电机学总复习要点大全资料.ppt

1,电机学总复习,重庆大学电气工程学院李辉教授、博士,2008.12,2,本节主要内容,复习的方法重点复习内容作业题讲解,3,复习的方法,细读教材在理解的基础上，重点掌握基本概念、基本原理和基本方法掌握布置的作业掌握讲过的补充题查阅一些电机学习题解参考书积极参加考前答疑,4,提醒,以下列举的复习内容，要求同学们在全面复习本学期所学知识的基础上，重点掌握，但不保证只考这些内容。,5,重点复习内容,电路、磁路变压器直流电机交流电机一般理论感应电机同步电机,6,电路,线值与相值的关系额定值的含义及其相互联系（UN、IN、PN）交流电路的复数运算,7,磁路,铁磁材料的磁阻磁路欧姆定律磁化曲线,8,磁路欧姆定律(OhmsLaw),磁路基本定律,磁路欧姆定律：,9,磁路与电路的对比,10,磁化曲线,随着电流增加：H会增加，饱和程度增加，Fe减小；Rm增大；导磁性能降低。,11,铁心损耗,磁滋损耗：,涡流损耗：,铁心损耗：,12,变压器,1.理解变压器的工作原理和额定值含义；2.掌握变压器空载运行的电磁过程，感应主电动势和漏电动势的含义和表达式；电抗的一般表达式以及与参数关系；3.变比含义；空载电流大小和波形与铁心磁路饱和程度的关系。,13,变压器的工作原理,i10N1i10e1,电磁感应原理把一种电压的交流电能转变成频率相同的另一种电压的交流电能两个相互绝缘的绕组套在一个共同的铁心上，它们之间只有磁的耦合，没有电的联系。一次侧（原绕组）：通入交流电流侧，即吸收电能侧。一次侧通入电流产生交变磁通，进而感应电动势。,14,变压器的工作原理,i10N1i10e1、e2,二次侧（副绕组）：接负载侧，即输出电能侧。与一次侧产生的磁通交链，进而产生感应电势。实现电能在不同电压等级之间的传递。,由于感应电动势的大小与绕组的匝数成正比，因此在一次侧电压不变的情况下，改变原、副绕组的匝数比即可改变二次侧输出电压，变压器因此得名。,15,变压器的额定值,16,感应电动势、电压比,电压平衡方程式,变比匝比电势比电压比,17,主磁通,主磁通的大小与波形主要取决于电源电压的大小与波形。,18,当U1=C时：f或N1m饱和度Fe,当f=C时：U1m饱和度Fe,变压器铁心的导磁性能,19,O,尖顶波的磁化电流,饱和程度越大，磁化电流畸变越厉害。,20,激磁阻抗的特点,激磁电阻Rm：表征铁心损耗大小的一个等效参数激磁电抗Xm：表征铁心磁化性能高低的一个等效参数Rm=pFe/Im2=f(Fe)，Xm=f(Fe)其中：pFeCfef1.3Bm2G,注意：不是磁阻！,当f=C、U1时：mBmFeXmpFeIm2Rm,21,变压器,4.理解负载运行时电磁过程，掌握其磁动势和电动势平衡方程。5.理解折算的原则和方法，各个物理量折算的关系以及折算后变压器方程组。6.掌握变压器T等效电路、近似T型和简化等效电路图以及适用范围。,22,感应电动势,磁通,磁动势,电磁关系总结,23,基本方程式,数学模型,24,为什么要进行绕组归算,将物理模型简化为数学模型；将复杂的电磁藕合问题简化为单纯的电路问题；化难为易，便于分析与求解。,25,绕组归算的原则,不改变变压器的物理本质；不改变能量传递关系与大小；不改变电动势平衡关系、磁动势平衡关系、能量平衡关系,26,绕组归算的物理概念,在二次侧，用一个匝数为N1的等效绕组，来代替匝数为N2的实际绕组。,27,二次绕组归算公式,28,变压器三种等效电路,29,对应的基本方程式和相量图,型等效电路,30,变压器,7.熟练掌握变压器空载实验和短路实验的原理及其参数的计算方法。8.掌握短路电压（阻抗电压）的物理含义及其对变压器性能的影响。9.标幺值的含义以及变压器基准值的选取，注意变压器中折算和标幺值之间的联系，短路阻抗的标幺值短路电压,31,2.5等效电路参数的测定,开路试验,短路试验,32,开路试验,试验目的确定变比k、激磁阻抗Zm等参数。试验方法低压侧加电压，高压侧开路。,33,短路试验,试验目的确定短路阻抗Zk等参数。试验方法高压侧加电压，低压侧短路。,34,阻抗电压（短路电压）,定义：在短路试验中，使短路电流达到额定电流时，一次侧加的电压。记为：UkN=I1NZk(75)阻抗电压通常以百分值表示，即：,35,基本概念,定义：,基值的选取：取各物理量的额定值。,相对值,36,基值的选取,37,阻抗的基值,38,标幺值的优点1便于分析与比较,各物理量额定值的标么值为1,与变压器容量大小无关,39,标幺值的优点2简化计算,40,标幺值的优点3无需归算,同一物理量，归算前后标幺值相等。,41,标幺值的优点4三相系统的线、相标幺值相等,42,变压器,10.理解变压器电压调整率的含义以及表达式（负载大小、短路阻抗标幺值和负载性质）。11.掌握变压器的损耗含义和效率表达式以及和参数关系（效率与负载大小、性质和空载、短路损耗有关），理解效率最大值的含义。12.理解三相变压器联结组别含义和时钟表示法，能掌握根据绕组联结图判断其联结组别，也能根据联结组别画出变压器联结组图。,43,外特性,定义：变压器对外的伏安特性。,我们的希望：,U2N,工程实际：,U2,I2N,U20,为了反映负载电压随负载电流大小的变化，引入电压调整率。,为了供电稳定，希望u越小越好。,44,电压调整率的内涵,与负载的大小有关；与变压器的内部参数有关；与负载的性质有关。,45,效率的计算,可变损耗等于不变损耗时，效率达到最大。,46,绕组首末端标志,47,三相变压器的联结组,反映三相变压器高、低压绕组线电压（或线电动势）之间的相位关系，以此解决一次绕组与二次绕组之间线电压相位的改变问题。,48,变压器,三相变压器的连接组别,作图和判断步骤：先画出高压线圈的位形图；便于比较，将A,a连成等电位点；画出低压侧的位形图（a,x；b,y；cz等）；将AB,ab连线，得出结论EAB,12点，Eab多少？,49,三相变压器的联结组(3),Yy6,50,三相变压器的联结组(4),Yd5,51,三相变压器的联结组(5),Y,d7,52,相量图判断联结组注意点,绕组极性或同名端仅与绕组接法有关，与首末端标志无关相电动势均从首端指向末端，线UAB则从A指向B端,53,相量图判断联结组注意点,同一铁心柱上绕组（上下对应绕组），首端为同名端（同极性）时相电动势相位相同，首端不同极性时则电动势相反。相量图中的ABC和abc的排列顺序必须相同。,54,变压器,13.熟记变压器理想并联运行的条件。14.掌握变压器并联运行时的负载分配以及与短路阻抗的关系。14.了解自耦变压器、仪用互感器的工作原理。,55,理想并联运行的三个条件,各变压器的额定电压相等，变比相同；各变压器的联结组号相同；各变压器的短路阻抗标幺值相等，阻抗角相同。,56,变比相等时的负载分配,57,负载分配的实用计算公式,58,直流电机,1.理解直流电机的工作原理；掌握直流电机各种励磁方式的特点.2.了解直流电枢绕组中导体、元件、节距等含义。3.掌握物理中心线、几何中心线含义以及电刷安放的位置。,59,4.理解和掌握负载时电枢反应的性质、决定影响的因素等。,直流电机,60,空载时直流电机的气隙磁场,空载磁场：当电枢电流为零或很小时，由励磁电流单独建立的磁场，空载磁通用m表示。m0f,主磁通：经过气隙，同时交链励磁绕组和电枢绕组的磁通，用0表示，它是机电能量转换的桥梁。漏磁通：不经过气隙，仅与励磁绕组交链的磁通，用f表示。它不参与机电能量转换。主磁场分布：气隙磁密在一个极下按平顶波规律分布。,m,61,分析思路,电枢电流ia,负载时的电枢磁动势和电枢反应,62,直流电机,直流电机的电枢反应,励磁电流形成的磁场,电枢电流形成的磁场,负载时的磁场,63,负载时电枢磁动势和电枢反应,电枢磁动势：电枢电流产生的磁动势。电枢反应：电枢磁动势对主磁场的影响。直轴（d轴）：主极轴线。,交轴（q轴）：与直轴正交的轴线。,几何中性线：相邻两主极之间的中心线，也就是交轴。,物理中性线：电枢圆周上通过圆心和磁通密度为0点的直线。,几个基本概念,64,直流电机,直流电机的电枢反应,结论：电枢磁动势是一个三角形波，其轴线位置与电刷的轴线位置重合。当电刷位于几何中性线上时，电枢磁动势为交轴电枢磁动势。交轴电枢磁密是一个马鞍形波。,65,交轴电枢反应,交轴电枢反应交轴电枢磁动势对主磁场的影响,66,负载时电枢磁动势和电枢反应,励磁电流形成的磁场,电枢电流形成的磁场,负载时的磁场,67,交轴电枢反应,结论2：对发电机，物理中性线顺着电机的旋转方向偏离几何中性线一个角度；对电动机，物理中性线逆着电机的旋转方向偏离几何中性线一个角度。,结论3：不计铁心饱和时，主磁场一半被削弱、另一半被加强，去磁作用与助磁作用恰好相等，使得每极总磁通量不变，0。,结论4：考虑铁心饱和时，交轴电枢反应的去磁作用大于助磁作用，使得每极总磁通量略有减小，U；电动机状态：Ea0(感性)欠励磁：0，cos超前，Q0(容性),149,同步发电机的V形曲线,并联于无穷大电网的同步发电机，保持有功功率不变，电枢电流I和励磁电流If的关系曲线。If（If）,150,同步电机,9.掌握同步电动机的电压方程和相量图，掌握其功角特性和功率方程，以及其工作特性的含义和特点（功率因数特性）以及V型曲线的特点。对于同步电动机上述问题在结合发电机状态原理的基础上进行理解。了解同步电动机的起动方法，重点掌握同步补偿机的原理和特性。,151,同步电机电压方程与相量图,发电机惯例：,电动机惯例：,152,隐极同步电机的标幺值系统,发电机：,电动机：,153,同步电动机的功率因数特性,IfIf0(感性),155,同步电动机的V形曲线,结论：调节励磁电流，就可以调节同步电动机的无功电流和功率因数；当同步电动机工作在过励状态时，向电网吸收超前无功，可改善电网的功率因数。,156,超前与滞后的无功功率,157,同步补偿机,定义：一台不带机械负载的同步电动机，专门用于发出（或者吸收）无功功率，以改善电