重庆大学电机学答案

第1章磁路电机学习题课电机学习题课ElectricMachinery21-1磁路的磁阻如何计算？磁阻的单位是什么？其中：µ为材料的磁导率；L为材料的导磁长度；A为磁路的导磁面积。磁阻的单位为A／Wb或1/H。mRAlAlRmLmRA电机学习题课ElectricMachinery31-2磁路的基本定律有哪几条？当铁心磁路上有几个磁动势同时作用时，磁路计算能否用叠加原理，为什么？磁路的基本定律有：磁路的欧姆定律、磁路的基尔霍夫第一定律和基尔霍夫第二定律。当铁心磁路上有几个磁动势同时作用时，分为两种情况考虑：当铁心不饱和时，可以采用叠加原理;当铁心饱和时，因为磁路是非线性的，存在饱和现象,磁化曲线不再是一条直线，磁导率是变化的，H和B呈非线性关系，故不能采用叠加原理。OiφOHB电机学习题课ElectricMachinery41-3基本磁化曲线与起始磁化曲线有何区别？磁路计算时用的是哪一种磁化曲线？起始磁化曲线是将一块从未磁化过的铁磁材料放入磁场中进行磁化，所得的B=f（H）曲线；基本磁化曲线是对同一铁磁材料，选择不同的磁场强度进行反复磁化，可得一系列大小不同的磁滞回线，再将各磁滞回线的顶点连接所得的曲线。二者区别不大。磁路计算时用的是基本磁化曲线。电机学习题课ElectricMachinery51-4铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的？它们各与哪些因素有关？hhmpCfBV磁滞损耗是由于B交变时，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Bm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的的平方和Bm的平方成正比。铁心损耗磁滞损耗和涡流损耗加在一起称为铁心损耗（简称铁耗）。其大小与铁心材料的性质有关，并与交变频率f的1.3次方、磁路最大磁密Bm的平方以及铁心重量G成正比。VBfCpmee2221.32FeFGempCfB电机学习题课ElectricMachinery61-8如图所示铁心线圈，线圈A为100匝，通入电流1.5A，线圈B为50匝，通入电流1.0A，铁心截面积均匀，求PQ两点间的磁位降。20cm15cmAQPi1i2CDBR1R2R3R4F1F2QPCD解一：材料的磁阻与长度成正比，设PQ段的磁阻为mPQRR，则左边支路PCDQ的磁阻为2021511153PDCQmmmPQlRRRl1112221001.5150501.050AAAANiFNiF因为磁动势F1大于F2，故磁通的方向和F1同向，根据磁路的欧姆定律有1212215050300111414333005071.4314mPDCQmmmmmmPQmFFFFwbRRRRRRRFRARF电机学习题课ElectricMachinery7解二：本题未涉及磁通和磁密的计算问题，可采用叠加原理进行求解。R2R4F1R3QPR1DC）（AiNF1505.11001111111PQPQFHlFHl由和111500.1532.140.150.22PQPQPQQCCDDPFFlllllA（）（）（）当i1单独作用时电机学习题课ElectricMachinery8R2R4F2R3QPR1DC2i当单独作用时）（AiNF50150222当两个电流同时作用时，1232.1439.2971.43PQPQPQFFFA（）22500.5539.290.7PQPDDCCQPQQCCDDPFFlllllllA（）（）（）2222PQPQFHlFHl由和电机学习题课ElectricMachinery9补充1说明直流磁路和交流磁路的不同点。直流磁路中磁通恒定，而交流磁路中磁通随时间交变，进而会在激磁线圈内产生感应电动势；直流磁路中无铁心损耗，而交流磁路中有铁心损耗。电机学习题课ElectricMachinery10补2在下图中，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e2和e1，当i1增加时e1从b到a，e2从d到c，当i1减少时e1从a到b，e2从c到d。电机学习题课ElectricMachinery11补3右图为一矩形铁心构成的磁路，两线圈分别接在直流电源上，并已知I1、I2、N1、N2，请回答下列问题：①总磁动势是多少？回路上的磁压降是多少？②若I2反向，总磁动势是多少？③若在a、b处切开形成一空气隙，总磁动势是多少？此时回路l上的磁压降主要在铁心中还是气隙中？④比较①、③两种情况下铁心中B和H的大小。⑤比较第③种情况下铁心和气隙中B和H的大小。1212FNNII答：①总磁动势为②I2反向后总磁动势为1212FNNII③总磁动势同第①种情况。由于气隙中的磁阻较大，磁压降主要在气隙中。电机学习题课ElectricMachinery12⑤比较第③种情况下铁心和气隙中B和H的大小。根据磁通连续性原理，当忽略气隙在边缘效应时，铁心和气隙中的B相等，而气隙的磁导率比铁心小，所以气隙中的H大。④比较①、③两种情况下铁心中B和H的大小。在第③种情况下，由于磁路中存在气隙，磁路的磁阻比第①种情况下大，而磁动势没变，所以磁通减小，铁心中的B和H都比第①种情况下的小。第2章变压器电机学习题课电机学习题课ElectricMachinery142-1什么叫变压器的主磁通，什么叫漏磁通？空载和负载时，主磁通的大小取决于哪些因素？答：主磁通经过铁心形成闭合回路，与一、二次绕组同时交链并在其中产生感应电动势，是变压器实现能量传递的媒介。它也是变压器的工作磁通，占总磁通的绝大部分。漏磁通主要沿非铁磁材料闭合，仅与一次或二次绕组之一相交链，并在其中感应电动势。它只起漏抗压降的作用，而不能传递能量，在总磁通中只占很小一部分。主磁通由一、二次绕组的磁动势共同产生；漏磁通仅由一次或二次绕组的磁动势独自产生。电机学习题课ElectricMachinery15空载时，由于mfNEU11144.4负载时，二次绕组中将有电流流过，同时，一次绕组中的电流将由空载电流变为负载电流，由于一次绕组的漏抗压降很小，故负载时上式仍成立，故负载时的主磁通约等于空载时的主磁通。所以，主磁通与端电压、电源频率和一次绕组匝数有关。电机学习题课ElectricMachinery162-2一台60Hz的变压器接到50Hz的电源上运行时，若额定电压不变，问激磁电流、铁耗、漏抗会怎样变化？答：根据1114.44mUEfN可知，电源电压不变，频率f下降，将使主磁通增大。而主磁通是随激磁电流的增大而增大。Oimφ铁心的磁化曲线电机学习题课ElectricMachinery17再由3.12fBpmFe讨论铁损耗的变化情况。60Hz时，3.12fBpmFe50Hz时，3.12')2.11()2.1(fBpmFe由于，14.12.12.12.17.03.12'FeFepp，所以铁损耗增加了。漏电抗fLLX2，因为频率下降，所以原边漏电抗1X、副边漏电抗2X均减小16.7%。电机学习题课ElectricMachinery182-3一台110V/200V的变压器，若误接到110V直流电源上，将会产生什么后果？答：接上直流电源后，铁芯中只有恒定磁通，所以（1）变压器无感应电动势，激磁电抗和原边漏抗均为零；（2）磁通不交变，铁芯中没有铁耗。所加电压全部加在R1上，因R1很小，故电流很大，可使变压器因过热而烧坏。电机学习题课ElectricMachinery192-4在导出变压器的等效电路时，为什么要进行归算？归算是在什么条件下进行的？答：归算原因：将复杂的电磁耦合问题简化为单纯的电路问题；把没有直接联系的一次和二次绕组，在电路上连接起来；得到等效电路，便于分析与求解。归算条件：折算前后，变压器的电磁效应不改变；变压器的功率大小也不改变；变压器的物理本质也不应改变归算方法：我们可以将二次侧等效为用一个与一次侧匝数N1相同的绕组来等效替代。归算以后，两侧匝数相等，,原来的磁势平衡方程变成了，两侧的等效电路就可以合并了。12121mNININI12'mIII1212','1,'EEkNN电机学习题课ElectricMachinery202-5利用T型等效电路进行实际问题计算时，算出的一次和二次侧电压、电流和损耗、功率是否均为实际值，为什么？当归算到一次侧时，算出的一次侧电压、电流为实际值，二次侧电压、电流为归算值，其实际值应为kUU/.'22..'2.2IkI当归算到二次侧时，算出的二次侧电压、电流为实际值，一次侧电压、电流为归算值，其实际值应为.'11.kUUkII/.'1.1电机学习题课ElectricMachinery21无论归算到哪一侧，算出的损耗和功率都为实际值。....'''22222222coscosIPUIkUPk二次侧有功功率2'''222222()cukkcuIpIRkRpk二次侧铜耗以归算到一次侧为例，因为一次侧均为实际值，所以功率和损耗为实际值，对二次侧而言，电机学习题课ElectricMachinery222-8三相变压器的标准联结组有几种？常用的有几种？为什么三相变压器组不宜采用Yy联结？我国规定：Yyn0Yd11YNd11YNy0Yy0为标准联结组，其中前三种最为常用。Y,y联结组：一、二次侧均无中线，3次谐波电流没有通路，励磁电流是正弦波，产生的磁通为平顶波，平顶波磁通中含有较大的3次谐波分量，如不能有效抑制，导致感应电势为尖顶波。三相变压器组：各相磁路独立，3次谐波磁通畅通无阻，也就是说，磁路结构对磁通中的3次谐波没有抑制，所以这种形式的变压器磁通为平顶波，相电势为尖顶波。相电势的幅值比基波幅值大(45~60）%，将危及变压器的绝缘，故电力系统中不能采用这种Y,y变压器组。电机学习题课ElectricMachinery232-9什么叫标幺值，使用标幺值来计算变压器问题时有何优点？用标幺值表示时，变压器的**0kIZ、一般在什么范围之内？答：·实际值标幺值＝基值基值一般取额定值，标幺值就是实际值与基值的比值。·优点：（1）计算方便，便于性能比较。不论变压器大小、形状，其两个主要性能指标的大小一般为I0*=0.02~0.09，Uk*=0.04~0.16.（2）使用标幺值后，折算前后各量标幺值相同，无需折算，即：R2*=R2'*，I2*=I2'*，U2*=U2'*（3）三三相相系系统统的的线线、、相相标标幺幺值值相相等等（4）直观明了，直接反映变压器运行状态，例如I1*=1.5说明过载了。·**00.040.160.020.09kZI～，～电机学习题课ElectricMachinery242-15有一台三相变压器，额定容量5000VNSkA，额定电压kVkVUUNN3.61021，Y,d联结，试求：（1）一次、二次侧的额定电流；（2）一次、二次侧的额定相电压和相电流。解：（1）AAUSINNN68.2881035000311AAUSINNN21.4583.635000322（2）原边Y联结：kVkVUUNN77.5310311AIINN68.28811副边联结：226.3NNUUkV22458.21264.5533NNIIAA电机学习题课ElectricMachinery252-17有一台单相变压器，已知参数为：19.21R，4.151X，15.02R，964.02X，1250mR，12600mX，26087621NN。当二次侧电压VU60002，电流AI1