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1、电机学复习提纲前言前言 电机学概述和磁路简介电机学概述和磁路简介第一篇第一篇 变压器变压器第二篇第二篇 直流电机直流电机第三篇第三篇 交流电机的绕组电动势和磁动势交流电机的绕组电动势和磁动势第四篇第四篇 异步电机异步电机前言 电机学概述和磁路简介n基本要求基本要求1.1.学习电机学的意义学习电机学的意义2.2.电机的类型电机的类型3.3.磁路的基本定律及铁芯损耗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基本知识：1. 直流电机的基本工作原理直流电机的基本工作原理2.直流电机的结构（定子和转子）直流电机的结构（定子和转子）3. 直流电机的额定值直流电机的额定值4
2、.电枢绕组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n公式公式直流电动机：直流电动机：直流发电机：直流发电机：第一节距第一节距y1：合成节距合成节距y：换向器节距换向器节距yk：基本知识基本知识：1. 直流电机的励磁方式直流电机的励磁方式2.空载时直流电机的气隙磁场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的影响4. 直流电机的电枢绕组电动势和电磁转矩直
3、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。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：电动势电动势电磁转矩电磁转矩第三章 直流发电机基本知识基本知识：1.利用直流发电机的基本方程式进行计算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直流发电机的励磁电流3.他他励励和和并并励励直直流流发发电电机机外外特特性性曲曲线线的的形形状状，以以及影响电压变动的因素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）电动势平衡方程式2）转矩平衡方程式）转矩平衡方程式3）电磁
4、功率和功率平衡方程式）电磁功率和功率平衡方程式电磁功率电磁功率并励直流发电并励直流发电机机他励直流发电机他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：并励直流发电机：串励直流发电机：串励直流发电机：第四章 直流电动机基本知识基本知识：1.直流电动机的励磁方式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）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、调速方法直流电动机的起动方法、调
5、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：并励直流电动机：串励直流电动机：串励直流电动机：他励直流电动机：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电动势平衡方程式功率平衡方程式功率平衡方程式 他励直流电动机他励直流电动机并励直流电动机并励直流电动机转转矩矩平平衡衡方方程程式式第五章 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）额定电压U1N/U2N(V或或kV)2）额定电流）额定电流I1N/I2N ( A)3）额定容量）额定容量SN (VA或或kVA)单相双绕组变压器单相双绕组变压器三相双绕组变压器三相
6、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。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：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掌握分析变压器的基本方法变压器的基本方程式、等值变压器的基本方程式、等值电路和相量图电路和相量图4.掌握变压器等值电路参数的测定方法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基
7、本方程式组第六章 变压器的基本理论1.变压器的磁场为为了了便便于于研研究究，根根据据变变压压器器内内部部磁磁场场的的实实际际分分布布和和所所起起作作用的不同，通常把磁通分为用的不同，通常把磁通分为主磁通主磁通和和漏磁通漏磁通。主主磁磁通通的的性性质质和和作作用用：主主磁磁通通沿沿铁铁心心闭闭合合，其其磁磁路路是是一一种种非非线线性性磁磁路路， m与与I0 呈呈非非线线性性关关系系，主主磁磁通通在在一一、二二次次绕绕组组中中分分别别感感应应电电势势E1和和E2，将将电电磁磁功功率率从从一一次次绕绕组组传传递递到二次绕组，起到二次绕组，起传递能量传递能量的作用。的作用。漏漏磁磁通通的的性性质质和和
8、作作用用：漏漏磁磁通通主主要要沿沿非非铁铁磁磁性性材材料料闭闭合合，其其磁磁路路是是一一种种线线性性磁磁路路， s1（ s2 ）与与I1 （ I2 ）呈呈线线性性关关系系，漏漏磁磁通通只只起起产产生生漏漏电电抗抗压压降降的的作作用用，不不直直接接参参与与从从一一次绕组到二次绕组的能量传递。次绕组到二次绕组的能量传递。一次绕组感应电动势一次绕组感应电动势二次绕组感应电动势二次绕组感应电动势变变压压器器的的变变比比：变变压压器器的的一一次次侧侧与与二二次次侧侧相相电电势势之之比比，称称为变压器的变比，用为变压器的变比，用k表示，即表示，即2.主磁通感应电动势3.变压器绕组的折合折合条件：折合条件：
9、折合前后二次绕组的磁动势不变。折合前后二次绕组的磁动势不变。折合方法：折合方法：4.变压器的基本方程式、等效电路、相量图T型等效电路型等效电路T型型等等效效电电路路中中各各参参数数的的物物理理意意义义：励励磁磁电电阻阻Rm是是表表征征铁铁耗耗的的等等效效电电阻阻。励励磁磁电电抗抗Xm反反映映了了主主磁磁通通对对电电路路的的电电磁磁效效应，是与应，是与主磁通主磁通对应的电抗。对应的电抗。一次绕组漏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，反映了一次绕组漏磁通对电路的电磁效应，是同是同一次绕组漏磁通一次绕组漏磁通相对应的电抗。二次绕组漏电抗相对应的电抗。二次绕组漏电抗X2反映反映
10、了二次绕组漏磁通对电路的电磁效应，是同相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二次绕组漏磁通通对应的电抗。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简化等效电路5.变压器的参数测定变压器的空载试验变压器的空载试验5.变压器的参数测定变压器的短路试验变压器的短路试验对对T T型等效电路：型等效电路：6.变压器的运行性能1）变压器的电压调整率变压器的电压调整率U定义：定义：变压器带上负载以后，电压变化的差值（二次额变压器带上负载以后，电压变化的差值（二次额定电压定电压U2N与二次电压与二次电压U2之差）与二次额定电压的比值
11、称之差）与二次额定电压的比值称为电压调整率，用为电压调整率，用 U表示，表示，即即 计算公式：计算公式：影响影响变压器电压调整率变压器电压调整率 U的因素有：的因素有：负载的大小、负载的负载的大小、负载的性质和变压器本身的漏阻抗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和效率变压器的损耗有铁耗和铜耗。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，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，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）为变压器额定负载时的铜耗（即额定短路功率）为pkN
12、，则任，则任意负载时的铜耗为意负载时的铜耗为 。变压器的效率计算公式：变压器的效率计算公式：2）变压器的损耗和效率变压器的损耗和效率变压器产生最大效率的条件：变压器产生最大效率的条件：或或即当即当 时，变压器的效率最高。时，变压器的效率最高。影响影响变压器变压器效率效率 的因素有：的因素有：负载的大小、负载的性质和变负载的大小、负载的性质和变压器本身的损耗压器本身的损耗。第七章 三相变压器基本要求：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掌握三相变压器的联结组标号，能利用电动势相量图判
13、定联结组标号定联结组标号3.掌握变压器理想并联运行的条件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、低压侧对应三相变压器的联结组标号表示高、低压侧对应线电压线电压之间之间的相位关系的相位关系。已知三相变压器的绕组接线图已知三相变压器的绕组接线图确定其联结组标号；确定其联结组标号；已知三相变压器的联结组标号已知三相变压器的联结组标
14、号画绕组接线图画绕组接线图3.变压器的并联运行1）变压器理想并联运行的条件）变压器理想并联运行的条件各变压器的变压比相等；各变压器的变压比相等；联结组标号相同；联结组标号相同； 短路阻抗的标幺值相等；短路阻抗的标幺值相等；各变压器的输出电流同相位。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：变压器并联运行容量分配计算实用公式：变压器并联运行容量分配计算实用公式：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：基本要求：1.掌握自耦变压器的特点及主要应用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掌握三绕组变压器的结
15、构和用途3.掌握互感器的分类以及它们的使用注意事项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：基本知识：1. 交流绕组的基本概念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单层分布绕组和三相双层叠绕组三相双层叠绕组的连接规律的连接规律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.对对交交流流绕绕组组的的基基本本要要求求是是力力求求获获得得较较大大的的基基波波电电势势，尽尽量量减减少少谐谐波波电
16、电势势。且且保保持持三三相相电电动动势势对对称称，同同时时还还要要节节约约用用铜铜和和工艺方便。工艺方便。2.槽槽导导体体电电势势星星形形图图是是分分析析交交流流绕绕组组的的最最基基本本的的一一种种方方法法，利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。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：绕组的基本参数：极距每极每相槽数槽距角3.交交流流绕绕组组的的形形式式很很多多，通通常常小小功功率率交交流流电电机机多多采采用用单单层层绕绕组组，功功率率较较大大的的交交流流电电机机多多采采用用双双层层短短距距绕绕组组，以以削削弱弱高高次次谐波，改善电动势和磁动势的
17、波形。谐波，改善电动势和磁动势的波形。双层叠绕组的特点：双层叠绕组的特点：每个槽内有两个线圈边，线圈数等于每个槽内有两个线圈边，线圈数等于槽数；每相有槽数；每相有2p个线圈组，每个线圈组由个线圈组，每个线圈组由q个线圈串联而成；个线圈串联而成；最大并联支路数最大并联支路数amax=2p；每相串联匝数每相串联匝数 。单单层层分分布布绕绕组组的的特特点点：每每个个槽槽内内只只有有一一个个线线圈圈边边，线线圈圈数数等等于于槽槽数数的的一一半半；每每相相有有p个个线线圈圈组组，每每个个线线圈圈组组由由q个个线线圈圈串串 联联 而而 成成 ； 最最 大大 并并 联联 支支 路路 数数 amax=p； 每
18、每 相相 串串 联联 匝匝 数数 。第十章 交流电机的绕组和电动势基本知识：基本知识：1. 感应电势的频率感应电势的频率2. 电机设计时削弱谐波的方法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绕组基波因数的物理意义，交流绕组基波相电动势的计算势的计算在正弦分布磁场下交流绕组的相电势为在正弦分布磁场下交流绕组的相电势为 式中，式中，N为一相绕组串联匝数。为一相绕组串联匝数。双层绕组双层绕组单层绕组单层绕组绕组的基波因数绕组的基波因数N=第十二章 交流绕组的磁动势基本知识：基本知识：1.单相绕组基波磁动势的表达式及其特点单相绕组基波磁动势的表达式及其特点2.脉振磁动势
19、和旋转磁动势之间的关系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单相相绕绕组组中中流流过过余余弦弦交交流流电电流流产产生生的的磁磁动动势势是是脉脉振振磁磁动动势势，其其磁磁势势轴轴线线在在空空间间固固定定不不动动，各各点点磁磁势势的的大大小小随随时时间间而而变变化化。该磁动势可以分解为该磁动势可以分解为基波和一系列谐波之和。基波和一系列谐波之和。单相绕组基波磁动势的单相绕组基波磁动势的表达式表达式单相绕组的基波磁动势的单相绕组的基波磁动势的特点：特点：性质：脉振磁动势性质：
20、脉振磁动势波形：余弦波波形：余弦波脉振频率：等于电流的频率脉振频率：等于电流的频率 极对数：极对数：电机的极对数电机的极对数p波幅位置：相绕组的轴线波幅位置：相绕组的轴线振幅：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脉振磁动势可以分解为两个转速转速相同相同，转向，转向相反相反的旋转磁动的旋转磁动势势，每个旋转磁动势的幅值为脉振磁动势最大振幅的每个旋转磁动势的幅值为脉振磁动势最大振幅的一半一半。3. 三相绕组的基波合成磁动势三三相相对对称称绕绕组组中中流流过过对对称称三三相相电电流流所所产产生生的的基基波波合合成成磁磁动动势势是一个是一个圆形旋转磁动势圆形旋转磁动势。三
21、相基波合成磁动势的表达式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：三相基波合成磁动势的特点：性质：圆形旋转磁动势性质：圆形旋转磁动势幅值：幅值：转速：转速：瞬瞬时时位位置置：当当某某相相电电流流达达到到正正的的最最大大值值时时，三三相相基基波波合合成磁动势成磁动势的正波幅就转到该相绕组的轴线上。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。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：复习重点：复习重点：复习重点：三相异步电机的基本工作原理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三种运行状态及其判别方法三
22、相异步电机的磁动势、电动势平衡关系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三相异步电动机转子折合的原则、步骤和方法原则、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）额额定定功功率率PN：电电动动机机在在额额定定运运行行时时，轴轴上上输输出出的的机机械械功率。功率。（2）额额定定电电压压UN ：电电动动机机在在额额定定运运行行时时，加加在在定
23、定子子绕绕组组上上的线电压。的线电压。（3）额额定定电电流流IN ：电电动动机机在在额额定定运运行行时时，定定子子绕绕组组流流过过的的线电流。线电流。（4）额定频率）额定频率fN （5）额定转速）额定转速nN（6）额定功率因数）额定功率因数cos N ：电动机在额定负载时，定子边电动机在额定负载时，定子边的功率因数。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）基本工作原理定定子子绕绕组组接接至至三三相相对对称称交交流流电电源源，绕绕组组中中流流过过三三相相对对称称电电流流，在在气气隙隙中中建建立立基基波波旋旋转转磁磁场场；该该旋旋转转磁磁场场以以转转差差速速率率切切割割转转子
24、子导导体体，在在转转子子导导体体中中感感应应电电动动势势，电电动动势势在在闭闭合合的的转转子子绕绕组组中中产产生生电电流流；转转子子电电流流的的有有功功分分量量与与气气隙隙基基波波旋旋转转磁磁场场相相作作用用产产生生电电磁磁转转矩矩，拖拖动动转转子子顺顺着着旋旋转转磁磁场场方方向向旋旋转转，输输出出机械功率。机械功率。2）转差率）转差率转差率转差率s表示同步速表示同步速n1和电机转速和电机转速n之差与同步速的比值，即之差与同步速的比值，即由转差率由转差率s的大小的正负可以确定异步电机的运行状态：的大小的正负可以确定异步电机的运行状态：当当0s1时，为时，为电动机电动机状态；当状态；当s0时，为
25、时，为发电机发电机状态；当状态；当s1时，为时，为电磁制动电磁制动状态。状态。由转差率由转差率s s和同步速和同步速n n1 1和可求出电动机转速和可求出电动机转速n n，即，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转子频率为5. 三相异步电动机转子的折合异异步步电电动动机机定定、转转子子绕绕组组感感应应电电动动势势的的频频率率和和大大小小均均不不同同，所所以以在在推推导导三三相相异异步步电电机机的的等等效效电电路路时时，必必须须要要进进行行_的折合和的折合和_的折合。的折合。1）转子）转子频率的折合频率的折合异异步步电电
26、动动机机转转子子频频率率的的折折合合，就就是是用用一一个个等等效效的的静静止止转转子子来来代代替替实实际际旋旋转转的的转转子子，使使转转子子绕绕组组的的频频率率与与定定子子绕绕组组的的频频率率相同。相同。折合的原则：折合的原则：折合前后转子的电磁效应不变。折合前后转子的电磁效应不变。转子频率转子频率转子绕组转子绕组折折合合的的条条件件：（1 1）折折合合前前后后转转子子磁磁动动势势不不变变；（2 2）折折合合前前后转子侧的各种功率和损耗不变。后转子侧的各种功率和损耗不变。2）转子绕组的折合）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异步电动机转子绕组的折合，就是用一套和
27、定子绕组完全相同的等效转子绕组（相数为同的等效转子绕组（相数为m1、绕组匝数为、绕组匝数为N1、绕组系数为、绕组系数为kdp1 ）替代实际的转子绕组（相数为）替代实际的转子绕组（相数为m2、绕组匝数为、绕组匝数为N2、绕、绕组系数为组系数为kdp2 ）。）。通通过过对对转转子子绕绕组组频频率率进进行行折折合合，以以转转差差率率s旋旋转转的的转转子子，可可用用一一静静止止的的等等效效转转子子来来代代替替，该该等等效效静静止止转转子子的的电电势势为为转转子子不不转时的电动势转时的电动势 ，漏电抗为转子不转时的电抗，漏电抗为转子不转时的电抗 ，转子回，转子回路的电阻变为路的电阻变为 。转子绕组的折合
28、方法：转子绕组的折合方法：为异步电动机的电流变比；为异步电动机的电流变比；式中，式中，为异步电动机的电压变比。为异步电动机的电压变比。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）三相异步电动机的基本方程式2）三相异步电动机的）三相异步电动机的T 型等效电路型等效电路附加电阻附加电阻 的物理意义：的物理意义：模拟三相异步电机模拟三相异步电机总机械功率总机械功率的等效电阻。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：三相异步电动机的功率平衡方程式：8.转矩关系电磁功率电磁功率Pe、转子铜耗、转子铜耗pcu2和总机械功率和总机械功率P之间的关系：之间的关系：Pe：pcu2：P=_。电磁功率：电磁功率：9.电磁转矩1：s：（：（1-s）
