《电机学期末复习》课件

电机学期末复习学期结束，复习准备。知识点，考点梳理。模拟练习，查漏补缺。复习大纲绕组与磁路包括绕组基本概念、结构、参数计算、磁路概念以及参数计算等内容。变压器包括变压器原理、理想变压器特性、实际变压器特性、参数测量、损耗和效率等内容。异步电机包括异步电机工作原理、转矩特性、启动特性、速度调速、损耗和效率等内容。同步电机包括同步电机工作原理、转矩特性、并网运行、励磁系统、损耗和效率等内容。1绕组与磁路绕组是电机中产生磁场的关键部件，磁路则是磁场流通的路径。理解绕组和磁路是学习电机理论的基础。1.1绕组基础概念1线圈绕组的基本单元是线圈，由导线绕制而成，形成闭合回路。2匝数线圈的匝数是指导线绕制在磁芯上的圈数，是绕组的重要参数。3导线尺寸导线截面积决定了绕组的电流容量和电阻，影响电机的性能。4绕组类型常用的绕组类型包括单层绕组和多层绕组，根据电机的结构和应用场景选择。1.2绕组结构单层绕组所有线圈都分布在定子或转子的单个槽内。结构简单，易于制造。双层绕组每个线圈的两个线圈边分别位于相邻的两个槽内。结构复杂，但可以提高绕组的利用率和效率。1.3绕组参数计算绕组匝数绕组匝数是绕组的基本参数，直接影响电机的电磁性能。绕组电阻绕组电阻会影响电机的效率和发热。绕组电感绕组电感会影响电机的启动特性和运行稳定性。1.4磁路概念磁路是磁力线通过的路径。磁路通常包含铁芯，以增强磁场强度。磁通量表示穿过磁路的磁力线条数。1.5磁路参数计算磁阻磁阻是磁路中阻碍磁通建立的阻力，由磁路长度、横截面积和磁导率决定。磁动势磁动势是指产生磁通的驱动力，由线圈电流和匝数决定，反映了线圈产生磁场的能力。磁通磁通是指穿过闭合曲面的磁力线数量，与磁动势和磁阻成正比，反映了磁场强度。磁密磁密是指单位面积上的磁力线数，反映了磁场的强弱，与磁通和横截面积有关。2.变压器变压器是电机学中重要的电力元件。它可以改变交流电压和电流，在电力系统中发挥着重要的作用。2.1变压器原理1电磁感应原理变压器基于电磁感应原理工作，利用变化的磁场产生感应电动势。2电压变化变压器通过改变线圈匝数比，实现电压升降，用于配电系统中。3能量传输变压器可以将高压低电流转换为低压高电流，提高输电效率，降低输电损耗。4磁通耦合变压器工作时，两个线圈的磁通相互耦合，实现能量传递。2.2理想变压器特性电压比理想变压器无损耗，输入电压与输出电压之比等于匝数比。电流比理想变压器电流比与匝数比成反比，即输入电流与输出电流之比等于匝数比的倒数。功率理想变压器无损耗，输入功率等于输出功率，即功率守恒。2.3实际变压器特性铜损由于绕组电阻，电流流过绕组会产生热量，造成铜损。铁损由于铁芯磁化，交变磁场会产生涡流和磁滞损耗，造成铁损。漏磁变压器绕组之间存在的漏磁会导致能量损失，降低效率。2.4变压器参数测量空载试验测量变压器空载时的电流和电压，用于确定变压器空载损耗和励磁电流。短路试验测量变压器短路时的电流和电压，用于确定变压器铜损和短路阻抗。阻抗测量测量变压器绕组的电阻，用于计算变压器的铜损和短路阻抗。2.5变压器损耗和效率1铜损铜损是绕组电阻产生的热量，主要取决于电流平方和绕组电阻。2铁损铁损是铁芯中磁滞损耗和涡流损耗的总和，主要取决于磁通密度和频率。3效率变压器效率定义为输出功率与输入功率的比值，通常用百分数表示。4计算变压器效率的计算需要考虑铜损、铁损和其他损耗，例如漏磁损耗。3异步电机异步电机是现代工业中广泛应用的电机类型之一。它具有结构简单、可靠性高、维护方便等优点，广泛应用于各种机械设备和电气系统中。3.1异步电机工作原理旋转磁场定子绕组通入三相交流电，产生旋转磁场，该磁场切割转子导体，产生感应电流。感应电流感应电流与旋转磁场相互作用，产生电磁力矩，驱动转子旋转。转速特性转子转速永远低于同步转速，两者之间的差值称为滑差，滑差决定了转矩的大小。3.2异步电机转矩特性转矩-滑差特性异步电机转矩与滑差之间存在非线性关系，主要分为三种区域：启动、稳定、过载。启动区域转矩较小，随着滑差增加，转矩逐渐上升至最大值，此后逐渐减小。最大转矩异步电机在滑差为一定值时，可以产生最大转矩，称为最大转矩，也称为临界转矩或堵转转矩。最大转矩与电机参数相关。3.3异步电机启动特性启动转矩启动转矩是指异步电机在启动时产生的转矩。启动转矩的大小取决于电机参数和负载特性。启动电流启动电流是指异步电机在启动时流过的电流。启动电流通常很大，可能会超过额定电流的几倍，甚至引起电压下降。启动时间启动时间是指异步电机从静止到达到额定速度所需的时间。启动时间与启动转矩、负载大小、电机参数和启动方式有关。3.4异步电机速度调速转速控制异步电机转速与电源频率成正比，通过改变电源频率可控制转速。电压控制改变异步电机定子电压可以影响转速，但这种方法仅适用于小范围调速。转子电阻控制通过调节转子电阻可以改变转矩特性，进而实现转速控制，适用于笼型异步电机。变频器控制变频器是目前最常用的异步电机速度控制方法，可实现精确、稳定的速度控制。3.5异步电机损耗和效率铜损定子绕组和转子绕组中的电流引起的损耗，与电流的平方成正比。铁损定子铁芯和转子铁芯中的磁滞损耗和涡流损耗，与磁通密度的平方成正比。机械损耗包括轴承摩擦、风扇冷却等机械部件的损耗，与转速和负荷有关。附加损耗包括电刷损耗、集电环损耗等，一般较小，可以忽略。4同步电机同步电机是一种重要的电机类型，在工业生产、电力系统等领域有着广泛应用。同步电机的转子转速与电源频率同步，具有稳定运行、效率高等优点。4.1同步电机工作原理同步电机结构同步电机由定子、转子和励磁系统组成。定子包含绕组，产生旋转磁场。转子带有永磁体或电磁铁，提供磁场与定子磁场同步旋转。同步电机工作原理同步电机工作时，转子磁场与定子旋转磁场保持同步旋转。通过调节励磁电流，可以控制转子的转速和输出功率。同步电机可用于发电和驱动负载。4.2同步电机转矩特性同步转矩同步电机运行时的转矩，由定子电流和转子磁场强度决定。转矩特性曲线同步转矩随转速变化的关系曲线，反映了同步电机在不同转速下的出力能力。最大转矩同步电机所能产生的最大转矩，取决于定子电流和磁场强度。同步转速同步电机稳定运行时的转速，由电源频率和极对数决定。4.3同步电机并网运行11.电压和频率匹配同步电机并网运行需要保证电压和频率与电网一致，避免电网出现过电流或电压波动。22.相位同步同步电机需要与电网保持相位同步，以确保电机输出的电流与电网电流一致，防止电网电压不稳定。33.励磁控制同步电机需要通过励磁控制来调节输出的功率和电流，以满足电网的需求。4.4同步电机励磁系统直流励磁传统方法，采用独立的直流电源为励磁绕组提供电流，优点是控制简单。静态励磁利用半导体器件实现励磁电流控制，优点是效率高、体积小、易于控制。无刷励磁励磁绕组由永磁体提供磁场，优点是结构简单，可靠性高。4.5同步电机损耗和效率1铜损定子绕组和转子绕组中的电流产生的热量损失。2铁损定子和转子铁芯中的磁滞损耗和涡流损耗。3机械损耗电机旋转时产生的摩擦力和风阻力造成的能