【正文】 1鐵磁材料具有哪三種性質(zhì)？ 答：鐵磁材料具有“高導(dǎo)磁率”、“磁飽和”以及“磁滯和剩磁”等三種性質(zhì)。1為什么通電線圈套在鐵心上，它所產(chǎn)生的磁通會顯著增加？ 答：通電線圈未套在鐵心上時， 其產(chǎn)生的磁通所經(jīng)過的磁路主要是空氣隙，磁阻很大，因此磁通一般較小。當(dāng)通電線圈套在鐵心上時，磁通所經(jīng)過的磁路有很大的一段是由鐵磁材料組成的，磁路的磁阻顯著下降，所以它所產(chǎn)生的磁通會顯著增加。1鐵磁材料在交變磁化時，為什么會產(chǎn)生磁滯和渦流損耗？直流電磁鐵的鐵心為什么是由整塊鑄鐵制成的？ 答：①由于鐵磁材料有磁滯和剩磁的性質(zhì)，需要一定的外界提供一定的能量來克服磁滯和剩磁的作用實現(xiàn)交變磁化，因此交變磁化時會產(chǎn)生磁滯損耗。交變磁化的磁通將在鐵心中感應(yīng)電動勢，而由于鐵磁材料本身具有一定的導(dǎo)電能力，感應(yīng)的電動勢將在鐵心中形成渦流（以鐵心中心軸線為圓心的同心環(huán)形電流），渦流在導(dǎo)體上產(chǎn)生的損耗就是渦流損耗。②直流電磁鐵產(chǎn)生的磁通是大小和方向都恒定不變的直流磁通，直流磁通不會產(chǎn)生渦流損耗，因此沒有必要象交流電磁鐵那樣采用硅鋼片制造，為了使制造工藝簡化，直流電磁鐵的鐵心就常常采用整塊鑄鐵制成。1交、直流接觸器有什么不同點？（注：本題主要指交、直流接觸器的電磁機(jī)構(gòu)）答：交、直流接觸器的不同點基本上體現(xiàn)在交、直流電磁鐵的不同點上，即，它們的電磁機(jī)構(gòu)的不同點上。交、直流接觸器電磁機(jī)構(gòu)的主要不同點有：①鐵心構(gòu)造不同，②線圈結(jié)構(gòu)不同，③工作原理方面存在差異。1交流接觸器為什么要用短路環(huán)？ 答：為了避免銜鐵的振動。交流接觸器的線圈通過的是交流電流，在鐵心中產(chǎn)生的是交變磁通。在一個周期內(nèi)，交流電流和交變磁通都有兩個瞬時值為零的“過零點”。在“過零點”瞬間，鐵心產(chǎn)生的電磁吸力為零。而交流接觸器的銜鐵是靠反力彈簧釋放的，工作時銜鐵是靠電磁吸力克服反力彈簧作用力而吸合的，因此若不采用短路環(huán)，在“過零點”銜鐵就會出現(xiàn)振動。短路環(huán)是用良導(dǎo)體焊接成的，將鐵心的一部分套住。接觸器工作時產(chǎn)生的交變磁通也通過被短路環(huán)套住的部分鐵心，且在短路環(huán)中感應(yīng)電動勢，產(chǎn)生電流。短路環(huán)中的電流也會產(chǎn)生磁通，而且，接觸器線圈產(chǎn)生的磁通為零時（變化率最大），短路環(huán)感應(yīng)的電動勢、產(chǎn)生的電流和磁通都達(dá)到最大，因此保證接觸器線圈電流“過零點”時鐵心產(chǎn)生的磁通和吸力不圍零，從而避免銜鐵的振動。也就是說，交流接觸器鐵心中的短路環(huán)是避免鐵心兩部分產(chǎn)生的磁通同時為零，從而避免銜鐵的振動的。1交流接觸器為什么要用鋼片疊成？ 答：交流電磁鐵工作時，線圈通入的是交流電流，在鐵心中產(chǎn)生的是交變磁通，交變磁通會在鐵心中產(chǎn)生渦流損耗。為了減少渦流損耗，鐵心的應(yīng)該由片間涂有絕緣材料的硅鋼片疊壓而成。11交流接觸器鐵心卡住為什么會燒毀線圈？（應(yīng)該說是“銜鐵卡住”較合適） 答：交流電磁鐵是恒磁通型的，只要電源電壓和頻率不變，因為U≈E=，其磁通基本不變，因此不管銜鐵是否吸合，電磁鐵產(chǎn)生的吸力基本保持不變。但是，銜鐵吸合前，磁路的磁阻大，線圈通過的電流大；銜鐵吸合后磁路的磁阻小，線圈通過的電流?。ㄒ驗榇艅軮N=磁阻Φ，Φ不變而磁阻大，I就大；磁阻小，I就?。?。若接觸器工作時交流電磁鐵的銜鐵卡住（即不能完全吸合），將使線圈一直保持較大的電流，產(chǎn)生的銅損耗增加，很容易使線圈因過熱而燒毀。第2章 變壓器2變壓器中主磁通和漏磁通的性質(zhì)和作用有什么不同？在分析變壓器時是怎樣反映它們的作用的？答：主磁通：沿鐵心閉合，同時與原、副邊繞組交鏈，并在所交鏈的繞組中感應(yīng)電動勢。它是實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的媒介，是變壓器的工作磁通，占總磁通的絕大部分。變壓器的端電壓一定，主磁通維持在一個恒定的值。在分析變壓器時常以勵磁電抗Xm反應(yīng)主磁通的作用。 漏磁通：主要沿非鐵磁材料閉合，僅與原邊繞組或者副邊繞組交鏈，在所交鏈的繞組中感應(yīng)電動勢，起漏抗壓降的作用，在數(shù)量上遠(yuǎn)小于主磁通。在分析變壓器時，以漏抗Xσ反映漏磁通的作用。 主磁通由原邊繞組和副邊繞組磁通勢共同產(chǎn)生，漏磁通僅由原邊或副邊繞組磁通勢單獨產(chǎn)生。2感應(yīng)電動勢的量值與哪些因素有關(guān)？勵磁阻抗Zm的物理意義如何？Xm的大小與哪些因素有關(guān)？答：①因素有：繞組的匝數(shù)、電源的頻率和與繞組交鏈磁通的幅值。②物理意義是：電阻部分用來反映變壓器磁路損耗在一相電路中的等效，電抗部分則反映變壓器在磁路中產(chǎn)生主磁通時，對電路相電流產(chǎn)生相位的影響和對相電壓產(chǎn)生電壓降落的影響。勵磁阻抗Zm=Rm+jXm，反映變壓器鐵損大小的等效電阻。③繞組匝數(shù)、磁路磁阻以及電源頻率 2額定電壓為110/24V變壓器，若將原邊繞組接于220V交流電源上，其結(jié)果如何？若將220/24V的變壓器接于110V交流電源上，其結(jié)果又將如何？ 答：若將110/24V變壓器的原邊繞組接于220V交流電源上，由于這時原邊電壓增加一倍，就要求磁路的磁通也增加一倍。在半飽和區(qū)再使磁通增加一倍，則勵磁電流將大大增加，使繞組的銅耗和鐵心損耗大大增加，變壓器將很快燒毀。 若將220/24V的變壓器接于110V交流電源上，磁路的磁通減少，對于變壓器運行沒有什么不良影響。只是此時磁路完全不飽和，變壓器鐵心的利用率降低而已。同時，變壓器副邊輸出電壓減小為12V，不能滿足原來負(fù)載的要求。2額定頻率為50Hz的變壓器接于頻率為60Hz的額定電壓上，以及額定頻率為60Hz的變壓器接于頻率為50Hz的額定電壓上，將對變壓器運行帶來什么影響？50Hz和60Hz的變壓器能通用嗎？答：頻率增加鐵心損耗也增加。若電源電壓不變，則磁路的磁通Φ減少，勵磁電流減小，繞組的銅損耗略有減少；同理，60Hz接于50Hz的額定電壓上，鐵耗有所減少，但磁路飽和程度增加，繞組的銅耗有所增加。由于空載電流較小，頻率在50Hz和60Hz之間變化，銅耗和鐵耗的變化量都不太不大，而且一個增加另外一個就減少，同時考慮變壓器都有一定的過載能力。因此，在50Hz和60Hz的變壓器還是可以通用的。2一臺額定電壓為220/110V的變壓器，原、副邊繞組匝數(shù)NN2分別為2000和1000，若為節(jié)省銅線，將匝數(shù)改為400和200，是否可以？ 答：不可以。根據(jù)U≈E=，當(dāng)匝數(shù)減小而為了維持同樣電壓，必須導(dǎo)致磁通大大增加，必然使得磁路飽和，電流顯著增大。題中條件下，匝數(shù)減少為原來的1/5，為了平衡電源電壓，磁通需要增加到原來的5倍，磁路嚴(yán)重飽和，電流增加的倍數(shù)可達(dá)原來的幾十倍，若沒有保護(hù)措施，線圈將瞬間燒毀。2變壓器負(fù)載運行時引起副邊電壓變化的原因是什么？副邊電壓變化率的大小與這些因素有何關(guān)系？當(dāng)副邊帶什么性質(zhì)負(fù)載時有可能使電壓變化率為零？ 答：①變壓器負(fù)載運行，引起副邊端電壓變化的原因有：短路阻抗，負(fù)載的大小和性質(zhì)。②短路阻抗的大，負(fù)載的大，副邊電壓變化率就大。③當(dāng)副邊帶電容性負(fù)載時有可能使電壓變化率為零。題圖27 感性及容性負(fù)載時的相量圖2根據(jù)圖24所示的簡化等效電路圖，列出電壓平衡方程式，并分別畫出感性及容性負(fù)載時的相量圖。 答：①電壓平衡方程式為： 218。2=?2RL+j?2XL ?1=?2 218。1=218。2+?1RK+j?1XK ②相量圖如右圖所示。 2變壓器空載時，原邊加額定電壓，雖然原邊電阻中r1很小，可空載電流并不大，為什么？ 答：變壓器空載運行時，從電源輸入的電流主要在鐵心磁路中產(chǎn)生交變的主磁通，交變的主磁通在原邊繞組將感應(yīng)幅值接近電源電壓的反電勢，且與電源電壓的實際相位幾乎相反。原邊繞組上的反電勢作用是與電源電壓相平衡，使加在原邊繞組電阻r1中電壓很小。因此，雖然r1很小，但空載電流并不大。2一臺50Hz的單相變壓器，若誤把原邊繞組接到與其額定電壓相同直流電源上，會發(fā)生什么現(xiàn)象？ 答：當(dāng)原邊接到直流電源上時，主磁通是恒定直流磁通，原、副邊繞組中沒有感應(yīng)電動勢。沒有感應(yīng)電動勢與電源電壓相平衡，直流電源電壓將全部降落在原邊繞組的電阻上，產(chǎn)生巨大的短路電流。若沒有短路保護(hù)措施，原邊繞組很快將被燒毀。2在使用電壓互感器及電流互感器時，各應(yīng)注意什么？為什么？ 答：⑴電壓互感器：①副邊繞組不許短路。如果副邊繞組短路，則變成短路運行，電流從空載電流變成短路電流，造成原副邊繞組電流均變得很大，會使互感器繞組過熱而燒毀。②鐵心和副邊繞組的一端必須可靠接地。避免由于絕緣老化或損壞造成漏電，危及人身安全。③副邊所帶的負(fù)載阻抗不能低于額定負(fù)載阻抗?；ジ衅鞯木葘⑹艿接绊憽? ⑵電流互感器意：①副邊繞組不許開路。若副邊開路，原邊電流完全用于勵磁，磁場變得很強(qiáng)，將在副邊感應(yīng)出很高的電壓，將擊穿絕緣，危及人身及設(shè)備安全。②鐵心和副邊繞組的一端必須可靠接地。避免由于絕緣老化或損壞造成漏電，危及人身安全。③副邊所帶的負(fù)載阻抗不能高于額定負(fù)載阻抗，否則也將影響互感器的測量精度。第3章 異步電動機(jī)3什么叫轉(zhuǎn)差率？如何根據(jù)轉(zhuǎn)差率判斷異步電動機(jī)的運行狀態(tài)？ 答：所謂轉(zhuǎn)差率，就是轉(zhuǎn)差的比率，是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與氣隙旋轉(zhuǎn)磁場之間的轉(zhuǎn)差與氣隙旋轉(zhuǎn)磁場的相對比率。其定義式為s=(n0n)n0。根據(jù)轉(zhuǎn)差率可以判斷異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子與氣隙旋轉(zhuǎn)磁場的關(guān)系，從而判斷異步電動機(jī)的運行狀態(tài)，具體如下：當(dāng)s＜0時，n＞n0，發(fā)電制動狀態(tài)；當(dāng)s=0時，n=n0，理想空載運行狀態(tài)；當(dāng)0＜s＜1時，n＜n0，電動運行狀態(tài)；當(dāng)s=1時，n=0，堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，或者電動機(jī)起動的瞬間；當(dāng)s＞1時，n＜0，反接制動運行狀態(tài)。3異步電動機(jī)處于發(fā)電機(jī)運行狀態(tài)和處于電磁(反接)制動運行狀態(tài)時，電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向之間的關(guān)系是否一樣？應(yīng)該怎樣分析，才能區(qū)分這兩種運行狀態(tài)？ 答：關(guān)系都是一樣的，所謂制動，從字面上看就是“制止運動”，只有電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反才能制動。要區(qū)分這兩種運行狀態(tài)可以從轉(zhuǎn)差率進(jìn)行判斷：當(dāng)s＜0時，異步電動機(jī)處于發(fā)電制動狀態(tài)。此時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n高于氣隙旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0；當(dāng)s＞1時，異步電動機(jī)處于反接制動運行狀態(tài)。此時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與氣隙旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0方向相反，若以氣隙旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0方向為參考正方向，則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n低于氣隙旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0。a) 三相電流b) 方向題圖33 轉(zhuǎn)子接電源3如果將繞線式異步電動機(jī)的定子繞組短接，而把轉(zhuǎn)子繞組連接到對稱三相電源上，將會發(fā)生什么現(xiàn)象？ 答：繞線式異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子仍然能夠正常轉(zhuǎn)動。當(dāng)此時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向與氣隙旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)向相反，氣隙旋轉(zhuǎn)磁場相對于轉(zhuǎn)子的速度為n0；氣隙旋轉(zhuǎn)磁場相對于定子的轉(zhuǎn)速為sn0，轉(zhuǎn)向也與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，如右圖(題圖33)所示。 在題圖33中，轉(zhuǎn)子繞組通入三相交流電流，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場以n0(相對于轉(zhuǎn)子)或s n0 (相對于定子)的轉(zhuǎn)速按照a、b、c的相序順時針旋轉(zhuǎn)，切割定子繞組感應(yīng)電勢，產(chǎn)生電流如圖33 b)所示。根據(jù)左手定則，定子繞組受力F方向為：A↓、X↑，而由于定子固定不動，轉(zhuǎn)子將受到相反方向力的作用，因此電磁轉(zhuǎn)矩T和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n的方向都為逆時針方向。3與同容量的變壓器相比較，異步電動機(jī)的空載電流大，還是變壓器的空載電流大？為什么？ 答：空載電流大，因為異步電動機(jī)磁路中含有氣隙，氣隙磁阻大，使得產(chǎn)生額定磁通量的勵磁磁動勢增大，相應(yīng)勵磁電流就大，約占額定電流的20%～40%；而變壓器主磁路是閉合的不含有氣隙，其勵磁電流也小的多，約占額定電流的3%～8%。3一臺三相異步電動機(jī)，如果把轉(zhuǎn)子抽掉，而在定子繞組上加三相額定電壓，會產(chǎn)生什么后果？ 答：磁路中氣隙將大大增加，即磁路的導(dǎo)磁率減小。當(dāng)定子繞組施加三相額定電壓，磁通仍為額定值，在磁路的磁阻增大的情況下，需要有很大的勵磁磁動勢，勵磁電流將大大超過額定電流，很快將使定子繞組燒毀。3異步電動機(jī)定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組沒有直接的電氣聯(lián)系，為什么負(fù)載增加時，定子電流和輸入功率會自動增加，試說明其物理過程。從空載到滿載電機(jī)主磁通有無變化？ 答：當(dāng)負(fù)載增加時，轉(zhuǎn)子電流將增大。而轉(zhuǎn)子電流的去磁性質(zhì)將使主磁通出現(xiàn)下降的趨勢，定子繞組感應(yīng)的電勢也將出現(xiàn)減少的趨勢。當(dāng)電源電壓不變時，定子繞組的電流將自動增加，以補(bǔ)償轉(zhuǎn)子電流的去磁作用。因此，負(fù)載增加時，定子電流和輸入功率會自動增加。 由于定子繞組的電阻和漏抗都較小。因此，從空載到滿載，若不考慮定子漏阻抗影響，異步電機(jī)的主磁通基本不變。若考慮定子漏阻抗影響，則主磁通略有減少。3三相異步電動機(jī)正常運行時，如果轉(zhuǎn)子突然被卡住而不能轉(zhuǎn)動，試問這時電動機(jī)的電流有無變化？對電動機(jī)有何影響？ 答：如果轉(zhuǎn)子突然卡住，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢將突然增大，致使轉(zhuǎn)子電流突然增大，產(chǎn)生較大的電流沖擊和機(jī)械力矩的沖擊。而根據(jù)磁勢平衡關(guān)系知，轉(zhuǎn)子電流增大定子電流也將增加，電機(jī)定、轉(zhuǎn)子繞組的銅損耗增加，時間稍長繞組將過熱，若保護(hù)裝置不動作則可能燒毀繞組。3在分析異步電動機(jī)時，轉(zhuǎn)子邊要進(jìn)行哪些折算？為什么要進(jìn)行這些折算？折算的條件是什么？ 答：⑴有：①頻率折算，②繞組折算。 ⑵折算的目的是：①由于轉(zhuǎn)子電路的電靈頻率隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速（或電機(jī)的轉(zhuǎn)差率）變化而變化，難于直接進(jìn)行電氣分析。因此需要進(jìn)行頻率折算，將轉(zhuǎn)子電量的頻率折算成與定子電量頻率一致的等效電量，以便進(jìn)行電氣分析。即用一個靜止不動的繞組代替實際轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子繞組，而且兩個繞組對磁路的影響必須一樣。②通過頻率折算后的轉(zhuǎn)子繞組與變壓器的情況相同，但頻率折算后的靜止繞組的匝數(shù)與定子繞組匝數(shù)不一樣，仍然不能進(jìn)行直接的電氣分析，因此還必須象變壓器一樣進(jìn)行繞組折算，用一個匝數(shù)相同的等效繞組代替頻率折算后的靜止繞組，從而消除磁路分析的麻煩得到與變壓器相似的等效電路。 ⑶進(jìn)行頻率折算和繞組折算的條件是：折算前后等效繞組與實際繞組的①磁勢一樣，②產(chǎn)生的電磁功率和損耗一樣。3異步電動機(jī)的等效電路與變壓器的等效電路有無差別？等效電路中的r2′代表什么？能否用