电机学课后习题解答(配王秀和、孙雨萍编).doc

《电机学》作业题解 （适用于王秀和、孙雨萍编《电机学》） 1-5 何为铁磁材料？为什么铁磁材料的磁导率高？ 答：诸如铁、镍、钴及他们的合金，将这些材料放在磁场后，磁场会显著增强，故而称之为铁磁材料；铁磁材料之所以磁导率高，是因为在这些材料的内部，大量存在着磁畴，这些磁畴的磁极方向通常是杂乱无章的，对外不显示磁性，当把这些材料放入磁场中，内部的小磁畴在外磁场的作用下，磁极方向逐渐被扭转成一致，对外就显示很强的磁性，所以导磁性能强。 1-9 铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是如何产生的？为何铁心采用硅钢片？ 答：铁心中的磁滞损耗是因为铁心处在交变的磁场中，铁心反复被磁化，铁心中的小磁畴的磁极方向反复扭转，致使磁畴之间不断碰撞，消耗能量变成热能损耗；又因为铁心为导体，处在交变的磁场中，铁中会产生感应电动势，从而产生感应电流，感应电流围绕着磁通做漩涡状流动，从产生损耗，称之为涡流损耗，之所以采用硅钢片是因为一方面因硅钢电阻高，导磁性能好，可降低涡流损耗，另一方面，采用薄片叠成铁心，可将涡流限制在各个叠片中，相当于大大增加了铁心的电阻，从进一步降低了涡流损耗。 1-13 图1-27所示为一铁心，厚度为0.05m，铁心的相对磁导率为1000。问：要产生0.003Wb的磁通，需要多大电流？在此电流下，铁心各部分的刺痛密度是多少？ 解：取磁路的平均长度，上下两边的长度和截面积相等算一段，算作磁路段1，左侧为2，右侧为3。 磁路段1长度和截面积：，； 磁路段2长度和截面积：，； 磁路段1长度和截面积：，； 总磁阻： 磁动势： 励磁电流： 在此电流下，铁心各部分的磁通密度分别为： 2-5 变压器做空载和短路试验时，从电源输入的有功功率主要消耗在什么地方?在一、二次侧分别做同一试验，测得的输入功率相同吗？为什么？ 答：做空载试验时，变压器的二次侧是开路的，所以变压器输入的功率消耗在一次测的电阻和激磁（励磁）支路电阻上，空载时，变压器的一次侧电流仅为额定负载时的百分之几，加之一次侧电阻远远小于激磁电阻，所以输入功率主要消耗在激磁电阻上。所以，可以认为空载损耗就是铁耗。 短路试验时，二次侧短路，一次侧所加电压很小，铁心损耗忽略不计，输入功率主要消耗在一、二次测的绕组电阻上，可以认为短路损耗就是绕组的铜耗。 在一、二侧分别做同一试验，如空载试验在额定的电压下；短路试验在额定的短路电流下，在一、二次测消耗的功率是一样的。 2-8 一台三相变压器的额定容量为,额定电压为35kV/10.5kV，一、二次绕组分别为星形、三角形联结，求： (1)这台变压器一、二次侧的额定电压、相电压及额定线电流； （2）若负载的功率因数为0.85(滞后)，则这台变压器额定运行时能带多少有功负载？输出的无功功率又是多少？ 解：（1）一、二次侧的额定电压：；。额定相电压：；。额定线电流：；。 （2）这台变压器额定运行时能带的有功负载：；输出的无功功率是：。 2-12 一台三相变压器，，，一、二次绕组分别为星形、三角形联结。在低压侧做空载试验，数据为 ，，。在高压侧做短路试验，测出数据为 ，，。，，求变压器参数（实际值和标幺值）。 解：变压器的变比为：； ，。 由空载试验得：，，，，， ，，， ，，，，因短路试验在高压侧做的，所以，算出的短路阻抗不需归算，，， ， 3-3 直流电机主磁路包括哪几部分？磁路未饱和时，励磁磁动势主要消耗在哪一部份？ 答：直流电机的主磁路包括气隙、电枢齿、电枢轭、磁极、磁轭五部分；磁路未饱和时，励磁磁动势主要消耗在电机的气隙上。 3-14 一台直流电机的极对数，单叠绕组，并联支路数，电枢总导体数匝，气隙每极磁通，当转速分别为1500r/min 和500r/min 时，求电枢感应电动势的大小。若电枢电流Ia=10A，磁通不变，电磁转矩是多大？ 解：（1）， ； 当时， ； 时， 。 （2）。 3-15 一台他励直流电动机的额定数据如下：,, , , , 。计算额定运行时电动机的、、、。 解：，, ，， 。 答：直流电机主磁路包括定子轭、主磁极、气隙、转子齿、转子轭五部分，其中，定子轭、主磁极、转子齿、转子轭四部分由导磁材料（硅钢或铸钢）构成，导磁性能很好，磁路不饱和时，这几部分消耗的励磁磁动势较小，所以，励磁磁动势主要消耗在不导磁的气隙段。 4-10 一台三相同步发电机，，,定子采用双层短距分布绕组，，，每相串联匝数,星形联结，每极磁通 ，试求： （1）该发电机的极数； （2）定子槽数； （3）基波绕组系数； （4）基波相电动势和线电动势。 解：（1）因为对同步电机，有，故，即 ； （2）槽； （3）,，，， ，；； （4）； 。 4-14 一台三相6000kW汽轮发电机，，，, ，星形联结，双层绕组定子槽数 ，并联支路数 ， ，线圈由一匝组成，求额定电流时： （