《电机学》课程复习要点
课程名称：《电机学》
适用专业：电气工程及其自动
辅导教材：《电机学》（第5版）汤蕴璆主编
第一章绪论
内容：了解本课程的主要内容和电机在国民经济各行各业中的作用，明确《电机学》课程在自动化专业中的地位，从而明确学习目的；了解本课程的性质、任务、特点和电机理论的一般分析方法，了解电机的分类、主要作用。
要求：熟练掌握电机理论中常用的基本电磁定律；铁磁材料的特性。
第二章变压器
内容：单相变压器运行原理、三相变压器连接法和联结组别、标幺值概念及用标幺值进行各种运算
要求：了解三相变压器磁路系统、三相变压器绕组接法和磁路系统对电动势波形的影响；理解单相变压器空载运行物理现象及电势、电流分析；变压器工作特性；掌握变压器基本工作原理结构,原理图各量参考方向的规定；额定值；单相变压器负载；熟练掌握单相变压器空载及负载运行时基本方程式、等效电路、相量图、功率关系及相关运算、标幺值概念及用标幺值进行上述各种运算。
第三章直流电机
内容：直流电机磁场及电枢反应、电机的可逆原理、直流电机的基本工作原理和结构、直流电机单叠绕组。
要求：理解直流电机空载和负载时的磁场及电枢反应、电机的可逆原理；掌握直流电机的基本工作原理和结构、直流电机单叠绕组；熟练掌握直流电机电枢电动势、电磁转矩和电磁功率、直流电动机的运行原理、电动机惯例、基本方程式、机械特性、工作特性及相关运算。
第四章交流电机共同问题
内容：交流电机的电枢绕组、交流绕组的绕制方法、交流绕组感应电动势、交流绕组建立的磁动势。要求：了解交流电机的电枢绕组、理解交流绕组的绕制方法、掌握交流绕组感应电动势及交流绕组建立的磁动势。
第五章感应电机
内容：感应电机的结构、基本工作原理、额定值、三相感应电机磁动势、磁场、工作特性及运行原理。要求：了解感应电机的结构、基本工作原理、额定值；理解三相感应电机磁动势、磁场和工作特性；掌握三相感应电动机堵转时运行特性、转子转动时运行特性、频率折算和转子绕组折算、三相感应电动机参数测定；熟练掌握感应电动机基本方程式组、等值电路、功率与转矩平衡关系及相关运算。
第六章同步电机
内容：同步电机的特点、主要类型和构造和基本工作原理、同步发电机磁场、电枢反应、同步发电机的运行特性、与电网并联运行条件。
要求：了解同步电机的特点、主要类型和构造和基本工作原理；理解同步发电机空载和负载时的磁场；掌握同步发电机的电枢反应、电动势平衡方程式、同步电抗和相量图、同步发电机的功率方程和转矩方程、同步发电机的并联运行。
教学方式与考核方式
教学方式：面授辅导
考核方式：开卷考试
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《电机学》课程复习要点 课程名称：《电机学》
适用专业：电气工程及其自动化 辅导教材：《电机学》（第5版）汤蕴璆编著
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=
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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 eM1=-dt
di 2 eM2 =-dt di
1
▲电磁力定律 f=Bli
▲磁路基本定律 磁路欧姆定律 Φ=
A l Ni μ=m
R F
=ΛmF 式中，F=Ni ——磁动势，单位为A ； Rm=
A
l
μ——磁阻，单位为H-1； Λm=
l
A
R m μ=
1——磁导，单位为H 。 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。 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
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
N
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F0的关系曲线Φ0=f （F0）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=Zi/2p ε=整数；③y=y1+y2。其中，S 为元件数，K 为换向片数，Zi 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。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和电枢磁动势共同建立。电枢磁动势对主极磁场的影响称为电枢反应。直流电机电枢磁动势是空间分布固定的三角波，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的几何中性线上时，只存在交轴电枢磁动势Faq 。Faq 对气隙磁场的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不饱和时，每极磁通量不变，饱和时，有去磁作用。当电刷偏离几何中性线时，除了Faq 外，还存在直轴电枢磁动势Fad 。Fad 对气隙磁场的影响称为直轴电枢反应，当Fad 与励磁磁动势同方向时，起助磁作用；当Fad 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的大小为 Faq=
2
1
Aτ（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；
Da ——电枢外径（m ） Ia ——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 Faq=A （
2
τ
-bβ）（A/极） Fad=A bβ（A/极） 式中，bβ=
a D πβ
360
——电刷在电枢表面移过的弧长（m ）。
电枢绕组感应电动势E 是指正、负电刷间的电动势，即一条支路的电动势。电磁转距Tem 是指电枢
电流和气隙合成磁场相互作用产生的。感应电动势和电磁转距公式是直流电动机的两个重要的计算公
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式 E=Ce Фn （V ） Tem=CTФIa （Nm ） 式中，Ф——每极磁通量； n ——电机转速； Ia ——电枢电流；
Ce 、CT ——与电机结构有关的常数。其中a pN Ce 60=
；a
pN
C T π2= ； T C =9.55Ce
直流电机的励磁方式共有四种：他励、并励、串励。复励。电机端电流I 、电枢电流Ia 、励磁电流If
的关系如下表：不同励磁方式电机各绕组之间的关系
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
▲直流发电机空载特性曲线Uo=f(If)；外特性U=f(I)；调整特性I=f(I) ▲并励发电机的自励必须满足三个条件。
▲直流电动机的工作特性有：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，在端电压不变的条件下，a I 必须增加。因此a I 随1P 的增加而增加。不同励磁方式的直流电动机的工作特性有很大差异。并励电动机的速率特性是一条略微下降的曲线，其转矩特性近似为直线。串励电动机的转速随着2P 的增加而迅速下降，转矩则随着2P 的增加而迅速上升。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。▲电动机的转速与电磁转矩之间的关系曲线称为机械特性。当电枢回路不串入调节电阻时的机械特性叫做自然机械特性，串入电阻叫做人工机械特性。▲直流电动机的起动方法有：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，励磁回路的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的调速性能。电动机的转速为
Φ
+-=
e j a a C R R I U n )
(
常用的调速方法有：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。
▲直流电机的制动方式有三种在：能耗制动；反接制动；回馈制动。这三种方法都不改变磁场的大小及方向而仅改变电枢电流的方向，从而得到制动转矩。变压器
▲变压器是一种静止电磁装置,一次绕组和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的实际分布和所起作用的不同,把磁场分成主磁通和漏磁通两部分.主磁通沿铁心闭合,起能量传递的媒介作用,所经磁路是非线性的;漏磁通主要沿非铁磁物质闭合、仅起电抗压降的作用，所经磁路是线性的。在变压器中，既有磁路的问题，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X1σ X2σ 。Zm=Rm +jXm 。励磁电阻Rm 不是一个实际存在的电阻，它只是一个代表铁耗的电阻，其上消耗的功率等于铁耗。励磁电抗Xm 与主磁通Φm 对应，X1σ和 X2σ 分别与一次绕组和二次绕组的漏磁通Φ1σ 和Φ2σ 对应，它们分别与电源频率、匝数的平方、对应磁通所经磁路的磁导成正比，既 m m m fN fN X Λ∝Λ=2
1212π m fN fN X σσσπ12
12
1112Λ∝Λ=
σσσπ22
222222Λ∝Λ=fN fN X
式中，f ——电源频率； N1—— 一次绕组匝数
m Λ——Φm 所经磁路的磁导 N2—— 二次绕组匝数
σ1Λ——Φ1σ所经磁路的磁导 σ2Λ——Φ2σ所经磁路的磁导
由于Φm 经铁心闭和，受铁心饱和的影响，故m X 不是常数，随着铁心饱和程度的提高，m X 变小。Φ1σ和Φ2σ主要经非铁磁物质闭合，基本不受铁心饱和程度的影响，故σ1X 和σ2X 基本上是常数。另外由于μFe 》μO ，因此m X 》σ1X 、σ2X 。为了简化定量计算和得出变压器一次、二次测有电的联系的等效电路，引入了折算法。折算的方法是用一个匝数和一次绕组相同的绕组代替二次绕组。折算的原则是：保持折算前后二次绕组的磁动势的大小及空间分布不变，从而使得一次绕组的各种物理量在折算前后保持不变。主磁通 Фm 在一次、二次绕组的感应电动势.
1E 、 .
2E 的大小分别为 E1=4.44FN1Фm E2=4.44FN2Фm
在相位上，.
1E 、 .
2E 均滞后于,
m φ90°。
变比k 定义为E1和E2之比。K 可以通过几个途径计算。其计算式为
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φ
φ
N N U U N N E E k 212121=
== 式中，U1NΦ、U2NΦ——三相变压器一次绕组和二次绕组的额定相电压。对于单相变压器，k=U1N/U2N 。在铁心饱和时，为了得到正弦形变化的磁通，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，空载电流就是励磁电流。负载时，主磁通有一次和二次绕组共同建立。基本方程式、等效电路和相量图是分析变压器问题的三种方法，三者是完全一致的，知道其中一种就可以推导出其他两种。在实际工作中，可根据具体情况灵活运用。变压器负载时的基本方程式为
变压器的电压调整率的实用计算公式为 ΔU=β（RK*COSΦ2+ XK*SINΦ2） 三相变压器
▲三相变压器的一次绕组和二次绕组主要有两种连接法：星形联接和三角形联接。表示变压器一次、二次绕组联结法的组合称为联结组，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 和D 表示高压绕组，y 和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的相位差与绕组的绕向、首末端标志和联结组有关，各种联结组的这种相位差都是30°的正倍数，用时钟的时数表示，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的对应的线电动势或线电压的相位差除以30°。Yy 和Dd 联结组标号为偶数，Yd 和 Dy 联结组标号为奇数。三相变压器的磁路系统可分成各相磁路彼此无关的三相变压器组和三相磁路彼此相关的三相心式变压器两种。不同磁路系统和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，产生的主磁通为平顶波（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，产生的主磁通为正弦波，从而感应电动势为正弦波。在三相变压器中，三相空载电流的三次谐波同大小同相位，能否流通与绕组的联结法有关。三相三次谐波磁通也是同大小同相位，能否流通能否沿铁心闭合则与三相磁路系统有关有关。（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 ==-==+-=+-=
Yy 联结的三相变压器，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 联结的三相变压器组，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，其中包含较强的三次谐波电动势。对于Yy 联结的三相心式变压器，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，对应的磁路磁阻大，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 联结的三相变压器，一次侧空载电流中的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 联结的三相变压器，虽然一次侧空载电流中的三次谐波电流不能流通，主磁通和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的三次谐波环流同样起励磁作用（去磁），故相电动势的波形也接近于正弦形。为了达到变压器最理想的并联运行情况，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，不同标号的变压器绝对不能并联运行，否则会产生很大的环流，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的关系分担负载，从而使装机容量得到充分利用。变比不相等的变压器并联运行时会在变压器内部产生环流。环流的大小按下式计算
2
12.
1
1.1.K K C Z Z k U k U I +-
=
式中，.
C I ——两台变压器二次侧之间的环流；
1k 、2k ——变压器1和变压器2的变比；
1K Z 、2K Z ——变压器1和变压器2折算到二次侧的短路阻抗。
短路阻抗标么值不相等的变压器并联运行时，各台变压器按与短路阻抗标么值成反比的关系分配负载，短路阻抗标么值小的变压器先达到满载。电压互感器和电流互感器的工作原理与变压器相同。电压互感器的运行情况相当于变压器的空载运行，电流互感器的运行情况相当于变压器的短路运行。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，它们的二次绕组必须可靠接地。设计时，为了减小相角误差和电压比误差，提高测量精度，应尽可能减小励磁电流和绕组漏阻抗。
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 为交流绕组与磁场的相对运动速度。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。三相绕组的构成原则是：⑴力求获得较大的基波电动势；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考虑节省材料和工艺方便。交流绕组通常分为双层绕组和单层绕组两大类。双层绕组又分为叠绕组和波绕组两种。双层绕组的特点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。单层绕组的特点是制造工艺简单，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，交流绕组相电动势的计算公式为
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;11144.4φφw fNk E =
式中，N ——每相每条支路串联匝书； Φ——每相磁通量；
Kw1——绕组系数。 N 和kw1的计算公式如下：
单层）
（双层）(2a PqN N a
pqN N C
C
==
kW1=ky1*kq1——绕组系数
—槽距电角
——每极每相槽数
——分布系数——短距系数
—Z
p m p Z
q q q k y k q y ︒⨯===
︒=36022sin 2sin
90sin
1111
11
1ααατ
在上述各式中，NC 为每线圈匝数，a 为每相并联支路数，y1为线圈节距，τ为极距，Z 为槽数，m 为相数。
▲线圈为整距时，（y1=τ），线圈的两个边在任何时刻的感应电动势的大小相等，方向相反（相位差为180°），因此线圈总的电动势为每个边的电动势的两倍。线圈为短距时，线圈的两个边的电动势相位差小于180°，因此线圈总的电动势比整距时小。故短距系数ky1表示了短距线圈同整距线圈相比其电动势的减小程度，ky1≤1。当q 个线圈集中放置时，每个线圈的电动势同相位，q 个线圈串联后的总电动势为单个线圈电动势的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的减小程度，kq1≤1。当磁极磁场沿空间不按正弦规律分布时，磁场中的高次谐波将在绕组内感应出相应的谐波电动势。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，无论是Y 接还是△接，均不存在3及3的倍数次谐波。削弱谐波电动势的方法有：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。感应电机的运行原理、功率和转矩 ▲异步电机的重要物理量：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。
转差率是异步电机的一个重要物理量，它反映了转子转速的快慢或负载的大小。根据转差率的大小和正负，可判定异步电机的三种运行状态：电动机状态；电磁制动状态；发电机状态。▲额定值
电动机的额定功率N P 是指在额定状况下，转轴上输出的机械功率。 对于三相异步电机：310cos 3-⨯=N N N N N I U P ηϕ
▲感应电机的定子和转子之间只有磁的联系，没有电的直接联系。为了得到等效电路，要进行频率和绕组折算。与变压器相比，变压器是静止元件，不需要进行频率折算，变压器是集中绕组，其绕组系数等于1。感应电机一般是短距分布绕组，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是一切电机能正常运行的必要条件。▲基本方程、相量图和等效电路是分析感应电机运行时内部电磁关系的三种不同方法，它们之间是统一的。
▲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 ϕ
电磁功率mec Cu p p S
r I m I E m P +===2'
2'2
1'2
'2112cos ϕ 定子铜耗12111r I m p Cu =
铁耗m m Fe r I m p 2
1=
转子铜耗em Cu SP r I m p ==''22212 机械功率2'22
2
11)1(1'Cu em MEC p S
S
P S r S S I m P -=-=-= 输出功率ad m ec MEC p p P P --=2
N P 是感应电机的额定功率，是指电动机在额定情况下运行时由轴端输出的机械功率。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的物理表达式、参数表达式。掌握最大转矩、起动转矩、临界转差率与参数的关系。
电磁转矩与电磁功率、机械功率的关系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
=
2
2P 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的分离办法。、
三相异步电动机是电力拖动
主要内容有：（1）三相异步电动机的电磁转矩的物理表达式、参数表达式和实用表达式，固有机械特性和人为机械特性（2）三相笼型异步电动机的直接启动和降压启动方法，三相绕线式异步电动机的转子串电阻启动方法及分级启动电阻的计算（3）三相异步电动机的能耗制动，反接制动及回馈制动方法及制动过程分析。（4）三相异步电动机的变极调速、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、电部机的铁耗包括磁滞损耗和涡流损耗两分。
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、和同步电动机。
4、变压器中的磁通包含主磁通和漏磁通，前者（主磁通）的路径为：铁心，后者的路径为空气及变压器油。
5、变压器主磁通的性质和作用与原、副边绕组相交链，是变压器实现能量转换和传递的主要因素，漏磁通的性质和作用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SN=250KV A，额定电压U1N/U2N=10/0.4KV，试求一次、二次侧的额定电流I1N=25A，I2N=625A 。
7、一台三相变压器，额定容量SN=5000kV A，额定电压U1N/U2N=10/6.3KV，Y，d联结（即Y/△联结），试求：
（1）一次、二次侧的额定电流；I1N=288.68A,I2N=458.21A
（2）一次、二次侧的额定相电压和相电流
264.55A 。
8、铁心的作用是为了提高磁路的导磁率。为什么要用厚度为0.35mm且表面土有绝缘漆的硅钢片叠制成铁心为了减小铁心内的涡流损耗。
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的缝隙，那么此台变压器的空载电流将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的电源上，变压器等效电路中的励磁电抗则③。（选填：①不变；②变大；③变小；）
11、一台变比k=10的变压器，从低压侧做空载试验求得励磁阻抗为16Ω，那么高压边的励磁阻抗值是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、变压器的短路损耗为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，变压器产生的主磁通Φ，在空载和负载时，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，变压器等效电路中的励磁电抗②。（选填：
①不变；②变大；③变小）
16、一台变压器的额定频率为50Hz，如果接到60Hz的电源上，且额定电压的数值相等，则此变压器铁心中的磁通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联接的三相变压器组，在空载运行时，由于②③，使相电压增大，有害于变压器的正常运行。
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（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的三次谐波磁通的主要方法是②③。（选填：①采用Y/Y 联接；②采用Y/△联接；③采用△/△联接）20、Y/Y 联接的组式变压器，相电势的波形是②。（选填：①正弦波；②尖顶波；③平顶波）
21、变压器并联运行，变比相等是为了无环流；短路电压标么值相等是为了负载分配合理；连接组别相同是为了不因过大的环流而烧毁变压器绕组；短路阻抗角相等是为了变压器副边绕组的电流同相位，使在负载电流一定时每台变压器承担的电流最小。沩氣嘮戇苌鑿鑿槠谔應釵蔼。 通过 和 实验可求取变压器的参数。 答：空载和短路。
23、一台接到电源频率固定的变压器，在忽略漏阻抗压降条件下，其主磁通的大小决定于_______的大小，而与磁路的_______基本无关，其主磁通与励磁电流成_______关系。（外加电压；材质和几何尺寸；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_______（忽略漏阻抗压降的影响）。 （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 的单相变压器，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、变压器等效电路中的xm 是对应于_______电抗，rm 是表示_______电阻。 （主磁通的；铁心损耗的等效）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、三相变压器的联结组别不仅与绕组的_______和_______有关，而且还与三相绕组的_______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，这是由于_______。（空载时建立主、漏磁场所需无功远大于供给铁损耗和空载时铜损耗所需的有功功率）二、判断下列说法是否正确：
1．变压器的激磁阻抗Zm 随外加电压的增大而增大。×
2．变压器从空载到负载主磁通将随负载电流的增加而变大。× 3．变压器变比的定义是初级和次级绕组的负载电压之比。×
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的电流。× 5、变压器次级电流折算到初级要除以变比k2 。× 6、短路电压uk 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，实验测出的电阻值和电抗值应换算到基准工作温度（75℃）时的数值。×
8、变压器空载实验时，O
m I U Z 1
，为了使测出的参数能符合变压器的实际运行，应选取额定电压时的数据来计算激磁阻抗。9、变压器的空载损耗可近似看成铁损耗，短路损耗可近似看成铜损耗。 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、标么值是实际值与该物理量所选定的同单位基值之比的形式表示。
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12、变压器次级电阻的标么值与次级电阻折算到初级后的的标么值具有不同的值× 13、变压器带额定负载时变压器的效率最高。×
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，中间铁心柱的一相磁路较短，激磁电流较大。×15、绕组的同名端只决定于绕组的绕向，与绕组的首末端标志无关。
16、联接组号为Y/Y-4的变压器次级绕组的线电动势超前初级绕组的线电动势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、磁路彼此相关的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SN=2KV A ，原，副方额定电压U1N/U2N=220/110V ，今在原方施以22V 的直流电压时，副方的电压为11V 。 ×
21
、仪用电压互感器在工作时绝对不允许副方短路。
22、变压器中的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的负载，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
25、一台变压器原边电压U1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的条件下，副边电流大，导致原边电流也大，因此变压器的主要磁通也大（）。（F ）27、变压器的漏抗是个常数，而其励磁电抗却随磁路的饱和而减少（）。（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的额定容量（）。（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、变压器的空载损耗为：（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、变压器空载电流小的原因是：（A ）
A 、变压器的励磁阻抗大
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 的单相变压器，接220V 交流电源时，空载电流为1A ；如果不慎错误地接到380V 的交流电源，则空载电流为 （C ）A 、 1.727A; B 、 1.0A; C 、 大于1.727A
5、下列哪种形式的变压器在电力系统中不宜采用 （D ） A 、 Y ,d 接法的芯式变压器； B 、 D,y 接法的组式变压器 ； C 、 Y ,y 接法的芯式变压器； D 、 Y,y 接法的组式变压器
6、一台三相变压器，SN=200kV A,U1N/U2N=1000/400V ，Y/Δ接法，当此变压器额定运行时，二次绕组中流过的电流值为 （C ）A 、 500A; B 、 288.7A; C 、 166.7A; D 、 115.5A 。
7、一台变压器设计的频率为50Hz ，现在将它接到60Hz 的电网上运行，当额定电压不变时，铁心中的磁通将 （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的
参数与在低压侧做实验求得的参数相比 （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的电源上，当副边带纯电阻负载时，则从原边输入的功率：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，不考虑漏阻抗压降和饱和的影响，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/PS=常数；③PCu=PFe ；④S=SN
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的电压，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 联结的三相变压器，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。由于磁路饱和的原因，铁心中主磁通基本为平顶波，其中含较强的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次谐波磁通的频率为基波频率的3倍，所以，由它所感应的3次谐波相电动势相当大，在数值上可达基波幅值的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。由于这些磁路的磁阻很大，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、电压较高的三相心式变压器，也不宜采用Yy 联结。3、变压器并联运行的最理想情况有那些？怎样才能达到最理想的情况？ 答：变压器并联运行的最理想情况是 （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。为了达到上述并联运行的理想情况，各台变压器必须具备下列三个条件
（1）各台变压器的一次侧额定电压和二次侧额定电压应分别相等。此时，各台变压器的一次侧与二次侧线电压之比相等；（2）各台变压器的二次侧线电压对一次侧线电压的相位差相等，即各台变压器应属于相同的连接组；（3）各台变压器用标幺值表示的短路阻抗应相等，短路电抗和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，二次绕组的电流I2等于零，因此不存在电流比的关系。因而满载和接近满载时，一、二次绕组的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 1
1221==这一关系。变压器空载运行时，原线圈加额定电压，这时原线圈电阻r1很小，为什么空载电流I0不大？如将它
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接在同电压（仍为额定值）的直流电源上，会如何？答：因为存在感应电动势E1, 根据电动势方程：
)()(1
1001010010111jx 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1r 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、为什么变压器的空载损耗可近似看成铁损耗，而短路损耗可近似看成为铜损耗？ 答 变压器铁损耗的大小决定于铁心中磁通密度的大小，铜损耗的大小决定决定于绕组中电流的大小。 变压器空载和短路时，输出功率都为零。输入功率全部变为变压器的损耗。即铜损耗与铁损耗之和。空载时，电源电压为额定值，铁心中磁通密度达到正常运行的数值，铁损耗也为正常运行时的数值。而此时二次绕组中的电流为零，没有铜损耗，一次绕组中电流仅为励磁电流，远小于正常运行的数值，它产生的铜损耗相对于这时的铁损耗可以忽略不计，因而空载损耗可近似看成为铁损耗。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的数值，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的数值，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看成铜损耗。7、电源频率降低，其他各量不变，试分析变压器铁心饱和程度、励磁电流、励磁电抗、漏抗的变化情况。
答 据m fN U φ1144.4≈可知，当f 降低时，m φ（m B ）增加，铁心饱和程度增加，励磁电流增加，励磁电抗减小。
8、变压器的原、副边额定电压都是如何定义的？
答 原边额定电压是指规定加在一次侧的电压。副边额定电压是指当一次侧加上额定电压时，二次侧的开路电压。 五、计算题
1、有一台630KV A 、35/6.6KV 、50Hz 的单相变压器，空载实验与稳态短路实验数据如下所示：
求(1)归算到高压侧的励磁阻抗及短路阻抗;
(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
.56600
O O m I U Z
励磁电阻Ω===14612
.53800
2
O O m I P R 励磁电抗Ω=-=-=12851461294222
2
m 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
.179500
1322.172270
222
2
2
2
k 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 ，消耗的功率为88W ，求后一情况下线圈的铜损耗、铁损耗和功率因数。解 本题目的是为了复习铁心线圈电路中的功率关系
由线圈加直流电压时的电压和电流值可求得线圈的电阻为
Ω===
121
12I U R 由线圈加交流电压时的数据求得交流铁心线圈电路中的铜损耗、铁损耗和功率因数分别为
W RI p cu 4821222=⨯==
Ω
=⨯===Ω
=⨯==1.162.322121'641282
1'2121k R R R X X σσ
17 / 41
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 ==ϕλ，频率
Hz f 50=，匝数N=8650。电阻Ω=4.0R ，漏电抗Ω=6.0X 。求线圈的电动势和主磁通最大值。
解 本题目的是为了复习交流铁心线圈电路中的电磁关系。
选择电压为参考相量，即︒∠=∙
0380U ，电压与电流的相位差︒===1.536.0arccos arc ϕϕ 由交流铁心线圈电路的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
865044.4379
44.4=⨯⨯==
φ
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的0I 、1I 和1U 。解 48.43230
10000
21===
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 ︒∠=+︒∠-=-
=∙
∙
24.10279.012000
240093.056.966210 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时的T 形等效电路中的各参数。解：（1）励磁阻抗Ω=⨯==76.2415.45101131O m I U Z
励磁电阻Ω=⨯==7.225
.4510472
3
20I P R O m 励磁电抗Ω=-=-=69.2407.2276.241222
2m 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
=⨯==44.582.567.582.55.1571012967.585.1571024.9222
2
2
3
2
1
3
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时的Rm 、Xm 、Zm 和Rs 、Xs 、Zs 。解：三相变压器空载实验和短路实验测得的电压为线电压，电流为线电流，功率为三相功率。在参数
Ω=⨯===Ω
=⨯===Ω
=⨯++=22.2944.582121'225.345.621
21'45.62.515
5.23475
5.2342121Xs X X R R R Rs s
19 / 41
计算时，应用相电压、相电流和每相功率。（1）励磁阻抗Ω=⨯===
223.2104
73.14003/011L L O m I U I U Z 励磁电阻Ω=⨯==
122.0104
3395032
20I P R O m 励磁电抗Ω=-=-=22.2122.0223.2222
2
m m m R Z X
变压比25.4373
.1/4.010
3
/2121==
=
=
N N Np
Np U U U U K
归算到高压侧
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/(3322.1173.1/5.92600
3/1222
2
2212
1211s 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50HZ ，Y ，y0联结，高压绕组匝数为3300。试求：（1）变压器高压侧和低压侧的额定电流；（2）高压和低压绕组的额定电压；（3）绘出变压器Y ，y0的接线图。解：（1
）1 1.16N I A =
=
228.87N I A =
=
（2
）1 5.774NP U kV =
=
27
.1111.1189.111.1189.155.1205.234755.23422221=+=+=Ω=Ω
=⨯++=s s X R Zs X Rs
20.231NP U kV =
=
8、判断下列连接组别
（连接组为Yd5的连接组。）
(图略,组别Y ,d11)
第二部分直流电机 一、填空题：
1、一台他励调速直流电动机，当励磁电流减小时，将使该电机的转速 升高 。
2、直流电机以励磁方式来分类，有他励， 并励 ， 串励 和 复励 四类。
3、直流电动机常用的制动方式有 能耗制动 、 反接制动 、 回馈制动 。
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E 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
一、主要内容 磁场、磁感应强度，磁场强度、磁导率，全电流定律，磁性材料的B-H 曲线，铁心损耗与磁场储能，电感，电磁感应定律，电磁力与电磁转矩。 二、基本要求 牢固掌握以上概念对本课程学习是必须的。 三、注意点 1、欧姆定律：作用于磁路上的磁动势等于磁阻乘以磁通m F Φ=Λ，1m m S R l μΛ== 2、22 22m S fN S N l X L N l μμωωπω==Λ== 3、随着铁心磁路饱和的增加，铁心磁导率μFe 减小，相应的磁导、电抗也要减小。
一、主要内容 额定值，感应电动势、电压变比，励磁电流，电路方程、等效电路、相量图，绕组归算，标幺值，空载实验、短路实验及参数计算，电压变化率与效率。 三相变压器的联接组判别。三相变压器绕组的联接法和磁路系统对相电势波形的影响。 二、基本要求 熟练掌握变压器的基本电磁关系，变压器的各种平衡关系。 三种分析手段：基本方程式、等效电路和相量图。正方向确定，基本方程式、相量图和等效电路间的一致性。 理解变压器绕组的归算原理与计算。熟练掌握标幺值的计算及数量关系。 熟悉变压器参数的测量方法，运行特性分析方法与计算。 掌握三相变压器的联接组表示与确定。 三、注意点 1、变压器的额定值对三相变压器来说电压、电流均为线值，功率是三相视在功率，计算时一定要注意。三相变压器参数计算时，必须换成单相数值，最后结果再换成三相值。 2、励磁阻抗的物理意义，与频率和铁心饱和度的关系。 3、变压器的电势平衡、磁势平衡和功率平衡（功率流程图）。 4、变压器参数计算（空载试验一般在低压侧做，短路实验一般在高压侧做。在哪侧做实验，测出来的就是哪侧的数值，注意折算！） 5、变压器的电压调整率和效率的计算（负载因数1I β*=）。 6、单相变压器中励磁电流、主磁通和感应电势的波形关系，三相变压器的铁心结构和电势波形。 7、联接组别的判别。 8、变压器负载与二次侧接线方式要一致，若不一致，必须将负载?-Y 变换。
电机学复习资料 一、 填空题 1、磁感应线的回转方向和电流方向之间的关系遵守右手螺旋定则。 2、设有一线圈位于磁场中 ，当该线圈中的磁链发生变化时，线圈中将有感应电势 产生。 3、通过学习研究电机的 原理 、结构、特性和应用来掌握电机学的内容。 4、磁通Φ是垂直穿过某截面积的磁力线总和，单位Wb 。 5、磁场强度H 沿任何一条闭合回线L 的线积分，等于L 所包围的电流的代数和-安培环路定理。 6、铁心内通过的绝大部分磁通成为主磁通 。 7、电机最基本的考核标准能量转换能力。在单位时间内，尽可能在小的体积内实现多的能量转换（比功率概念）。 8、在各种电机、变压器的主磁路中，为了获得较大的磁通，但又不过分的增大励磁电流，通常把铁心内工作点选择在膝点附近。 9、直流电动机的工作原理用公式表示为 Bli f = ，直流发电机的工作原理用公式表示为 Blv e = 。 10、 电枢绕组是由许多按照一定规律连接的线圈组成，它是直流电机电路的主要部分，是通过电流和感应产生电动势以实现机电能量转换的关键部件。 11、第一节距是线圈两个有效边的距离 ，c y 是 同一个线圈两端链接的换向器的距离 12、直流电机电枢绕组感应电动势的计算公式是n C E e a Φ=，其中e C 是 电动势常数 ， e C = a pZ 60 。 13、当电机可变损耗等于不变损耗 时，电机的效率达到最高。 14、直流电机电磁转矩的计算公式是a t I C Φ=T ，其中t C 是电磁转矩常数，t C = a pZ π2 。它和电动势常数的关系是e t C C 55.9=。 15、变压器变比2 1N N k =，其中1N 是指 原边绕组匝数（一次侧绕组匝数）。 16、两台变压器，除了匝数一次侧不一样外（一个多，一个少），其余参数完全相同，现将两台变压器接到220V ，50赫兹交流电上。 匝数少的变压器的损耗较大。 17、有一台三相油浸自冷式铝线电力变压器，联结0,;160yn Y A kV S N ?=，kV kV U U N N 4.0/35/21=，则一次绕组的额定电流 2.64A ，二次绕组的额定电流 230.9A 。 18、变压器感应电势有效值的表达式为 Φ=fN E 44.4 。 19、变压器试验中空载试验的时候仪表接在低压侧，负载试验的时候仪表接在高压侧。 20、在电动机中物理中心线逆着旋转方向偏移。在发电机中则顺着电机旋转方向偏移。
总体基础： 导线的感应电动势：e=Blv 电机感应电动势E=C Eφn=pN 60a *φn 导线所受电磁力：f=Bxli 电磁转矩Tem=pN 2πa φIa=C TφI a 电机内气隙磁场：F m=F a+F f1 第一部分直流电机 一、结构： 定子为永磁极，为电机提供一个固定的磁场，成对出现。绝大多数不采用永磁体，由励磁绕组通以直流电流来建立磁场。 转子上面为电枢绕组。电动机时，转子通以直流电压，经过换向器变在转子内部体现为每根导体上的交变电流，用以驱动旋转。发电机时，由于转子切割磁场，电枢内每根导线上产生交变电流，通过换向器对外体现为直流电。 换向器通过电刷连接外电路。 电枢铁心用于固定支撑电枢绕组和导通磁路。为了减少涡流损耗，采用0.5~0.35的涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成。 额定值：额定功率P N（W），额定电压U N（V），额定电流I N（A），额定转速n N（r/min）,额定效率η，额定转矩T N。 发电机：P N=U N*I N 电动机：P N=U N*I N*η 额定值是电机运行的基本依据，一般希望电机按照额定值运行。运行于额定值时称为满载。运行时超过额定容量，称为过载。运行远低于额定容量，称为轻载。过载使电机过热，降低使用寿命，甚至损坏电机，应避免。轻载浪费容量和降低了效率，不建议采用。 二、直流电机分类和通用方程 1、分类： 他励：励磁电流和电枢电路采用不同电源。 并励：励磁绕组和电枢并联 串励：励磁绕组和电枢串联 复励：电机里同时存在并励绕组和串励绕组。 并励和串励绕组磁动势相加称积复励，相减称差复励。 并励绕组与电枢绕组并接，串励绕组与电枢串接，称短复励。 并励绕组与串励绕组串联后与电枢绕组并联，称长复励。 2、直流电机可逆性： 当电机以较高转速n旋转时，产生E>U，则电机电枢电流与E同向，电磁转矩Tem与n反向，电机为发电机运行状态。 当电机以较低转速n旋转时，产生E 电机学备考部分 CHM 一．电机的分类 1. 1）机械能转换为电功率---发电机 2）电功率转换为机械能---电动机 3）电功率转换为另一种形式的电功率---变压器、交流机、变频机、移相机 4）不以传递能量为主要职能，在电气机械系统运行起调节、放大、控制 2.按电流种类：直流电机、交流电机 3.按原理和运动方式 1）没有固定同步速度---直流电机 2）静止设备---变压器 3）作为电动机运行时，速度较同步速度小；作为发电机运行时，速度较同步速度大---异步电机 4）速度等于同步速度---同步电机 5）速度可以在宽广的范围内随意调节，可以从同步速度下调至同步速度以上---交流换向器电机 【同步速度指的是定子的旋转磁场】 二．电机的磁路和磁路定律 电在电机中主要以路的形式出现，即由电机内的线圈（或绕组）构成电机的电路 磁在电机中是以场的形式存在，常把磁场简化磁路处理 1.电机的电磁基本理论 1）线圈中流过电流将产生磁场（右手螺旋），穿过线圈的磁通形成磁链，一个线圈通过单位电流所产生的磁链为该线圈的电感。 2）线圈流过正弦交流电时，线圈电感常用相应的电抗表示wl x l =（w 为交变频率） （施加电压↑ 磁通磁路越大 磁路越饱和 磁阻↑ 电抗↓） 3）电磁感应定律：若线圈中磁链发生变化，线圈感应出电动势（线圈感应电动势趋于阻碍磁链变化） 三．变压器 1）标幺值=实际值/基值（基值一般取额定值） 2）测定参数 ⑴空载实验 （计算励磁电阻电抗，r1、x1很小可忽略） 电路等效图： 计算公式：0 00i u z =0 20i p a r = a a r z x 202-= 一般加压于低压侧，原因： 空载实验测得是励磁电抗和电阻，励磁电流大些才能测出，并且在低压侧操作比较安全 ⑵短路实验 等效电路图： 计算公式：k k i u k z 11= k k i p k r 2=k k k r z x 22-= 一般加压于高压侧，原因： 短路实验所测的是k r 和k x ，所以励磁电流要比较小；若加在低压侧，就算1i 很小，但2i 也很大，而2x 2r 很小，避免大电流烧坏绕组。 异步电机 1.试比较单层绕组和双层绕组的优缺点及它们的应用范围？ 2.如何改善交流绕组的电动势波形？如果要消除5次或7次谐波电动势应如何做？如只是 同时削弱它们又如何做？ 3.异步电机和变压器的励磁电流标么值哪个大些？为什么？ 4.异步电动机定子绕组与转子绕组没有直接联系，为什么负载增加时，定子电流和输入功 率会自动增加，试说明其物理过程。 5.异步电动机的功率因数为什么是滞后的？为何空载时功率因数较低，而满载时功率因素 较高？ 6.试比较笼型异步电动机和绕线型异步电动机的区别和优缺点。 7．三相异步电机进行变频调速时，应按什么规律来控制电压？为什么？ 7.三相异步电动机的电磁转矩与电源电压大小有什么关系？若电源电压降低，在额定负载 转矩下，电机的转速、定子电流、转子电流和主磁通将如何变化？ 8.绕线式三相异步电动机转子回路串人适当的电阻可以增大起动转矩，串入适当的电抗 时，是否也有相似的效果？ 9.试说明转子绕组折算和频率折算的意义，折算是在什么条件下进行的？ 10.三相异步电动机有哪些常用的起动方法？ 12.当电动机转轴上的机械负载增加时，电动机的转速、转子、定子电流会如何变化？当机械负载转矩大于电动机最大转矩时，会出现什么情况？ 13.已知三相异步电动机的电磁转矩与转子电流成正比，为什么电动机在额定电压下起动时，起动电流很大而起动转矩却不大？ 14.三相异步电动机在运行时有一相断线，能否继续运行，为什么？当电机停转之后，能否再起动，为什么？ 画图部份重点内容 1.感应电动机的T型等效电路图及其相量图。 2.电动机功率关系图中。 3.三相异步电机作为电动机运行时的转矩特性曲线图 第二章直流电机学习指导 1．直流电机的电枢绕组的连接规律 2．直流机的电枢反应 3. 电枢绕组电动势及枢绕组电磁转矩的计算公式 4．直流发电机电压方程式、电磁功率及电磁转矩关系 5．直流发电的自励条件 6．直流电动机的电压方程、功率及转矩关系 7．并励、串励直流电动机的机械特性 8．直流电动机起调速的方法 学习重点 1. 电枢绕组电动势及枢绕组电磁转矩的计算公式 2．直流发电机电压方程式、电磁功率及电磁转矩关系 3．直流电动机的电压方程、功率及转矩关系 4．并直流电动机的机械特性 5．直流电动机起调速的方法 学习难点 1．直流电机的电枢绕组的连接规律 第二节直流电机的电枢绕组 单叠绕组有以下特点： 1) 单叠绕组的并联支路数2a应等于电机的极数2p； 支路对数极对数 a p a p 2) 当元件几何形状对称时，电刷应放在主机中心线上，此时正、负电刷间感应电势最大，被电刷所短路元件感应电势为零； 3) 电刷数等于极数； 4) 电刷间引出的电势为每一支路电势，正、负电刷间引出的电流为各支路电流之和。 第三节直流电机的磁动势和磁场 为了弄清稳态运行时直流电机内部的电磁过程，必须了解空载和负载时电机内部的磁场，本节介绍直流电机的磁场。 一、励磁方式 二、负载时的电枢磁动势 三、电枢反应 负载时电枢磁动势对主极磁场的影响称为电枢反应。如果电枢磁动势有交轴和直轴分量，则电枢反应就相应的称为交轴电枢反应或直轴电枢反应。 1.交轴电枢反应 1）气隙磁场发生畸变，物理中性线偏移 2）去磁作用 2.直轴电枢反应 若电刷不在几何中性线上，除交轴电枢磁动势外，还有直轴电枢磁动势，若为发电机电刷顺电枢旋转方向移β角，直轴电枢反应是去磁的；若发电机电刷逆电枢旋转方向移β角，直轴电枢反应是增磁的。电动机情况与发电机正好相反。 四、直流电动机的感应电动势和电磁转矩 1.电枢绕组的感应电动势 60a e a e E C n pZ C a φ== 2.直流电机的电磁转矩 e T a T C I φ= 2a T pZ C a π= 第三篇 异步电机 一、填空 1. 一台50Hz 的三相电机通以60 Hz 的三相对称电流，并保持电流有效值不变，此时三相基波合成旋转磁势的幅值大小 ，转速 ，极数 。 答：不变，变大，不变。 2. 单相绕组的基波磁势是 ，它可以分解成大小 ，转向 ，转速 的两个旋转磁势。 答：脉振磁势，相等，相反，相等。 3. 若消除相电势中ν次谐波，在采用短距方法中，节距1y = τ。 答：ν ν1- 4. 将一台三相交流电机的三相绕组串联起来，通交流电，则合成磁势为 。 答：脉振磁势。 5. 三相合成磁动势中的五次空间磁势谐波，在气隙空间以 基波旋转磁动势的转速旋转，转向与基波转向 ，在定子绕组中，感应电势的频率为 ，要消除它定子绕组节距1y = 。 答：1/5,相反，f 1,45τ 6． 如果异步电动机运行时转差率为s ，则电磁功率、机械功率和转子铜耗之间的比例是 2::Cu e p P P Ω= 。 答 s :s)(1:1- 7． 当三相异步电动机定子绕组接于Hz 50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s ，此时转子绕组感应电势的频率 ，转子电流的频率为 。 答 Hz 50，Hz 50，sHz 50，sHz 50 8、 三相异步电动机，如使起动转矩到达最大，此时m s = ,转子总电阻值约为 。 答 1， σσ21X X '+ 9.一台三相八极异步电动机的电网频率Hz 50，空载运行时转速为735转/分，此时转差率为 ，转子电势的频率为 。当转差率为0.04时，转子的转速为 ，转子的电势频率为 。 答 0.02，Hz 1，min /720r ，Hz 2 10.三相异步电机转速为n ，定子旋转磁场的转速为1n ，当1n n <时为 运行状态； 《电机学》知识点总结 一、电机基础知识 1.1 电机的发展历史 电机的发展历史可以追溯到古代的静电机，经过了许多发展阶段，逐渐演变为现代的各种类型的电机。随着科技的进步，电机的种类和应用领域也不断扩展，成为现代化社会不可缺少的一部分。 1.2 电机的分类 电机按照用途、结构和工作原理可以分为直流电机和交流电机；按照用途可以分为家用电机、工业电机和特种电机等。 1.3 电机的工作原理 电机的工作原理主要是利用电流产磁、电磁力和电磁感应原理，将电能转换为机械能，通过不同的结构和工作原理实现不同的功能。 1.4 电机的特性 电机具有起动电流大、工作效率高、输出力矩稳定等特点。 二、直流电机 2.1 直流电机的结构 直流电机的结构包括定子、转子、电刷、电枢、磁场等部分，不同类型的直流电机结构有所差异。 2.2 直流电机的工作原理 直流电机的工作原理是利用直流电流在磁场中产生电磁力，从而产生转动力，实现电能转化为机械能。 2.3 直流电机的调速方法 直流电机的调速方法主要包括电压调速、转子电流调速、电枢电流调速和外接调速器调速等。 2.4 直流电机的应用领域 直流电机在各种工业生产中得到了广泛应用，比如卷扬机、风机、输送机、电动车等。 三、交流电机 3.1 交流电机的结构 交流电机的结构包括定子、转子、定子绕组、转子绕组、外壳等部分。 3.2 交流电机的工作原理 交流电机的工作原理是通过交变电流在定子绕组中产生旋转磁场，从而产生电磁感应力，实现电能转化为机械能。 3.3 交流电机的类型 交流电机主要包括异步电动机、同步电动机和感应电动机等。 3.4 交流电机的调速方法 交流电机的调速方法包括变电压调速、变频调速、极变调速和联轴副或齿轮箱传动等。 3.5 交流电机的应用领域 交流电机在工业生产、家用电器、交通运输等领域都有广泛的应用，比如风力发电机、水泵、冰箱、风扇等。 四、特种电机 4.1 步进电机 步进电机是一种精密控制的离散移动装置，具有定位精度高、转速可调的特点，广泛应用于数控机床、印刷设备、医疗器械等领域。 4.2 无刷直流电机 无刷直流电机具有高效率、低噪音、长寿命等优点，适用于电动工具、家电、汽车电动机等领域。 4.3 线性电机 线性电机是直线运动的电动机，具有定位精度高、响应速度快的特点，广泛应用于数控机床、自动化设备等领域。 4.4 高速电机 高速电机是具有高转速、高功率密度、低噪音的电动机，适用于航空航天、汽车、风力发电等领域。 五、电机控制技术 5.1 电机控制方法 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：21 112 100%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 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 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 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、Γ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 电机学 1.并励直流电动机在运行时励磁绕组断开了，电机将可能飞车，也可能停转。 2.变压器不能转变直流电的电压。 3. 三相异步电动机“制动”含义是指电磁转矩与转子转向相反。 4. 若硅钢片的叠片接缝增大，则其磁阻增加。 5. 变压器匝数多的一侧电流比匝数少的一侧电流小。 6. 当三相异步电动机的转差率s=1时，电机为起动状态。 7.三相异步电动机的转矩与电源电压平方成正比。 8. 同步补偿机的作用是改善电网功率因数。 9.当交流电源电压加到变压器一次侧绕组后，就有交流电流通过该绕组，在铁芯中产生交变磁通，这个交变磁通不仅穿过一次侧绕组，同时也穿过二次侧绕组，两个绕组分别产生感应电势。 10. 某三相异步电动机的额定转速为735r/min，则转差率为0.02。 11. 三相异步电动机正常运行时，其转子绕组感应电动势E2S＜E2。 12. 变压器等效电路二次绕组电压的归算值 U2'=kU2。 13. 直流发电机电枢导体中的电流是交流电。 14. 一台直流发电机，额定功率22kW，额定电压230V，额定电流是95.6 A。 15. 直流电动机运行能量转换关键部件是电枢。 16. 感应电动机运行时的转子电流的频率为sf1。 17. 三相变压器Dyn11绕组接线表示一次绕组接成三角形。 18.直流电机定子磁场是恒定磁场。 19. 星形连接是三相变压器绕组中有一个同名端相互连在一个公共点（中性点）上，其他三个线端接电源或负载。 20.同步发电机所带负载为感性时的电枢反应是直轴去磁与交轴电枢反应。 21. 直流电机公式E a=C eФn中的Φ指的是每极合成磁通。 22. 高压侧的额定电流是28.87A。 23.电流互感器二次绕组不允许开路。电压互感器二次绕组不允许短路。 24. 直流电动机的额定功率指转轴上输出的机械功率。 25.同步发电机的额定功率指电枢端口输出的电功率。 26. 直流电机运行在电动机状态时，其E a 电机学复习资料 电机学-复习资料 运动学习问题集-电气2022 例如：y112s-6极数6极 核心长度代码：S短基线，L长基线规范代码：基准中心高度112mm产品代码：异步电机I.填空 1.直流电机的电枢绕组的元件中的电动势和电流是。答：交流的。 2.直流发电机的电磁转矩为转矩，直流电机的电磁转矩为转矩。回答：刹车，开车。 3.串励直流电动机在负载较小时，ia；当负载增加时，t，ia； N随着负载的增加，其下降幅度大于并联电机。答：小，增加，增加，严重。 4.一台p对磁极的直流发电机采用单迭绕组，其电枢电阻为ra,电枢电流为ia,可知此单迭绕组有 有平行的分支，每个分支的阻力都很小。回答：2p，2pra 5.并励直流电动机改变转向的方法有；。 答：励磁绕组接线保持不变，电枢绕组两个端子切换；电枢绕组接线保持不变，励磁绕组的两个端子切换。 6.串励直流电动机在电源反接时，电枢电流方向，磁通方向，转速n的方向。答：反向，反向，不变。 7.当并联直流电机的负载转矩保持不变，且电枢电路中的电阻串联时，电机转速将增加。A:下降。 8.直流电机若想实现机电能量转换，靠电枢磁势的作用。答：交轴。 9.对于直流发电机，电刷沿电枢旋转方向移动一个角度，直轴电枢反应为：；如果是电机，则为直轴 电枢反应是。答：去磁作用，增磁作用。 一 10.磁通恒定的磁路称为，磁通随时间变化的磁路称为。答：直流磁路，交流磁路。 11.三相异步电动机等效电路中的参数 1.sr2？物理意义是模拟异步电动机转子s轴总机械功率输出的等效电阻。 12.电机和变压器常用的铁心材料为。答：软磁材料。 13.异步电动机空载励磁电流大于变压器空载励磁电流的原因是异步电动机磁路中存 在气隙。14.铁磁性材料的磁导率非铁磁性材料的磁导率。答：远大于。 15.直流发电机通过主磁通感应的电势应存在于电枢绕组。16.在磁路中与电路中的电 动势作用相同的物理量是。答：磁动势。 17.异步电动机的功率是指转子的铜损耗。在可变转差速度调节中，如果转差增加， 损失将增加。18.在三相异步电动机的参数测量实验中，定子绕组电阻是预先获得的参数。参数测量实验包括空载实验和堵转实验。 19.三相异步电动机参数测定实验中，空载实验的损耗包括定子铜损、铁损耗 机械损耗。在实验过程中，机械损耗是恒定的。 20.三相异步电动机根据转子结构的不同，分为笼型异步电动机和绕线型异步电动机；同步电动机 根据转子结构的不同，分为隐极同步电动机和凸极同步电动机。 21.三相交流绕组通入对称的三相交流电流将产生幅值（或转速）不变，空间旋转的 磁动势。如果 如果你想改变磁场的旋转方向，你可以改变电流的相序。22.三相变压器的额定电压 是指线路电压。23.串励直流电动机的主要特性是牛马特性。 24.变压器负载运行时，铁心中的主磁通的大小取决于外加电压的大小。25.在同步电 机的励磁系统中，无刷励磁系统指的是旋转整流器励磁系统。 26.三相异步电动机根据转子结构的不同分为笼型异步电动机和绕线式异步电动机； 同步电动机 根据转子结构的不同分为隐极同步电动机和凸极同步电动机。 27.在同步电动机的励磁系统中，旋转整流器励磁系统也称为无刷励磁系统。28.现代 电网中几乎所有的巨大电能都是由同步发电机提供的。29.从空载到负载，变压器的主磁 通量？这个房间的大小基本上是一样的。 2 30.根据“集肤效应”原理，使用深槽电机可以提高异步电机的起动性能。 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。 第一章变压器 1.变压器基本工作原理，基本结构、主要额定值 变压器是利用电磁感应原理将一种电压等级的交流电能变换为另一种同频率且不同电压等级的交流电能的静止电气设备，它在电力系统，变电所以及工厂供配电中得到了广泛的应用，以满足电能的传输，分配和使用。变压器的原理是基于电磁感应定律，因此磁场是变压器的工作媒介 变压器基本结构组成： 猜测可能出填空题或选择题 三相变压器按照磁路可分为三相组式变压器和三相芯式变压器两类 变压器的型号和额定值 ~ 考法：例如解释S9-1250/10的各项数值的含义 2.变压器空载和负载运行时的电磁状况；空载电流的组成、作用、性质。 变压器一次侧接到额定频率和额定电压的交流电源上，其二次侧开路， 这种运行状态称为变压器的空载运行。 变压器空载运行原理图 、 变压器一次绕组接交流电源，二次绕组接负载的运行方式， 称为变压器的负载运行方式。 变压器负载运行原理图 实际运行的电力变压器的磁路总是工作在饱和状态下。 通过磁化曲线推得的电流波形可以发现： 空载电流（即励磁电流）呈尖顶波，除了基波外， 还有较强的三次谐波和其他高次谐波。 ； 产生主磁通所需要的电流称为励磁电流，用m i 表示； 同理产生主磁通的磁动势称为励磁磁动势，用 m F 表示。 变压器铁芯上仅有一次绕组空载电流0i 所形成的磁动势0F ， 即空载电流0i 建立主磁通，所以空载电流0i 就是励磁电流m i ，即m 0i i = 同理，空载磁动势0F 就是励磁磁动势，即m 0F F =或m 101i N i N = 因为空载时，变压器一次绕组实际上是一个铁芯线圈， 空载电流的大小主要决定于铁芯线圈的电抗和铁芯损耗。 铁芯线圈的电抗正比于线圈匝数的平方和磁路的磁导。 电机学复习资料 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。 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，回路各元件的电动 势互相抵消，从而不产生环流。元件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 电机学复习资料 电机学习题集-电气2021 例如：Y 112S-6 极数6极 铁心长度代号： S短机座，L长机座规格代号：机座中 心高112mm 产品代号：异步电动机一、填空题 1. 直流电机的电枢绕组的元件中的电动势和电流是交流的。 2. 直流发电机的电磁转矩是制动转矩，直流电动机的电磁转矩是驱动转矩。 3. 串励直流电动机在负载较小时，Ia 小；当负载增加时，T 增加，，Ia 增加； n随着负载增加下降程度比并励电动机要严重。 4. 一台p对磁极的直流发电机采用单迭绕组，其电枢电阻为ra,电枢电流为Ia,可知 此单迭绕组有 par（2p,2pra）条并联支路，其每条支路电阻为 2p,2 。 5. 并励直流电动机改变转向的方法有（励磁绕组接线不变，将电枢绕组的两个接线 端对调；电枢绕 组接线不变，将励磁绕组的两个接线端对调。） 6. 串励直流电动机在电源反接时，电枢电流方向反向，磁通方向反向，转速n 的方向不变。 7. 当保持并励直流电动机的负载转矩不变，在电枢回路中串入电阻后， 则电机的转速将下降。 8. 直流电机若想实现机电能量转换，靠交轴电枢磁势 的作用。 9. 直流发电机，电刷顺电枢旋转方向移动一角度，直轴电枢反应是去磁作用； 若为电动机，则 直轴电枢反应是增磁作用。 10. 直流发电机通过主磁通感应的电势应存在于电枢绕组。 11. 串励直流电动 机的主要特点是转速―转矩特性。 12. 在同步电机的励磁系统中，无刷励磁系统指的是旋转整流器励磁系统。 13. 在同步电机的励磁系统中，旋转整流器励磁系统又被称为无刷励磁系统。 14. 现代电 力网中巨大的电能几乎全部由同步发电机提供。 15. 同步电机是又一类非常重要的交流电机，与异步电机不同，同步电机主要用作 发电机。 16. 直流电机电枢反应的影响主要体现为波形畸变和去磁性。 17. 直流 电机主磁极之间常安装换向极，从而改善换向。 18. 他励直流电动机的机械特性为硬特性，当电枢串电阻之后，机械特性将变软。 19. 励磁绕组断线的他励直流电动机，额定负载起动时，将出现电流过大情况。 1 20. 变压器副边的额定电压定义为原边为额定电压时副边的空载电压。 21. 根据 磁滞回线剩磁的大小，铁磁材料分为硬磁材料和软磁材料。 22. 直流电机电枢反应 的影响主要体现为波形畸变和去磁性。 23. 励磁绕组断线的他励直流电动机，空载 起动时，将出现飞车情况。 24. 他励直流电动机的机械特性为硬特性，串励直流电动机的机械特性为软特性。（硬、软） 25. 从机械特性上看，第一象限为电动机的正向电动状态，第四象限为 电机的反向制动状态。 26. 直流电机电枢磁场对空载主磁场的影响称为电枢反应。 27. 直流电机在主磁极之间常安装换向极改善换向。换向极的位置恰好也是几何 中性线的位置。二、判断题 1. 并励直流发电机转速上升0.2倍，则空载时发电机端电压上升0.2倍。 （× ） 2. 直流电机的电枢绕组并联支路数等于极数即2a=2p。 （× ） 3. 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。（√ ） 4. 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。 （√ ） 5. 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。 （× ）三、选择题 1. 一台串励直流电动机，若电刷顺转向偏离几何中性线一个角度，设电机的电枢电 流保持不变， 此时电动机转速。 A：降低 B：保持不变 C：升高。答：C 一、填空题 1．变压器中的磁通按照性质和作用的不同，分为__主磁通__和漏磁通，其中__漏磁通___不参与变压器的能量传递。 2．他励直流电动机常用的调速方法有：_ 改变电枢回路里的串联电阻；减小气隙磁通 ；改变电枢端电压 U 。 3．鼠笼式异步电动机降压起动的方法有定子串接电抗器起动；Y—起动； 自耦减压起动。 4．三相同步电动机通过调节___励磁电流__可调节无功功率。 5．异步电动机的电源电压降低10％，电机的过载能力降低到____80%__________ ，临界转差率___不变_______ ，负载不变时，电机的转速将___降低_______。 6 ．直流电动机常用的调速方法有：电枢控制和磁场控制。 7 ．变压器负载运行时，二次电流的大小决定着一次电流的大小。 8．削弱齿谐波电动势的方法有斜槽、分数槽(半闭口槽) 以及其它措施。9．单相绕组的磁动势是脉动磁动势；对称三相绕组的磁动势为旋转磁动势。 10 ．三相感应电动机的调速方法有：改变转差率调速、改变电压调速、 变频调速。 11．变压器空载实验选择在__低压侧_____压侧进行，原因是___安全和仪表选择方便。短路实验选择在高压侧压侧进行，原因是安全和仪表选择方便。 12．一台单相变压器一次、二次绕组匝数比为10，则将二次绕组进行归算后，归算前后的二次侧电阻之比为 1 ：100 ；归算前后的二次侧磁势之比是 1 ：1 。 13．并励直流发电机自励的三个条件是有剩磁、剩磁与励磁方向相同(电枢和励磁绕组接法正确) 、励磁电阻小于临界电阻。 14．一台直流发电机，其电势和端电压的大小关系是E>U 。 15．三相感应电动机转子转速为n，定子旋转磁场的转速为n S, 极对数为p，则定子电流的交变频率为 _ ；转子电流的交变频率为。 二、选择题 1、两相对称绕组通以两相对称电流，将产生( A )；三相感应电机通以三相对称电流，若一相绕组断线(绕组无中线)，将产生脉振磁场。 A 圆形旋转磁场 B 脉振磁场 C 椭圆形旋转磁场 2、一台额定条件下工作在220V50Hz 的单相变压器，错接在220V60Hz 的交流电源上，则额定负载时的主磁通会( B )： A 变大 B 变小 C 几乎不变 3、直流电动机定子励磁绕组中电流为( A )： A 直流电流 B 交流电流 C 尖顶波形 4、一台变压器在工作时，额定电压调整率有可能为零，这时的负载性质可能是( B )。 电机学期末复习 电机学期末复习 四川大学水电学院热能与动力工程专业 3 电机学期末复习 3-2. 为什么将变压器的磁通分成主磁通和漏磁 通？它们之间有哪些主要区别？ 答：在变压器中，当一次绕组加交流电源时，将产 生交变磁通，根据此磁通所通过的路径不同，将其分成主磁通和漏磁通，以便于分别考虑它们各自的特性，从而把非线性问题和线性问题分别进行处理。 主磁通和漏磁通的主要区别有： （1）在路径上，主磁通经过铁心磁路闭合，而漏磁通经过非铁磁物质磁路闭合； （2）在数量上，主磁通约占总磁通的99%以上，而漏磁通却不足1%； （3）在性质上，主磁通磁路会出现饱和，使磁通和产生它的励磁电流呈非线性关系，而漏磁通磁路不会饱和，磁通与励磁电流呈线性关系； （4）在作用上，主磁通同时交链一、二次绕组，在 一、二次绕组均感应电动势，当在二次绕组接上负载就有电能输出，起传递能量的作用；而漏磁通仅在本绕组感应电动势，只起了漏抗压降的作用。 3-7.变压器空载运行时，一次绕组加额定电压，一 次绕组电阻1R 很小，为什么空载电流0I 不大？如果给一次绕组加相同大小的直流电压，此时一次绕组电流如何变化?若二次绕组短路对一次电流大小有无影响？ 答：变压器空载运行时，一次绕组加额定电压，一 次绕组将有交流电流流过，产生交变磁通，交变磁通在一次绕组产生感应电动势1 E ，根据电动势平衡方程： )()(1 1001010010111jX R I Z I R I X I j jX R I R I E E U m m m ++=+++=+--=• ••••••••σ 四川大学水电学院热能与动力工程专业 4 可知，尽管1R 很小，但由于励磁阻抗m Z 很大，所以 空载电流0I 不大。如果变压器接直流电源，由于产生的 磁通恒定不变，将不在绕组中感应电动势，即01=E ， 01=σE ，因此全部电压降在电阻上，即有110/R U I =，因为1R 很小，所以一次绕组将有很大的直流电流，可能烧坏变压器。 当二次绕组短路时，对一次电流的大小会有影响，会使一次电流增大。 3-15.变压器负载运行时，引起二次电压变化的原因 是什么？ 答：变压器带上负载后，由于绕组存在电阻和漏抗，负载电流在变压器内部产生漏阻抗压降，使二次电压发生变化。 3-21.有一台单相变压器 ,10A kV S N ⋅=,50,220/2200/21Z N N N H f V V U U ==其参数如下。、Ω='+=Ω=Ω=26,036.06.32121X X X R R k 在额定电压下铁耗,70W P Fe =空载电流。05.0*0=I 假设求：,21X X '= （1）各参数的标幺值，并绘出T 形和Γ形等效电路； （2）假设二次电压和电流均保持为额定值且功率因素8.0cos 2=ϕ（滞后）时，求一次电流、功率因素（用Γ形等效电路解）。 解：（1）一、二次阻抗分别为： 则变压器参数的标幺值分别为： 变压器的T 形等效电路如图a 所示。 变压器的Γ形等效电路如图b 所示。 （2）设 01* 2∠=-•U ，则 所以《电机学》复习资料
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