大学科目电机学习题集42页.docx

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1、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U时，线圈内要感应电动势。(1)当电流i】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i在铁心中建立的磁通=口sinot,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&副边匝数32和磁通最大值m表示)。.图I4 .电磁感应定律

2、有时写成e=-%,有时写成e=3小，有时写成e=1包。这三种表示dtdtdt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感应定律写成e=心？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)/+_+_+1H-Tft4+tf-rj+|bHI1JJT+%也上!引+1H-+/C-F+图2二、计算题1 .设有IOO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

3、中心点的轴线以均匀转速n=1OOOrZmin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图33 .The1inearmo

4、torshowninFig.4consistsofamovab1econductorthatmaintainse1ectrica1contactwiththestationaryU-spapedconductorofinfinite1ength,whosesidesareseparatedby0.5mandenc1oseuniformmagneticfie1dof0.8T.Acurrentgeneratormaintainsaconstantcurrentinthec1osed1oop.Afteranacce1eratingperiodaforceofIONmaintainsa10msstea

5、dy-stateve1ocityofthemovingconductor.(a) Whatisthemagnitudeofthecurrent?(b) Whatvo1tageisinducedinthec1osed1oop?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.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

6、线有如下数据：HX1oO(%)510203040506080110BxOJ(T)611.013.614.815.516.016.417.217.3HX1o0(%)140180250B0.1(T)18.318.819.52.对于图5,如果铁心用硅钢片叠成，截面积Ac=12.25X0.0001m2,填充系数k=0.92,铁心的平均长度1c=0.4m,空气隙S=0.5x0.001m,线圈的匝数为600匝。试求产生磁通=I1XO.000IWb时所需的励磁磁动势和励磁电流。（不考虑气隙的边缘效应）D23硅钢片磁化曲线数据如下（50Hz0.5mm厚）B(T)0.50.60.70.80.91.01.11.2

7、1.31.41.51.6Hx1OO%)1.581.812.102.503.063.834.936.528.9012.620.137.8图53.已知磁路如图6所示，材料是Dn硅钢片，（填充系数k=092）,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）DH硅钢片磁化曲线数据如下：B0.1(T)51011121314HX1o0(%)1.23.64.66811.2B0.1(T)1516171819HX1oo(%)173058100165图6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

8、压山波形如图7b所示，画出e1、ez、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）。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。3 .图7a中所标的正方向符合关系式e=G,是问当主磁通在中增加时e1和e2的瞬dt时方向如何？减小时又如何？二、计算题1某三相变压器SN=5000kVA,UinZU2N=106.3kV,Y,d联结，试求原、副方的额定电流。2设有一500kVA、50HZ三相变压器，10000400V,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96

9、0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3Am/W?,求原、副绕组各应有的导线截面积。3变压器铭牌数据为SN=IOOkVA,UinU2n=6300400V,Y,yn联结，如电压由630OV改为I0000V,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E有何影响？为什么要求Xm大、E小？为了使Xm大、Im小，变压器铁

10、心应该用什么材料制造？M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220/11OV,设高压侧加220V电压，空载激磁电流为Io,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

11、加电压I1oV,问激磁电流和主磁通又为多大？(见图9)A。220VX。OI1OVXo图92将一台1000匝铁心线圈接到H0V50Hz的交流电源上，由安培表和瓦特表的读数可得知I=0.5A,Pi=IOW5把铁心取出后电流和功率就变为IooA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。图102 变压器副方加电阻、电感

12、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才会高于空载值？二、计算题1、两台变压器的数据如下：第一台：IkVA,240/120V,归算到高压边短路阻抗为4N60。第二台：1kVA,12024V,归算到高压边短路阻抗为1N6O现将它们按图11联结，再接于240V交流电源作连续降压，忽略励磁电流。(1)所接负载为Z1=I0+j300,求各级电压和电流的大小；(2)若负载边短路，求各级电压和电流。U2图112一台20kVA的单相变压器，原方额定电压2400V,副方有两个独立线圈，分别按图12(a)、(b)、(c

13、)、(d)接负载，其中箭头表示线圈两端的电压相量。试求：(a)、(b)(c)、(d)图各线圈中的电流值；(忽略漏阻抗和激磁电流，图中负载电阻单位为欧姆)。3变压器原、副边匝数比例g=3.51.5,已知i=10sinfytA,写出图13(a)、(b)两种情况下副边电流i2的表达式(忽略激磁电流)。(a)(b)图13习题六变压器的负载运行一思考题1何谓标幺值？在变压器中如何选区基准值？选额定制作为标值有什么好处？工程分析计算为什么常用标幺值？2变压器的电压调整率AU(%)与阻抗电压(/4(%)有什么联系？阻抗电压的大小决定与那些因素？其大小对变压器有什么影响？3一台额定频率60H二的电力变压器，接

14、于50电压为变压器额定电压的5/6倍的电网上运行，试问此时变压器的磁饱和程度、激磁电流、激磁阻抗、漏电抗以及铁耗等的实际值和标幺值于原设计值是否相同？4铁耗合铜耗相等的变压器效率最高，但在设计时常是铁耗远小于额定电流下的铜耗，例如铁耗为铜耗的1/3,这是为什么？二、计算题1三相变压器的额定容量SN=750kVA,额定电压/%=10000/400丫，Yd联结，在低压边做空载试验的数据为：电压UK）=400V,电流0=65A,空载损耗Po=3.7ZW在高压边做短路试验的数据为：电压U=450V,电流I=35A,短路损耗p=7.5ZW。求变压器参数的实际值和标幺值，画出T型等效电路（假设漏阻抗Z1=Z2,其中电阻=与和电抗玉=W，实验室室温。=25）。求出满载且CoSe2=08（滞后）时的电压调整率。2三相变压器的额定容量Sn=5600ZVA,额定电压UWU2N=60003300V,y,d,联结，空载损耗.0=18左卬和短路损耗PKN=56女W,求：（1）当输出电流A=AamCOSQ=OW（滞后）时的效率；（2）效率最大时的负载系数仅。3一台三相压器，SN=2QkVA,UNI%=61OAkV,Pkn=588卬,K=4%,丫,小口0连接。（1）求短路参数及阻抗电压的