电机学期末复习总结

1、电机学期末复习材料-26 -电机学期末复习材料概念：一个磁极在空间所跨过的距离，用第三篇 交流电机理论的共同问题来表示。（了解整距、短距、长距）1同步电机的结构:公式:定子一一三相对称绕组，通入三相对称电2p 2p流，产生一个旋转磁场。6、线圈电势与节距因数： 节 距 因转子 直流励磁，是一个恒稳磁极。 极对数P与转速n之间的关系是固定的,ky cos （1 上）90sin 土 901pnif 602、异步电机的结构:物理意义：表示了短距线圈电势的减少程 度。定子一一三相对称绕组，通入三相对称电流，产生一个旋转磁场。转子一一三相对称短路绕组，产生一个旋磁asinq-分布因数：kq 21q .

2、aqsin?物理意义：表示了分布绕组电势的减少程磁通。度。【三相对称：空间上差120度电角度；时序绕组因数:kwkykq上差120度电角度。】合成电势:E 4.44fN mkw3、电角度与机械角度:槽距角:p360电角度电角度：磁场所经历的角度称为电角度。机械角度：转子在空间所经历的几何角度称每极每相的槽数：q为机械角度。2 pm【练习1】一台三电角度 P机械角度相同步发电机，f 50Hz，n 1000r/min，定子铁芯长4、感应电势:I 40.5cm，定子铁芯内径 D 270cm，感应电势的频率:pni60定子槽数z 72， y110槽，每相串联匝感应电势的最大值:EmB mlv数N 14

3、4，磁通密度的空间分布波的表示 式为B 7660sinxGs。试求：（1）绕组因（m Bp1数kw ；（ 2）每相感应电势的有效值。每根导体感应电势的有效值：Ed Em2.22 f m5、极距:10、单相绕组的磁势（脉动磁势）1 17、消弱谐波电势的方法:F COSXCOS t F cos(x t) F cos(x t)采用不均匀气隙，以改善气隙中磁场分布情况。单相磁势的特点是：磁势轴线（即磁势采用短距绕组。幅值所在的位置） 在空间固定不动，而各点采用分布绕组。磁势的大小则随时间在变化，因此称为脉动8、双层绕组与单层绕组:磁势。双层绕组：指沿槽深方向有上、 下两层线圈边的绕组。绕组所单层绕组：

4、指沿槽深方向只有一层线圈边生的脉的绕组。磁势可9、画某相叠绕组展开图的一般步骤:分解成基波和一系列谐波， 基波磁势的振幅为:计算出槽距角、槽距画出电势星图（注意单层绕组、双层绕组）画出某相叠绕组展开图（注意支路数）F0.泄Pkw【练习2】有一双层三相短距绕组，z 24，11、一个在空间按正弦律分布，且振幅随时52p 4， % 。（ 1 ）分别画出支路数6间作正弦变化的脉动磁势，可以分解为两个 以相同速率但向相反方向旋转的圆形旋转a 1和a 2的A相叠绕组展开图；（2）磁势。圆形旋转磁势的幅值为原有脉动磁势算出绕组因数。幅值的一半，圆形旋转磁势的转速为门160。当脉动磁势为最大值时，P两个旋转磁

5、势正好转到相互重合的位置。(即:一个脉动磁势可以分解为大小相等,转向相反的两个旋转磁势。） 12、三相绕组的磁势（旋转磁势）fa (x,t) fb(x,t) fc(x,t)COSXCOS t主磁通：由定、转子绕组磁势所共同激励,cos(x 120 )cos( t cos(x 240 ) cos( t120 )240)并同时与定、转子绕组相匝链的磁通。漏磁通：单独由定子绕组或者转子绕组磁势所激励，并分别与定子绕组或转子绕组相应用三角恒等式写成:匝链的磁通。fa (X,t)fc(x,t)1f21f21f2cos(xcos(xcos(x所以合成磁势:t)t)t)1 F cos(x-cos(x2一 c

6、os(x2t)【练习3】有一台三相同步发电机，Pn240)cos120 )槽，6000 kWN 0.8，2 PN 72 匝，Un6.3kV接法，z 36y115 槽，50Hz，I I N。试求:3-F cos(x当三相对称电流流过三相对称绕组时,(1)一相绕组所产生的基波磁势幅值;f(x, t)t)(2 )三相绕组所产生的合成磁势的基波幅值及其转速。三相合成的基波磁势是一个圆形旋转磁势。它主要特点是:旋转磁势的转速为 n160 ，我们称基P波旋转磁势的转速n1为同步转速;【练习4】有一台三相交流电机,2p 4 ，定子为双层叠绕组，z 36，y1旋转磁势的轴线总是与电流达到最大值 的那一相绕组的

7、中心线相重合； 旋转磁势的转向总是从超前电流的相转79每相串联匝数 N 96，今在绕组中通入频向滞后电流的相，因而只要改变电流的相序率为50Hz、有效值为35A的对称三相电流,(即改变三相电源的任意两个接头)便可以计算基波旋转磁势的幅值。改变磁势的旋转方向;三相旋转磁势的幅值为单相脉动磁势最 大幅值的3/2倍，其中1/2是由每相的脉动磁势分解为两个旋转磁势得来，3则是由三 相相加而得到的。13、主磁通与漏磁通:第四篇感应电机1感应电机工作原理:定子绕组所产生的旋转磁场， 以转差率切割转子导体，于是在转子导体中感应电势，产生电流，转子导体中的电流与旋转磁场相作用而产生电磁转矩，使转子旋转。2、“

8、感应”的含义:必须异步，nni，才能产生感应电势e2，有了感应电势,就能感生三相短路电流i2d，这是形成旋磁F2。3、转差率:转差率是感应电机的一个基本变量，它表示了感应电机的各种不同运行情况。S 二( nnin sm)nini在正常运行范围内，转差率的数值通常都是很小的。满载时，转子转速与同步转速相差并不大，而空载时，可以认为转子转速nnse2sE/ s启动n nis ie2E2 f 2'n O运行Onnosie2sE莎2 sO nni等于同步转速。入外加电阻，以改善电动机1的启动和调速性能。缺点:转子绕组结构复杂，价格较贵,16、感应电机的额定值:额定电流I N （线电流）额定电压

9、Un （线电压）气隙一一励磁im 2050%In。空载n njn 0s Oe2Of2 04、感应电机的三种工作状态:电动机运行发电机运行制动运行O n nin mn OO s is Os i5、感应电机的基本结构:定子一一又称定子铁芯，由三相绕组组成，是一个机座。转子 又称转子铁芯，由三相短路绕组组成，是一个转轴。转子的结构分为:a.笼型转子：优点：转子结构简单，既无集电环又无绝缘，既省材料又制造方便，是一种经济耐用的电机，工业上应用广泛。b.绕线转子：可以通过集电环及电刷在转子回路中引可靠性较差。额定功率PN （在额运时，电机的输出功其中巳4.44f1N1kw1 m率，对电动机而言，就是转轴

10、上所消耗的机械功率。）PnV3U N In n cos nU2E2sl2（R2 jsX2 ）额定转速n NE2ssE2l2（R2 jsX2 ）习5】一台三相感应电动机，Pn75kW n 975r/ min得出:E2ssE2R2jsX2R2jsX 2Un3000VIN 18.5AE2s4.44 f2N2kw2m4.44sf1 N 2kw2m sE2cosN 0.87，f50Hz。试问：（1）2）额定负载下的电动机的极数是多少？转差率s是多少？ （ 3）额定负载下的效率 是多少？ps1 p60 60sfin 700r/min 时的n 800r/min的转差率。X2n1f2L2 s2ft L2 sX

11、 2n sn1转子本身的转速n2sn1n1 n1极感应电动机，相对于定子的转速sn0.043，试求n2n（n1 n） nrh额定转速；（3）转子基波磁势的幅值转差率；（4 ）F20.9m N2kw2 .fI 22 Ph率；（5）起动瞬间8、感应电机的磁势平衡方程式：根据F1F2Fm ， 可以得（1 ）同步转速；（2）出F2【练习6】有一台8f 50Hz，额定转差率m2 N 2kw2m1N1kw1I1I2 Im感应电机的归算:采用的方法：频率归算和绕组归算。（归算是一种等效的计算方法，替代原转子的等7、感应电机的电势平衡方程式:定子侧：U1E1 l1（R1 jX1 ），效转子均是虚拟的。）频率归

12、算:R2sE2jsX2集中绕组，因此感应电机的电势计算公式与变压器有些差别。E2s jX2R2E2jX212、感应电动机的功率平衡方程式:绕组的归算:12的归算:I2'm2N2kw2 .12m1 N1kw1E2的归算:E2'N 1kw1N 2kw2E2阻抗的归算：R2'sR2keE2keki R2；'kekiX2X2U1Pcu2E2'ImE1l1（R1jX1 ）R2'I 2'（丄 jX2 '）sII I2'11、感应电机与变压器的区别:由于感应电机的转子是旋转的,因此转子中的电势频率不仅与电源频率有关，还决定于转子的转速，

13、即与转差率有关,转差率是感应电机的基本变量;感应电机气隙中的主磁场是旋转磁场，而变压器中是脉动磁场;感应电机是分布短距绕组， 而变压器则是输入功率：P1定子功PFePmm1 1 m RmPicos 1Pcu1FCuiPFelm1l12R1 ；'2m1E212 cosm1I22电s2m212 R2m11'22R2'SPMPM'21Pcu2m1I 2 -s R2' （1 s）Pm ssR2'上的电功率就是电动机s所产生的机械功率输出功率：P2由上式可以得出:所以:Pcu1PFePcu2P1P：u1PFeP2 PPcu2Pcu2PP2P2【练习7】有一

14、台绕线转子感应电动机，定、转子绕组均为三相。Un380V ,fi50Hz, nN1444r / min。每相参数:Ri0.4，R2'0.4X11X2'1，Xm40, Rm略去不计。定、转子绕组均为4。联接，且有效匝数比为13、转矩平衡式和电磁转矩:(1)求满载时的转差率;因为P绘出简化等效电路;P2P ，所以 T T2T0求出11、丨2和Im ；基础公式:60(rad /s) P(4)满载时转子每相电势F2S的有效值和频转矩:率；(5)总机械功率。PMm1E2'12'cos2 m14.44f1N1kw1 mcos 2 C2 fi/ p【练习8】有一台三相感应电机

15、，Pn 10kW，f1 50Hz，p 1。在额定运行下的各项损耗:定子铜耗Pcu1360W，铁耗 PFe330W，转子铜耗Pcu2 239W，机械损耗P 340W，求此时的电磁功率、输入功率和转速。U12X1X2 '2R2'gujs1 R1 理 X1X2 '2s根据上式,算出相应的电磁转矩作出转矩随转差率而变化的曲线，即T f(s)曲线,SM它被称为感应电动机的机械特性。临 界 转 差 率R2'TmaxVR12X12X2 'gU；1 2 R1 Jr,X1 X2 '2【练习9】有一台三相感应电动机，Pn 150kW , f50Hz , 2p 4。满

16、载运行时，转子铜耗Pcu24.8kW，机械损耗和杂散损耗P2.2kW，求此时的电磁转矩和输出转矩。14、串电阻问题:公式：SmR2'Rst'JR?XX2 '215、感应电动机的工作特性:当负载发生变化时，电动机的转速、效或者：Rst'Jr2 X1X2R2'率、功率因数、转矩及定子电流随输出功率【练习10】有一台三相感应电动机，而变化的曲线称为感应电动机的工作特性。Pn 17.2kW， f 50Hz，2p 4 ，（感应电动机应避免长期在低负载下运行）16、感应电动机起动特性:U N 380V ,1 N338A，定子绕组为普通感应电动机起动性能的特点是：最初

17、联接。每相参数：R10.228起动电流很大，最初起动转矩并不大。解决起动问题:R2' 0.224X10.55A :绕线式：在转子回路内串入电阻起动。X20.75。在额定运行下的各项损耗:既能减小最初起动电流又能增大最初起动Pcu1784WPFe 350W转矩。PCu2880W，P P280W ;求（1）B :笼型式：全压起动（适于小电机）降压起动（对起动要求不高）额定运行时的电磁转矩；（2）额定运行时的17、基本公式:输出转矩；（3）最大转矩；（4）最初起动转矩；（5）若使最初起动转矩等于最大转矩,1st Y11st3IstYIst转子中应串入多大的电阻？并画出特性曲线图。UstYUs

18、tTstY1Tst3【练习11】有一台三相感应电动机,【练习12】有一台三相感应电动机，50Hz , 2p 4 , nN1450r / min ,Pn 28kW，U N 380V， n90% ,转子是绕线式，R2 0.02，如维持电机cos N0.88。定子绕组联接。已知在额定电压下直接起动时， 电网所供给的线电转轴上的负载转矩为额定转矩,到 1000r/min，试求：使转速下降流是电动机额定电流的5.6倍。今改用（1）转子回路中要串入多大的电阻?法起动，求电网所供给的线电流。（2）此时转子电流是原来数值的几倍?17、感应电动机调速:变极数调速：优点：便捷；缺点：有级调速。【练习13】有一台三

19、相感应电动机，变频调速：优点：平滑调速，范围广，效Pn 155kW ； p 2，转子是绕线式，转率高；缺点：需要变频变压装置。子每相电阻R2 0.02 。已知在额定负载变转差率调速：串入转子电阻（只适用于F转子铜耗为2210W，机械损耗为2460W，绕线式的异步电动机）。杂散损耗为310W，试求：（1）此时的转速18、转速公式：n n1（1 s）PS）及电磁转矩；（2）若（1）中的电磁转矩保持不变，而将转速降到1300r/min，应该19个概念：因m1U12 曳s在转子的每相绕组中串入多大电阻？此时R2'所以1 R12R2'X1 X2f （曳转子铜耗是多少?SR2' R

20、p's'T'即s'E2'jX21、同步发电机的最大特点是：转速n、频率f及极对数P与之间有严格不60 f变的关系，即nP20、单相感应电机2、同步发电机的构造:结构:定子（硅钢片叠装）：三相对称绕组，通定子一一单相绕组；转子一一鼠笼式 入三相对称电流，产生一个旋转磁场。单相没有启动转矩，即没有自起动能力,转子（普通钢片）：直流励磁，是一个恒但一经起动，两个方向均可自行运转， 运转稳磁极。3、转子的分类:方向由初始外力决定。重要概念：超前相电流转向滞后相电流。凸极式：（4极）制造方便、机械强度较差,（接有电容相即为超前相）转动惯量大，适于低速的中小型电机中

21、。（水主极的设计原则：尽量使主磁通正弦。轮发电机）【练习14】标出下列电机的转速方向。隐极式：（2极）制造复杂、机械强度很强,转动惯量小，适于高速的电机中。（汽轮机）2N凸极式隐极式4、冷却处理方式:第五篇同步电机中、小电机一一采用空气冷却,通过风道,将热量带走。隐极一一因为定转子间气隙处处相等，所大型电机一一采用氢冷却，但需注意爆炸以磁路的磁导也处处相等，故危险，需提供一套控制设备来保证外界空气Xs Xd Xq Xa X不会渗入到电机内部。凸极一一因为直轴的气隙小于交轴的气5、同步电机的额定值:隙，所以Xs为Xd、Xq :额定电压U N （线电压）Xd Xad X ； Xq Xaq X额定电流（线电流）8、隐极同步发电机的电势方程式和相量图额定功率PnEo Ula(Ra jXs)发电机：PnN I N cos Ntg 1仝U cosI aRa电动机：pn9、凸极同步发电机的电势方程式和相量图额定功率SN灿nInEo U laRaj(ldXd IqXq)额定转速n N60 fN1Usi nlaXqtg U cosI aRa6、电枢反应：电枢反应的性质主要决定于空载电势10、重