电机学复习指导-基本知识点教学文案

1、二二一一年十二月一一年十二月电机学复习电机学复习(fx)指导指导 胡雪松(xu sn) 编撰第一页，共85页。变压器直流电机交流绕组(roz)感应电机同步电机电机学（上）基本(jbn)知识点第二页，共85页。变压器基本(jbn)知识点特点(tdin)与作用p变压器是一种静止电磁装置。p将一种电压、电流的交流电能转换为同频率的另一种电压、电流的电能。p一次绕组(roz)与二次绕组(roz)通过交变磁场联系起来，利用电磁感应实现电能变换。第三页，共85页。变压器基本(jbn)知识点主磁通与漏磁通p主磁通沿铁心闭合，同时交链一、二次绕组；起能量传递(chund)的作用；所经磁路是非线性的。p漏磁通主

2、要经非铁磁材料闭合，只交链产生它的那个绕组自身；不能传递(chund)能量；所经磁路是线性的。第四页，共85页。变压器基本(jbn)知识点激磁(jc)电流p铁心饱和时，为了得到正弦变化的磁通，激磁电流必然为非正弦（尖顶波），除基波外，主要包含(bohn)三次谐波。p空载时，变压器的主磁通由空载电流产生，因此空载电流就是激磁电流。p负载时，主磁通由一、二次绕组电流共同建立。第五页，共85页。变压器基本(jbn)知识点变比mfNjE1144. 4mfNjE2244. 4NNUUUUNNEEk210212121第六页，共85页。变压器基本(jbn)知识点由电磁场到电路(dinl)mmmjXRZmmf

3、NX21212112 fNX22222 fNX第七页，共85页。变压器基本(jbn)知识点绕组(roz)归算p为了简化定量计算过程以及得到变压器的等效电路，引入了绕组归算法。p归算原则（二次侧归算到一次侧）：保持(boch)二次绕组的磁动势大小及空间分布不变；保持(boch)二次绕组的各种功率和损耗不变。p归算方法（二次侧归算到一次侧） ：电压量乘k，电流量乘1/k，阻抗量乘k2。第八页，共85页。变压器基本(jbn)知识点基本(jbn)方程式组2222ZIEU1111ZIEU21EEmIII21mmZIE1LZIU22第九页，共85页。变压器基本(jbn)知识点准确(zhnqu)（T型）等效

4、电路第十页，共85页。变压器基本(jbn)知识点近似(jn s)（型）等效电路第十一页，共85页。变压器基本(jbn)知识点简化(jinhu)等效电路21RRRk21XXXk21ZZjXRZkkk第十二页，共85页。变压器基本(jbn)知识点电压(diny)调整率一次侧加额定电压，二次侧负载性质(xngzh)保持不变，从空载到负载时，二次侧电压的相对变化量。%1001%100%100%100*212122220220UUUUUUUUUUUNNNN%100sincos2*2*kkXRU第十三页，共85页。变压器基本(jbn)知识点效率(xio l)%1001%100%10021112FeCuFe

5、CuppPppPpPPP%100cos102202ppSppkNNkN第十四页，共85页。变压器基本(jbn)知识点参数(cnsh)测定p通过空载试验可计算激磁阻抗参数；通过短路试验可计算漏阻抗参数。p空载试验常在低压(dy)侧加电源，短路试验常在高压侧加电源。IUZ 2IpR 22RZX第十五页，共85页。变压器基本(jbn)知识点三相(sn xin)变压器的磁路p三相变压器的磁路系统分为各相磁路彼此(bc)无关的三相变压器组和各相磁路彼此(bc)相关的三相心式变压器两种。p三相磁路系统可影响空载电动势波形。p由于三相的3次谐波磁通同大小同相位，因此不能在心式铁心的主磁路中通过，而三相变压器

6、组则可以。第十六页，共85页。变压器基本(jbn)知识点三相变压器的绕组(roz)联结p三相变压器的一、二次绕组主要有两种联结法：星形联结和三角形联结。p表示一、二次绕组联结法的组合称为联结组，共有(n yu)“Y,y”、“Y,d”、“D,y”、“D,d”四种。p不同联结法会影响空载电动势波形：由于三相的3次谐波电流同大小同相位，因此不能在Y联结的三相绕组中通过，而D联结的则可以。第十七页，共85页。变压器基本(jbn)知识点三相(sn xin)变压器的联结组别为了直观地表达三相变压器高、低压侧对应线电压之间的相位关系，引入“绕组联结(linji)组号”。以高压侧线电压超前于低压侧对应线电压的

7、电角度除以30，所得到的数字称为变压器的联结(linji)组号。联结(linji)组号与联结(linji)法一起表示为 ,X （ , 代表联结(linji)法；X代表联结(linji)组号），称为联结(linji)组别。第十八页，共85页。变压器基本(jbn)知识点三相(sn xin)变压器联结组号的判断国际电工委员会（IEC）统一规定：把变压器高低压绕组的线电压三角形的重心重合，以高压绕组线电压三角形的某条中线作为时钟的分针，指向12点，再以低压绕组线电压三角形中对应的中线作为时针，它所指的钟点(zhngdin)数就是该变压器的联结组号。第十九页，共85页。变压器基本(jbn)知识点三相变压

8、器的空载(kn zi)电动势波形pY,y联结(linji)的三相变压器，空载电流基本为正弦波，主磁通为平顶波。若是变压器组，相电动势为尖顶波，包含较强的3次谐波；若是心式变压器，相电动势波形接近正弦波。pY,d联结(linji)的相电动势波形接近正弦波。p一次侧D联结(linji)的三相变压器相电动势波形为正弦波。第二十页，共85页。变压器基本(jbn)知识点变压器的并联(bnglin)运行条件各变压器一、二次额定电压彼此(bc)相等（变比相等）各变压器联结组别相同各变压器短路阻抗标幺值相等，阻抗角相同第二十一页，共85页。变压器基本(jbn)知识点变压器并联运行(ynxng)的环流（二次侧）

9、 kkcZZkUkUI11第二十二页，共85页。变压器基本(jbn)知识点变压器并联运行的负载(fzi)分配knkknZZZ1:1:1:2121SSSSNnnNN2211第二十三页，共85页。直流电机基本(jbn)知识点直流电机的电枢(din sh)绕组各元件间通过换向器连接成一个闭合回路(hul)，元件内的电动势和电流均为交流，通过电刷与换向器的接触实现交直流转换。电刷应放置在几何中性线上，从而使正、负电刷之间的电动势最大。单叠绕组2 a = = 2p，单波绕组2 a = = 2。第二十四页，共85页。直流电机基本(jbn)知识点电枢(din sh)反应电刷在几何中性线交轴电枢反应；交轴磁动

10、势 Faq = (A) / 2使气隙磁场发生畸变（相对于空载时），半个极内的磁场被削弱(xuru)，另半个极内的磁场被增强。物理中性线与几何中性线不再重合，前者沿着电枢转向超于后者一个不大的角度。对发电机，0；对电动机，0。不考虑饱和时，交轴电枢反应既不去磁也不增磁；考虑饱和时有一定的去磁作用。第二十五页，共85页。直流电机基本(jbn)知识点电枢反应(fnyng)电刷不在几何中性线电枢磁动势包含交轴分量(fn ling)Faq = A(/2 -b)和直轴分量(fn ling)Fad = Ab ， b /2 。对直流发电机，电刷顺着转向移动后，直轴电枢反应起去磁作用。对直流电动机，电刷顺着转向

11、移动后，直轴电枢反应起助磁作用。电枢反应性质为“交磁兼直轴去磁”或“交磁兼直轴助磁”。第二十六页，共85页。直流电机基本(jbn)知识点电枢绕组(roz)感应电动势电枢绕组(roz)感应电动势是指正、负电刷之间的电动势，即一条并联支路的电动势。nCEeaapZCae60第二十七页，共85页。直流电机基本(jbn)知识点电磁(dinc)转矩电磁转矩由电枢(din sh)电流与气隙合成磁场相互作用产生。aTemICTeaTCapZC302第二十八页，共85页。直流电机基本(jbn)知识点直流发电机的电压平衡(pnghng)方程aaaRIUE第二十九页，共85页。直流电机基本(jbn)知识点不同(b

12、 tn)励磁方式直流发电机的电流关系他励 Ia与If 无关(wgun)并励 Ia = I + If串励 Ia = I = If短复励 Ia = I + If Is = I长复励 Ia = I + If Is = Ia第三十页，共85页。直流电机基本(jbn)知识点直流发电机的功率平衡(pnghng)方程CufCuaemppPP2pppPPFeem1第三十一页，共85页。直流电机基本(jbn)知识点直流发电机的电磁(dinc)功率一方面代表电动势为 Ea 的电源流出电流 Ia 时，所输出的电功率；另一方面代表制动(zh dn)转矩为 Tem 的转子，被外力强迫以角速度旋转时，所消耗的机械功率。e

13、maaemTIEP第三十二页，共85页。直流电机基本(jbn)知识点直流发电机的转矩平衡(pnghng)方程01pPPem01TTTem第三十三页，共85页。直流电机基本(jbn)知识点直流发电机的外特性与电压(diny)调整率外特性(txng)为下降曲线的原因：电枢回路的电阻压降；电枢反应的去磁作用；对并励，上述两原因还导致励磁电流减小从而使电压调整率更大。第三十四页，共85页。直流电机基本(jbn)知识点并励直流发电机的自励(z l)条件磁路中有剩磁励磁绕组(roz)正确联接，以保证励磁磁场方向与剩磁方向一致励磁回路总电阻小于相应的临界电阻第三十五页，共85页。直流电机基本(jbn)知识点

14、直流电动机的电压平衡(pnghng)方程aaaRIEU第三十六页，共85页。直流电机基本(jbn)知识点不同(b tn)励磁方式直流电动机的电流关系他励 Ia 与 If 无关(wgun)并励 I = Ia + If串励 Ia = I = If短复励 I = Ia + If Is = I长复励 I = Ia + If Is = Ia第三十七页，共85页。直流电机基本(jbn)知识点直流电动机的功率(gngl)平衡方程CufCuaemppPP1pppPPFeem2第三十八页，共85页。直流电机基本(jbn)知识点直流电动机的转矩平衡(pnghng)方程02TTTem第三十九页，共85页。直流电机基

15、本(jbn)知识点直流电动机(dngj)的机械特性方程emTeeTCCRCUn2第四十页，共85页。直流电机基本(jbn)知识点并励直流电动机(dngj)的机械特性第四十一页，共85页。直流电机基本(jbn)知识点直流电动机的起动(q dn)、制动和调速起动的要求和方法(fngf)调速的要求、方法(fngf)和特点制动的方法(fngf)和特点第四十二页，共85页。交流绕组(roz)基本知识点交流绕组主要(zhyo)术语槽电动势星形图电角度(jiod)与机械角度(jiod)槽距电角每极每相槽数相带极相组第四十三页，共85页。交流绕组(roz)基本知识点双层叠(cn di)绕组先将每个极相组中的所

16、有元件依次串联，再将各个极相组以一定的方式串联或并联(bnglin)起来构成一相绕组。最多并联(bnglin)支路数为2p。第四十四页，共85页。交流绕组(roz)基本知识点双层波绕组(roz)对任意一相而言，先把所有同一极性下的元件(yunjin)串联起来构成一组，再把所有另一极性下的元件(yunjin)串联起来构成另一组，最后将这两组元件(yunjin)串联或并联构成一相绕组。并联支路数为1或2。第四十五页，共85页。交流(jioli)绕组基本知识点交流(jioli)绕组每相电动势111144. 4fNkEw90sin11ykp2sin2sin1qqkd第四十六页，共85页。交流(jiol

17、i)绕组基本知识点单相绕组(roz)通入正弦交流电的磁动势脉振磁动势。波形的空间位置不变，但波幅随时间(shjin)按正弦规律变化。可分解为两个沿相反方向运动的圆形旋转磁动势IpNkIpNkFww1119 . 022第四十七页，共85页。交流(jioli)绕组基本知识点对称三相(sn xin)绕组通入对称交流电的磁动势圆形旋转磁动势。其旋转方向由电流超前的相绕组(roz)轴线转向电流滞后的相绕组(roz)轴线，当某相电流达到最大值时，合成磁场轴线与该相绕组(roz)轴线重合；旋转速度为同步速度。INkpIpNkFww11135. 123第四十八页，共85页。感应电机(dinj)基本知识点转差率

18、和运行(ynxng)状态ssnnns电动状态10 s发电状态0s电磁制动1s第四十九页，共85页。感应(gnyng)电机基本知识点基本概念虽然转速不为同步速度，但在任何转速下稳定(wndng)运行时，转子磁动势都与定子磁动势保持相对静止。定、转子磁场相对静止是一切电机稳态运行的必要条件。由于有转差，转子频率不同于定子频率。为了得到等效电路，除了绕组归算外，还要进行频率归算。第五十页，共85页。感应(gnyng)电机基本知识点绕组(roz)归算电压(diny)和电动势乘以ke电流除以ki阻抗乘以(keki)2211wwekNkNk 222111wwikNmkNmk 第五十一页，共85页。感应电机

19、(dinj)基本知识点绕组(roz)归算和频率归算后的基本方程式组1111ZIEU222220XjsRIEUmIII21mmZIEE12第五十二页，共85页。感应电机(dinj)基本知识点T形等效电路第五十三页，共85页。感应电机(dinj)基本知识点T形等效电路每个电阻(dinz)对应的损耗或功率12111RImpCummFeRImp2122212RImpcu22211RssImPsRImPem2221sspPPCuem:1:1:2第五十四页，共85页。感应电机(dinj)基本知识点功率(gngl)平衡FeCuemppPP1122FeCuemppPPppPP2第五十五页，共85页。感应(gn

20、yng)电机基本知识点功率(gngl)流图第五十六页，共85页。感应电机(dinj)基本知识点电磁(dinc)转矩与转矩平衡sememPPT02TTTem第五十七页，共85页。感应(gnyng)电机基本知识点电磁(dinc)转矩表达式22cosICTmTem221221221112XcXsRcRsRUfpmTem第五十八页，共85页。感应电机(dinj)基本知识点临界(ln ji)转差率与最大电磁转矩212XXRsm211211max4XXfpUmT第五十九页，共85页。感应(gnyng)电机基本知识点起动(q dn)转矩和起动(q dn)电流221221221112XcXRcRRUfpmTs

21、t2212211XcXRcRUIst第六十页，共85页。感应电机(dinj)基本知识点起动(q dn)转矩和起动(q dn)电流221221221112XcXRcRRUfpmTst2212211XcXRcRUIst第六十一页，共85页。感应(gnyng)电机基本知识点机械(jxi)特性第六十二页，共85页。感应(gnyng)电机基本知识点感应电动机的起动(q dn)、制动和调速各种起动(q dn)方法的特点及相关分析。深槽、双鼠笼电机的特点与原理。各种调速方法的相关分析。各种制动方法的实现原理。第六十三页，共85页。同步电机基本(jbn)知识点隐极与凸极隐极同步电机的气隙均匀，可视为气隙长度处

22、处相等(xingdng)。凸极同步电机的气隙不均匀，直轴下最短，交轴下最长。对其采用双反应理论进行分析。qdaqadaqadXXXX第六十四页，共85页。同步电机基本(jbn)知识点同步(tngb)电抗同步电抗是同步电机的重要参数，其大小对电机性能有很大影响。同步电抗包括(boku)两上部分：一是反映漏磁通作用的漏电抗；二是反映电枢反应磁场作用的电枢反应电抗。同步电抗的大小与磁路饱和程度有关。第六十五页，共85页。同步电机基本(jbn)知识点同步发电机对稳负载(fzi)时的电枢反应0的范围电枢反应性质=0纯交磁（ 0，90 ）交磁兼直轴去磁=90纯直轴去磁（ 0，-90 ）交磁兼直轴助磁=-9

23、0纯直轴助磁第六十六页，共85页。同步电机基本(jbn)知识点隐极同步发电机的电压(diny)方程与相量图saXI jRIUE0第六十七页，共85页。同步电机基本(jbn)知识点隐极同步(tngb)发电机的电隙电动势XI jRIUERIUEEEaaa0第六十八页，共85页。同步电机基本(jbn)知识点凸极同步(tngb)发电机的电压方程qqddaXI jXI jRIUE0qddqaQXXI jEXI jRIUE0第六十九页，共85页。同步电机基本(jbn)知识点凸极同步(tngb)发电机的相量图第七十页，共85页。同步电机基本(jbn)知识点空载(kn zi)特性与饱和系数NffUEFFk000第七十一页，共85页。同步电机基本(jbn)知识点同步发电机短路运行(ynxng)时的电磁关系XI jXI jRIUEkkak第七十二页，共85页。同步电机基本(jbn)知识点同步发电机的短路(dunl)特性与特性三角形第七十三页，共85页。同步电机基本(jbn)知识点同步发电机零功率因数(n l yn sh)负载时的电磁关系XI jUE（忽略电枢绕组电阻）第七十四页，共85页。同步电机基本(jbn)知识点同步(tngb)发电机零功率因数负载特性第七十五页，共85页。同步电机基本(jbn)知识点同步(tngb)发电