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1、2020年电机学理论知识考试模拟试卷及答案（一）一、填空：1,磁通恒定的磁路称为,磁通随时间变化的磁路称为。答：直流磁路，交流磁路。2.电机和变压器常用的铁心材料为。答：软磁材料。3,铁磁材料的磁导率非铁磁材料的磁导率。答：远大于。4 .在磁路中与电路中的电势源作用相同的物理量是。答：磁动势。5 .当外加电压大小不变而铁心磁路中的气隙增大时，对直流磁路，则磁通,电感,电流;对交流磁路，贝1磁通,电感,电流。答：减小，减小，不变；不变，减小，增大。二、选择填空1 .恒压直流铁心磁路中，如果增大空气气隙。则磁通;电感;电流;如果是恒压交流铁心磁路，则空气气隙增大时，磁通;电感;电流。A:增加B:减
2、小C:基本不变答：B,B,C,C,B,A2 .若硅钢片的叠片接缝增大，则其磁阻。A:增加B:减小C:基本不变答：A3 .在电机和变压器铁心材料周围的气隙中磁场。A:存在B:不存在C:不好确定答：A4 .磁路计算时如果存在多个磁动势，则对磁路可应用叠加原理。A:线形B:非线性C:所有的答：A5 .铁心叠片越厚，其损耗。A:越大B:越小C:不变答：A三、判断1 .电机和变压器常用的铁心材料为软磁材料C()答：对。2 .铁磁材料的磁导率小于非铁磁材料的磁导率c()答：错。3 .在磁路中与电路中的电流作用相同的物理量是磁通密度答：对4 .若硅钢片的接缝增大，则其磁阻增加。()答：对。5 .在电机和变压
3、器铁心材料周围的气隙中存在少量磁场。()答：对。6 .恒压交流铁心磁路，则空气气隙增大时磁通不变。()答：对。7 .磁通磁路计算时如果存在多个磁动势，可应用叠加原理。()答：错。8 .铁心叠片越厚，其损耗越大。()答：对。四、简答1 .电机和变压器的磁路常采用什么材料制成，这种材料有那些主要特性？答：电机和变压器的磁路常采用硅钢片制成，它的导磁率高，损耗小,有饱和现象存在。2 .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Bm的口次方成正比。PhgfBmv涡流损耗是
4、由于通过铁心的磁通力发生变化时，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Bm的平方成正比。PeCe2f2B；V3.什么是软磁材料？什么是硬磁材料？答：铁磁材料按其磁滞回线的宽窄可分为两大类：软磁材料和硬磁材料。磁滞回线较宽，即矫顽力大、剩磁也大的铁磁材料称为硬磁材料，也称为永磁材料。这类材料一经磁化就很难退磁，能长期保持磁性。常用的硬磁材料有铁氧体、钛铁硼等，这些材料可用来制造永磁电机。磁滞回线较窄，即矫顽力小、剩磁也小的铁磁材料称为软磁材料。电机铁心常用的硅钢片、铸钢、铸铁等都是软磁材料。4. 磁路的磁阻如何计算？磁阻的单位是什么？答：R
5、m其中：W为材料的磁导率；l为材料的导磁长度；A为材A料的导磁面积。磁阻的单位为A/Wb。5. 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。6. 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内产生感应电动势；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。7. 基本磁化曲线与起始磁化曲线有何区别？磁路计算时用的是哪一种磁化曲线？
6、答：起始磁化曲线是将一块从未磁化过的铁磁材料放入磁场中进行磁化，所得的B=f（H）曲线；基本磁化曲线是对同一铁磁材料，选择不同的磁场强度进行反复磁化，可得一系列大小不同的磁滞回线，再将各磁滞回线的顶点连接所得的曲线。二者区别不大。磁路计算时用的是基本磁化曲线。8. 路的基本定律有哪几条？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。9. 在下图中，当给线圈外加正弦电压u1时，线圈内为什么会感应出电势？当电流i1增加和减小时，分别算出感应电势的实际方向。答：在W1中外加u
7、1时在W1中产生交变电流i1,i1在W1中产生交变磁通也力通过W2在W2中和W1中均产生感应电势e2和e1,当i1增加时e1从b到a,e2从d到c,当i1减少时e1从a到Jb,e2从c到d。五、计算1.下图是两根无限长的平行轴电线，P点与两线在同一平面内，当导体中通以直流电流I时，求P点的磁场强度和磁通密度的大小和r1方向。5,R&解：对于线性介质，迭加原理适用，A在P处产生磁场强度HapI2r1B在P出产生的磁场强度HBP=22由于hAP与HBP方向相同，如图所示则HpHap+Hbp感应强度Bp=0Hp=（+工）2rir22.上图中，当两电线分别通以直流电流（同向）I和异向电流I时,求每根导
8、线单位长度上所受之电磁力，并画出受力方向。解：由于两根导体内通以同样大小的电流I,现在考虑其大小时，它们受力是相同的。一根导体在另一根导体处产生磁感应强度b=一（）2ri2所以每根导体单位长度受力f=BI=7L2ri2力的方向是通同向电流时相吸，通异向电流相斥。3.在下图中，如果电流在铁心中建立的磁通是gmSint,副线圈匝数是w2,试求副线圈内感应电势有效值的计算公式。中人皿她好+工:1J）一弋一一j解：副线圈中感应电势的瞬时值dew2出=W2mC0St感应电势e的有效值计算公式为：E2=j2W2m4. 有一单匝矩形线圈与一无限长导体同在一平面内，如下图所示。试分别求出下列条件下线圈内的感应
9、电势:(1)导体内通以直流电流I,线圈以速度丫从左向右移动:(2)电流i=imSin(3)电流i=ImSin八ot,线圈不动：t,线圈以速度丫从左向右移动解：(1)导体内通以电流I时离导体x远处的磁密为01所以，当线圈以速度丫从左向右移动时感应电势大小为ddtvtcvtI0bdx2xddtbI以In2avtbi02avtv(avt)v(avtc)avtc(avt)20bIvc2(avt)(avtc)(2)当线圈不动时，电流是i=ImSint时,忏acImSnlbdxa2x=-b1In1Sint2a所以e=J=一色色同Costdt2a(3)电流i=Imsint,线圈以速度Y从左向右移动时avtc
10、-0avtoImSintxbdx岁由七Sint所以，e=-ddt03Im-2avtavtcvc-Sint+In(avt)2avtcavtCost5. 对于下图，如果铁心用D23硅钢片迭成，截面积AFe=12.25104m2,铁心的平均长度lFe=0.4m一空气隙0.5103m,线圈的匝数为600匝，试求产生磁通=11104韦时所需的励磁磁势和励磁电流。Ih解：在铁心迭片中的磁密为BFe=11/12.25=0.9AFe(T)根据D23硅钢片磁化曲线查出HFe=306(A/m)在铁心内部的磁位降FFe=HFe*lFe=306*0.4=122.4(A)在空气隙处，当不考虑气隙的边缘效应时BaBFe。
11、.9(T)所以Ha弱0.97=7.1510504107(A/m)故FaHa7.151050.5103=357.5(A)则励磁磁势F=Fa+FFe=357.5+122.4=479.9安匝励磁电流I-夕990.799(A)fW6006. 磁路结构如下图所示，欲在气隙中建立7104韦伯的磁通，需要多大的磁势?解：当在气隙处不考虑边缘效应时，各处的磁密710451041.4(T)硅钢片磁路长度1D3080110(mm铸钢磁路长度1r3080601169(mm查磁化曲线：h2.09(A/mm)Hr1.88(A/mm)D故：各段磁路上的磁位降空气之中：Ha-B1.11io3(A/mm)04104FHl2.
12、09110229.9(A)DDDFrHrlr1.88169389.0(A)FaHala111011110(A)贝U：F=Fa+Fd+Fr=1110+229.9+389.01728.9(A)故需要总磁势1728.9安匝。7. 一铁环的平均半径为0.3米，铁环的横截面积为一直径等于0.05米的圆形，在铁环上绕有线圈，当线圈中电流为5安时，在铁心中产生的磁通为0.003韦伯，试求线圈应有匝数。铁环所用材料为铸钢。解：铁环中磁路平均长度lD2R20.31.89(m)圆环的截面积S=1D210.0521.96103(m2)44铁环内的磁感应强度B-0.00301.528(T)S1.96103查磁化曲线得
13、磁感应强度H=3180(A)=Hld=31801.896000(A)8.B2故：线圈应有的匝数为W=F6000/51200(匝)设上题铁心中的磁通减少一半，线圈匝数仍同上题中所求之值,问此时线圈中应流过多少电流？如果线圈中的电流为4安，线圈的匝数不变，铁心磁通应是多少?解：在上题中磁通减少一半时磁密BlB0.764(T)查磁化曲线得出磁场强度Hi=646(A/m)所以，FHl6461.891220(安/匝)/11D故此时线圈内应流过电流I1.02(安)1W1200当线圈中电流为4安时磁势fWI120044800(安匝)22设F2所产生的磁通为0.0027韦，则：20.0027-21.375(T
14、)S1.96103查磁化曲线得磁场强度h21945(A/m)F2h2ld19451.893680(安匝)则B22S0.0291.961031.48(T)假设值小了，使52比52小了很多，现重新假设0.029韦,查磁化曲线得磁场强度h22710(A/m)F2H2lD27101.895120(安匝)在f2，f2，f2中采用插值得F2产生得磁通21OOn12-2(F2F2)-F2F220.00290.002710.0029-(51204800)512036802=0.002878(韦)9. 设有100匝长方形线圈，如下图所示，线圈的尺寸为a=0.1米，b=0.2米，线圈在均匀磁场中围绕着连接长边中点的轴线以均匀转速n=1000转/分旋转，均匀磁场的磁通密度B=0.8wb/m2。试写出线圈中感应电势的时间表达式，算出感应电势的最大值和有效值，并说明出现最大值时的位置。X三X解：线圈转动角速度2104.9(rad/s)6060故在t秒时刻线圈中的感应的电势
