电机拖动公式(非常重要)
1第二章
折算后二次绕组电流、电压、电动势
22'I I k
=
22
'U kU =
22
'E kE =
折算后二次绕组 2
2
000X Z R =
-
222
'X k X =
2
'L
L
Z k Z =
低压空载试验 励磁阻抗模
100
U Z I =
励磁电阻
002
0P R I =
励磁电抗2
2
00X
Z R =
-
高压短路试验
cu S
P P =
22757575
S s s Z R X =+
2
1s s P R I =
2
2
s s s X Z R =
-铜线绕组75
234.575
234.5s s R
R θ
θ
+=
+ 铝线绕组75
22875
228s s R
R θ
θ
+=
+
22757575
S s s Z R X =+
电压调整率
1221(cos sin )
*100%N
R s s N
I V R X U ??=+ 效率
2
220N N S
s s P P βληβλβ=
++
产生最大效率的条件：20
S
p P β=即Fe
Cu
P
P = 产生最
大效率时的负载系数0max
s
p p β
=
理想运行条件 （1）两台变压器的功率比
11:::I II LI LII SI SII
S S I I Z Z ==
(2)
::I II NI NII
S S S S =
::LI LII NI NII
I I I I = (3)总负载和总负载功率 L LI LII
I I I ==
I II
S S S =+
第三章 同步转速：10
60f n
p
=
转差率：00
n n s n -= 电磁转
矩的大小：2
2
cos T
m T C I ?=Φ
槽距角：.360p z α= 极距：2z p τ= 每极每相槽数：2z
q pm
=
额定功率因素：3N
N
N N
U I λ
=
定子电路的电动势平衡方程式
1
1111()U E R jX I E Z I ?
?
?
?
?
=-++=-+
每相绕组中的感应电动势E1在数值上为 1
1
11
4.44w m
E k N f =Φ
忽略R1和X1，
1
111
4.44m
w U k N f Φ=
22
s N E s E =
21
N f s f =
绕组折算：折算后的转子相电流'22
i
I I k =
111222
w i w m k N k m k N =
折算后的转子电动势为 '22
e E k E =
1122
w i w k N k k N =
折算后的阻抗为
'22
z Z k Z =
'22
z R k R =
'22
z X k X =
2111
2222
w z w m k N k m k N =
三相异步电动机的输出功率
11111
cos P mU I ?=
电磁功率
''2''2''2
212122122
1e R s P m I m R I m R I s s -==+
输出功率
2m me ad
P P P P =-- 机械功率：()1m
e
P s P =- ()1m
e
P s P =-
空载损耗：
2m me ad
P P P P =-- 电动机的效率
21
P P η=
三相异步电动机的电磁转矩
000609.559.552e e
e m P P P P T n n n
π=
===Ω
空载转矩
0609.552P P T n n
π=
= 输出转矩
2
2
2609.552P P T n n
π=
= 2
T
T T =-
T2等于负载转矩2()1M M M
T T
s s T T ?=-??
第四章
电磁转矩的物理公式
22
cos T m T C I ?=Φ
22
2
4.442w T
pm k N
C π
=
参数公式
2
2122
122()T
spR U T K f R sX =??+??
2
22211
()2w T w k N m K k N π=
实用公式2M
M
M T T s s s s
=
+ 最大电磁转矩时的转差率
22
M R s X =
(临界转差率)
最大转差率为
2
112
2M T MT N
pU T K T f X α==
由实用公式可得如下2()1M M M
T T
s s T T ??=--??
??
当T=TN 时
可得
21MT MT M
s
s αα=-起动转矩倍数s ST
N
T T α
=
起动电流倍数
2
1
(
1)N
ST N T R R s T =-
无极起动变阻器的最大值为
2
1
(
1)N
ST N T R R s T =- 其中
2223N N N
R I =
有极起动：启动转矩和切换转矩1
(0.8~0.9)M
T T = 2
(1.1~1.2)L
T T =
起动转矩比 1
21
N m N T T T s T β=
= 起动级数m
1
lg
lg N
N T s T m β
=
各级电阻12
()i
i i ST R
R ββ-=-
（调速） 调速范围：2
2'I I
k
=
静差率：0
*100%
f
n n
n
δ-=
第七章
直流电动机中，N
P 是指输出的机械功率的额定
值：22260
N N N N P T T n π
=?Ω=
(2N T
为额定输出转矩，N
n 为额定转速)
直流发电机中，N
P 是指输出的电功率的额定值：N N N
P U I =?
直流电机的电磁转矩：T a
T C I =Φ (单位：N m ?)
2T pN
C π
=
直流电机的电动势：E
E C n =Φ （单位：V ）
460
E pN C =
260
E T C C π= 9.55T E
C C =
直流电动机的运行分析： 一、 他励电动机： 1、 励磁电流：f f f
U I R =
2、a
a a U
I R E
=+ 电枢
电流：
a a a
U E
I R -=
根据电磁转矩公式，a
I 还应满足：a T T I C =
Φ
3、过载能力：
max a MC aN
I I α=
(一般取1.5~2.0) 4、转速：
a a a
E E U I R E
n C C -=
=ΦΦ
二、幷励电动机
1、a f
I I I =+
f
f f
U I R =
2、a
f
U U U == a
a a U I R E
=+
三、串励电动机 1、f
a
U U U =+ 2、a f
I I I ==
3、转速2
a f E E T R R E
n T
C C C +==?ΦΦ
直流电动机的功率（以幷励直流电动机为例） 输入功率：1
P UI =部分变成铜损耗，余下的部分由电动率转换成机械功率（电磁功率） 铜损耗：22
Cu a a f f
P R I R I =+
电磁功率：1
e
Cu
P P P =- e
a
P E I T =?=Ω
电磁功率不能全部输出，需扣除空载损耗0
P （包括铁损耗Fe P ,机械损耗me P ，附加损耗ad
P ） 输出功率：20e P P P =- 0Fe me ad
P P P P =++
直流电动机的总损耗al P 为：12al Cu Fe me ad
P P P P P P P =-=+++
直流电动机的效率：1
2
100%P P η=
?
直流电动机的转矩：2
T
T T =-(稳定时2
L
T
T =)
260
e P T n π=
22260
P T n π=
00260
P T n π=
220
P P P =-
第八章
8.1 他励直流电动机的机械特性
n 是电动机的理想空载转速0
a E U n
C =
Φ
?是机械
特性的斜率2
a
E
T
R
C C ?=Φ
n
?是转速差
0n n n
?=- 机械特性的硬度
为1α=?
8.2 他励直流电动机的的起动 有级起动起动电阻的计算
（1）选择起动电流1
I 和切换电流2
I 1(1.5~2.0)aN
I I =
2(1.1~1.2)aN
I I =
（2）求出起切电流（转矩）比β
12
I I β=
（3）确定起动级数m
lg
lg am a
R R m β
=
1
aN am U R I =
(am
R 为
m 级起动时的电枢起动总电阻)
（4）重新计算β，校验2
I 是否在规定范围内
1
am aN m
m a a R U
R R I β==（5）求各级起动电阻
1()i i STi a
R R ββ-=-
8.3 他励直流电动机的调速
一，改变电枢电阻调速 2
a
r E
T
R R
n T C
C +?=Φ
n n n
=-? 调
速电阻2r
E T a n
R
C C R T
?=
Φ-
二．改变电枢电压调速
2
a
E T R n T C C ?=
Φ
0n n n
=-?
8.4 他励直流电动机的制动 一． 能耗制动
1.能耗制动过程——迅速停机 制动电阻
max
b b a
a E R R I ≥
-
2，能耗制动运行——下放重物 制动电阻
2
b E T a L
n
R C C R T =Φ- 2
a
b L
E
T
R R
n T C
C +=Φ
二．反接制动 1.电压反向反接制动——迅速停机 制动电阻max
a b
b
a
a U E R
R I +≥
-
2.电动势反向反接制动——下放重物 制动电阻()T b
a E a L
C R
U C n R T Φ
=
+Φ- 2a b aN L E
T
E R R U n T C
C C +=-
Φ
Φ
二． 回馈制动
反向回馈制动——下放重物 制动电阻
()T b E a a L
C R C n U R T Φ
=
Φ-- 2
a b aN L E
T
E R R
U n T C
C C +=+
Φ
Φ
电机与拖动基础复习提纲
常用基础理论部分：
1．铁磁物质的特性：高导磁、饱和特性、磁滞特性、铁心损耗。 直流电机部分：
1．直流电机的工作原理（如何实现正反转、电枢电流如何换向的，
发电与电动的原理）。
2．直流电机的结构：定子、转子，励磁方式、电枢的绕组方式。
定子部分：（1）主磁极
主磁极的作用是产生气隙磁场。主磁极由主磁极的铁心和励磁
组
部分组成
（2）换向极
两相邻主磁极之间的小磁极称为换向极，其作用是减小电机运动时电刷与换向器之间可能的火花。换向极由换向极铁心和换向绕组组成，整个换向极也用螺钉固定于机座上。
（3）机座
（4）电刷装置
转子部分：（1）电枢铁心
（2）电枢绕组
（3）换向器
（4）转轴
励磁方式：1.他励直流电机
2.并励直流电机
3.串励直流电机
4.复励直流电机
电枢的绕组方式：单叠绕组：a=p
单波绕组：a=1
3．直流电机的铭牌数据及其含义，电动机额定功率与发电机额定功率之间的区别，额定功率与额定电压和电流之间的关系。
（1）额定功率，是电机在额定运行状态时所提供的输出功率。对电动机而言，是指轴上的输出的机械功率；对发电机而言，是指线
端输出的电功率，单位为千瓦。
（2）额定电压Un,是电机的电枢绕组能够安全工作的最大外加电压或输出电压，单位为伏。
（3）额定电流In,是电机在额定运行状态时电枢绕组允许流过的最大电流，单位为安。
（4）额定转速Nn,是电机在额定运行状态时的旋转速度，单位为转/分。
额定功率与额定电压和额定电流的关系为
直流电动机P=UIη
直流发电机 P=UI
4．直流电机（电动机和发电机）的感应电动势、电磁转矩、电压平衡方程式、转矩平衡方程式、直流电机的功率流程图。及相关的数量关系。（以例题、作业题为复习重点）
1、电枢绕组的感应电动势：电枢绕组的感应电动势（Ea）是指正负电刷之间的感应电动势，即，每条支路中各串联线圈边感应电动势的代数和。根据电磁感应定律，任意一条线圈边感应电动势幅值的大小，取决于线圈边所在的磁场的大小和线圈边相对于磁场的转速n。a此可以感性的推得电枢绕组的感应电动势的公式为：
Ea=CeΦn，式中Ce成为直流电机的电动势常数（其中Ce=PN/60a）
2、电枢绕组的电磁转矩：当电枢绕组中通有电流时，载流绕组线圈边将与气隙磁场相互作用，产生电磁转矩T。电磁转矩T的大小和电枢电流I及气隙磁场Φ的乘积成正比：
T=C TΦIa，式中C T成为直流电机的转矩常数(其中C T=PN/2πa)
3、直流电机的电压方程：
U=Ea+RaI，式中Ra为电枢回路的总电阻，包括电枢绕组电阻和电刷的接触电阻
对于直流电动机，U>Ea，电流为正；对于直流发电机，Ea>U，电流为负。
I=Ia+If
4、转矩方程：
（1）直流发电机的转矩方程：T1=T0+T；其中T1为原动机的驱动转矩，T0为电机本身的机械阻力转矩。这里的电磁转矩T是一个与转向相反的制动转矩。
（2）直流电动机的转矩方程：T=T0+T2；其中T2为电动机轴上的负载转矩。这里的转矩T是一个驱动转矩，T0为电动机空载损耗转矩5、电磁转矩：
负载运行时，电枢绕组的感应电动势Ea和电枢电流Ia的乘积，称为电磁功率，用Pe表示：
Pe=EaIa
考虑到转子的机械角速度Ω=2∏n/60(Ω的单位为rad/s，n的单位为r/min)，不难证明下面等式：
Pe=EaIa=TeΩ
对于电动机，EaIa为电枢中的感应电动势所吸收的电功率，TeΩ为电动机的电磁转矩对机械负载所作的机械功率。由于能量守恒，两者相等。
Pm=P2+P0=P2+Pmec+P Fe
式中Pm=TΩ,电磁功率；P2=T2Ω,轴上输出的机械功率；P0=T0Ω，空载损耗，包括机械损耗Pmec和铁损耗P Fe
功率平衡方程式
电动机输入功率
P1=UI=U(Ia+If)=(Ea+RaIa)Ia+UIf=EaIa+RaIa*Ia+UIf=Pm+Pcua+Pc uf
式中，Pm=EaIa,为电磁功率；Pcua=RaIa*Ia,是电枢回路的铜损耗；Pcuf=UIf,为励磁绕组的铜损耗。
所以并励直流电动机的功率平衡方程式
P1=P2+Pmec+P Fe+Pcua+Pcuf
并励直流电动机转速特性公式：n= U N/ CeΦN–RaIa/ CeΦN
他励直流电动机转速特性公式：n= U/ CeΦ–R/ CeC TΦΦT
令U/ CeΦ=no,称no为理想空载转速，是机械特性曲线和纵轴交点
的转速；令R/ CeC TΦΦT=βT=Δn,是负载转矩为T时的转速降，式
中，β=R/ CeC TΦΦ称为机械特性曲线的斜率。
n=n0-βT
对于发电机，TeΩ为原动机为克服电磁转矩而输入电机的机械功率，
EaIa为电枢发出的电功率。两者也相等。
直流发电机
1.电压平衡方程式：U=Ea – IaRa
2.功率平衡方程式：P1=Pm+P0 式中，P1= T1Ω，为原动机输给发电机的机械功率，即输入功率；Pm=TΩ,发电机的电磁功率；
P0=T0Ω,发电机的空载损耗功率。
Pm= TΩ= PN/60aΦIa n=EaIa
5．直流电机的换向与换向火花；直流电机的电枢效应；环火产生的
原因及防止措施。
6．并励直流发电机建压的条件。
7．并励（或他励）直流电动机的机械特性表达式；根据名牌数据求取固有机械特性。绘制和求取三种人为特性。（以例题、作业题为复习重点）
8．直流电机起动的方法，多级电枢电阻起动的机械特性绘制与计算。
直流电机的制动方法，直流电动机的调速方法，及其机械特性和相关计算问题。直流电机调速方法中哪些属恒转矩，哪些属恒功率调速。（以例题、作业题为复习重点）
变压器部分
1．变压器的工作原理、基本结构、变压器按用途分类。
2．变压器的铭牌数据的物理含义，相互之间的关系。对三相变压器，额定电压与额定电流指（空载/负载）时的（线/相）电压或电流？3．变压器的各物理量参考方向确定方法，等值电路及每个电路元件的物理含义，变压器的功率流程图。二次侧往一次侧折算时的折算关系。电压平衡方程式。
4．变压器的空载实验和短路实验，一般在高压侧还是在低压侧做？
分别能测量出什么参数，如何处理实验数据？
5．变压器外特性是什么含义，变压器的负载分别为阻/容/感性负载时，外特性如何变化。相关计算不作要求。
6．三相变压器有哪两种结构，各有什么特点。三相变压器一二次侧有些什么接法（Y接和△接），变压器联接组别是什么含义。7．变压器并联运行的理论条件、三条实际必须满足的条件。
8．电压与电流互感器的作用，使用注意事项。自耦变压器的优点与缺点，注意事项。
交流异步电机部分
1．交流异步电机的工作原理；如何实现正反转、定子磁场（动势）的特性，转差率的定义、转子转速与同步转速的关系；转子回路电流频率与转速的关系。
2．交流异步电机的结构：定子、转子（两种类型），定子绕组的型式，定子绕组的接法（Y接和△接）。
3．交流异步电机的铭牌数据及其含义，额定功率与额定电压和电流之间的关系。额定电压与额定电流指（线/相）电压或电流？4．交流异步电机的等值电路，等值电路各元件代表的物理含义、功率流程图。电磁功率、机械功率、转子铜损三者之间的关系。5．三相交流异步电动机的实用机械特性表达式；根据铭牌数据求取固有机械特性的方法。绘制改变定子电压、定子回路串阻抗和转子回路串阻抗的三种人为特性。根据机械特性计算转矩和转速的问题（以例题、作业题为复习重点）。
6．交流异步电机起动的方法，制动方法，调速方法。绘制交流异步电机起动、制动、调速时的机械特性并描述其过程。交流异步电机调速方法中哪些属于恒转矩，哪些属于恒功率调速。交流变频调速基频以上和基频以下如何调速。分别属于恒转矩还是恒功率调速？
同步电机部分
1．同步电机的工作原理、结构（两种类型转子，适用于什么场合）。2*．同步电机的双反应理论、功角、矩角特性，同步电机的起动和调速方法。同步电机功率因数的调节与V形曲线。
特种电机部分
1*．交直流伺服电机的结构特点、工作原理、应用场合、机械特性与调节特性的定义。交直流伺服电机的控制方法，各自的优缺点。2*．直、交、同测速电机的结构特点、工作原理。各自的优缺点。存在什么误差，如何减少误差提高精度。
3*．步进电机的工作原理、应用场合；步距角、静力矩、拍、矩角特性、通电循环、单、双等概念；静稳态区、动稳态区与连续运行时的矩频特性。
4*．直线电机与磁悬浮相关定义。
电力拖动系统中电机的选择
1*．正确选择电机的意义。
2*.电机的发热与冷却过程,电机的温升；电机的不同工作制及其特点。3*.电动机类型及其容量选择方法。
考试内容分值分布：
直流电机40%
变压器20%
变流电机35%
同步电机5%
考试题型：
填空题 1.5×20=30
判断题 2×10=20
单项选择题 3×5=15
简答题 5×3=15
计算题 10×2=20
《电机与电力拖动基础》试卷一
一、填空题（每空1分，共20分）
1、他励直流电动机的机械特性是指在电动机处于稳态运行的条件
下转速和电磁转矩的关系。
2、直流电动机的起动方法有：电枢回路串电阻和降压起动。
3、一台接到电源频率固定的变压器，在忽略漏磁阻抗压降的条件下，其主
磁通的大小决定于输入电压的大小，而与磁路的基本无关，其主磁通与励磁电流成正比关系。
4、变压器带负载运行时，若负载增大，其铁损耗将不变，铜损
耗增大（忽略漏磁阻抗压降的影响）。
5、当变压器负载（φ
2>0?）一定，电源电压下降，则空载电流I
减小，铁损耗P
Fe
减小。
6、采用短矩绕组绕组和分布绕组绕组可以有效的削弱谐
波分量，同时使基波分量减小（增大和减小）。
7、当s在 0~1 范围内，三相异步电动机运行于电动状态，此
时电磁转矩性质为驱动性质；在小于 1 的范围内运行于发
电机状态，此时电磁转矩性质为制动性质。
8、三相异步电动机根据转子不同可分为笼型和绕线两类。
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。
3. 电力拖动系统是由电动机拖动机械机构工作的系统。
4. 直流电动机的励磁方式包括他励、并励、串励和复励，其中他励直流电动机更适合于电动机控制的场合。
5. 电机绕组有两种形式，分别为叠绕组和波绕组。使用于高电压的为波绕组，使用于大电流的为叠绕组。
6. 直流电机电枢磁场对空载主磁场的影响称为电枢反应。
7. 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。
8. 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。
9. 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）
10.励磁绕组断线的他励直流电动机，空载起动时，将出现飞车10.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。
情况。
11.一台三相变压器的变比为相电压之比。
12.额定电压为440V/110V的单相变压器，高压边漏电抗16Ω，折合到二次侧后大小为1Ω。
15.多台三相变压器并联运行时，应该满足的条件是联结组号相同、额定电压和变比相同、
短路阻抗相同和阻抗角相同。
1. 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。如果想要改变磁场的旋转方向，可以通过改变电流相序来实现。
2. 某三相交流绕组，36个元件，2对极，60度相带，若2，3，4号槽属于A 相带，则14号槽属于 C 相带；若为120度相带，且7号槽也属于A相带，则14号槽属于 C 相带。
3. 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。
4. 三相异步电动机Y132M-6，50Hz，转差率为-0.2，则转速为1200r/min ，转子侧频率为10Hz ，该电机处于发电机（或回馈）运行状态。
5. 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、铁损耗和机械损耗。实验过程中，机械损耗是不变损耗。
6. 异步电动机的转差功率指的是转子铜损耗，定子电压降低时，该功率值增大。
7. 根据集肤效应的原理，采用深槽电机可以提高异步电动机的起动性能。
8. 异步电动机变频调速中，基速以上的调节属于恒功率调速。
9. 同步电机的运行方式包括发电机、电动机和补偿机。
10. 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。
11. 如果空载运行的同步发电机气隙增大，而励磁电流不变，端电压将降低；如果异步电动机气隙增大，而电源电压不变，功率因数将降低。
1. 单相交流绕组通入单相交流电流将产生空间位置不变，幅值变化的磁动势。如果想要获得恒定的磁场，可以在绕组中通入直流电流来实现。
2. 某三相交流绕组，24个元件，2对极，60度相带，若3，4号槽属于Z相带，则14号槽属于 A 相带；若为120度相带，且1~4号槽属于A相带，则14号槽
属于 A 相带。
3. 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。
4. 三相异步电动机Y132M-4，60Hz，转差率为0.04，则转速为1728r/min ，转子侧频率为24Hz ，该电机处于电动机运行状态。
5. 三相异步电动机参数测定实验中，定子绕组电阻为提前获得的参数，参数
测定实验包括空载实验和堵转实验。
6. 异步电动机的转差功率指的是转子铜损耗，变转差调速中，转差增大，则
该损耗增大。
7. 根据集肤效应的原理，采用深槽电机可以提高异步电动机的起动性能。
8. 异步电动机变频调速中，如果向基速以下调节采用压频恒比方式，则属于恒
转矩调速。
9. 同步发电机在正常励磁（功率因数为1）的基础上增大励磁电流，将输出滞
后的无功。
10. 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。
二、判断题（每题2分，共20分）
1、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。（对）
2、直流电动机的人为特性都比固有特性软（错）
3、直流电动机串多级电阻起动，在起动过程中，每切除一级起动电阻时，电枢
电流都会突变。（对）
4、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。（错）5、变压器在原边外加额定电压不变的情况下，副边电流大，导致原边电流也大，因此变压器的主磁通也大。（错）
6、交流发电机正常发电以后可以断掉直流励磁电源。（错）
7、改变电流相序可以改变三相旋转磁通势的转向。（对）
8、不管异步电动机转子是旋转，还是静止，定、转子磁通势都是相对静止的（错）
9、三相异步电动机的最大磁通势T
m 的大小与转子电阻r
m
阻值无关。（对）
10、三相异步电动机的变极调速只能用在笼型转子电动机上。（对）
二、简答题（每题5分，共20分）
1、简述异步测速发电机的剩余电压误差产生原因及解决办法？
答：由于加工、装配过程中存在机械上的不对称及定子磁性材料性能的不一致性，使得测速发电机转速为零时，实际输出电压并不为零，此时的输出