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1、第8章习题答案填空题 两个铁心线圈除了匝数不同N1N2外，其他参数一样，假设将这两个线圈接在同一交流电源上，他们的磁通1_，10A10A一空心线圈两端加一交流电压，通过电流为。假设将铁心插入线圈，线圈中的电流将_B_。 增大 减小不变直流铁心线圈，当铁心截面积加倍，则磁通将_C_，磁感应强度将_B_。 增大减小不变 判断题 变压器副边电流总是与其副边端电压同相位。 一台降压变压器也可以反过来用作升压变压器。 假设将空载变压器原绕组的扎数增加倍，而所加电压不变，则空载电流也不变。 4电机和变压器常用的铁心材料为软磁材料。 5铁磁材料的磁导率小于非铁磁材料的磁导率。 6在磁路中与电路中的电流作用一
2、样的物理量是磁通密度。 7假设硅钢片的接缝增大，则其磁阻增加。 8在电机和变压器铁心材料周围的气隙中存在少量磁场。 9 恒压交流铁心磁路，则空气气隙增大时磁通不变。 磁路的构造一定，磁路的磁阻是否一定即磁路的磁阻是否是线性的？【答】磁路的构造一定即尺寸、形状和材料一定时，磁路的磁通并不一定。因为磁性材料的磁导率不是常数B 与H 不是正比关系，即磁路的磁阻是非线性的。 恒定(直流)电流通过电路时会在电阻中产生功率损耗，恒定磁通通过磁路时会不会产生功率损耗？ 【答】恒定的磁通通过磁路时，不会在磁路中产生功率损耗，即直流磁路中没有铁损耗。这是因为铁心损耗包括涡流损耗和磁滞损耗，其中涡流损耗是由交流磁
3、场在铁心中感应出的涡流而产生的功率损耗，而磁滞损耗是因为铁心被反复磁化时的磁滞现象而引起的功率损耗。由于恒定磁通既不会在铁心中产生涡流又不会使铁心交变磁化，所以恒定磁通通过磁路时不会产生功率损耗。 额定电压一定的交流铁心线圈能否施加大小一样的直流电压？ 【答】如果给交流铁心线圈施加了与交流电压大小相等的直流电压会把线圈烧毁。这是因为交流铁心线圈上施加的交流电压绝大局部被感应电动势所平衡UE，漏阻抗上的电压很小，因而励磁电流很小。如果是施加同样大小的直流电压，由于线圈中没有感应电动势与之平衡，全部电压降落在线圈本身的电阻上，该电阻值是很小的，因此将会产生很大的直流励磁电流，使线圈烧毁。如果系统有
4、过流保护装置，此时保护装置将动作跳闸。磁滞损耗和涡流损耗是什幺原因引起的？它们的大小与那些因素有关？ 【答】 磁滞损耗由于B交变时铁磁物质磁化不可逆，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，与磁密幅值的次方成正比。涡流损耗是由于通过铁心的磁通发生变化时，在铁心中产生感应电势，再由于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的平方和的平方成正比。磁路的磁阻如何计算？磁阻的单位是什么？【答】，其中：为材料的磁导率；l为材料的导磁长度；A为材料的导磁面积。磁阻的单位为。 说明磁路和电路的不同点。【答】1电流通过电阻时有功率损耗，磁通通过磁阻时无功率损耗；2自然界中无对磁
5、通绝缘的材料；3空气也是导磁的，磁路中存在漏磁现象；4含有铁磁材料的磁路几乎都是非线性的。8.1.10 说明直流磁路和交流磁路的不同点。【答】1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产生感应电动势；2直流磁路中无铁心损耗，而交流磁路中有铁心损耗；3交流磁路中磁饱和现象会导致电流、磁通和电动势波形畸变。 磁路的根本定律有哪几条？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？【答】有：安培环路定律、磁路的欧姆定律、磁路的串联定律和并联定律；不能，因为磁路是非线性的，存在饱和现象。在图8-51中，如果电流在铁心中建立的磁通是，副线圈匝数是，试求副线圈感应
6、电势有效值的计算公式。图8-51解：副线圈中感应电势的瞬时值Cost感应电势的有效值计算公式为：=8.1.13 磁路构造如图8-52 所示，欲在气隙中建立韦伯的磁通，需要多大的磁势？图 8-52解：当在气隙处不考虑边缘效应时，各处的磁密 B硅钢片磁路长度mm铸钢磁路长度mm查磁化曲线：A/mm A/mm空气之中：A/mm故：各段磁路上的磁位降 AAA 则：F+1110+229.9+389.01728.9A 故需要总磁势1728.9安匝。 填空题1一台单相变压器额定电压为380V/220V，额定频率为50HZ，如果误将低压侧接到380V上，则此时增大,增大,减少,增大 。增加，减少或不变2一台额
7、定频率为50Hz的电力变压器接于60Hz，电压为此变压器的6/5倍额定电压的电网上运行，此时变压器磁路饱和程度不变，励磁电流不变，励磁电抗增大，漏电抗增大。（3） 如将变压器误接到等电压的直流电源上时，由于E=E近似等于U，U=U等于IR，空载电流将很大，空载损耗将很大。4 变压器空载运行时功率因数很低，其原因为激磁回路的无功损耗比有功损耗大很多，空载时主要由激磁回路消耗功率。5一台变压器，原设计的频率为50Hz，现将它接到60Hz的电网上运行，额定电压不变，励磁电流将减小，铁耗将减小。6变压器的副端是通过磁动势平衡和电磁感应作用对原端进展作用的。7既和原边绕组交链又和副边绕组交链的磁通为主磁
8、通 ，仅和一侧绕组交链的磁通为漏磁通 。选择题1变压器的其它条件不变，外加电压增加，则原边漏抗，副边漏抗和励磁电抗将A。.不变， . 增加% ，.减少% 分析时假设磁路不饱和2单相电力变压器磁势平衡方程为B。 A：原，副边磁势的代数和等于合成磁势 B：原，副边磁势的时间向量和等于合成磁势 C：原，副边磁势算术差等于合成磁势（3） 变压器电压与频率都增加5时，穿过铁芯线圈的主磁通C。A. 增加 B.减少 C. 根本不变（4） 单相变压器通入正弦激磁电流，付边的空载电压波形为A。 A 正弦波 B 尖顶波 C 平顶波5变压器的其它条件不变，假设原副边的匝数同时减少10，则，及的大小将B。 A：和同时
9、减少10，增大 B：和同时减少到0.81倍, 减少 C：和同时减少到0.81倍，增加 D：和同时减少10，减少（6） 如将额定电压为220/110V的变压器的低压边误接到220V电压，则激磁电流将C，变压器将 F 。A：不变； B:增大一倍； C:增加很多倍; D:正常工作;E:发热但无损坏危险；F:严重发热有烧坏危险（7） 将50Hz 的变压器接到60Hz电源上时，如外加电压不变，则变压器的铁耗B；空载电流B；接电感性负载设计，额定电压变化率A。A变大 B 变小（8） 一台 50Hz的变压器接到60Hz的电网上，外时电压的大小不变，激磁电流将B。A,增加 B,减小 C，不变. 判断题 1电源
10、电压和频率不变时，制成的变压器的主磁通根本为常数，因此负载和空载时感应电势为常数 错（2） 变压器空载运行时，电源输入的功率只是无功功率 错 （3） 变压器频率增加，激磁电抗增加，漏电抗不变 错 （4） 变压器空载运行时原边加额定电压，由于绕组电阻r1很小，因此电流很大 错 （5） 只要使变压器的原付绕组匝数不同，就可到达变压的目的。 对 （6） 一台 50HZ的变压器接到60HZ的电网上，外时电压的大小不变，激磁电流将减小。对 （7） 变压器原边每匝数增加5%，副边匝数下降5%，激磁电抗将不变。 错 从物理意义上说明变压器为什么能变压，而不能变频率？【答】 变压器原副绕组套在同一个铁芯上,
11、原边接上电源后，流过激磁电流im，产生励磁磁动势fm，在铁芯中产生交变主磁通m, 其频率与电源电压的频率一样，根据电磁感应定律，原副边因交链该磁通而分别产生同频率的感应电动势e1和e2，且有、显然，由于原副边匝数不等，即N1N2，原副边的感应电动势也就不等，即e1e2，而绕组的电压近似等于绕组电动势,即U1E1、U2E2，故原副边电压不等，即U1U2, 但频率相等。 试从物理意义上分析，假设减少变压器原边线圈匝数付边线圈匝数不变付边线圈的电压将如何变化？【答】由、可知，所以变压器原、副两边每匝感应电动势相等。又U1 E1, U2E2，因此，当U1 不变时，假设N1减少, 则每匝电压增大，所以将
12、增大。或者根据，假设 N1减小，则增大，又，故U2增大。 变压器铁芯的作用是什么，为什么它要用0.35mm厚、外表涂有绝缘漆的硅钢片迭成？【答】变压器的铁心构成变压器的磁路，同时又起着器身的骨架作用。为了减少铁心损耗，采用0.35mm厚、外表涂的绝缘漆的硅钢片迭成。 变压器有哪些主要部件，它们的主要作用是什么？【答】铁心: 构成变压器的磁路,同时又起着器身的骨架作用。绕组: 构成变压器的电路,它是变压器输入和输出电能的电气回路。分接开关: 变压器为了调压而在高压绕组引出分接头,分接开关用以切换分接头,从而实现变压器调压。油箱和冷却装置: 油箱容纳器身,盛变压器油,兼有散热冷却作用。绝缘套管:
13、变压器绕组引线需借助于绝缘套管与外电路连接，使带电的绕组引线与接地的油箱绝缘 变压器的空载电流的性质和作用如何？它与哪些因素有关？【答】作用：变压器空载电流的绝大局部用来供励磁，即产生主磁通，另有很小一局部用来供应变压器铁心损耗，前者属无功性质，称为空载电流的无功分量，后者属有功性质，称为空载电流的有功分量。性质：由于变压器空载电流的无功分量总是远远大于有功分量，故空载电流属感性无功性质，它使电网的功率因数降低，输送有功功率减小。大小：由磁路欧姆定律，和磁化曲线可知，I0 的大小与主磁通m, 绕组匝数N及磁路磁阻有关。就变压器来说，根据，可知， 因此，由电源电压U1的大小和频率f以及绕组匝数N
14、1来决定。根据磁阻表达式可知，与磁路构造尺寸，有关，还与导磁材料的磁导率有关。变压器铁芯是铁磁材料，随磁路饱和程度的增加而减小，因此随磁路饱和程度的增加而增大。综上，变压器空载电流的大小与电源电压的大小和频率，绕组匝数，铁心尺寸及磁路的饱和程度有关。 变压器空载运行时，原线圈加额定电压，这时原线圈电阻r1很小，为什么空载电流I0不大？如将它接在同电压仍为额定值的直流电源上，会如何？【答】因为存在感应电动势E1, 根据电动势方程：可知，尽管很小，但由于励磁阻抗很大，所以不大.如果接直流电源，由于磁通恒定不变，绕组中不感应电动势，即，因此电压全部降在电阻上，即有，因为很小，所以电流很大。 铭牌为6
15、0Hz的变压器，接到50Hz的电网上运行，试分析对主磁通、激磁电流、铁损、漏抗及电压变化率有何影响？【答】根据可知，电源电压不变，从60Hz降低到50Hz后，频率下降到原来的1/1.2，主磁通将增大到原来的1.2倍，磁密也将增大到原来的1.2倍，磁路饱和程度增加， 磁导率降低， 磁阻增大。于是，根据磁路欧姆定律可知, 产生该磁通的激磁电流必将增大。 再由讨论铁损耗的变化情况。 60Hz时， 50Hz时， 因为，所以铁损耗增加了。漏电抗，因为频率下降，所以原边漏电抗，副边漏电抗减小。又由电压变化率表达式可知，电压变化率将随，的减小而减小。一台的单相变压器，如接在直流电源上，其电压大小和铭牌电压一
16、样，试问此时会出现什么现象？副边开路或短路对原边电流的大小有无影响？均考虑暂态过程【答】因为接在直流电源上，变压器无自感和感应电势，所以加压后压降全由电阻产生，因而电流很大，为。副边开路或短路，对原边电流均无影响，因为不变。 变压器的额定电压为220/110V，假设不慎将低压方误接到220V电源上，试问激磁电流将会发生什么变化？变压器将会出现什么现象？【答】误接后由知，磁通增加近一倍，使激磁电流增加很多饱和时大于一倍。此时变压器处于过饱和状态，副边电压440V左右，绕组铜耗增加很多，使效率降低、过热，绝缘可能被击穿等现象发生。 变压器有载运行时，变比是否改变【答】变压器的变比，不管空载还是有载
17、，其匝数比是不会改变的。不过在测量变压比时，应在空载时测出原、副边电压和。计算出来的值更准确。有载时历测副边电压较相差较大，值就不准确。填空题 (1) 当三相感应电动机定子绕组接于的电源上作电动机运行时，定子电流的频率为 ，定子绕组感应电势的频率为 ，如转差率为，此时转子绕组感应电势的频率 ，转子电流的频率为 。2感应电动机起动时，转差率1 ，此时转子电流的值很大 ，很小 ,主磁通比，正常运行时要 小一些 ，因此起动转矩 不大 。3一台三相八极感应电动机的电网频率，空载运行时转速为735转/分，此时转差率为 0.02 ，转子电势的频率为 。当转差率为0.04时，转子的转速为 ，转子的电势频率为
18、 。4三相感应电动机空载时运行时，电机损耗包括 定子铜耗，定子铁耗， 机械损耗，和 附加损耗 ，电动机空载输入功率与这些损耗相平衡。5三相感应电机转速为，定子旋转磁场的转速为，当时为 电动机 运行状态；当时为 发电机 运行状态；当与反向时为 电磁制动 运行状态。6增加绕线式异步电动机起动转矩方法有 转子串适当的电阻， 转子串频敏变阻器(7) 一台频率为 的三相感应电动机，用在频率为的电源上电压不变，电动机的最大转矩为原来的 ，起动转矩变为原来的 。 选择题1绕线式三相感应电动机，转子串电阻起动时 B 。 A 起动转矩增大，起动电流增大； B 起动转矩增大，起动电流减小；C 起动转矩增大，起动电
19、流不变； D 起动转矩减小，起动电流增大。（2） 一台50三相感应电动机的转速为，该电机的级数和同步转速为 C 。 极，； 极，； 极，； 极，。（3） *笼型三相感应电动机的额定状态转速下降，该电机转子电流产生的旋转磁动势相对于定子的转速D 。 A 上升 ； B 下降；C 上升 ； D 不变。（4） 国产额定转速为的三相感应电动机为 B 极电机。A 2； B 4； C 6； D 8。（5） *三相异步电动机气隙增大，其他条件不变，则空载电流 A 。 A 增大 ； B 减小 ； C 不变 ； D 不能确定。（6） 三相感应电动机等效电路中的附加电阻 上所消耗的电功率应等于 D ：A 输出功率；
20、 B 输入功率 ； C 电磁功率 ； D 总机械功率。(7) 三相绕线式感应电动机拖动恒转矩负载运行时，采用转子回路串入电阻调速，运行时在不同转速上时，其转子回路电流的大小 B 。 A 与转差率反比 ； B 与转差率无关；C 与转差率正比 ； D 与转差率成*种函数关系。(8) 三相感应电动机电磁转矩的大小和 A 成正比 A 电磁功率 ； B 输出功率 ； C 输入功率 ； D 全机械功率 。 判断题(1) 三相感应电动机转子为任意转数时，定、转子合成基波磁势转速不变 。对 (2) 三相绕线式感应电动机在转子回路中串电阻可增大起动转矩，所串电阻越大，起动转矩就越大。 错 (3) 当三相感应电动
21、机转子绕组短接并堵转时，轴上的输出功率为零，则定子边输入功率亦为零 错 (4) 三相感应电动机的功率因数总是滞后的 。 对 (5) 感应电动机运行时，总要从电源吸收一个滞后的无功电流。对 (6) 只要电源电压不变，感应电动机的定子铁耗和转子铁耗根本不变。 错 (7) 感应电动机的负载转矩在任何时候都绝不可能大于额定转矩。 错 (8) 绕线型感应电动机转子串电阻可以增大起动转矩；笼型感应电动机定子串电阻亦可以增大起动转矩。错 (9) 三相感应电动机起动电流越大，起动转矩也越大。错 (10) 三相绕线式感应电动机在转子回路中串电阻可增大起动转矩，所串电阻越大，起动电流就越小。 对 (11) 三相感
22、应电动机的起动电流很大，所以其起动转矩也很大错 (12) 三相感应电动机的起动电流和起动转矩都与电机所加的电源电压成正比。 (13) 在机械和工艺容许的条件下，感应电机的气隙越小越好 对 (14) 对于感应电动机，转差功率就是转子铜耗。 错 (15) 感应电动机空载运行时的功率因数很高。错 感应电动机等效电路中的)代表什么含义？ 能否用电感或电容代替为什么？【答】代表与转子所产生的机械功率相对应的等效电阻，消耗在此电阻中的功率将代表实际电机中所产生的全总机械功率；不能；因为电感、电容消耗无功功率，而电机转子所产生的全总机械功率为有功功率。 三相感应电动机运行时，假设负载转矩不变而电源电压下降，
23、对电机的同步转速，转子转速，主磁通，功率因数，电磁转矩有何影响？【答】 同步转速不变；转子转速下降；主磁通下降；功率因数下降；电磁转矩不变。8.3.6 普通笼型感应电动机在额定电压下起动时，为什么起动电流很大，而起动转矩并不大？【答】 起动时，旋转磁场以同步速度切割转子，在短路的转子绕组中感应很大的电动势和电流，引起与它平衡的定子电流的负载分量急剧增加，以致定子电流很大；起动时，很小，电动机的等效阻抗很小，所以起动电流很大。由于，当、时，使转子功率因数角接近，很小，并不大；另外，因起动电流很大，定子绕组漏抗压降大，使感应电动势减小，与之成正比的也减小。起动时，减小，并不大，使得起动转矩并不大。
24、8.3.7 感应电动机带负载运行，假设电源电压下降过多，会产生什么严重后果？如果电源电压下 降，对最大转矩、起动转矩、转子电流、气隙磁通、转差率有何影响设负载转矩不变？【答】 最大转矩和起动转矩与电压平方成正比。如果电源电压下降过多，当起动转矩下降到小于负载转矩时，电动机不能起动。当最大转矩下降到小于负载转矩时，原来运行的电动机将停转。电源电压下降，则最大转矩下降到原来的，起动转矩也下降到原来的。磁通下降到原来的，不考虑饱和的影响时，空载电流下降到原来的。在负载转矩不变的情况下，上升，定子电流相应上升，电动机的转速有所降低，增大，不变。8.3.8 感应电动机运行时，定子电流的频率是多少？由定子
25、电流产生的旋转磁动势以什么速度切割定子和转子？由转子电流产生的旋转磁动势基波以什么速度切割定子和转子？两个基波磁动势的相对运动速度多大？【答】 定子电流的频率为，转子电流的频率为，定子磁动势以速度切割定子，以速度即速度切割转子；转子磁动势也以速度切割定子，以速度切割转子。定、转子基波磁动势同步旋转，相对静止。8.3.9 两台型号完全一样的笼型感应电动机共轴联接，拖动一个负载。如果起动时将它们的定子绕组串联以后接至电网上，起动完毕后再改为并联。试问这样的起动方法，对起动电流和起动转矩有何影响？ 【答】 定子绕组串联，每台电动机的端电压为。由于起动电流与电压成正比，起动转矩与电压平方成正比，使得总
26、的起动电流为原来的，总的起动转矩为原来的。8.3.10 感应式电动机在转子回路串电阻起动时，为什么既能降低起动电流，又能增大起动转矩？所串电阻是否越大越好？【答】 从等效电路可以看出，增加转子电阻使总的阻抗增加了，所以起动电流减小。转子电阻增加，使得提高；起动电流减小使得定子漏抗电压降低；电势增加，使气隙磁通增加。起动转矩与气隙磁通、起动电流、成正比，虽然起动电流减小了，但气隙磁通和增加，使起动转矩增加了。 如果所串电阻太大，使起动电流太小，起动转矩也将减小。8.3.11 感应电动机定子绕组与转子绕组之间没有直接的联系，为什么负载增加时，定子电流和输入功率会自动增加，试说明其物理过程。从空载到
27、满载电机主磁通有无变化？【答】 负载增加时，电动机转速下降，转差率上升，转子绕组切割磁力线的速度增加，转子的感应电动势、感应电流相应增加，转子磁动势也增加。由磁动势平衡关系，定子磁动势增加，定子电流上升，即从电网吸收的电功率增加。这一过程直到转子电流产生的转矩与负载转矩重新平衡为止。在不变的情况下，的增加导致增加，使减小，主磁通略有减小。 感应电动机在轻载下运行时，试分析其效率和功率因数都较额定负载时低的原因。如定子绕组为联接的感应电动机改为联接运行，在轻载下其结果如何？此时所能负担的最大负载必须少于多少？【答】 1轻载时功率因数低的原因是由于轻载时定子负载电流小，定子电流主要取决于无功的励磁
28、电流，而在感应电动机中，由于空气隙的存在，励磁电流较大，一般为.。(2) 效率低的原因是由于轻载在输入的电功率中输出的有功功率小，而不变损耗铁耗和机耗所占的分量较大，因此效率低。3轻载时如将接改为接，由于相电压只为原来的，因此，励磁电流及铁耗都大为减少，功率因数及效率将显著改善。此时最大转矩必须小于联接时电动机的最大电磁转矩的。 为什么一样容量的感应电机的空载电流比变压器的大很多？【答】 变压器的主磁路全部用导磁性能良好的硅钢片构成，感应电机的主磁路除了用硅钢片构成的定、转子铁心外，还有空气隙。气隙的长度尽管很小，但磁阻很大，使得感应电机主磁路的磁阻比相应的变压器大，感应电机空载电流标么值为，
29、变压器空载电流的标么值为 。 电动机的转子有哪两种类型，各有何特点【答】一种为绕线型转子，转子绕组像定子绕组一样为三相对称绕组，可以联结成星形或三角形。绕组的三根引出线接到装在转子一端轴上的三个集电环上，用一套三相电刷引出来，可以自行短路，也可以接三相电阻。串电阻是为了改善起动特性或为了调节转速。另一种为鼠笼型转子。转子绕组与定子绕组大不一样，在转子铁心上也有槽，各槽里都有一根导条，在铁心两端有两个端环，分别把所有导条伸出槽外的局部都联结起来，形成了短路回路，所以又称短路绕组。具有构造简单、运行可靠的优点。但不能通过转子串电阻的方式改善起动特性或调节转速。 一台、八极的三相感应电动机，额定转差
30、率，问该机的同步转速是多少？当该机运行在时，转差率是多少？当该机运行在时，转差率是多少？当该机运行在起动时， 转差率是多少？ 解 同步转速 额定转速 当时，转差率 当时，转差率 当电动机起动时，转差率 一台三相感应电动机，额定功率，额定电压，型接法，额定转速，定、转子的参数如下：；。试求在额定转速时的电磁转矩、最大转矩、起动电流和起动转矩。解：转差率 额定转速时的电磁转矩 最大转矩为 起动电流为 起动线电流 起动转矩 8.3.17 一台三相四极绕线式感应电动机，转子每相电阻。额定运行时，转子相电流为，计算额定电磁转矩。假设保持额定负载转矩不变，在转子回路串电阻，使转速降低到，求转子每相应串入的电阻值，此时定子电流、电磁功率、输入功率是否变化？解 当时 因 所以 从感应电机的型等效电路可知，由于，电路中的、以及均未变化。当、不变时，则定子电流、定子功率因数、定子电动势、气隙磁通、电磁功率、定子输入功率均未变化。转子电流、转子功率因数也未变化。接入电阻后，转子铜耗 所以，接入电阻后，转子总的铜耗增加，输出功率减小，电机效率降低。
