电机学复习提纲

电机学复习提纲第一篇变压器第二篇交流电机的绕组电动势和磁动势第三篇异步电机第三篇同步电机第四篇直流电机变压器的用途、分类与结构1.变压器的基本作用原理变压器是根据___________原理，将一种电压等级的交流电能变换为同频率的另一种电压等级的的交流电能的静止电机。2.变压器的主要额定值1）额定电压U1N/U2N(V或kV)一次侧额定电压是指正常运行时，电源加到一次侧的额定电压。二次侧额定电压是指变压器一次侧加____________，二次侧的____________电压。三相变压器的一次、二次额定电压都是指____________。电磁感应空载线额定电压额定线电压2）额定电流I1N/I2N(A)额定电流是指变压器在额定运行条件下一、二次绕组允许通过的电流。三相变压器的一次、二次额定电流都是指____________。3）额定容量SN(VA或kVA)在铭牌规定的额定状态下变压器输出的视在功率。变压器的额定容量、额定电压、额定电流之间的关系：•单相双绕组变压器NNNNNIUIUS2211•三相双绕组变压器4）额定频率fN(Hz)NNNNNIUIUS221133额定线电流基本知识：变压器的工作原理及额定数据。变压器的运行分析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二章变压器的运行分析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__________和_________。主磁通的性质和作用：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_______________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_______________的作用，不直接参与从一次绕组到二次绕组的能量传递。主磁通漏磁通传递能量产生漏电抗压降一次绕组感应电动势mfNjE1144.4二次绕组感应电动势mfNjE2244.4变压器的变比：变压器的一次侧与二次侧_____________，称为变压器的变比，用k表示，即2121NNEEk2.主磁通感应电动势和励磁电流相电势之比励磁电流：在铁心饱和时，为了得到正弦波的主磁通，励磁电流应为__________。尖顶波的励磁电流可以分解为基波和3、5、7…一系列奇次谐波。考虑铁耗的影响后，励磁电流将超前主磁通一个铁耗角。尖顶波3.变压器绕组的折合折合条件：____________________________。折合方法：22EkEkII22222ZkZLLZkZ24.变压器的基本方程式、等效电路、相量图T型等效电路折合前后二次绕组的磁动势不变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_____________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_________________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______________________相对应的电抗。4.变压器的基本方程式、等效电路、相量图主磁通一次绕组漏磁通二次绕组漏磁通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10NmUZI励磁阻抗020mPRI励磁电阻22mmmXZR励磁电抗120NUkU变比5.变压器的参数测定变压器的短路试验kkkUZI短路阻抗2kkkPRI短路电阻22kkkXZR短路电抗'12'121212kkRRRXXX对T型等效电路：6.变压器的运行性能1）变压器的电压调整率△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222100%NNUUUU计算公式：)sincos(22kkXRU影响变压器电压调整率U的因素有：_____________、______________和________________。负载的大小kkRX短路阻抗参数、负载的性质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，0Pepp22CupI铜耗随负载的大小而改变，也称为可变损耗，2CukNpp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：202201coskNNkNPpSpp2）变压器的损耗和效率202201coskNNkNPpSpp变压器产生最大效率的条件：20mkNPP或0mkNPP即当时，变压器的效率最高。Fecupp影响变压器效率的因素有：_____________、___________和________________________________。负载的大小负载的性质变压器本身的损耗p0、pkN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__________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画绕组接线图线电势3.三相变压器空载运行电动势波形不同的磁路系统和绕组的联结方式对变压器空载电势波形的影响很大。为了获得正弦波相电势，三相变压器组不应采用Yy联结，否则相电动势畸变为尖顶波；小容量三铁心柱式变压器可以采用Yy联结。当三相变压器采用Dy联结或Yd联结时，或者一次侧采用YN接时，其空载相电势为正弦波或接近正弦波。4.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；联结组标号相同；短路阻抗的标幺值相等。2）并联运行变压器的负载分配kkkZZZ1:1:1::SSSSNNN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。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：2Qp极距每极每相槽数2Qqpm槽距角360pQ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。12kpqNNa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。1kpqNNa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q个线圈串联而成；最大并联支路数amax=p；每相串联匝数。4.在正弦分布磁场下交流绕组的相电势为11114.44dpEfNk式中，N1为一相绕组串联匝数。1N双层绕组2KpqNaKpqNa单层绕组绕组的基波因数1111sin2sin90sin2dppdqykkkq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11(,)coscosftFt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：1110.9dpNIFkp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________，转向_______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_________。11111coscoscos()cos()22FtFtFt相同相反一半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______________。1113(,)cos()cos()2ftFtFt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：111131.352dpNIFFkp圆形旋转磁动势•转速：160fnp•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。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cosN：电动机在额定负载时，定子边的功率因数。NNNNNIUPcos3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，即11nnns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0＜s＜1时，为__________状态；当s＜0时，为________状态；当s＞1时，为_____________状态。电动机电磁制动发电机由转差率s和同步速n1和可求出电动机转速n，即1(1)nsn3.异步电机的三种运行状态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动机的运行原理1.三相异步电动机转子旋转时的电磁关系sI21s0F2s2sE22RIs11RI1U1I1F2F1sEB1EsE2f1f2转子频率为21fsf2.三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