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1、一、电机学共同问题 1.空载、负载磁场、漏磁场的产生： 直流电机、变压器、异步电机、同步电机空载时的主磁场各是由什么产生的？ 直流电机、变压器、异步电机、同步电机负载时的合成磁场各是由什么产生的？ 漏磁场是如何产生的？何时有？何时无？ 2.磁势平衡方程、电枢反应问题 变压器、异步电机中，磁势平衡方程说明了什么？ 直流电机、同步电机中，电枢反应的物理意义是是什么？ 磁势平衡和电枢反应有何联系？ 3.数学模型问题： I. 直流电机：u = E + Ira （+ 2Ub） （电动） E = u + Ira （+ 2Ub） （发电） E = CE n CE = PNa/60/a TE = CM Ia
2、CM = PNa/2/a 其中 Na上总导体数 II. 变压器： 折算前 折算后 1111 2222 120 12 10 22 / m L UEI Z UEI Z IIkI EkE EI Z UI Z 1111 2222 012 12 10 22 m L UEI Z UEIZ III EE EI Z UIZ III. 异步电机：f 折算后 w 折算后 1111 2222 012 12 1mm / / i e UEI Z EIRsjX IIIk Ek E EI Z 1111 2222 102 12 10m /j UEI Z EIRsX III EE EI Z 未折算时 1111 222222 0
3、12 1222 1mm , , ssss s es UEI Z EIRjXXsX FFF Ek EEsE EI Z IV. 同步电机： （凸极机、双反应理论） 0 () adadqaq addqq EUI RjXjI XjI X UIRjI XjI X （隐极机） 0 () aa at EUI RjXjIX UIRjIX 4.等效电路： I.直流电动机： II. 变压器： III.异步动机： IV. 同步发电机： 隐极机 5.相量图及其绘制 I 直流电机： （无） II 变压器： 6 异步电机： IV同步电机 隐极机（不计饱和） 6.交流绕组与直流绕组 共同的概念直流电机独有交流电机独有 单层
4、、双层绕组 叠绕组、波绕组 y1 、y 2 、y 短距、长距、整距 集中、分布 换向器节距 yk 电刷 电刷移位 几何中性线 物理中性线 绕组系数： 111Nyq kk k 短距系数： 1 1 sin90 y y k 分布系数： 1 1 1 sin 2 sin 2 q q k q 分数槽绕组 单一闭合回路 并联支路对数 a 三相星形、三角形 并联支路数 a 主磁场、漏磁场、励磁磁场圆形旋磁： 椭圆旋磁： 脉振磁场： 磁场旋转速度： 60 f n p 直流电动势： （N a为电枢总导体数、a 为并联支路对数） 60 E a E ECn pN C a 交流电动势：（N 为每相串联匝数） 1 4.4
5、4 N EfNk 直流磁动势：（无移刷时的情况。x 以磁极中心为起点，A 为电负荷）( ) / a a aa F xAx AN iD 2 aq FA （移刷 电角度时） () 2 aq ad FAb FAb 交流磁动势：（单相脉振幅值，N 为每相串联匝数，I 为相电流有效值） 1 1 0.9 N NkI F p （三相旋转磁动势幅值） 1 1 1.35 N NkI F p 7.电磁转矩（功率） I.直流电机： /2 emMa Ma TCI CpNa II.变压器：（单相） 1122NNNNN SUIUI （三相） 11 3 NNN SUI III. 异步电机： 11 3cos NNNNN PI
6、 U 2 2 1 2em R Pm I s 2cuem psP (1) mecem Ps P 1 mecem em m PP T （忽略激磁支路而得） 2 2 11 22 2 1 1112 2()() em em R m pU P s T R fRXX s 最大电磁转矩发生的位置为：，即在忽略激磁支路后，当等 222 2 112 ()() m R RXX s 效电路中的转子电阻值 R2/sm等于电路的其余元件的阻抗之和时，异步电机电磁转矩达到最大值。 IV同步电机： （凸极机） 2 011 11 sin()sin2 2 em dqd mE UmU P XXX （隐极机） 01 sin em t
7、 mE U P X 保持 Pem不变，调节无功： （以 U 垂直为参照，E0终点轨迹垂直，I 终点轨迹水平） 0sin co cos Enst Iconst V 形曲线（励磁正常时，cos =1，I 最小， ） 8.效率计算： 21 111 1 PPpp PPP I.直流电动机： 0cuacufmecFeadcu pppppppp II.变压器： 0cuFeadcu pppppp 2 cukN pp 2 0 22 2020 cos 1 coscos kNNN NkNNNkNN ppS SppSpp 最大效率发生位置：，即可变损耗等于不变损耗时。 2 0kNN pp III. 异步电机： 120
8、12 ()() cucumecFeadcucucuadmecFe ppppppppppppp 发生最大效率的位置：可变损耗等于不变损耗时，即时。 12 ()() cucuadmecFe ppppp IV. 同步电机： （不要求） 0cuacufmecFeadcu pppppppp 9电压变化率或电压调整率 I.直流发电机电压变化率： 0N N UU U U II.变压器电压变化率： （一次侧为额定电压不变） 20222 22 * 22 (cossin) N NN kk UUUU U UU RX III. 异步电机（无） IV. 同步发电机电压调整率： （励磁电流不变为 IfN） 0N N EU
9、 U U 10. 电动机的调速： I.直流电动机调速： ： 调压调速、电枢串电阻调速、调励磁调速等 2 aaa em EEEM UI RRU nT CCC C II.异步电动机调速： ：变频、变极、变转差率调速 1 1 60 (1)(1) f ns ns p ：调压、转子串电阻等调 s 法 2 2 11 22 2 1 1112 2()() em em R m pU P s T R fRXX s III. 同步电动机调速： ：变频、变极 1 1 60 f n p 11. 起动、并网问题： I.直流电动机起动：直接起动、三点启动器、调压软起动 II.变压器并联运行：变比相同；连接组号相同；短路阻抗
10、标幺值相同、阻抗角相等。 负载分配：与短路阻抗成反比 III. 异步电动机起动：调压器降压起动、先 Y-后起动、转子回路串电阻起动 IV. 同步发电机并网：相序相同、频率相同、电压大小和相位相同 旋转灯光法（交叉连接） 、灯光熄灭法（对应连接） 同步电动机起动：牵入同步法（阻尼、励磁绕组短路的异步电动机起动法） ； （异步电动机带动到接近同步转速的起动法） ； 变频器供电起动 12. 制动问题： I.直流电动机：电源反接制动（E、U 同向，快速） 串励电动机超速制动（EU，能量回馈） II.异步电动机：从 0 速开始，沿同步速的反方向下放重物； 电动机运行中，调换电源某两相，制动减速或停车；
11、定子接入直流电，电磁制动 III. 同步电动机：定子绕组短路电磁制动（不要求） 13. 空载试验： I.直流电发机空载试验：测磁化曲线 直流电动机空载试验： II.变压器空载试验：电压侧进行，测 UN附近的数据 U0、I0、p0；计算 Zm、Rm、Xm （也叫开路试验，忽略 1、2 次侧漏抗） III. 异步电动机空载试验：测 UN附近的数据 U0、I0、p0；分离 pmec，计算 Zm、Rm、Xm等 p0同 U02为近似线性关系，pmec基本不变，故在 U0=0 时，可分离出 pmec。 IV. 同步发电机空载试验：测磁化曲线 14. 短路试验： I.直流电机（无） II.变压器短路试验：在
12、高压侧做，测 IN附近的数据 Uk、Ik、pk；计算 Zk、Rk、Xk （忽略激磁支路） III. 异步电动机短路试验：计算定、转子漏阻抗参数 （也称堵转试验，不能忽略激磁支路） IV同步发电机三相对称短路试验：短路电流只有去磁性质的 Id分量，Id和 If成正比，测 Xd的不饱和值。 15磁势平衡与电枢反应问题 I.直流电机的电枢反应：电枢（负载）电流产生一个磁动势，对主极磁动势有影响。 A. 电刷在几何中性线上时，只有交轴电枢反应。 （无移刷时的情况。x 以磁极中心为起点，A 为电负荷）( ) / a a aa F xAx AN iD 2 aq FA 交磁作用：几何、物理中性线不重合；不饱
13、和时每极磁通不变；饱和时，有去磁作用。 B. 电刷移位后，出现直轴电枢反应磁动势，可能去磁，也可能助磁。 （移刷 电角度时） () 2 aq ad FAb FAb II.变压器的磁势平衡： 一次侧电流的负载分量同二次侧电流二者的磁动势大小相同、方向相反，互相抵消，即 110 120 L III III III. 异步电动机的磁势平衡（也称转子反应）： 定子电流的负载分量同转子电流二者的磁动势大小相同、方向相反，互相抵消，即 110 120 L III III IV. 同步电机的电枢反应：电枢（负载）电流产生一个磁动势，对主极磁动势有影响。 用 I 和 E0的夹角来区分：E0代表滞后m、If 、
14、Ff 90的交轴（q 轴）方向。 电枢反应磁动势、磁场、磁通、电动势：Fa、Ba、a、Ea 隐极机：电枢反应电抗 Xa，同步电控 Xt XaX 凸极机：（双反应理论） 直轴电枢反应电抗 Xad、直轴同步电抗 Xd Xad +X 交轴电枢反应电抗 Xaq、交轴同步电抗 XqXaqX 励磁问题： 直流电机：他励、并联、自励、串励、复励（积复励、差复励、平复励） 变压器：Im 、m基本不变：空载时由一次侧单独提供；负载时，m由 F1、F2共同产生 异步电机：Im 、0基本不变：空载时由定子电流单独提供；负载时，由 F1、F2共同产生 同步电机：直流励磁发电机励磁 同步励磁发电机旋转整流励磁 静止整流
15、装置整流励磁 17. 不对称运行问题： 对称分量法：（正序、负序、零序的概念） 0 0 0 AAAA BBBB CCCC IIII IIII IIII 2 2 000 ; ; BACA BACA ABC IIII IIII III 2 2 0 1 () 3 1 () 3 1 () 3 AABC AABC AABC IIaIa I IIa IaI IIII 1.直流电机（无） 2.变压器： （正序、负序、零序）电路及阻抗的特点 单相负载或短路分析 两相间短路分析 3.异步电动机：不对称电压下的运行分析 4.同步发电机： （正序、负序、零序）电路及阻抗 单相负载或短路分析 两相间短路分析 三相短路 Ik3：两相短路 Ik2：单相短路 Ik1 = 1：3 3 18. 折算问题 1.直流电机（无） 2.变压器：绕组折算 变比 k 3.异步电机：频率折算、绕组折算 电动势变比 ke 电流变比 ki 4.同步电机（无） 19. 标幺值问题 基准的选择 20额定值问题 额定值间的关系 21. 定、转子磁场相对静止问题 22. 发电机、电动机可逆原理 23. 稳
