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1第1章问题与思考题解析问题与思考1、磁通Φ、导磁率μ、磁感应强度B和磁场强度H分别表征了磁路的哪些特征？这些描述磁场的物理量单位上有何不同？其中B和H的概念有何异同？答：磁通Φ表征了与磁场相垂直的某个截面上的磁力线分布情况，单位是韦伯Wb和麦克斯韦Mx；导磁率μ表征了自然界物质的导磁能力，单位是亨利每米H/m；磁感应强度B表征了介质磁场的强弱和方向，单位是特斯拉T与高斯Gs；磁场强度H表征是电流的磁场强弱和方向。B和H表征的都是磁场的大小和方向，都是矢量；但磁感应强度反映的是物质介质的磁场大小与方向；而磁场强度则反映的是电流的磁场强弱和方向，与物质的导磁能力无关。2、根据物质导磁性能的不同，自然界中的物质可分为几类？它们在相对磁导率上的区别是什么？铁磁物质具有哪些磁性能？答：根据物质导磁性能的不同，自然界的物质可分为非磁性物质和磁性物质两大类。非磁性物质的磁导率约等于真空的磁导率μ0=4π×10-7H/m，可看作是常量；磁性物质的相对磁导率则大大于1，且不同铁磁物质的磁导率又各不相同，一般是真空磁导率的几百、几千乃至几万、几十万倍，而且铁磁物质的磁导率不是常量、而是一个范围。铁磁物质具有高导磁性、磁饱和性、磁滞性和剩磁性。3、铜和铝能够被磁化吗？为什么？答：铜和铝不能够被磁化。因为在铜和铝是非磁性物质，其物质结构中没有磁畴结构。只有含有磁畴结构的铁磁性物质处在磁场中才能够被磁化。4、根据工程上用途的不同，铁磁性材料可分为几类？试述它们的特点和用途。答：根据工程上用途的不同，铁磁材料一般可分为软磁性材料、硬磁性材料和矩磁性材料三大类。软磁性材料易磁化易退磁，适用于制作各种电机、电器的铁芯；硬磁性材料不易磁化，一经磁化不易退磁，适用于制作各种形式的人造磁体；矩磁性材料磁化过程中只有正、负两种饱和值，具有记忆性，因此适用于制作各种存储器记忆元件的磁芯。5、什么是磁滞损耗？什么是涡流损耗？何谓不变损耗和可变损耗？答：铁芯上的热能损耗称为铁损，包括磁滞损耗和涡流损耗两部分。磁滞损耗是铁芯中的磁畴在交变磁场中反复翻转过程中碰撞和摩擦造成的热量损失；涡流损耗是整块铁芯在交变磁场作用下产生的旋涡状感应电流造成的热量损失。根据主磁通原理，只要电源电压有效值和电源频率不变，磁路中的主磁通最大值就会基本不变，因此铁损耗也基本不变，所以通常把铁损称为不变损耗；而线圈中的铜损耗与负载电流的平方成正比，当负载变化时铜损耗随之变化，因此称为可变损耗。26、电机、电器的铁芯通常为什么做成闭合的？如果铁芯回路中存在间隙，对电机、电器有何影响？答：为了在小电流下获得强磁场，电机、电器的铁芯通常做成闭合的磁路，以避免空气隙上的较大磁阻。如果电机、电器的铁芯回路中存在间隙，为了保证产生一定的磁场使电机、电器正常工作，需要增大电流，结果电机、电器的绝缘要求也要相应增大，造成电机、电器体积增大等不利因素。7、欲制作一个220/110V的小型变压器，能否原边绕2匝，副边绕1匝？为什么？答：如果在变压器的原边绕2匝、副边绕1匝，看起来也符合变比条件，但是，变换一定的电压时，根据主磁通原理可知，电压有效值和频率不变时，磁路中的磁通最大值始终保持不变。而根据磁路欧姆定律又可知，磁阻一定时，磁通与IN成正比，如果匝数太少，必然造成电流严重增大，而电流太大时对绝缘的要求及导线截面要求都难以实现。因此，不能在变压器原边绕2匝、副边绕1匝。实际设计时，为了减小线圈电流，一般都是增加线圈的匝数。8、已知变压器原边额定电压为工频交流220V，为使铁心不致饱和，规定铁心中工作磁通的最大值不能超过0.001Wb，问变压器铁心上原边线圈至少应绕多少匝？答：根据主磁通原理：U=4.44fN1Φm可得N1=220/4.44×50×0.001=991匝9、一个交流电磁铁，额定值为工频220V，现不慎接在了220V的直流电源上，会不会烧坏？为什么？若接于220V、50Hz的交流电源上又如何？答：额定值为工频220V的交流电磁铁，若不慎接在220V的直流电源上会因过流而烧损。原因是：直流电路中，电磁铁对直流电流的阻碍作用仅为线圈的铜耗电阻，此值小小于交流阻抗值，因此造成电流大大于工频交流电流。接于220V、50Hz的工频交流电源上，该电磁铁正常工作。10、变压器能否变换直流电压？为什么？若不慎将一台额定电压为110/36V的小容量变压器的原边接到110V的直流电源上，副边会产生什么情况？原边呢？答：变压器是依据互感原理工作的，直流电压不产生互感，因此无法实现变换。若不慎将额定值为110/36V的小容量变压器的原边接到110V的直流电源上，副边无输出，原边则由于过流而烧损。11、变压器运行中有哪些基本损耗？其可变损耗指得什么？不变损耗又是指得什么？答：变压器运行中有铁耗和铜耗，由于铁耗在电源电压不变情况下基本不变，所以通常称为不变损耗；而铜耗随着负载电流的变化而变化，一般称为可变损耗。12．电力变压器主要由哪些部分组成？变压器在供配电技术中起什么作用？答：电力变压器主要由铁心、线圈、油箱、储油柜以及绝缘套管、分接开关和气体继电器等组成。在电力系统中，变压器占有极其重要的地位。在供配电技术中的主要用3途表现在以下两点：电能供出电能时，利用变压器升高发电机的出口电压，以减少线路中的能量损耗和提高电能利用率；向用户分配电能时，又可利用变压器把电压降低，以满足用户的需要和提高用电的安全性。13．变压器并联运行的条件有哪些？其中哪一条应严格执行？答：变压器并联运行的条件：①并联各变压器的联接组别标号相同；②并联各变压器的变比相同（允许有±0.5%的差值）；③并联各变压器的短路电压相等（允许有±10%的差值）。其中第①条必须严格执行，即联接组别标号不同的变压器绝不能并联运行。14．单台变压器容量的确定主要依据什么？若装有两台主变压器，容量又应如何确定？答：单台变压器的额定容量SN应能满足全部用电设备的计算负荷Se，留有裕量，并考虑变压器的经济运行，即按照SN＝（1.15～1.4）Se；通常车间变电所中，单台变压器容量不宜超过1000kV·A，对装设在二层楼以上的干式变压器，其容量不宜大于630kV·A。若装有两台主变压器，每台主变压器的额定容量SN应同时满足以下两个条件：①当任一台变压器单独运行时，应满足总计算负荷的60%～70%的要求，即SN≥（0.6～0.7）Se；②任一台变压器单独运行时，应能满足全部一、二级负荷总容量的需求，即SN≥SⅠe+SⅡe。15、自耦变压器为什么不能作安全变压器使用？答：由于自耦变压器的原边和副边有直接的电的联系，当高压侧出现故障时容易波及低压侧，所以不能用做安全变压器使用。16、电压互感器与电流互感器在使用时应注意什么？答：电压互感器在使用时应注意：①副边要可靠接地；②严禁副边短路。电流互感器在使用时应注意：①副边要可靠接地；②严禁副边开路。17、电焊变压器的外特性和普通变压器相比有何不同？答：普通变压器的外特性是一条稍微向下倾斜的直线，即输出电压随着负载的增大稍微有所下降。而电焊变压器为了能够起弧和起弧后电压迅速下降，且短路电流与额定电流相差不多，具有陡降的外特性。第2章问题与思考题解析问题与思考1、能否说出三相鼠笼型异步电动机名称的由来。为什么异步电动机也经常被人们称为感应电动机？答：三相鼠笼型异步电动机中的三相，是指电动机的定子绕组为三相；鼠笼指的电动机的转子结构为鼠笼型；异步指电动机旋转磁场的转速与转子转速不同步。因为三相4鼠笼式异步电动机是依据电磁感应原理工作的，所以又常被称为感应电动机。2、你能否从异步电动机结构上识别出鼠笼型和绕线型？二者的工作原理相同吗？答：绕线型异步电动机具有电刷滑环结构，而鼠笼型异步电动机没有。二者的工作原理是相同的：三相定子绕组中通入对称三相交流电，在电动机定子、转子之间的气隙中就会产生一个大小和方向不断随时间变化的旋转磁场，固定不动的转子切割旋转磁场就会感应电流，成为载流导体，载流导体在磁场中受到电磁力的作用而对轴生成电磁转矩，于是电动机的转子沿着旋转磁场的方向转动起来。3、何谓异步电动机的转差速度？转差率？异步电动机处在何种状态时转差率最大？最大转差率等于多少？何状态下转差率最小？最小转差率又为多大？答：旋转磁场的转速和电动机转子转速之差是转差速度；转差速度与旋转磁场转速之比称为转差率；异步电动机静止时转差率s=1最大；异步电动机空载时的转速最高，转差率最小趋近于0。4、已知两台异步电动机的额定转速分别为1450r/min、735r/min和585r/min，你能说出它们的磁极对数各为多少？额定转差率又为多少？答：电动机额定转速约等于旋转磁场的转速。所以，电动机的转速为1450r/min时，磁极对数p=2，转差率s=（1500-1450）/1500≈0.033；电动机的转速为735r/min时，磁极对数p=4，转差率s=（750-735）/750≈0.02；电动机的转速为585r/min时，磁极对数p=5，转差率s=（600-585）600≈0.025。5、三相异步电动机起动前有一根电源线断开，接通电源后该三相异步电动机能否转动起来？若三相异步电动机在运行过程中“缺相”，情况又如何？答：三相异步电动机起动前有一根电源线断开，接通电源后的三相异步电动机相当于单相起动，由于产生的是脉动磁场，因此无法转动。若在运行过程中“缺相”，由于惯性，电动机仍能继续转动下去，只是很快就会因过流而烧损。6、电动机的转矩与电源电压之间的关系如何？若在运行过程中电源电压降为额定值的60%，假如负载不变，电动机的转矩、电流及转速有何变化？答：电动机的电磁转矩与电源电压的平方成正比。若在运行过程中电源电压降为额定值的60%而负载不变时，电动机的电磁转矩下降为额定值的36%，由于动力小于阻力，转速下降，转差率上升，定子电流和转子电流都将增大。7、为什么增加三相异步电动机的负载时，定子电流会随之增加？答：三相异步电动机的负载增大时，原来的电磁平衡被打破，转速下降，转差率上升，E2=sE20上升，引起转子电流增大，通过磁耦合关系又使定子电流增大。8、将三相绕线式异步电动机的定子转子三相绕组开路，问这台电动机能否转动？答：只要把三相绕线式异步时机的转子绕组开路，转子回路中就无法产生感应电流，没有感应电流无法成为载流导体，不是载流导体就不能在磁场中受力驱动电动机。因此5这台电动机不能转动。9、三相异步电动机中的空气隙大小对电动机运行有何影响？答：三相异步电动机定、转子之间的气隙很小，如果空气隙较大，则空载电流严重增大，运行性能变差。10、已知三相异步电动机运行在额定状态下，当（1）负载增大；（2）电压升高；（3）频率升高时，试分别分析电动机的转速和电流的变化情况？答：（1）额定运行状态下，增大三相异步电动机的负载，转速下降、转差率增大，致使电流增大；（2）电压升高时若负载不变，则三相异步电动机转速上升、转差率减小，电流减小；（3）频率升高时，若电压和负载均不变，则电动机转子电路感抗增大，为和负载相平衡，转子电流要加大，定子电流随之增大。11、当异步电动机的转速n下降，而外加电源电压不变时，这时电动机的电磁转矩会不会改变？答：当异步电动机的转速下降而电源电压不变时，意味着阻转矩增大，这时电动机的电磁转矩和负载阻转矩的平衡被打破，因此电动机转速下降，为了达到重新平衡，电动机的电磁转矩要随着阻转矩的增大而增大，才能使电动机重新稳定在一个较低的转速上。12、说一说什么是恒转矩负载，其负载特性有什么特点？答：恒转矩负载特性是指生产机械的负载转矩TL与电动机的转速n无关的特性。恒转矩负载的特点：工作机构转矩的绝对值恒定不变，转矩的性质总是阻碍运动的制动性转矩。工程实际中的轧钢机、电车平地行驶、行走机构等由摩擦力产生转矩的机械均属于恒转矩负载。13、在什么条件下，电力拖动系统处于静止或匀速运动的稳定状态？答：电力拖动系统中，电动机的机械特性与负载转矩特性有交点，即T=TL，这是系统处于稳定运行的必要条件。而电力拖动系统稳定运行的充分必要条件是：在T=TL处，nTnT