课后 习题答案- 电机与拖动- 刘锦波

课后 习题答案电机与拖动- 刘锦波 第一到第八章 还有13章

第一章 习题解答

思考题

1.1 电机中涉及到哪些基本电磁定律？试说明它们在电机中的主要作用。 答：电机与变压器中涉及到：（1）安培环路定律；（2）法拉第电磁感应定律；

（3）电磁力定律；（4）磁路的欧姆定律。其中，安培环路定律反映了一定磁势（或安匝数）所产生磁场的强弱。在电机中，磁场在机电能量转换过程中起到了媒介的作用；法拉第电磁感应定律反映了交变的磁场所产生电势的情况。在电机中，电磁感应定律体现了机电能量转换过程中所转换为电能的大小；电磁力定律反映了通电导体在磁场中的受力情况，它体现了机电能量转换过程中所转换为机械能的大小；磁路的欧姆定律类似于电路的欧姆定律，它体现了一定磁势作用到磁路中所产生的磁通大小，亦即耦合磁场的大小。

1.2 永久磁铁与软磁材料的磁滞回线有何不同？其相应的铁耗有何差异？ 答：永久磁铁又称为硬磁材料，其磁滞回线与软磁材料的不同主要体现在形状上。硬磁材料的磁滞回线较“肥胖” ；而软磁材料则“瘦弱” 。硬磁材料的面积反映了铁磁材料磁滞损耗的大小，因而软磁材料的铁耗较小。

1.3 什么是磁路饱和现象？磁路饱和对磁路的等效电感有何影响？

答：当励磁安匝（或磁势）较小时，随着磁势的增加，磁路中所产生的磁通也线性增加；当磁势增加到一定程度时，随着磁势的增加，磁路中所产生的磁通增加较小，甚至不再增加，这一现象称为磁路的饱和。与磁路线性时相比，磁路饱和后的磁导率和等效电感有所减小。

1.4 铁心中的磁滞损耗与涡流损耗是如何产生的?它们与哪些因素有关?

答：铁心中的磁滞损耗是由铁磁材料在交变磁场作用下的磁化过程中，内部的磁畴相互摩擦所引起的铁心发热造成的；而涡流损耗则是由于交变的磁场在铁2心中感应电势并产生涡流，从而引起铁心发热。由ph=KhfHdB=ChfBmV可

见，磁滞损耗正比于磁场交变的频率、磁密的平方以及铁心的体积；由

22涡流损耗正比于磁场交变频率的平方、磁密的平方以及铁pe=Cef2BmΔV可见，

磁材料的厚度。

1.5 实际的电机和变压器的铁心中,一般不是采用整块铸钢或矽钢组成,而是采用矽钢片叠压而成,为什么?

答：涡流损耗反映了铁磁材料的导电性能，它与铁磁材料的厚度成正比。因此，为减小铁磁材料的导电性能及涡流损耗，交流电机或变压器的铁心多采用矽钢片叠压而成。

1.6如果感应电势的正方向与磁通的正方向符合左手螺旋关系，则电磁感应定dΦ律应写成e=N，试说明原因。 dt

答：现对图1.7所示铁心线圈进行分析。

感应电势和磁通的假定正方向如图所示，即符合左手螺旋关系。

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A

u图1.7 磁通与其感应电势的正方向假定

dΦdΦ可知，e>0，即e的实际方向与假>0时，由e=Ndtdt

定正方向一致；又由楞次定律可知，线圈中所感应电势以及相应的电流所产生的磁通（图中用Φ′表示）应阻碍磁通Φ的增加。很显然，上述正方向与关系式符

dΦ合楞次定律。亦即，当感应电势与磁通符合左手螺旋关系时，只有采用e=Ndt

dΦ才能使实际情况与楞次定律一致。至于当磁通Φ减少即<0时，则与此类似，dt

只不过线圈中所感应电势以及相应的电流所产生的磁通将有助于磁通Φ的增加，具体过程略。

dΨdΦdi1.7电磁感应定律有时写成e= ，有时又写成e= L，有时= Ndtdtdt

又写成e=Blv。这三种表达式有何区别？分别适应于什么条件？

dΨdΦ答：当电磁感应定律写成e= 时，它反映了绕组所感应电势的= Ndtdt

大小与磁链的变化率（或导数）成正比；若磁路为线性，对单个线圈则磁链为：

LdΨdiΨ=L(θ)i(t)。将其代入上式得：e= = ωi L。由此可见，绕组所dt θdt

感应的电势是由两部分组成：一部分是速度电势，即通常的表达式e=blv；另一

di部分为：e= L，它反映的是绕组中所感应的自感电势，或变压器电势。因dt

dΨ此，上述表达式中，e= 为一般表达式；当磁通与全部绕组匝数相匝链，则dt

didΦ；当磁路为线性，且L为常数时，e= L。 e= Ndtdt当磁通Φ增加即

1.8 在图1.8所示变压器磁路中，当在N1中施加正弦电压u1时，为什么会在N1、N2两个线圈中均会感应电势？当流过线圈N1中的电流i1增加时，试标出N1、N2两个线圈中所感应电势的实际方向与输出电压的方向，并计算两个线圈感应电势之间的关系。

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2

图1.8 习题1.8图 u答：尽管图1.8所示变压器的两个绕组没有直接电的联系，但由于两个绕组共同匝链同一磁通Φm。若该磁通交变，便会在分别在绕组N1、N2中感应电势e1、e2，即：e1= N1dΦdΦ，e2= N2，且匝数较多的绕组所感应电势的有效值dtdt

较大。图1.7中，线圈N1、N2的同名端均为上端。当流过线圈N1中的电流i1增加时，磁路中的磁通Φ增加，则实际感应电势的方向均为上负下正，即由同名端指向非同名端。考虑到e2的实际方向，输出电压u2的实际方向为下正上负。两个线圈感应电势的有效值之间满足：E1/E2=N1/N2。

练习题

1.1 如下表格包含了磁性钢的试样，50Hz，对称磁滞回线上半部分的数据： B(T)

H(A/m) 0 0.2 0.4 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 0.95 0.9 0.8 0.7 0.6 0.4 0.2 0 48 52 58 73 85 103 135 193 80 42 2 -18 -29 -40 -45 -48 利用MATLAB绘出（a）该磁滞回线；（b）计算磁滞回线的面积。

解：参考题1.29

1.2 图1.9a所示磁路由电工钢片叠成，其磁化曲线如图1.19b所示。图中尺寸单位是mm，励磁线圈的匝数为1000匝。试求当铁心中的磁通为1×10

3Wb时，励磁线圈的电流应为多少？

B（T

(a) (b)

图1.9 习题1.2图 H(A m 1)

解：忽略铁心的叠片系数,则铁心的截面积为

A=20×10 3×40×10 3=0.8×10 3m2

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铁心磁路的平均长度为

l=[2×(100+80) 6]=354mm=0.354m 铁心内部的平均磁密为:

Φ1×10 3

Bav===1.25T 3A0.8×10

查图1.9所示的磁化曲线得相应的磁场强度为:H=400A/m，于是可得磁路所需的励磁安匝为

Fi=Hl=400×0.354=141.6A 忽略气隙处的边缘效应，则气隙内的磁通与铁心相同，于是有：

Φ1×10 3

Bδ===1.25T Aδ20×10 3×40×10 3

Hδ=Bδ=1.255=9.947×10A/m 74π×10μ0

Fδ=Hδδ=9.947×105×6×10 3=5968.2A

该磁路所需总的磁势为

Ff=Fi+Fδ=141.6+5968.2=6109.8A 励磁线圈中所需的励磁电流为

If=Ff

N=6109.8=6.11A 1000

由上述数值可见，Fδ>>Fi，即大部分磁势集中在气隙中。在计算电机磁路时，即使忽略铁心内部的损耗，也不会带来多大误差。

1.3 图1.10的对称磁路有三个绕组。绕组A和B的匝数均为N，绕在底部的两个铁心柱上，铁心尺寸如图所示。

l铁心：Ac

磁导率μ

图1.10 习题1.3图

（1）画出该磁路的类比等效电路图；

（2）求出每个绕组的自感；

（3）求 …… 此处隐藏：11715字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……