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1、第 1 页 共 45 页答案参见我的新浪博客：http:/ 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 u1时，线圈内要感应电动势。（1）当电流 i1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 i1在铁心中建立的磁通 = msin t，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。
2、（用频率 f1副边匝数 2和磁通最大值 m表示） 。AX ax1i&1e 2e1w21u图 14. 电磁感应定律有时写成 e=- ，有时写成 e=- ，有时写成 e=- 。这三种表示dtdtdtiL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= ？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) （ c) （ d)第 2 页 共 45 页答案参见我的新浪博客：http
3、:/ （ e) （ f)+图 2二、计算题1. 设有 100 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中心点的轴线以均匀转速 n=1000r/min 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
4、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。 ban图 33. The linear motor shown in Fig.4 consists of a movable conductor that maintains electrical contact with the stationary U-spaped conductor of infinite length, whose sides are separated by 0.5m and enclose uniform magnetic
5、 field of 0.8T. A current generator maintains a constant current in the closed loop. After an accelerating period a force of 10N maintains a 10m/s steady-state velocity of the moving conductor.(a) What is the magnitude of the current?(b) What voltage is induced in the closed loop? 图 4习题二 磁路计算一、思考题第
6、3 页 共 45 页答案参见我的新浪博客：http:/ .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，其磁化曲线有如下数据：H 100( )mA5 10 20 30 40 50 60 80 110B 0.1(T) 6 11.0 13.6 14.8 15.5 16.0 16.4 17.2 17.3
7、H 100( ) 140 180 250B 0.1(T)18.3 18.8 19.52. 对于图 5，如果铁心用硅钢片叠成，截面积 Ac=12.25 0.0001 ，填充系数 k=0.92，2m铁心的平均长度 lc=0.4m，空气隙 =0.5 0.001m，线圈的匝数为 600 匝。试求产生磁通=110.0001Wb 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) 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6H 100 ( )mA1.58 1.81 2.10 2.50 3
8、.06 3.83 4.93 6.52 8.90 12.6 20.1 37.8+-I 图 53. 已知磁路如图 6所示，材料是 D11硅钢片， （填充系数 k=0.92） ，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）D11硅钢片磁化曲线数据如下：B 0.1(T)5 10 11 12 13 14H 100( )mA1.2 3.6 4.6 6 8 11.2B 0.1(T) 15 16 17 18 19H 100( )17 30 58 100 165第 4 页 共 45 页答案参见我的新浪博客：http:/ 6050 50170图 6 变压
9、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，原边电压 u1波形如图7b 所示，画出 e1、e 2、 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） 。&2E&1U1E 0e1u t(a) (b)图 72. 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。1u1e11i 2i2e2u 1u1e1i 2i2e2u(a) (b)图 83. 图 7a 中所标的正方向符合关系式 e=- ，是问当主磁通在 (t)增加时 e1 和 e2 的瞬
10、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，U 1N/U2N=10/6.3kV，Y ，d 联结，试求原、副方的额定电流。2 设有一 500 kVA、50Hz 三相变压器，10000/400V，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；第 5 页 共 45 页答案参见我的新浪博客：http:/ 960 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 3A/ ，求原、副绕组各应有的导线截面积。m23 变压器铭牌数据为 SN=100kVA，U1N
11、/U2N=6300/400V，Y，yn 联结，如电压由 6300V 改为 10000V，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 rm有何影响？为什么要求xm大、rm 小？为了使 xm大、 rm小，变压器铁心应该用什么材料制造？ rm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
12、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 220/110V，设高压侧加 220V 电压，空载激磁电流为 I0，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 端加电压 110V，问激磁电流和主磁通又为多大？（见图 9）AXax20V10V图 92 将一台 1000 匝铁心线圈接到 110V50Hz 的交
13、流电源上，由安培表和瓦特表的读数可得知 I1=0.5A，P1=10W ；把铁心取出后电流和功率就变为 100A 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；第 6 页 共 45 页答案参见我的新浪博客：http:/ 1U&1I&1E&2I&2E LZ2U&图 102 变压器副方加电阻、电感或电容负载时，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：1kVA,240/120V,归算到高压边短路阻抗为 4 。60第二台：1kVA,120/24V, 归算到高压边短路阻抗为 1 。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 ZL=10+j ，求各级电压和电流的大小；30（2）若负载边短路，求各级电
