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1、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,基本要求 1.学习电机学的意义 2.电机的类型 3.磁路的基本定律及铁芯损耗,第一章 直流电机的基本工作原理、结构及额定值,基本知识： 1. 直流电机的基本工作原理 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 直流电机的基本工作原理、结构及额定值,公式,直流电动机：,直流发电机：,第一节距y1： 合成节距y： 换向器节距yk：,基本知识： 1. 直流电
2、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 电枢反应的概念和电枢反应的性质，电枢反应对电机性能的影响 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 直流电机的基本理论,第二章 直流电机的基本理论,公式： 电动势 电磁转矩,第三章 直流发电机,基本知识： 1.利用直流发电机的基本方程式进行计算 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,直流发电机的基本方程式,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
3、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,基本知识： 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.利用直流电动机的基本方程式进行计算 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,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
4、）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 变压器的基本理论,基本要求： 1.掌握变压器的基本工作原理，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.掌握分析变压器的基本方法变压器的基本方程式、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 变压器基本理论,基本方程式组,第六章 变压器的基本理论,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
5、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
6、.变压器的基本方程式、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Rm是表征铁耗的等效电阻。励磁电抗Xm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X1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X2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.变压器的基本方程式、等效电路、相量图,4.变压器的基本方程式、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
7、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pkN，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
8、变压器本身的损耗。,第七章 三相变压器,基本要求： 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。 已知三相变压器的绕组接线图确定其联结组标号； 已知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；
9、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,基本要求： 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注意事项,第十章 交流电机的绕组和电动势,基本知识： 1. 交流绕组的基本概念 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.对交流绕组的基本要求是力求获得较大的基波电势，尽量减少谐波电势
10、。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基本的一种方法，利用它划分各相各属槽号，然后按电势相加的原则连接绕组。 绕组的基本参数：,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2p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amax=2p；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
11、q个线圈串联而成；最大并联支路数amax=p；每相串联匝数 。,第十章 交流电机的绕组和电动势,基本知识： 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,基本知识： 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
12、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：
13、,转速：,瞬时位置：当某相电流达到正的最大值时，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： 三相异步电机的基本工作原理 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则、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基本工作原理,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
14、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. 三相异步电机的基本工作原理,1）基本工作原理 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，
15、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0s1时，为电动机状态；当s0时，为发电机状态；当s1时，为电磁制动状态。,由转差率s和同步速n1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。 折合的原则：折合
16、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：,6. 三相异步电动机的基本方程式、等效电路和相量图,1）三相异步电动机的基本方程式,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
