電工技術第7章課后習題及詳細解答

1、電工技術第7章課后習題及詳細解答第1章：電氣技術第7章(李版)課后練習及詳細答案第七章磁路和變壓器7.1長氣隙磁路的磁阻和磁動勢。通過分析磁路的歐姆定律，哪里溶液通量為：不情愿的Rm是：(1/H)磁動勢f為：7.2有多個轉彎。(一)線圈纏繞在硅鋼片制成的閉合鐵芯上，磁路的平均長度為,橫截面積氣隙中的磁感應強度，找到氣隙。由此可見，要獲得磁動勢F，必須先求出磁阻Rm和磁通量。，但是空氣的滲透性，H/m .(Wb)橫截面積，勵磁電流，找到：(1)磁路通量；(2)鐵芯改為鑄鋼保持磁通不變所需的勵磁電流I是多少？在子問題(1)的分析中，由于磁通量的關系，要想得到磁通量，必須先求出磁感應強度B，所以必須

2、先求出磁場強度H，H可以從均勻磁路的安培環(huán)路定律中得到，而B可以從H得到后的磁化曲線中得到。在子問題(2)中，如果磁通量不變，則磁感應強度不變。因為磁性材料變成鑄鋼，磁場強度不同。根據(jù)B，從磁化曲線中找出H后，就可以從安培環(huán)路定律中得到所需的勵磁電流I。解(1)根據(jù)安培環(huán)路定律，磁場強度h為：(上午)硅鋼片在A/m下的磁感應強度b為：(噸)(Wb)t，在圖7.1中找出它對應的當磁通量為：(2)由于磁通量不變，磁感應強度不變，即為t。鑄鋼的磁場強度h為：(上午)所需的激勵電流I為：(一)可以看出，為了獲得相等的磁感應強度，在線圈匝數(shù)一定的情況下，高磁導率的磁性材料需要的激勵電流較小。7.3如果鐵

3、芯(由硅鋼片組成)中有一個氣隙，其長度垂直于鐵芯柱，忽略氣隙中磁通量的邊緣效應，則詢問線圈中的電流必須有多大才能使鐵芯中的磁感應強度保持在上述問題中的值。分析本課題的磁路由幾段不同的材料組成，安培環(huán)路定律的形式是。其中，氣隙中的磁場強度可以用公式計算，而鐵芯(硅鋼片)中的磁場強度可以根據(jù)B從磁化曲線中找出(上面的問題已經(jīng)計算出來了)。由于退磁強度保持上一題的值不變，為t，所以從上一題的計算結果可以看出，硅鋼片中對應的磁場強度h為：(上午)氣隙中的磁場強度為：(上午)所需的激勵電流I為：(一)可以看出，當磁路中存在氣隙時，由于氣隙的磁電阻較大，磁動勢幾乎總是用在氣隙中。為了獲得相等的磁感應強度，

4、當線圈匝數(shù)不變時，必須增加勵磁電流。7.4環(huán)形螺線管的外徑、內徑、匝數(shù)和勵磁電流分別求介質為空氣、鑄鋼和硅鋼片時的磁感應強度和磁通量。通過分析環(huán)形螺線管的外徑和內徑得到磁路的平均長度后，利用安培環(huán)路定律可以得到磁場強度。當介質是空氣時，公式找出曲線上的磁感應強度。最后，磁路的平均長度由下式求解：當介質是鑄鋼或硅鋼片時，根據(jù)磁化計算磁感應強度計算磁通量。(m)根據(jù)安培環(huán)路定律，磁場強度h為：(上午)磁路截面積為：(平方米)當介質為空氣時，磁感應強度和磁通量為：(噸)(Wb)當介質是鑄鋼時，它是由A/m在圖7.1中，發(fā)現(xiàn)鑄鋼的磁感應強度為：(噸)磁通量是：(Wb)當介質是硅鋼片時，它包括在圖7.1

5、中，發(fā)現(xiàn)磁感應強度磁滯損耗是磁芯反復磁化過程中，由于磁感應強度的變化滯后于磁場強度的變化而引起的磁芯發(fā)熱所造成的損耗，與磁芯磁滯回線所包圍的面積成正比。為了降低磁滯損耗，鐵芯的制造應采用磁滯回線窄的磁性材料。硅鋼是交流鐵心的理想材料，磁滯損耗小。渦流損耗是交變磁通在鐵芯中產生渦流(渦流)，使鐵芯發(fā)熱而引起的損耗。與渦流大小有關，渦流越大，損耗越大。工程上常用的降低渦流損耗的方法有兩種：一種是增加芯材的電阻率，鋼中滲硅不僅保持了良好的導磁率，還大大提高了電阻率；其次，片式鐵芯在片與片之間涂絕緣漆，整個鐵芯由硅鋼片疊放的鐵芯代替，既增加了渦流路徑，又增加了渦流電阻，使渦流損耗大大降低。綜上所述，用

6、硅鋼片堆疊交流鐵心線圈的鐵心，不僅可以降低磁滯損耗，還可以降低渦流損耗。整個鑄鋼的磁滯損耗和渦流損耗大，不好。7.6有一個由硅鋼片制成的鐵芯線圈，,，線圈DC電阻，鐵損和功率因數(shù)。分析交流鐵心線圈電路的有功功率為電流I，線圈電阻R的關系為。,，消耗有功功率。帶線圈的電，其中銅損失通過求解，功率因數(shù)為：由，鐵損是：(西)7.7有一個交流鐵芯線圈連接到的電壓是多少？正弦電源時，鐵芯中的最大磁通量為?，F(xiàn)在，一個200匝的線圈纏繞在鐵芯上。當線圈打開時，它的兩端分析了交流鐵心線圈電壓u與鐵心最大磁通 m的關系。，線圈兩端的電壓為：(五)7.8鐵芯線圈的電阻為2，漏磁通量不計。接110V正弦電源時，測得

7、電流為3A，功率為80 W，計算線圈鐵損、功率因數(shù)、等效電阻和電感。交流鐵心線圈的等效電阻R0包括線圈的電阻r和鐵損對應的等效電阻。；等效電感X0包括反映無功損耗的漏抗和感抗。婕妤，功率因數(shù)為：功率因數(shù)角為：線圈的等效電阻為：()線圈的等效電感為：()銅損失為：(西)鐵損是：(西)所以，所以，或者：(西)7.9鐵芯線圈接100V電壓、50Hz頻率的正弦電源，電流5A，功率因數(shù)0.7。如果將線圈中的鐵芯拔出并接上電源，線圈中的電流為10。A、功率因數(shù)為0.05。求：（1）此線圈具有鐵心時的銅損和鐵損；（2）鐵心線圈等效電路的參數(shù)R、R0和X0（漏磁通忽略不計）。分析線圈有鐵心時既有銅損又有鐵損，

8、故；將鐵心抽出后就只有銅損沒有鐵損，故。由以上兩式可以求出R和R0，進而可求出線圈具有鐵心時的銅損和鐵損。由于漏磁通忽略不計，故反映無功損耗大小的感抗為解將鐵心抽出后。，所以：（）線圈具有鐵心時，所以：（）線圈具有鐵心時的銅損為：（W）鐵損為：（W）反映無功損耗大小的感抗為：（）7.10有一臺變壓器，原繞組接線端為A、B，副繞組接線端為C、D，現(xiàn)測出某瞬間電流從A流進，該瞬間感應電流從D流出，試確定原、副繞組的同極性端。分析變壓器同極性端的判別方法有兩種：一是根據(jù)原、副繞組電壓的瞬時極性判別，當原繞組某一端的瞬時電位相對于另一端為正時，同時在副繞組也會有這樣一個對應端，其瞬時電位相對于另一端為

9、正，這種電位瞬時極性相同的兩個對應端為同極性端；二是根據(jù)兩繞組中的磁通方向判斷，當電流分別從原、副繞組的某端流入（或流出）時，根據(jù)右手螺旋法則判別，如果兩繞組建立的磁通方向一致，則兩端為同極性端。第二種方法需要知道變壓器兩個繞組的繞制方向，由于本題不知道變壓器兩個繞組的繞制方向，故只能采用第一種方法。解由題意可知，當原繞組A端的瞬時電位相對于B端為正時，同時副繞組C端的瞬時電位相對于D為正，所以A、C兩端為同極性端。同理，B、D兩端也為同極性端。篇二：電工技術第6章(李中發(fā)版)課后習題及詳細解答第6章一階動態(tài)電路分析6.1如圖6.3所示電路，在開關S斷開前已處于穩(wěn)態(tài)，試求開關S斷開后瞬間電壓u

10、C和電流iC、i1、i2的初始值。分析先在時的等效電路中求，因為時電路已處于穩(wěn)態(tài)，電路中各處的電流和電壓都是常數(shù)，電容中的電流時的等效電路中求代替。解畫出壓為：、和，所以這時電容C可看作開路。然后在，這時電容C可用電壓為的恒壓源時電容兩端的電時的等效電路，如圖6.4（a）所示。根據(jù)分壓公式，得（V）根據(jù)換路定理，時電容兩端的電壓為：（V）在瞬間，電容C可用電壓為V的恒壓源代替，由此可畫出時的電流i2為：（A）根據(jù)歐姆定律，得時的電流i1為：（A）根據(jù)KCL，得時的電流iC為：（A）時的等效電路，如圖6.4（b）所示。由于4電阻支路已斷開，故圖6.3習題6.1的圖圖6.4習題6.1解答用圖6.2

11、如圖6.5所示電路，在開關S閉合前已處于穩(wěn)態(tài)，試求開關S閉合后瞬間電壓uL和電流iL、i1、i2的初始值。分析先在時的等效電路中求，因為時電路已處于穩(wěn)態(tài)，電路中各處的電流和電壓都是常數(shù)，電感兩端的電壓時的等效電路中求解畫出為：、和，所以這時電感L可看作短路。然后在，這時電感L可用電流為的恒流源代替。時電感中的電流時的等效電路，如圖6.6（a）所示。根據(jù)歐姆定律，得（A）根據(jù)換路定理，時電感中的電流為：（A）圖6.5習題6.2的圖圖6.6習題6.2解答用圖在瞬間，電感可用電流為A的恒流源代替，由此可畫出時電感兩端的電壓為：（V）時的等效電路，如圖6.6（b）所示。根據(jù)歐姆定律，得根據(jù)分流公式，得

12、時的電流i1和i2分別為：（A）6.3如圖6.7所示電路，在開關S閉合前已處于穩(wěn)態(tài)，試求開關S閉合后瞬間電壓uC、uL和電流iL、iC、i的初始值。分析先在時的等效電路中求和，因為時電路已處于穩(wěn)態(tài)，電路，、的中各處的電流和電壓都是常數(shù)，電容中的電流所以這時電容C可看作開路，電感L可看作短路。然后在和，這時電容C可用電壓為恒流源代替。，電感兩端的電壓時的等效電路中求的恒壓源代替，電感L可用電流為解畫出時的等效電路，如圖6.8（a）所示。由于時電容所在支路和電感所在支路均開路，所以這時電容兩端的電壓和電感中的電流分別為：（V）（A）圖6.7習題6.3的圖圖6.8習題6.3解答用圖根據(jù)換路定理，時電

13、容兩端的電壓和電感中的電流分別為：（V）（A）在瞬間，電容C可用電壓為V的恒壓源代替，電感可用電流為時的等效電路，如圖6.8（b）A的恒流源代替（開路），由此可畫出所示。根據(jù)歐姆定律，得時的電流iC和i分別為：（A）根據(jù)KVL，得時電感兩端的電壓為：（V）6.4如圖6.9所示電路，在開關S閉合前已處于穩(wěn)態(tài)，并且電容沒有初始儲能，試求開關S閉合后瞬間電壓uC、uL和電流iL、iC、i的初始值。分析如果換路前電路電容或電感沒有初始儲能，意味著換路前的電容電壓為0或電感電流為0。根據(jù)換路定理，有或路中電容C可看作短路，電感L可看作開路。解因為，因此，在的等效電時電路已處于穩(wěn)態(tài)，所以這時電容C可看作開

14、路，電感L可看作短路，由此可畫出時的等效電路，如圖6.10（a）所示。由于電容沒有初始儲能，所以這時電容兩端的電壓為：（V）根據(jù)歐姆定律，得時電感中的電流為：（A）根據(jù)換路定理，時電容兩端的電壓和電感中的電流分別為：（V）（A）在瞬間，電容C可用電壓為V的恒壓源代替（短接），電感可用電流為時的等效電路，如圖6.10（b）所示。A的恒流源代替，由此可畫出根據(jù)彌爾曼公式，得時電感兩端的電壓為：（V）根據(jù)歐姆定律，得時的電流iC和i分別為：（A）（A）圖6.9習題6.4的圖圖6.10習題6.4解答用圖6.5在如圖6.11所示電路中，mA，（1）將電路中除電容元件以外的部分用戴微南定理或諾頓定理化簡；

15、（2）求電路的時間常數(shù)；（3）列出求電容電壓uC的微分方程。F。分析本題要求將電路化簡后求出時間常數(shù)，并列出微分方程，并不要求對微分方程求解。任何一個復雜的一階電路，總可以用戴微南定理或諾頓定理將其等效為一個簡單的RC電路或RL電路。等效的方法是：將電路中的儲能元件斷開，得一有源二端網(wǎng)絡，求出該有源二端網(wǎng)絡的開路電壓及其除源后的等效電阻便得戴微南等效電路，求出該有源二端網(wǎng)絡的短路電流及其除源后的等效電阻便得諾頓等效電路。因此，對一階電路的分析，實際上可歸結為對簡單的RC電路和RL電路的求解。解（1）將電容斷開，得有源二端網(wǎng)絡，如圖6.12（a）所示，開路電壓為：（V）UOC的方向為上正下負。短

16、路電流為：（A）ISC的方向向下。將如圖6.12（a）所示有源二端網(wǎng)絡的IS斷開，得無源二端網(wǎng)絡，如圖6.12（b）所示，等效電阻為：（）由上面求得的參數(shù)可畫出如圖6.11所示電路的戴微南等效電路和諾頓等效電路，分別如圖6.13（a）、（b）所示。（2）電路的時間常數(shù)為：（s）（3）現(xiàn)分別根據(jù)如圖6.13（a）、（b）所示電路列寫求電容電壓uC的微分方程。對如圖6.13（a）所示電路，由KVL，有：圖6.11習題6.5的圖圖6.12習題6.5解答用圖篇三：電工技術第8章(李中發(fā)版)課后習題及詳細解答第8章電動機8.1三相異步電動機主要由哪幾個部分構成？各部分的主要作用是什么？解三相異步電動機由

17、定子和轉子兩部分組成。定子和轉子的主要部分是鐵心和繞組，其中鐵心用于產生磁路。定子繞組用于產生旋轉磁場，當在三相定子繞組中通入三相交流電流時，便會在電動機內部產生一個旋轉磁場。轉子繞組用于產生電磁轉矩，旋轉磁場與轉子導體之間有相對運動，于是在轉子繞組中感應出電流，轉子感應電流與旋轉磁場相互作用產生電磁轉矩，驅動電動機旋轉。8.2三相電源的相序對三相異步電動機旋轉磁場的產生有何影響？分析三相電源的3個電壓（或電流）在相位上互差120，3個電壓（或電流）出現(xiàn)幅值或相應零值的順序稱為三相電源的相序，按ABC依次滯后120的順序稱為正序，按ACB依次滯后120的順序稱為逆序。解三相異步電動機磁場的旋轉

18、方向與3個繞組中電流的相序一致：當電流按正序即ABC改變時，磁場就沿ABCA的方向旋轉；當電流按逆序即ACB改變時，磁場就沿ACBA的方向旋轉。這和3個繞組中電流的相序是一致的。由此可見，磁場的旋轉方向是由3個繞組中三相電流的相序決定的，即只要改變流入三相繞組中的電流相序，就可以改變磁場的旋轉方向。改變電流相序的方法是將定子繞組接到三相電源上的3根導線中的任意兩根對調。8.3三相異步電動機轉子的轉速能否等于或大于旋轉磁場的轉速？為什么？分析三相異步電動機旋轉的必要條件是轉差率的存在，即轉子轉速與旋轉磁場轉速存在差異。轉差率表示轉子轉速n與旋轉磁場同步轉速n0之間相差的程度，是分析異步電動機的一

19、個重要參數(shù)。解三相異步電動機正常運轉時轉子轉速不能等于旋轉磁場轉速，否則轉子導體與旋轉磁場之間就沒有相對運動，轉子導體不切割磁力線，就不會產生感應電流，電磁轉矩為零，轉子因失去動力而減速。待到轉子轉速小于旋轉磁場轉速時，轉子導體與旋轉磁場之間又存在相對運動，產生電磁轉矩。因此，電動機在正常運轉時，其轉速總是稍低于旋轉磁場轉速。從而可知，三相異步電動機正常運轉時轉子轉速也不可能大于旋轉磁場轉速，除非有外力作用在電動機轉子軸上，才能使轉子轉速超過旋轉磁場轉速，但此時電磁轉矩的作用就不再是驅動轉矩了，這是因為此時電磁轉矩的方向與轉子的運動方向相反，從而限制轉子的轉速，起到制動作用。此外，當轉子轉速大

20、于旋轉磁場轉速時，有電能從電動機的定子返回給電源，所以這時的電動機實際上已經(jīng)轉為發(fā)電機運行。8.4一臺三相異步電動機，電源頻率，同步轉速，求這臺電動機的磁極對數(shù)及轉速分別為0和1440r/min時的轉差率。分析三相異步電動機的磁極對數(shù)、轉差率、電源頻率、同步轉速以及轉子轉速之間的關系為：，。解磁極對數(shù)為：轉子轉速為0時的轉差率為：轉子轉速為1440r/min時的轉差率為：8.5一臺三相異步電動機，電源頻率對數(shù)是多少？分析根據(jù)同步轉速的計算公式Hz，額定轉速r/min，該電動機的磁極可知，在電源頻率時Hz一定的情況下，同r/min，當時步轉速對應于不同磁極對數(shù)p有一系列固定的數(shù)值：當r/min，

21、當時r/min，等。而三相異步電動機的額定轉速略小于同步轉速，所以根據(jù)三相異步電動機的額定轉速即可知道同步轉速n0，從而可求出電動機的磁極對數(shù)p。解與電動機的額定轉速磁極對數(shù)為：r/min最接近的同步轉速為r/min，與此相對應的8.6一臺4極的三相異步電動機，電源頻率，額定轉速。計算這臺電動機在額定轉速下的轉差率sN和轉子電流的頻率f2。分析同步轉速計算公式中的p為磁極對數(shù)，而不是磁極數(shù)。轉子電流的頻率f2與電源頻率f1及轉差率的關系為。，所以電動機的同步轉速為：（r/min）額定轉差率為：轉子電流頻率f2為：（Hz）8.7三相異步電動機的電磁轉矩是否會隨負載而變化？如何變化？分析要回答三相

22、異步電動機的電磁轉矩是否會隨負載而變化的問題，就必須知道電磁轉矩解4極異步電動機的磁極對數(shù)為是否與負載有關。而要回答如何變化的問題，就必須知道電磁轉矩與負載有什么樣的關系。電動機的電磁轉矩是反映電動機做功能力的一個物理量，只有轉子電流的有功分量與定子旋轉磁場的每極磁通相互作用才產生電磁轉矩，即三相異步電動機的電磁轉矩為。解三相異步電動機的電磁轉矩會隨負載而變化。其原因可以從兩個方面說明。第一，電動機在穩(wěn)定運行時，其輸出的轉矩（即電磁轉矩）與負載轉矩相平衡，所以轉矩增大時電磁轉矩也要相應增大。第二，電動機的電磁轉矩與轉子電流的有功分量大時，電動機的轉子電流增大，因而電磁轉矩增大。8.8如果三相異

23、步電動機發(fā)生堵轉，試問對電動機有何影響？成正比，負載轉矩增分析電動機運行過程中，由于某種原因而使轉子卡住不能轉動的現(xiàn)象稱堵轉。根據(jù)電動機堵轉時電流的變化情況，即可知道堵轉對電動機有什么影響。解電動機堵轉時，由于旋轉磁場對轉子相對運動速度很大，轉子導體切割磁力線的速度很快，轉子繞組中產生的感應電動勢和感應電流都很大，和變壓器的原理一樣，定子電流必須相應增大，一般約為額定電流的57倍。若不及時排除，時間稍長電動機就會因發(fā)熱而燒壞。8.9為什么三相異步電動機的起動電流較大？用哪幾種起動方式可減小起動電流？分析電動機的起動電流指在起動過程中定子繞組中的線電流，而定子繞組中的電流與加在定子繞組上的電壓以

24、及轉子電流有關，因此，減小起動電流可以從降低起動電壓和減小轉子電流兩方面入手。解因為三相異步電動機起動時轉差率，轉子感應電動勢達到最大，所以轉子電流I2很大，和變壓器的原理一樣，定子電流相應增大，故三相異步電動機的起動電流較大。因為起動電流與加在定子繞組上的電壓以及轉子電流有關，因此，減小起動電流可以從降低起動電壓和減小轉子電流兩方面入手。降壓起動方式有Y-換接起動和自藕降壓起動兩種方法。在轉子繞組中串聯(lián)適當?shù)母郊与娮杩梢詼p小起動時的轉子電流，但這種方法只適用于繞線式三相異步電動機。8.10繞線式三相異步電動機采用串聯(lián)轉子電阻起動時，是否電阻越大起動轉矩越大？分析電動機的起動轉矩與轉子電阻的關

25、系為來了解起動轉矩與轉子電阻的關系。，可以從分析這一關系式入手解電動機的起動轉矩為。由可知，電動機的起動轉矩只有惟一的或時起動轉矩都極值點，即當轉子電阻時起動轉矩達到最大，而會減小，可見并非電阻越大起動轉矩越大。8.11三相異步電動機有哪幾種調速方式？各有何特點？分析根據(jù)轉子轉速公式可知，三相異步電動機的轉速與磁極對數(shù)p、電源頻率f1和轉差率s三個因素有關，所以三相異步電動機的調速可從這3個方面進行。解三相異步電動機的調速有變極調速、變頻調速和變轉差率調速3種方式。變極調速是改變電動機的定子繞組所形成的磁極對數(shù)p來調節(jié)電動機的轉速，其特點是不能連續(xù)、平滑地調節(jié)電動機的轉速，即為有級調速，且電動

26、機的定子需有多套繞組或繞組有多個抽頭引至電動機的接線盒，以便在外部改變繞組接線來改變電動機的磁極對數(shù)，使電動機的結構變得復雜，體積增大，制造成本增高，因此當轉速的變化檔次較多時不宜采用這種方法調速。變頻調速是通過改變供給電動機的電源頻率來調節(jié)電動機的轉速，其特點是可以連續(xù)、平滑地調節(jié)電動機的轉速，即為無級調速，且機械特性曲線較硬。變轉差率調速只適用于繞線式電動機，即在轉子繞組回路中串聯(lián)可變電阻來調節(jié)電動機的轉速，其特點是使用的設備簡單，但能量損耗較大，一般用于起重設備。8.12三相異步電動機有哪幾種制動方式？各有何特點？分析電動機的制動是指電動機受到與轉子運動方向相反的轉矩作用，從而迅速降低轉

27、速，最后停止轉動的過程。制動的關鍵是使電動機產生一個與實際轉動方向相反的電磁轉矩，這時的電磁轉矩稱為制動轉矩。解三相異步電動機的制動有能耗制動、反接制動和發(fā)電反饋制動3種。能耗制動是在切斷交流電源的同時把直流電通入三相繞組中的兩相，形成恒定磁場而產生制動轉矩，其特點是制動準確、平穩(wěn)，但需要額外的直流電源。反接制動是改變電流相序，形成反向旋轉磁場而產生制動轉矩，其特點是比較簡單，制動效果好，但由于反接時旋轉磁場與轉子間的相對運動加快，因而電流較大。發(fā)電反饋制動是電動機轉速大于同步轉速時使電動機變?yōu)榘l(fā)電運行狀態(tài)而產生制動轉矩，其特點是有電能從電動機的定子返回給電源，這時電動機已經(jīng)轉為發(fā)電機運行。8.13電動機的額定功率指什么功率？額定電流指定子繞組的線電流還是相電流？分析電動機的額定值就是銘牌上的數(shù)據(jù)，有額定功率、額定電壓、額定電流、額定頻率、額定轉速、額定功率因數(shù)、額定效率等，使用電動