电机学复习重点整理

第一章变压器1.变压器基本工作原理，基本结构、主要额定值变压器是利用电磁感应原理将一种电压等级的交流电能变换为另一种同频率且不同电压等级的交流电能的静止电气设备，它在电力系统，变电所以及工厂供配电中得到了广泛的应用，以满足电能的传输，分配和使用。变压器的原理是基于电磁感应定律，因此磁场是变压器的工作媒介变压器基本结构组成：猜测可能出填空题或选择题三相变压器按照磁路可分为三相组式变压器和三相芯式变压器两类变压器的型号和额定值考法：例如解释S9-1250/10的各项数值的含义2.变压器空载和负载运行时的电磁状况；空载电流的组成、作用、性质。变压器一次侧接到额定频率和额定电压的交流电源上，其二次侧开路，这种运行状态称为变压器的空载运行。变压器空载运行原理图变压器一次绕组接交流电源，二次绕组接负载的运行方式，称为变压器的负载运行方式。变压器负载运行原理图实际运行的电力变压器的磁路总是工作在饱和状态下。通过磁化曲线推得的电流波形可以发现：空载电流（即励磁电流）呈尖顶波，除了基波外，还有较强的三次谐波和其他高次谐波。2121NNEE产生主磁通所需要的电流称为励磁电流，用mi表示；同理产生主磁通的磁动势称为励磁磁动势，用mF表示。变压器铁芯上仅有一次绕组空载电流0i所形成的磁动势0F，即空载电流0i建立主磁通，所以空载电流0i就是励磁电流mi，即m0ii同理，空载磁动势0F就是励磁磁动势，即m0FF或m101iNiN因为空载时，变压器一次绕组实际上是一个铁芯线圈，空载电流的大小主要决定于铁芯线圈的电抗和铁芯损耗。铁芯线圈的电抗正比于线圈匝数的平方和磁路的磁导。因此，空载电流的大小与铁芯的磁化性能，饱和程度有密切的关系。3.变压器变比的定义；磁动式平衡关系的物理含义，用此平衡关系分析变压器的能量传递；变压器折算概念和变压器折算方法，变压器基本方程组、等效电路和相量图在变压器中，一次绕组的感应电动势1E与二次绕组的感应电动势2E之比称为变比，用k表示，即k=变压器负载运行时，作用于变压器磁路上111NIF和222NIF两个磁动势。对于电力变压器，由于其一次侧绕组漏阻抗压降很小，负载时仍有m111fN44.4EU，故变压器负载运行时铁芯中与1E相对应的主磁通m近似等于空载时的主磁通，从而产生m的合成磁动势与空载磁动势近似相等，即m021FFFFm1012211ININININ变压器空载运行时的电压平衡方程110110111011ZIEIjXRIEU折算仅仅是研究变压器的一种方法，它不应该改变变压器的电磁关系。因此折算前后变压器的磁动势，功率，损耗等都必须保持不变当二次侧各量折算到一次侧时，凡单位为伏特的各物理量（电动势，电压等）的折算值等于其原来值乘k；凡单位为欧姆的各物理量（电阻，阻抗等）折算值等于其原来值乘2k；电流的折算值等于其原来的数值除以k变压器基本方程组（必记）变压器空载实验图等效电路如下4.变压器运行特性；外特性和效率特性，电压变化率及效率定义，变压器外特性和效率特性，影响变压器二次端电压及效率的因素表征变压器运行性能的主要指标有两个:（1）外特性；（2）效率特性；即电源电压和负载功率因数保持不变时，二次侧输出电压和效率与负载电流的关系：条件下由于变压器一、二次侧绕组都有漏阻抗，当有负载电流流过时必然在这些漏阻抗上产生电压降，二次端电压将随负载的变化而变化。感性负载纯电阻负载容性负载%100PP12电压变化率△u％是指二次端电压将随负载变化的大小。电压变化率表明了变压器运行时副边电压的稳定性。变压器运行时，输出的有功功率与输入的有功功率的百分比称为变压器的效率。效率表明了运行的经济性。影响△U％的因素一是负载系数；二是短路参数；三是负载功率因数；5.三相变压器绕组的连接方式、三相变压器连接组别的定义，三相变压器的标准连接组别，用相量图判断连接组别。三相变压器绕组的连接方式主要是星形连接和三角形连接一次绕组为星形联结时，用Y表示；二次绕组为星形联结时，用y表示；一次绕组为三角形联结时，用D表示；二次绕组为三角形联结时，用d表示；6.变压器并联运行条件。理想并联运行的条件（1）各变压器一、二次侧额定电压分别相等（变比相等）；（2）各变压器的连接组别必须相同；（3）各变压器的短路阻抗标幺值要相等，阻抗角要相同。这决定负载合理分配三个条件中，条件（2）必须严格满足，条件（1）、（3）允许有一定误差。第二章交流电机绕组与磁动势1）交流绕组电动势公式、三相对称绕组的基本知识及构成原理，tsinE2lvsinBblve'1m12）产生圆形旋转磁动势的条件交流绕组的功能是产生感应电动势，产生感应电动势，产生磁动势和进行能量转换，为使其效率高，对交流绕组的要求是：①在一定的导体数下，获得较大的基波电动势和基波磁动势；②三相绕组的基波电动势和磁动势必须对称，即三相大小相等，相位互差120°，并且三相的阻抗也要相等；③电动势和磁动势的波形尽可能接近正弦波形，幅值要大，谐波分量要小；④绕组用铜量少，铜耗要小，工艺简单，便于安装检修，绝缘要可靠，机械强度高，散热条件要好；3）三相绕组基波合成磁动势性质三相对称绕组通入三相对称交流电流，产生合成基波磁动势为圆形磁动势。第三章三相异步电动机1）三相异步电动机工作基本原理及基本结构和额负值、异步的含义、转差率的定义、计算转差率或由转差率求转速三相异步电机的工作原理:三相对称绕组通往三相对称电流产生圆形旋转磁场。转子导体切割旋转磁场产生感应电动势和电流。转子电流与磁场相互作用产生电磁力，并形成电磁转矩，驱动电动机旋转，将电能转化为机械能。异步电动机的转速总是低于同步转速，即两种转速之间总是存在差异，因此称为异步电动机转差n与同步转速sn的比值称为转差率%100ssnnns''''22221()()ieeiERkIjXkkks2）铭牌上的主要额定值、异步电动机额定功率定义额定功率：电动机在铭牌规定的额定运行状态下工作时，从转轴上输出的机械功率3）异步电动机的磁动势平衡、电动势平衡、功率平衡和转矩平衡关系磁4）异步电动机频率折算的概念、转子附加电阻物理含义、等效电路分析。转子回路电压方程的绕组归算绕组折算前：绕组折算后：等效电路5）异步电动机功率流程情况、电磁转矩表达式----物理表达式、参数表达式的物理意义、异步电机T--S曲线定义、额定转矩与额定功率、额定转速间的关系、用（T--S）曲线分析异步电动机的各种运行情况、异步电动机工作特性。6）三相异步电动机常用的起动方法和计算。1.三相异步电动机直接启动2.三相异步电动机降压启动7）三相异步电动机的各种调速方法。调速方法：1.改变磁极对数p（变极调速）2.改变转差率s3.改变电源频率f1(变频调速)第四章同步电机1）同步发电机的基本工作原理和结构。同步发电机的基本工作原理：原动机拖动转子以恒定速度旋转，励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组。定子绕组中将会感应出三相对称的正弦感应电动势。各相距120°，从而三相电动势时间相位差120°，实现机械能转换为电能。基本结构：定子，转子和气隙2）同步发电机空载运行定义及空载电动势表达式。用原动机把同步发电机拖动到同步转速，励磁绕组通入直流励磁电流，而电枢（定子）绕组开路的运行状态，称为同步发电机的空载运行。空载电动势011044.4wkfNE3）对称负载时的电枢反应性质分析。4）同步发电机运行特性-------空载特性、短路特性、外特性、调整特性。5）同步发电机与电网并联运行的条件和方法。投入并联的条件1）发电机的频率fⅡ与电网的频率fⅠ相同，即fⅡ＝fⅠ。2）发电机与电网的电压波形相同。3）发电机的励磁电动势Ⅱ应与电网电压Ⅰ的幅值大小相等。4）并联合闸瞬间，发电机与电网对应相的电压应同相位。5）发电机与电网的相序要相同。第五个条件必须满足，其余条件允许稍有出入。实用的整步方法有两种，一种称为准确同步法，另一种称为自同步法第五章直流电机1）直流电机基本工作原理及基本结构、直流电机励磁方式、换向器作用、直流电机铭牌上的主要额定值直流发电机基本工作原理：利用电枢导体切割磁力线，通过换向器和电刷将交流变成直流，产生感应电动势，发出电能。直流电动机基本工作原理：利用载流的电枢导体在磁场中受到电磁力的作用而旋转，带动生产机械。直流电机基本结构：定子，转子和气隙直流电机的励磁方式有他励、并励、串励和复励四类换向器作用：①在直流发电机中，换向器能使原件中的交变电动势变换为电刷间的直流电动势；②在直流电动机中，换向器能使外加直流电流变为元件中的交变电流，产生恒定方向的电磁转矩。aeECnaTeICT2）电枢电动势及电磁转矩表达式及性质、电枢反应定义及作用电枢电动势aE是指直流电机正、负电刷之间的感应电动势，它等于一条支路内各导体感应电动势的总和电磁转矩eT是指电枢全部导体受到的电磁力与电枢半径的乘积。电枢反应：当电机有负载时，气隙磁场由励磁磁动势和电枢磁动势共同建立。电枢磁动势对励磁磁动势建立的主极磁场的影响称为电枢反应。电枢反应对磁场的影响：当电刷位于几何中心线时，仅有交轴电枢反应，它引起气隙磁场畸变，使物理中性线偏离几何中性线。在磁路饱和时，交轴电枢反应还有去磁作用。当电刷不在几何中性线时，除了交轴电枢反应外，还有直轴电枢反应对主极磁场起去磁或增磁作用。对于直流发电机，顺电枢旋转方向移动电刷，直轴电枢反应对主极磁场起去磁作用；逆旋转向移动电刷，则起增磁作用。电动机的情况则与此相反。3）直流电动机工作特性、用转速特性分析直流电动机的各种运行情况、直流电动机的起动，调速和制动方法。直流电动机工作特性是指NUU常值，电枢回路不串入附加电阻，励磁电流fNfII时，电动机的转速n，电磁转矩eT和效率等与输出功率2P之间的关系曲线。并励直流电动机工作特性（并励）串励直流电动机工作特性当电机轻载运行时，电枢电流和主磁通都很小，则转速将非常高，容易产生“飞速”现象，十分危险。直流电动机的启动方法：直接启动、电枢串电阻启动、降低电枢电压启动；直流电动机的调速方式：（1）改变串入电枢回路中的调速电阻RΩ。（2）改变加于电枢回路的端电压U。（3）改变励磁电流，以改变主极磁通Φ。直流电动机的制动方法：1）切除电枢绕组的电源电压，并将电枢绕组经外接制动电阻短路，称为能耗制动；2）将电枢电源电压改变方向，并串入限流电阻称为反接制动；3）如果电动机的转速大于直流电动机的理想空载转速，则感应电动势大于电源电压，电动机向电源回馈电能，称为回馈制动。补充：1.铁芯损耗包含磁滞损耗和涡流损耗2.根据矫顽力大小，铁磁材料可分为软磁材料和硬磁材料3.普通双绕组变压器变比为k，则降压自耦变压器变比k1ka4.1y长距线圈整距线圈短距线圈5.他励直流电动机的转速特性方程与转速特性曲线5.异步电动机带负载运行时，若电源电压下降过多，当起动转矩下降到小于负载转矩时，电动机不能起动。当最大转矩下降到小于负载转矩时，原来运行的电动机将停转（会产生电机不能起动或停转的现象）书上必做的计算题P54例2-3一台并励直流电动机，额定功率kw30PN，额定电压v440UN，额定电流A79IN，励磁电流A4.6IfN，额定转速min/r1000nN，电枢回路总电阻254.0Ra，忽略电枢反应的影响，试求：①额定电枢电流aNI和额定电枢电动势aNE②电动机的额定输出转矩N2T及额定电磁转矩eNT③理想空载转速0nP1233-4有一台Yd接法的三相变压器，额定容量NS为500kv.A，额定电压2N1NUU为kv4.06，忽略变压器内部损耗，试求：①变压器的一，二次侧绕组的额定相电压②变压器的一，二次侧绕组的额定电流③变压器的一，二次侧绕组的额定相电流P172例5-2有一台三相异步电动机，极数4P2，额定频率Hz50fN，额定转差率04.0SN，拖动额定负载运行。试求：①电动机的同步转速sn和额定转速Nn②转子