《电机学综合习题》word版.doc

绪论0—1． 电机和变压器的磁路常采用什么材料制成，这种材料有那些主要特性？ 答：电机和变压器的磁路常采用硅钢片制成，它的导磁率高，损耗小，有饱和现象存在0—2． 磁滞损耗和涡流损耗是什幺原因引起的？它们的大小与那些因素有关？ 答：磁滞损耗由于B交变时铁磁物质磁化不可逆，磁畴之间反复摩擦，消耗能量而产生的它与交变频率f成正比，与磁密幅值的α次方成正比涡流损耗是由于通过铁心的磁通ф发生变化时，在铁心中产生感应电势，再由于这个感应电势引起电流（涡流）而产生的电损耗它与交变频率f的平方和的平方成正比0—3． 在图0—5中，当给线圈外加正弦电压u1时，线圈内为什么会感应出电势？当电流i1增加和减小时，分别算出感应电势的实际方向 答：在W1中外加u1时在 W1中产生交变电流i1，i1在W1中产生交变磁通ф，ф通过W2在W2中和W1中均产生感应电势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d0—4． 变压器电势、运动电势（速率电势）、自感电势和互感电势产生的原因有什么不同？其大小与那些因素有关？ 答：圈中，由于线圈交链的磁链（线圈与磁势相对静止）发生变化而产生的电势就叫变压器电势。

它与通过线圈的磁通的变化率成正比，与自身的匝数成正比由于导体与磁场发生相对运动切割磁力线而产生的感应电势叫做运动电势，它与切割磁力线的导体长度、磁强、切割速度有关由线圈自身的磁场与本身相交链的磁通发生改变而在本线圈内产生的感应电势叫自感电势，它与L有关互感电势是由相邻线圈中，由一个线圈引起的磁通变化，使邻近线圈中的磁通发生变化而引起的其它线圈中的感应电势它与两线圈的匝数、相隔距离、磁通（互感磁通）变化率等有关0—5． 自感系数的大小与那些因素有关？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，哪一个的自感系数大？哪一个的自感系数是常数？哪一个是变数？随什么因素变化？ 答：因为L＝ψ/i＝wФ/i＝Ф/F＝/，从上式可以推出L与成正比，与磁阻成反比又因两线圈W相同，铁的远小于木的，所以铁质上绕组的自感系数大，另一个小因木质是线性的，不变，铁的要变，所以木质上绕组L为常数，铁质上绕组L为变数铁为变数是因为当H改变时μ变化而引起的，所以根本因素是H改变了0—6． 电磁转矩是怎样产生的？它在机电能量转换过程中起着什么作用？ 答：电机中电磁转矩是由载流导体在磁场中受力而产生的，在机电能量转换中是机械能和电能转换的完成者。

0—7． 电机中的气隙磁场一般是根据什么原理和采用什么方法建立起来的？气隙磁场在机电能量转换过程中起着这么作用？ 答：电机中的气隙磁场一般是根据载流导体周围产生磁场，采用绕组通以电流来产生，建立起一定分布的气隙磁场气隙磁场在机电能量转换中起着传递能量的媒介作用，使定、转子间磁的联系及机电能量转换得以实现0—8． 图0－6是两根无限长的平行轴电线，P点与两线在同一平面内，当导体中通以直流电流I时，求P点的磁场强度和磁通密度的大小和r1方向解：对于线性介质，迭加原理适用，A在P处产生磁场强度＝B在P出产生的磁场强度 ＝由于与方向相同，如图所示则 ＝+ 感应强度 ＝＝(+) 0－9 图0－6中，当两电线分别通以直流电流（同向）I和异向电流I时，求每根导线单位长度上所受之电磁力，并画出受力方向解：由于两根导体内通以同样大小的电流I，现在考虑其大小时，它们受力是相同的一根导体在另一根导体处产生磁感应强度B＝（）所以每根导体单位长度受力f=BI=（）力的方向是通同向电流时相吸，通异向电流相斥0－10在图0－5中，如果电流在铁心中建立的磁通是Ф＝Sint,副线圈匝数是，试求副线圈内感应电势有效值的计算公式。

解：副线圈中感应电势的瞬时值 ＝＝Cost 感应电势的有效值计算公式为： =0－11. 有一单匝矩形线圈与一无限长导体同在一平面内，如图0－7所示试分别求出下列条件下线圈内的感应电势：（1） 导体内通以直流电流I，线圈以速度ν从左向右移动：（2） 电流= Sint ，线圈不动：（3） 电流= Sint，线圈以速度ν从左向右移动解：(1)导体内通以电流I时离导体x远处的磁密为 B＝ 所以，当线圈以速度ν从左向右移动时感应电势大小为 e＝－＝－ ＝－（㏑） ＝－ ＝ （2） 当线圈不动时，电流是= Sint时， ф= =㏑ Sint 所以 ＝－＝－㏑ Cost（4） 电流= Sint，线圈以速度ν从左向右移动时ф= ＝㏑ Sint 所以，＝－＝－[+㏑ Cost]＝[+㏑ Cost]0－12. 对于图0－8，如果铁心用硅钢片迭成，截面积＝㎡,铁心的平均长度＝0.4m，，空气隙m，线圈的匝数为600匝，试求产生磁通 ＝韦时所需的励磁磁势和励磁电流。

解：在铁心迭片中的磁密为 ＝11/12.25＝0.9 (T)根据硅钢片磁化曲线查出＝306 (A/m)在铁心内部的磁位降 ＝*＝306*0.4＝122.4（A）在空气隙处，当不考虑气隙的边缘效应时 （T） 所以 ＝7.15 （A/m）故 ＝357.5（A）则励磁磁势F＝+＝357.5+122.4＝479.9 安匝 励磁电流 （A）0－18 磁路结构如图0－10所示，欲在气隙中建立7韦的磁通，需要多大的磁势？ 解：当在气隙处不考虑边缘效应时，各处的磁密 B＝硅钢片磁路长度（mm）铸钢磁路长度（mm）查磁化曲线：（A/mm） （A/mm）空气之中：（A/mm）故：各段磁路上的磁位降 （A） （A） （A） 则：F＝++＝1110+229.9+389.0＝1728.9（A） 故需要总磁势1728.9安匝。

0－19 一铁环的平均半径为0.3米，铁环的横截面积为一直径等于0.05米的圆形，在铁环上绕有线圈，当线圈中电流为5安时，在铁心中产生的磁通为0.003韦，试求线圈应有匝数铁环所用材料为铸钢，其磁化曲线见附录3解：铁环中磁路平均长度（m）圆环的截面积S＝铁环内的磁感应强度查磁化曲线得磁感应强度H＝3180（A） F＝H＝故：线圈应有的匝数为W＝（匝）0－20 设上题铁心中的磁通减少一半，线圈匝数仍同上题中所求之值，问此时线圈中应流过多少电流？如果线圈中的电流为4安，线圈的匝数不变，铁心磁通应是多少？解：在上题中磁通减少一半时磁密 查磁化曲线得出磁场强度＝646（A/m） 所以，（安/匝） 故此时线圈内应流过电流（安） 当线圈中电流为4安时磁势（安匝） 设所产生的磁通为0.0027韦，则：（T） 查磁化曲线得磁场强度 （安匝） 假设值小了，使比小了很多，现重新假设韦，则 查磁化曲线得磁场强度 （安匝） 在中采用插值得产生得磁通 ＝ ＝0.002878（韦） 0－21 设有100匝长方形线圈，如图0－11所示，线圈的尺寸为a＝0.1米，b＝0.2米，线圈在均匀磁场中围绕着连接长边中点的轴线以均匀转速n＝1000转/分旋转，均匀磁场的磁通密度B＝0.8 w/。

试写出线圈中感应电势的时间表达式，算出感应电势的最大值和有效值，并说明出现最大值时的位置图0－11解：线圈转动角速度故在t秒时刻线圈中的感应的电势所以 ＝ ＝168Sin104.9t （v）感应电势的最大值感应电势的有效值E＝出现感应电势最大值时，线圈平面与磁力线平行0－22 设上题中磁场为一交变磁场，交变频率为50Hz，磁场的最大磁通密度，（1） 设线圈不转动，线圈平面与磁力线垂直时，求线圈中感应电势的表达式；（2） 设线圈不转动，线圈平面与磁力线成60度夹角，求线圈中感应电势的表达式；（3） 设线圈以n＝1000r/m的速度旋转，且当线圈平面垂直于磁力线时磁通达最大值，求线圈中感应电势的表达式，说明电势波形解：（1）通过线圈的磁通 所以，线圈中的感应电势 （2）当线圈不动，与磁力线成60度夹角时 （3）当线圈以n＝1000r/m转动时， ＝ 所以线圈中的感应电势＝ ＝167.8Cos209.3t－335.2Cos419t (v)0－23 线圈尺寸如图0－11所示，a＝0.1m，b＝0.2m，位于均匀恒定磁场中，磁通密度B＝0.8T。

设线圈中通以10安电流，试求：（1） 当线圈平面与磁力线垂直时，线圈各边受力多大？作用方向如何？作用在该线圈上的转矩多大？（2） 当线圈平面与磁力线平行时，线圈各边受力多大？作用方向如何？作用在该线圈上的转矩多大？（3） 线圈受力后要转动，试求线圈在不同位置时转矩表达式 解：（1）当线圈平面与磁力线垂直时，线圈两条长边所受之力（每边受力） 两条短边所受之力为 此时，各边作用力或同时指向框外或同时指向框内，线圈受力不产生转矩2）当线圈平面与磁力线平行时，线圈中只有短边受力，其大小仍为0.8（N），故其产生的转矩为此时转矩最大，方向是绕轴转动 （3） 在不同位置时，如果取线圈与磁场等位面的夹角为θ,则：在θ角处仍仅有短边受力才能产生力矩短边受力 所以，在θ处线圈所受之力矩 ＝0.8*0.2*Sinθ ＝0.16 Sinθ （N·m）0－24 一铁心电抗器如图0－12所示，线圈套在开口环形铁心上，线圈匝数W，铁内磁路长l，截面积A，开口宽度δ，试求：（1） 电抗器的电感（2） 当电流为安时的【1】 电抗器的磁能和容量；【2】 电抗器的等效电路；【3】 二极间的吸力。

解：（1）设磁路中磁。