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1、电机学备考部分CHM电机的分类1.1）机械能转换为电功率-发电机2）电功率转换为机械能-电动机3）电功率转换为另一种形式的电功率-变压器、交流机、变频机、移相机4）不以传递能量为主要职能，在电气机械系统运行起调节、放大、控制2按电流种类：直流电机、交流电机3按原理和运动方式1）没有固定同步速度-直流电机2）静止设备-变压器3）作为电动机运行时，速度较同步速度小；作为发电机运行时，速度较同步速度大-异步电机4）速度等于同步速度-同步电机5）速度可以在宽广的范围内随意调节，可以从同步速度下调至同步速度以上-交流换向器电机【同步速度指的是定子的旋转磁场】电机的磁路和磁路定律电在电机中主要以路的形式出
2、现，即由电机内的线圈（或绕组）构成电机的电路磁在电机中是以场的形式存在，常把磁场简化磁路处理1.电机的电磁基本理论1）线圈中流过电流将产生磁场（右手螺旋），穿过线圈的磁通形成磁链，一个线圈通过单位电流所产生的磁链为该线圈的电感。2）线圈流过正弦交流电时，线圈电感常用相应的电抗表示X|二wl（w为交变频率）（施加电压f磁通磁路越大磁路越饱和磁阻f电抗J）3）电磁感应定律：若线圈中磁链发生变化，线圈感应出电动势（线圈感应电动势趋于阻碍磁链变化）三变压器1）标幺值二实际值/基值（基值一般取额定值）2）测定参数空载实验（计算励磁电阻电抗，r1、x1很小可忽略）电路等效图:计算公式:一般加压于低压侧，原
3、因：空载实验测得是励磁电抗和电阻，励磁电流大些才能测出，并且在低压侧操作比较安全短路实验等效电路图,R1X）IC71IVA1IWV计算公式：Zkk二符Xk二z2k-r2k一般加压于高压侧，原因：ii很小，但i2也短路实验所测的是k和Xk，所以励磁电流要比较小；若加在低压侧，就算很大，而X22很小，避免大电流烧坏绕组。Eg1.P35例2-1三相参数测定三相Sn=2500kVA额定电压60/6.3KVyd连接（1）高压和低压侧的额定电压和电流？（2）等效电路参数的欧姆值和标幺值，画出近似等效电路图短路4800V24.06A26500W高压侧测空载6300V11.46A7700W低压侧测励磁支路用导
4、纳表示数值和标幺值解：(1)高压侧y接：UiNi=60kVUni=1讪=73記低压侧d接：U2N2=U2N=6.3kV|-SNI2N2一3U2N21*2N212N-3（2）空载实验在低压侧测（d接）U201一U20-630WI20I-u20|2011203Zo二誥：陰二諾.（功率指的是三相，所以求ra时需要除以3；阻抗指的是相的22值，对应电流需为相值）Xa二Z0-ra（由于低压侧为副边，需进行归算）归算到高压侧U1Nm2Xm二kXak=utn：.（k对应额定时的相值）Zm二k2Z。标幺值：计算出各边的基值（注意为额定的相值）短路实验在高压侧（y接）I1Kl=I1KJtU1ki=4800V1；
5、Zku1ki1k丫讨丫*Z0*2X2mbm2X2m3）电压变化速率（体现运行性能）U202U20100阻抗三角4）变压器的并联（一次绕组接至共同的Ui，二次绕组接至共同的U2）电流滞后电压：感性负载（电感使电流不能突变）电流超前电压：容性负载（电容使电压不能突变）O优点：供电可靠，系统运行效率高，减少除投资，减少备用容量Y接：将三相末端连在一起，将它们首段引出A接：把一相的末端和另一相的首段连接起来O三相变压器的连接组别：先确定Ea、Eb、Ec的方向，然后根据同名端（异名端）确定Ea、Eb、Ec,最后根据y接、-接，确定及画出Eab与Eab的位置/图O并联条件：额定电压相等（变比相等or原副边
6、匝数相等）有相同的连接组短路阻抗标幺值相等（内阻相等）若不满足所带来的影响： 变比不同（k允许误差在0.5以内）近似相等 A、B两点形成环流（环流存在，增大了空载损耗，即增大了变压器损耗）连接组不同（至少相差30）需绝对一致 形成环流内阻不等（允许10%以内）近似相等无法充分利用变压器IZiK=1二Z2K（负载系数与内阻成反比，内阻越小负载系数越大，越容易达到满载；电阻越大负载系数越小。）O计算公式（并联运行时负载分配情况）UK_U2=I2Zk=|2Zk电流分配:内阻越大，电流越小负载系数1:r每台分配输出功率每台功率比TZk二UkEg2.P54题3-3运行负载分配Sni=1000KVASni
7、=1000KVA不容许任何一台过载，下列两组变压器可供最大负载(1)当变压器I的短路电压为变压器二的短路电压的90%，即ukI=0.9uk解5.0诗:訂空.兰吕:玉ZLUk-UkTZk二Uk由此可知Zki:Zk二=0.9:1(内阻小先达到满载)Eg3.P55题3-4并联运行负载分配yd11Sni=500KVASn二=1000KVA6300/400V300V/82A(1) 6300/400V高压短路250V/32A该两变压器的短路电压Uk各位多少?当该变压器并联运行，且供给总负载为1200kVA，问每台变压器各供给多少负载?(3)当负载增加时哪一台先满载？设任一台变压器不容许过载，问该两台变压器
8、并联运行时可供最大的负载是多少？设负载功率因数为1，当总负载为1200kW，求每台变压器二次绕组中的电流。解:(1)求uk其实求的就是zk,也就是ukuk=uk=zk短路可求：zk给的额定值可求zb(2)由(1)求出Zk*，即可求负载系数S二、Sni2Sn二(3)由可知较小负载，较小负载先到达满载，令其:为1可以求出另一个1,从而ShSni2Sn(4)纯电阻.12二Eg4（师补）uk-uk两台变压器并联运行SN=6300kVAS2N=5000kVA连接组Yy0短路阻抗：Zki*=0.07Zk二=0.075不计阻抗角差别试计算：并联组最大容量最大输出电流利用率解:S最大输出电流I2N=说Yy2N
9、=2利用率SmSN1SN2UKI=6.9%Uk二7.5%(1) Eg5.（师补）SNi=3200kVASN2二5600kVA试求输出总量S=8000kVA,每台分担多少?(2) 输出最大容量？5) /计算第一题交流电机同步电机的电枢绕组(定子绕组)交流绕组异步电机的定子、转子绕组120-对称；能产生最大（1）三相对称绕组的基本要求：三项绕组匝数相同，电角度的基波、电动势和磁动势-分布绕组、短距助于消弱谐波 电角度描述的是磁极对数：1对磁极为360相带：一个磁极电角度为180，分三相，每相为60每个磁极对应的槽数（极距）相邻两槽的电角度n：360z（2）三相单层绕组（链式绕组、同心式绕组）F06
10、）同步电机：定子的旋转磁场与转子的旋转磁场转速相同F0转子的直流场Fa定子交流场Fa功矩角：定子磁场与转子磁场的角度0发电：=0补偿机:0电动E。空载电动势：转子单独作用，切割定子绕组产生电动势彳对称负载时的电枢反应：去磁、助磁、交磁隐极式：磁极少、气隙均匀、含有集电环转子结构凸极式：磁极多，气隙不均匀类型隐极式凸极式定子铁芯、三相对称绕组铁芯、三相对称绕组转子磁极细长圆柱形矮胖凸极形状转子绕组分布集中气隙均匀XdAXq速度离心力小-高速离心力大低速发电汽轮机（p=3）同步电机空载运行（If=lfNn二nN定子绕组开路）空载电动势E。：转子磁极单独作用，切割定子绕组电枢电动势Ea:定子绕组产生
11、感应电动势对称负载电动势：巳=E0-Ea对称负载的电枢反应O参数:定子电流与空载电动势夹角内功率因数二：定子电流与定子电压的夹角外功率因数:定子电压与Eo的夹角功矩角定子电流产生F：=NI*(Fa与I同相)1.1与Eo同相即=0Eo=-j4.44fiNikwi0（超前Eo90）电枢反应：交磁，既没增加磁通也没有减小磁通电机工作状态：发电状态负载性质：纯电阻2.-=90电枢反应：直轴去磁电机工作状态：空载-补偿机负载性质：纯感性=180电枢反应：交磁电机工作：电动机负载性质：纯阻性4.一=90电枢反应：助磁电机工作：空载负载性质：纯容性Eg6.（师补）汽轮机PN=25000kWuN=10.5kV
12、Y接COSN=0.8（滞后）x；=2.13G=0每相空载电动势E0=7520V计算：电枢电流(大小、相位角)判断电枢反应(1) 每相7.52门纯电阻(2) 每相7.51纯电感(3) 每相15.04门纯电容每相7.52-j7.52解:(1)l-JXs设E0=75200*(2)1-X瓦设E。=752.00(3)E*1_X亠jXS设Eo=75200(4)1_XjXs设E。=7520.0IPNIn=3UnCOSNbXs二XsZb电压平衡方程式Eolkj(Xax)ra:内阻，常可忽略X:漏磁通等效电抗Xa:电枢反应等效电抗同步发电机电抗：Xs=XaX向量图等效电路图:电压平衡方程式隐极式同步电机的分析方
13、法等效电路图Eo二Eqjld(Xd_Xq)同步电抗XsXaq-XadXaXaq直轴电抗：Xd=X、.Xad交轴电抗：Xq二X、.Xaq向量图Eg7.P243题12-3Pn=72500kWUn=10.5kVY接COSn=0.8（滞后）水轮机*xd=1xq=0.554ra=0试求额定负载下的空载电动势E和E0与I；的夹角。解：画出凸极是的向量图，根据向量图求解Eg8.（师补）*凸极xd=1.0xq=0.6G=0额定运行COSn=0.8（滞后）求E0画向量标出各种角解:短路比kk:kkftXdJt过载能力端电压气隙励磁匝数铜用量f（内阻越小，压降越小，对外供给电压高，端电压变化小）7）同步发电机在大
14、电网上运行（1）并网条件（严格相同）相序一致：相序不一致至少差120，形成大压差，产生环流解决方法：任意对掉两根火线电压相等（幅值）：若大小不一，形成压差（近似相等）解决方法：自动调励磁装置频率相等：形成压差（近似相等）解决方法：调节调速装置相位相等：形成压差（近似相等）解决方法：等待（2）并网方法父叉接法p247铜耗Pi二T|f.1（3）隐极式同步电机的功角特性功率流程图电磁损耗Pem=Eal2-Pem丨raPss（比整功率）描述稳定度的大小Pss=-2二旻cos：（Pss越大越稳定）u与E夹角（电量，时间上相位角）F0与Fa夹角（磁量，空间上相位角）（过载能力）Eg9.P251例13-1汽轮发电机SN=353MVAIn=1132AUN=18000VYY接cos%=0.85（滞后）X=2.26（不饱和）ra=0并在无穷大电网发电机额定运行求：（1）不饱和的空载电动势E0功角；N电磁功率Pm过载能力Km解:
