电机学复习资料
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第一章 基本电磁定律与磁路
电机得基本工作原理就是建立在电磁感应定律、全电流定律、电路定律、磁路定律与
电磁力定律等定律得基础上得,掌握这些基本定律,就是研究电机基本理论得基础。
▲ 全电流定律
全电流定律 ∑?=I Hdl l
式中,当电流方向与积分路径方向符合右手螺旋关系时,电流取正号。
在电机与变压器得磁路计算中,上式可简化为
∑∑=Ni Hl
▲电磁感应定律
①电磁感应定律
e=- dt
d N dt d Φ-=ψ 式中,感应电动势方向与磁通方向应符合右手螺旋关系。
②变压器电动势
磁场与导体间无相对运动,由于磁通得变化而感应得电势称为变压器电动势。电机中得磁
通Φ通常就是随时间按正弦规律变化得,线圈中感应电动势得有效值为
m fN E φ44.4=
③运动电动势
e=Blv
④自感电动势 dt di L
e L -= ⑤互感电动势 e M1=-
dt di 2 e M2 =-dt di 1 ▲电磁力定律
f=Bli
▲磁路基本定律
① 磁路欧姆定律
Φ=A l Ni μ=m
R F =Λm F 式中,F=Ni ——磁动势,单位为A;
R m =A
l μ——磁阻,单位为H -1; Λm =
l A R m μ=1——磁导,单位为H 。 ② 磁路得基尔霍夫第一定律
0=?s
Bds 上式表明,穿入(或穿出)任一封闭面得磁通等于零。
③ 磁路得基尔霍夫第二定律
∑∑∑==m R Hl F φ
上式表明,在磁路中,沿任何闭合磁路,磁动势得代数与等于次压降得代数与。
磁路与电路得比较
第二章 直流电动机
一、直流电机得磁路、电枢绕组与电枢反应
▲磁场就是电机中机电能量转换得媒介。穿过气隙而同时与定、转子绕组交链得磁通为主
磁通;仅交链一侧绕组得磁通为漏磁通。直流电机空载时得气隙磁场就是由励磁磁动势建立
得。空载时,主磁通Φ0与励磁磁动势F 0得关系曲线Φ0=f(F 0)为电机得磁化曲线。从磁化曲线
可以瞧出电机得饱与程度,饱与程度对电机得性能有很大得影响。
▲ 电机得磁化曲线仅与电机得几何尺寸及所用得材料有关,而与电机得励磁方式无关。电
机得运行特性与磁化曲线密切相关。设计电机时,一般使额定工作点位于磁化曲线开始
弯曲得部分,这样既可保证一定得可调节度,又不至于浪费材料。
▲ 直流电机电枢绕组各元件间通过换向器连接,构成一个闭合回路,回路内各元件得电动势
互相抵消,从而不产生环流。元件内得电动势与电流均为交变量,通过换向器与电刷间得
相对运动实现交直流转换。电刷得放置原则就是:空载时正、负电刷之间获得最大得电
动势,这时被电刷短路得元件得电动势为零。因此,电刷应放在换向器得几何中性线上。
对端接对称得元件,换向器得几何中性线应与主极轴线重合。
▲ 不同型式得电枢绕组均有①S=K=Z;②y 1=Z i /2p με=整数;③y=y 1+y 2。其中,S 为元件数,K
为换向片数,Z i 为虚槽数,p 为极对数,y 1为第一节距,y 2为第二节距,y 为合成节距,ε为小于
1得分数,用来把y 1凑成整数。对单叠绕组,y=±1,y 2小于0,并联支路对数a=p,即每极下
元件串联构成一条支路。对单波绕组,y 2大于零,a=1,即所有同极性下元件串联构成一条
支路。
▲ 当电枢绕组中通过电流时,产生电枢磁动势,此时气隙磁场由励磁磁动势与电枢磁动势共
同建立。电枢磁动势对主极磁场得影响称为电枢反应。直流电机电枢磁动势就是空间
分布固定得三角波,其幅值位于电枢表面导体电流改变方向处。当电刷安装在换向器得
几何中性线上时,只存在交轴电枢磁动势F aq 。F aq 对气隙磁场得影响称为交轴电枢反应,
它使①气隙磁场发生畸变;②物理中性线偏离几何中性线一个角度,③不饱与时,每极磁通
量不变,饱与时,有去磁作用。当电刷偏离几何中性线时,除了F aq 外,还存在直轴电枢磁动
势F ad 。F ad 对气隙磁场得影响称为直轴电枢反应,当F ad 与励磁磁动势同方向时,起助磁作
用;当F ad 与励磁磁动势反方向时,起去磁作用。
当电刷在几何中性线上时,交轴电枢反应磁动势得大小为
F aq =2
1A τ(A/极) 式中,A=a
a D Ni π——线负荷(A/m); p
D a
2πτ=——极距(m); N ——电枢圆周总导体数;
D a ——电枢外径(m)
I a ——支路电流(A)
当电刷从几何中性线上移开机械角度时,β交直轴电枢磁动势分别为
F aq =A(2
τ-b β)(A/极) F ad =A b β(A/极)
式中,b β=a D πβ
0360——电刷在电枢表面移过得弧长(m)。
▲ 电枢绕组感应电动势E 就是指正、负电刷间得电动势,即一条支路得电动势。电磁
转距T em 就是指电枢电流与气隙合成磁场相互作用产生得。感应电动势与电磁转距公式就
是直流电动机得两个重要得计算公式
E=C e Фn (V)
T em =C T ФIa (Nm)
式中,Ф——每极磁通量;
n ——电机转速;
Ia ——电枢电流;
C e 、C T ——与电机结构有关得常数。其中a pN Ce 60= ;a
pN C T π2= ; T C =9、55Ce
▲ 直流电机得励磁方式共有四种:她励、并励、串励。复励。电机端电流I 、电枢电流Ia 、
励磁电流If 得关系如下
对于复励电机,Is 为串励绕组电流,If 为并励绕组电流。
▲ 对于发电机:E>U,Ia 与E 同方向,Tem 与n 反方向,将机械能转化为电能;对于电动
机:E ▲ 直流电机得基本方程式 ▲并励发电机得自励必须满足三个条件。 ▲直流电动机得工作特性有:速率特性)(2P f n =;转矩特性)(2P f T em =;效率特性 )(2P f =η。当输出功率2P 增加时,输入功率1P 必须增加,在端电压不变得条件下,a I 必须增 加。因此a I 随1P 得增加而增加。不同励磁方式得直流电动机得工作特性有很大差异。并励 电动机得速率特性就是一条略微下降得曲线,其转矩特性近似为直线。串励电动机得转速随 着2P 得增加而迅速下降,转矩则随着2P 得增加而迅速上升。直流电动机使用时应注意,并励 电动机励磁回路不允许开路,串励电动机不允许空载或轻载运行。 ▲电动机得转速与电磁转矩之间得关系曲线称为机械特性。当电枢回路不串入调节电阻时 得机械特性叫做自然机械特性,串入电阻叫做人工机械特性。 ▲直流电动机得起动方法有:直接启动;在电枢回路串电阻起动;降压起动。不管采用哪种起 动时,在起动时,励磁回路得调节电阻要调到最小,以保证起动时Φ达到最大。 ▲直流电动机具有良好得调速性能。电动机得转速为 Φ+-=e j a a C R R I U n ) ( 常用得调速方法有:改变励磁电流调速;改变端电压调速;改变电枢回路电阻调速。 ▲直流电机得制动方式有三种在:能耗制动;反接制动;回馈制动。这三种方法都不改变磁场 得大小及方向而仅改变电枢电流得方向,从而得到制动转矩。 第三章 变压器 ▲变压器就是一种静止电磁装置,一次绕组与二次绕组通过交变磁场联系起来,利用电磁 感应关系实现电能转变、根据变压器内部磁场得实际分布与所起作用得不同,把磁场分成主 磁通与漏磁通两部分、主磁通沿铁心闭合,起能量传递得媒介作用,所经磁路就是非线性得; 漏磁通主要沿非铁磁物质闭合、仅起电抗压降得作用,所经磁路就是线性得。 在变压器中,既有磁路得问题,又有电路问题。为了把电磁场问题转化成电路问题,引入 了电路参数:励磁阻抗Zm,漏电抗X 1σ X 2σ 。Zm=R m +jX m 。励磁电阻R m 不就是一个实际存 在得电阻,它只就是一个代表铁耗得电阻,其上消耗得功率等于铁耗。励磁电抗X m 与主磁通 Φm 对应,X 1σ与 X 2σ 分别与一次绕组与二次绕组得漏磁通Φ1σ 与Φ2σ 对应,它们分别与电源频 率、匝数得平方、对应磁通所经磁路得磁导成正比,既 m m m fN fN X Λ∝Λ=2 1212π m fN fN X σσσπ12121112Λ∝Λ= σσσπ22222222Λ∝Λ=fN fN X 式中,f ——电源频率; N 1 —— 一次绕组匝数 m Λ——Φm 所经磁路得磁导 N 2 —— 二次绕组匝数 σ1Λ——Φ1σ所经磁路得磁导 σ2Λ——Φ2σ所经磁路得磁导 由于Φm 经铁心闭与,受铁心饱与得影响,故m X 不就是常数,随着铁心饱与程度得提高, m X 变小。 Φ1σ与Φ2σ主要经非铁磁物质闭合,基本不受铁心饱与程度得影响,故σ1X 与σ 2X 基本上就是常数。另外由于 μFe 》μO ,因此m X 》σ1X 、σ2X 。 ▲ 为了简化定量计算与得出变压器一次、二次测有电得联系得等效电路,引入了折算法。 折算得方法就是用一个匝数与一次绕组相同得绕组代替二次绕组。折算得原则就是:保 持折算前后二次绕组得磁动势得大小及空间分布不变,从而使得一次绕组得各种物理量 在折算前后保持不变。 ▲ 主磁通 Фm 在一次、二次绕组得感应电动势.1E 、 . 2E 得大小分别为 E 1=4、44FN 1Фm E 2=4、44FN 2Фm 在相位上,.1E 、 .2E 均滞后于,m φ90°。 ▲ 变比k 定义为E 1与E 2之比。K 可以通过几个途径计算。其计算式为 φ φN N U U N N E E k 212121=== 式中,U 1N Φ、U 2N Φ——三相变压器一次绕组与二次绕组得额定相电压。对于单相变压 器,k=U 1N /U 2N 。 ▲ 在铁心饱与时,为了得到正弦形变化得磁通,励磁电流必然为非正弦。励磁电流除基波外, 主要包含三次谐波分量。空载时,变压器主磁通由空载电流建立,因此,空载电流就就是励 磁电流。负载时,主磁通有一次与二次绕组共同建立。 ▲ 基本方程式、等效电路与相量图就是分析变压器问题得三种方法,三者就是完全一致得, 知道其中一种就可以推导出其她两种。在实际工作中,可根据具体情况灵活运用。 变压器负载时得基本方程式为 ▲ 变压器得电压调整率得实用计算公式为 ΔU=β(R K *COS Φ2+ X K *SIN Φ2) 三相变压器 ▲三相变压器得一次绕组与二次绕（负载阻抗电压降）（励磁支路电压降）系） （一、二次侧电动势关（磁动式方程式） （二次侧电压方程式）（一次侧电压方程式）. .' '2'2..1. ' 2.1..'2.1..'2'2'2.'21 . 1.1.1L m m m Z I U Z I E E E I I I Z I E U Z I E U ==-==+-=+-= 组主要有两种连接法:星形联接与三角形联接。表示变压器一次、二次绕组联结法得组合称 为联结组,共有四种:①Yy ②Yd ③ Dy ④ Dd;其中Y 或y 表示星形联结,D 或d 表示三角形 联结;Y 与D 表示高压绕组,y 与d 表示低压绕组。 ▲ 三相变压器一、二次绕组对应线电动势或线电压得相位差与绕组得绕向、首末端标志 与联结组有关,各种联结组得这种相位差都就是30°得正倍数,用时钟得时数表示,称为联 结组标号。联结组标号等于低压绕组线电动势或线电压滞后于高压绕组得对应得线电 动势或线电压得相位差除以30°。Yy 与Dd 联结组标号为偶数,Yd 与 Dy 联结组标号为 奇数。 ▲ 三相变压器得磁路系统可分成各相磁路彼此无关得三相变压器组与三相磁路彼此相关 得三相心式变压器两种。不同磁路系统与绕组联结法对空载电动势波形有很大影响。 当空载电流为正弦形时,产生得主磁通为平顶波(主要包含三次谐波分量),从而感应电动 势为非正弦;当空载电流为尖顶波(主要包含三次谐波分量)时,产生得主磁通为正弦波,从 而感应电动势为正弦波。在三相变压器中,三相空载电流得三次谐波同大小同相位,能否 流通与绕组得联结法有关。三相三次谐波磁通也就是同大小同相位,能否流通能否沿铁 心闭合则与三相磁路系统有关有关。 ▲ Yy 联结得三相变压器,三次谐波电流不能流通,空载电流接近于正弦波,主磁通为平顶 波。对Yy 联结得三相变压器组,由于三相磁路彼此无关,三次谐波磁通能沿铁心闭合,铁 心磁阻小,故三次谐波磁通较强,因此,相电动势畸变为尖顶波,其中包含较强得三次谐波 电动势。对于Yy 联结得三相心式变压器,由于三相磁路彼此相关,三次谐波磁通不能沿 铁心闭合,只能借油、油箱壁等形成闭合回路,对应得磁路磁阻大,故三次谐波磁通很小, 因此主磁通任接近于正弦波,从而相电动势也接近于正弦波。故三相变压器组不能采用 Yy 联结,而三相心式变压器则可以采用Yy 联结。 ▲ Dy 联结得三相变压器,一次侧空载电流中得三次谐波电流可以流通,故主磁通及感应电 动势为正弦波。Yd 联结得三相变压器,虽然一次侧空载电流中得三次谐波电流不能流通, 主磁通与相电动势中都含有三次谐波,但因二次侧闭合三角形绕组中得三次谐波环流同 样起励磁作用(去磁),故相电动势得波形也接近于正弦形。 ▲ 为了达到变压器最理想得并联运行情况,各台并联变压器必须具备三个条件:① 联结组 标号相同;②线电压比相等;③短路阻抗标么值相等,且短路电阻与短路电抗之比相等。其 中第①条必须严格满足,不同标号得变压器绝对不能并联运行,否则会产生很大得环流,可 能烧坏变压器。满足第②条可保证空载时不产生环流,满足第③条则保证各变压器按与 额定容量成正比得关系分担负载,从而使装机容量得到充分利用。 ▲ 变比不相等得变压器并联运行时会在变压器内部产生环流。环流得大小按下式计算 2 12. 11.1.K K C Z Z k U k U I +-= 式中,.C I ——两台变压器二次侧之间得环流; 1k 、2k ——变压器1与变压器2得变比; 1K Z 、2K Z ——变压器1与变压器2折算到二次侧得短路阻抗。 ▲ 短路阻抗标么值不相等得变压器并联运行时,各台变压器按与短路阻抗标么值成反比得 关系分配负载,短路阻抗标么值小得变压器先达到满载。 ▲ 电压互感器与电流互感器得工作原理与变压器相同。电压互感器得运行情况相当于变 压器得空载运行,电流互感器得运行情况相当于变压器得短路运行。电压互感器运行时 二次侧绝对不能短路,电流互感器运行时二次侧绝对不能开路。为了确保安全,它们得二 次绕组必须可靠接地。设计时,为了减小相角误差与电压比误差,提高测量精度,应尽可能 减小励磁电流与绕组漏阻抗。 第四章 交流绕组极其电动势 ▲ 交流电机绕组与磁场产生周期性相对运动时,在交流电机绕组中就会感应出交流电 动势其频率f=pn/60,p 为磁场极对数,n 为交流绕组与磁场得相对运动速度。多相绕组产生 多相电动势,多相电动势存在大小、波形、频率、对称性等四个问题。 ▲ 三相绕组得构成原则就是:⑴力求获得较大得基波电动势;⑵保证三相电动势对 称;⑶尽量削弱谐波电动势,力求波形接近正弦波;⑷考虑节省材料与工艺方便。 ▲ 交流绕组通常分为双层绕组与单层绕组两大类。双层绕组又分为叠绕组与波绕组 两种。双层绕组得特点就是可灵活地设计成各种短距来削弱谐波,对于叠绕组,采用短距还可 以节省端部材料。单层绕组得特点就是制造工艺简单,但它不能向双层绕组那样设计成短距 以削弱谐波。 ▲ 在正弦波磁场下,交流绕组相电动势得计算公式为 ;11144.4φφw fNk E = 式中,N ——每相每条支路串联匝书; Φ——每相磁通量; K w1——绕组系数。 N 与k w1得计算公式如下: 单层）（双层）(2a PqN N a pqN N C C == k W1=k y1*k q1——绕组系数 —槽距电角——每极每相槽数——分布系数——短距系数—Z p mp Z q q q k y k q y ??===?=36022 sin 2sin 90sin 1111 111ααατ 在上述各式中,N C 为每线圈匝数,a 为每相并联支路数,y 1为线圈节距,τ为极距,Z 为槽 数,m 为相数。 ▲线圈为整距时,(y 1=τ),线圈得两个边在任何时刻得感应电动势得大小相等,方向相反(相 位差为180°),因此线圈总得电动势为每个边得电动势得两倍。线圈为短距时,线圈得两个边 得电动势相位差小于180°,因此线圈总得电动势比整距时小。故短距系数k y1表示了短距线 圈同整距线圈相比其电动势得减小程度,k y1≤1。 当q 个线圈集中放置时,每个线圈得电动势同相位,q 个线圈串联后得总电动势为单个 线圈电动势得q 倍。当q 个线圈分布放置时,相邻线圈电动势存在相位差,合成电动势比集 中放置时小。故分布系数表示了分布绕组同集中绕组相比其电动势得减小程度,k q1≤1。 ▲ 当磁极磁场沿空间不按正弦规律分布时,磁场中得高次谐波将在绕组内感应出相应 得谐波电动势。υ次谐波电动势计算公式为ννννφw Nk f E 44.4=;注意在三相对称绕组中,无 论就是Y 接还就是△接,均不存在3及3得倍数次谐波。 ▲ 削弱谐波电动势得方法有:①采用不均匀气隙,改善气隙磁场分布,使之接近正弦波 形;②采用短距绕组;③采用分布绕组。 第五章 感应电机得运行原理、功率与转矩 ▲异步电机得重要物理量:转差率 1 1n n n s -=,当S,n1已知时,可算出n:1)1(n s n -= 当转子不转(启动瞬间),0=n ,则1=s ;当转速接近同步转速时,1n n ≈,则0≈s 。正常运 行时,s 仅在0、01~0、06之间。 转差率就是异步电机得一个重要物理量,它反映了转子转速得快慢或负载得大小。根据 转差率得大小与正负,可判定异步电机得三种运行状态:电动机状态;电磁制动状态;发电机状 态。 ▲额定值 电动机得额定功率N P 就是指在额定状况下,转轴上输出得机械功率。 对于三相异步电机:310cos 3-?=N N N N N I U P η? ▲感应电机得定子与转子之间只有磁得联系,没有电得直接联系。为了得到等效电路,要 进行频率与绕组折算。与变压器相比,变压器就是静止元件,不需要进行频率折算,变压器就 是集中绕组,其绕组系数等于1。感应电机一般就是短距分布绕组,绕组系数小于1。 ▲在任何转速下,感应电机转子磁动势与定子磁动势相对静止。定、转子磁动势相对静 止就是一切电机能正常运行得必要条件。 ▲基本方程、相量图与等效电路就是分析感应电机运行时内部电磁关系得三种不同方 法,它们之间就是统一得。 ▲掌握异步电机电磁平衡方程式及等效电路。 ▲功率平衡方程式 输入功率em Fe Cu P p p I U m P ++==111111cos ? 电磁功率mec Cu p p S r I m I E m P +===2'2'2 1' 2'2112cos ? 定子铜耗12111r I m p Cu = 铁耗m m Fe r I m p 21= 转子铜耗em Cu SP r I m p ==''22212 机械功率2'22211)1(1'Cu em MEC p S S P S r S S I m P -=-=-= 输出功率ad mec MEC p p P P --=2 N P 就是感应电机得额定功率,就是指电动机在额定情况下运行时由轴端输出得机械功 率。只有在额定情况下,N P P =2。 ▲ 电磁转矩方程式 掌握电动机电磁转矩得物理表达式、参数表达式。掌握最大转矩、起动转矩、临界转差率 与参数得关系。 电磁转矩与电磁功率、机械功率得关系Ω =Ω=MEC em em P P T 1 电磁转矩平衡方程式02T T T em +=。式中负载转矩Ω=22P T ,空载转矩Ω +=ad mec p p T 0 掌握异步电动机空载试验中铁耗得分离办法。、 第六章 三相异步电动机就是电力拖动 主要内容有:(1)三相异步电动机得电磁转矩得物理表达式、参数表达式与实用表达式,固有机 械特性与人为机械特性(2)三相笼型异步电动机得直接启动与降压启动方法,三相绕线式异步 电动机得转子串电阻启动方法及分级启动电阻得计算(3)三相异步电动机得能耗制动,反接制 动及回馈制动方法及制动过程分析。(4)三相异步电动机得变极调速、变频调速、降压调 速、绕线转子电动机转子串电阻调速及串极调速方法等。 第一部分变压器 一、填空题: 1、电部机得铁耗包括 磁滞 损耗与涡流损耗两分。 2、变压器负载运行时,当负载电流增大时,铜损耗会 增大 ,铁损耗会 基本不变 。 3、在本课程中,电机包括: 直流电机 、 变压器 、 异步电机 、与同步电动机。 4、变压器中得磁通包含主磁通与 漏磁通 ,前者(主磁通)得路径为: 铁心 ,后者得路 径为 空气及变压器油 。 5、变压器主磁通得性质与作用 与原、副边绕组相交链,就是变压器实现能量转换与传递得 主要因素 ,漏磁通得性质与作用就是 仅与原边绕组或副边绕组相交链,不传递能量,但起到 电压平衡作用 。 6、一台单相双绕组变压器,额定容量S N =250KVA,额定电压U 1N /U 2N =10/0、4KV,试求一次、 二次侧得额定电流 I 1N =25A,I 2N =625A 。 7、一台三相变压器,额定容量S N =5000kVA,额定电压U 1N /U 2N =10/6、3KV,Y,d 联结(即Y/△联 结),试求: (1)一次、二次侧得额定电流; I 1N =288、68A,I 2N =458、21A (2)一次、二次侧得额定相电压与相电流 U 1N ?=5、77KV, U 1N ?=6、3KV; I 1N ?=288、68A, I 2N ?= 264、55A 。 8、铁心得作用就是为了提高磁路得导磁率。为什么要用厚度为0、35mm且表面土有绝缘漆得硅钢片叠制成铁心为了减小铁心内得涡流损耗。 9、一台单相变压器在铁心叠装时,由于硅钢片剪裁不当,叠装时接缝处留有较大得缝隙,那么此台变压器得空载电流将②。(选填:①减少;②增加;③不变) 10、一台单相变压器,额定电压为220/110V现将原边接在电压为250V得电源上,变压器等效电路中得励磁电抗则③。(选填:①不变;②变大;③变小;) 11、一台变比k=10得变压器,从低压侧做空载试验求得励磁阻抗为16Ω,那么高压边得励磁阻抗值就是②。(选填①16;②1600;③0、16) 12、一台单相变压器进行空载试验,当高压侧加额定电压进行测量,或低压侧加额定电压进行测量,所测得损耗③。(选填①不相等且相差较大;②折算后相等;③相等) 13、变压器得短路损耗为③。(选填①全部为铜耗;②全部为铁耗;③主要为铜耗) 14、若电源电压不变,变压器产生得主磁通Φ,在空载与负载时,其值②。 (选填①完全相等;②基本不变;③根本不同;) 15、一台单相变压器,当一次侧电压降至额定电压一半时,变压器等效电路中得励磁电抗 ②。(选填:①不变;②变大;③变小) 16、一台变压器得额定频率为50Hz,如果接到60Hz得电源上,且额定电压得数值相等,则此变压器铁心中得磁通①。(选填:①减少;②不变;③增加) 17、变压器在空载时,线路电压增加,铁心耗损将①。(选填:①增加;②不变;③减少) 18、Y/Y联接得三相变压器组,在空载运行时,由于②③,使相电压增大,有害于变压器得正常运行。(选填:①有三次谐波电流通过;②有三次谐波磁通通过;③有三次谐波感应电势) 19、消除三相心式变压器中得三次谐波磁通得主要方法就是②③。(选填:①采用Y/Y联接;②采用Y/△联接;③采用△/△联接) 20、Y/Y联接得组式变压器,相电势得波形就是②。(选填:①正弦波;②尖顶波;③平顶波) 21、变压器并联运行,变比相等就是为了无环流;短路电压标么值相等就是为了负载分配合理;连接组别相同就是为了不因过大得环流而烧毁变压器绕组;短路阻抗角相等就是为了变压器副边绕组得电流同相位,使在负载电流一定时每台变压器承担得电流最小。 22、通过与实验可求取变压器得参数。 答:空载与短路。 23、一台接到电源频率固定得变压器,在忽略漏阻抗压降条件下,其主磁通得大小决定于 _______得大小,而与磁路得_______基本无关,其主磁通与励磁电流成_______关系。(外加电压; 材质与几何尺寸;非线性) 24、变压器铁心导磁性能越好,其励磁电抗越_______,励磁电流越_______。(越大;越小) 25、变压器带负载运行时,若负载增大,其铁损耗将_______,铜损耗将_______(忽略漏阻抗压降 得影响)。(不变;增加) 26、当变压器负载(φ2>0°)一定,电源电压下降,则空载电流I0_______,铁损耗PFe_______。( 减小;减小) 27、一台2kV·A,400/100V得单相变压器,低压侧加100V,高压侧开路测得I0=2A;P0=20W;当高压侧加400V,低压侧开路,测得I0=_______A,P0=_______W。(0、5;20) 28、变压器短路阻抗越大,其电压变化率就_______,短路电流就_______。(大;小) 29、变压器等效电路中得xm就是对应于_______电抗,rm就是表示_______电阻。(主磁通得;铁心损耗得等效) 30、两台变压器并联运行,第一台先达满载,说明第一台变压器短路阻抗标么值比第二台 _______。 (小) 31、三相变压器得联结组别不仅与绕组得_______与_______有关,而且还与三相绕组得_______ 有关。 (绕向;首末端标记;联结方式) 32、变压器空载运行时功率因数很低,这就是由于_______。(空载时建立主、漏磁场所需无功 远大于供给铁损耗与空载时铜损耗所需得有功功率) 二、判断下列说法就是否正确: 1.变压器得激磁阻抗Z m 随外加电压得增大而增大。× 2.变压器从空载到负载主磁通将随负载电流得增加而变大。× 3.变压器变比得定义就是初级与次级绕组得负载电压之比。× 4 变压器短路实验常在高压侧进行,测取外加电压为额定电压时得电流。× 5、变压器次级电流折算到初级要除以变比k 2 。× 6、短路电压u k 越大,则变压器随负载变化时,输出电压电压波动越大,且在变压器故障短路情 况下,短路电流较小。√ 7、按国家标准,实验测出得电阻值与电抗值应换算到基准工作温度(75℃)时得数值。× 8、变压器空载实验时,O m I U Z 1=,为了使测出得参数能符合变压器得实际运行,应选取额定电压时得数据来计算激磁阻抗。√ 9、变压器得空载损耗可近似瞧成铁损耗,短路损耗可近似瞧成铜损耗。√ 10、变压器带感性负载时,输出电压有可能比空载电压还高。× 11、标么值就是实际值与该物理量所选定得同单位基值之比得形式表示。√ 12、变压器次级电阻得标么值与次级电阻折算到初级后得得标么值具有不同得值× 13、变压器带额定负载时变压器得效率最高。× 14、三相心式变压器三相磁路长度不同,当外加三相对称电压时,三相激磁电流不完全对称, 中间铁心柱得一相磁路较短,激磁电流较大。× 15、绕组得同名端只决定于绕组得绕向,与绕组得首末端标志无关。√ 16、联接组号为Y/Y-4得变压器次级绕组得线电动势超前初级绕组得线电动势120?× 17、在三相变压器中,总希望在初级或次级绕组中有一个接成三角形,以保证相电动势接近正 弦波,从而避免相电动势波形发生畸变。√ 18、磁路彼此相关得三相组式变压器如采用Y/Y 联结会使相电动势畸变成为尖顶波,可能危 及绕组绝缘安全,故不允许采用Y/Y 联结。× 19、电流互感器不允许短路运行。× 20、单相变压器额定容量S N =2KVA,原,副方额定电压U 1N /U 2N =220/110V,今在原方施以 22V 得直流电压时,副方得电压为11V 。 × 21、仪用电压互感器在工作时绝对不允许副方短路。√ 22、变压器中得磁通按正弦规律变化时,激磁电流波形也按正弦规律变化。× 23、不论变压器带什么性质得负载,其负载电压总比空载电压低。× 24、 变压器低压侧电压折算到高压侧时,低压侧电压乘以变比K √ 25、一台变压器原边电压U 1不变,副边接电阻性负载或接电感性负载,如负载电流相等,则两 种情况下,副边电压也相等( )。 (F) 26、变压器在原边外加额定电压不变得条件下,副边电流大,导致原边电流也大,因此变压器 得主要磁通也大()。(F) 27、变压器得漏抗就是个常数,而其励磁电抗却随磁路得饱与而减少( )。(T) 28、自耦变压器由于存在传导功率,因此其设计容量小于铭牌得额定容量( )。(T) 29、使用电压互感器时其二次侧不允许短路,而使用电流互感器时二次侧则不允许开路( )。(T) 三、选择题 1、变压器得空载损耗为:(B) A、主要为铜耗 B、主要为铁耗 C、全部为铁耗 D、全部为铜耗 2、变压器空载电流小得原因就是:(A) A 、变压器得励磁阻抗大B、一次绕组匝数多,电阻大C、一次绕组漏抗大 3、当一次侧接额定电压并维持不变时,变压器由空载转为满载运行时,其主磁通将会(C) A、增大 B、减小 C、基本不变 4、一台一次侧额定电压为220V得单相变压器,接220V交流电源时,空载电流为1A;如果不慎错误地接到380V得交流电源,则空载电流为(C) A、1、727A; B、1、0A; C、大于1、727A 5、下列哪种形式得变压器在电力系统中不宜采用(D) A、Y,d接法得芯式变压器; B、D,y接法得组式变压器; C、Y,y接法得芯式变压器; D、Y,y接法得组式变压器 6、一台三相变压器,S N=200kVA,U1N/U2N=1000/400V,Y/Δ接法,当此变压器额定运行时,二次绕组中流过得电流值为(C) A、500A; B、288、7A; C、166、7A; D、115、5A。 7、一台变压器设计得频率为50Hz,现在将它接到60Hz得电网上运行,当额定电压不变时,铁心中得磁通将(C) A、增加; B、不变; C、减小; D、为零不能运行。 8、一台变压器在高压侧做空载实验求得得参数与在低压侧做实验求得得参数相比(A) A、大K2倍; B、大K倍; C、相同; D、小K2倍; 9、一台变压器原边接在额定电压得电源上,当副边带纯电阻负载时,则从原边输入得功率: ③ ①只包含有功功率;②只包含无功功率; ③既有有功功率,又有无功功率;④为零。 10、变压器中,不考虑漏阻抗压降与饱与得影响,若原边电压不变,铁心不变,而将匝数增加,则励磁电流:② ①增加;②减少;③不变;④基本不变。 11、一台变压器在( )时效率最高。③ ①β=1;②P0/P S=常数;③P Cu=P Fe;④S=S N 四、问答题 1、电流互感器二次绕组为什么不许开路？电压互感器二次绕组为什么不许短路？ 答:电流互感器正常运行时,相当于变压器工作在短路状态,一、二侧磁动势处于平衡状态,磁场很弱。若二次侧开路,一次侧电流完全用于励磁,磁场变得很强,将在二次侧感应出很高得电压,将绝缘击穿,危及人身及设备安全。因此,电流互感器二次侧不得开路。 电压互感器正常运行时,负载接电压表,阻抗很大,接近于空载运行。若二次绕组短路,则变成短路运行,电流从空载电流变成短路电流,一、二次侧电流均变得很大,造成互感器绕组过热而烧坏。 2、为什么三相变压器组不能采用Yy联结？而三相心式变压器又可采用Yy联结？ 答:Yy联结得三相变压器,一、二次绕组中都不能流通3次谐波电流,励磁电流基本接近正弦波。由于磁路饱与得原因,铁心中主磁通基本为平顶波,其中含较强得3次谐波磁通。对于 三相变压器组,各相磁路彼此独立,3次谐波磁通沿铁心闭合。由于铁心磁阻很小,故3次谐 波磁通较大,加上3次谐波磁通得频率为基波频率得3倍,所以,由它所感应得3次谐波相电 动势相当大,在数值上可达基波幅值得45%-60%,甚至更大,结果使相电动势波形畸变,最大值 升高很多,可能使绕组绝缘击穿,故不能采用Yy 联结。 对于三相心式变压器,由于三相磁路彼此相关,三次谐波磁通又彼此同相位、同大小,不能沿 铁心闭合,只能借油、油箱壁等形成闭合。由于这些磁路得磁阻很大,故3次谐波磁通很小, 主磁通基本接近正弦波,因此可以采用Yy 联结。但由于3次谐波磁通通过油箱壁闭合,引起 附加涡流损耗,因此对容量较大、电压较高得三相心式变压器,也不宜采用Yy 联结。 3、变压器并联运行得最理想情况有那些？怎样才能达到最理想得情况？ 答:变压器并联运行得最理想情况就是 (1)空载时并联得变压器之间无环流;(2)负载时能按照各台变压器得容量合理地分担负载;(3) 负载时各变压器分担得电流应为同相。 为了达到上述并联运行得理想情况,各台变压器必须具备下列三个条件 (1)各台变压器得一次侧额定电压与二次侧额定电压应分别相等。此时,各台变压器得一次侧 与二次侧线电压之比相等;(2)各台变压器得二次侧线电压对一次侧线电压得相位差相等,即各 台变压器应属于相同得连接组;(3)各台变压器用标幺值表示得短路阻抗应相等,短路电抗与短 路电阻之比也应相等。 4、为什么变压器一、二次绕组电流与匝数成反比,只有在满载或接近满载时才成立,空载时不 成立？ 答:因为空载时,二次绕组得电流I 2等于零,因此不存在电流比得关系。因而满载与接近满载时, 一、二次绕组得电流远大于空载电流,在磁动势平衡方程式中,忽略空载电流才能得到 K N N I I 11221==这一关系。 5、 变压器空载运行时,原线圈加额定电压,这时原线圈电阻r 1很小,为什么空载电流I 0不大？ 如将它接在同电压(仍为额定值)得直流电源上,会如何？ 答: 因为存在感应电动势E 1, 根据电动势方程: )()(11001010010111jx r I Z I r I x I j jx r I r I E E U m m m ++=+++=+--=&&&&&&&&&σ可知,尽管1 r 很小,但由于励磁阻抗m Z 很大,所以0I 不大、如果接直流电源,由于磁通恒定不变,绕组中不 感应电动势,即01=E ,01=σE ,因此电压全部降在电阻上,即有11/r U I =,因为1r 很小,所以 电流很大。 6、为什么变压器得空载损耗可近似瞧成铁损耗,而短路损耗可近似瞧成为铜损耗？ 答 变压器铁损耗得大小决定于铁心中磁通密度得大小,铜损耗得大小决定决定于绕组 中电流得大小。 变压器空载与短路时,输出功率都为零。输入功率全部变为变压器得损耗。即铜损耗与 铁损耗之与。空载时,电源电压为额定值,铁心中磁通密度达到正常运行得数值,铁损耗也为 正常运行时得数值。而此时二次绕组中得电流为零,没有铜损耗,一次绕组中电流仅为励磁电 流,远小于正常运行得数值,它产生得铜损耗相对于这时得铁损耗可以忽略不计,因而空载损 耗可近似瞧成为铁损耗。短路试验时,输入功率为短路损耗。此时一次、二次绕组电流均为 额定值,铜损耗也达到正常运行时得数值,而电压大大低于额定电压,铁心中磁通密度也大大 低于正常运行时得数值,此时铁损耗与铜损耗相比可忽略不计。因此短路损耗可近似瞧成铜 损耗。 7、电源频率降低,其她各量不变,试分析变压器铁心饱与程度、励磁电流、励磁电抗、漏抗 得变化情况。 答 据m fN U φ1144.4≈可知,当f 降低时,m φ(m B )增加,铁心饱与程度增加,励磁电流增 加,励磁电抗减小。 8、变压器得原、副边额定电压都就是如何定义得？ 答 原边额定电压就是指规定加在一次侧得电压。副边额定电压就是指当一次侧加上额 定电压时,二次侧得开路电压。 五、计算题 1、有一台630KVA 、35/6、6KV 、50Hz 得单相变压器,空载实验与稳态短路实验数据如 下所示: 求(1)(2)假定,','2121σσX X R R ==绘出T 型等效电路; (3)当低压侧接负载5.4357j Z L +=时,利用T 型等效电路求高压侧电流及其功率因 数。 解:(1)励磁阻抗Ω===12941 .56600O O m I U Z 励磁电阻Ω=== 14612.538002O O m I P R 励磁电抗Ω=-=-= 128514612942222m m m R Z X 变压比3.56 .6352010===U U K 归算到高压侧 Ω =?=?=Ω=?=?=Ω =?=?=41001463.5'3609512853.5'3634812943.5'222222m m m m R K Rm X K Xm Z K Z 利用稳态短路实验数据计算可得: Ω=-=-=Ω== =Ω=== 1282.321322.322.1795001322.172270222222k k k k k k k k k R Z X I P R I U Z (2) T 型等效电路如图所示: (3)略。自己验算 2、一铁心线圈,加上12V 直流电压时,电流为1A;加上110V 交流电压时,电流为2A,消耗得功 率为88W,求后一情况下线圈得铜损耗、铁损耗与功率因数。 解 本题目得就是为了复习铁心线圈电路中得功率关系 由线圈加直流电压时得电压与电流值可求得线圈得电阻为 Ω===121 12I U R 由线圈加交流电压时得数据求得交流铁心线圈电路中得铜损耗、铁损耗与功率因数分别为 W RI p cu 4821222=?== W p P p cu Fe 404888=-=-= 4.02 11088=?==UI P λ 3、一交流铁心线圈电路,线圈电压V U 380=,电流A I 1=,功率因数6.0cos ==?λ,频率 Hz f 50=,匝数N=8650。电阻Ω=4.0R ,漏电抗Ω=6.0X 。求线圈得电动势与主磁通 最大值。 解 本题目得就是为了复习交流铁心线圈电路中得电磁关系。 选择电压为参考相量,即?∠=? 0380U ,电压与电流得相位差?===1.536.0arccos arc ?? 由交流铁心线圈电路得电动势平衡方程求得 V j I jX R U E ?∠=?-∠?++?∠-=++-=? ??006.03791.531)6.04.0(0380)( 由此求得 Wb Nf E 0002.050 865044.437944.4=??==φ Ω=?===Ω=?= =1.162.322121'641282 1'2121k R R R X X σσ 4、 一单相变压 器,KVA S N 50=,V U U N N 230/10000/21=,KVA S N 50=,Ω=401R ,Ω=601X , Ω=02.02R ,Ω=04.02X ,Ω=2400m R ,Ω=12000m X 。当该变压器作降压变压器 向外供电时,二次电压V U 2152=,A I 1802=,功率因数8.02=λ(电感性)。试用基本 方程式求该变压器得0I 、1I 与1U 。 解 48.432301000021=== N N U U k V j I Z U E ?∠=?-∠?++?∠=+=???93.023.22287.36180)04.002.0(02152222 V E k E ?∠=∠?==??93.056.966293.023.22248.4321 A j Z E I m ?∠=+?∠-=- =??24.10279.012000240093.056.966210 A k I I I ?∠=?-∠-?∠=- =???96.13676.448.4387.3618024.10279.0(201 V j I Z E U ?-∠=?-∠?++?∠-=+-=???65.178999896.13676.4)6040(93.056.96621111 5、一单相铜线变压器,KVA S N 20000=,KV U U N N 11/127/21=, A I I N N 1818/5.157/21=,Hz f N 50= ,室温C ?=15θ。在低压侧做空载试验,测得 KV U 111=,A I 5.450=,KW P 470=;在高压侧做短路试验,测得 KV U s 24.9=,A I 5.1571=,KW P s 129=。设'21R R =,'21X X =。求折算至高压侧 C ?75时得T 形等效电路中得各参数。 解:(1)励磁阻抗Ω=?==76.2415 .4510113 1O m I U Z 励磁电阻Ω=?==7.225 .45104723 20I P R O m 励磁电抗Ω=-=-= 69.2407.2276.2412222m m m R Z X 变压比55.1111 12721===N N U U K 归算到高压侧 Ω =?=?=Ω =?=?=Ω =?=?=3211069.24055.11'30287.2255.11'39.3225176.24155.11'222222m m m m X K Xm R K Rm Z K Z (2)利用稳态短路实验数据计算可得: Ω =-=-=Ω=?==Ω=?==44.582.567.582.55 .1571012967.585 .1571024.9222223213 1s s s s s s s R Z X I P R I U Z (3) 折算至C ?75,则 6、SCL- 1 600/10型三相铝线变压器,D,yn 联 结。 KVA S N 1600=,KV U U N N 4.0/10/21=,A I I N N 2312/5.92/21=。在低压侧做空载试 验,测得V U L 4001=,A I L 1040=,W P 39500=;在高压侧做短路试验,测得 V U sL 600=,A I L 5.921=,W P s 13300=。实验时室温为C ?=20θ。求折算至高压侧 C ?75时得Rm 、Xm 、Zm 与Rs 、Xs 、Zs 。 解:三相变压器空载实验与短路实验测得得电压为线电压,电流为线电流,功率为三相功 率。在参数计算时,应用相电压、相电流与每相功率。 (1)励磁阻抗Ω=?===223.2104 73.14003/011L L O m I U I U Z 励磁电阻Ω=?==122.010******** 20I P R O m 励磁电抗Ω=-=-= 22.2122.0223.22222m m m R Z X 变压比25.4373 .1/4.0103/2121====N N Np Np U U U U K 归算到高压侧 Ω=?===Ω=?===Ω=?++=22.2944.582121'225.345.62 121'45.62.5155.234755.2342121Xs X X R R R Rs s Ω =?=?=Ω=?=?=Ω =?=?=65.415222.225.43'21.228122.025.43'26.4158223.225.43'222222m m m m X K Xm R K Rm Z K Z (2)利用稳态短路实验数据计算可得: Ω=-=-=Ω=====Ω====11.1155.122.1155.15.9213300) 3/(3322.1173.1/5.926003 /1222 222121211s s s L L s s s s R Z X I Ps I Ps I P R L I UsL I U Z (3) 折算至C ?75,则 7、三相变压器额定容量为20kV ·A,额定 电压为10/0、4 kV,额定频率为 50H Z ,Y,y0联结,高压绕组匝数为3300。试求:(1)变压器高压侧与低压侧 得额定电流;(2)高压与低压绕组得额定电压;(3)绘出变压器Y,y0得接线图。 解 :(1)1 1.16N I A == 228.87N I A = = (2)1 5.774NP U kV == 20.231NP U kV = = 8、判断下列连接组别 (连接组为Yd5得连接组。) ( Y,d11) 一、填空题 : 27.1111.1189.111.1189.155.1205.234755.23422221=+=+=Ω=Ω=?++=s s X R Zs X Rs 1、一台她励调速直流电动机,当励磁电流减小时,将使该电机得转速升高。 2、直流电机以励磁方式来分类,有她励, 并励, 串励与复励四类。 3、直流电动机常用得制动方式有能耗制动、反接制动、回馈制动。 4、直流发电机得输出电压随负载电流得增大而降低、其中串励与她励发电机相比,电压降更大得就是串励电机。 5、并励直流发电机自励电压得建立满足电机中要有剩磁、励磁绕组并接到电枢绕组两端得极性要正确,使励磁电流产生得磁通与剩磁同方向、励磁回路得电阻值要小于建立临界电阻值三个条件。 6、串励电动机电动机空载运行时会出现得现象就是飞车现象。 7、直流电动机恒功率调速应采用得方法就是调励磁电流调速。 8、直流并励电动机得输出功率等于 A 。(选填:①U N I NηN;②U N I N-I f);③U N I N) 9、直流发电机电枢导体中得电流就是 B 。(选填:①直流电;②交流电;③脉动得直流) 10、要改变并励直流电动机得转向,可以 C 。(选填:①增大励磁;;②改变电源极性;③改变励磁绕组) 11、直流发电机得电磁转距与转速得方向 B 。(选填:①相同;②相反;③无关) 12、一台并励直流发电机,在500rpm时建立空载电压120V,若把转速提高到1000rpm,则该电机空载电压B 。(因为E=CeФn,Ф在变) A:等于240V B:大于240V C:大于120V但小于240V D:无法判断 13、一台串励直流电动机,若把电刷顺旋转方向偏离几何中心线一个角度,设电机得电枢电流保持不变,此时电动机得转速将 A 。(选填:①降低;②升高;③保持不变) 14、一台直流发电机,由额定运行状态转速下降为原来得30%,而励磁电流及电枢电流均不变,则 A 。(选填:①E下降30%;;②T em下降30%;③E与T em都下降30%) 15、直流发电机得电磁转距就是制动转距,而直流电动机得电磁转距就是驱动转距。 16、如果把直流发电机得电刷顺电枢旋转方向移动一个角度,负载时得电枢反应就是去磁性得;如果把电枢反方向旋转,负载时得电枢反应就是助磁性得。 17、直流电机空载时损耗有机械损耗、铁心损耗、励磁损耗,它们分别就是由机械摩擦、电枢铁心相对磁场运动、励磁绕组铜耗引起得。 18、直流电机负载时损耗有电枢回路电阻上得损耗及电刷与换向器表面得接触电阻得损耗;铁耗与机械损耗在负载变化时可瞧成就是不变损耗。 19、一台直流发电机得转速由额定值下降为原来得50%,而励磁电流I f、电枢电流I a不变,则感应电势下降50% ,电磁转距保持不变。 20、她励直流电动机空载运行时,若不慎将励磁回路断开,电机转速将A 。(1、飞车2、升至新得值稳定运行3、减速直至停车) 21、直流电机电枢反应得定义就是_______,当电刷在几何中线时,电动机产生_______性质得电枢反应,其结果使_______与_______,物理中性线朝_______方向偏移。(电枢磁动势对励磁磁动势得作用;交磁;气隙磁场产生畸变;对主磁场起附加去磁作用;逆电机旋转) 22、交轴电枢反应对电机得影响就是(1)使气隙磁场发直流电机得电磁转矩就是由_______与_______共同作用产生得。(每极气隙磁通量;电枢电流) 生畸变;(2)使物理中性线偏移;(3)使每极磁通减少,具有去磁效应。 23、可用下列关系来判断直流电机得运行状态,当_______时为电动机状态,当_______时为发电机状态。(E a〈U;E a〉U) 24、直流电机得电磁转矩就是由_______与_______共同作用产生得。(每极气隙磁通量;电枢电流) 二、判断下列说法就是否正确: 1.直流电机中电刷所短路得绕组得感应电动势为最大。× 2.直流电机得电刷得实际位置就是在电机得磁极中性线上。√ 3.单迭绕组得并联支路数等于该电机得极对数。√ 4.并励电动机得电枢电流I a,励磁电流I f,输入电流I得关系为:I a = I +I f。× 5.复励电动机得每个主极铁心上不止有一套励磁绕组。√ 6.直流电动机中电枢电流为直流。× 7.直流发电机得额定功率P N就是指输入功率。× 8.直流电动机其它条件不变,减小励磁电流,电动机得转速会减小。× 9.一般地,具有上升机械特性得电机带负载会稳定运行。× 10.直流电动机改变电枢电压调速会使电动机得机械特性变软。× 11.直流电动机调励磁电流调速就是恒转距调速。× 12.直流测速电机实际就是一个直流电动机。× 13.要把一个重物以高于直流电动机理想空载转速n o得速度匀速放下,可以采用能耗制动方式或电动势反向得反接制动方式。× 14、欲使直流发电机得端电压保持恒定,其励磁电流随负载电流变化得关系曲线称为外特性 曲线。× 15、直流电动机带恒定负载工作时,若减小励磁电流,则电枢电流会增大。√ 16、直流发电机轴上输入得功率即为发电机得额定功率。× 17、直流电动机起动时,若不考虑电枢反应得去磁作用,起动电流为额定电流5倍,起动转距也为额定转距得5倍。√ 18、一台并励直流发电机,正转能自励,若反转也能自励。()× 19、一台直流发电机,若把电枢固定,而电刷与磁极同时旋转,则在电刷两端仍能得到直流电压。() (T) 20、一台并励直流电动机,若改变电源极性,则电机转向也改变。(F) 21、直流电动机得电磁转矩就是驱动性质得,因此稳定运行时,大得电磁转矩对应得转速就高。() (F) 三、选择题 1、若并励直流发电机转速升高15％,则空载时发电机得端电压将升高(B) A、15& B、>15% C、<15% 2、直流电动机降压调速稳定后,若磁场及负载转速不变,则(C) 不变 A、输入功率 B、输出功率 C、电枢电流 3、直流发电机由主磁通感应得电动势存在于A A、电枢绕组 B、电枢与励磁绕组 C、励磁绕组 4、电源电压不变时,直流电动机得启动电流决定于(B) A、负载转矩得大小 B、电枢回路得总电阻 C、励磁电流 D、由上述因素共同作用 5、在直流电动机中,公式Ea=CeΦn与T=C MΦIa中得Φ就是(B) A、主磁极每极磁通; B、每极合成磁通; C、每极电枢反应磁通; D、所有磁极得总磁通。 6、直流并励电动机起动时,串联在励磁回路中得变阻器应处于得位置(B) A、阻值最大; B、阻值最小; C、断开; D、任意。 1. 题目：三相异步电动机交流绕组设计 （1）要求：三相异步电动机采用单层链式绕组，试画出其定子绕组展开图与槽电动势邢星图。 （2）三组参数 2. 题目：水轮发电机V 型曲线的解析与绘制 一台50000Kw ，13800V ，cos 0.8()N ?=滞后的水轮发电机并联于 一无穷大电网上，参数为** 0, 1.15,0.7a d q R X X ≈==，假定其空载特性曲 线为一直线。 试求： （1）输出功率为零时的V 型曲线与输出功率为22500Kw 时的V 型 曲线 （2）要求 （a ）V 型曲线中cos 1N ?=时的点要给出计算过程 （b ）每条V 型曲线中欠励和过励情况下，至少给出一个点的计 算过程 （c ）每条曲线至少7个点 3. 题目：变压器运行特性分析与计算 已知某单相变压器，根据给出参数，其中负载阻抗为43L Z j =+，完成变压器空载、变压器负载运行时的分析与计算。 4. 题目：三相异步电动机交流绕组设计 （1）要求：三相异步电动机采用单层链式绕组，试画出其定子绕组展开图与槽电动势邢星图。 （2）三组参数 5. 题目：水轮发电机V 型曲线的解析与绘制 一台50000Kw ，13800V ，cos 0.8()N ?=滞后的水轮发电机并联于 一无穷大电网上，参数为** 0, 1.15,0.7a d q R X X ≈==，假定其空载特性曲 线为一直线。 试求： （1）输出功率为零时的V 型曲线与输出功率为52500Kw 时的V 型 曲线 （2）要求 （a ）V 型曲线中cos 1N ?=时的点要给出计算过程 （b ）每条V 型曲线中欠励和过励情况下，至少给出一个点的计 算过程 （c ）每条曲线至少7个点 6. 题目：变压器运行特性分析与计算 已知某单相变压器，根据给出参数，其中负载阻抗为43L Z j =+，完成变压器空载、变压器负载运行时的分析与计算。 电机学主要知识点复习提纲 一、直流电机 A. 主要概念 1. 换向器、电刷、电枢接触压降2 U b 2. 极数和极对数 3. 主磁极、励磁绕组 4. 电枢、电枢铁心、电枢绕组 5. 额定值 6. 元件 7. 单叠、单波绕组 8. 第1节距、第2节距、合成节距、换向器节距 9. 并联支路对数a 10. 绕组展开图 11. 励磁与励磁方式 12. 空载磁场、主磁通、漏磁通、磁化曲线、每级磁通 13. 电枢磁场 14. （交轴、直轴）电枢反应及其性质、几何中性线、物理中性线、移刷 15. 反电势常数C E、转矩常数C T 16. 电磁功率P em 电枢铜耗p Cua 励磁铜耗 p Cuf 电机铁耗 p Fe 机械损耗 p mec 附加损耗 p ad 输出机械功率 P 2 可变损耗、不变损耗、空载损耗 17. 直流电动机（DM ）的工作特性 18. 串励电动机的“飞速”或“飞车” 19. 电动机的机械特性、自然机械特性、人工机械特性、硬特性、 软特性 20. 稳定性 21. DM 的启动方法：直接启动、电枢回路串电阻启动、降压启动； 启动电流 22. DM 的调速方法：电枢串电阻、调励磁、调端电压 23. DM 的制动方法：能耗制动、反接制动、回馈制动 B. 主要公式： 发电机：P N ＝U N I N (输出电功率) 电动机：P N ＝U N I N ηN (输出机械功率) 反电势： 60E a E E C n pN C a Φ== 电磁转矩： em a 2T a T T C I pN C a Φπ== 直流电动机（DM ）电势平衡方程：a a E a a U E I R C Φn I R =+=+ DM 的输入电功率P 1 ： 12 ()()a f a f a a a f a a a f em Cua Cuf P UI U I I UI UI E I R I UI EI I R UI P p p ==+=+=++=++=++ 12em Cua Cuf em Fe mec ad P P p p P P p p p =++=+++ DM 的转矩方程：20d d em T T T J t Ω --= DM 的效率：2111 2100%100%(1)100%P P p p P P P p η-∑∑= ?=?=-?+∑ 他励DM 的转速调整率： 0N N 100%n n n n -?=? DM 的机械特性：em 2 T j a j a a ) (T ΦC C R R ΦC U ΦC R R I U n E E E +-=+-= . 并联DM 的理想空载转速n 0： 二、变压器 A. 主要概念 1. 单相、三相；变压器组、心式变压器；电力变压器、互感器； 干式、油浸式变压器 2. 铁心柱、轭部 3. 额定容量、一次侧、二次侧 4. 高压绕组、低压绕组 肇庆学院 电子信息与机电工程学院电机学实验报告 13级电气2班姓名：梁智健学号：201324122202指导老师：肖奇军实验地点：后山金工楼2楼电工实验室 实验日期:2015年12月15日 实验三：三相鼠笼异步电动机的工作特性 一、实验目的 1、掌握三相异步电动机的空载、堵转和负载试验的方法。 2、用直接负载法测取三相鼠笼式异步电动机的工作特性。 3、测定三相鼠笼式异步电动机的参数。 二、预习要点 1、异步电动机的工作特性指哪些特性？ 2、异步电动机的等效电路有哪些参数？它们的物理意义是什么？ 3、工作特性和参数的测定方法。 三、实验项目 1、测量定子绕组的冷态电阻。 2、判定定子绕组的首末端. 四、实验方法 1、实验设备 2、屏上挂件排列顺序 D33、D32、D34-3、D31、D42、D51 3、测量定子绕组的冷态直流电阻。 将电机在室内放置一段时间，用温度计测量电机绕组端部或铁心的温度。当所测温度与冷却介质温度之差不超过2K时，即为实际冷态。记录此时的温度和测量定子绕组的直流电阻，此阻值即为冷态直流电阻。 (1) 伏安法 测量线路图为图3-1。直流电源用主控屏上电枢电源，可先调到50V输出电压。开关S1、S2选用D51挂箱，R用D42挂箱上1800Ω可调电阻。 图3-1 三相交流绕组电阻测定 量程的选择：测量时通过的测量电流应小于额定电流的20%，约小于60毫安，因而直流电流表的量程用200mA档。三相鼠笼式异步电动机定子一相绕组的电阻约为50Ω，因而当流过的电流为60毫安时二端电压约为3伏，所以直流电压表量程用20V 档。 按图3-1接线。把R调至最大位置，合上开关S1，调节直流电源及R阻值使试验电流不超过电机额定电流的20%，以防因试验电流过大而引起绕组的温度上升，读取电流值，再接通开关S2读取电压值。读完后，先打开开关S2，再打开开关S1。 调节R使A表分别为50mA，40mA，30mA测取三次，取其平均值，测量定子三相绕组的电阻值，记录于表3-2中。 一、直流电机 A. 主要概念 1. 换向器、电刷、电枢接触压降2 U b 2. 极数和极对数 3. 主磁极、励磁绕组 4. 电枢、电枢铁心、电枢绕组 5. 额定值 6. 元件 7. 单叠、单波绕组 8. 第1节距、第2节距、合成节距、换向器节距 9. 并联支路对数a 10. 绕组展开图 11. 励磁与励磁方式 12. 空载磁场、主磁通、漏磁通、磁化曲线、每级磁通 13. 电枢磁场 14. （交轴、直轴）电枢反应及其性质、几何中性线、物理中性线、移刷 15. 反电势常数C E、转矩常数C T 16. 电磁功率P em 电枢铜耗p Cua 励磁铜耗p Cuf 电机铁耗p Fe 机械损耗p mec 附加损耗p ad 输出机械功率P2 可变损耗、不变损耗、空载损耗 17. 直流电动机（DM）的工作特性 18. 串励电动机的“飞速”或“飞车” 19. 电动机的机械特性、自然机械特性、人工机械特性、硬特性、软特性 20. 稳定性 21. DM的启动方法：直接启动、电枢回路串电阻启动、降压启动 22. DM的调速方法：电枢回路串电阻、调励磁、调端电压 23. DM的制动方法：能耗制动、反接制动、回馈制动 B. 主要公式： 发电机：P N＝U N I N(输出电功率) 电动机：P N＝U N I NηN(输出机械功率) 反电势： 60E a E E C n pN C a Φ== 电磁转矩： em a 2T a T T C I pN C a Φπ== 直流电动机（DM ）电势平衡方程：a a E a a U E I R C Φn I R =+=+ DM 的输入电功率P 1 ： 12 ()()a f a f a a a f a a a f em Cua Cuf P UI U I I UI UI E I R I UI EI I R UI P p p ==+=+=++=++=++ 12em Cua Cuf em Fe mec ad P P p p P P p p p =++=+++ DM 的转矩方程：20d d em T T T J t Ω --= DM 的效率：21112 100%100%(1)100%P P p p P P P p η-∑∑= ?=?=-?+∑ 他励DM 的转速调整率： 0N N 100%n n n n -?= ? DM 的机械特性：em 2T j a j a a ) (T Φ C C R R ΦC U Φ C R R I U n E E E +-= +-= . 并联DM 的理想空载转速n 0： 二、变压器 A. 主要概念 1. 单相、三相；变压器组、心式变压器；电力变压器、互感器；干式、油浸式变压器 2. 铁心柱、轭部 3. 额定容量、一次侧、二次侧 4. 高压绕组、低压绕组 5. 空载运行，主磁通Φ、漏磁通Φ1σ及其区别，主磁路、漏磁路 空载电流、主磁通、反电动势间的相位关系，铁耗角 6. Φ、i 、e 正方向的规定。 7. 变比、二次侧空载电压、二次侧额定电压 8. 励磁电抗X m 、励磁电阻R m 、一次侧漏电抗X 1σ、二次侧漏电抗X 2σ 电机学知识点总结 电机学课程是高等学校电气类专业的一门重要技术基础课课程的特点是理论性强、概念抽象、专业性特征明显它涉及的基础理论和知识面较广牵涉电、磁、热、机械等综合知识。下面请看我带来的电机学知识点总结。 电机学知识点总结 直流电动机知识点 1、直流电动机主要结构是定子和转子；定子主要包括定子铁心、励磁绕组、电刷。转子主要包括转子铁心、电枢绕组、换向器。 2、直流电动机通过电刷与换向器与外电路相连接。 3、直流电动机的工作原理：通过电刷与换向器之间的切换，导体内的电流随着导体所处的磁极性的改变而同时改变其方向，从而使电磁转矩的方向始终不变。 4、通过电刷和换向器将外部通入的直流电变成线圈内的交变电流的过程叫做“逆变”。 5、励磁方式分为他励式和自励式；自励式包括并励式、串励式和复励式。（只考他励式和并励式，掌握他励式和并励式的图形） 6、直流电机的额定值：①额定功率PN 对于发电机额定功率指线端输出的电功率；对于电动机额定功率指轴上输出的机械功率。②额定电压、额定电流均指额定状态下电机的线电压线电流。 7、磁极数=电刷数=支路数（2p=电刷数=2a，p为极对数，a为支路对数） 8、空载时电极内的磁场由励磁绕组的磁动势单独作用产生，分为主磁通和 漏磁通两部分。 9、电枢反应：负载时电枢磁动势对气隙主磁场的影响。 10、电刷位置是电枢表面电流分布的分界线。 11、交轴电枢反应的影响：①使气隙磁场发生畸变；②物理中线偏离几何中线；③饱和时具有一定的去磁作用。 12、电刷偏离几何中线时，出现直轴。 13、Ea=CeΦn Te=CTΦIa CT=9.55Ce 14、发电机 Ea=U+IaRa 电动机 U=Ea+IaRa 15、他励发电机的特性（主要掌握外特性U=f(I)） 曲线向下倾斜原因①U=Ea‐IaRa；随着负载电流I增大，电枢电阻压降 IaRa 随之增大，所以U减小。②交轴电枢反应产生一定的去磁作用；随着负载的增加，气隙磁通Φ和电枢电动势Ea将减小，再加上IaRa的增大使电压的下降程度增大。 16、并励发电机自励条件：①电机的磁路中要有剩磁；②励磁绕组的接法要正确，使剩磁电动势所产生的电流和磁动势，其方向与剩磁方向相同；③励磁回路的总电阻必须小于临界电阻。 17、并励发电机的外特性U=f(I)，曲线下降原因①②同上他励发电机；③励磁电流减小，引起气隙磁通量和电枢电动势的进一步下降。 18、为什么励磁绕组不能开断？ 若励磁绕组开断，If=0，主磁通将迅速下降到剩磁磁通，电枢电动势也将下降到剩磁电动势，从而使电枢电流Ia迅速增大，如果负载为轻载，则电动机转 《电机学》实验教学大纲 课程名称：《电机学》课程编码：060132008 课程类别：专业基础课课程性质：选修 适用专业：自动化 适用教学计划版本：2017 课程总学时：32 实验（上机）计划学时： 8 开课单位：自动化与电气工程学院 一、大纲编写依据 1．自动化专业2017版教学计划； 2．自动化专业《电机学》理论教学大纲对实验环节的要求； 3．近年来《电机学》实验教学经验。 二、实验课程地位及相关课程的联系 1．《电机学》是自动化专业的专业基础课程； 2．本实验项目是《电机学》课程综合知识的运用； 3．本实验项目是理解直流电机，交流电机及变压器的基础； 4．本实验以《电路》、《大学物理》为先修课； 5．本实验为后续的《运动控制基础》、《直流运动控制系统》、《交流调速系统》及《工厂供电及节能技术》课程学习有指导意义。 三、实验目的、任务和要求 1．本课程是自动化专业的一门专业基础课。课程主要讲解直流电机、变压器、交流电机。它一方面研究电机的基本理论问题、另一方面又研究与其相联系的科学实验和生产实际中的问题。本课程的实验目的是使学生掌握直流电机、交流电机、变压器的基本理论，为学习“直流运动控制系统”、“交流调速系统”和“工厂供电及节能技术”等课程打下坚实基础； 2．通过实验培养学生观察问题、分析问题和独立解决问题的能力； 3．通过综合性、设计性实验训练，使学生初步掌握电机的应用； 4．培养正确记录实验数据和现象，正确处理实验数据和分析实验结果的能力以及正确书写实验报告的能力。 5．实验项目的选定依据教学计划对学生工程实践能力培养的要求； 6．巩固和加深学生对电机学理论的理解，提高学生综合运用所学知识的能力； 7．通过实验，要求学生做到： （1）预习实验，自行设计实验方案并撰写实验报告； （2）正确连接实验线路； （3）用电机学理论知识独立分析实验数据。 四、教学方法、教学形式、教学手段的特色 重视学生的实际动手能力 五、实验内容和学时分配 《电机学》课程设计指导书 适用专业：电气工程及自动化 适用年级： 2008级 指导老师：张新闻冯翼 北方民族大学电信学院 二○一○年九月 一、课程设计的目的和作用 课程设计是培养和锻炼在校学生综合应用所学理论知识解决实际问题能力、进行工程实训的重要教学环节，它具有动手、动脑，理论联系实际的特点，是培养在校工科大学生理论联系实际、敢于动手、善于动手和独立自主解决设计实践中遇到的各种问题能力的一种较好方法。 《电机学》是电气工程及自动化专业的一门专业基础课，具有应用性、实践性较强的特点，忽视了实践环节，学生不能很好的理解所学内容。通过设计，使学生系统、深入了解各种电机的工作原理和抽象出来的数学模型，对这门课程的认识和理解提高到一个新的水平。 通过设计实践，培养学生查阅专业资料、工具书或参考书，掌握现代设计手段和软件工具，并能以仿真程序及仿真结果表达其设计思想的能力。 通过设计，不但要培养和提高学生学习和应用专业知识的能力，而且要在实践过程中锻炼培养正确的设计思想，培养良好的设计习惯，牢固树立事实求是和严肃认真的科学工作态度。 电机学课程设计是电机学课程学习的最后一个环节，通过设计不仅可以使学生更牢固的掌握所学知识，同时也可以为后续课程的学习打下扎实的理论基础。 二、设计题目与任务 设计题目的拟定原则：结合课堂理论教学的内容，针对课程设计的目的，在规定的时间内，选择符合教学、符合学生水平、符合实验室条件的课题。 本次参与课程设计的是08电气工程及自动化的学生共有60人。设计题目（课题题目见表一）共13个。通过2周的设计时间，在指导老师的指导下应独立完成规定的设计任务。 三、设计指导及要求 本次课程设计是在指导指导老师指导下由学生独立完成。指导指导老师的主导作用主要在于指明设计思路，启发学生独立思考，解答疑难问题和按设计进度进行阶段审查。学生必须发挥自身学习的主动性和能动性，主动思考问题、分析问题和解决问题，而不应处处被动地依赖指导指导老师查资料、给数据、定答案。同组同学要发扬团队协作精神，创新精神，积极主动的提出问题、解决问题，使大家在设计中实现知识和友谊的双丰收。 本次课程设计是学生第一次较全面的设计训练，它对以后的毕业设计、专业设计工作打下良好基础具有重要意义。学生在设计的全过程中必须认真，刻苦钻研，一丝不苟，精益求精，才能在设计思想、方法和技能各方面都获得较好的锻炼和提高。 设计中要正确处理参考己有资料与创新的关系。设计是一项复杂、细致的劳动，任何设计都不可能是由设计者脱离前人长期经验积累的资料而凭空想象出来。熟识和利用已有的资料，既可避免许多重复工作，加快设计进程，同时也是提高设计质量的重要保证。善于掌握和使用各种资料，如参考和分析现有的软、硬件结构方案并合理地消化引用，合理选用已有的经验设计数据，也是体现设计工作能力的重要方面。然而任何新的设计任务总是有其特定 1、变压器的铁心损耗包括：磁滞损耗 、涡流损耗。 2、感应电机经两次折算后得到等效电路，这两次折算为：频率折算、绕组折算。 3、直流电机按励磁方式可分类为：他励式、并励式 、串励式 、复励式。 4、变压器开路试验可以获得哪些等效电路参数：激磁电阻、激磁电抗。 4、同步电动机的起动方法有：变频起动、辅助起动、异步起动。 5、变压器等效绕组折算的一般原则是：归算前、后二次侧绕组磁动势保持不变。 6、并励直流发电机希望改变他电枢两端的正负极性，采用的方法是改变励磁绕组的接法。 7、直流发电机的电磁转矩与转速方向相反，转子电枢导体中的电流是交流电。 8、变压器制造时，硅钢片接缝变大，那么此台变压器的励磁电流将增大。 9、一台感应电机，其转差率s>1，转速n<0，则电机运行状态是电磁制动。 10、一台三相感应电机接在50Hz 三相交流电源上运行，额定转速为1480r/min ，定子上A 、B 两导体空间相隔20°机械角度，则A 、B 两导体的空间电角度为：40°。 11、简述改变他励直流电动机、三相鼠笼异步电动机转子转向的方法。 答：他励直流电动机：将电枢绕组的两个接线端对调；三相鼠笼异步电动机：将三相电源线的任意两根线换接。 12、简述并励直流发电机的自励条件。 答：1.磁路中必须有剩磁；2.励磁磁动势与剩磁两者的方向必须相同；3.励磁回路的总电阻必须小于临界电阻。 13、已知直流他励电机的额定电流I N 、额定电压U N 、额定效率ηN ，简述直流电动机和直流发电机额定功率的定义，并写出表达式。 答：对于发电机，额定功率是指线端输出的电功率，I U P ;对于电动机，额定功率是指轴上输出的机械功率，N N N N =。 14、简述单相变压器的工作原理。 15、为什么同步电动机不能自启动？说明原因。 16、一台三相绕线型感应电动机，若将定子三相短路，转子绕组通入频率为f1的三相交流电，试问：空载时电机转子能否转动，分析其工作原理。 17、简述直流电机、鼠笼异步电机、绕线异步电机和同步电机的原理和结构异同？ 18、在导出变压器的等效电路时，为什么要进行归算？归算是在什么条件下进行的，要遵循哪些原则？ 答：因为变压器原、副边只有磁的联系，没有电的联系，两边电压21E E ≠，电流不匹配，必须通过归算，才能得到两边直接连接的等效电路。 归算原则：归算前、后二次侧绕组磁动势保持不变。 19、一台并励直流发电机不能正常输出电压，试分析其可能原因。 答：1.磁路中没有剩磁；2.励磁回路与电枢回路之间接线错误；3.励磁回路的总电阻大于临界电阻。 20、一台他励直流电动机拖动一台他励直流发电机在额定转速下运行，当发电机电枢电流增加时，电动机的电枢电流有何变化？并说明其原因。 答：直流电动机的电枢电流也增加。因为直流发电机电流增加时，则制动转矩即电磁转矩增大，要使电动机在额定转速下运行，则必须增大输入转矩即电动机的输出转矩，那么，电动机的电磁转矩增大，因此电枢电流也增大。 电机学实验报告 学院：核技术及其自动化工程专业：电气工程及其自动化 教师：黄洪全 姓名：许新 学号：200706050209 实验一异步电机的M-S曲线测绘 一．实验目的 用本电机教学实验台的测功机转速闭环功能测绘各种异步电机的转矩~转差曲线，并加以比较。 二．预习要点 1．复习电机M-S特性曲线。 2．M-S特性的测试方法。 三．实验项目 1．鼠笼式异步电机的M-S曲线测绘测。 2．绕线式异步电动机的M-S曲线测绘。 ＞T m， （n=0） 当负载功率转矩 当S≥S m 过读取不同转速下的转矩，可描绘出不同电机的M-S曲线。 四．实验设备 1．MEL 系列电机系统教学实验台主控制屏。 2．电机导轨及测功机、转矩转速测量（MEL-13、MEL-14）。 3．电机起动箱（MEL-09）。 4．三相鼠笼式异步电动机M04。 5．三相绕线式异步电动机M09。 五．实验方法 1 被试电动机M04法。 G 功机，与按图线，实验步骤： （1）按下绿色“闭合”按钮开关，调节交流电源输出调节旋钮，使电压输出为220V ，起动交流电机。观察电机的旋转方向，是之符合要求。 （2）逆时针缓慢调节“转速设定”电位器经过一段时间的延时后，M04电机的负载将随之增加，其转速下降，继续调节该电位器旋钮电机由空载逐渐下降到200转/分左右（注意：转速低于200转/分时，有可能造成电机转速不稳定。） （3）在空载转速至200转/分范围内，测取8-9组数据，其中在最大转矩附近多测几点，填入表5-9。 （4）当电机转速下降到200转/分时，顺时针回调“转速设定”旋钮，转速开始上升，直到升到空载转速为止，在这范围内，读出8-9组异步电机的转矩T，转速n，填入表5-10。 2．绕线式异步电动机的M-S曲线测绘 NANHUA University 1．课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等） ： 2．对课程设计成果的要求〔包括图表、实物等硬件要求〕 ： 电机学知识点讲义汇总 第一章 基本电磁定律和磁路 电机的基本工作原理是建立在电磁感应定律、全电流定律、电路定律、磁路定律和电磁力定律等定律的基础上的，掌握这些基本定律，是研究电机基本理论的基础。 ▲ 全电流定律 全电流定律 ∑? = I Hdl l 式中，当电流方向与积分路径方向符合右手螺旋关系时，电流取正号。 在电机和变压器的磁路计算中，上式可简化为 ∑∑=Ni Hl ▲电磁感应定律 ①电磁感应定律 e=- dt d N dt d Φ -=ψ 式中，感应电动势方向与磁通方向应符合右手螺旋关系。 ②变压器电动势 磁场与导体间无相对运动，由于磁通的变化而感应的电势称为变压器电动势。电机中的磁通Φ通常是随时间按正弦规律变化的，线圈中感应电动势的有效值为 m fN E φ44.4= ③运动电动势 e=Blv ④自感电动势 dt di L e L -= ⑤互感电动势 e M1=-dt di 2 e M2 =-dt di 1 ▲电磁力定律 f=Bli ▲磁路基本定律 ① 磁路欧姆定律 Φ= A l Ni μ=m R F =Λm F 式中，F=Ni ——磁动势，单位为A ； R m = A l μ——磁阻，单位为H -1； Λm = l A R m μ=1——磁导，单位为H 。 ② 磁路的基尔霍夫第一定律 0=?s Bds 上式表明，穿入（或穿出）任一封闭面的磁通等于零。 ③ 磁路的基尔霍夫第二定律 ∑∑∑==m R Hl F φ 上式表明，在磁路中，沿任何闭合磁路，磁动势的代数和等于次压降的代数和。 磁路和电路的比较 第二章 直流电动机 一、直流电机的磁路、电枢绕组和电枢反应 ▲磁场是电机中机电能量转换的媒介。穿过气隙而同时与定、转子绕组交链的磁通为主磁通；仅交链一侧绕组的磁通为漏磁通。直流电机空载时的气隙磁场是由励磁磁动势建立的。空载时，主磁通Φ0与励磁磁动势F 0的关系曲线Φ0=f （F 0）为电机的磁化曲线。从磁化曲线可以看出电机的饱和程度，饱和程度对电机的性能有很大的影响。 ▲ 电机的磁化曲线仅和电机的几何尺寸及所用的材料有关，而与电机的励磁方式无关。电 机的运行特性与磁化曲线密切相关。设计电机时，一般使额定工作点位于磁化曲线开始弯曲的部分，这样既可保证一定的可调节度，又不至于浪费材料。 ▲ 直流电机电枢绕组各元件间通过换向器连接，构成一个闭合回路，回路内各元件的电动 势互相抵消，从而不产生环流。元件内的电动势和电流均为交变量，通过换向器和电刷间的相对运动实现交直流转换。电刷的放置原则是：空载时正、负电刷之间获得最大的电动势，这时被电刷短路的元件的电动势为零。因此，电刷应放在换向器的几何中性线上。对端接对称的元件，换向器的几何中性线应与主极轴线重合。 ▲ 不同型式的电枢绕组均有①S=K=Z ；②y 1=Z i /2p ε=整数；③y=y 1+y 2。其中，S 为元 件数，K 为换向片数，Z i 为虚槽数，p 为极对数，y 1为第一节距，y 2为第二节距，y 为合成节距，ε为小于1的分数，用来把y 1凑成整数。对单叠绕组，y=±1，y 2小于0，并联支路对数a=p ，即每极下元件串联构成一条支路。对单波绕组，y 2大于零，a=1，即所有同极性下元件串联构成一条支路。 课程名称：电机学实验指导老师：章玮成绩：__________________ 实验名称：异步电机实验实验类型：______________同组学生：旭东 一、实验目的和要求（必填）二、实验容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的 1、测定三相感应电动机的参数 2、测定三相感应电动机的工作特性 二、实验项目 1、空载试验 2、短路试验 3、负载试验 三、实验线路及操作步骤 电动机编号为D21，其额定数据：P N=100W，U N=220V，I N=0.48A，n N=1420r/min，R=40Ω，定子绕组△接法。 1、空载试验 （1）所用的仪器设备：电机导轨，功率表（DT01B），交流电流表（DT01B），交流电压表（DT01B）。 （2）测量线路图：见图4-4，电机绕组△接法。 （3）仪表量程选择：交流电压表250V，交流电流表0.5A，功率表250V、0.5A。（4）试验步骤： 安装电机时，将电机和测功机脱离，旋紧固定螺丝。 试验前先将三相交流可调电源电压调至零位，接通电源，合上起动开S1，缓缓升高电源电压使电机起动旋转，注意观察电机转向应符合测功机加载的要求（右视机组，电机旋转方向为顺时针方向），否则调整电源相序。注意：调整相序时应将电源电压调至零位并切断 电源。 接通电源，合上起动开关S1，从零开始缓缓升高电源电压，起动电机，保持电动机在额定电压时空载运行数分钟，使机械损耗达到稳定后再进行试验。 调节电源电压由1.2倍（264V~66V）额定电压开始逐渐降低，直至电机电流或功率显著增大为止，在此围读取空载电压、空载电流、空载功率，共读取7~9组数据，记录于表4-3中。注意：在额定电压附近应多测几点。 试验完毕，将三相电源电压退回零位，按下电源停止按钮，停止电机。 表4-3 2、短路试验 （1）所用的仪器设备：同空载试验 （2）测量线路图：见图4-4，电机绕组△接法。 （3）仪表量程选择：交流电压表250V，交流电流表1A，功率表250V、2A。 一、直流电机 发电机：P N ＝U N I N (输出电功率) 电动机：P N ＝U N I N ηN (输出机械功率) 反电势： 60E a E E C n pN C a Φ== 电磁转矩： em a 2T a T T C I pN C a Φπ== 直流电动机（DM ）电势平衡方程：a a E a a U E I R C Φn I R =+=+ DM 的输入电功率P 1 ： 12 ()()a f a f a a a f a a a f em Cua Cuf P UI U I I UI UI E I R I UI EI I R UI P p p ==+=+=++=++=++ 12em Cua Cuf em Fe mec ad P P p p P P p p p =++=+++ DM 的转矩方程：20d d em T T T J t Ω --= DM 的效率：2111 2100%100%(1)100%P P p p P P P p η-∑∑= ?=?=-?+∑ 他励DM 的转速调整率： 0N N 100%n n n n -?= ? DM 的机械特性：em 2 T j a j a a ) (T ΦC C R R ΦC U ΦC R R I U n E E E +-=+-= .并联DM 的理想空载转速n 0： 1111 222201212 1022'''''''''m L U E I Z U E I Z I I I E E E I Z U I Z ?=-+?=-??=+??=??-=??=? 二、变压器 反电势：E 1=4.44fN 1Φm 、E 2= 4.44fN 2Φm 磁势平衡方程：112210N I N I N I += 折算前的变压器方程组（数学模型）： 折算后的变压器方程组： 电压变化率简化计算公式：ΔU =β(R k *cos φ2-X k *sin φ2)×100% 效率： %100)cos 1(kN 2 02N kN 20?+++-=p p S p p β?ββη 30ao AO E E ? 滞后于的相角联接组号＝ 三、交流绕组 1. 反电势频率、转子转速、极对数的关系： f = n /60 / p 2. 槽距机械角度：αm = 360°/Z 3. 槽距机械角度：αe = p* 360°/Z 4. 每极每相槽数：q = z/m/2p 5. 导体电动势：E c1 = 2.22 f Φ 6. 短距系数：k y1 = sin(π/2*y 1/τ) 7. 线圈电动势：E y1 = 2N c *E c1* k y1 = 4.44 N c f Φ k y1 8. 分布系数：2 sin 2sin 1 11ααq q k q = 9. 线圈组电动势：E q1 = q*E y1 * k q1 = 4.44q*N c *f*Φ*k y1*k q1 10. 绕组系数：k N1 = k y1*k q1 11. 相绕组电动势：11144.4ΦfNk E N =φ (N 为每相串联匝数) 11112222122101022m L U E I Z U E I Z E k E I I I k E I Z U I Z ?=-+?=-???=?? ?+=??-=??=? 电机学上册复习重点——第2篇变压器 第二篇 变压器 一、填空： 1. 一台单相变压器额定电压为380V/220V ，额定频率为50HZ ，如果误将低压侧接 到380V 上，则此时m Φ ,0I ,m Z ,Fe p 。（增加，减少或不变） 答：m Φ增大，0I 增大，m Z 减小，Fe p 增大。 2. 一台额定频率为50Hz 的电力变压器接于60Hz ，电压为此变压器的6/5倍额定 电压的电网上运行，此时变压器磁路饱和程度 ，励磁电 流 ，励磁电抗 ，漏电抗 。 答：饱和程度不变，励磁电流不变，励磁电抗增大，漏电抗增大。 3. 三相变压器理想并联运行的条件是（1） ， （2） ，（3） 。 答：（1）空载时并联的变压器之间无环流；（2）负载时能按照各台变压器的容量合理地分担负载；（3）负载时各变压器分担的电流应为同相。 4. 变压器空载运行时功率因数很低，其原因为 。 答：激磁回路的无功损耗比有功损耗大很多，空载时主要由激磁回路消耗功率。 5. 一台变压器，原设计的频率为50Hz ，现将它接到60Hz 的电网上运行，额定电 压不变，励磁电流将 ，铁耗将 。 答：减小，减小。 6. 引起变压器电压变化率变化的原因是 。 答：负载电流的变化。 7.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，变压器将。 答：增大很多倍，烧毁。 8.联接组号不同的变压器不能并联运行，是因为。 答：若连接，将在变压器之间构成的回路中引起极大的环流，把变压器烧毁。9.变压器副边的额定电压指。 答：原边为额定电压时副边的空载电压。 10.通过和实验可求取变压器的参数。 答：空载和短路。 11.变压器的结构参数包括，，，，。 答：激磁电阻，激磁电抗，绕组电阻，漏电抗，变比。 12.既和原边绕组交链又和副边绕组交链的磁通为，仅和一侧绕组交链的磁 通为。 答：主磁通，漏磁通。 13.变压器的一次和二次绕组中有一部分是公共绕组的变压器是。 答：自耦变压器。 14.并联运行的变压器应满足（1），（2）， （3）的要求。 答：（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。 15.变压器运行时基本铜耗可视为，基本铁耗可视为。 答：可变损耗，不变损耗。 实验一直流他励发电机 一．实验目的 1．掌握用实验方法测定直流发电机的运行特性，并根据所测得的运行特性评定该电机的有关性能。 2．通过实验观察并励发电机的自励过程和自励条件。 二．预习要点 1．什么是发电机的运行特性？对于不同的特性曲线，在实验中哪些物理量应保持不变，而哪些物理量应测取。 2．做空载试验时，励磁电流为什么必须单方向调节？ 3．并励发电机的自励条件有哪些？当发电机不能自励时应如何处理？ 三．实验项目 1．他励发电机 （1）空载特性：保持n=n N，使I=0，测取Uo=f(I f)。 （2）外特性：保持n=n N，使I f =I fN，测取U=f(I)。 （3）调节特性：保持n=n N，使U=U N，测取I f =f(I)。 2．并励发电机 （1）观察自励过程 四．实验设备 1．直流电动机电枢电源（NMEL-18/1） 2．直流电动机励磁电源（NMEL-18/2） 3．同步发电机励磁电源/直流发电机励磁电源（NMEL-18/3） 4．可调电阻箱（NMEL-03/4） 5．电机导轨及测功机、转速转矩测量（NMEL-13） 6．开关板（NMEL-05） 7．直流电压、毫安、安培表 8．直流发电机M01 9．直流并励电动机M03 五．实验说明及操作步骤 1．他励发电机。 按图1-3接线 S 1：双刀双掷开关（NMEL-05） R 1：发电机负载电阻（NMEL-03/4中R 1）。 V 、A ：分别为直流电压表（量程为300V 档），直流安倍表（量程为2A 档）。 （1）空载特性 a ．打开发电机负载开关 S 1，将 NMEL-18/3中纽子开关拨向直流发电机励磁，直流发电机励磁 电流调至最小，接通直流发电机励磁电源，注意选择各仪表的量程。 b ．调节直流电动机电枢电源至最小，直流电动机励磁电流最大，接通直流电动机励磁电源，接通直流电动机电枢电源，使电机旋转。 b ．从数字转速表上观察电机旋转方向，若电机反转，可先停机，将直流电动机电枢或励磁两端接线对调，重新起动，则电机转向应符合正向旋转的要求。 d ．调节电动机电枢电源至220V ，再调节电动机励磁电流，使电动机（发电机）转速达到1600r/min （额定值），并在以后整个实验过程中始终保持此额定转速不变。 e ．调节发电机励磁电流，使发电机空载电压达U O =1.2U N （240V ）为止。 f ．在保持电机额定转速（1600r/min ）条件下，从U O =1.2U N 开始，单方向调节直流发电机励磁电流，使发电机励磁电流逐次减小，直至I f =o 。 I f =o 时对应的电压就是剩磁电压。 每次测取发电机的空载电压U O 和励磁电流I f ，只取7-8组数据，填入表1-2中，其中U O =U N 和I f =0两点必测，并在U O =U N 附近测点应较密。 U O （V ） I f （mA ） （2）外特性 图1-3 直流他励发电机接线图直流发电机 G V A 直流电动机 M 直流电动机励磁电源 mA 直流 发电 机励 磁电源 mA 直流电动机电枢电源 V R 1 S 1 E E E U I I f F 1 F 2 A 1 A 2 F 1F 2 A 1 A 2 学号U200912039 专业班号电气0910 姓名刘浩田 指导教师杨凯 日期2011年12月30日报告成绩 一、设计题目 一台绕线式异步电动机，Y/y 连接，已知数据为：额定功率P N = 120kW ，f = 50 Hz ，2p =4，U n = 380 V ，n N = 1440r/min ，R 1 =0.02Ω， R 2 ‘=0.04 Ω，x 1σ = x 2σ’=0.06Ω，x m = 3.6Ω，k i = k e = 0.02，忽略铁耗。试求： 若维持转轴上的负载为额定转矩，使转速下降到1000 r/min ，采用转子绕组串电阻调速，计算电阻及其它参数，做出机械特性图，分析能量的传递。用Matlab 中的SIMULINK 设计调速仿真模型(其余仿真参数可自行设定)，并仿真调速前后定子电流与转子转速波形。 二、设计过程 1.原理描述 交流电动机调速的主要理论依据是： ()() 160f n n 1s p 1s =-=- 式中： f ： 电源频率 P ： 电动机的极对致 s ：转差率 要实现调速主要就是通过改变上述三个参量f 、p 、s ，本次设计要阐述的串电阻调速属于改变转差率调速中的一种。该方案主要原理就是在电动机转子侧串接不同阻值的电阻，使得电动机运行在不同的给定特性曲线上（如下图1）。其主要优缺点在于： 1 ．对电网的容量、电压波动等要求不高； 2 ．起动特性较好，可以控制起动电流，但不影响起动转矩； 3 ．控制方案简便易行，系统造价较低，前期投入小； 4 ．有级调速。电阻设计一旦确定，则速度档不易改变； 5 ．低速时，机械特性较软。转速受转矩变化影响很大，效率较低。 图1 绕线式异步电动机转子串电阻调速的机械特性 2.参数计算 绕线式异步电动机T形等效电路如下 电机学知识点总结 直流电动机知识点 1、直流电动机主要结构是定子和转子；定子主要包括定子铁心、励磁绕组、电刷。转子主要包括转子铁心、电枢绕组、换向器。 2、直流电动机通过电刷与换向器与外电路相连接。 3、直流电动机的工作原理：通过电刷与换向器之间的切换，导体内的电流随着导体所处的磁极性的改变而同时改变其方向，从而使电磁转矩的方向始终不变。 4、通过电刷和换向器将外部通入的直流电变成线圈内的交变电流的过程叫做“逆变”。 5、励磁方式分为他励式和自励式；自励式包括并励式、串励式和复励式。（只考他励式和并励式，掌握他励式和并励式的图形） 6、直流电机的额定值：①额定功率PN 对于发电机额定功率指线端输出的电功率；对于电动机额定功率指轴上输出的机械功率。②额定电压、额定电流均指额定状态下电机的线电压线电流。 7、磁极数=电刷数=支路数（2p=电刷数=2a，p为极对数，a为支路对数） 8、空载时电极内的磁场由励磁绕组的磁动势单独作用产生，分为主磁通和漏磁通两部分。 9、电枢反应：负载时电枢磁动势对气隙主磁场的影响。 10、电刷位置是电枢表面电流分布的分界线。 11、交轴电枢反应的影响：①使气隙磁场发生畸变；②物理中线偏离几何中线；③饱和时具有一定的去磁作用。 12、电刷偏离几何中线时，出现直轴。 13、Ea=CeΦn Te=CTΦIa CT=9.55Ce 14、发电机 Ea=U+IaRa 电动机 U=Ea+IaRa 15、他励发电机的特性（主要掌握外特性U=f(I)） 曲线向下倾斜原因①U=Ea‐IaRa；随着负载电流I增大，电枢电阻压降 IaRa 随之增大，所以U减小。②交轴电枢反应产生一定的去磁作用；随着负载的增加，气隙磁通Φ和电枢电动势Ea将减小，再加上IaRa的增大使电压的下降程度增大。 ?一、直流电机 A. 主要概念 1. 换向器、电刷、电枢接触压降2 U b 2. 极数和极对数 3. 主磁极、励磁绕组 4. 电枢、电枢铁心、电枢绕组 5. 额定值 6. 元件 7. 单叠、单波绕组 8. 第1节距、第2节距、合成节距、换向器节距 9. 并联支路对数a 10. 绕组展开图 11. 励磁与励磁方式 12. 空载磁场、主磁通、漏磁通、磁化曲线、每级磁通 13. 电枢磁场 14. （交轴、直轴）电枢反应及其性质、几何中性线、物理中性线、移刷 15. 反电势常数C E、转矩常数C T 16. 电磁功率P em 电枢铜耗p Cua 励磁铜耗p Cuf 电机铁耗p Fe 机械损耗p mec 附加损耗p ad 输出机械功率P2 可变损耗、不变损耗、空载损耗 17. 直流电动机（DM）的工作特性 18. 串励电动机的“飞速”或“飞车” 19. 电动机的机械特性、自然机械特性、人工机械特性、硬特性、软特性 20. 稳定性 21. DM的启动方法：直接启动、电枢回路串电阻启动、降压启动 22. DM的调速方法：电枢回路串电阻、调励磁、调端电压 23. DM的制动方法：能耗制动、反接制动、回馈制动 B. 主要公式： 发电机：P N＝U N I N (输出电功率) 电动机：P N＝U N I NηN (输出机械功率) 反电势： 电磁转矩： 直流电动机（DM ）电势平衡方程：a a E a a U E I R C Φn I R =+=+ DM 的输入电功率P 1 ： DM 的转矩方程：20d d em T T T J t Ω --= DM 的效率：2111 2100%100%(1)100%P P p p P P P p η-∑∑= ?=?=-?+∑ 他励DM 的转速调整率： 0N N 100%n n n n -?= ? DM 的机械特性：em 2T j a j a a ) (T Φ C C R R ΦC U Φ C R R I U n E E E +-= +-= . 并联DM 的理想空载转速n 0： 二、变压器 A. 主要概念 1. 单相、三相；变压器组、心式变压器；电力变压器、互感器；干式、油浸式变压器 2. 铁心柱、轭部 3. 额定容量、一次侧、二次侧 4. 高压绕组、低压绕组 5. 空载运行，主磁通?、漏磁通?1?及其区别，主磁路、漏磁路 空载电流、主磁通、反电动势间的相位关系，铁耗角 6. ?、i 、e 正方向的规定。 7. 变比、二次侧空载电压、二次侧额定电压 8. 励磁电抗X m 、励磁电阻R m 、一次侧漏电抗X 1?、二次侧漏电抗X 2? 9. 负载运行时变压器的原理示意图 10. 变压器的磁势平衡 11. 绕组折算原则、折算方法、作用 12. 功率因数滞后时的变压器相量图画法 13. T 型等效电路、?型等效电路、简化等效电路 14. 空载试验、短路试验的用途、注意事项 15. 标幺值、基准的选择 16. （不同负载时的）电压变化率，短路阻抗、短路电阻、负载系数 17. 效率最大值发生的条件 18. 三相变压器的磁路：组式、心式 19. 三相变压器的电路：星形连接、三角形连接 20. 同名端、首端、尾端、中性点 21. 联结组、联结组号、时钟表示法 22. Y,y 联结组，D,d 联结组各有6个偶数联结组号； Y,d 联结组，D,y 联结组各有6个奇数联结组合 23. 主磁通、励磁电流的波形问题电机学课设
电机学主要知识点复习提纲
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南华大学课程设计
电子技术课程设计
题 目 步进电机的驱动电路 电气工程学院 肖 金 凤 副 教 授 电力 071 班
学院名称 指导教师 职 班 学 称 级 号
学生姓名
2010 年 1 月 21 日
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一、设计并仿真一步进电机驱动电路。 原始资料： 保持转 型号 36BF003-2 相数 3 步距角 3/6 电压 27 电流 距 0.6 0.049 1600 设计频率
二、主要技术指标与要求：
（1）基本要求
a、步进电机能够在三拍/单双六拍工作方式间切换； b、能实现步进电机手动和连续运行； c、利用仿真软件对硬件电路仿真。
（2）扩展功能
a、步进电机步距角可控； b、能实现步进电机正/反转。
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设计电路，安装调试或仿真，分析实验结果，并写出设计说明书。 要求图纸布局合理，符合工程要求，所有的器件的选择要有计算 依据。
3．主要参考文献：
[1]彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京：高等教育出版社，1997 [2]谢自美.电子线路设计、实验、测试.武汉：华中科技大学出版社，2002 [3]毕满清.电子技术实验与课程设计[M].北京：机械工业出版社，1995 [4]陈明义.电工电子技术课程设计指导[M].长沙：中南大学出版社，2002 [5]陈隆昌.控制电机.西安:西安电子科技大学出版社,1992
-3-电机学知识点讲义汇总
电机学实验报告
电机学公式1.0
电机学上册复习重点——第2篇变压器电子教案
电机学实验预习讲义
电机学课程设计-华中科技大学
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电机学概念以及公式总结