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。
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。
▲ 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i
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F aq 。F aq 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F aq 外，还存在直轴电枢磁动势F ad 。F ad 对气隙磁场的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的大小为
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T em 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
▲ 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
▲ 直流电机的基本方程式
▲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。
第三章 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X 1σ X 2σ 。Zm=R m +jX m 。励磁电阻R m 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X m 与主磁通Φm 对应，X 1σ和 X 2σ 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=21212π
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 所经磁路的磁导 N 2 —— 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
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和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和二次绕组的额定相电压。对于单相变压器，k=U 1N /U 2N 。
▲ 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（R K *COS Φ2+ X K *SIN Φ2）
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。
▲ 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（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.
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。
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 ;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 和k w1的计算公式如下：
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k y1表示了短距线圈同整距线圈相比其电动势的减小程度，k y1≤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，k q1≤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。
第五章 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 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 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=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的分离办法。、
第六章 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S N=250KVA，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S N=5000kVA，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 U1Nϕ=5.77KV, U1Nϕ=6.3KV; I1Nϕ=288.68A, I2Nϕ= 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。（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。 22、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I 0=_______A ，P 0=_______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Z m 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。√
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S N=2KVA，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K √
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，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/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I 2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 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）的直流电源上，会如何？ 答： 因为存在感应电动势E 1, 根据电动势方程：
)()(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630KVA 、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
.538002
O O m I P R 励磁电抗Ω=-=-=12851461294222
2m m m R Z X
变压比3.56
.635
2010===
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：
Ω
=⨯===Ω
=⨯==1.162.3221
21'6412821'2121k R R R X X σσ
（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=⨯==
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
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=⨯==76.2415.4510113
1O 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=⨯==
122.010********
20I P R O m 励磁电抗Ω=-=-=22.2122.0223.2222
2m 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
=⨯++=22.2944.582121'225.345.621
21'45.62.515
5.23475
5.2342121Xs X X R R R Rs s
Ω
=
-
=
-
=
Ω
=
=
=
=
=
Ω
=
=
=
=
11
.
11
55
.1
22
.
11
55
.1
5.
92
13300
)3
/
(3
3
22
.
11
73
.1/5.
92
600
3
/
1
2
2
2
2
2
2
1
2
1
2
1
1
s
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
1.16
N
I A
==
2
28.87
N
I A
==
（2）
1
5.774
NP
U kV
==
2
0.231
NP
U kV
==
8、判断下列连接组别
27
.
11
11
.
11
89
.1
11
.
11
89
.1
55
.1
20
5.
234
75
5.
234
2
2
2
2
1
=
+
=
+
=
Ω
=
Ω
=
⨯
+
+
=
s
s
X
R
Zs
X
Rs
（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。
4、直流发电机的输出电压随负载电流的增大而降低、其中串励和他励发电机相比，电压降更大的是串励电机。
5、并励直流发电机自励电压的建立满足电机中要有剩磁、励磁绕组并接到电枢绕组两端的极性要正确，使励磁电流产生的磁通与剩磁同方向、励磁回路的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的现象是飞车现象。
7、直流电动机恒功率调速应采用的方法是调励磁电流调速。
8、直流并励电动机的输出功率等于 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的电流是 B 。（选填：①直流电；②交流电；③脉动的直流）
10、要改变并励直流电动机的转向，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、直流发电机的电磁转距与转速的方向 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）
《电机学》期末复习材料 第三篇 交流电机理论的共同问题 1、同步电机的结构： 定子——三相对称绕组，通入三相对称电流，产生一个旋转磁场。 转子——直流励磁，是一个恒稳磁极。 极对数p 与转速n 之间的关系是固定的，为60 1 pn f = 2、异步电机的结构： 定子——三相对称绕组，通入三相对称电流，产生一个旋转磁场。 转子——三相对称短路绕组，产生一个旋磁磁通。 【三相对称：空间上差120度电角度；时序上差120度电角度。】 3、电角度与机械角度： 电角度：磁场所经历的角度称为电角度。 机械角度：转子在空间所经历的几何角度称为机械角度。 电角度?=p 机械角度 4、感应电势： ①感应电势的频率：60 1 pn f = ②感应电势的最大值：m m m f lv B E φπ==（τφl B P m =） ③每根导体感应电势的有效值：m m m d f f E E φφπ 22.22 2 == = 5、极距： ①概念：一个磁极在空间所跨过的距离，用τ来表示。（了解整距、短距、长距） ②公式：p z p D 22= = πτ 6、线圈电势与节距因数： ①节距因数：190sin 90)1(cos 11 ≤?? ??????=????? ???- =ττy y k y 物理意义：表示了短距线圈电势的减少程度。
②分布因数：12 sin 2sin ≤= a q a q k q 物理意义：表示了分布绕组电势的减少程度。 ③绕组因数：q y w k k k = ④合成电势：w m k fN E φ44.4= ⑤槽距角：z p a 360 = 电角度 ⑥每极每相的槽数：pm z q 2= 【练习1】一台三相同步发电机，Hz f 50=，min /1000r n =，定子铁芯长cm l 5.40=，定子铁芯内径cm D 270=，定子槽数72=z ，101=y 槽，每相串联匝数144=N ，磁通密度的空间分布波的表示式为xGs B sin 7660=。试求：（1）绕组因数w k ；（2）每相感应电势的有效值。 7、消弱谐波电势的方法： ①采用不均匀气隙，以改善气隙中磁场分布情况。 ②采用短距绕组。 ③采用分布绕组。 8、双层绕组与单层绕组： ①双层绕组：指沿槽深方向有上、下两层线圈边的绕组。 ②单层绕组：指沿槽深方向只有一层线圈边的绕组。 9、画某相叠绕组展开图的一般步骤： ①计算出槽距角、槽距 ②画出电势星图（注意单层绕组、双层绕组）
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。 1.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。 2.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。 3.异步电机的重要物理量：转差率 11n 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。 对于三相异步电机机械功率。 ：310cos 3-?=N N N N N I U P η? ▲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 +===2'2'21' 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 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。 4.电磁转矩方程式 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=22P T ，空载转矩Ω+=ad mec p p T 0
绪论 一、电机的定义（P1） 电机是一种进行机械能与电能的转换或信号传递和转换的电磁机械装置。 电机的分类 电机的型号和类型很多，结构和性能各异，有多种分类方法。按照功能分类，电机可分为：发电机、电动机和变压器。 第一章 磁路 一、磁感应强度（P3） 磁感应强度又叫磁通密度，它是表示磁场内某点磁场强度的物理量。 二、磁通 在磁场中，穿过任一面积的磁力线总量称为该截面的磁通量，简称磁通，符号为Φ。均匀磁场中，磁通等于磁感应强度B 与垂直于磁场方向的面积S 的乘积BS Φ=。 三、磁导率 磁导率是表示物质导磁性能的参数，用符号μ表示。真空中的磁导率一般用0μ表示，70410/H m μπ-=⨯。 四、电磁感应定律（P7） 当穿过某一闭合导体回路的磁通发生变化时，在导体回路中就会产生电流，这种现象称为电磁感应现象，产生的电流称为感应电流。如果穿过线圈的磁通发生了变化，线圈的匝数为N ，则线圈中感应电动势的大小与线圈匝数成正比，与单位时间内磁通量的变化率成正比： d d e N dt dt ψΦ=-=-。其中，ψ为穿过整个线圈的磁链，N ψ=Φ。 第一部分 变压器 第二章 变压器 一、变压器的用途（P12） 变压器是一种静止的电能交换装置，它利用电磁感应作用，把一种形式的交流电能转换为另一种形式的同频率的交流电能。变压器只能对交流电的电压、电流进行变换，而不能改变交流电的频率。 二、变压器的结构 电压器的主要构成部分有：铁心、绕组、变压器油、油箱及附件、绝缘套管等。铁心和绕组是变压器主要部件，称为器身；油箱作为变压器的外壳，起冷却、散热和保护作用；变压器油既起冷却作用，也起绝缘介质作用；绝缘套管主要起绝缘作用。 三、变压器的额定值（P15） 额定容量是变压器在额定运行条件下输出的额定视在功率。对于三相变压器，额定电压、额定电流分别为线电压、线电流。 第三章 电压器基本运行原理 一、空载运行时的物理情况（P17） 当在变压器的一次绕组接交流电源后，将产生交变的磁通，改磁通分为主磁通和漏磁通。 一、空载电流（P18） 变压器空载运行时，一次电流为空载电流。空载电流主要用来建立空载磁场。空载电流有有功分量和无功分量两部分，前者对应有功功率损耗，后者用来产生空载磁场。在电力变压器中，空载电流的无功分量远远大于有功分量。空载电流又称励磁电流或激励电流。要在变压器中产生正弦波的磁通波形，所需要的励磁电流波形必须是尖顶波。 二、空载损耗（P20） 电压器空载运行时，二次绕组开路，所以输出功率为零，但变压器要从电源中吸收一小部分有功功率，用来补偿变压器内部的功率损耗，这部分功率转化成热能散逸出去，称为空载损耗。 三、标幺值（P29） 所谓标幺值就是用实际值与同一单位的某一选定的基准值之比。额定电压、额定电流和额定视在功率的标幺值为1。
《电机学》复习（重点） 第一篇变压器 第一章概述 3、S N＝√3U1N I1N=√3U2N I2N 式中：额定容量S N——指变压器的视在功率，单位为KV A或V A； 额定电压U1N/U2N——指线值，单位为V或KV。U1N是电源加到原绕组上的额定电 压，U2N是原边加上额定电压后，副边开路即空载运行时副绕组的端电压； 额定电压I1N/I2N——指线值，单位为A； Y接：U线＝√3 U相△接：U线＝U相 I线＝I相I线＝√3I相 习题1-2 一台三相变压器的额定容量为S N＝3200千伏安，电压为U1N／U2N＝35/10.5千伏，Y，d接法，求：⑴这台变压器原、副边的额定线电压、相电压及额定线电流、相电流。 ⑵若副边负载的功率因数为0.85（感性），则这台变压器额定运行时能输出多少千瓦的有功功率，输出的无功功率又是多少？ 解：（1）额定电压及电流 原边额定线电压U1N＝35 KV 原边额定相电压U1＝35/√3＝20.208 KV 副边额定线电压U2N＝10.5 KV 副边额定相电压U2＝10.5 KV 原边额定线电流I1N＝S N／（√3 U1N）＝3200×103／（√3 ×35×103）＝52.79 A 原边额定相电流I1＝52.79 A 副边额定线电流I2N＝S N／（√3 U2N）＝3200×103／（√3 ×10.5×103）＝175.96 A 副边额定相电流I2＝I2N /√3＝101.59 A （2）若cosψ2＝0.85（感性）额定运行时，ψ2＝35.320，sinψ2＝0.527 输出有功功率P2＝S N cosψ2＝3200×0.85＝2720 KV A 输出无功功率Q2＝S N sinψ2＝200×0.527＝1685.7 Kvar 第二章变压器的运行分析 3、[P28 式（2-7））采用折合算法后，变压器原变量仍为实际值，而副边量都为折合值，其基本方程为： （1）U1＝－E1＋I1 z1 （2）U2’＝－E2’＋I2’ z2’ （3）E1＝－E2’ （4）I1＋I2’＝I0 （5）I0＝－E1／z m （6）U2’＝I2’ z L’ 4、折算后副边的电压、电流、阻抗的关系如何？ U2’＝I2’ z L’ 5、变压器的T型等效电路（图2-9） 7、变压器参数的测定：
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。
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 p N C a Φ==
电磁转矩： em a 2T a T T C I p N 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 C u a C u f P U I U I I U I U I E I R I U I E I I R U I P p p ==+=+=++=++=++ 12em C u a C u f em F e m ec a d 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：211 1 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 Φ C C R R Φ C 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
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
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。
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 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 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 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。 电机学复习题 1.并励直流电动机,随着负载的增加,其转速( ) A.上升; B.下降; C.不变; 2.直流电机换向极绕组的接法是。( ) A.与电枢绕组串联 B.与电枢绕组并联 C.与励磁绕组串联 D.与励磁绕组并联 3.变压器带负载运行,随着负载系数的不同,效率在变化,获得最大效率时有 ( )。 A.铁耗比铜耗大得多 B.铁耗比铜耗小得多 C.铁耗等于铜耗 D.无法确定 4.他励直流电动机的励磁和负载转矩不变时,降低电源电压,电动机稳定时的转速将( )。 A.上升 B.不变 C.下降 D.不确定 5.一台变压器在工作时,额定电压调整率有可能为负值,这时的负载性质可能是。( ) A.电阻性负载 B.电阻电容性负载 C.电感性负载 D.电阻电感性负载 8.三相异步电动机的最大转矩大小( )。 A.与转子电阻无关 B.与电源电压无关 C.与电源频率无关 D.与极对数无关 6.一台额定条件下工作在 220V、60Hz 的单相变压器,错接在220V、50Hz的交流电源上,则额定负载时的主磁通会( )。 A.变大 B.变小 C.几乎不变 D.不确定 7.自耦变压器电磁感应容量与额定容量的关系是。( ) A.大小相等 B.额定容量大于电磁感应容量 C.额定容量小于电磁感应容量 D.不确定 9.三相异步电动机的功率因数( )。 A.总是滞后 B.总是超前 C.负载小时超前 D.负载大时滞后 10.以下哪一种起动方法不是三相鼠笼式异步电动机的起动方法。( ) A.直接起动 B.定子串电抗减压起动 C.星形-三角形起动 D.转子串电阻起动 11. 一台直流电动机电刷位于几何中性线上，如果磁路不饱和，这时的电枢反应对磁场的影响是（）。 A.去磁 B.増磁 C.不去磁也不増磁 D.不确定 电机学复习题库 电机学复习题 一､填空: 1.电机和变压器常用的铁心材料为。 答:软磁材料。 2.铁磁材料的磁导率非铁磁材料的磁导率。 答:远大于。 3.在磁路中与电路中的电势源作用相同的物理量是。 答:磁动势。 4.一台额定频率为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。 5.如将变压器误接到等电压的直流电源上时,由于E=,U=,空载电流将,空载损耗将。 答:E近似等于U,U等于IR,空载电流很大,空载损耗很大。 6.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。 7.一台变压器,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。 8.变压器的副端是通过对原端进行作用的。 答:磁动势平衡和电磁感应作用。 9.引起变压器电压变化率变化的原因是。 答:负载电流的变化。 10.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。 11.三相变压器组不宜采用Y,y联接组,主要是为了避免。 答:电压波形畸变。 12.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。 13.通过和实验可求取变压器的参数。 答:空载和短路。 14.在采用标幺制计算时,额定值的标幺值为。 答:1。 15.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。 16.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。 17.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 考试电机学复习大纲 二、简答题及分析题1. 三相异步电动机铭牌上的额定功率指的是什么功率？额定运行时的电磁功率、机械功率和转子铜耗间有何数量关系？当定子接电源、转子堵转时，电动机是否还有电磁功率、机械功率或者电磁转矩？ 答：三相异步电动机的额定功率是额定状态时电动机转子轴上输出的机械功率。1：1-：。有电磁功率，电磁转矩，没有机械功率。2.为什么三相异步电动机正常运行时的转差率一般都很小？答：转子的转速接近同步转速。 3.三相异步电动机运行时，内部有哪些损耗？当电动机从空载到额定负载运行时，这些损耗中 哪些基本不变？哪些是随负载变化的？ 答：内部损耗：（1）定子绕组铜损耗（2）转子绕组铜损耗（3）定子铁心铁损耗（4）转子铁芯铁损耗（5）机械损耗（6）附加损耗。以上损耗中，转子铁芯铁损耗可以忽略。当电动机从空载到负载运行时，定子铁芯铁损耗和机械损耗基本不变；定子绕组铜损耗、转子绕组铜损耗和附加损耗随负载大小而变化。4.三相异步电动机产生电磁转矩的原因是什么？从转子侧看，电磁转矩与电机内部的哪些量有 关？当定子外施加电压和转差率不变时，电机的电磁转矩是否也不会改变？是不是电机轴上的机械负载转矩越大，转差率就越大？ 答：电磁转矩是由转子电流和主磁通相互作用而产生。电机中电磁转 矩与线圈匝数和通过线圈的电流有关系5.三相异步电动机的定子与转子绕组没有电路联接，为什么负载转矩改变，定子电流会改变？答：转子负 载增大，速度保持不变，机械的瞬时功率P=fv增大；电能P=ui，功率需求大时，电压u不变，i电流增大。这个就是能量守恒。6. 在同步电机中，基波励磁磁动势矢量始终在S极中心所对的位置。这一结论是在什么条件下得到的？如果改变这些条件，对这一结论有什么影响？ 7.在同步电机中空载特性反映的是哪两个物理量之间的关系？具体反映了电机中怎样一个物 理过程？使用时需要注意什么？ 答：就是空载时不同励磁电流If和产生空载电动势E0之间的关系，即E0=f（If）;8. 电枢反应电抗和同步电抗的物理意义是什么？两者有什么不同？他们之间有什么关系？其大小都与什么有关？答：Ea-jla某a ,某a称为电枢反应电抗，在同样大小电流Ia的情况下如果某a越大,电枢反应电动势也越大，表示电枢磁动势所产生的电枢磁通很强，因此某a 的大小可以说明电枢反应的强弱。漏抗与电枢反应电抗之和叫同步电抗。它对同步发电机运行性能的影响如下：（1）影响端电压大小。（2）影响稳态短路电流的大小。（3）在无穷大电网运行时，影响静态稳定性能。同步电抗是同步电机的定子漏抗与电枢反应电抗之和,它表示了同步电机在对称稳定运行时，电枢反应磁场和漏磁场对各相电路的作用。 9.双反应理论利用了凸极电机的什么特点？它能够考虑磁路的饱和吗？ 10.分别画出隐极同步电机和凸极同步电机的电动势平衡方程式、相量图和等效电路图。答：见书；P201~P20411.电机学复习资料
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