电机学各章节复习要点

磁路铁磁材料的磁阻磁路欧姆定律磁路的基尔霍夫第一、二定律剩磁，矫顽力软磁材料，硬磁材料铁耗包括哪两种，各是什么，是什么原因导致的，产生它的前提条件是什么？磁滞回线，基本磁化曲线直流发电机工作原理磁通量，磁通密度，电感，磁场强度各自单位1•磁通恒定的磁路称为直流磁路，磁通随时间变化的磁路称为交流磁路。电机和变压器常用的铁心材料为软磁材料。铁磁材料的磁导率远大于非铁磁材料的磁导率。在磁路中与电路中的电势源作用相同的物理量是磁动势。5•若硅钢片的叠片接缝增大，则其磁阻 。A增加 B减小 C基本不变在电机和变压器铁心材料周围的气隙中 磁场。A存在 B不存在 C不好确定7•磁路计算时如果存在多个磁动势，则对 磁路可应用叠加原理。A线形 B非线性 C所有的铁心叠片越厚，其损耗 。A越大 B越小 C不变变压器基本方程、等效电路空载实验、短路实验的原理与方法标幺值最大效率三相变压器的连接组别三相变压器的磁路结构及其对运行的影响变压器工作原理、并联运行的条件、波形问题T形等效电路，各变量意义空载试验和短路实验目的绕组的折算方式折算后的关系，阻抗，电压，电流等“4.44公”式空载时的电势方程、空载等效电路负载时的电势平衡方程

1•如将变压器误接到等电压的直流电源上时，由于己=近似等于U,U=IR,空载电流将很大，空载损耗将很大。如将额定电压为220/110V的变压器的低压边误接到220V电压，则激磁电流将增大。3•通过空载和短路实验可求取变压器的参数。4•在采用标幺制计算时，额定值的标幺值为1。5•既和原边绕组交链又和副边绕组交链的磁通为主磁通，仅和一侧绕组交链的磁通为漏磁通。6•并联运行的变压器应满足（1）各变压器的额定电压与电压比应相等，（2）各变压器的联结组号应相同:（3）各变压器的短路阻抗的标幺值要相等，阻抗角要相同。变压器运行时基本铜耗可视为可变损耗，基本铁耗可视为不变损耗。TOC\o"1-5"\h\z8•—台双绕组单相变压器，其主磁通在一、二次侧线圈中产生的每匝电动势分别为1和e°2,则应有（ ）（A）ec1>ec2 （B）ec1<ec2 （C）ec1=ec2 （D）无法确定一台额定电压为220/110V的单相变压器，若将高压侧接到250V电源上，其激磁电抗将（ ）（A）增大 （B）减小 （C）不变 （D）无法确—台单相变压器,空载与额定运行时一、二次侧端电压之比分别为29:5和145:24,则电压变化率为（ ）（A）4% （B） 4.17% （C）-4% （D） -4.17%11•变压器负载运行时副边电压变化率随着负载电流增加而增加。 对变压器空载运行时，电源输入的功率只是无功功率。 错13•变压器空载运行时原边加额定电压，由于绕组电阻r1很小，因此电流很大。 错14.变压器空载和负载时的损耗是一样的。 错15•只要使变压器的一、二次绕组匝数不同，就可达到变压的目的。 对16•变压器的Rk、Xk、R、X各代表什么物理意义？磁路饱和是否对R、X有什么影响?kkR:变压器的短路电阻， R=R+R X:变压器的短路电抗，X=X+X'k k 1 2 k k lo 2o其中R和X分别为一次绕组的电阻 和漏电抗，R'和X'分别为二次绕组的电阻 和漏电抗1 1o 2 2o是反映变压器铁耗大小映了主磁通对电路的电增加而减小。的等效电阻，不能直接用伏安法测量。是反映变压器铁耗大小映了主磁通对电路的电增加而减小。的等效电阻，不能直接用伏安法测量。磁效应。R:变压器的励磁电阻，它mX:变压器的励磁电抗，反mR和X都随着磁路饱和程度的mm2-2一台60Hz的变压器接到50Hz的电源上运行时，若额定电压不变，问激磁电流、铁耗、漏抗会怎样变化？分析思路:列出与激磁电流、铁耗、漏抗相关的式子，分析当频率变化时，各个式子中相应量的变化，从而得出所求量的变化趋势。由他化曲嫌珂知■由他化曲嫌珂知■III于存线性关茅，激藏首先分析激磁电渝「不变—不变对于铁耗对于漏抗Xu=3八="/人/G'l X-="丿7=|厂2-3一台110V/220V的变压器，若误接到110V直流电源上，将产生什么后果？误接到110V直流电源上，绕组中不能产生感应电动势，故E1=0,一次电流将由欧姆定律决定，等于U1/R1,其中R1很小，因此电流将很大，足以烧毁变压器。注意：一定要写明后果，不能只写起不到变压作用。由于电流大，足以烧毁变压器。2-5利用T型等效电路进行实际问题计算时，算出的一次和二次侧电压、电流和损耗、功率是否均为实际值，为什么？当归算到一次侧时，算出的一次侧电压、电流为实际值，二次侧电压、电流为归算值，当归算到二次侧时，算出的二次侧电压、电流为实际值，一次侧电压、电流为归算值，无论归算到哪一侧，算出的损耗和功率都为实际值。以归算到一次侧为例，因为一次侧均为实际值，所以功率和损耗为实际值，对二次侧而言，二次侧有功功率P'=U'I'cos9=kUfcos9=P22222k 2二次侧铜耗 p'=I'2R'=k2R=pcu22kkkcu2对于铁耗 pFe-CfFe1.3B2Gm切记：归算的本质就是不改变一次二次绕组原有的电磁关系、变压器的物理本质以及磁动势能量的平衡关系。2-19变压器在额定电压下进行开路试验和额定电流下进行短路试验时，电压加在高压侧所测得的P0和Pk0k与电压加在低压侧所测得的结果是否一样？电压加在高压侧所测得的P0和Pk与电压加在低压侧所测得的结果是一样的。因为绕组归算的前提条件0k就是原副边绕组的功率和磁动势不变。故无论将一次侧归算到二次侧还是二次侧归算到一次侧测量同一个功率是不会改变的。+++书上例2.1，2.2直流电机直流电机的电枢反应及其后果感应电动势和电磁转矩的分析与计算发电机、电动机运行状态的判据发电机、电动机的电压、电流、功率、转矩方程直流发电机：外特性、自励现象直流电动机：机械特性,稳定运行的条件直流发电机、直流电动机工作原理

直流电机的主要组成部分主磁极，电枢铁心，电枢绕组，换向器作用绕组分类，环，鼓（叠，波，混合），叠，波绕组第一节距，第二节距，合成，换向器，极距，整距，短距，长距）极对数和支路数关系（单叠）直轴电枢反应产生的原因感应电动势公式，各量含义，Ce发电机电势平衡方程：电磁转矩性质电动机电势平衡方程，电磁转矩性质运行状态判别准则电磁转矩公式，各量含义，两个常数关系转矩平衡方程，（电动机，发电机）电磁功率平衡方程直流电机的主要损耗有哪些，效率公式并励直流发电机的建压条件负载类型人为机械特性类型直流电机主磁通既链着电枢绕组又链着励磁绕组，因此这两个绕组中都存在着感应电势。（错）他励直流电动机在固有特性上弱磁调速，只要负载不变，电动机转速升高。（对）电磁转矩和负载转矩的大小相等，则直流电机稳定运行。（错）他励直流电动机降低电源电压调速与减小磁通调速都可以做到无级调速。（对）直流发电机中的电刷间感应电势和导体中的感应电势均为直流电势。（错）起动直流电动机时，励磁回路应与电枢回路同时接入电源。（错）直流电动机的额定功率指转轴上吸收的机械功率。（错）电枢反应的性质由什么决定？交轴电枢反应对每极磁通量有什么影响？电枢反应的性质由电刷位置决定，电刷在几何中性线上时电枢反应是交轴性质的，它主要改变气隙磁场的分布形状，磁路不饱和时每极磁通量不变，磁路饱和时则还一定的去磁作用，使每极磁通量减小。并励发电机的自励条件，如果它正转能自励，反转能否自励？发电机正转时能够自励，表明发电机正转时满足自励条件，即：①有一定的剩磁；②励磁回路的电阻小于与运行转速所对应的临界电阻；③励磁绕组的接线与电机转向的配合是正确的。如果转向改变了，励磁绕组的接线也应随之改变，这样才能保证励磁电流所产生的磁场方向与剩磁方向相同，从而实现电机的自励。当电机的转向改变了，而励绕组的接线未改变，这样剩磁电动势及其产生的励磁电流的方向必然改变，励磁电流产生的磁场方向必将与剩磁的方向相反。电机内磁场被削弱，电压不能建立，所以并励发电机正转时能自励；反转时，不改变励磁绕组的两个端头的接线，是不能自励的。对于一台并励直流电动机，如果电源电压和励磁电流保持不变，负载转矩为恒定值。试分析在电枢回路由转矩平衡方程式变，则气由转矩平衡方程式变，则气可知，制动转矩不变时电磁转矩是不变的，T=C①I而励磁电流不e Ta隙磁通为常数，因而电枢电流不变，而电压不变，则p=uC+I）不变，又因n= 」一a 丄1 af C①转速将随着串入电阻的增大而减小，而P笑Tn输出功率随转速下降而下降，因此电机的效率将降低，P=12（R+R）变大因此电枢回路串2电阻后，电机的转速下降，电枢电流不变，输入功率不变，输Cuaaa1出功率减少，铁耗减少，铜耗增加，效率降低。感应电机三相感应电机工作原理、转差、转差率含义以及运行状态的判别方法三相感应电动机静止到旋转、空载到满载的物理变化过程三相感应电动机的（空载、负载）等效电路、电压方程、功率方程、转矩方程转子回路串电阻的物理分析三种运行状态两种折算、意义参数测定损耗组成转矩-转差率曲线，机械特性曲线启动方式调速方式1•如果感应电动机运行时转差率为，贝I」电磁功率、机械功率和转子铜耗之间的比例是= 。2•当三相感应电动机定子绕组接于的电源上作电动机运行时，定子电流的频率为 ，定子绕组感应电势的频率为 ，如转差率为，此时转子绕组感应电势的频率 ，转子电流的频率为 ‘感应电动机起动时，转差率很大，此时转子电流的值很小，主磁通比正常运行时要小一些，因此起动转矩不大。4•三相感应电动机空载时运行时，电机内损耗包括定壬铜耗，定子铁耗,机械损耗，和附加损耗，电动机空载输入功率与这些损耗相平衡。5•三相感应电机转速为，定子旋转磁场的转速为，当时为电动机运行状态：当时为发电机运行状态；当与反向时为电磁制动运行状态。6•增加绕线式异步电动机起动转矩方法有转子串适当的电阻,转子串频敏变阻器。7•若感应电动机的漏抗增大，则其起动转矩减小，其最大转矩减小。8•绕线型感应电动机转子串入适当的电阻，会使起动电流减小，起动转矩壇大。9•在三相感应电动机的负载从零开始逐渐增加的过程中，转速将减小，电磁功率将壇大，转子电流的频率将增大，转子感应电动势将增大，电动机的功率因素将增大，电动机的效率将增大。10•笼型三相感应电动机的额定状态转速下降，该电机转子电流产生的旋转磁动势相对于定子的转速（）。A上升； B下降；C上升； D不变。三相异步电动机气隙增大，其他条件不变，则空载电流（ ）。A增大； B减小；C不变； D不能确定。12•三相感应电动机等效电路中的附加电阻上所消耗的电功率应等于（ ）：A输出功率； B输入功率；C电磁功率； D总机械功率。三相感应电动机电磁转矩的大小和（ ）成正比A电磁功率； B输出功率；C输入功率； D全机械功率。

国产额定转速为的感应电动机为（ ）电机。A2极；B4极；C6极； D8极。TOC\o"1-5"\h\z三相感应电动机转子为任意转数时，定、转子合成基波磁势转速不变。 （对）当三相感应电动机转子绕组短接并堵转时，轴上的输出功率为零，则定子边输入功率亦为零。（错）三相感应电动机的起动电流很大，所以其起动转矩也很大。 （错）感应电动机空载运行时的功率因数很高。 （错）计算题：5-3，5-2有一台三相绕线型感应电动机，若将其定子三相短路，转子中通入频率为f1的三相交流电流，问气隙旋转磁场相对于转子和相对于空间的转速以及空载时转子的转速？当定子短路，转子中通 入频率f的三相交流电流时，设 其相序为A-B-C气隙旋转磁场相对于转 子的速度为1n=6^fr，转向为A-B-C，使得定子有跟从转动 的趋势，但定子是固定 不动的。Sp所以由牛顿第三定律可 矢廿：相对空间而言，转 子向着与n相反的方向（即C-B-A转向）以速度n转动。S所以，由相对运动知识得：气隙磁场在空间的旋转速度为（n-n）。S5-7感应电动机轴上所带的负载增大时，定子电流就会增大，试说明其原因和物理过程。增大当负载增大时，增大，导致转子电动势 和转子电流都会增大， 为了保持定转子磁动势 平衡，定子电流会跟着增大5-9感应电动机驱动额定负载运行时，若电源电压下降过多，往往会使电机过热甚至烧毁，试说明其原因。由题意可知，这是个恒转矩问题，即有：T=T=T=C①厂cos収=恒值TOC\o"1-5"\h\zL N em Tm2 2如果U下降太多，则E也会跟着下降太多，会 使①急剧下降，m由T=T=T=C①I'cos恒值，可得知：I’会上升得很快.L N em Tm2 2 2所以导致电机过热甚至烧毁5-15有一台三相四极的笼形感应电动机，参数为P,,=17kW、U=380V（△联结）、R=0・715Q、X=1・74Q、NN 1 IaR\=0・416Q、X；=3.03Q、R=6・2Q、X=75Q。电动机的机械损耗o=139W，额定负载时杂散损耗p=320W，2 2g mm Q A试求额定负载时的转差率、定子电流、定子功率因数、电磁转矩、输出转矩和效率。由•已知条件结合功率关 系得：P=P+p+p=(17000+139+320)W=17459WQ N Q A1-s又由P=mI'2 R'可得Q12 2Ps17459I2Ps17459I2=Q ・ =2mR'1一s3x0.41612s=13989.6一1-s(1)X 1.74又有修正系数c=1+好=1+ =1.0232X 75又根据等效电路得：U2 NR又根据等效电路得：U2 NR')2+C2+(X1o+cX')22o•••得出:144400s2I2=—•••得出:144400s2I2=—2 23.941s2+0.60868s+0.181182)联立(1)(2),解出s=0.020074,s=0.2643212因为smcR' 1.0232x0.4162 = =0.08762\R2+(X +cX')2 <0.4162+(1.74+1.0232x3.03)21 1o 2o所以舍去s>s,2m取s=s=0.020074N1以U为参考相量,结合等效电路知1380Z0。cosZ+1o—1N—ZZ380Z0。cosZ+1o—1N—ZZ‘m2Z+Z'm2cos26.3580.715+j1.74+=0.896(6.2+j75)•0.416 +j3.03(0.0200740.4166.2+j75+ +j3.030.020074A=18.57Z—26.358。A2冗n 冗/a3000 1—0.020074Q=n= (1—s) =314x =153.85(rad/s)TOC\o"1-5"\h\zN60 30Np 2P 17459电磁转矩：T= = =113.48(N•m)emQ 153.85NP 17000输出转矩：T= *= =110.50(N•m)2Q 153.85N输入功率：P=3UIcos申1 1N1 N=3x380x18.57x0.896=18968.14(W)效率：n=佯x100%= 17000x100%=89.62%P 18968.145-17增大转子电阻或漏抗对感应电机的起动电流、起动转矩和最大转矩有何影响?当增大转子电阻R'时，发生以下情况：总 阻抗Z增大，起动电流I减小,当增大转子电阻R'时，发生以下情况：总 阻抗Z增大，起动电流I减小,2stk知:4吋(X+X')1 1o 2oT与R'无关，所以T不变max 2 max由左边的T—s曲线以及U2R'1 2 可知：，)2+(X+cX，丿22 1o 2o随着转子电阻R的增加，起动转矩先增 加后减小。当增大转子电阻 R'时，发生以下情况：2总阻抗Z增大，起动电流I减小，kstR'COSV= 2 增加,2 \R'2+X'2TOC\o"1-5"\h\z2 2a所以-E=U-IZ增加。1 st1a所以由E=4.44f①Nk知：①增加11m1w1 m由T=C①IcosV知：起动转矩T的变化有三种可能：st Tmst 2 st当①cosV的增加很多而I下降不多时， T增大m2stst当①cosV增加而I下降，但两者乘积保持 不变时，T保持不变m2stst当转子电阻R'增大很多，从而使I下降很多，而①cosV增加不够多,2stm2此时T减小st当增大转子电抗时，TOC\o"1-5"\h\z总阻抗Z增加，起动电流I减小，k st, mU2R' mpU2R'由T= 1 12 = 112~st Q.[(R+cR')2+(X+X')2] 2冗f[(R+cR')2+(X+X')2]S1 2 1a 2a 1 1 2 1a 2a知：起动转矩T下降。stmU2 mpU2由Ta i_i = ii知:max2Q(X +X') 4冗f(X+X')S 1a 2a 1 1a 2aT下降max5-23为什么绕线型感应电动机的转子串入起动电阻后是否会有同样效果？起动电流减小而起动转矩反而增大？若串入电抗,5-23为什么绕线型感应电动机的转子串入起动电阻后是否会有同样效果？起动电流减小而起动转矩反而增大？若串入电抗,当增大转子电阻 R'时，cosV22R'总阻抗Z增大，并且起动电流k增加，V'R'2+当增大转子电阻 R'时，cosV22R'总阻抗Z增大，并且起动电流k增加，V'R'2+X'22I减小stZ不变1a所以-所以由E=U—Iz增加。1 st1aE=4.44f①Nk知：1I下降不多时st1 1m1当①cosV的增加很多而m2当增大转子电抗X时，2aZ增加，起动电流k总阻抗w1①增加mI减小，cosVst减小，C①IcosV可知T增大tm2 2 stmU2R'11 2-Q[(R+cR')2+(XS1知：起动转矩由T=st2T下降。

st+X')2]1a 2ampU2R'11 2 2冗f[(R+cR')2+(X+X')2]1 1 2 1a 2a5-29有一台三相四极的绕线型感应电动机，额定转速nN=1485r/min,转子每相电阻R，=0.012Q设负载转矩保N2持为额定值不变,今欲把转速从1485r/min下调到1050r/min,问转子每相应串入多大的调速电阻?解