单片机考试重点

1、课程考试大纲课程考试大纲一、考试内容和基本要求一、考试内容和基本要求导论导论：磁路的基本定律，磁路的计算，铁磁磁路的基本定律，磁路的计算，铁磁材料的特性。材料的特性。变压器部分变压器部分：变压器空载、负载运行时的基变压器空载、负载运行时的基本理论、基本分析方法、运行特性和相应计本理论、基本分析方法、运行特性和相应计算，单相、三相变压器的绕组联结法及联结算，单相、三相变压器的绕组联结法及联结组，并联运行条件、负载分配的理论和相应组，并联运行条件、负载分配的理论和相应计算。计算。一、课程考试内容和基本要求一、课程考试内容和基本要求交流绕组部分：交流绕组部分：交流绕组结构、交流绕组电交流绕组结构、交

2、流绕组电动势的计算方法及削弱高次谐波的方法，交动势的计算方法及削弱高次谐波的方法，交流绕组磁动势性质。流绕组磁动势性质。同步电机部分：同步电机部分：同步发电机对称稳态运行时同步发电机对称稳态运行时的基本理论、基本分析方法、运行特性及相的基本理论、基本分析方法、运行特性及相应计算，同步发电机并联运行的条件和方法，应计算，同步发电机并联运行的条件和方法，同步发电机的功角特性、功率调节关系、同步发电机的功角特性、功率调节关系、V形形曲线、静态稳定概念。曲线、静态稳定概念。二、题型和试卷结构二、题型和试卷结构1、题型、题型选择题（选择题（20）；填空题）；填空题 （10）；）； 问答题问答题（4题，题

3、，24）；）； 作图题（作图题（ 1题，题， 6）；）； 计算题（计算题（ 2题，题， 40）2、试卷结构、试卷结构 导论：导论：10% 变压器部分：变压器部分：40%左右左右 交流绕组部分：交流绕组部分：10%左右左右 同步电机部分：同步电机部分：40%左右左右H HL L1i2i3idl全电流定律全电流定律磁路定律磁路定律1 1、磁路的欧姆定律、磁路的欧姆定律 /mmH dlHlNiHBBANiFFlAR 无分支铁心磁路无分支铁心磁路A AN Ni i电流可为电流可为直流，也直流，也可为交流可为交流磁路定律磁路定律2、磁路的基尔霍夫第一定律：、磁路的基尔霍夫第一定律： 穿出穿出(或进入或进

4、入)任一闭合面的总磁通量恒等任一闭合面的总磁通量恒等于零于零(或者说，进入任一闭合面的磁通量恒等或者说，进入任一闭合面的磁通量恒等于穿出该闭合面的磁通量于穿出该闭合面的磁通量)，这就是磁通连续，这就是磁通连续性定律。性定律。0i 磁路的基尔霍夫第一定律磁路的基尔霍夫第一定律213A AN Ni i磁路定律磁路定律3、磁路的基尔霍夫第二定律：、磁路的基尔霍夫第二定律：定律背景定律背景：磁路计算时，总是把整个磁路分成：磁路计算时，总是把整个磁路分成若干段，每段为同一材料、相同截面积，且段若干段，每段为同一材料、相同截面积，且段内磁通密度处处相等，从而磁场强度亦处处相内磁通密度处处相等，从而磁场强度

5、亦处处相等。等。定律内容定律内容：沿任何闭合磁路的总磁动势恒等于：沿任何闭合磁路的总磁动势恒等于各段磁路磁位降的代数和。各段磁路磁位降的代数和。mFHlNiR 磁路的基尔霍夫第二定律磁路的基尔霍夫第二定律2A1AN1H2H1l2li iH HB B铁磁材料的磁化曲线铁磁材料的磁化曲线B BH Ha ab bc cd d)(HfB)(HfFeHB0铁磁材料的磁化曲线铁磁材料的磁化曲线自感系数自感系数L=N2铁芯损耗铁芯损耗 1磁滞损耗磁滞损耗 ： 铁磁材料置于交变磁场中时，铁磁材料置于交变磁场中时，磁畴相互间不停地摩擦、消耗能量、造成损磁畴相互间不停地摩擦、消耗能量、造成损耗，这种损耗称为磁滞损

6、耗。耗，这种损耗称为磁滞损耗。 公式：公式：2. 涡流损耗涡流损耗 ：涡流在铁芯中引起的损耗。涡流在铁芯中引起的损耗。 公式：公式：铁芯损耗铁芯损耗: : 铁芯中磁滞损耗和涡流损耗之和。铁芯中磁滞损耗和涡流损耗之和。公式：公式：应用：应用：为减小铁耗，电机和变压器的铁芯都为减小铁耗，电机和变压器的铁芯都用含硅量较高的薄硅钢片叠成而成。用含硅量较高的薄硅钢片叠成而成。nhhmpK fB V 2222/12empK d f B V 1.32fempfB 变压器变压器 变压器空载运行时，各物理量的变压器空载运行时，各物理量的正方向正方向通常通常按下图标注：按下图标注：变压器变压器 变压器的空载等效电

7、路图如下：变压器的空载等效电路图如下：1114.44mUEfN I0 10%I1N111222NNUENkENU 变压器变压器变压器负载运行变压器负载运行是指变压器一次绕组接额定是指变压器一次绕组接额定电压、额定频率的交流电源，二次绕组电压、额定频率的交流电源，二次绕组接负接负载载时的运行状态。时的运行状态。120FFF变压器变压器绕组折算绕组折算 折算目的：折算目的：获得等效电路；简化计算；画相获得等效电路；简化计算；画相量图量图 折算方法：折算方法：N2=N1 折算原则：折算原则： 和二次侧的各功率保持和二次侧的各功率保持不变不变22FF 变压器变压器 折算规律总结：折算规律总结： 二次回

8、路参数单位是二次回路参数单位是伏特伏特的物理量，的物理量，折算值等于实际值折算值等于实际值乘以变比乘以变比；单位是；单位是安培安培的物理量，折算值等于实际值的物理量，折算值等于实际值除以变比除以变比；单位是单位是欧姆欧姆的物理量，折算值等于实际值的物理量，折算值等于实际值乘以变比的平方乘以变比的平方。变压器变压器(1)T形等效电路形等效电路变压器变压器(2)较准确等效电路较准确等效电路一般一般I1NZ10.08U1N 时采用。时采用。变压器变压器(3)简化等效电路：简化等效电路： Rk短路电阻，短路电阻，Rk=R1+R2；Xk短路电抗，短路电抗，Xk=X1+ X2；Zk短路阻抗，短路阻抗，Zk

9、=Rk+ jXk。变压器变压器 空载试验空载试验计算：计算：变比：变比： ，为常数，为常数空载损耗：空载损耗：由空载简化等效电路，得：由空载简化等效电路，得：120UkU 2010CuFeFemppppI R 10mUZI 020mpRI 22mmmXZR 00(%)100NIII 变压器变压器 空载试验空载试验注意：注意：Rm和和Xm是随电压的大小而变化的，故取对是随电压的大小而变化的，故取对应应额定电压额定电压时的值。时的值。空载试验在任何一方做均可，高压侧参数是空载试验在任何一方做均可，高压侧参数是低压侧的低压侧的k2倍。倍。对于对于三相变压器三相变压器，试验中测定的数据是线电，试验中测

10、定的数据是线电压、线电流和三相总功率，必须转换成一相压、线电流和三相总功率，必须转换成一相的值再进行计算。的值再进行计算。10mUZI 0203mPRI 22mmmXZR 变压器变压器 短路试验短路试验计算：计算：pCupK (pK=pCu+pFepCu，电源电压很低，电源电压很低，很小，很小，I0 0 ，pFe0) 由空载简化等效电路，得：由空载简化等效电路，得：kkkUZI 2kkkPRI 22kkkXZR 变压器变压器 短路试验短路试验注意：注意：短路试验在任何一方做均可，高压侧参数是短路试验在任何一方做均可，高压侧参数是低压侧的低压侧的k2倍。倍。对于对于三相变压器三相变压器，试验中测

11、定的数据是线电，试验中测定的数据是线电压、线电流和三相总功率，必须转换成一相压、线电流和三相总功率，必须转换成一相的值再进行计算。的值再进行计算。kkkUZI 23kkkPRI 22kkkXZR 1、标幺值的定义、标幺值的定义 实际值与基准值必须具有相同的单位。实际值与基准值必须具有相同的单位。标幺值标幺值基准值基准值实际值实际值标标幺值幺值 标幺值标幺值2、基准值的选取、基准值的选取 通常以通常以额定值额定值为基准值，各侧的物理量以各自侧为基准值，各侧的物理量以各自侧的额定值为基准。的额定值为基准。例如：例如：变压器一次侧选：变压器一次侧选：U1N 、I1N 、Z1N= U1N /I1N 变

12、压器二次侧选：变压器二次侧选：U2N 、I2N 、Z2N= U2N /I2N 由于变压器一、二次侧容量相等，均选由于变压器一、二次侧容量相等，均选SN*,kkkkkrkrkkxkxZUuRUuXUu变压器的运行特性变压器的运行特性 外特性和电压变化率外特性和电压变化率 电压变化的原因：电压变化的原因：内部漏阻抗压降的影响；内部漏阻抗压降的影响； 电压变化率的定义式：电压变化率的定义式：2022222100%100%NNNUUUUUUU n 参数表达式：参数表达式：*22(cossin) 100%kkURX式中：式中： 称为负载系数，直接反应负载的大小称为负载系数，直接反应负载的大小 *222

13、NIII 变压器在变压器在纯电阻和阻纯电阻和阻感性负载感性负载时，二次电时，二次电压压U2随负载电流随负载电流I2的的增加而增加而降低降低；阻容性负载阻容性负载时，二次时，二次电压电压U2随负载电流随负载电流I2的增加而的增加而升高升高。变压器的运行特性变压器的运行特性通过改变高压侧线圈的匝数来调节输出电压。通过改变高压侧线圈的匝数来调节输出电压。变压器的损耗和效率变压器的损耗和效率2212100%100%FeCuPPPPpp 2220cos100%cosNNkNSSpp 200mmkNkNPPPP即即pCu=pFe时效率最大。时效率最大。三相变压器连接组别的确定三相变压器连接组别的确定三相变

14、压器连接组别的确定三相变压器连接组别的确定 若已知三相变压器连接形式、同极性端、若已知三相变压器连接形式、同极性端、首末端标志时，可通过首末端标志时，可通过做相量图做相量图来确定其来确定其连接组别。连接组别。三相变压器连接组别的确定三相变压器连接组别的确定星形连接星形连接三角形连接三角形连接顺序顺序AX-BY-CZ逆序逆序AX-CZ-BY高压侧绕组接法钟点数（高压侧绕组接法钟点数（S1）0-11低压侧绕组接法钟点数（低压侧绕组接法钟点数（S2）01-1同标记同标记异标记异标记同相绕组同名端钟点数（同相绕组同名端钟点数（S3）06低压侧无顺低压侧无顺移移a-b-c低压侧顺移一低压侧顺移一柱柱c-

15、a-b低压侧顺移两低压侧顺移两柱柱b-c-a绕组端子标志钟点数（绕组端子标志钟点数（S4）048三相变压器连接组别的确定三相变压器连接组别的确定Yy10 Yd3 Dy1 Dd6理想的并联运行条件理想的并联运行条件2 2、理想的并联运行条件、理想的并联运行条件 各变压器的一、二次侧的额定电压分别各变压器的一、二次侧的额定电压分别相等，即变比相等；相等，即变比相等； 各变压器的连接组号相同；各变压器的连接组号相同； 各变压器的短路阻抗（短路电压）标幺各变压器的短路阻抗（短路电压）标幺值相等，且短路阻抗角也相等。值相等，且短路阻抗角也相等。 注：注：上述三个条件中，第二个条件必须严上述三个条件中，第

16、二个条件必须严格保证，否则两台变压器构成的回路产格保证，否则两台变压器构成的回路产生极大环流，烧毁变压器线圈。生极大环流，烧毁变压器线圈。 短路阻抗标幺值不等时的并联运行短路阻抗标幺值不等时的并联运行1U Z Zk kZ Zk ki iI Ii iIIII2U *IkIIIkIINNNINIINIIkIIIkIIIkIIIIkIINII ZI ZUUIII ZI ZZZII 结论：结论：各变压器所分担的负载大小与其短路阻抗各变压器所分担的负载大小与其短路阻抗标幺值成反比，短路阻抗标幺值大的变压器分担标幺值成反比，短路阻抗标幺值大的变压器分担的负载小，短路阻抗标幺值小的变压器分担的负的负载小，短

17、路阻抗标幺值小的变压器分担的负载大。载大。 交流绕组交流绕组 电角度电角度 =p机械角度机械角度 2Zp 0360pZ 2Zqpm 整距：整距：y1 =； 短距：短距：y1 。交流绕组交流绕组交流绕组的构成原则交流绕组的构成原则三相绕组对称，即各相绕组结构完全相同，三相绕组对称，即各相绕组结构完全相同，在空间互差在空间互差120电角度，以获得对称的三电角度，以获得对称的三相电动势和三相磁动势。相电动势和三相磁动势。在一定的导体数下，获得较大的基波电动在一定的导体数下，获得较大的基波电动势和基波磁动势。势和基波磁动势。绕组合成的电动势和磁动势的波形力求接绕组合成的电动势和磁动势的波形力求接近正弦

18、波。近正弦波。用铜量少，散热条件好，制造工艺简单，用铜量少，散热条件好，制造工艺简单，便于安装检修。便于安装检修。对于双层绕组对于双层绕组 每相共每相共2p个线圈组。个线圈组。交流绕组交流绕组对于对于单层绕组单层绕组 每相共每相共p个线圈组。个线圈组。 正弦分布的以转速正弦分布的以转速n1旋转的旋转磁场，在三相旋转的旋转磁场，在三相对称交流绕组中会感应出三相对称交流电势；对称交流绕组中会感应出三相对称交流电势； 感应电动势的波形同磁场波形，为正弦波；感应电动势的波形同磁场波形，为正弦波； 感应电动势的频率为感应电动势的频率为 f =(pn1/60)Hz ； 相电动势大小为相电动势大小为三相绕组

19、电动势三相绕组电动势1sin2sin2qqkq 011sin(90 )yyk 1 111 14.444.44yqNEfNk kfNk 1111Nyqkk k削弱谐波电动势的方法削弱谐波电动势的方法1、使气隙磁场分布尽量接近正弦波（改善主、使气隙磁场分布尽量接近正弦波（改善主极极靴外形）极极靴外形）2、采用对称的三相绕组，、采用对称的三相绕组，Y接线接线 3、采用短距绕组、采用短距绕组 适当地选择线圈的节距，使得某一次谐波的适当地选择线圈的节距，使得某一次谐波的短距系数等于或接近零，达到消除或减弱该短距系数等于或接近零，达到消除或减弱该次谐波的目的。取次谐波的目的。取y1=(1-1/)4、采用分

20、布绕组、采用分布绕组 就分布绕组来说，每极每相槽数就分布绕组来说，每极每相槽数q越多，抑越多，抑制谐波电动势的效果越好，但制谐波电动势的效果越好，但q增多，意味增多，意味总槽数增多，电机成本提高。取总槽数增多，电机成本提高。取2q6单相绕组的磁动势单相绕组的磁动势 单相绕组磁动势的一般表达式为：单相绕组磁动势的一般表达式为：111sincos0.9sincosmNfFtI Nktp 总结：总结：l性质：脉振磁势，频率为电流的频率性质：脉振磁势，频率为电流的频率l波幅大小：与电流的瞬时值成正比波幅大小：与电流的瞬时值成正比l波幅位置：在相绕组轴线上波幅位置：在相绕组轴线上三相绕组的磁动势三相绕组

21、的磁动势当三相对称绕组通入三相对称电流时，合成磁当三相对称绕组通入三相对称电流时，合成磁动势的基波是一个幅值恒定的旋转磁动势波，其动势的基波是一个幅值恒定的旋转磁动势波，其幅值为每相脉振磁动势波最大幅值的幅值为每相脉振磁动势波最大幅值的3/2倍；倍；当某相电流达到正最大时，合成磁动势波的幅当某相电流达到正最大时，合成磁动势波的幅值正好处在值正好处在该相绕组轴线该相绕组轴线上；上；合成磁动势波的转速决定于电流的频率和磁极合成磁动势波的转速决定于电流的频率和磁极对数，即同步转速对数，即同步转速n1=60f1/p(r/min);合成磁动势波的合成磁动势波的转向与电流的相序转向与电流的相序有关，即从有

22、关，即从超前电流的相绕组轴线转向滞后电流的相绕组轴超前电流的相绕组轴线转向滞后电流的相绕组轴线。线。三相绕组的磁动势三相绕组的磁动势椭圆形旋转磁动势椭圆形旋转磁动势 一般来说由电流不对称引起，当其中一相一般来说由电流不对称引起，当其中一相不对称时，便为椭圆形旋转磁动势。不对称时，便为椭圆形旋转磁动势。 总结：总结： 单相绕组单相绕组脉振磁动势；脉振磁动势； 三相绕组三相绕组旋转磁动势。旋转磁动势。1）圆形）圆形 脉振脉振结论：结论：一个圆形磁势可以分解为两个正交的脉一个圆形磁势可以分解为两个正交的脉振磁势之和。（互差振磁势之和。（互差90电角度电角度 ）1111( , )cos()coscos

23、sinsinf tFtFtFt 2）脉振）脉振 圆形圆形结论：结论：一个脉振磁动势可以分解为一个脉振磁动势可以分解为两个大小相两个大小相等、转速相同、转向相反的圆形等、转速相同、转向相反的圆形旋转磁动势。旋转磁动势。1111( , )coscos0.5cos()0.5cos()ftFtFtFt 磁动势转换磁动势转换同步电机同步电机旋转电枢式旋转电枢式 旋转磁极式旋转磁极式 隐极式隐极式 凸极式凸极式同步发电机同步发电机同步发电机同步发电机感应电势的频率为：感应电势的频率为：f = pn/60空载感应电势大小：空载感应电势大小：E0= 4.44fN1KN10定子电枢绕组上有定子电枢绕组上有感应电

24、势，转子励感应电势，转子励磁绕组上没有感应磁绕组上没有感应电势。电势。 负载运行时，定负载运行时，定子绕组中有电流子绕组中有电流流过，便会产生流过，便会产生电枢基波旋转磁电枢基波旋转磁动势。动势。 负载运行时，同负载运行时，同步电机内由步电机内由励磁励磁磁动势磁动势和和电枢磁电枢磁动势动势共同建立的共同建立的主磁场。主磁场。同步发电机同步发电机电枢反应电枢反应轴轴d1fFaF00()B I 0E 1 F 时空矢量图时空矢量图aqFadF qI dI 位置位置记作记作电枢反电枢反应性质应性质影响影响=0，负载性负载性质质电压电压U00q轴轴交轴交轴波形波形畸变畸变不变不变R负载负载900d轴轴直

25、去直去削弱削弱下降下降L负载负载-900d轴轴直增直增增强增强增大增大C负载负载0900d、q轴轴交、交、直去直去削弱削弱下降下降RL性性负载负载-90000d、q轴轴交、交、直增直增增强增强增大增大RC性性负载负载aFaFF adFaqFadFadaqFF adaqFF 电枢反应电枢反应隐极同步发电机隐极同步发电机0 qI 0 E UdI qqjI X IaRI ddXI j 凸极同步发电机凸极同步发电机准同步法：准同步法：将发电机调整到完全符合并联条件将发电机调整到完全符合并联条件再进行合闸并网操作。再进行合闸并网操作。 投入并列联的原则：投入并列联的原则： 避免瞬间电流冲击，稳态时无环流

26、。避免瞬间电流冲击，稳态时无环流。 投入并联的总体条件：投入并联的总体条件： 要求发电机空载电动势的瞬时值与电网对应要求发电机空载电动势的瞬时值与电网对应电压的瞬时值相等。电压的瞬时值相等。投入并联的条件投入并联的条件 并联运行的具体要求：并联运行的具体要求： 待并发电机与系统的待并发电机与系统的电压相序相同电压相序相同； 待并发电机与系统的待并发电机与系统的电压波形相同电压波形相同； 待并发电机与系统的待并发电机与系统的频率相等频率相等； 待并发电机与系统的待并发电机与系统的电压幅值相等电压幅值相等； 待并发电机与系统的待并发电机与系统的电压相位相同电压相位相同。注意：注意：相序一致是绝对条件，其他条件都是相序一致是绝对条件，其他条件都是相对的。相对的。投入并联的条件投入并联的条件一、功率平衡和转矩平衡一、功率平衡和转矩平衡1. 功率平衡方程式功率平衡方程式 同步发电机功率流程同步发电机功率流程 电枢端口输电枢端口输出的电功率出的电功率 输入输入功率功率P1机械损机械损耗耗pmec附加损附加损耗耗pad铁损铁损pFe电磁功