张广溢 郭前岗 《电机学》习题解答 解 （1）如图4-8所示： 额定负载时的励磁电势 E0?Ucos??IdXd6?103??cos21.1403?57.8?sin58.010?64.28 ?637V （2）额定负载下的电磁功率PM和电磁转矩T 图4-8 PM?3U?E0Xdsin?N?U?22(11?)sin2?N?408.4kWXqXdT?9550PM408.4?9550??13000N.mn300 15.6 某企业电源电压为6000V，内部使用了多台异步电动机，其总输出功率为1500KW，平均效率70%，功率因数为0.8（滞后），企业新增一台400KW设备，计划采用运行于过励状态的同步电动机拖动，补偿企业的功率因数到1（不计同步电动机本身损耗）。试求： （1）同步电动机的容量为多大？ （2）同步电动机的功率因数为多少？ 解：（1）变电所原提供的无功容量 P11500Q1?S1sin?1?1?con2?1?1?0.82?1607kVarcos?1?0.8?0.7 为补偿功率因数到1，应使同步电动机的无功容量Qt?Q1?1607kVar 1N?PN， 则同步电动机的额定容量为400KW，因不计同步电动机本身损耗，则P视在容量为 2222SN?P?Q?400?1607?1656kVA 1NN（2）同步电动机的功率因数为 P400cos?N?1N??0.2415SN1656 18.6 一台直流电机,p?3,单叠绕组,电枢绕组总导体数N?398,一极下磁通 ??2.1?10?2Wb,当（1）转速n?1500rmin；（2）转速n?500rmin，求电枢绕组的感应电势Ea。 pN3?398?n??0.021?1500?208.95V60a60?3解 （1） pN3?398Ea?Ce?n??n??0.021?500?69.65V60a60?3 （2） Ea?Ce?n?18.7 一台直流发电机额定功率PN?30KW，额定电压UN?230V，额定转速nN?1500rmin，极对数p?2，电枢总导体数N?572，气隙每极磁??0.015Wb，单叠绕组。求：
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张广溢 郭前岗 《电机学》习题解答 （1） 额定运行时的电枢感应电势Ea; （2） 额定运行时的电磁转矩T。 pN2?572EaN?Ce?NnN??NnN??0.015?1500?214.5V60a60?2解：（1） （2）IaNPN30?103?IN???130.4AUN230 pN2?572?NIaN??0.015?130.4?178.1N.m2?a2??2
TN?CT?NIaN? 19.6 已知一台并励直流发电机，额定功率PN?10KW，额定电压UN?230V，额定转速nN?1450rmin，电枢回路各绕组总电阻Ra?0.486?，励磁绕组电阻Rf?215?，一对电刷上压降为2V，额定负载时的电枢铁损耗pFe?442W和机械损耗pm?104W，求： 1）额定负载时的电磁功率和电磁转矩 2）额定负载时的效率 解 1）EaN?UN?IaNRa?2?U?230?44.55?0.486?2?253.7V PMN?EaNIaN?253.7?44.55?11.3kW IaN?IN?IfNPNUN10?103230?????44.55AUNRf230215 TN?95501N2）P?N?PN/P1N?10/11.846?84.4% PMN11.3?9550??74.42N.mnN1450 ?PMN?pm?pFe?11.3?0.104?0.442?11.846kW 19.9一台他励直流电动机，PN?5.5kW,UN?220V，IN?30.5A，Ra?0.45?,nN?1500r/min。电动机拖动额定负载运行，保持励磁电流不变，要把转速降到1000r/min。求：
1) 若采用电枢回路串电阻调速，应串入多大电阻？
2) 若采用降压调速，电枢电压应降到多大？ 3) 两种方法调速时电动机的效率各是多少？ UN?INRa220?30.5?0.45??0.1375V.min/rnN1500解：（1） n0?UNCe?N?220/0.1375 Ce?N? ?nN?n0?nN?1600?1500?160r0/min ?100r/min 22 张广溢 郭前岗 《电机学》习题解答 ?nB?n0?nB?1600?1000?600r/min ?nNRa??nBRa?Rp 由 ??nB??600??Rp???1R??1??0.45?2.25???n?a??100??N?得： ??U1Ce?N?nB??nB?1000?100?1100r/min （2） n0??0.1375?1100?151.25V U1?Ce?Nn0 （3）输出功率 P2?nB5.52??1000P2?T2N?B?9550N??9550???336W7n60150060N PP3367?R?2?2??54.6PUI220?30.51NN串电阻时的效率：% 降压时的效率：?U?P2P3367?2??73.0PU1IN151.25?30.51%。 绪 论 0.1 电机和变压器的磁路常用什么材料制成，这类材料应具有哪些主要特性？ 答：电机和变压器的磁路常用导磁性能高的硅钢片叠压制成，磁路的其它部分常采用导磁性能较高的钢板和铸铁制成。这类材料应具有导磁性能高、磁导率大、铁耗低的特征。
0.2在图0.3中，当给线圈N1外加正弦电压u1时，线圈N1和N2中各感应什么性质的电动势？电动势的大小与哪些因素有关？
答：当给线圈N1外加正弦电压u1时，线圈N1中便有交变电流流过，产生相应的交变的磁
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动势，并建立起交变磁通，该磁通可分成同时交链线圈N1、N2的主磁通和只交链线圈N1的漏磁通。这样，由主磁通分别在线圈N1和N2中感应产生交变电动势e1,e2。由漏磁通在线圈N1中产生交变的e1?。电动势的大小分别和N1、N2的大小，电源的频率，交变磁通的大小有关。 0-3 感应电动势e?d?e??dt是规定感应电动势的正方向与磁通的正方向符合右手螺旋关系时电磁感应答：
定律的普遍表达式；当所有磁通与线圈全部匝数交链时，则电磁感应定律的数学描述可表示
d?e??Ndt；当磁路是线性的，且磁场是由电流产生时，有??Li,L为常数，则可写成为
die??Ldt。 0.4试比较磁路和电路的相似点和不同点。
答：磁路和电路的相似只是形式上的，与电路相比较，磁路有以下特点： 1）电路中可以有电动势无电流，磁路中有磁动势必然有磁通； 2）电路中有电流就有功率损耗；而在恒定磁通下，磁路中无损耗
343）由于G导约为G绝的1020倍，而?Fe仅为?0的10~10倍，故可认为电流只在导体中流过，而磁路中除主磁通外还必须考虑漏磁通；
4）电路中电阻率?在一定温度下恒定不变，而由铁磁材料构成的磁路中，磁导率?随B变化，即磁阻Rm随磁路饱和度增大而增大。 0.5电机运行时，热量主要来源于哪些部分？为什么用温升而不直接用温度表示电机的发热程度？电机的温升与哪些因素有关？
答：电机运行时，热量主要来源于各种损耗，如铁耗、铜耗、机械损耗和附加损耗等。当电机所用绝缘材料的等级确定后，电机的最高允许温度也就确定了，其温升限值则取决于冷却介质的温度，即环境温度。在电机的各种损耗和散热情况相同的条件下，环境温度不同，则电机所达到的实际温度不同，所以用温升而不直接用温度表示电机的发热程度。电机的温升主要决定于电机损耗的大小、散热情况及电机的工作方式。
0.6 电机的额定值和电机的定额指的是什么？
答：电机的额定值是指电机在某种定额下运行时各物理量的规定值；而电机的定额是指制造厂按国家标准的要求对电机的全部电量和机械量的数值及运行的持续时间和顺序所作的规定。
0-7 在图0-2中，已知磁力线l的直径为10cm，电流I1 = 10A，I2 = 5A，I3 = 3A，试求该磁力线上的平均磁场强度是多少？
答：平均磁场强度
H??I/l?(I1?I2?I3)/?D
0.8 在图0.8所示的磁路中，线圈N1、N2中通入直流电流I1、I2，试问： （1） 电流方向如图所示时，该磁路上的总磁动势为多少？
N2中电流I2反向，总磁动势又为多少？ （2） （3） （4）
小？
?d?dt中的负号表示什么意思？
?(10?5?3)A/??0.1m?38.2A/m若在图中a,b处切开，形成一空气隙?，总磁动势又为多少？
比较1,3两种情况下铁心中的B,H的相对大小，及3中铁心和气隙中H的相对大
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张广溢 郭前岗 《电机学》习题解答
1?I1N1?I2N2 解：（1）F（2）F2?I1N1?I2N2 （3）F3?F1?I1N1?I2N2不变 （4）由于F1?F3，而Rm1??Rm3， 所以?1???3，B1??B3，
H1??H3。
其中 F1、Rm1、?1、B1、H1和
F3、Rm3、?3、B3、H3 分别 图0.8
表示1,3两种情况下的各物理量。
在（3）中，BFe?B?，由于?Fe?? ?0，所以
HFe?BFe?Fe??H??B??0。 0-9 两根输电线在空间相距2m，当两输电线通入的电流均为100A时，求每根输电线单位长度上所受的电磁力为多少？并画出两线中电流同向及反向时两种情况下的受力方向。 解：由H.2?R?I,B??0H，得每根输电线单位长度上所受的电磁力为 当电流同向时，电磁力为吸力；当电流反向时，电磁力为斥力。如下图所示： ?0I4??10?7?1002?1f?BlI?lI??10?3N.m2?R2??2 0-10 一个有铁心的线圈，线圈电阻为2Ω。将其接入110V交流电源，测得输入功率为22W，电流为1A，试求铁心中的铁耗及输入端的功率因数。 解：pFe??p?pcu?22?12?2?20w cos??PS?22?0.2110?1 第一篇 变 压 器 第 1 章 1.1变压器是根据什么原理进行电压变换的？变压器的主要用途有哪些？ 答：变压器是一种静止的电器设备，它利用电磁感应原理，把一种电压等级的交流电能转换成频率相同的另一种电压等级的交流电能。
变压器的主要用途有：变压器是电力系统中实现电能的经济传输、灵活分配和合理使用
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