《电机学》复习资料

1、 电机学备考部分 CHM一电机的分类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】2 电机的磁路

2、和磁路定律 电在电机中主要以路的形式出现，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（w为交变频率） （施加电压 磁通磁路越大 磁路越饱和 磁阻 电抗） 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）3 变压器 1）标幺值实际值/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

3、小可忽略） 电路等效图：计算公式： 一般加压于低压侧，原因：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：计算公式： 一般加压于高压侧，原因： 短路实验所测的是和，所以励磁电流要比较小；若加在低压侧，就算很小，但也很大，而很小，避免大电流烧坏绕组。Eg1.例2-1 三相参数测定 三相 kVA 额定电压60/6.3KV yd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 (3)励磁支路用导纳表示数值和标幺

4、值解：(1) 高压侧y接： 低压侧d接： (2) 空载实验在低压侧测（d接） ( 功率指的是三相，所以求时需要除以3；阻抗指的是相的 值，对应电流需为相值) （由于低压侧为副边，需进行归算）归算到高压侧 (k对应额定时的相值) 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） (3) 3）电压变化速率 (体现运行性能)阻抗三角 Z 电流滞后电压：感性负载（电感使电流不能突变） R 电流超前电压：容性负载（电容使电压不能突变）4） 变压器的并联（一次绕组接至共同的，二次绕组接至共同的） 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

5、首段引出 接：把一相的末端和另一相的首段连接起来三相变压器的连接组别：先确定、的方向，然后根据同名端（异名端）确定、，最后根据y接、接，确定及画出与的位置/图并联条件：额定电压相等（变比相等 or 原副边匝数相等） 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 (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。)计算公

6、式（并联运行时负载分配情况） 电流分配： 内阻越大，电流越小负载系数每台分配输出功率每台功率比 Eg2.题3-3 运行负载分配 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的短路电压的90%，即 解： 由此可知 （内阻小先达到满载） Eg3.题3-4 并联运行负载分配 yd11 6300/400V 6300/400V高压短路 250V /32A 300V/82A(1) 该两变压器的短路电压各位多少？(2) 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

7、并联运行时可供最大的负载是多少？(4) 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） 求其实求的就是，也就是 短路可求： 给的额定值可求（2） 由（1）求出，即可求负载系数 （3） 由(1)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 ，从而（4） 纯电阻总 总= Eg4（师补） 两台变压器并联运行 连接组Yy0 短路阻抗： 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： 最大输出电流 Yy0 利用率 Eg5.（师补） (1) 试求输出总量,每台分担多少？(2) 输出最大容量？/计算第一题5） 交流电机 同步电机的电枢绕组

8、（定子绕组） 交流绕组 异步电机的定子、转子绕组（1）三相对称绕组的基本要求：三项绕组匝数相同，电角度120-对称；能产生最大 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 每极每相槽数 每个磁极对应的槽数（极距） 相邻两槽的电角度（2） 三相单层绕组(链式绕组、同心式绕组) 6） 同步电机：定子的旋转磁场与转子的旋转磁场转速相同 转子的直流场 定子交流场 功矩角定子磁场与转子磁场的角度 发电 补偿机 电动 空载电动势：转子单独作用，切割定子绕组产生电动势 对称负载时的电枢反应：去磁、助磁、交磁

9、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（ 定子绕组开路） 空载电动势:转子磁极单独作用，切割定子绕组 电枢电动势：定子绕组产生感应电动势对称负载电动势：对称负载的电枢反应 参数 ：定子电流与空载电动势夹角内功率因数 ：定子电流与定子电压的夹角外功率因数 ：定子电压与的夹角功矩角 定子电流产生 （与同相）1.与同相 =0 （超前 90） 电枢反应：交磁，既没增加磁通也没有减小磁通电机工作

10、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3. =180 电枢反应：交磁 电机工作：电动机 负载性质：纯阻性4. = 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 Y接 (滞后) 每相空载电动势V 计算：电枢电流（大小、相位角）判断电枢反应 （1）每相7.52纯电阻 （2）每相7.52纯电感 （3）每相15.04纯电容 （4）每相7.52-j7.52解： （1） 设（2） 设 （3） 设 （4） 设隐极式同步电机的分析方法 等效电路图 电压平衡方程式 同步发电机电抗： ：内阻，常可忽略：漏磁通等效电

11、抗：电枢反应等效电抗向量图 凸极式同步电机分析方法 等效电路图：电压平衡方程式 同步电抗 直轴电抗： 交轴电抗：向量图Eg7.题12-3 Y接 (滞后) 水轮机 试求额定负载下的空载电动势和与的夹角。 解：画出凸极是的向量图，根据向量图求解Eg8.（师补）凸极 额定运行 （滞后） 求 画向量 标出各种角 解：短路比： 过载能力 端电压气隙励磁匝数铜用量 （内阻越小，压降越小，对外供给电压高，端电压变化小）7） 同步发电机在大电网上运行 （1）并网条件 相序一致：相序不一致至少差120，形成大压差，产生环流 （严格相同） 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

12、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 交叉接法 （3）隐极式同步电机的功角特性 功率流程图 电磁损耗 铜耗 (比整功率)描述稳定度的大小 （ 越大越稳定） 与夹角（电量，时间上相位角） 物理意义 与夹角（磁量，空间上相位角） （过载能力） Eg9.例13-1 汽轮发电机 YY接 (滞后) （不饱和） 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 (2)功角 (3)电磁功率 (4)过载能力解： E U I （1） 根据直角三角形且额定运行 (2)求出，可求，=-（3

13、） （4） （4）凸极式同步发电机的功角特性 Eg10.例13-2 11kv 8750kVA Y接 凸极式 （滞后） 每相 求：（1）同步阻抗标幺值（2）该机在额定运行情况下的和 (3)该机最大的电磁功率，解： （1）求标幺值 （2） E U I 根据三角形，求出 、 (3) 求导， (5)有功功率调节 Eg11.（师补） 并网 比较稳定性（1） 大稳定还是小稳定 （越大越稳定）（2） 过励稳定还是欠励稳定 （过励稳定）（3） 重载稳定还是轻载稳定 （轻载稳定） Eg12.（师补） 水轮机 Y接 （滞后） 求： （1）输出7500kW（额定），求和 （2）当输出1500kW，发电机失磁，此时功角为多少，这台电机是否能稳定运行？ 解：（1）做法如eg10 （2） （电机失磁） 求判断45（是，则能稳定） （6）无功调节 隐极式：= 保持有功不变 改变无功大小 正常输出全为有功 过励 呈感性 欠励 呈容性Eg13.例13-3 汽轮 额定运行 (滞后) 同步电抗 并在无穷大电网上 （1）该机提供90%额定电流且有额定功率因数时，输出有功功率和无功功率。这时,(2)调节原动机 自己看哈不打了Eg14.（师补） 并网 汽轮机 P 若保持Q不变 与如何变 I和如何变化 要求画电动势