1-1、 变压器电动势旋转电动势产生的原因有什么不同?其大小与哪些因素有关? 答:
变压器电动势产生原因:线圈与磁场相对静止,但穿过线圈的磁通大小或方向发生变化;旋转电动势产生原因:磁通本身不随时间变化,而线圈与磁场之间有相对运动,从而使线圈中的磁链发生变化。 对于变压器电动势:e??d?d???N dtdte的大小与线圈匝数、磁通随时间的变化率有关。
对于旋转电动势:e?Blv
e的大小与磁感应强度B,导体长度l,相对磁场运动速度v有关。
1-2、 磁滞损耗和涡流损耗是什么原因引起的?它的大小与哪些因素有关? 答:
磁滞损耗产生原因:铁磁材料在外界交变磁场作用下反复磁化时,内部磁畴必将随外界磁场变化而不停往返转向,磁畴间相互摩擦而消耗能量,引起损耗。
其大小Pn与最大磁通密度Bm、交变频率f和材料等因素有关,即Pn?fBa。同时,磁滞损耗与磁滞回线所包围的面积有关,面积越大,磁滞损耗也就越大。 涡流损耗产生原因:铁芯中磁通发生交变时根据电磁感应定律,铁芯中会感应涡流状的电动势并产生电流,即涡流。涡流在铁芯中流通时,会产生损耗,就称为涡流损耗。
其大小Pw与铁芯中的磁通密度幅值Bm,磁通的交变频率f、硅钢片厚度d和硅钢片电阻率
?等因素有关,即Pw?1-3、 如何将e??N22f2Bmd?。
d?和e?Blv两个形式不同的公式统一起来? dt答:
匝数N为1、有效长度为l,线圈宽度为b的线圈在恒定磁场中以速度v运动时,由电磁感应定律可得:e??Nd?d??dtdt?x?bxB???ld???lBdx??lB(?v)?Blv dt1-4、 电机和变压器的磁路通常采用什么材料制成?这些材料各具有哪些主要特征? 答:
(1)通常采用高导磁性能的硅钢片来制造电机和变压器的铁芯,而磁路的其他部分常采用导磁性能较高的钢板和铸钢制造,来增加磁路的导磁性能,使其在所需的磁路密度下具有较小的励磁电流。
(2)硅钢片的导磁率极高,能减少电机体积,降低励磁损耗,磁化过程中存在不可逆性磁滞现象,交变磁场作用下,会产生磁滞损耗和涡流损耗。 2-6 已知一台直流发电机的铭牌参数如下:
额定功率PN=200kW,额定电压UN=230V,额定转速nN=1450r/min,额定效率ηN=90%,试求该发电机的额定输入功率P1和额定电流IN 。 答:
直流发电机PN=UNIN,代入数据可得IN=869.6A
P1?P2?N2?105???222.2kW ?N90%PN2-7 已知一台直流电动机的铭牌参数如下:
额定功率PN=55kW,额定电压UN=110V,额定转速nN=1000r/min,额定效率ηN=85%,试求该发电机的额定输入功率P1、额定电流IN和额定转矩TcN 。 答:
55?103P???64.7kW 1??N?N85%P2PN直流电动机P1=UNIN,代入数据可得IN=588A
TcN?P255k??525.5Nm w1000?2?/602-10 一台四极单叠绕组的直流电机:
1)如果取出相邻两组电刷,只用剩下的两组电刷是否可以?对电机的性能有何影响?端电压有何变化?此时发电机能供多大负载(用额定功率的百分比表示)? 2)如果有一元件短线,电刷间的电压有何变化?电流有何变化? 3)如果只用相对的两组电刷是否能继续运行? 4)若有一个磁极失磁将会产生什么后果? 答:
(1)若取出相邻两电刷,电机可以工作,但带负载性能降低,原本共4条支路并联,设每支路电流为I,总电流为4I,现在其中3条支路串联后再与第4条支路并联,总电流为1/3I+I=4/3I。端电压不变,PN?'4/3IPN?33.3%PN。 4I(2)若有一元件断线,电刷间电压不变,由于断线支路无电流,总电流变为3I,即减少为原来的3/4。
(3)只用相对的两个电刷时,两条支路上的电动势都为0,无法运行。
(4)若一磁极失磁,电极内磁场不对称,造成并联各支路感应电动势不等,甚至产生环流,损坏电机。
2-13 一台直流发电机,2P=8,当n=600r/min,每极磁通量??4?10Wb时,E=230V,试求:
?31)若为单叠绕组,则电枢绕组应有多少根导体? 2)若为单波绕组,则电枢绕组应有多少根导体? 答:E?Ce?n,则Ce?又Ce?230?95.8 ?3600?4?10PN 60a(1)当为单叠绕组时,a=P=4,
N?60aCe60?4?95.8??5748匝 P4(2)当为单波绕组时,a=1,
N?60aCe60?95.8??1437匝 P42-16、 一台单波绕组的直流发电机,2P=4,PN=50kW,UN=230V,nN=725r/min,K=135,
Ny=1,试求:
1)电枢绕组总导体数N;
2)空载时,产生额定电压的每极磁通量Φ0; 3)若将电枢绕组改为单叠绕组,在同样每极磁通量Φ0及转速下,空载时感应电动势为多少? 答:
(1)N?2kNy?2?135?1?270 (2)单波绕组a=1
Ce?PN?9 60a?0?EWb ?0.035249CenNPN?4.5 60a(3)若改为单叠绕组a=p=2
Ce?E?Ce?0nN?115V
2-19 一台并励直流发电机在600r/min时,空载电压为125V,假如将转速提高到1200r/min,同时将励磁回路的电阻增加一倍,问发电机的空载电压为多少? 答:
并励发动机空载时,I=0所以Ia?If
由于If、Ra和?Ub很小,因此E?U?IaRa?2?Ub?U?IfRf?Rj?IfRf 同时E?Ce?n
题目指出,速度增大一倍,Rf也增加一倍。那么2E?If?2Rf励磁电流大小不变,磁通?''??''不变。那么U0?E'?2E?250V
2-20 对任一直流发电机,在给定的运行情况下,总可以利用电动势方程式求得为什么用空载特性曲线上求出对应于E的励磁电流If并非该运行状E?U?Iara?2?Ub,
态的实际励磁电流值? 答:
当直流发电机有负载时,电枢电流比较大,此时会产生明显的去磁效应或助磁效应,而工作在空载特性曲线对应E的励磁电流If下,是不能满足要求的。所以实际励磁电流会偏大(由于去磁效应)或偏小(由于助磁效应)。 2-22 一台并励直流发电机,2P=4,PN=82kW,UN=230V,nN=970r/min,Ra75??0.0259?,并励绕组每极有78.5匝,四极串联后的总电阻Rf?22.8?,额定负载时,并励回路串入
Rf?3.5?,2?Ub?2V,pFe?pmec?2.3kW,pad?0.005PN。试求额定负载时发
电机的输入功率、电磁转矩和效率。 答:
IN?PNUN?356.5A If??8.745A UNRj?RfIa?IN?If?365.2A
E?UN?IaRa?2?Ub?241.46V
输入功率P1?Pem?pmec?pFe?pad?pf?PemIa?pmec?pFe?pad?90.891kW 效率??P2?90% P1由E?Ce?n
Tem?CT?Ia?CTEIa?868.3Nm Cen2-24 一台他励直流发电机,PN=10kW,UN=230V,nN=1000r/min,Ra?0.46?,额定负载时电枢反应去磁作用相当于励磁电流0.2A。已知在800 r/min时,在所考虑工作范围内,其空载特性可用E?400If/?5?If?表示。试求: 1)发电机额定励磁电流IfN;
2)电压变化率?U%;
3)过载25%时的端电压(设电枢反应正比于负载电流);
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