当时间继电器线圈通电后，其 平常断开的触电延时一定时间才闭合。断电时该触点立即断开。 常开延时断开触点：属于断电延时式。当时间继电器线圈通电时， 该触点瞬时闭合。而当线圈断电时，该触点延时一定时间才断开。 常闭延时闭合触点：属于断电延时式。当线圈通电时，该触点立即 断开。而线圈断电时，该触点延时一定时间闭合。 常闭延时断开触点：属于通电延时式。当时间继电器线圈通电后， 其平常闭合的触点延时一定时间才断开。而当线圈断电时，该触点立 即闭合。
U 1 4 . 44 fN 1 和 m
1 5
U 20 4 . 44 fN 2 m
若将 N 1 和 N 2均减小为
将绕组绝缘烧坏。
，则磁通将增加5倍，因此励
磁电流将大大增加，且因磁路饱和，电流将远远超过额定值而
6.3.4 变压器的额定电压为220V/110V，如果不慎将低压绕组 接到220V电源上，试问励磁电流有何变化？后果如何？
6.3.1 有一空载变压器，一次侧加额定电压220V，并测得一次侧 绕组电阻R1=10Ω，试问一次侧电流是否等于22A? 解 由于变压器一次侧绕组中主磁电动势远远大于其线圈电阻 及漏抗产生的压降，即 U 1 E 1 ,所以 I 1
U1 R1

220 10
22 A
6.3.2 如果变压器一次绕组的匝数增加一倍，而所加电压不变， 试问励磁电流将有何变化。 解 U 1 4 . 44 fN 1 m ，在 U 1 不变条件下，匝数 N 1 增加 一倍将使磁通 m 减小一半，励磁电流也将减小，由于电流 与磁通是磁化曲线非线性关系，电流减小不等于一半，而大于 一半。在磁化曲线的线性区则电流将减小为
10.2.2 什么是零压保护？用闸刀开关起动和停止电动机时有无零 压保护？ 答：因为在控制电路中具有自锁环节，当电源电压为零（或低于 接触器释放电压）时，接触器释放而使自锁触点断开，电动机断 电停车。当电源电压自动恢复时，若不操作起动按钮，电动机将 不会自行起动，以免造成事故，称为零压保护（或称失压保护， 欠压保护）。 用闸刀开关控制电动机起、停时，电源失电，电动机停车；电 源电压自动恢复，电动机自动起动，可能造成事故。可见不能起 零压保护作用。
吸力均将大大减小，电磁铁吸合不上。若将交流电磁铁接到直
流电源上使用，则励磁电流将大大增加，犹如电路短路，将烧 坏线圈。
6.4.2 交流电磁铁在吸合过程中气隙减小，试问磁路磁阻、线圈 电感、线圈电流以及铁心中磁通的最大值将作何变化（增大、 减小、不变或近于不变）？ 解 气隙δ 减小则磁阻 R m 0
6.2.2 如果线圈的铁心由彼此绝缘的钢片在垂直磁场方向叠成， 是否也可以？
解 不可以 。因为绝缘并没有阻断涡流的路径，不能减小涡流损失。 6.2.3 空心线圈的电感是常数，而铁心线圈的电感不是常数， 为什么？如果线圈的尺寸、形状和匝数相同，有铁心和没铁心 时，那个电感大？铁心线圈的铁心在达到磁饱和和尚未达到饱 和状态时，哪个电感大？ 解 电感L
U 1 T ( U 1 ) n s I 2 I 1 T 使 T T C
2
第十章 继电接触器控制系统