电机学复习资料第一章基本电磁定律和磁路电机的基本工作原理是建立在电磁感应定律、全电流定律、电路定律、磁路定律和电 磁力定律等定律的基础上的，掌握这些基本定律，是研究电机基本理论的基础▲ 全电流定律全电流定律严1 1式中，当电流方向与积分路径方向符合右手螺旋关系时，电流取正号 在电机和变压器的磁路计算中，上式可简化为HlNi▲电磁感应定律①电磁感应定律d“ de=-N -dtdt式中，感应电动势方向与磁通方向应符合右手螺旋关系②变压器电动势磁场与导体间无相对运动，由于磁通的变化而感应的电势称为变压器电动势电机中的 磁通①通常是随时间按正弦规律变化的，线圈中感应电动势的有效值为444 fN m③运动电动势e=Blv④ 自感电动势⑤ 互感电动势Ldidi2 eMi =-dtdii eM2 =-dt▲电磁力定律f=Bli▲磁路基本定律① 磁路欧姆定律Ni F① 二 = =AnFl A Rm式中，F=Ni ――磁动势，单位为 A;丨 1R，= ――磁阻，单位为 H-;A1 aA=石〒一磁导，单位为H② 磁路的基尔霍夫第一定律Bds 0s上式表明，穿入(或穿出)任一圭寸闭面的磁通等于零③ 磁路的基尔霍夫第二定律F HI Rm上式表明，在磁路中，沿任何闭合磁路，磁动势的代数和等于次压降的代数和。
磁路和电路的比较电路磁路电流l[A]磁通①[Wb]2电流密度J[A/m ]2磁通密度 B[T=Wb/m ]电动势E[V]磁动势F[A]电阻R -[Q]s磁阻 Rm — [1/H]1s电导G — [S]R“ 1磁导 m ——[H]基尔霍夫第一定律i 0Rm磁路节点定律 0基尔霍夫第二定律u e匚全电流定律 hi Ng电路欧姆定律IEFR磁路欧姆定律 Rm第二章直流电动机一、直流电机的磁路、电枢绕组和电枢反应▲磁场是电机中机电能量转换的媒介穿过气隙而同时与定、转子绕组交链的磁通为主磁 通；仅交链一侧绕组的磁通为漏磁通直流电机空载时的气隙磁场是由励磁磁动势建立 的空载时，主磁通①0与励磁磁动势 F0的关系曲线①0=f ( Fo)为电机的磁化曲线从磁化 曲线可以看出电机的饱和程度，饱和程度对电机的性能有很大的影响▲ 电机的磁化曲线仅和电机的几何尺寸及所用的材料有关，而与电机的励磁方式无关电机的运行特性与磁化曲线密切相关设计电机时，一般使额定工作点位于磁化曲线 开始弯曲的部分，这样既可保证一定的可调节度，又不至于浪费材料▲ 直流电机电枢绕组各元件间通过换向器连接，构成一个闭合回路，回路内各元件的电 动势互相抵消，从而不产生环流。
元件内的电动势和电流均为交变量，通过换向器和 电刷间的相对运动实现交直流转换电刷的放置原则是：空载时正、负电刷之间获得 最大的电动势，这时被电刷短路的元件的电动势为零因此，电刷应放在换向器的几 何中性线上对端接对称的元件，换向器的几何中性线应与主极轴线重合▲ 不同型式的电枢绕组均有① S=K=Z :②yi=Zi/2p f整数；③y=yi+y2其中，S为元件数，K为换向片数，Zi为虚槽数，p为极对数，y i为第一节距，y2为第二节距，y为 合成节距，£为小于1的分数，用来把 y 1凑成整数对单叠绕组， y= ±1, y 2小于0,并联支路对数a=p，即每极下元件串联构成一条支路对单波绕组， y 2大于零，a=1 ,即所有同极性下元件串联构成一条支路▲ 当电枢绕组中通过电流时，产生电枢磁动势，此时气隙磁场由励磁磁动势和电枢磁动势共同建立电枢磁动势对主极磁场的影响称为电枢反应直流电机电枢磁动势是空 间分布固定的三角波，其幅值位于电枢表面导体电流改变方向处当电刷安装在换向器的几何中性线上时，只存在交轴电枢磁动势 FaqFaq对气隙磁场的影响称为交轴电枢反应，它使①气隙磁场发生畸变；②物理中性线偏离几何中性线一个角度，③不饱和 时，每极磁通量不变，饱和时，有去磁作用。
当电刷偏离几何中性线时，除了 Faq夕卜，还存在直轴电枢磁动势 Fad Fad对气隙磁场的影响称为直轴电枢反应，当 Fad与励磁磁动势同方向时，起助磁作用；当 Fad与励磁磁动势反方向时，起去磁作用当电刷在几何中性线上时，交轴电枢反应磁动势的大小为1Faq=— At A/ 极）2式中,a=^Da线负荷（A/m ）;2p极距（m）;N――电枢圆周总导体数；Da 电枢外径（m ）Ia――支路电流（A ）当电刷从几何中性线上移开机械角度时，B交直轴电枢磁动势分别为Faq=A （ -b B） （ A/ 极）2Fad=A b B （ a/ 极）式中，b B= 0 Da——电刷在电枢表面移过的弧长（ m ）360▲ 电枢绕组感应电动势 E是指正、负电刷间的电动势，即一条支路的电动势电磁转距Tem是指电枢电流和气隙合成磁场相互作用产生的感应电动势和电磁转距公式是直 流电动机的两个重要的计算公式E=Ce ①n （ V）Tem=CT①la （ Nm ）式中，① 每极磁通量；n ――电机转速；Ia——电枢电流；Ce、Ct —与电机结构有关的常数其中 Ce -pN ； Ct _PN ；60a 2 aCT =9.55 Ce▲ 直流电机的励磁方式共有四种：他励、并励、串励。
复励电机端电流 I、电枢电流la、励磁电流If的关系如下表：不同励磁方式电机各绕组之间的关系发电机电动机他励I=Ia , If与Ia无关I=Ia , If与Ia无关并励I=Ia-Ifl=la+lf串励I=Ia=IfI=Ia=If复励l=la-lf,ls=lal=la+lf,ls=la对于复励电机，Is为串励绕组电流，If为并励绕组电流▲ 对于发电机：E>U , Ia与E同方向，Tem与n反方向，将机械能转化为电能；对于电动机：E
因此la随Pl的增加而增加不同励磁方式的直流电动机的工作特性有很大差异并励电动机的速率特性是一条略微下降的曲线，其转矩特性近似为直线串励电动机的转速随着P2的增加而迅速下降，转矩则随着 P2的增加而迅速上升直流电动机使用时应注意，并励电动机励磁回路不允许开路，串励电动机不允许空载或轻载运行▲电动机的转速与电磁转矩之间的关系曲线称为机械特性当电枢回路不串入调节电阻时 的机械特性叫做自然机械特性，串入电阻叫做人工机械特性▲直流电动机的起动方法有：直接启动；在电枢回路串电阻起动；降压起动不管采用哪 种起动时，在起动时，励磁回路的调节电阻要调到最小，以保证起动时 达到最大▲直流电动机具有良好的调速性能电动机的转速为U la(Ra Rj)nCe常用的调速方法有：改变励磁电流调速；改变端电压调速；改变电枢回路电阻调速▲直流电机的制动方式有三种在：能耗制动；反接制动；回馈制动这三种方法都不改变 磁场的大小及方向而仅改变电枢电流的方向，从而得到制动转矩第三章变压器▲变压器是一种静止电磁装置，一次绕组和二次绕组通过交变磁场联系起来 ，利用电磁感 应关系实现电能转变•根据变压器内部磁场的实际分布和所起作用的不同 ，把磁场分成主磁通和漏磁通两部分•主磁通沿铁心闭合，起能量传递的媒介作用，所经磁路是非线性的；漏磁通主 要沿非铁磁物质闭合、仅起电抗压降的作用，所经磁路是线性的。
在变压器中，既有磁路的问题，又有电路问题为了把电磁场问题转化成电路问题，引入了电路参数：励磁阻抗 Zm,漏电抗X" X2…Zm=Rm +jXm励磁电阻 Rm不是一个实 际存在的电阻，它只是一个代表铁耗的电阻，其上消耗的功率等于铁耗励磁电抗 Xm与主磁通①m对应，X1和X2,分别与一次绕组和二次绕组的漏磁通① "和①2对应，它们分别与电源频率、匝数的平方、对应磁通所经磁路的磁导成正比，既Xm22 fN1 mfN12 mX122 fN1 1fN12 1 mX222 fN2 2fN22 2式中，f-电源频率；m①m所经磁路的磁导1 ①1所经磁路的磁导由于①m经铁心闭和，受铁心饱和的影响，故Ni ―― 一次绕组匝数N2——二次绕组匝数2 ①2所经磁路的磁导Xm不是常数，随着铁心饱和程度的提高，Xm变小①和①2主要经非铁磁物质闭合，基本不受铁心饱和程度的影响，故 Xi和X2基本上是常数另外由于 Fe》 因此Xm》Xi 、X2 ▲ 为了简化定量计算和得出变压器一次、二次测有电的联系的等效电路，引入了折算 法折算的方法是用一个匝数和一次绕组相同的绕组代替二次绕组折算的原则是： 保持折算前后二次绕组的磁动势的大小及空间分布不变，从而使得一次绕组的各种物 理量在折算前后保持不变。
▲ 主磁通 6在一次、二次绕组的感应电动势 E1、 E2的大小分别为Ei=4.44FN 1 mE2=4.44FN 2①m在相位上，E1、 E2均滞后于 m90 °▲ 变比k定义为E1和E2之比K可以通过几个途径计算其计算式为E1 N1 U1NkE2 N 2 U 2N式中，U1N①、U2N①一一三相变压器一次绕组和二次绕组的额定相电压对于单相变压 器，k=U 1N/U 2N▲ 在铁心饱和时，为了得到正弦形变化的磁通，励磁电流必然为非正弦励磁电流除基 波外，主要包含三次谐波分量空载时，变压器主磁通由空载电流建立，因此，空载 电流就是励磁电流负载时，主磁通有一次和二次绕组共同建立▲ 基本方程式、等效电路和相量图是分析变压器问题的三种方法，三者是完全一致的， 知道其中一种就可以推导出其他两种在实际工作中，可根据具体情况灵活运用 变压器负载时的基本方程式为U1 E1 I1 Z（ 一次侧电压方程式）U 2' E2' i2z2'（二次侧电压方程式）I1 I2' I m （磁动式方程式）E1 E2 '（一、二次侧电动势关 系）E1 I m Z m（励磁支路电压降）U 2' 12 ZL'（负载阻抗电压降）▲ 变压器的电压调整率的实用计算公式为AU= 3 RkCOS①2+ XkSIN Q2）三相变压器▲三相变压器的一次绕组和二次绕组主要有两种连接法：星形联接和三角形联接。