华北电力大学电机学习题集及答案

第 1 页 共 45 页 电机学习题集 1 概论 习题一 感应电动势和电磁力 一、思考题 1. 变压器电动势、运动电动势、自感电动势和互感电动势产生的原因有什么不同？其大小与哪些因素有关？ 2. 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，哪一个的自感系数是常数？哪一个是变数，随什么原因变？ 3. 在图1中，党给原线圈外加正弦电压u1时，线圈内要感应电动势。 （1）当电流i1按图1中方向减小时，标出此时感应电动势实际方向。 （2）如果i1在铁心中建立的磁通?=?msin?t，副线圈咂数是?2，试求副线圈内感应电动势有效值的计算公式。（用频率f1副边匝数?2和磁通最大值?m表示）。 Au1Xi1e1??w1w2e2ax 图1 4. 电磁感应定律有时写成e=-d?dt，有时写成e=-?d?dt，有时写成e=-Ldidt。这三种表示法之间有什么差别？从一种写法改为另一种写法需要什么附加条件？在什么情况下把电磁d?感应定律写成e=？是分析说明之。 dt5. 如图2所示，磁通限定在虚线所围的范围内，“+”表示磁力线垂直进入纸面，在图示各种情况下，导电环移动到虚线位置时，试问在运动时环内是否产生感应电动势，若有感应电动势，是确定其方向。 ＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋（ a)＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋（ b)＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋（ c)＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋（ d) 第 2 页 共 45 页 ＋＋＋＋＋（ e)＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋（ f)+ 图2 二、计算题 1. 设有100匝长方形线框，如图3所示，线框尺寸为a=0.1m，b=0.2m，线圈在均匀磁场中环绕着连接场边中心点的轴线以均匀转速n=1000r/min旋转。均匀磁场的磁密B=0.8T，试求： （1）线圈中感应电动势的时间表达式； （2）感应电动势的最大值及出现最大值的位置； （3）感应电动势的有效值。 2. 线圈匝数尺寸同图3，位于均匀的恒定磁场中，磁通密度B=0.8T，设在线圈中通以10安电流且按顺时针流动，求： （1）当线圈平面与磁力线垂直时，线圈各边所受的力是多少？作用的方向如何？作用在该线圈上的转矩为多少？ （2）当线圈平面与磁力线平行时，线圈各边所受的力是多少？作用的方向如何？作用在该线圈上的转矩为多少？ （3）线圈受转矩后便要转动，试求线圈在不同位置时转矩的表达式。 n＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ba 图3 3. The linear motor shown in Fig.4 consists of a movable conductor that maintains electrical contact with the stationary U-spaped conductor of infinite length, whose sides are separated by 0.5m and enclose uniform magnetic field of 0.8T. A current generator maintains a constant current in the closed loop. After an accelerating period a force of 10N maintains a 10m/s steady-state velocity of the moving conductor. (a) What is the magnitude of the current? (b) What voltage is induced in the closed loop? ＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ 图4 习题二 磁路计算 一、思考题 1 .试比较磁路和电路的相似点与不同点，并叙述磁路计算的一般方法。 第 3 页 共 45 页 2. 电机和变压器的磁路常采用什么材料制成，这种材料有哪些主要特性。 二、计算题 1. 一铁环的平均半径为0.3m，铁环的横截面积为一直径等于0.05m的圆形，在铁环上绕有线圈，当线圈中的电流为5A时，在铁心中产生的磁通为0.003Wb，试求线圈应有的匝数。 铁环所用的材料为铸铁，其磁化曲线有如下数据： H?100(AB?0.1(T) H?100(AB?0.1(T) 2. 对于图5，如果铁心用硅钢片叠成，截面积Ac=12.25?0.0001 m2，填充系数k=0.92，铁心的平均长度lc=0.4m，空气隙?=0.5?0.001m，线圈的匝数为600匝。试求产生磁通（不考虑气隙的边缘效应） ?=11?0.0001Wb时所需的励磁磁动势和励磁电流。 D23硅钢片磁化曲线数据如下(50Hz0.5mm厚) B(T) H?100 (Ammm) 5 6 10 11.0 180 18.8 20 13.6 250 19.5 30 14.8 40 15.5 50 16.0 60 16.4 80 17.2 110 17.3 ) 140 18.3 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 ) 1.58 1.81 2.10 2.50 3.06 3.83 4.93 6.52 8.90 12.6 20.1 37.8 +-I??? 图5 3. 已知磁路如图6所示，材料是D11硅钢片，（填充系数k=0.92），若线圈接在220V，50Hz的交流电源上，线圈匝数w=200匝，求励磁电流。（忽略线圈电阻的漏磁） D11硅钢片磁化曲线数据如下： B?0.1(T) H?100(Am5 ) 1.2 15 ) 17 10 3.6 16 30 11 4.6 17 58 12 6 18 100 13 8 19 165 14 11.2 B?0.1(T) H?100(Am 第 4 页 共 45 页 图6 Ⅱ 变压器 习题三 变压器的空载运行 一、思考题 1. 变压器原、副边电压、电动势正方向如图7a所示，设变比k=2，原边电压u1波形如图7b所示，画出e1、e2、?和u2的时间波形，并用向量图表示E1、E2、?、U2和U1的关系（忽略漏阻抗压降）。 ????EU11?E20u1e?t (a) (b) 图7 2. 图8a和b中的u、i、e等量的规定正方向不同，是分别写出两图中变压器原、副方的电压平衡方程式。 i1i2e1i1i2e1u1e?1e?2e2u2u1e?1e?2e2u2 (a) (b) 图8 3. 图7a中所标的正方向符合关系式e=-?时方向如何？减小时又如何？ 二、计算题 d?dt ，是问当主磁通在?(t)增加时e1和e2的瞬1 某三相变压器SN=5000kVA，U1N/U2N=10/6.3kV，Y，d联结，试求原、副方的额定电流。 2 设有一500 kVA、50Hz三相变压器，10000/400V，D，yn联结，忽略漏阻抗压降，试求： 原方额定线电流及相电流，副方额定线电流； 如原方每相扰组有960匝，文副方每相绕组有几匝？每匝的感应电动势为多少？ 如铁心中磁密最大值为1.4T，求铁心截面积； 如在额定运行情况下绕组中电流密度为3A/mm，求原、副绕组各应有的导线截面积。 3 变压器铭牌数据为SN=100kVA，U1N/U2N=6300/400V，Y，yn联结，如电压由6300V改为10000V，假定用改换高压绕组的办法来满足电源电压的改变，若保持低压绕组匝数每相为40匝不变，则新的高压绕组每相匝数应改为多少？如不改变会有什么后果？ 习题四 变压器的空载运行 2第 5 页 共 45 页 一、思考题 1. 试述激磁阻抗Zm=rm+jxm的物理意义。磁路饱和与否对xm和rm有何影响？为什么要求xm大、rm小？为了使xm大、rm小，变压器铁心应该用什么材料制造？rm能用伏安法测量吗？ 2. 变压器空载时，一方加额定电压，虽然线圈电阻很小，电流仍然很小，为什么？ 3. 一台50Hz的单相变压器，如接在直流电源上，其电压大小和铭牌电压一样，试问此时会出现什么现象？副方开路和短路对原方电流的大小有无影响（均不考虑暂态过程）？ 4. 变压器的额定电压为220/110V，若不慎将低压方误接到220V电源上，试问励磁电流将会发生什么变化？变压器将会出现什么现象？ 二、计算题 1 单相变压器电压为220/110V，设高压侧加220V电压，空载激磁电流为I0，主磁通为?0。若Xa联在一起，在Ax端加电压330V，问此时激磁电流多大？若X、x联接在一起，在Aa端加电压110V，问激磁电流和主磁通又为多大？（见图9） AXa110Vx220V 图9 2 将一台1000匝铁心线圈接到110V50Hz的交流电源上，由安培表和瓦特表的读数可得知I1=0.5A，P1=10W；把铁心取出后电流和功率就变为100A和10000W，设不计漏磁，试求： （1）两种情况下的参数，等效电路和向量图； （2）有铁心时的磁化电流和铁耗电流，无铁心时的无功电流和有功电流； （3）二种情况下磁通的最大值。 习题五 变压器的负载运行 一、思考题 1 若规定变压器电压、电动势、电流和磁通的正方向如图10所示。 （1）写出变压器的基本方程式； （2）若副边带电容负载，画出相量图。 I?1?U1???E1I?2?E2?U2ZL 图10 2 变压器副方加电阻、电感或电容负载时，从原方输入的无功功率有何不同？为什么？ 3 变压器副方加电感性负载及电容性负载时，副方电压有何不同？副方电压在什么情况下

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/kftf.html