电机学复习提纲

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电机学复习提纲,前言 电机学概述和磁路简介,第一篇 变压器,第二篇 直流电机,第三篇 交流电机的绕组电动势和磁动势,第四篇 异步电机,前言 电机学概述和磁路简介,根本要求,1.学习电机学的意义,2.电机的类型,3.磁路的根本定律及铁芯损耗,第一章 直流电机的根本工作原理、结构及额定值,根本知识：,1. 直流电机的根本工作原理,2.直流电机的结构定子和转子,3. 直流电机的额定值,4.电枢绕组,电枢绕组的分类、单叠和单波的特点及节距计算公式,第一章 直流电机的根本工作原理、结构及额定值,公式,直流电动机：,直流发电机：,第一节距,y,1,：,合成节距,y,：,换向器节距,y,k,：,根本知识：,1. 直流电机的励磁方式,2.空载时直流电机的气隙磁场,3.负载时直流电机的负载磁场,电枢反响的概念和电枢反响的性质，电枢反响对电机性能的影响,4. 直流电机的电枢绕组电动势和电磁转矩,5.直流电机的主要损耗。,第二章 直流电机的根本理论,第二章 直流电机的根本理论,公式：,电动势,电磁转矩,第三章 直流发电机,根本知识：,1.利用直流发电机的根本方程式进行计算,2.直流发电机的励磁电流,3.他励和并励直流发电机外特性曲线的形状，以及影响电压变动的因素,4. 并励直流发电机自励建压的条件,直流发电机的根本方程式,1电动势平衡方程式,2转矩平衡方程式,3电磁功率和功率平衡方程式,电磁功率,并励直流发电机,他励直流发电机,他励直流发电机：,并励直流发电机：,串励直流发电机：,第四章 直流电动机,根本知识：,1.直流电动机的励磁方式,2.直流电机的可逆原理及直流电机运行状态的判别依据,3.利用直流电动机的根本方程式进行计算,4.他励直流电动机的机械特性固有、人为,5.直流电动机的起动方法、调速方法,第四章 直流电动机,直流电动机的励磁电流公式,并励直流电动机：,串励直流电动机：,他励直流电动机：,直流电动机的机械特性方程,电动势平衡方程式,功率平衡方程式,他励直流电动机,并励直流电动机,转矩平衡方程式,第五章 变压器的结构、原理与额定值,1.变压器的工作原理,2.变压器的类型,2.变压器的主要额定值,1额定电压U1N/U2N(V或kV),2额定电流I1N/I2N ( A),3额定容量SN (VA或kVA),单相双绕组变压器,三相双绕组变压器,三相变压器的额定电压和额定电流均为线量。,第六章 变压器的根本理论,根本要求：,1.掌握变压器的根本工作原理，熟练应用感应电势公式,2.掌握变压器绕组的折合条件、折合方法,3.掌握分析变压器的根本方法变压器的根本方程式、等值电路和相量图,4.掌握变压器等值电路参数的测定方法,5.掌握变压器的运行性能指标及其计算,第六章 变压器根本理论,根本方程式组,第六章 变压器的根本理论,1.变压器的磁场,为了便于研究，根据变压器内部磁场的实际分布和所起作用的不同，通常把磁通分为主磁通和漏磁通。,主磁通的性质和作用：主磁通沿铁心闭合，其磁路是一种非线性磁路，m与I0 呈非线性关系，主磁通在一、二次绕组中分别感应电势E1和E2，将电磁功率从一次绕组传递到二次绕组，起传递能量的作用。,漏磁通的性质和作用：漏磁通主要沿非铁磁性材料闭合，其磁路是一种线性磁路，s1 s2 与I1 I2 呈线性关系，漏磁通只起产生漏电抗压降的作用，不直接参与从一次绕组到二次绕组的能量传递。,一次绕组感应电动势,二次绕组感应电动势,变压器的变比：,变压器的一次侧与二次侧,相电势,之比，称为变压器的变比，用,k,表示，即,2.主磁通感应电动势,3.变压器绕组的折合,折合条件：,折合前后二次绕组的磁动势不变。,折合方法：,4.变压器的根本方程式、等效电路、相量图,T型等效电路,T型等效电路中各参数的物理意义：,励磁电阻,R,m,是表征,铁耗,的等效电阻。励磁电抗,X,m,反映了主磁通对电路的电磁效应，是与,主磁通,对应的电抗。,一次绕组漏电抗,X,1,反映了一次绕组漏磁通对电路的电磁效应，是同,一次绕组漏磁通,相对应的电抗。二次绕组漏电抗,X,2,反映了二次绕组漏磁通对电路的电磁效应，是同相,二次绕组漏磁通,对应的电抗。,4.变压器的根本方程式、等效电路、相量图,4.变压器的根本方程式、等效电路、相量图,简化等效电路,5.变压器的参数测定,变压器的空载试验,5.变压器的参数测定,变压器的短路试验,对T型等效电路：,6.变压器的运行性能,1变压器的电压调整率U,定义：变压器带上负载以后，电压变化的差值二次额定电压U2N与二次电压U2之差与二次额定电压的比值称为电压调整率，用U表示，即,计算公式：,影响,变压器电压调整率,U,的因素有：,负载的大小、负载的性质和变压器本身的漏阻抗,。,2变压器的损耗和效率,变压器的损耗有铁耗和铜耗。,铁耗不随负载的大小而改变，也称为不变损耗，,铜耗随负载的大小而改变，也称为可变损耗，,变压器额定负载时的铜耗（即额定短路功率）为,p,kN,，则任意负载时的铜耗为 。,变压器的效率计算公式：,2变压器的损耗和效率,变压器产生最大效率的条件：,或,即当 时，变压器的效率最高。,影响,变压器,效率,的因素有：,负载的大小、负载的性质和变压器本身的损耗,。,第七章 三相变压器,根本要求：,1.掌握三相变压器组和三铁心式变压器磁路的特点,2.掌握三相变压器的联结组标号，能利用电动势相量图判定联结组标号,3.掌握变压器理想并联运行的条件,4.掌握变压器并联运行时负载分配的计算方法,第七章 三相变压器,1.三相变压器的磁路系统,独立磁路系统：三相变压器组,相关磁路系统：三铁心柱式变压器,2.三相变压器的联结组,三相变压器的联结组标号表示高、低压侧对应线电压之间的相位关系。,三相变压器的绕组接线图确定其联结组标号；,三相变压器的联结组标号画绕组接线图,3.变压器的并联运行,1变压器理想并联运行的条件,各变压器的变压比相等；,联结组标号相同；,短路阻抗的标幺值相等；,各变压器的输出电流同相位。,2 *变压器并联运行容量分配计算实用公式：,第八章自耦变压器、三绕组变压器和互感器,根本要求：,1.掌握自耦变压器的特点及主要应用,2.掌握三绕组变压器的结构和用途,3.掌握互感器的分类以及它们的使用本卷须知,第十章 交流电机的绕组和电动势,根本知识：,1. 交流绕组的根本概念,2. 利用电动势星形图分析三相绕组的方法,3. 三相单层分布绕组和三相双层叠绕组的连接规律,4. 绕组基波因数的物理意义，交流绕组基波相电动势的计算,第十章 交流电机的绕组和电动势,1.对交流绕组的根本要求是力求获得较大的基波电势，尽量减少谐波电势。且保持三相电动势对称，同时还要节约用铜和工艺方便。,2.槽导体电势星形图是分析交流绕组的最根本的一种方法，利用它划分各相各属槽号，然后按电势相加的原那么连接绕组。,绕组的根本参数：,极距,每极每相槽数,槽距角,3.交流绕组的形式很多，通常小功率交流电机多采用单层绕组，功率较大的交流电机多采用双层短距绕组，以削弱高次谐波，改善电动势和磁动势的波形。,双层叠绕组的特点：,每个槽内有两个线圈边，线圈数等于槽数；每相有,2,p,个线圈组，每个线圈组由,q,个线圈串联而成；最大并联支路数,a,max,=2,p,；,每相串联匝数 。,单层分布绕组的特点：,每个槽内只有一个线圈边，线圈数等于槽数的一半；每相有,p,个线圈组，每个线圈组由,q,个线圈串联而成；最大并联支路数,a,max,=,p,；,每相串联匝数 。,第十章 交流电机的绕组和电动势,根本知识：,1. 感应电势的频率,2. 电机设计时削弱谐波的方法,3. 绕组基波因数的物理意义，交流绕组基波相电动势的计算,在正弦分布磁场下交流绕组的相电势为,式中，,N,为一相绕组串联匝数。,双层绕组,单层绕组,绕组的基波因数,N=,第十二章 交流绕组的磁动势,根本知识：,1.单相绕组基波磁动势的表达式及其特点,2.脉振磁动势和旋转磁动势之间的关系,3.三相绕组基波合成磁动势的表达式及其特点,第十二章 交流绕组的磁动势,1.单相绕组的基波磁动势,单相绕组中流过余弦交流电流产生的磁动势是脉振磁动势，其磁势轴线在空间固定不动，各点磁势的大小随时间而变化。该磁动势可以分解为,基波和一系列谐波之和。,单相绕组基波磁动势的,表达式,单相绕组的基波磁动势的,特点：,性质：脉振磁动势,波形：余弦波,脉振频率：等于电流的频率,极对数：,电机的极对数,p,波幅位置：相绕组的轴线,振幅：,2.脉振磁动势和旋转磁动势之间的关系,脉振磁动势可以分解为两个,转速,相同,，转向,相反,的旋转磁动势,，,每个旋转磁动势的幅值为脉振磁动势最大振幅的,一半,。,3. 三相绕组的基波合成磁动势,三相对称绕组中流过对称三相电流所产生的基波合成磁动势是一个,圆形旋转磁动势,。,三相基波合成磁动势的表达式,三相基波合成磁动势的特点：,性质：圆形旋转磁动势,幅值：,转速：,瞬时位置：当某相电流到达正的最大值时，三相基波合成磁动势的正波幅就转到该相绕组的轴线上。,转向：从电流超前相的相轴转向电流滞后相的相轴。,复习重点：,三相异步电机的根本工作原理,三相异步电机的三种运行状态及其判别方法,三相异步电机的磁动势、电动势平衡关系,三相异步电动机转子折合的原那么、步骤和方法,三相异步电动机的等效电路及附加电阻的物理意义,三相异步电动机的功率平衡及转矩平衡方程,第十三章 三相异步电动机的运行原理,第十三章 三相异步电机的结构和根本工作原理,1.三相异步电动机的额定值,1额定功率PN：电动机在额定运行时，轴上输出的机械功率。,2额定电压UN ：电动机在额定运行时，加在定子绕组上的线电压。,3额定电流IN ：电动机在额定运行时，定子绕组流过的线电流。,4额定频率fN 5额定转速nN,6额定功率因数cosN ：电动机在额定负载时，定子边的功率因数。,2. 三相异步电机的根本工作原理,1根本工作原理,定子绕组接至三相对称交流电源，绕组中流过三相对称电流，在气隙中建立基波旋转磁场；该旋转磁场以转差速率切割转子导体，在转子导体中感应电动势，电动势在闭合的转子绕组中产生电流；转子电流的有功分量与气隙基波旋转磁场相作用产生电磁转矩，拖动转子顺着旋转磁场方向旋转，输出机械功率。,2转差率,转差率s表示同步速n1和电机转速n之差与同步速的比值，即,由转差率,s,的大小的正负可以确定异步电机的运行状态：,当0,s,1时，为,电动机,状态；当,s,0时，为,发电机,状态；当,s,1时，为,电磁制动,状态。,由转差率,s,和同步速,n,1,和可求出电动机转速,n,，即,3.异步电机的三种运行状态,第十三章 三相异步电动机的运行原理,4. 三相异步电动机转子旋转时的电磁关系,转子频率为,5. 三相异步电动机转子的折合,异步电动机定、转子绕组感应电动势的频率和大小均不同，所以在推导三相异步电机的等效电路时，必须要进行_的折合和_的折合。,1转子频率的折合,异步电动机转子频率的折合，就是用一个等效的静止转子来代替实际旋转的转子，使转子绕组的频率与定子绕组的频率相同。,折合的原那么：折合前后转子的电磁效应不变。,转子频率,转子绕组,折合的条件：1折合前后转子磁动势不变；2折合前后转子侧的各种功率和损耗不变。,2转子绕组的折合,异步电动机转子绕组的折合，就是用一套和定子绕组完全相同的等效转子绕组相数为m1、绕组匝数为N1、绕组系数为kdp1 替代实际的转子绕组相数为m2、绕组匝数为N2、绕组系数为kdp2 。,通过对,转子绕组,频率进行折合，以转差率,s,旋转的转子，可用一静止的等效转子来代替，该等效静止转子的电势为转子不转时的电动势 ，漏电抗为转子不转时的电抗 ，转子回,路的电阻变为 。,转子绕组的折合方法：,为异步电动机的电流变比；,式中，,为异步电动机的电压变比。,6. 三相异步电动机的根本方程式、等效电路和相量图,1三相异步电动机的根本方程式,2三相异步电动机的T 型等效电路,附加电阻 的物理意义：,模拟三相异步电机,总机械功率,的等效电阻。,7.功率关系,三相异步电动机的功率平衡方程式：,8.转矩关系,电磁功率,P,e,、转子铜耗,p,cu,2,和总机械功率,P,之间的关系：,P,e,：,p,cu,2,：,P,=_。,电磁功率：,9.电磁转矩,1：s：1-s,