電機(jī)學(xué)綜合習(xí)題word版(已修改)
2025-01-20 08:27 本頁面
【正文】 緒論 0— 1． 電機(jī)和變壓器的磁路常采用什么材料制成，這種材料有那些主要特性？ 答：電機(jī)和變壓器的磁路常采用硅鋼片制成，它的導(dǎo)磁率高，損耗小，有飽和現(xiàn)象存在。 0— 2． 磁滯損耗和渦流損耗是什幺原因引起的？它們的大小與那些因素有關(guān)？ 答：磁滯損耗由于 B 交變時(shí)鐵磁物質(zhì)磁化不可逆，磁疇之間反復(fù)摩擦，消耗能量而產(chǎn)生的。它與交變頻率 f 成正比，與磁密幅值 Bm 的 α 次方成正比。渦流損耗是由于通過鐵心的磁通 ф 發(fā)生變化時(shí)，在鐵心中產(chǎn)生感應(yīng)電勢，再由于這個(gè)感應(yīng)電勢引起電流（渦流）而產(chǎn)生的電損耗。它與交 變頻率 f的平方和 Bm的平方成正比。 0— 3． 在圖 0— 5中，當(dāng)給線圈外加正弦電壓 u1時(shí)，線圈內(nèi)為什么會(huì)感應(yīng)出電勢？當(dāng)電流 i1 增加和減小時(shí) ， 分 別 算 出 感 應(yīng) 電 勢 的 實(shí) 際 方 向 。 答 ： 在 W1 中 外 加 u1 時(shí)在 W1中產(chǎn)生交變電流 i1， i1 在 W1 中產(chǎn)生交變磁通 ф ， ф 通過 W2在 W2中和 W1中均產(chǎn)生感應(yīng)電勢 е 2和 e1，當(dāng) i1 增加時(shí) e1從 b到 a， е 2從 d 到 c，當(dāng) i1 減少時(shí) e1從 a到 b， е 2從 c 到 d。 0— 4． 變壓器電勢、運(yùn)動(dòng)電勢（速率電勢）、自 感電勢和互感電勢產(chǎn)生的原因有什么不同？其大小與那些因素有關(guān)？ 答：在線圈中，由于線圈交鏈的磁鏈（線圈與磁勢相對靜止）發(fā)生變化而產(chǎn)生的電勢就叫變壓器電勢。它與通過線圈的磁通的變化率成正比，與自身的匝數(shù)成正比。由于導(dǎo)體與磁場發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)切割磁力線而產(chǎn)生的感應(yīng)電勢叫做運(yùn)動(dòng)電勢，它與切割磁力線的導(dǎo)體長度、磁強(qiáng)、切割速度有關(guān)。由線圈自身的磁場與本身相交鏈的磁通發(fā)生改變而在本線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電勢叫自感電勢，它與 L 有關(guān)?；ジ须妱菔怯上噜従€圈中，由一個(gè)線圈引起的磁通變化，使鄰近線圈中的磁通發(fā)生變化而引起的其它線圈中的感應(yīng) 電勢。它與兩線圈的匝數(shù)、相隔距離、磁通（互感磁通）變化率等有關(guān)。 0— 5． 自感系數(shù)的大小與那些因素有關(guān)？有兩個(gè)匝數(shù)相等的線圈，一個(gè)繞在閉合鐵心上，一個(gè)繞在木質(zhì)材料上，哪一個(gè)的自感系數(shù)大？哪一個(gè)的自感系數(shù)是常數(shù)？哪一個(gè)是變數(shù)？隨什么因素變化？ 答：因?yàn)?L＝ ψ /i＝ wФ /i＝ Ф /F＝ /Rm ，從上式可以推出 L 與 成正比，與磁阻 Rm 成反比。又因兩線圈 W 相同，鐵的 Rm 遠(yuǎn)小于木的 Rm ，所以鐵質(zhì)上繞組的自感系數(shù)大，另一個(gè)小。因木質(zhì)是線性的， Rm 不變，鐵的 Rm 要變，所以木質(zhì)上繞組 L 為常數(shù)，鐵質(zhì)上繞組 L 為變數(shù)。鐵為變數(shù)是因?yàn)楫?dāng) H改變時(shí) μ 變化而引起的，所以根本因素是 H改變了。 0— 6． 電磁轉(zhuǎn)矩是怎樣產(chǎn)生的？它在機(jī)電能量轉(zhuǎn)換過程中起著什么作用？ 答：電機(jī)中電磁轉(zhuǎn)矩是由載流導(dǎo)體在磁場 中受力而產(chǎn)生的，在機(jī)電能量轉(zhuǎn)換中是機(jī)械能和電能轉(zhuǎn)換的完成者。 0— 7． 電機(jī)中的氣隙磁場一般是根據(jù)什么原理和采用什么方法建立起來的？氣隙磁場在機(jī)電能量轉(zhuǎn)換過程中起著這么作用？ 答：電機(jī)中的氣隙磁場一般是根據(jù)載流導(dǎo)體周圍產(chǎn)生磁場，采用繞組通以電流來產(chǎn)生，建立起一定分布的氣隙磁場。氣隙磁場在機(jī)電能量轉(zhuǎn)換中起著傳遞能量的媒介作用，使定、轉(zhuǎn)子間磁的聯(lián)系及機(jī)電能量轉(zhuǎn)換得以實(shí)現(xiàn)。 0— 8． 圖 0－ 6 是兩根無限長的平行軸電線， P 點(diǎn)與兩線在同一平面內(nèi)，當(dāng)導(dǎo)體中通以直流電流 I 時(shí)，求P點(diǎn)的磁場強(qiáng)度和磁通密度的大小和 r1方向。 解：對于線性介質(zhì)，迭加原理適用， A在 P處產(chǎn)生磁場強(qiáng)度 HAP ＝ r12?I B在 P出產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度 HBP ＝ rI22? 由于 HAP 與 HBP 方向相同，如圖所示 則 HP ＝ HAP +HBP 感應(yīng)強(qiáng)度 BP ＝ ?0 HP＝ ??20I (r11 +r21 ) 0－ 9 圖 0－ 6中，當(dāng)兩電線分別通以直流電流（同向） I和異向電流 I時(shí)，求每根導(dǎo)線單位長度上所受之電磁力，并畫出受力方向。 解：由于兩根導(dǎo)體內(nèi)通以同 樣大小的電流 I，現(xiàn)在考慮其大小時(shí)，它們受力是相同的。一根導(dǎo)體在另一根導(dǎo)體處產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度 B＝ ??20I （ rr211? ） 所以每根導(dǎo)體單位長度受力 f=BI= ??2 20I （ rr211? ） 力的方向是通同向電流時(shí)相吸，通異向電流相斥。 0－ 10。在圖 0－ 5中，如果電流 i1 在鐵心中建立 的磁通是 Ф ＝ ?mSin? t,副線圈匝數(shù)是 w2 ，試求副線圈內(nèi)感應(yīng)電勢有效值的計(jì)算公式。 解：副線圈中感應(yīng)電勢的瞬時(shí)值 e2 ＝ w2 dtd? ＝ w2 ?m ?Cos? t ?感應(yīng)電勢 e2 的有效值計(jì)算公式為： E2 =21 w2 ? ?m 0－ 11. 有一單匝矩形線圈與一無限長導(dǎo)體同在一平面內(nèi)，如圖 0－ 7所示。試分別求出下列條件下線圈內(nèi)的感應(yīng)電勢： （ 1） 導(dǎo)體內(nèi)通以直流電流 I，線圈以速度 ν 從左向右移動(dòng)： （ 2） 電流 i = Im Sin? t ，線圈不動(dòng)： （ 3） 電流 i = Im Sin? t， 線圈以速度 ν 從左向右移動(dòng)。 解： (1)導(dǎo)體內(nèi)通以電流 I時(shí)離導(dǎo)體 x遠(yuǎn)處的磁密為 B＝ xI??20 所以，當(dāng)線圈以速度 ν 從左向右移動(dòng)時(shí)感應(yīng)電勢大小為 e＝－ dtd? ＝－ dtd dxbxIcvtavta ?????? ??2 0 ＝－ dtd（ ???20bI ㏑ vta cvta ??? ） ＝－ ???20bI cvta vta ???)( 2 )()( vta cvtavvtav ? ???? ＝ ?????))((2 0 cvtavtavcbI? ? （ 2） 當(dāng)線圈不動(dòng)時(shí)，電流是 i = Im Sin? t時(shí)， ф = dxbx tSi ncaa mI ???? ? ???2 0 = ???20 Imb ㏑ aca? Sin? t 所以 e ＝－ dtd? ＝－ ???20 Imb ㏑ aca? ? Cos? t （ 4） 電流 i = Im Sin? t，線圈 以速度 ν 從左向右移動(dòng)時(shí) ф = dxbx tSi ncvtavta mI ???? ??????2 0 ＝ ???20 Imb ㏑ vta cvta ??? Sin? t 所以， e ＝－ dtd? ＝－ ???20 Imb [ tSi nvccvta vta vta ?????? ? ? )( 2+㏑ vta cvta ??? ? Cos? t] ＝ ???20 Imb [))(( vtacvta tvcSin ??? ?+㏑ cvta vta ??? ? Cos? t] 0－ 12. 對于圖 0－ 8，如果鐵心用 D23 硅鋼片迭成，截面積 AFe ＝ ?? ㎡ ,鐵心的平均長度 lFe＝ ，空氣隙 10 ???? m，線圈的匝數(shù)為 600匝，試求產(chǎn)生磁通 ? ＝ 10411 ?? 韋時(shí)所需的勵(lì)磁磁勢和勵(lì)磁電流。 解：在鐵心迭片中的磁密為 ABFeFe?? ＝ 11/＝ (T) 根據(jù) D23 硅鋼片磁化曲線查出 HFe ＝ 306 (A/m) 在鐵心內(nèi)部的磁位降 FFe ＝ HFe *lFe ＝ 306*＝ （ A） 在空氣隙處，當(dāng)不考慮氣隙的邊緣效應(yīng)時(shí) ?? BB Fea （ T） 所以 10 70 4 ???? ??BH aa＝
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